BIOLOGIE BUKY - nanoed.tul.cz

BIOLOGIE BUŇKY

Aplikace nanotechnologií v medicíně

zimní semestr 2016/2017

Mgr. Jana Rotková, Ph.D.

OBSAH

• zařazení v systému organismů

• charakterizace buňky

• buněčné organely

• specializace buněk

• užitečné odkazy

zimní semestr 2016/2017 2 ANM/Biologie buňky

Řazení organizmů


NEBUNĚČNÉ

VIRY EUKARYOTA

BUNĚČNÉ

ŽIVOČICHOVÉ ROSTLINY ARCHEA BAKTERIE HOUBY

PROKARYOTA

Co je to buňka?


Nejmenší jednotka, schopná samostatné existence a dělení.

Všechny buňky (minimálně v některém ze svých stádií) obsahují:

• genetickou informaci

• membránu, oddělující buňku od prostředí

• aparát umožňující samostatnou existenci a dělení

Rozměry a délka života jsou závislé na typu buňky.

fibroblast erytrocyt vajíčko trombocyt

délka života 50 dní 120 dní 2 dny 8 dní

rozměr 10-15 μm 3 x 7,5 μm 150-200 μm 2 μm

ORGANELY


= nitrobuněčné struktury, jejichž pomocí mohou eukaryotní buňky provádět řadu

specifických funkcí

JÁDRO

DRSNÉ

ENDOPLAZMATICKÉ

RETIKULUM

GOLGIHO KOMPLEX MITOCHONDRIE

LYSOSOMY

HLADKÉ

ENDOPLAZMATICKÉ

RETIKULUM

CYTOSOL

CYTOSKELET

JÁDÉRKO

EUKARYOTA vs. PROKARYOTA


(z řeckého caryon=jádro; eu = pravý; pro = před)

PROKARYOTICKÉ EUKARYOTICKÉ

organizace jednobuněčné mnohobuněčné

vnitřní stavba nedělená membránami dělená membránami

velikost menší větší

genetická informace

nukleoid – DNA stočena

volně v cytoplazmě bez

ohraničení

pravé jádro – DNA uložena

v jádře, ohraničeném

plazmatickou membránou

rychlost metabolických dějů vyšší nižší

zástupci bakterie, archea živočichové, rostliny, houby

nukleoid

bičík

ribosomy b.membrána

b.stěna

kapsula jádro

jadérko mitochondrie

ribosomy

ROSTLINNÁ vs. ŽIVOČIŠNÁ BUŇKA


Eukaryotické buňky

ROSTLINNÁ ŽIVOČIŠNÁ

buněčná stěna ano ne

specializované

organely

• plastidy

(chloroplasty, chromoplasty, leukoplasty)

• centrální vakuola

• lysosomy

• žádné nebo menší

ojedinělé vakuoly

zásobní látka škrob glykogen

BIOLOGICKÁ MEMBRÁNA


HLAVNÍ FUNKCE oddělení prostředí s odlišným chemickým složením

Probíhající děje transportní děje (aktivní x pasivní)

Charakteristika semipermeabilní (=polopropustná) lipidová dvojvrstva tvořená

polárními lipidy (tloušťka 6 – 10 nm)

• polární hlavice – směřovány vně

• nepolární řetězce – uvnitř

stabilní díky hydrofobním interakcím

• relativně volný laterální pohyb (do stran) v rámci membrány

složení se liší podle druhu organismu i dle druhu membrány (v rámci

orgánů/organel)

• přítomnost proteinů (periferně/integrálně; póry; enzymatické systémy)

BIOLOGICKÁ MEMBRÁNA


BUNĚČNÁ SPOJENÍ


Tight junctions (těsná)

Zonula occludens

Transmembránové proteiny claudin

a occludin.

Desmosomy (adhesní)

Zonula adhaerens

Macula adhaerens = desmosom

Hemidesmosom

(mimobuněčná hmota + buňka)

Gap junctions (komunikační)

(nexus neboli „skulinové spojení“)

Konexony 2 sousedních bb. tvoří

hydrofilní kanál (průměr 1,5 nm),

propouští ionty a organické látky do

velikosti 1 kDa (ATP, ADP, AMKs,

Ca2+)

HLAVNÍ FUNKCE

slouží ke spojení a vzájemné komunikaci mezi buňkami

CYTOSOL


HLAVNÍ FUNKCE

místo řady buněčných dějů

Charakteristika

koncentrovaný koloidní roztok s vysokou viskozitou

tvořící tekutý obsah buňky („jelly-like fluid“)

