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

Bunka je základnou elementárnou jednotkou všetkých živých vecí, preto má všetky vlastnosti živých organizmov: vysoko usporiadanú štruktúru, získava energiu zvonku a využíva ju na výkon práce a udržiavanie poriadku, metabolizmus, aktívnu reakciu na podráždenie, rast, vývoj, rozmnožovanie, zdvojenie 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 sa skladajú z buniek; rastlinné a živočíšne bunky sú si v podstate podobné, všetky vznikajú rovnakým spôsobom; činnosť organizmov je súčtom životnej činnosti jednotlivých buniek. Veľký vplyv na ďalší vývoj Veľký vplyv na bunkovú teóriu a na teóriu bunky vôbec mal 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 v modernej interpretácii zahŕňa tieto hlavné ustanovenia: bunka je univerzálna elementárna jednotka života; bunky všetkých organizmov sú v podstate podobné štruktúrou, funkciou a chemické zloženie; bunky sa rozmnožujú len delením pôvodnej bunky; mnohobunkové organizmy sú komplexné bunkové súbory, ktoré tvoria integrálne systémy.

Vďaka moderným metódam výskumu 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 hlavnou stavebnou a funkčnou jednotkou živých organizmov, ktorá uskutočňuje rast, vývoj, metabolizmus a energiu, uchováva, spracováva a realizuje genetické informácie. Z hľadiska morfológie je bunka komplexným systémom biopolymérov, oddelených od vonkajšie prostredie plazmatická membrána (plazmolema) a pozostáva z jadra a cytoplazmy, v ktorej sú umiestnené organely a inklúzie (granule).

Aké sú bunky?

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. Bunkám je vlastná jednota štruktúry, metabolizmu (metabolizmu) a chemického zloženia.

Rôzne bunky však majú aj špecifické štruktúry. Je to spôsobené výkonom ich špeciálnych funkcií.

Bunková štruktúra

Ultramikroskopická štruktúra bunky:

1 - cytolema (plazmatická membrána); 2 - pinocytárne vezikuly; 3 - bunkové centrum centrozómu (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 sieťový 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: makroživiny – 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.

K ultramikroprvkom - selén, vanád, kremík, nikel, lítium, striebro a hore. Napriek veľmi nízkemu obsahu hrajú mikroelementy a ultramikroelementy veľmi dôležitá úloha. Ovplyvňujú najmä metabolizmus. Bez nich nemožné normálna životná aktivita každá bunka a organizmus ako celok.

Bunka je tvorená anorganickými a organickej hmoty. Medzi anorganickými najväčší počet voda. Relatívne množstvo vody v bunke je od 70 do 80 %. Voda je univerzálne rozpúšťadlo, prebiehajú v nej všetky biochemické reakcie v bunke. Za účasti vody sa vykonáva regulácia tepla. Látky, ktoré sa rozpúšťajú vo vode (soli, zásady, kyseliny, bielkoviny, sacharidy, alkoholy atď.), sa nazývajú hydrofilné. Hydrofóbne látky (tuky a tukom podobné) 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 dominujú 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 (je ich 20) sú vzájomne prepojené peptidovými väzbami, čím vzniká polypeptidový reťazec (primárna štruktúra proteínu). Stáča sa do špirály, čím sa vytvára sekundárna štruktúra proteínu. Vplyvom určitej priestorovej orientácie polypeptidového reťazca vzniká terciárna proteínová štruktúra, ktorá určuje špecifickosť a biologickú aktivitu molekuly proteínu. Niekoľko terciárnych štruktúr sa spája a vytvára kvartérnu štruktúru.

Proteíny plnia základné funkcie. Enzýmy sú biologické katalyzátory, ktoré zvyšujú rýchlosť chemické reakcie v bunke státisíce miliónov krát sú proteíny. Proteíny, ktoré sú súčasťou všetkých bunkových štruktúr, plnia plastickú (stavebnú) funkciu. Pohyby buniek vykonávajú aj proteíny. Zabezpečujú transport látok do bunky, von z bunky a dovnútra 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 (glykogén v živočíšnych bunkách, škrob a celulóza v rastlinných bunkách. 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 hlavnou zložkou bunkových membrán, teda plnia stavebnú funkciu. Lipidy - kľúčové 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, chránia orgány (tukové kapsuly).

