Biologie I

Buňka II

Cam

pbell, R

eece: B

iolo

gy 6

th editio

n ©

Pears

on E

ducatio

n, In

c, p

ublis

hin

g a

s B

enja

min

Cum

min

gs

BUŇKA II

■ centrioly, ribosomy, jádro

■ endomembránový systém

■ semiautonomní organely

■ peroxisomy

Centrioly Živočišné buňky

(ten) centriol délky cca 250 nm

i) v centrosomu dva na sebe kolmé

ii) buňka řasinkového epitelu – zmnožení (200 – 300 kopií) jako základ

bazálního tělíska řasinek

(tvoří i bazální tělísko bičíku spermií)

9 trojic mikrotubulů (žlutě)

a spojníky (modře) centrosom

pár centriol

centrioly

mikrotubuly

centriola podél mikrotubuly centriola napříč

řezy v elektronovém mikroskopu:

Ad

ap

tová

no

z C

am

pb

ell, R

ee

ce

: Bio

log

y 6

th ed

ition

© P

ea

rso

n

Ed

uca

tion

, Inc, p

ub

lish

ing

as B

en

jam

in C

um

min

gs

Ribosomy

Prokaryota Eukaryota

(cytoplasmatické/

jaderná rDNA→)

Realizují syntézu proteinů

ribosom 20 nm

70S 65% proteiny, 35% rRNA

Podjednotky:

Velká 50S

(23S + 5,8S + 5S rRNA)

Málá 30S

(16S rRNA)

ribosom 25-30 nm

80S ~50% proteiny, ~ 50% rRNA

Podjednotky:

Velká 60S

(25-28S + 5,8S + 5S rRNA)

Malá 40S

(17-18S rRNA)

+ ribosomy mitochondrií

a chloroplastů

(prokaryotního typu)

co je to „S“ – sedimentační koeficient

(Svedberg, jednotka 10-13 s,

čas sedimentace při ultracentrifugaci)

50 nm

Ribosomy Eukaryota (cytoplasmatické/jaderná rDNA)

Ribosomy:

Volné zejména pro syntézu proteinů cytosolu

Vázané na membráně (endoplasmatického retikula, jádra)

lokalizaci mohou měnit

Vázané ribosomy: - syntéza proteinů určených k začlenění do membrán

- syntéza proteinů určených pro export (exocytozou)

- syntéza proteinů pro funkce v lumen některých organel

(např. endosomů)

ribosomy

ER

cytoplasma

endoplasmatické retikulum

volné

vázané

ribosomy

v elektronovém mikroskopu ribosom

velká podj.

malá podj.

Adapto

váno z

Cam

pbell, R

eece: B

iolo

gy 6

th

editio

n ©

Pears

on E

ducatio

n, In

c,

publis

hin

g a

s B

enja

min

Cum

min

gs

Buňka – organely a vlastní struktury

nyní

Alberts a kol.: Základy buněčné biologie, 1998; © Espero Publishing, s.r.o.

Jádro

obvykle kulovité 5 µm v průměru

Jaderný obal (karyotéka)

-dvojitá membrána (mezera 20-40 nm)

-membrány prostoupeny póry

(průměr ~100 nm),

pórový komplex (proteinů) reguluje

vstup makromolekul

Jaderný skelet (lamina) -střední filamenta, 2D síť

...a dále chromosomy/chromatin

proteiny/enzymy-replikace

proteiny/enzymy-transkripce

a také

obvykle jedno, ale:

- bezjadené: savčí erytrocyty, sítkovice floému rostlin

- vícejaderné: soubuní příčně pruh. svaloviny, Caulerpa

jadérko

chromatin jádro

jaderný

obal

jaderný

pór

pór

ribo-

som

drsné ER

vnější membr.

vnitřní membr.

jaderná lamina

jaderný obal

jaderné póry

povrch jádra

jaderná lamina

jádro v elektronovém mikroskopu:

Adaptováno z Campbell, Reece: Biology 6th edition © Pearson

Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings

Jádérko

jádro

obvykle jedno

-není ohraničeno membránou

-zřetelné (elektronový mikroskop) jako

zrnitá hmota s vlákny

Místo syntézy rRNA a jejich asociace s ribosomálními proteiny →

→ vznik velké a malé podjednotky →

→ přechod podjednotek do cytoplasmy přes jaderné póry

Endomembránový systém

červené šipky ukazují některé cesty migrace membrán (membránových váčků)

= vztah mezi organelami endomembránového systému

přímý fyzický kontakt organel nebo

jejich propojení systémem transportních váčků

Ad

ap

tová

no

z C

am

pb

ell, R

ee

ce

: Bio

log

y 6

th ed

ition

© P

ea

rso

n

Ed

uca

tion

, Inc, p

ub

lish

ing

as B

en

jam

in C

um

min

gs

hladké ER jaderný

obal

drsné ER

transp.