Probíhající děje

glykolýza

syntéza mastných kyselin

část močovinového cyklu

CYTOSOL CYTOPLASMA

tekutý obsah buňky (bez organel) veškerý obsah buňky (včetně organel)

(u prokaryot cytosol = cytoplasma)

JÁDRO


HLAVNÍ FUNKCE

kontrolní centrum buňky

syntéza DNA, RNA

uložení a zpracování genetické informace (DNA) v buňce

Charakteristika jaderná membrána

• dvojitá

• semipermeabilní

• navazuje na ni ER

jaderné póry

• proteinové kanálky

• selektivní vstup/výstup látek

jadérko

• tvořeno převážně rRNA

• tvorba ribosomů (a následný transport póry do cystosolu)

• jedno jádro může obsahovat více jadérek

jadérko

chromozomy chromatin

jaderné póry

jaderná membrána

jadérko

chromozomy chromatin

jaderné póry

jaderná membrána

JÁDRO


Charakteristika chromatin

• hmota uvnitř jádra tvořená nukleoproteinovým komplexem (DNA + histony) • v průběhu buněčného dělení kondenzuje

chromozomy

• vznikají při kondenzaci chromatinu • DNA + histony


• replikace

• transkripce

• posttranskripční modifikace RNA

zimní semestr 2016/2017 ANM/Biologie buňky 14

Struktura chromozomu u eukaryotů - chromatin

vnitřní membrána

vnější membrána

kristy

matrix

MITOCHONDRIE


HLAVNÍ FUNKCE

uvolnění energie z potravy a její transformace do využitelné formy

– ATP (buněčná „elektrárna“)

Charakteristika

semiautonomní organela

• vlastní DNA a proteosyntetický aparát

• dělení bez ohledu na buněčné dělení

• matroklinní dědičnost

• připomíná prokaryota

počet odpovídá energetické potřebě buňky


buněčné dýchání (vnitřní membrána)

citrátový cyklus (matrix)

β – oxidace mastných kyselin (matrix)

část močovinového cyklu (matrix)

ENDOPLASMATICKÉ RETIKULUM

HLAVNÍ FUNKCE

modifikace proteinů

syntéza lipidů

Charakteristika

z lat. reticulum= síťka

systém biomembrán

vnitřní prostory ER obsahují vysokou koncentraci Ca2+

• regulace koncentrace Ca2+ v cytosolu regulována propustností

membrány ER

morfologické rozlišení dvou druhů ER:

DRSNÉ ER HLADKÉ ER

povrch ribosomy hladký

funkce glykosylace a transport proteinů

transport pomocí váčků

biosyntéza lipidů

transport pomocí váčků

hladké ER

drsné ER

jaderné póry

ribosomy

„cisterny“

ANM/Biologie buňky zimní semestr 2016/2017 16

velká podjednotka

malá podjednotka

vznikající protein

tRNA

mRNA

RIBOSOMY


HLAVNÍ FUNKCE

• produkce proteinů (= translace)

Charakteristika

• nukleoproteinové komplexy

• rRNA a desítky specifických proteinů

• dvě heterogenní nekovalentně spojené podjednotky

• volně v cytosolu nebo na povrchu ER

• buňky obsahují relativně velké množství ribosomů

• mitochondrie a chloroplasty obsahují vlastní ribosomy


• translace

prokaryota eukaryota

malá podjednotka 30S 40S

velká podjednotka 50S 60S

*S = Svedbergova jednotka (centrifugační koeficient)

příchozí váček

odcházející váčky

nově vzniklé

váčky

„cisterny“

lumen

GOLGIHO KOMPLEX


HLAVNÍ FUNKCE

modifikace proteinů

třídění a vylučování proteinů a lipidů

Charakteristika

paralelně uložené diskovité membránové váčky

obsahuje enzymy ukončující glykosylaci proteinů

„třídící centrum“ různých látek

• sekrece do extracelulárního protoru

• tvorba lysosomů

• zabudování do buněčné membrány


posttranslační modifikace proteinů

LYSOSOMY


HLAVNÍ FUNKCE

intracelulární trávení

Charakteristika

dvouvrstevná membrána

uvnitř hydrolytické enzymy

• pH optimum v kyselé oblasti

štěpení pohlceného obsahu (fagocytosa) nebo vlastních

makromolekul (autolysa)

v buňce ve dvou formách primární - vznikají odškrcením od Golgiho komplexu

sekundární - vznikají fúzí primárních lysosomů s váčky, vzniklými endocytosou

!místo intracelulárního trávení!