DNA a RNA

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

Priestorová štruktúra nukleových kyselín:

(podľa B. Albertsa a kol., zmenené a doplnené) I - RNA; II - DNA; stuhy - cukor-fosfátové kostry; A, C, G, T, U - dusíkaté zásady, mriežky medzi nimi sú vodíkové väzby.

molekula DNA

Molekula DNA pozostáva z dvoch polynukleotidových reťazcov stočených jeden okolo druhého vo forme dvojitej špirály. Dusíkaté bázy oboch reťazcov sú vzájomne prepojené 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 dedí 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, chloroplastoch.

Zloženie nukleových kyselín:

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

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

prokaryotická bunka

eukaryotická bunka

Štruktúra eukaryotickej bunky

Povrchový komplex živočíšnych buniek

Zahŕňa glykokalyx, plazmalema a spodná kortikálna vrstva cytoplazmy. Plazmatická membrána sa tiež nazýva plazmalema, vonkajšia bunková membrána. Je to biologická membrána, hrubá asi 10 nanometrov. Poskytuje predovšetkým vymedzovaciu funkciu vo vzťahu k vonkajšiemu prostrediu bunky. Okrem toho vystupuje dopravná funkcia. Bunka neplytvá energiou na udržiavanie celistvosti svojej membrány: molekuly sú držané podľa rovnakého princípu, akým sú držané molekuly tuku – termodynamicky je výhodnejšie, ak sú hydrofóbne časti molekúl umiestnené v tesnej blízkosti navzájom. Glykokalyx sa skladá z molekúl oligosacharidov, polysacharidov, glykoproteínov a glykolipidov „ukotvených“ 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 (susediacej s plazmatickou membránou) vrstve cytoplazmy sú špecifické prvky cytoskeletu - aktínové mikrofilamenty usporiadané určitým spôsobom. Hlavnou a najdôležitejšou funkciou kortikálnej vrstvy (kôry) sú pseudopodiálne reakcie: vysunutie, prichytenie a zmenšenie pseudopodií. V tomto prípade sa mikrofilamenty preskupujú, predlžujú alebo skracujú. Tvar bunky (napríklad prítomnosť mikroklkov) závisí aj od štruktúry cytoskeletu kortikálnej vrstvy.

Štruktúra cytoplazmy

Kvapalná zložka cytoplazmy sa tiež nazýva cytozol. Pod svetelným mikroskopom sa zdalo, že bunka je naplnená niečím ako tekutá plazma alebo sól, v ktorom „pláva“ jadro a ďalšie organely. V skutočnosti nie je. 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“. Samostatné 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 prechádzajúcich do seba (rúrky a nádrže), ktorý sa nazýva endoplazmatické retikulum (alebo endoplazmatické retikulum, EPR alebo EPS). Tá časť ER, ku ktorej membránam sú pripojené ribozómy, sa označuje ako zrnitý(alebo hrubý) do endoplazmatického retikula, na jeho membránach dochádza k syntéze bielkovín. Tie oddiely, ktoré nemajú na stenách ribozómy, sú klasifikované ako hladké(alebo agranulárne) EPR, ktorý sa podieľa na syntéze lipidov. Vnútorné priestory hladkého a zrnitého ER nie sú izolované, ale prechádzajú do seba a komunikujú s lúmenom jadrovej membrány.

Golgiho aparát

Nucleus

cytoskelet

Centrioles

Mitochondrie

Porovnanie pro- a eukaryotických buniek

Väčšina dôležitý rozdiel eukaryotov z prokaryotov sa dlho považovala za prítomnosť dobre vytvoreného jadra a membránových organel. Avšak do 70. a 80. rokov 20. storočia 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 sa tiež našli proteíny homológne s hlavnými proteínmi eukaryotického cytoskeletu.