váček

Golgiho

aparát

cytoplasm. membrána

vakuola lysosom

Endoplasmatické

retikulum (ER)

retikulum (lat.) = malá síť

-síť fyzicky propojených

membránových vaků a cisteren

-až polovina všech endomembrán

(vymezují cisternální prostor)

-intimní kontakt s jadernou membránou

(propojení prostoru mezi membr. jádra s

cisternálním prostorem)

Dva typy:

Drsné ER (ribosomy na povrchu)

směrem od jádra přechází v

Hladké ER (bez ribosomů)

Adaptováno z Campbell, Reece: Biology 6th edition ©

Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings

drsné

ER

hladké ER

jaderný

obal

ribosomy

drsné ER hladké ER

cysternální

prostor

cysterny

Endoplasmatické retikulum (ER)

Významné funkce

Drsné ER

- ribosomy syntetizují protein přes pór přímo do cisternálního prostoru

- syntéza sekrečních proteinů / peptidů (např. hormon insulín)

- primární úprava sekrečních proteinů (většinou glykoproteiny)

- tvorba buněčných membrán

(syntéza fosfolipidů, integrace transmemr. proteinů, cílení k organele)

Hladké ER

-syntéza lipidů (tuky, steroidní látky, fosfolipidy)

-detoxikace (např. hydroxylace barbiturátů pro vyšší rozpustnost

a snadnější vyloučení z organismu)

Golgiho aparát (GA)

-má strukturní a funkční polaritu:

strana cis v blízkosti ER odkud přijímá transportní váčky

strana trans odškrcování transp. váčků pro směrování k povrchu /organelám

Významné funkce ,“uvnitř “ a od cis k trans:

dokončení / modifikace a následné skladování a třídění :

- produktů ER (např.glykoproteinů)

- syntéza nových látek (mukopolysacharidy, pektin)

Ad

ap

tová

no

z C

am

pb

ell, R

ee

ce

: Bio

log

y 6

th ed

ition

© P

ea

rso

n

Ed

uca

tion

, Inc, p

ub

lish

ing

as B

en

jam

in C

um

min

gs

soustava oploštělých cistren (“propojeny” transportními váčky)

cis

transportní

váček

distribuce

trans

transportní

váček

příjem

Lyzosomy

- váčky obsahující hydrolytické enzymy (vytvořené v ER → GA)

- (alespoň některé) vznikají odškrcením z trans GA

Významné funkce

bezpečné štěpení proteinů, polysacharidů, tuků a nukleových kyselin

- autofagie – pohlcení části cytoplasmy nebo defektní organely

(recyklace monomerů exportem do cytoplasmy)

- nitrobuněčné trávení fagocytované potravy

Adaptováno z Campbell, Reece: Biology 6th edition © Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings

jádro

lysosom

lysosom

fragment

peroxisomu mitochodrie

Lysosomy v lymfocytu Lysosom v akci

Lyzosomy Vznik a funkce

Adaptováno z Campbell, Reece: Biology 6th edition © Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings

částice

potravy fagocytóza

potravní

vakuola

lysosom

autofagie

lysosomy

fůze

drsné ER

váček do GA

Vakuoly

- potravní vakuoly - fagocytoza – příjem potravy

-stažitelné (kontraktilní) vakuoly – osmoregulace v hypotonickém prostředí

sladkovodní Paramecium

v neustálém ohrožení

plasmoptýzou

Potravní vakuola Stažitelná vakuola - naplnění v 6s a vyloučení vody z buňky

Cilie

Cytoplasma

Makronukleus

Mikronukleus

Adaptováno z Campbell, Reece: Biology 6th edition © Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings

Vakuoly

Významné funkce

- udržování stálosti cytoplazmy (např. pH)

- zásobní

- odpadní (zplodiny buněčného metabolismu)

Obsah

- anorganické ionty (K+,Na+, Ca2+, Cl-, NO3-)

- rezervní látky (proteiny)

- (mezi)produkty metabolismu

(org. kyseliny, sacharidy/sacharosa, aminokyseliny, pektinové látky)

- polární pigmenty (antoxantiny, antokyany, flavony) / květy atrakce opylovačů

- alkaloidy, třísloviny / ochrana před herbivory

- rostlinná vakuola - vzniká z ER a GA

- ohraničena tonoplastem (membrána)

Adaptováno z Campbell, Reece: Biology 6th edition © Pearson

Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings

centrální vakuola

centrální

vakuola

cytoplasma

tonoplast

buněčná stěna

chloroplast

Vakuoly

- rostlinná vakuola - vzniká z ER a GA

i) malé vakuoly (a málo) v buňkách apikálních meristémů (dělivé pletivo = mladé buňky)

i) růst, zmožení vakuol během ontogeneze/dozrávání buňky

i) splynutí v centrální vakuolu (až 90% objemu buňky)

Ad

ap

tová

no

z J

oh

ns

on

R.:

Bio

log

y,

5th

ed

itio

n

19

99

; ©

Th

e M

cG

raw

-Hil

l C

om

p.,

In

c.

