1.2. LÁTKOVÉ SLOŽENÍ BUNĚK

Autor: PhDr. Přemysl Štindl

Recenze: Mgr. Vladimír Bádr, Ph.D.

Látkové složení buněk Prvky

kvalitativně shodné s prvky v přírodě, ale v biosféře (org.) jsou některé častěji (hromadí se) – biogenní prvky – rozdíly kvantitativní

Sloučeniny Anorganické (neústrojné) – voda, soli, plyny Organické (ústrojné) – komplexy:

1) Prvky makrobiogenní (mnoho) , až v 10kách %,

( C, H, O, N, P) „oligomerní“ (trochu) , desetiny až setiny %

( Ca, Mg, Fe, Na, K, Cl, S ) mikrobiogenní ,

(B, F, Br, Ar, Se, Si, Al, Mn, Li, Ti) ultramikrobiogenní ,

(Cd, Hg, Au, Ag, Cs) neplatí pro každou buňku (přeslička – SiO2)

Obr. 1) Periodická soustava prvků

2) SloučeninyA. Anorganické (neústrojné)

voda, soli, plynyB. Organické (ústrojné) – komplexy:

nízkomolekulární (samostatné) nadmolekulární vysokomolekulární

Analýza: usušení (105C°) do konstantní váhy voda tvoří 70 – 80% metabolicky aktivní buňky Sušina – org. látky a popelovina (minerál.

látky)

A1) VodaA2) SoliA3) Plyny

A) Anorganické (Neústrojné) látky

Obr. 2) Obr. 3)

A1) Voda1) obecné rozpouštědlo (polární)2) ionizační činidlo (soli a org. molekuly s polárními

skupinami, molekula vody vytváří dipól, vytrhne částici z mřížky jako iont)

3) vytváří tzv. micely (org. ionty se mohou spojovat a proplétat)

4) vytváří reakční prostředí bky5) teplotně širokospektrá kapalina (0C°- 100C°)6) teplotní akumulátor7) vodič tepla (brání přehřátí, zamrznutí, moderátor teploty –

pocení)8) velké povrchové napětí9) konečný produkt úplné oxidace organických látek10) zdroj elektronů a protonů pro metabolické reakce

(fotosyntéza)

A2) Soli1) podoba iontů2) vázány na molekuly (i organické) či volné3) pevné (inkrustující látky) – přeslička

• (rafidy=krystalky šťavelanu draselného)4) v podobě iontů – zajišťují osmózu5) zajišťují tok vody membránou (pasivní

transport – koncentrační spád), el. a transportní procesy na membráně

6) podílejí se na funkci makromolekul7) spoluvytvářejí ústojné roztoky (pufry) -

(nikoliv ústrojné)8) komplex s makromolekulami

A3) Plyny1) i vzdušné (dusík, kyslík, oxid uhličitý)2) rozpuštěny dle parciálních tlaků (=

částečných) v cytoplazmě3) součástí pufrů (nárazníků)

• u člověka uhličitanový pufr

B1) NízkomolekulárníB2) MakromolekulárníB3) Organické molekuly se zvláštními funkcemiB4) Nadmolekulární komplexy

B) Organické (ústrojné) – komplexy

B1) Nízkomolekulární Malé organické molekuly Organické kyseliny (mastné jsou

složkami tuků), aminokyseliny Monosacharidy, oligosacharidy

B2) Makromolekulární1) Bílkoviny (peptidy, aminokyseliny)2) Polysacharidy3) Lipidy4) Nukleové kyseliny5) Organické molekuly se zvláštní funkcí

1) Bílkoviny I. struktura = poměrné zastoupení Ak a jejich sled

vytváří makromolekuly z alfa aminokyselin spojeny peptidickou vazbou (* peptidický řetěz – 10Ak =

(oligo)peptidy; více = polypeptidy (proteiny) II. struktura = geometrické uspořádání peptid. řet.

skládaný list pravotočivá šroubovice (alfahelix), H můstky

III. stuktura globulární (klubkovité) – histony, albuminy, globuliny fibrilární (vláknitá) – fibrolin, kolagen, keratin

(mechanická fce) IV. struktura = uspoř. podjednotek (=polypeptid.

řetězce, které nejsou spojeny peptidic. vazbou)

I. Primární struktura

II. Sekundární struktura

skládaný list

šroubovice alfa helix

IV. Kvarterní struktura

III. Terciální struktura

Struktura bílkovinObr. 4)

IV. Struktura bílkovin

složení: + prostetická složka fosfoproteidy – kys. fosforečná, (kasein,

ovovitelin) glykoproteidy – sacharidy (mucin) lipoproteidy - tuky nukleoproteidy - NK chromoproteidy – barviva (hemoglobin,

cytochromy) metaloproteidy

Význam bílkovin:

strukturní základ dynamické molekuly zajišť. katalýzu rcí

(=enzymy, biokatalyzátory) regulátory (hormony) bílkoviny krevního séra – protilátky kontraktilní bílkoviny některé pomocné oporné, krycí fce (kolagen,

sklerotin hmyzu) přenašeči reverzibilní a ireversibilní změny struktur

(teplota aj...)

