Čo je bunka a aká je jej štruktúra. Významné rozdiely medzi rastlinnými a živočíšnymi bunkami

Bunka je základnou elementárnou jednotkou všetkého živého, preto má všetky vlastnosti živých organizmov: vysoko usporiadanú štruktúru, prijímajúcu energiu zvonku a využívajúcu ju na výkon práce a udržiavanie poriadku, metabolizmus, aktívnu reakciu na podráždenia, rast, vývoj, rozmnožovanie, duplikácia a prenos biologických informácií na potomkov, regenerácia (obnova poškodených štruktúr), prispôsobenie sa prostrediu.

Nemecký vedec T. Schwann vytvoril v polovici 19. storočia bunkovú teóriu, ktorej hlavné ustanovenia naznačovali, že všetky tkanivá a orgány pozostávajú z buniek; bunky rastlín a živočíchov sú si v podstate podobné, všetky vznikajú rovnakým spôsobom; činnosť organizmov je súhrnom životne dôležitých činností jednotlivých buniek. Veľký vplyv na ďalší vývoj Bunkovú teóriu a teóriu buniek všeobecne ovplyvnil veľký nemecký vedec R. Virchow. Nielenže spojil všetky početné rozdielne fakty, ale aj presvedčivo ukázal, že bunky sú trvalou štruktúrou a vznikajú len rozmnožovaním.

Bunková teória vo svojej modernej interpretácii zahŕňa tieto hlavné ustanovenia: bunka je univerzálna elementárna jednotka živých vecí; Bunky všetkých organizmov sú v zásade podobné svojou štruktúrou, funkciou a chemické zloženie; bunky sa rozmnožujú len delením pôvodnej bunky; mnohobunkové organizmy sú komplexné bunkové zostavy, ktoré tvoria integrálne systémy.

Vďaka moderným metódam výskumu sa to podarilo odhaliť dva hlavné typy buniek: komplexnejšie organizované, vysoko diferencované eukaryotické bunky (rastliny, živočíchy a niektoré prvoky, riasy, huby a lišajníky) a menej komplexne organizované prokaryotické bunky (modrozelené riasy, aktinomycéty, baktérie, spirochéty, mykoplazmy, rickettsie, chlamýdie).

Na rozdiel od prokaryotickej bunky má eukaryotická bunka jadro ohraničené dvojitou jadrovou membránou a veľkým počtom membránových organel.

POZOR!

Bunka je základnou stavebnou a funkčnou jednotkou živých organizmov, ktorá vykonáva rast, vývoj, metabolizmus a energiu, uchováva, spracováva a realizuje genetické informácie. Z morfologického hľadiska je bunka komplexný systém biopolymérov, oddelených od vonkajšie prostredie plazmatická membrána (plazmolema) a pozostáva z jadra a cytoplazmy, v ktorej sú umiestnené organely a inklúzie (granule).

Aké typy buniek existujú?

Bunky sú rôznorodé svojim tvarom, štruktúrou, chemickým zložením a povahou metabolizmu.

Všetky bunky sú homológne, t.j. majú množstvo spoločných štrukturálnych znakov, od ktorých závisí výkon základných funkcií. Bunky sa vyznačujú jednotou štruktúry, metabolizmu (metabolizmu) a chemického zloženia.

Zároveň majú rôzne bunky špecifické štruktúry. Je to spôsobené ich vykonávaním špeciálnych funkcií.

Bunková štruktúra

Ultramikroskopická bunková štruktúra:

1 - cytolema (plazmatická membrána); 2 - pinocytotické vezikuly; 3 - centrozóm, bunkové centrum (cytocentrum); 4 - hyaloplazma; 5 - endoplazmatické retikulum: a - membrána granulárneho retikula; b - ribozómy; 6 - spojenie perinukleárneho priestoru s dutinami endoplazmatického retikula; 7 - jadro; 8 - jadrové póry; 9 - negranulárne (hladké) endoplazmatické retikulum; 10 - jadierko; 11 - vnútorný retikulárny aparát (Golgiho komplex); 12 - sekrečné vakuoly; 13 - mitochondrie; 14 - lipozómy; 15 - tri po sebe idúce štádiá fagocytózy; 16 - spojenie bunkovej membrány (cytolema) s membránami endoplazmatického retikula.

Chemické zloženie bunky

Bunka obsahuje viac ako 100 chemické prvky, štyri z nich tvoria asi 98 % hmoty, ide o organogény: kyslík (65 – 75 %), uhlík (15 – 18 %), vodík (8 – 10 %) a dusík (1,5 – 3,0 %). Zvyšné prvky sú rozdelené do troch skupín: makroprvky - ich obsah v tele presahuje 0,01%); mikroelementy (0,00001–0,01 %) a ultramikroelementy (menej ako 0,00001).

Medzi makroelementy patrí síra, fosfor, chlór, draslík, sodík, horčík, vápnik.

Medzi mikroelementy patrí železo, zinok, meď, jód, fluór, hliník, meď, mangán, kobalt atď.

Ultramikroelementy zahŕňajú selén, vanád, kremík, nikel, lítium, striebro a ďalšie. Napriek ich veľmi nízkemu obsahu zohrávajú mikroelementy a ultramikroelementy veľmi dôležitú úlohu dôležitá úloha. Ovplyvňujú najmä metabolizmus. Bez nich je to nemožné normálne fungovanie každá bunka a organizmus ako celok.

Bunka pozostáva z anorganických a organickej hmoty. Medzi anorganickými najväčší počet voda. Relatívne množstvo vody v bunke je medzi 70 a 80 %. Voda je univerzálne rozpúšťadlo, prebiehajú v nej všetky biochemické reakcie v bunke. Za účasti vody sa vykonáva termoregulácia. Látky, ktoré sa rozpúšťajú vo vode (soli, zásady, kyseliny, bielkoviny, sacharidy, alkoholy atď.), sa nazývajú hydrofilné. Hydrofóbne látky (tuky a tukom podobné látky) sa vo vode nerozpúšťajú. Ostatné anorganické látky (soli, kyseliny, zásady, pozitívne a záporné ióny) sa pohybujú od 1,0 do 1,5 %.

Z organických látok prevládajú bielkoviny (10–20 %), tuky alebo lipidy (1–5 %), sacharidy (0,2–2,0 %) a nukleové kyseliny (1–2 %). Obsah látok s nízkou molekulovou hmotnosťou nepresahuje 0,5 %.

Proteínová molekula je polymér, ktorý pozostáva z veľkého počtu opakujúcich sa jednotiek monomérov. Aminokyselinové proteínové monoméry (20 z nich) sú navzájom spojené peptidovými väzbami, čím vzniká polypeptidový reťazec (primárna štruktúra proteínu). Stáča sa do špirály, čím sa vytvára sekundárna štruktúra proteínu. Vďaka špecifickej priestorovej orientácii polypeptidového reťazca vzniká terciárna štruktúra proteínu, ktorá určuje špecifickosť a biologickú aktivitu molekuly proteínu. Niekoľko terciárnych štruktúr sa navzájom spája a vytvára kvartérnu štruktúru.

