Věda se zabývá studiem struktury buněk a procesů vitální činnosti, které se v nich vyskytují. cytologie.
Buňka je nejmenší stavební jednotka živého organismu, která má všechny znaky života: metabolismus a energii, seberegulaci, podrážděnost, sebereprodukci atd.
Buňky různých organismů a dokonce i různé tkáně téhož organismu se liší tvarem, velikostí, funkcí a strukturou. Ale i přes svou rozmanitost mají mnoho společného. V každé buňce lze rozlišit tři hlavní části: povrchový aparát, cytoplazmu s organelami a jaderný aparát.
Dobře vytvořené jádro se nachází pouze v eukaryotických buňkách. Obvykle jsou buňky jednojaderné, ale existují i vícejaderné (příčně pruhovaná svalová vlákna, buňky některých hub, nálevníky a další). Některé specializované buňky v průběhu vývoje ztrácejí své jádro a tím i schopnost reprodukce (rostlinné síto trubice, savčí erytrocyty).
Ve většině buněk má jádro zaoblený tvar. Vnější strana je krytá dvojitý membránový plášť (karyolema). Vnější membrána může obsahovat ribozomy; místy přechází do endoplazmatického retikula. Skořápka má četné póry, kterými vstupují ionty, nukleotidy, proteiny, ATP do jádra z cytoplazmy a částice ribozomů a molekul RNA vystupují z jádra do cytoplazmy.
Jádro je vyplněno gelovitou látkou tzv jaderná šťáva nebo karyoplazma. V karyoplazmě jsou chromatin и jadérka.
Chromatin tvořené molekulami DNA spojenými se speciálními proteiny. Během buněčného dělení se chromatinová vlákna zkroutí do šroubovice a vytvoří se chromozomy.
Nucleoli – hustá, kulovitá, neomezená membránou těla uvnitř jádra. Jádro buňky může obsahovat jedno nebo více jadérek. Zde se syntetizuje RNA a tvoří se ribozomy. Mezi buněčnými děleními jsou jadérka vidět pod mikroskopem a na začátku dělení jsou zničena.
Funkce jádra: ukládání, reprodukce a přenos genetické (dědičné) informace; kontrola buněčné aktivity.
Cytoplazma je vnitřní prostředí buňky, ve kterém se nacházejí všechny intracelulární struktury a probíhají metabolické procesy.
Cytoplazma eukaryotických buněk je prostoupena trojrozměrnou sítí proteinových vláken tzv cytoskelet. Skládá se z mikrotubulů, intermediálních filament a mikrofilament.
Cytoskelet slouží jako mechanická kostra buňky, aby si udržela svůj tvar. Složky cytoskeletu určují pohyb organel uvnitř buňky a pohyb cytoplazmy, koordinují buněčné dělení.
Všechny buňky mají ribozomy – nemembránové organely zapojené do syntézy proteinů. Každý ribozom se skládá z velké a malé podjednotky, které jsou tvořeny molekulami rRNA a proteiny. Ribozomové podjednotky se spojují pouze za účelem sestavení molekuly proteinu. Ribozomy mohou být volně umístěny v cytoplazmě nebo připojeny k membránám endoplazmatického retikula a k vnější jaderné membráně.
Endoplazmatické retikulum (EPS) – systém membránových dutin a kanálků pronikající celou cytoplazmou. Existuje hladký EPS a zrnitý nebo hrubý. Ribozomy jsou připojeny k povrchu drsného ER.
Funkce ER: rozděluje cytoplazmu na kompartmenty; zajišťuje syntézu bílkovin, sacharidů a lipidů; přenáší látky uvnitř buňky.
Funkce Golgiho komplexu: akumulace látek a jejich balení do membránových vezikul; sestavení komplexních organických sloučenin (glykolipidy, lipoproteiny atd.); tvorba lysozomů.
