Buňka je základní jednotka struktury a životně důležité činnosti všech organismů (s výjimkou virů, které jsou často označovány jako nebuněčné formy života), mající vlastní metabolismus, schopnou samostatné existence, sebereprodukce a vývoje. Všechny živé organismy se buď skládají z mnoha buněk (mnohobuněční živočichové, rostliny a houby), nebo jsou jednobuněčnými organismy (mnoho prvoků a bakterií). Obor biologie, který studuje strukturu a fungování buněk, se nazývá cytologie. V poslední době se také běžně mluví o buněčné biologii neboli buněčné biologii.
Typicky se velikosti rostlinných a živočišných buněk pohybují od 5 do 20 mikronů v průměru. Typická bakteriální buňka je mnohem menší — cca. 2 mikrony a nejmenší známá je 0,2 mikronu.
Některé volně žijící buňky, jako jsou prvoci, jako jsou foraminifera, mohou dosáhnout několika centimetrů; mají vždy mnoho jader. Buňky tenkých rostlinných vláken dosahují délky jednoho metru a procesy nervových buněk dosahují u velkých zvířat několika metrů. Při takové délce je objem těchto buněk malý, ale povrch je velmi velký.
Největší buňky jsou neoplozená ptačí vejce naplněná žloutkem. Největší vejce (a tedy i největší buňka) patřilo vyhynulému obrovskému ptáku – Aepyornisovi. Jeho žloutek pravděpodobně vážil cca. 3,5 kg. Největší vejce mezi žijícími druhy má pštros, jeho žloutek váží cca. 0,5 kg
Svého času byla buňka považována za víceméně homogenní kapku organické hmoty, která se nazývala protoplazma nebo živá látka. Tento termín se stal zastaralým poté, co bylo zjištěno, že buňka se skládá z mnoha jasně odlišných struktur nazývaných buněčné organely („malé orgány“).
První, kdo buňky viděl, byl anglický vědec Robert Hooke (u nás známý díky Hookeovu zákonu). V roce 1665, ve snaze pochopit, proč balsa tak dobře plave, začal Hooke zkoumat tenké části korku pomocí mikroskopu, který vylepšil. Zjistil, že korek je rozdělen do mnoha malých buněk, které mu připomínaly plástve v úlech, a nazval tyto buňky buňkami.
V roce 1675 italský lékař M. Malpighi a v roce 1682 anglický botanik N. Grew potvrdili buněčnou stavbu rostlin. Začali o buňce mluvit jako o „lahvičce naplněné výživnou šťávou“. V roce 1674 holandský mistr Anton van Leeuwenhoek (1632-1723) poprvé použil mikroskop, aby viděl „zvířata“ – pohybující se živé organismy (nálevníky, améby, bakterie) v kapce vody. Leeuwenhoek byl také prvním, kdo pozoroval živočišné buňky – červené krvinky a spermie. Již na začátku 1802. století tedy vědci věděli, že pod velkým zvětšením mají rostliny buněčnou strukturu, a viděli některé organismy, které později dostaly jméno jednobuněčné. V letech 1808-1809 francouzský průzkumník Charles-François Mirbel objevil, že všechny rostliny se skládají z tkání tvořených buňkami. J. B. Lamarck v roce XNUMX
rozšířil Mirbelovu myšlenku buněčné struktury na živočišné organismy. V roce 1825 objevil český vědec J. Purkynė jádro ptačí buňky a v roce 1839 zavedl termín „protoplazma“. V roce 1831 anglický botanik R. Brown poprvé popsal jádro rostlinné buňky a v roce 1833 zjistil, že jádro je povinnou organelou rostlinné buňky. Od té doby se za hlavní věc v organizaci buněk nepovažuje membrána, ale obsah.
Metody buněčného výzkumu
Buňky byly poprvé spatřeny až po vytvoření světelných mikroskopů, od té doby až do současnosti zůstala mikroskopie jednou z nejdůležitějších metod studia buněk. Světelná (optická) mikroskopie i přes poměrně nízkou rozlišovací schopnost umožňovala pozorovat živé buňky. Ve dvacátém století byla vynalezena elektronová mikroskopie, která umožnila studovat ultrastrukturu buněk.