Proteíny plnia základné funkcie. Enzýmy sú biologické katalyzátory, ktoré zvyšujú rýchlosť chemické reakcie státisíce miliónov krát v bunke sú proteíny. Proteíny, ktoré sú súčasťou všetkých bunkových štruktúr, vykonávajú plastickú (konštrukčnú) funkciu. Pohyby buniek vykonávajú aj proteíny. Zabezpečujú transport látok do bunky, von z bunky a vnútri bunky. Dôležitá je ochranná funkcia bielkovín (protilátok). Bielkoviny sú jedným zo zdrojov energie Sacharidy sa delia na monosacharidy a polysacharidy. Posledne menované sú postavené z monosacharidov, ktoré sú podobne ako aminokyseliny monoméry. Spomedzi monosacharidov v bunke sú najdôležitejšie glukóza, fruktóza (obsahuje šesť atómov uhlíka) a pentóza (päť atómov uhlíka). Pentózy sú súčasťou nukleových kyselín. Monosacharidy sú vysoko rozpustné vo vode. Polysacharidy sú zle rozpustné vo vode (v živočíšnych bunkách glykogén, v rastlinných - škrob a celulóza. Sacharidy sú zdrojom energie, komplexné sacharidy kombinované s bielkovinami (glykoproteíny), tuky (glykolipidy) sa podieľajú na tvorbe bunkové povrchy a bunkové interakcie.

Lipidy zahŕňajú tuky a tukom podobné látky. Molekuly tuku sú postavené z glycerolu a mastných kyselín. Medzi látky podobné tuku patrí cholesterol, niektoré hormóny a lecitín. Lipidy, ktoré sú hlavnými zložkami bunkových membrán, teda plnia konštrukčnú funkciu. Lipidy - najdôležitejšie zdroje energie. Takže ak pri úplnej oxidácii 1 g bielkovín alebo sacharidov sa uvoľní 17,6 kJ energie, tak pri úplnej oxidácii 1 g tuku - 38,9 kJ. Lipidy vykonávajú termoreguláciu a chránia orgány (tukové kapsuly).

DNA a RNA

Nukleové kyseliny sú polymérne molekuly tvorené nukleotidovými monomérmi. Nukleotid pozostáva z purínovej alebo pyrimidínovej bázy, cukru (pentózy) a zvyšku kyselina fosforečná. Vo všetkých bunkách sú dva typy nukleových kyselín: kyselina deoxyribonukleová (DNA) a kyselina ribonukleová (RNA), ktoré sa líšia zložením zásad a cukrov.

Priestorová štruktúra nukleových kyselín:

(podľa B. Albertsa a kol., s modifikáciou) I - RNA; II - DNA; stuhy - kostry z cukrového fosfátu; A, C, G, T, U sú dusíkaté bázy, mriežky medzi nimi sú vodíkové väzby.

molekula DNA

Molekula DNA pozostáva z dvoch polynukleotidových reťazcov skrútených okolo seba vo forme dvojitej špirály. Dusíkaté bázy oboch reťazcov sú navzájom spojené komplementárnymi vodíkovými väzbami. Adenín sa kombinuje iba s tymínom a cytozín - s guanínom (A - T, G - C). DNA obsahuje genetickú informáciu, ktorá určuje špecifickosť proteínov syntetizovaných bunkou, teda poradie aminokyselín v polypeptidovom reťazci. DNA prenáša dedením všetky vlastnosti bunky. DNA sa nachádza v jadre a mitochondriách.

molekula RNA

Molekula RNA je tvorená jedným polynukleotidovým reťazcom. V bunkách sú tri typy RNA. Informačná alebo messenger RNA tRNA (z anglického messenger - „sprostredkovateľ“), ktorá prenáša informácie o nukleotidovej sekvencii DNA do ribozómov (pozri nižšie). Transferová RNA (tRNA), ktorá prenáša aminokyseliny do ribozómov. Ribozomálna RNA (rRNA), ktorá sa podieľa na tvorbe ribozómov. RNA sa nachádza v jadre, ribozómoch, cytoplazme, mitochondriách a chloroplastoch.

Zloženie nukleových kyselín:

Všetky bunkové formy života na Zemi možno rozdeliť do dvoch superkráľov na základe štruktúry ich základných buniek - prokaryoty (prednukleárne) a eukaryoty (jadrové). Prokaryotické bunky majú jednoduchšiu štruktúru, zjavne vznikli skôr v procese evolúcie. Eukaryotické bunky sú zložitejšie a vznikli neskôr. Bunky, ktoré tvoria ľudské telo, sú eukaryotické.

Napriek rôznorodosti foriem podlieha organizácia buniek všetkých živých organizmov spoločným štruktúrnym princípom.

Prokaryotická bunka

Eukaryotická bunka

Štruktúra eukaryotickej bunky

Povrchový komplex živočíšnej bunky

Zahŕňa glykokalyx, plazmatické membrány a kortikálna vrstva cytoplazmy umiestnená pod ňou. Plazmatická membrána sa tiež nazýva plazmalema, vonkajšia membrána bunky. Ide o biologickú membránu s hrúbkou asi 10 nanometrov. Poskytuje predovšetkým vymedzovaciu funkciu vo vzťahu k vonkajšiemu prostrediu bunky. Okrem toho vystupuje dopravná funkcia. Bunka neplytvá energiou na udržanie celistvosti svojej membrány: molekuly držia pohromade podľa rovnakého princípu ako molekuly tuku - termodynamicky výhodnejšie je, ak sú hydrofóbne časti molekúl umiestnené v tesnej blízkosti medzi sebou. Glykokalyx sú molekuly oligosacharidov, polysacharidov, glykoproteínov a glykolipidov „ukotvené“ v plazmaleme. Glykokalyx vykonáva receptorové a markerové funkcie. Plazmatická membrána živočíšnych buniek pozostáva hlavne z fosfolipidov a lipoproteínov rozptýlených s proteínovými molekulami, najmä povrchovými antigénmi a receptormi. V kortikálnej (susednej s plazmatickou membránou) vrstve cytoplazmy sú špecifické cytoskeletálne elementy - aktínové mikrofilamenty usporiadané určitým spôsobom. Hlavnou a najdôležitejšou funkciou kortikálnej vrstvy (kôry) sú pseudopodiálne reakcie: vysunutie, pripevnenie a kontrakcia pseudopodií. V tomto prípade sa mikrofilamenty preskupujú, predlžujú alebo skracujú. Tvar bunky (napríklad prítomnosť mikroklkov) závisí aj od štruktúry cytoskeletu kortikálnej vrstvy.

Cytoplazmatická štruktúra

Kvapalná zložka cytoplazmy sa tiež nazýva cytosol. Pod svetelným mikroskopom sa zdalo, že bunka je naplnená niečím ako tekutá plazma alebo sól, v ktorom „plávalo“ jadro a ďalšie organely. V skutočnosti to nie je pravda. Vnútorný priestor eukaryotickej bunky je prísne usporiadaný. Pohyb organel je koordinovaný pomocou špecializovaných transportných systémov, takzvaných mikrotubulov, ktoré slúžia ako vnútrobunkové „cesty“ a špeciálnych proteínov dyneínov a kinezínov, ktoré plnia úlohu „motorov“. Jednotlivé proteínové molekuly tiež voľne nedifundujú celým vnútrobunkovým priestorom, ale sú nasmerované do potrebných kompartmentov pomocou špeciálnych signálov na ich povrchu, ktoré rozpoznávajú bunkové transportné systémy.

Endoplazmatické retikulum

V eukaryotickej bunke existuje systém membránových kompartmentov (rúrky a cisterny) prechádzajúce do seba, ktorý sa nazýva endoplazmatické retikulum (alebo endoplazmatické retikulum, ER alebo EPS). Tá časť ER, ku ktorej membránam sú pripojené ribozómy, sa označuje ako zrnitý(alebo hrubý) endoplazmatické retikulum, na jeho membránach dochádza k syntéze bielkovín. Tie oddiely, ktoré nemajú na stenách ribozómy, sú klasifikované ako hladké(alebo agranulárne) ER, ktorý sa podieľa na syntéze lipidov. Vnútorné priestory hladkého a zrnitého ER nie sú izolované, ale prechádzajú do seba a komunikujú s lúmenom jadrového obalu.