Expanze vakuoly b. stěńa

vakuola

jádro

mezivakuolární

vrstva cytoplasmy

centrální vakuola

b. stěna

jádro

tonoplast

nástěnný protoplast

Semiautonomní organely

mitochondrie a plastidy

- množí se dělením

-vlastní cirkulární DNA

(geny jen pro některé proteiny,

zbylé jaderná DNA a dopravovány z cytoplasmy)

-vlastní ribosomy bakteriálního typu,

…ale

lidská mitochodrie: 12S rRNA a 16S rRNA)

rostlinná mitochondrie: 18S rRNA a 23S + 4,5S + 5S rRNA

rostlinný chloroplast: 16S rRNA a 23S + 4,5S + 5S rRNA

(i)

Alb

erts

a k

ol.: Z

ákla

dy b

uněčné b

iolo

gie

, 1998

; © E

spero

Publis

hin

g, s

.r.o.

Chloroplasty a další plastidy

Chloroplasty – viz dále (etioplast – nedostatek světla, ztráta chlorofylu)

Chromoplasty

lipofilní pigmenty

(karoteny, xantofyly)

atrakce

květy / opylovači plody / herbivoři

Leukoplasty – bez pigmentů, zejména zásobní funkce

amyloplasty – syntéza/ukládání škrobu

proteinoplasty – ukládání krystaloidů proteinů

elaioplasty – tukové kapénky (např. liliovité)

vznikají z proplastidu

Chloroplasty obvykle 2 x 5 µm (čočkovitý tvar); 1 až 200 / buňka

-od cytoplasmy oddělen dvojitou membránou

-uvnitř další membránový systém - thylakoidy (systém oploštělých vaků)

-vně tylakoidů stroma (DNA, RNA ,proteiny/enzymy, ribosomy)

- naskládáním tylakoidů vznikají grana vzájemně propojená (jedn. č. granum)

Adaptováno z Campbell, Reece: Biology 6th edition © Pearson Education, Inc, publishing as Benjamin Cummings

Funkce

přeměna světelné energie na chemickou

(fotosyntéza, tj. “6CO2 + 6H2O → glukosa + 3O2”) chloroplast

thylakoid

stroma

granum

vnější a vnitřní

vnitřní membr.

chlorofyl

Fotosyntéza (i)

Alberts a kol.: Základy buněčné biologie, 1998; © Espero Publishing, s.r.o.

Mitochondrie 0,5 x 1 až 10 µm; obvykle stovky až ~ 25 tis. / buňka

Systém dvou membrán

- vnější membrána hladká [55% proteiny]

- intermembránový prostor

- vnitřní membrána - velký povrch - zvrásněná a záhyby (krysty) [72% proteiny]

- vnitřní membrána vymezuje mitochondriální matrix

(DNA, RNA ,proteiny/enzymy, ribosomy)

Ad

ap

tová

no

z C

am

pb

ell, R

ee

ce

: Bio

log

y 6

th ed

ition

© P

ea

rso

n

Ed

uca

tion

, Inc, p

ub

lish

ing

as B

en

jam

in C

um

min

gs

Hlavní funkce

aerobní respirace – produkce ATP mitochondrie

vnější

membr.

intermembránový prostor

vnitřní

membr.

krysta

matrix

(i) aerobní respirace

Alberts a kol.: Základy buněčné biologie, 1998; © Espero Publishing, s.r.o.

Peroxisomy

- nejsou tvořeny z ER ani GA

- rostou zabudováním fosfolipidů a proteinů do membrány →

→ dosažení kritické velikosti → rozdělen

- obsahují oxidativní enzymy (R-H2 + 02 → R + H202)

a katalasu (2H202 →2 H20 + 02 ale i H202 + Rjiný-H2 + 02 → Rjiný + 2H20)

speciální případ: glyoxysomy: přeměna tuků na sacharidy

během klíčení semen

Adapto

váno z

Cam

pbell, R

eece: B

iolo

gy 6

th editio

n ©

Pears

on

Educatio

n, In

c, p

ublis

hin

g a

s B

enja

min

Cum

min

gs

chloroplast

mitochondrie

peroxisom

Napřiklad:

R = mastná kys.,

aminokyselina

oxidativní štěpení

Rjiný = ethanol,

fenolické látky

oxidativní štěpení

Alb

erts

a k

ol.: Z

ákla

dy b

uněčné b

iolo

gie

, 1998

; © E

spero

Publis

hin

g, s

.r.o.

organely a vlastní struktury

- v rostlinách typicky chybí: lysosomy, centrioly, bičíky

- v živočišných buňkách chybí: centrální vakuola/tonoplast,

buněčná stěna, plastidy