Při studiu buněčné formy a struktury byl prvním nástrojem světelný mikroskop. Jeho rozlišovací schopnost je omezena rozměry srovnatelnými s vlnovou délkou světla (0,4–0,7 μm pro viditelné světlo). Mnohé prvky buněčné struktury jsou však mnohem menší.
Dalším problémem je, že většina buněčných složek je průhledná a má index lomu téměř stejný jako voda. Pro zlepšení viditelnosti se často používají barviva, která mají různé afinity k různým buněčným složkám. Barvení se také používá ke studiu buněčné chemie. Některá barviva se například vážou přednostně na nukleové kyseliny a tím odhalují jejich lokalizaci v buňce. Malá část barviv
– nazývají se intravitální – lze je použít k barvení živých buněk, ale obvykle je třeba buňky nejprve fixovat (pomocí látek srážejících bílkoviny) a teprve potom je lze barvit.
Před provedením studie se buňky nebo kousky tkáně obvykle zalijí do parafínu nebo plastu a poté se pomocí mikrotomu nařežou na velmi tenké řezy. Tato metoda je široce používána v klinických laboratořích k identifikaci nádorových buněk. Kromě konvenční světelné mikroskopie byly vyvinuty další optické metody pro studium buněk: fluorescenční mikroskopie, mikroskopie s fázovým kontrastem, spektroskopie a rentgenová difrakční analýza.
V optickém mikroskopu je zvětšení objektu dosaženo pomocí řady čoček, kterými prochází světlo. Maximální zvětšení, kterého lze dosáhnout díky optickému mikroskopu, je asi 1000. Další důležitou charakteristikou je
Buňka je základní živý systém skládající se z cytoplazmy, jádra, skořápky a je základem pro vývoj struktury a vitální činnosti živočišných a rostlinných organismů. Živé věci se vyznačují řadou kombinovaných vlastností: schopností reprodukce (reprodukce), využití a přeměny energie, metabolismu, tělesného smyslu a adaptace, ZMĚNY. Takovou kombinaci těchto znaků lze poprvé detekovat pouze na buněčné úrovni. Právě buňka jako taková je nejmenší jednotkou, která má všechny vlastnosti, které splňují definici „živého“.
Simplasty – jedná se o velké útvary sestávající z cytoplazmy (protoplazmy) s mnoha jádry (svalová vlákna, vnější vrstva placentárního trofoblastu);
Syncytia (socletia) se vyznačují tím, že po rozdělení původní buňky zůstávají dceřiné buňky navzájem spojeny tenkými cytoplazmatickými můstky (vývoj spermatogonie);
Mezibuněčná látka nebo matrice Pojivovou tkáň tvoří kolagenová a elastická vlákna a také mletá (amorfní) látka. Mezibuněčná látka u embryí i dospělých jedinců vzniká na jedné straně sekrecí prováděnou buňkami pojivové tkáně a na druhé straně z krevní plazmy vstupující do mezibuněčných prostor. U lidských embryí dochází k tvorbě mezibuněčné substance od 1.–2. měsíce nitroděložního vývoje. Během života se mezibuněčná látka neustále obnovuje – vstřebává a obnovuje.
Mnohobuněčný organismus je kromě buněk budován z tzv. nebuněčných struktur, které jsou vždy pro buňky sekundární, tzn. jejich deriváty. Mezi nebuněčnými strukturami se rozlišuje jaderná, obsahující jádra a vznikající splynutím buněk nebo v důsledku jejich neúplného dělení, a nejaderná – produkt činnosti určitých typů buněk. Mezi jaderné nebuněčné struktury patří sympplasty a syncytium. Mezi nejaderné nebuněčné struktury patří vlákna a hlavní (amorfní) látka pojivové tkáně, produkovaná jedním z typů buněk – fibroblasty. Analogy hlavní látky jsou tekutá média, jako je krevní plazma a tekutá část lymfy.