Golgiho aparát

Jadro

Cytoskelet

Centrioles

Mitochondrie

Porovnanie pro- a eukaryotických buniek

Väčšina dôležitý rozdiel Eukaryoty sa od prokaryotov odlišovali prítomnosťou vytvoreného jadra a membránových organel po dlhú dobu. Avšak v rokoch 1970-1980. ukázalo sa, že to bol len dôsledok hlbších rozdielov v organizácii cytoskeletu. Istý čas sa verilo, že cytoskelet je charakteristický len pre eukaryoty, ale v polovici 90. rokov 20. storočia. V baktériách boli tiež objavené proteíny homológne s hlavnými proteínmi cytoskeletu eukaryotov.

Je to prítomnosť špecificky štruktúrovaného cytoskeletu, ktorý umožňuje eukaryotom vytvárať systém pohyblivých vnútorných membránových organel. Okrem toho cytoskelet umožňuje vznik endo- a exocytózy (predpokladá sa, že práve vďaka endocytóze sa v eukaryotických bunkách objavili intracelulárne symbionty vrátane mitochondrií a plastidov). Ďalšou dôležitou funkciou eukaryotického cytoskeletu je zabezpečenie delenia jadra (mitóza a meióza) a tela (cytotómia) eukaryotickej bunky (delenie prokaryotických buniek je organizované jednoduchšie). Rozdiely v štruktúre cytoskeletu vysvetľujú aj ďalšie rozdiely medzi pro- a eukaryotmi - napríklad stálosť a jednoduchosť foriem prokaryotických buniek a výrazná diverzita tvaru a schopnosť ho meniť v eukaryotických bunkách, ako aj relatívne veľká veľkosť toho druhého. Veľkosť prokaryotických buniek je teda v priemere 0,5 až 5 mikrónov, priemerná veľkosť eukaryotických buniek od 10 do 50 mikrónov. Okrem toho len medzi eukaryotmi existujú skutočne obrovské bunky, ako sú masívne vajcia žralokov alebo pštrosov (vo vtáčom vajci je celý žĺtok jedno obrovské vajce), neuróny veľkých cicavcov, ktorých procesy posilnené cytoskeletom , môže dosahovať na dĺžku desiatky centimetrov.

Anaplázia

Deštrukcia bunkovej štruktúry (napríklad pri malígnych nádoroch) sa nazýva anaplázia.

História objavovania buniek

Prvý človek, ktorý videl bunky, bol anglický vedec Robert Hooke (u nás známy vďaka Hookovmu zákonu). V roku, keď sa Hooke snažil pochopiť, prečo korok tak dobre pláva, začal skúmať tenké časti korku pomocou mikroskopu, ktorý vylepšil. Zistil, že korok je rozdelený do mnohých malých buniek, ktoré mu pripomínali kláštorné bunky, a tieto bunky nazval bunkami (v angličtine cell znamená „bunka, bunka, klietka“). V tom istom roku holandský majster Anton van Leeuwenhoek (-) prvýkrát použil mikroskop, aby v kvapke vody videl „zvieratá“ – pohybujúce sa živé organizmy. Teda už tým začiatkom XVIII storočia vedci vedeli, že pod veľkým zväčšením majú rastliny bunkovú štruktúru a videli niektoré organizmy, ktoré sa neskôr nazývali jednobunkové. Bunková teória štruktúry organizmov sa však sformovala až v polovici 19. storočia, keď sa objavili výkonnejšie mikroskopy a vyvinuli sa metódy fixácie a farbenia buniek. Jedným z jej zakladateľov bol Rudolf Virchow, ale jeho myšlienky obsahovali množstvo chýb: napríklad predpokladal, že bunky sú navzájom slabo prepojené a každá existuje „sama o sebe“. Až neskôr sa podarilo dokázať celistvosť bunkového systému.

Bunky sú základnými jednotkami, z ktorých sú postavené všetky živé organizmy. Modernému čitateľovi, ktorý považuje takéto tvrdenie za triviálne, sa môže zdať prekvapujúce, že k uznaniu univerzálnosti bunkovej štruktúry všetkého živého došlo len pred viac ako 100 rokmi.

najprv bunkovej teórie bol formulovaný v roku 1839 botanikom Matthiasom Jakobom Schleidenom a zoológom Theodorom Schwannom; títo výskumníci k nemu prišli nezávisle od seba ako výsledok štúdia rastlinných a živočíšnych tkanív. Čoskoro nato, v roku 1859, Rudolf Virchow potvrdil výlučnú úlohu bunky ako schránky „živej hmoty“ a ukázal, že všetky bunky pochádzajú iba z už existujúcich buniek: „Omnis cellula e cellula“ (každá bunka z bunky). Keďže bunky sú veľmi konkrétne objekty, ktoré sa dajú ľahko pozorovať, po všetkých týchto objavoch experimentálne štúdium buniek nahradilo teoretické diskusie o „živote“ a pochybných Vedecký výskum, založený na takých vágnych pojmoch, ako je pojem "protoplazma".

Počas nasledujúcich sto rokov sa vedci, ktorí bunku skúmali, priblížili k tomuto objektu z dvoch úplne odlišných pozícií. Cytológovia pomocou neustále sa zdokonaľujúcich mikroskopov pokračovali vo vývoji mikroskopickej a submikroskopickej anatómie neporušenej intaktnej bunky. Počnúc myšlienkou bunky ako hrudky rôsolovitej hmoty, v ktorej nebolo možné nič rozpoznať,

okrem želatínovej cytoplazmy, ktorá ju pokrýva mimo obalu a nachádza sa v strede jadra, boli schopní ukázať, že bunka je komplexná štruktúra diferencovaná na rôzne organely, z ktorých každá je prispôsobená na vykonávanie jedného alebo druhého vitálnej funkcie. S pomocou elektrónový mikroskop cytológovia začali rozlišovať jednotlivé štruktúry podieľajúce sa na plnení týchto funkcií na molekulárnej úrovni. Vďaka tomu sa v ostatnom čase spojil výskum cytológov s prácou biochemikov, ktorí začali s bezohľadným ničením jemných štruktúr bunky; Štúdiom chemickej aktivity materiálu získaného v dôsledku takejto deštrukcie boli biochemici schopní rozlúštiť niektoré biochemické reakcie prebiehajúce v bunke, ktoré sú základom životné procesy, vrátane procesov vytvárania samotnej substancie bunky.

Práve súčasná križovatka týchto dvoch oblastí bunkového výskumu si vyžiadala venovať živej bunke celé číslo časopisu Scientific American. V súčasnosti sa cytológ snaží vysvetliť na molekulárnej úrovni to, čo vidí, pomocou svojich rôznych mikroskopov; tak sa z cytológa stáva „molekulárny biológ“. Biochemik sa mení na „biochemického cytológa“, ktorý študuje rovnakoštruktúru aj biochemickú aktivitu bunky. Čitateľ sa tak bude môcť presvedčiť, že samotné morfologické či biochemické výskumné metódy nám nedávajú možnosť preniknúť do tajov stavby a funkcie bunky. Na dosiahnutie úspechu je potrebné kombinovať obe výskumné metódy. Pochopenie životných javov dosiahnuté štúdiom buniek však plne potvrdilo názor biológov 19. storočia, ktorí tvrdili, že živá hmota má bunkovú štruktúru, rovnako ako molekuly sú postavené z atómov.