Funkce lysozomů: rozklad bílkovin, sacharidů, lipidů a nukleových kyselin; štěpení nepotřebných organel (autofagie); sebedestrukce buňky (autolýza).
Mitochondrie – dvoumembránové organely podílející se na buněčném dýchání a poskytující buňce energii uloženou v kyselině adenosintrifosforečné (ATP). ATP slouží jako hlavní zdroj energie pro všechny procesy probíhající v buňce.
Počet mitochondrií v buňkách může být různý: od jednoho do několika tisíc. Zvláště mnoho je jich v těch buňkách, jejichž fungování je spojeno s vysokými energetickými náklady (například ve svalových vláknech).
Vnější membrána mitochondrií je hladká a propustná pro různé látky. Vnitřní membrána je méně propustná a tvoří cristae (záhyby). Mezi oběma membránami je mezimembránový prostor.
Na vnitřní membráně jsou umístěny enzymy, za jejichž účasti dochází díky jejich energii k oxidaci živin a syntéze ATP.
Uvnitř mitochondrie je vyplněna polotekutá matrice. Obsahuje ribozomy, kruhové molekuly DNA, všechny typy RNA, ale i proteiny, aminokyseliny a další látky. Přítomnost vlastní DNA poskytuje mitochondriím schopnost samostatné reprodukce.
Existuje hypotéza o symbiotickém původu mitochondrií. Někteří vědci předpokládají, že mitochondrie jsou bakterie, které kdysi parazitovaly na eukaryotických buňkách a poté se proměnily v nejdůležitější organely.
Funkce mitochondrií: realizace kyslíkové fáze buněčného dýchání; dodává buňce energii ve formě ATP.
Složení povrchového aparátu jakékoli buňky nutně zahrnuje plazmatická membrána, oddělující buňku od vnějšího prostředí a zajišťující selektivní transport látek.
V buňkách všech živých organismů je membrána tvořena dvojitou vrstvou fosfolipidů, ve kterých jsou umístěny molekuly proteinů: periferní proteiny jsou na povrchu a integrální proteiny pronikají do obou lipidových vrstev.
Molekuly některých proteinů tvoří kanály, kterými jsou malé částice, jako jsou ionty draslíku, sodíku, vápníku, transportovány do buňky nebo z buňky.
Fagocytóza je absorpce pevných částic buňkou. Buněčná membrána obklopuje částici potravy a částice je uvnitř buňky. Tento proces není u rostlin možný, protože jejich buňky mají hustou celulózovou buněčnou stěnu.
Když živiny vstoupí do buňky, fagocytární nebo pinocytární vezikula se spojí s lysozomem. Tam dochází k trávení absorbovaných látek na jednoduché molekuly.
Země je domovem velkého množství druhů živých organismů, které se liší vnějšími charakteristikami a charakteristikami svého života.
Jednotu všech druhů dokládá podobnost ve struktuře a fungování jejich buněk: všechny buňky jsou podobné v chemickém složení; je zde dědičný materiál, cytoplazma s organelami a plazmatická membrána; Všechny buňky mají podobné mechanismy metabolismu, rozmnožování atd. Existují však také rozdíly spojené se zvláštnostmi životní činnosti organismů různých říší.
- tam jsou plastidy;
- obal tvoří plazmatická membrána a buněčná stěna;
- obsahuje velké vakuoly, naplněné buněčná míza;
- rezervní látka – škrob.
Vacuole – jediná membrána organela, která plní různé funkce (sekrece, vylučování a ukládání rezervních látek, autofagie, autolýza atd.). Skořápka této vakuoly se nazývá tonoplast a jejím obsahem je buněčná míza.
Plastidy mají určité podobnosti s mitochondriemi: jsou dvoumembránové, obsahují kruhové molekuly DNA a ribozomy a jsou schopny se nezávisle dělit
Existují tři skupiny plastidů: leukoplasty (bezbarvý), chloroplasty (zelená) a chromoplasty (oranžová, červená, žlutá).