6. Základní ustanovení buněčné teorie v současné fázi vývoje vědy:
1. Buňka je nejmenší elementární jednotka živých věcí, mimo kterou není život;
2. Buňky jsou homologní, tzn. při vší bohaté rozmanitosti jsou všechny buňky rostlin a zvířat stavěny podle jediného obecného principu;
3. Buňka vzniká dělením původní (mateřské) buňky;
4. Buňka je součástí celého organismu Buňky jsou sdruženy do soustav tkání a orgánů.
Cytoplazma – povinná část buňky, uzavřená mezi plazmatickou membránou a jádrem; se dělí na hyaloplazmu (hlavní látka cytoplazmy), organely (trvalé složky cytoplazmy) a inkluze (dočasné složky cytoplazmy). Chemické složení cytoplazmy: základem je voda (60–90 % celkové hmoty cytoplazmy), různé organické a anorganické sloučeniny. Charakteristickým znakem cytoplazmy eukaryotické buňky je neustálý pohyb (cyklóza). Je detekován především pohybem buněčných organel, jako jsou chloroplasty. Pokud se pohyb cytoplazmy zastaví, buňka zemře, protože pouze neustálým pohybem může plnit své funkce.
Hyaloplazma (cytosol) je bezbarvý, slizký, hustý a průhledný koloidní roztok. Právě v něm probíhají všechny metabolické procesy, zajišťuje propojení jádra a všech organel. V závislosti na převaze kapalné části nebo velkých molekul v hyaloplazmě se rozlišují dvě formy hyaloplazmy: sol – tekutější hyaloplazma a gel – silnější hyaloplazma. Mezi nimi jsou možné vzájemné přechody: gel se změní na sol a naopak.
Funkce cytoplazmy:
spojení všech součástí buňky do jednoho systému,
prostředí pro průchod mnoha biochemických a fyziologických procesů,
prostředí pro existenci a fungování organel.
Buněčné membrány limitní eukaryotické buňky. V každé buněčné membráně lze rozlišit alespoň dvě vrstvy. Vnitřní vrstva přiléhá k cytoplazmě a je reprezentována plazmatická membrána (synonyma – plazmalema, buněčná membrána, cytoplazmatická membrána), nad nimiž se tvoří vnější vrstva. V živočišné buňce je tenký a je tzv glykokalyx (tvořeno glykoproteiny, glykolipidy, lipoproteiny), v rostlinné buňce – tlusté, tzv. buněčná stěna (tvořený celulózou).
Jádro se skládá z jaderného obalu, matrice jaderného proteinu, jadérka a chromatinu.
Dvoumembránový jádrový plášť sestává z vnější a vnitřní jaderné membrány, jaderné laminy a jaderných pórů Vnější a vnitřní membrána jsou odděleny pronukleárním prostorem a jsou spojeny pouze v oblasti jaderných pórů Vnější membrána má ribozomy a přechází do membrány granulární ER.Vnitřní membrána je oddělena od obsahu jádra jadernou laminou, která obsahuje proteiny intermediálních filament – laminy.Obsah jádra komunikuje s cytoplazmou prostřednictvím 3-4 tisíc specializovaných komunikací – jaderných pórů. póry jsou tvořeny proteiny pórového komplexu Jaderné póry provádějí regulovaný transport látek do jádra a z jádra.
Matice je koploidní roztok různých enzymů, matrice obsahuje jadérko a chromatin,
Nukleolus- ostře bazofilní struktura.Má difuzní strukturu.Obsahuje chromofobní zónu obsahující DNA nukleolárního organizátoru (informace o rRNA), granulární složku skládající se z ribozomálních podjednotek a fibrilárních složek tvořených ribonukleovými fibrilami (transkripty RNA).
Funkce jadérka: syntéza rRNA a sestavení ribozomálních podjednotek Velikost jadérka je větší u buněk s intenzivním metabolismem.
Chromatin zaujímá hlavní část objemu jádra, je reprezentován tmavými (elektronově hustými) hrudkami-heterochromatin a světlými (elektronově transparentními) plochami-euchromatinem.
Buňky mohou mít širokou škálu vnějších tvarů: kulovité (leukocyty), mnohostranné (buňky žlázového epitelu), hvězdicovité a rozvětvené (nervové a kostní buňky), vřetenovité (buňky hladkého svalstva, fibroblasty), prizmatické (buňka střevního epitelu), zploštělé (endoteliocyt, mezoteliocyt), atd.