Diskusia funkčná anatómiaživá bunka, možno by sme mali začať tým, že v prírode neexistuje žiadna určitá typická bunka. Poznáme širokú škálu jednobunkových organizmov a mozgové bunky či svalové bunky sa od seba líšia rovnako svojou štruktúrou ako aj funkciami. Napriek všetkej rozmanitosti sú to však všetky bunky – všetky majú bunkovú membránu, cytoplazmu obsahujúcu rôzne organely a v strede každej z nich je jadro. Okrem určitej štruktúry majú všetky bunky množstvo zaujímavých spoločných prvkov funkčné vlastnosti. V prvom rade sú všetky články schopné využívať a premieňať energiu, čo je v konečnom dôsledku založené na využití slnečnej energie bunkami zelených rastlín a jej premene na energiu chemických väzieb. Rôzne špecializované bunky sú schopné premieňať energiu obsiahnutú v chemických väzbách na elektrickú a mechanickú energiu a dokonca späť na energiu viditeľného svetla. Schopnosť premeny energie má veľmi dôležité pre všetky bunky, pretože im dáva možnosť zachovať si stálosť svojho vnútorného prostredia a integritu svojej štruktúry.

Živá bunka sa líši od svojho okolia neživej prírode pretože obsahuje veľmi veľké a mimoriadne zložité molekuly. Tieto molekuly sú také jedinečné, že keď sa s nimi stretneme v neživom svete, môžeme si byť vždy istí, že ide o zvyšky mŕtvych buniek. IN skoré obdobia Počas vývoja Zeme, keď na nej prvýkrát vznikol život, zrejme došlo k spontánnej syntéze zložitých makromolekúl z menších molekúl. V moderných podmienkach je jednou z hlavných schopnosť syntetizovať veľké molekuly z jednoduchších látok charakteristické rysyživých buniek.

Medzi tieto makromolekuly patria proteíny. Okrem toho, že proteíny tvoria väčšinu „pevnej“ hmoty bunky, mnohé z nich (enzýmy) majú katalytické vlastnosti; to znamená, že sú schopné výrazne zvýšiť rýchlosť chemických reakcií prebiehajúcich v bunke, najmä rýchlosť reakcií spojených s premenou energie. Syntéza bielkovín z jednoduchších jednotiek – aminokyselín, ktorých je viac ako 20, je regulovaná deoxyribonukleovými a ribonukleovými kyselinami (DNA a RNA); DNA a RNA sú možno najkomplexnejšie zo všetkých makromolekúl v bunke. vzadu posledné roky a dokonca aj mesiace sa zistilo, že DNA nachádzajúca sa v bunkovom jadre riadi syntézu RNA, ktorá je obsiahnutá v jadre aj v cytoplazme. RNA zase poskytuje špecifickú sekvenciu aminokyselín v proteínových molekulách. Úlohu DNA a RNA možno prirovnať k úlohe architekta a stavebného inžiniera, výsledkom ktorých spoločného úsilia vyrastie z kopy tehál, kameňov a dlaždíc krásny dom.

V tej či onej fáze života sa každá bunka delí: materská bunka rastie a dáva vznik dvom dcérskym bunkám v dôsledku veľmi jemný proces, opísaný v článku D. Maziyho. Stále na prahu 20. storočia. biológovia pochopili, že najdôležitejšou črtou tohto procesu je rovnomerná distribúcia medzi dcérskymi bunkami špeciálnych telies obsiahnutých v jadre materskej bunky; tieto telá sa nazývali chromozómy, pretože sa ukázalo, že boli zafarbené určitými farbivami. Predpokladá sa, že chromozómy slúžia ako prenášače dedičnosti; Vďaka presnosti, s akou dochádza k ich vlastnej reprodukcii a distribúcii, prenášajú do dcérskych buniek všetky vlastnosti materskej bunky. Moderná biochémia ukázala, že chromozómy pozostávajú hlavne z DNA a jedného z nich dôležité úlohy molekulárna biológia je zistiť, ako je genetická informácia zakódovaná v štruktúre tejto makromolekuly.

Okrem schopnosti premeny energie, biosyntézy a reprodukcie prostredníctvom sebareprodukcie a delenia majú bunky vysoko organizovaných živočíchov a rastlín ďalšie vlastnosti, vďaka ktorým sú prispôsobené komplexnej a koordinovanej činnosti, ktorou je život organizmu. Vývoj z oplodneného vajíčka, ktoré je jedinou bunkou, mnohobunkový organizmus vzniká nielen v dôsledku delenia buniek, ale aj v dôsledku diferenciácie dcérskych buniek na rôzne špecializované typy, z ktorých sa tvoria rôzne tkanivá. V mnohých prípadoch sa bunky po diferenciácii a špecializácii prestanú deliť; existuje určitý druh antagonizmu medzi diferenciáciou a rastom delením buniek.

V dospelom organizme závisí schopnosť reprodukovať a udržiavať populáciu druhu na určitej úrovni od vajíčka a spermie. Tieto bunky, nazývané gaméty, vznikajú ako všetky ostatné bunky tela pri procese fragmentácie oplodneného vajíčka a následnej diferenciácie. Avšak vo všetkých častiach tela dospelého človeka, kde neustále dochádza k opotrebovaniu buniek (v koži, črevách atď.) kostná dreň kde sa vyrábajú tvarované prvky krvi), delenie buniek zostáva veľmi častou udalosťou.

Počas embryonálny vývoj Rozlišujúce sa bunky rovnakého typu vykazujú schopnosť navzájom sa rozpoznať. Bunky patriace k rovnakému typu a navzájom si podobné sa spoja a vytvoria tkanivo, ktoré je neprístupné pre bunky všetkých ostatných typov. V tomto vzájomnom priťahovaní a odpudzovaní buniek má zrejme hlavná úloha bunkovú membránu. Táto membrána je navyše jednou z hlavných bunkových zložiek, s ktorou je spojená funkcia svalových buniek (poskytuje telu schopnosť pohybu), nervové bunky(vytváranie spojení nevyhnutných pre koordinovanú činnosť tela) a zmyslové bunky (vnímanie podráždenia zvonku aj zvnútra).

Hoci v prírode neexistuje žiadna bunka, ktorá by mohla? považujeme za typické, myslíme si, že by bolo užitočné vytvoriť jej určitý model, takzvanú „kolektívnu“ bunku, ktorá by spájala morfologické charakteristiky vyjadrené v tej či onej miere vo všetkých bunkách.

Dokonca aj v bunkovej membráne s hrúbkou asi 100 angstromov (1 angstrom sa rovná jednej desaťmilióntine milimetra), ktorá pod bežným mikroskopom vyzerá len ako hraničná čiara, odhalí elektrónové mikroskopické vyšetrenie určitú štruktúru. Je pravda, že stále nevieme takmer nič o tejto štruktúre, ale o samotnej prítomnosti bunková membrána komplexná štruktúra dobre súhlasí so všetkým, čo vieme o jeho funkčných vlastnostiach. Napríklad membrány červených krviniek a nervových buniek sú schopné rozlíšiť ióny sodíka od iónov draslíka, hoci tieto ióny majú podobné veľkosti a rovnaké nabíjačka. Membrána týchto buniek pomáha draselným iónom prenikať do bunky, ale „odoláva“ sodíkovým iónom, a to nezávisí len od permeability; inými slovami, membrána má schopnosť „aktívne transportovať ióny“. Okrem toho bunková membrána mechanicky vťahuje veľké molekuly a makroskopické častice do bunky. Elektrónový mikroskop umožnil preniknúť aj do jemnej štruktúry organel nachádzajúcich sa v cytoplazme, ktoré v bežnom mikroskope vyzerajú ako zrnká. Najdôležitejšie organely sú chloroplasty buniek zelených rastlín a mitochondrie, ktoré sa nachádzajú v živočíšnych aj rastlinných bunkách. Tieto organely sú „elektrárňami“ všetkého života na Zemi. Ich jemná štruktúra je prispôsobená špecifickej funkcii: v chloroplastoch - viazať energiu slnečného žiarenia počas fotosyntézy a v mitochondriách - získavať energiu (ukotvenú v chemických väzbách živín vstupujúcich do bunky) v procese oxidácie a dýchania. Tieto „elektrárne“ dodávajú energiu potrebnú na rôzne procesy prebiehajúce v bunke takpovediac v „vhodnom balení“ – vo forme energie fosfátových väzieb jedného chemická zlúčenina adenozíntrifosfát (ATP).