Leukoplasty se nacházejí v těch částech rostliny, které nejsou osvětleny slunečním zářením a hrají zásobní roli. Živiny se v nich hromadí. Vlivem světla může v leukoplastech vznikat chlorofyl a ty se mění na chloroplasty. To lze pozorovat u hlíz brambor, pokud je nějakou dobu podržíte na osvětleném místě. Hlízy se začínají zelenat.
Chloroplasty jsou zelené plastidy, které se nacházejí v buňkách fotosyntetických eukaryot (rostlin). Jedna zelená buňka obsahuje několik desítek chloroplastů. Chloroplasty obsahují chlorofyl a obsahují proces fotosyntézy, jehož podstatou je přeměna sluneční energie na vnitřní energii chemických vazeb organických látek.
Pod hladkou vnější membránou chloroplastu je složená vnitřní membrána. Záhyby vnitřní membrány tvoří stohy ( zrna ) ploché membránové vaky ( tylakoidy ). Tylakoidní membrány obsahují zelený pigment chlorofylu – látka zvláštní struktury, která umožňuje svým molekulám zachytit světelná kvanta. Díky světelné energii je ATP syntetizován na thylakoidních membránách. Výsledné molekuly ATP se spotřebují na syntézu sacharidů, která se vyskytuje ve stromatu chloroplastu.
Chromoplasty jsou žluté, červené nebo oranžové plastidy, které dodávají barvu zažloutlým listům, okvětním lístkům a ovocným skořápkám. Jasná barva okvětních lístků přitahuje opylující hmyz a barva plodů přitahuje živočichy rozptylující semena.
- není zde žádná buněčná stěna;
- je k dispozici buněčné centrum, tvořený dvěma centrioly;
- je lysozomy;
- rezervní látka – glykogenu;
- mohou být organely pohybu.
Živočišné buňky jsou obklopeny pouze plazmatickou membránou, není zde hustá buněčná stěna. Nachází se mimo jejich plazmatickou membránu glykokalyx.
Také v živočišných buňkách nejsou velké vakuoly, ale v nich jsou centrioly (ve středu buňky) и lysozomy.
Buněčné centrum – nemembránová organela sestávající ze dvou centriol. Každý centriole je dutý válcový systém tvořený (9) triplety mikrotubulů.
Buněčné centrum se účastní buněčného dělení. Na začátku procesu se centrioly přesunou k pólům buňky a mezi nimi se vytvoří vřetenové závity. Buněčné centrum se také podílí na tvorbě cytoskeletu, který dává buňce její tvar a řídí pohyb organel cytoplazmou.
Lysozomy – Jedná se o jednomembránové organely naplněné hydrolytickými enzymy. Funkcí lysozomů je trávit částice potravy vstupující do buňky a rozkládat složité organické sloučeniny na jednoduché. Lysozomy také ničí organely a látky, které buňka nepotřebuje. V některých případech je vlivem lysozomů zničena samotná buňka, ve které jsou obsaženy.
Takto se postupně ničí všechny buňky, které tvoří ocas pulce, když se z něj stane dospělá žába. V tomto případě se živinami neplýtvá, ale jsou využity k vytvoření nových orgánů zvířete.
Mnoho živočišných buněk je schopno pohybu, například střevíčník brvitý, euglena zelená a spermie mnohobuněčných zvířat. Existují speciální organely pro pohyb – řasy и bičíky , skládající se ze stejných mikrotubulů jako centrioly. Báze pohybových organel jsou v cytoplazmě ukotveny bazálními tělísky. Pohyb bičíků a řasinek je způsoben klouzáním mikrotubulů vůči sobě navzájem. Práce bičíků a řasinek vyžaduje ATP.
- je k dispozici buněčná stěna, skládající se převážně z chitin;
- rezervní látkou je glykogenu.
Buňky hub neobsahují plastidy ani chlorofyl a při stárnutí buněk se v nich tvoří velké vakuoly.