Funkce bílkovin:

zásobní transportní (hemoglobin) ochranné (imunoglobulin) kontraktilní (myozin) regulační – hormony (inzulin); regulace genet. aktivity – represory toxiny (hadí jedy) strukturní (stavební, opěrné, krycí), v membr., enzymy informační (role signálů, receptory, templáty – spouštějí či zastavují řadu procesů

2) Sacharidy, polysacharidy

polyhydroxyderiváty aldehydů nebo ketonů dělení:

dle funkčních skupin na aldozy, ketozy dle počtu C na triozy, tetrozy pentozy, hexozy,

heptozy stavební látky a zdroje energie nejrozšířenější biopolymery obsahují 11 a více monosacharidů mezi polysacharidy patří:

škrob, glykogen, celulóza, glykoproteiny

Obr. 5) Struktura celulózy

3) Lipidy

estery vyšších mastných kyselin a glycerolu

nerozpustné ve vodě zdroj energie v rostlinných i živočišných

tucích fosfolipidy tvoří součást biomembrán lipidy vylučované žlučí napomáhají při

emulgaci tuků ve střevě

Obr. 6) Struktura fosfolipidu

4) Nukleové kyseliny

stavební jednotka nukleotid (=nukleosidfosfát) = fosforylované nukleosidy (=báze + pentóza)

polynukleotidové řetězce pořadí bází kódováno I. strukturou

bílkovin (sled aminokyselin) DNA, RNA – liší se v cukerné složce i bázi RNA (rRNA, i,mRNA, tRNA, aj.) Ústřední dogma molekulární biologie Funkce: nositel genetické informace

Struktura nukleové kyseliny

I. - sled nukleosidů (nukleotidů) II. - dvouvláknitá, H vazby mezi bázemi III - dvojitá šroubovice stočená do

superhelixu

Obr. 7) Watson a Crick při sestavování modelu DNA

Obr. 8) I. a II. struktura DNA

Obr. 9)

Struktura chromosomu

B3) Organické molekuly se zvláštními funkcemi Regulační komunikace

(buněčná, mezibuněčná, meziorganismová) Malé molekuly Vyskytují se samostatně Pohyblivé Význam: kompletují makromolekuly (bílk.)

pro enzymatickou či regulační fci Nukleotidové koenzymy:

ATP, NAD+, NADP+, FAD, CoA, cAMP Hormony, fytohormony, steroidy,

prostaglandiny, feromony

B4) Nadmolekulární komplexy Biomembrány

Lipidy a bílkoviny, základem membránová jednotka silná asi 7nm Ribozomy

tvořeny rRNA a bílkovinami, dvě podjednotky Nukleozomy

Tvořeny DNA a bílkovinami V buněčném jádře Necelé 2 otočky vlákna DNA kolem 8 molekul bílkovin Nukleozomy základem chromatinu

Bílkovinné komplexy Útvary tvořené bílkovinami – vytvářejí základní strukturu buňky

(cytoskelet) takový komplex ve formě vláken (fibril) také vytváří nejhojnější

bílkovina savců - kolagen Víceenzymové systémy Mikrotubulární a fibrilární struktury

Obr. 10) Model membrány

Obr. 11) dle Cooper (1997)

Obr. 12) Schéma nukleosomu (dle Hayese, Pazdera, 2008)

Obr. 13) Vizualizace cytoskeletu pomocí fluorescenčního mikroskopu (dle Alberts, 1998)

Ribosom

Literatura: Alberts B. a kol. (1998): Základy buněčné biologie. Espero

Publishing, Ústí nad Labem, s.11 obr.1-11 a,b, s.210, s.470, obr.14-24 b.

Berger J. (1996): Buněčná a molekulární biologie. Tobiáš, Havlíčkův Brod.

Dostál P., Řeháček Z., Ducháč V. (1994): Kapitoly z obecné biologie. SPN, Praha.

Jelínek J., Zicháček V. (1999): Biologie pro gymnázia. Nakladatelství Olomouc.

Kubišta V. (1992): Obecná biologie. Fortuna, Praha.

Loewy a kol. (1991): Cell Structure and Function. Saunders College Publishing, USA, s.59 obr.2-16, s.65 obr.2-26 b, s.67 obr.2-30.

Romanovský A. a kol. (1983): Obecná biologie. SPN, Praha. Rosypal S. a kol. (1998): Přehled biologie. Scientia, Praha,

s. 61 – 78. Rosypal S. a kol. (2003): Nový přehled biologie. Scientia,

Praha. Villee C. a kol. (1989): Biology. Saunders college

Publishing, USA. Wallace R., Sanders G., Ferl R. (1996): Biology. H. Collins

College Publishers, USA, s.89 obr.4.18.

Zdroje obrázků: Obr.1) lide.uhk.cz/pdf/student/psopatp1/parchemuzit.htm Obr. 2) http://image036.mylivepage.com/chunk36/483938/313/Bublinky.JPG Obr. 3) http://www.volny.cz/veletrzni/statistiky/voda.jpg Obr. 4) http://academic.brooklyn.cuny.edu/biology/bio4fv/page/prot_struct-4143.JPG Obr. 5)

http://www.inovace.cz/for-high-tech/chemie-materialy/clanek/enzymy-rozkladajici-celulozu---uzitecny-biotechnologicky-nastroj/

Obr. 6) http://sci.muni.cz/ptacek/CYTOLOGIE6_soubory/image055.jpg Obr. 7)

http://www.agen.ufl.edu/~owens/age2062/OnLineBiology/OLBB/www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/BioBookDNAMOLGEN.html

Obr. 8) http://www.oskole.sk/userfiles/image/novy/adriana/image003(1).jpg Obr. 9) http://www.bio.miami.edu/~cmallery/150/proceuc/chromosome.jpg Obr. 10)

http://www.vydavatelstvi.vscht.cz/knihy/uid_es-02_v1/hesla/membrana_biologicka.html

Obr. 11) Cooper, G., M. (1997): The Cell-a molecular approach. ASM Press, Washington D.C.

Obr. 12) http://www.osel.cz/popisek.php?popisek=10861&img=1227582237.jpg Obr. 13) http://www.bioweb.genezis.eu/bunka/cytomorfologia/cytoskelet.jpg

KONEC

12/08 Autor: PhDr. Přemysl Štindl