Elektrónový mikroskop umožňuje jasne odlíšiť mitochondrie s ich zložitou jemnou štruktúrou od iných telies približne rovnakej veľkosti – od lyzozómov. Ako ukázal de Duve, lyzozómy obsahujú tráviace enzýmy, ktoré rozkladajú veľké molekuly, ako sú tuky, bielkoviny a nukleové kyseliny, na menšie zložky, ktoré môžu byť oxidované mitochondriálnymi enzýmami. Membrána lyzozómov izoluje tráviace enzýmy obsiahnuté v týchto telách od zvyšku cytoplazmy. Pretrhnutie membrány a uvoľnenie enzýmov obsiahnutých v lyzozómoch rýchlo vedie k lýze (rozpúšťaniu) buniek.

Cytoplazma obsahuje mnoho ďalších inklúzií, ktoré sú v bunkách menej rozšírené rôzne druhy. Medzi nimi sú obzvlášť zaujímavé centrozómy a kinetozómy. Centrozómy je možné vidieť bežným mikroskopom iba v čase delenia buniek; hrajú veľmi dôležitú úlohu, tvoria póly vretienka – aparátu, ktorý ťahá chromozómy medzi dve dcérske bunky. Pokiaľ ide o kinetozómy, možno ich nájsť iba v tých bunkách, ktoré sa pohybujú pomocou špeciálnych riasiniek alebo bičíkov; Na základni každého riasinka alebo bičíka leží kinetozóm. Cenrozómy aj kinetozómy sú schopné sebareprodukcie: z každého páru centrozómov počas delenia buniek vzniká ďalší pár týchto teliesok; Kedykoľvek sa na bunkovom povrchu objaví nové cilium, dostane kinetozóm, ktorý je výsledkom autoduplikácie jedného z existujúcich kinetozómov. V minulosti niektorí cytológovia vyjadrili názor, že štruktúra týchto dvoch organel je do značnej miery podobná, napriek tomu, že ich funkcie sú úplne odlišné. Štúdie elektrónového mikroskopu tento predpoklad potvrdili. Každá organela pozostáva z 11 vlákien; dve z nich sa nachádzajú v strede a zvyšných deväť sa nachádza na periférii. Presne takto sú usporiadané všetky riasinky a všetky bičíky. Presný účel tejto štruktúry nie je známy, ale nepochybne súvisí s kontraktilitou mihalníc a bičíkov. Je možné, že rovnaký princíp „monomolekulárneho svalu“ je základom pôsobenia kinetozómu a centrozómu, ktoré majú úplne odlišné funkcie.

Elektrónový mikroskop umožnil potvrdiť ďalší predpoklad cytológov minulých rokov, a to predpoklad o existencii „cytoskeletu“ – neviditeľnej štruktúry cytoplazmy. Vo väčšine buniek je možné pomocou elektrónového mikroskopu odhaliť zložitý systém vnútorných membrán, ktorý je pri pozorovaní bežným mikroskopom neviditeľný. Niektoré z týchto membrán majú hladký povrch, zatiaľ čo iné majú jeden z povrchov drsný kvôli drobným granulám, ktoré ho pokrývajú. IN rôzne bunky tieto membránové systémy sú vyvinuté v rôznej miere; v amébe sú veľmi jednoduché a v špecializovaných bunkách, v ktorých prebieha intenzívna syntéza bielkovín (napríklad v bunkách pečene alebo pankreasu), sú veľmi vysoko rozvetvené a vyznačujú sa výraznou zrnitosťou.

Špecialisti na elektrónovú mikroskopiu hodnotia všetky tieto pozorovania rôzne. Najviac akceptovaný názor je názor K. Portera, ktorý pre tento membránový systém navrhol názov „endoplazmatické retikulum“; podľa jeho názoru k pohybu dochádza cez sieť tubulov tvorených membránami rôzne látky od vonkajšej bunkovej membrány k jadrovej membráne. Niektorí výskumníci považujú vnútornú membránu za pokračovanie vonkajšej membrány; Podľa týchto autorov sa vďaka hlbokým priehlbinám vo vnútornej membráne značne zväčšuje povrch kontaktu bunky s tekutinou, ktorá ju obmýva. Ak je úloha membrány skutočne taká dôležitá, potom by sme očakávali, že bunka má mechanizmus, ktorý jej umožňuje nepretržite vytvárať novú membránu. J. Palad naznačil, že takýmto mechanizmom je záhadný Golgiho aparát, ktorý ako prvý objavil taliansky cytológ C. Golgi koncom minulého storočia. Elektrónový mikroskop umožnil zistiť, že Golgiho aparát pozostáva z hladkej membrány, ktorá často slúži ako pokračovanie endoplazmatického retikula.

Povaha granúl pokrývajúcich „vnútorný“ povrch membrány je nepochybná. Tieto granuly sú obzvlášť dobre exprimované v bunkách, ktoré syntetizujú veľké množstvá proteínu. Ako ukázal T. Kaspersson a autor tohto článku asi pred 20 rokmi, takéto bunky sú odlišné vysoký obsah RNA. Nedávne štúdie odhalili, že tieto granule sú mimoriadne bohaté na RNA, a preto sú veľmi aktívne pri syntéze bielkovín. Preto sa nazývajú ribozómy.

Vnútornú hranicu cytoplazmy tvorí membrána obklopujúca bunkové jadro. O štruktúre tejto membrány, ktorú pozorujeme v elektrónovom mikroskope, je stále veľa nezhôd. Vo vzhľade ide o dvojitý film, v ktorého vonkajšej vrstve sú krúžky alebo otvory, ktoré sa otvárajú smerom k cytoplazme. Niektorí výskumníci považujú tieto krúžky za póry, cez ktoré prechádzajú veľké molekuly z cytoplazmy do jadra alebo z jadra do cytoplazmy. Keďže vonkajšia vrstva membrány je často v tesnom kontakte s endoplazmatickým retikulom, predpokladá sa tiež, že jadrový obal sa podieľa na tvorbe membrán tohto retikula. Je tiež možné, že tekutiny prúdiace cez tubuly endoplazmatického retikula sa hromadia v priestore medzi dvoma vrstvami jadrového obalu.

V jadre sa nachádzajú najdôležitejšie štruktúry bunky – chromatínové vlákna, ktoré obsahujú všetku DNA obsiahnutú v bunke. Keď je bunka v pokoji (to znamená počas obdobia rastu medzi dvoma deleniami), chromatín je rozptýlený po celom jadre. Vďaka tomu DNA získava maximálny povrch kontaktu s inými látkami jadra, ktoré pravdepodobne slúžia ako materiál na stavbu molekúl RNA a na samoreprodukciu. Keď sa bunka pripravuje na delenie, chromatín je zostavený a zhutnený za vzniku chromozómov, po ktorých je rovnomerne rozdelený medzi obe dcérske bunky.

Jadierka nie sú také nepolapiteľné ako chromatín; tieto sférické telesá sú jasne viditeľné v jadre, keď sa pozorujú pod bežným mikroskopom. Elektrónový mikroskop nám umožňuje vidieť, že jadierko je vyplnené malými granulami podobnými ribozómom cytoplazmy. Jadierka sú bohaté na RNA a zdajú sa byť aktívnymi centrami pre syntézu proteínov a RNA. Na dokončenie popisu funkčnej anatómie bunky uvádzame, že chromatín a jadierka plávajú v amorfnej bielkovine podobnej látke – jadrovej šťave.