hydrolytické štěpení

hydrofilní část

hydrofobní část hydrolytické enzymy

LYSOSOMY


CYTOSKELET


HLAVNÍ FUNKCE

udržení tvaru buňky

vnitrobuněčný pohyb organel

buněčné dělení

Charakteristika dynamický systém vláknitých struktur

mikrofilamenta (vlákna)

• průměr cca 5 nm

• asociovaná proteinová vlákna aktinu a myosinu

• pohyb buněk jako celku

intermediální filamenta (vlákna)

• průměr 10-15 nm

• proteinové složení se v rámci různých tkání může lišit

• zajištění mechanické stability (přítomny v místech namáhání - např. kůže)

mikrotubuly

• průměr až 25 nm

• strukturní základ – polymer tubulinu

• zajišťují pohyb organel v buňce, chromatinu při dělení, bičíků

SPECIALIZACE BUNĚK


! diferenciace ≠ proliferace !

diferenciace

• proces, při kterém z nediferencované buňky (kmenové) postupně vznikají

buňky různých typů

• např. z oplodněného vajíčka postupně vznikají buňky všech typů

proliferace

• zvýšení počtu buněk (dělením)

TYPY LIDSKÝCH BUNĚK


drážďanský Institut integrujících neurověd

Spermoboti = kovové spirály, pohon

rotujícím magnetickým polem https://www.youtube.com/watch?v=Ww-x-VIFh-Q

Zachrání náš druh před vyhynutím spermoboti?


Užitečná videa a odkazy základy Struktura buňky – stručně (YouTube)

https://www.youtube.com/watch?v=URUJD5NEXC8


Výkladový slovník biochemických pojmů (Kodíček, VŠCHT):

http://147.33.74.135/knihy/uid_es-002/index.html

Buněčné struktury (SlideShare)

http://www.slideshare.net/mrtangextrahelp/01-cell-structures

Knihy podrobnější popis

Vodrážka, Z.; et al. Biochemie; Academia: Praha, 2007.

Kodíček, M.; Valentová, O.; Hynek, R. Biochemie: chemický pohled na biologický svět,

1st ed.; VŠCHT Praha: Praha, 2015.

Voet, D.; Voet, J. G. Biochemistry, 4th ed.; John Wiley & Sons Inc.: Hoboken, NJ,

2011.

BBC dokument – The Cell Hidden Kingdom (YouTube)

https://www.youtube.com/watch?v=aDuwkdQzb2g

Zdroje http://www.keyword-suggestions.com/Y2VsbCB0aGVvcnkgY2FydG9vbg/


https://www.thinglink.com/scene/723226043497840641

http://www.asbmb.org/asbmbtoday/201409/LipidNews/

KODÍČEK. From Biochemické pojmy : výkladový slovník [online]. Praha: VŠCHT Praha, 2007 [cit.

2016-09-14]. Available from www: <http://vydavatelstvi.vscht.cz/knihy/uid_es-

002/ebook.html?p=membrana_biologicka>

https://micro.magnet.fsu.edu/cells/endoplasmicreticulum/endoplasmicreticulum.html

http://www.alyvea.com/biologystudyguides/transcription-translation.php

http://www.differencebetween.info/difference-between-archaea-and-bacteria

http://web2.mendelu.cz/af_291_projekty2/vseo/print.php?page=1476&typ=html

http://slideplayer.cz/slide/2034493/

http://www.nanomedicine.com/NMI/8.5.1.htm

http:// www.3Dscience.com

http:// www.netdoctor.co.uk

http://eonreality.serveraddress.com/Content/2588/1.jpg

https://www.studyblue.com/notes/note/n/bio-434-study-guide-2012-13-davidsharlin-/deck/9711849

http://www.nanoasociace.cz/nanotechnologicky-leden-2016-aneb-zachrani-nas-druh-pred-vyhynutim-

spermoboti/

http://vydavatelstvi.vscht.cz/knihy/uid_es-002/

http://vydavatelstvi.vscht.cz/knihy/uid_es-002/ebook.html?p=membrana_biologicka



http://www.netdoctor.co.uk/

http://www.netdoctor.co.uk/

Date post:	06-Nov-2021
Category:	Documents
Upload:	others
View:	1 times
Download:	0 times

BIOLOGIE BUKY - nanoed.tul.cz

Documents