Vytvorenie moderného obrazu štruktúry bunky si vyžadovalo vývoj sofistikovaných zariadení a pokročilejších výskumných metód. Bežný svetelný mikroskop je aj dnes dôležitým nástrojom. Avšak na výskum vnútorná štruktúra Bunky používajúce tento mikroskop zvyčajne musia bunku zabiť a zafarbiť ju rôznymi farbivami, ktoré selektívne odhalia jej hlavné štruktúry. Na zobrazenie týchto štruktúr v aktívnom stave v živej bunke boli vyvinuté rôzne mikroskopy, vrátane fázového kontrastu, interferencie, polarizácie a fluorescencie; všetky tieto mikroskopy sú založené na použití svetla. IN V poslednej dobe Hlavným výskumným nástrojom pre cytológov sa stáva elektrónový mikroskop. Použitie elektrónového mikroskopu „je však komplikované potrebou exponovať skúmané objekty zložité procesy spracovanie a záznam, čo nevyhnutne so sebou prináša narušenie pôvodných malieb spojené s rôznymi deformáciami a artefaktmi. Napriek tomu robíme pokroky a približujeme sa k skúmaniu živej bunky pri veľkom zväčšení.

Nemenej pozoruhodná je história vývoja technických zariadení v biochémii. Vytvorenie centrifúg so stále sa zvyšujúcimi rýchlosťami rotácie umožňuje rozdeliť obsah bunky na stále väčšie a väčšie číslo samostatné frakcie. Tieto frakcie sa ďalej separujú a delia pomocou chromatografie a elektroforézy. Klasické metódy analýzu teraz bolo možné prispôsobiť na štúdium množstiev a objemov 1000-krát menších, než aké bolo možné určiť predtým. Vedci získali schopnosť merať rýchlosť dýchania niekoľkých améb alebo niekoľkých vajec morský ježko alebo určiť obsah enzýmov v nich. Nakoniec, autorádiografia, metóda, ktorá využíva rádioaktívne indikátory, umožňuje na subcelulárnej úrovni pozorovať dynamické procesy vyskytujúce sa v intaktnej živej bunke.

Všetky ostatné články v tejto zbierke sú venované úspechom dosiahnutým spojením týchto dvoch najdôležitejších smerov vo výskume buniek a ďalším perspektívam, ktoré sa biológii otvárajú. Na záver by sa mi zdalo užitočné ukázať, ako sa kombináciou cytologických a biochemických prístupov rieši jeden problém – problém úlohy jadra v živote bunky. Odstránenie jadra z jednobunkového organizmu neznamená okamžitú smrť cytoplazmy. Ak rozdelíte amébu na dve polovice, pričom jadro ponecháte v jednej z nich a obe polovice vyhladujete, obe budú žiť asi dva týždne; u jednobunkového prvoka, papučky, možno niekoľko dní po odstránení jadra pozorovať bitie mihalníc; bezjadrové fragmenty obrovskej jednobunkovej riasy acetabularia žijú niekoľko mesiacov a sú dokonca schopné značnej regenerácie. Mnohé zo základných životných procesov bunky, vrátane (v prípade Acetabularia) procesov rastu a diferenciácie, teda môžu prebiehať úplná absencia génov a DNA. Bezjadrové fragmenty acetabulária sú napríklad schopné syntetizovať proteíny a dokonca aj špecifické enzýmy, hoci je známe, že syntéza proteínov je regulovaná génmi. Schopnosť týchto fragmentov syntetizovať sa však postupne stráca. Na základe týchto údajov môžeme usúdiť, že v jadre vplyvom DNA vzniká nejaká látka, ktorá sa uvoľňuje do cytoplazmy, kde sa postupne využíva. Z takýchto experimentov, realizovaných za súčasného použitia cytologických a biochemických metód, vyplýva množstvo dôležitých záverov.

Po prvé, jadro by sa malo považovať za hlavné centrum syntézy nukleových kyselín (DNA aj RNA). Po druhé, jadrová RNA (alebo jej časť) vstupuje do cytoplazmy, kde hrá úlohu sprostredkovateľa, prenášajúceho genetickú informáciu z DNA do cytoplazmy. Nakoniec experimenty ukazujú, že cytoplazma a najmä ribozómy slúžia ako hlavná aréna pre syntézu špecifických proteínov, ako sú enzýmy. Je potrebné dodať, že možnosť nezávislej syntézy RNA v cytoplazme nemožno považovať za vylúčenú a že takáto syntéza môže byť za vhodných podmienok detekovaná v bezjadrových fragmentoch acetabulária.

Tento stručný prehľad aktuálnych údajov jasne ukazuje, že bunka nie je len morfologická, ale aj fyziologická jednotka.

To najcennejšie, čo človek má, je jeho vlastný život a životy jeho blízkych. Najcennejšou vecou na Zemi je život vo všeobecnosti. A základom života, základom všetkých živých organizmov sú bunky. Môžeme povedať, že život na Zemi má bunkovú štruktúru. Preto je také dôležité vedieť ako sú bunky štruktúrované. Štruktúru buniek študuje cytológia – náuka o bunkách. Ale myšlienka buniek je nevyhnutná pre všetky biologické disciplíny.

Čo je bunka?

Definícia pojmu

Bunka je štrukturálna, funkčná a genetická jednotka všetkých živých vecí, obsahujúca dedičnú informáciu, pozostávajúca z membránovej membrány, cytoplazmy a organel, schopná udržiavania, výmeny, reprodukcie a vývoja. © Sazonov V.F., 2015. © kineziolog.bodhy.ru, 2015..

Táto definícia bunky, aj keď je stručná, je celkom úplná. Odráža 3 strany univerzálnosti bunky: 1) štrukturálnu, t.j. ako konštrukčný celok, 2) funkčný, t.j. ako jednotka aktivity, 3) genetická, t.j. ako jednotka dedičnosti a generačnej výmeny. Dôležitou charakteristikou bunky je prítomnosť dedičnej informácie v nej vo forme nukleovej kyseliny – DNA. Definícia tiež odráža najdôležitejšiu vlastnosť bunkovej štruktúry: prítomnosť vonkajšej membrány (plazmolemy), ktorá oddeľuje bunku a jej prostredie. A, nakoniec 4 najdôležitejšie znaky života: 1) udržiavanie homeostázy, t.j. stálosť vnútorného prostredia v podmienkach jeho neustálej obnovy, 2) výmena s vonkajším prostredím hmoty, energie a informácií, 3) schopnosť reprodukcie, t.j. k sebarozmnožovaniu, rozmnožovaniu, 4) schopnosti rozvíjať sa, t.j. k rastu, diferenciácii a morfogenéze.

Kratšia, ale neúplná definícia: Bunka je elementárna (najmenšia a najjednoduchšia) jednotka života.

Kompletnejšia definícia bunky:

Bunka je usporiadaný, štruktúrovaný systém biopolymérov ohraničených aktívnou membránou, tvoriacich cytoplazmu, jadro a organely. Tento biopolymérny systém sa podieľa na jedinom súbore metabolických, energetických a informačných procesov, ktoré udržujú a reprodukujú celý systém ako celok.

Textilné je súbor buniek podobných štruktúrou, funkciou a pôvodom, ktoré spoločne vykonávajú spoločné funkcie. U ľudí je v štyroch hlavných skupinách tkanív (epiteliálne, spojivové, svalové a nervové) asi 200 rôzne druhyšpecializované bunky [Faler D.M., Shields D. Molecular biology of cells: Guide for doctor. / Za. z angličtiny - M.: BINOM-Press, 2004. - 272 s.].

Tkanivá zase tvoria orgány a orgány orgánové sústavy.

Živý organizmus začína bunkou. Mimo bunky neexistuje život, mimo bunky je možná len dočasná existencia životných molekúl, napríklad vo forme vírusov. Ale pre aktívnu existenciu a rozmnožovanie aj vírusy potrebujú bunky, aj keď sú cudzie.

Bunková štruktúra

Na obrázku nižšie sú schémy štruktúry 6 biologických objektov. Analyzujte, ktoré z nich možno považovať za bunky a ktoré nie, podľa dvoch možností na definovanie pojmu „bunka“. Svoju odpoveď prezentujte vo forme tabuľky:

Bunková štruktúra pod elektrónovým mikroskopom

Membrána

Najdôležitejšou univerzálnou štruktúrou bunky je bunková membrána (synonymum: plazmaléma), pokrývajúci bunku vo forme tenkého filmu. Membrána reguluje vzťah medzi bunkou a jej prostredím, a to: 1) čiastočne oddeľuje obsah bunky od vonkajšieho prostredia, 2) spája obsah bunky s vonkajším prostredím.

Jadro

Druhou najdôležitejšou a univerzálnou bunkovou štruktúrou je jadro. Nie je prítomný vo všetkých bunkách, na rozdiel od bunkovej membrány, preto ho zaraďujeme na druhé miesto. Jadro obsahuje chromozómy obsahujúce dvojreťazce DNA (kyselina deoxyribonukleová). Úseky DNA sú templáty na konštrukciu messenger RNA, ktoré zase slúžia ako templáty na konštrukciu všetkých bunkových proteínov v cytoplazme. Jadro teda obsahuje akoby „plány“ štruktúry všetkých proteínov bunky.

Cytoplazma

Je polotekutý vnútorné prostredie bunky rozdelené do kompartmentov intracelulárnymi membránami. Zvyčajne má cytoskelet na udržanie určitého tvaru a je v neustálom pohybe. Cytoplazma obsahuje organely a inklúzie.

Na tretie miesto môžeme dať všetky ostatné bunkové štruktúry, ktoré môžu mať vlastnú membránu a nazývajú sa organely.

Organely sú trvalé, nevyhnutne prítomné bunkové štruktúry, ktoré vykonávajú špecifické funkcie a majú špecifickú štruktúru. Na základe ich štruktúry možno organely rozdeliť do dvoch skupín: membránové organely, ktoré nevyhnutne zahŕňajú membrány, a nemembránové organely. Membránové organely môžu byť zasa jednomembránové – ak sú tvorené jednou membránou a dvojmembránové – ak je obal organel dvojitý a pozostáva z dvoch membrán.

Inklúzie

Inklúzie sú netrvalé štruktúry bunky, ktoré sa v nej objavujú a zanikajú počas procesu metabolizmu. Existujú 4 typy inklúzií: trofické (s prísunom živín), sekrečné (obsahujúce sekréty), vylučovacie (obsahujúce látky „na uvoľnenie“) a pigmentové (obsahujúce pigmenty – farbivá).

Bunkové štruktúry vrátane organel ( )

Inklúzie . Nie sú klasifikované ako organely. Inklúzie sú netrvalé štruktúry bunky, ktoré sa v nej objavujú a zanikajú počas procesu metabolizmu. Existujú 4 typy inklúzií: trofické (s prísunom živín), sekrečné (obsahujúce sekréty), vylučovacie (obsahujúce látky „na uvoľnenie“) a pigmentové (obsahujúce pigmenty – farbivá).

1. (plazmolema).
2. Jadro s jadierkom .
3. Endoplazmatické retikulum : drsný (granulovaný) a hladký (agranulárny).
4. Golgiho komplex (prístroj) .
5. Mitochondrie .
6. Ribozómy .
7. lyzozómy . Lyzozómy (z gr. lýza – „rozklad, rozpúšťanie, rozpad“ a soma – „telo“) sú vezikuly s priemerom 200-400 mikrónov.
8. Peroxizómy . Peroxizómy sú mikrotelieska (vezikuly) s priemerom 0,1-1,5 µm, obklopené membránou.
9. Proteazómy . Proteazómy sú špeciálne organely na rozklad bielkovín.
10. fagozómy .
11. Mikrovlákna . Každé mikrovlákno je dvojitá špirála molekúl globulárneho aktínového proteínu. Preto obsah aktínu aj v nesvalových bunkách dosahuje 10% všetkých bielkovín.
12. Medziľahlé vlákna . Sú súčasťou cytoskeletu. Sú hrubšie ako mikrofilamenty a majú tkanivovo špecifickú povahu:
13. Mikrotubuly . Mikrotubuly tvoria v bunke hustú sieť. Stenu mikrotubulu tvorí jedna vrstva globulárnych podjednotiek proteínového tubulínu. Prierez ukazuje 13 z týchto podjednotiek tvoriacich kruh.
14. Bunkové centrum .
15. Plastidy .
16. Vacuoly . Vakuoly sú jednomembránové organely. Sú to membránové „nádoby“, bubliny naplnené vodnými roztokmi organických a anorganických látok.
17. Cilia a bičíky (špeciálne organely) . Skladajú sa z 2 častí: bazálneho telieska umiestneného v cytoplazme a axonémy – výrastku nad povrchom bunky, ktorý je zvonku pokrytý membránou. Zabezpečte pohyb bunky alebo pohyb prostredia nad bunkou.

Bunka je základnou stavebnou a funkčnou jednotkou všetkých živých organizmov okrem vírusov. Má špecifickú štruktúru vrátane mnohých komponentov, ktoré vykonávajú špecifické funkcie.

Aká veda skúma bunku?

Každý vie, že veda o živých organizmoch je biológia. Štruktúru bunky študuje jej vetva - cytológia.

Z čoho pozostáva bunka?

Táto štruktúra pozostáva z membrány, cytoplazmy, organel alebo organel a jadra (neprítomné v prokaryotických bunkách). Štruktúra buniek organizmov patriacich do rôznych tried sa mierne líši. Pozorujú sa významné rozdiely medzi bunkovou štruktúrou eukaryotov a prokaryotov.

Plazmatická membrána

Membrána zohráva veľmi dôležitú úlohu – oddeľuje a chráni obsah bunky od vonkajšieho prostredia. Pozostáva z troch vrstiev: dvoch proteínových vrstiev a strednej fosfolipidovej vrstvy.

Bunková stena

Ďalšia štruktúra, ktorá chráni bunku pred vystavením vonkajšie faktory, ktorý sa nachádza na vrchu plazmatická membrána. Prítomný v bunkách rastlín, baktérií a húb. V prvom pozostáva z celulózy, v druhom - z mureínu, v treťom - z chitínu. V živočíšnych bunkách sa na vrchu membrány nachádza glykokalyx, ktorý pozostáva z glykoproteínov a polysacharidov.

Cytoplazma

Predstavuje celý bunkový priestor ohraničený membránou, s výnimkou jadra. Cytoplazma zahŕňa organely, ktoré vykonávajú hlavné funkcie zodpovedné za život bunky.

Organely a ich funkcie

Štruktúra bunky živého organizmu zahŕňa množstvo štruktúr, z ktorých každá plní špecifickú funkciu. Nazývajú sa organely alebo organely.

Mitochondrie

Možno ich nazvať jednou z najdôležitejších organel. Mitochondrie sú zodpovedné za syntézu energie potrebnej pre život. Okrem toho sa podieľajú na syntéze určitých hormónov a aminokyselín.

Energia v mitochondriách vzniká v dôsledku oxidácie molekúl ATP, ku ktorej dochádza pomocou špeciálneho enzýmu nazývaného ATP syntáza. Mitochondrie sú okrúhle alebo tyčinkovité štruktúry. Ich počet v živočíšnej bunke je v priemere 150-1500 kusov (závisí to od účelu). Pozostávajú z dvoch membrán a matrice – polotekutej hmoty, ktorá vypĺňa vnútorný priestor organely. Hlavnými zložkami škrupín sú proteíny, v ich štruktúre sú tiež prítomné fosfolipidy. Priestor medzi membránami je vyplnený kvapalinou. Mitochondriálna matrica obsahuje zrná, ktoré akumulujú určité látky, ako sú ióny horčíka a vápnika, potrebné na výrobu energie, a polysacharidy. Tieto organely majú tiež vlastný aparát na biosyntézu proteínov, podobný tomu u prokaryotov. Skladá sa z mitochondriálnej DNA, súboru enzýmov, ribozómov a RNA. Štruktúra prokaryotickej bunky má svoje vlastné charakteristiky: neobsahuje mitochondrie.

Ribozómy

Tieto organely sa skladajú z ribozomálnej RNA (rRNA) a proteínov. Vďaka nim sa uskutočňuje translácia - proces syntézy proteínov na matrici mRNA (messenger RNA). Jedna bunka môže obsahovať až desaťtisíc týchto organel. Ribozómy sa skladajú z dvoch častí: malej a veľkej, ktoré sa spájajú priamo v prítomnosti mRNA.

Ribozómy, ktoré sa podieľajú na syntéze proteínov potrebných pre samotnú bunku, sú sústredené v cytoplazme. A tie, pomocou ktorých sa produkujú proteíny, ktoré sú transportované mimo bunky, sa nachádzajú na plazmatickej membráne.

Golgiho komplex

Je prítomný iba v eukaryotických bunkách. Táto organela pozostáva z diktozómov, ktorých počet je zvyčajne približne 20, ale môže dosiahnuť niekoľko stoviek. Golgiho aparát je súčasťou bunkovej štruktúry iba eukaryotických organizmov. Nachádza sa v blízkosti jadra a vykonáva funkciu syntézy a skladovania určitých látok, napríklad polysacharidov. V ňom sa tvoria lyzozómy, o ktorých bude reč nižšie. Súčasťou je aj táto organela vylučovací systém bunky. Diktozómy sú prezentované vo forme stohov sploštených cisterien v tvare disku. Na okrajoch týchto štruktúr sa tvoria vezikuly, obsahujúce látky, ktoré je potrebné z bunky odstrániť.

lyzozómy

Tieto organely sú malé vezikuly obsahujúce súbor enzýmov. Ich štruktúra má na vrchu jednu membránu pokrytú vrstvou proteínu. Funkciou lyzozómov je intracelulárne trávenie látok. Vďaka enzýmu hydroláze sa pomocou týchto organel štiepia tuky, bielkoviny, sacharidy a nukleové kyseliny.

Endoplazmatické retikulum (retikulum)

Bunková štruktúra všetkých eukaryotických buniek tiež predpokladá prítomnosť EPS (endoplazmatického retikula). Endoplazmatické retikulum pozostáva z rúrok a sploštených dutín s membránou. Táto organela sa dodáva v dvoch typoch: hrubá a hladká sieť. Prvý sa vyznačuje tým, že k jeho membráne sú pripojené ribozómy, druhý túto vlastnosť nemá. Hrubé endoplazmatické retikulum vykonáva funkciu syntézy proteínov a lipidov, ktoré sú potrebné na tvorbu bunkovej membrány alebo na iné účely. Smooth sa podieľa na tvorbe tukov, sacharidov, hormónov a iných látok okrem bielkovín. Endoplazmatické retikulum plní aj funkciu transportu látok po celej bunke.

Cytoskelet

Pozostáva z mikrotubulov a mikrofilamentov (aktínu a intermediátu). Zložkami cytoskeletu sú polyméry bielkovín, najmä aktín, tubulín alebo keratín. Mikrotubuly slúžia na udržanie tvaru bunky, tvoria orgány pohybu v jednoduchých organizmoch, ako sú nálevníky, chlamydomonas, euglena atď. Aktínové mikrofilamenty plnia aj úlohu kostry. Okrem toho sa podieľajú na procese pohybu organel. Medziprodukty v rôznych bunkách sú postavené z rôznych proteínov. Udržujú tvar bunky a tiež zabezpečujú jadro a ostatné organely v konštantnej polohe.

Bunkové centrum

Pozostáva z centriol, ktoré majú tvar dutého valca. Jeho steny sú tvorené mikrotubulami. Táto štruktúra sa podieľa na procese delenia, zabezpečuje distribúciu chromozómov medzi dcérske bunky.

Jadro

V eukaryotických bunkách je jednou z najdôležitejších organel. Uchováva DNA, ktorá šifruje informácie o celom organizme, jeho vlastnostiach, bielkovinách, ktoré musí bunka syntetizovať atď. Pozostáva z obalu, ktorý chráni genetický materiál, jadrovej šťavy (matrice), chromatínu a jadierka. Škrupina je vytvorená z dvoch poréznych membrán umiestnených v určitej vzdialenosti od seba. Matrica je reprezentovaná proteínmi, tvorí priaznivé prostredie vo vnútri jadra na ukladanie dedičných informácií. Jadrová šťava obsahuje vláknité proteíny, ktoré slúžia ako podpora, ako aj RNA. Je tu prítomný aj chromatín, medzifázová forma existencie chromozómov. Počas delenia buniek sa mení z zhlukov na tyčinkovité útvary.

Nucleolus

Toto je samostatná časť jadra zodpovedná za tvorbu ribozomálnej RNA.

Organely sa nachádzajú iba v rastlinných bunkách

Rastlinné bunky majú niektoré organely, ktoré nie sú charakteristické pre žiadne iné organizmy. Patria sem vakuoly a plastidy.

Vákuola

Ide o akýsi zásobník, kde sa ukladajú rezervné živiny, ako aj odpadové produkty, ktoré sa nedajú odstrániť kvôli hustej bunkovej stene. Od cytoplazmy je oddelený špecifickou membránou nazývanou tonoplast. Pri funkcii bunky sa jednotlivé malé vakuoly spájajú do jednej veľkej – centrálnej.

Plastidy

Tieto organely sú rozdelené do troch skupín: chloroplasty, leukoplasty a chromoplasty.

Chloroplasty

Sú to najdôležitejšie organely rastlinnej bunky. Vďaka nim dochádza k fotosyntéze, počas ktorej bunka dostáva živiny, ktoré potrebuje. živiny. Chloroplasty majú dve membrány: vonkajšiu a vnútornú; matrica - látka, ktorá vypĺňa vnútorný priestor; vlastná DNA a ribozómy; škrobové zrná; zrná. Posledne menované pozostávajú z hromady tylakoidov s chlorofylom, ktoré sú obklopené membránou. Práve v nich prebieha proces fotosyntézy.

Leukoplasty

Tieto štruktúry pozostávajú z dvoch membrán, matrice, DNA, ribozómov a tylakoidov, ale tylakoidy neobsahujú chlorofyl. Leukoplasty vykonávajú rezervnú funkciu, akumulujú živiny. Obsahujú špeciálne enzýmy, ktoré umožňujú získať škrob z glukózy, ktorá v skutočnosti slúži ako rezervná látka.

Chromoplasty

Tieto organely majú rovnakú štruktúru ako tie, ktoré sú opísané vyššie, neobsahujú však tylakoidy, ale existujú karotenoidy, ktoré majú špecifickú farbu a nachádzajú sa priamo pri membráne. Vďaka týmto štruktúram sú okvetné lístky natreté určitou farbou, čo im umožňuje prilákať opeľujúci hmyz.