Práve prítomnosť špecificky usporiadaného cytoskeletu umožňuje eukaryotom vytvárať systém pohyblivých vnútorných membránových organel. Okrem toho cytoskelet umožňuje endo- a exocytózu (predpokladá sa, že v dôsledku endocytózy 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 formy a schopnosť meniť ju u eukaryotických, ako aj relatívne veľká veľkosť toho druhého. Veľkosť prokaryotických buniek je teda v priemere 0,5 až 5 mikrónov, veľkosť eukaryotických buniek - v priemere od 10 do 50 mikrónov. Okrem toho len medzi eukaryotmi existujú skutočne gigantické bunky, ako sú masívne vajcia žralokov alebo pštrosov (vo vtáčom vajci je celý žĺtok jedno obrovské vajce), neuróny veľkých cicavcov, ktorých procesy posilnené cytoskeletom, dĺžka môže dosiahnuť 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 na veľa drobných buniek, čo mu pripomínalo kláštorné bunky a tieto bunky nazval bunkami (v angličtine cell znamená „bunka, bunka, bunka“). V roku holandský majster Antony van Leeuwenhoek (Anton van Leeuwenhoek, -) pomocou mikroskopu po prvýkrát uvidel v kvapke vody „zvieratá“ – pohybujúce sa živé organizmy. Teda už začiatkom XVIII Vedci po stáročia vedeli, že pod veľkým zväčšením majú rastliny bunkovú štruktúru a videli niektoré organizmy, ktoré sa neskôr stali známymi ako jednobunkové organizmy. Bunková teória štruktúry organizmov sa však vytvorila 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, no v jeho myšlienkach bolo množstvo chýb: napríklad predpokladal, že bunky sú medzi sebou slabo prepojené a každá existuje „sama od seba“. 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 asi pred 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. Krátko 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 špecifické objekty, ktoré sa dajú ľahko pozorovať, po všetkých týchto objavoch experimentálne štúdium bunky nahradilo teoretické argumenty o „živote“ a pochybných Vedecký výskum založené na takých vágnych pojmoch, ako je pojem "protoplazma".

Počas nasledujúcich sto rokov pristupovali bunkoví vedci k tomuto objektu z dvoch úplne odlišných pozícií. Cytológovia pomocou neustále zdokonaľovaných mikroskopov pokračovali vo vývoji mikroskopickej a submikroskopickej anatómie neporušenej celej bunky. Počnúc konceptom bunky ako hrudky rôsolovitej hmoty, v ktorej sa nedalo nič rozlíšiť,

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 medzi jednotlivými štruktúrami podieľajúcimi sa na týchto funkciách na molekulárnej úrovni. Z tohto dôvodu sa v poslednom čase výskum cytológov uzavrel s prácou biochemikov, ktorí začali 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.

Súčasný prienik týchto dvoch smerov bunkového výskumu si vynútil potrebu venovať živej bunke celé číslo časopisu Scientific American. Teraz sa cytológ snaží vysvetliť na molekulárnej úrovni, čo vidí svojimi rôznymi mikroskopmi; tak sa z cytológa stáva „molekulárny biológ“. Biochemik sa na druhej strane mení na „biochemického cytológa“, ktorý študuje rovnakoštruktúra a biochemická aktivita bunky. Čitateľ sa bude môcť presvedčiť, že len morfologické alebo len biochemické metódy výskumu nám nedávajú možnosť preniknúť do tajov stavby a funkcie bunky. Aby sa to podarilo, je potrebné kombinovať obe metódy výskumu. Pochopenie javov života, dosiahnuté štúdiom bunky, však plne potvrdilo názor biológov 19. storočia, ktorí tvrdili, že živá hmota má bunkovú štruktúru, rovnako ako molekuly sú postavené z atómov.

Diskusia funkčná anatómiaživej bunky, možno by sme mali začať tým, že v prírode neexistuje žiadna 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 spoločné množstvo zaujímavých vecí. 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 je veľmi dôležitosti pre všetky bunky, pretože im umožňuje udržiavať stálosť ich vnútorného prostredia a celistvosť ich štruktúry.

Živá bunka sa líši od svojho okolia neživej prírode pretože obsahuje veľmi veľké a mimoriadne zložité molekuly. Tieto molekuly sú také zvláštne, že keď sa s nimi stretneme vo svete neživých, môžeme si byť vždy istí, že ide o zvyšky mŕtvych buniek. AT skoré obdobia Počas vývoja Zeme, keď sa na nej prvýkrát zrodil 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 takéto makromolekuly patria bielkoviny. Okrem toho, že proteíny tvoria prevažnú časť „pevnej“ substancie 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 takmer najkomplexnejšie zo všetkých bunkových makromolekúl. Za posledné roky a dokonca mesiace sa zistilo, že DNA, ktorá sa nachádza v jadre bunky, 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, ktorých spoločným úsilím vyrastá z kopy tehál, kameňa a kachličiek 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 popísané v článku D. Maziyho. Aj 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, keďže sa ukázalo, že sú zafarbené určitými farbivami. Predpokladá sa, že chromozómy slúžia ako prenášače dedičnosti; vďaka presnosti, s akou prebieha ich samoreprodukcia a distribúcia, 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 rozmnožovania samoreprodukciou a delením majú bunky vysoko organizovaných živočíchov a rastlín ďalšie vlastnosti, vďaka ktorým sú prispôsobené takej 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, v procese rozdrvenia oplodneného vajíčka a následnej diferenciácie. Avšak vo všetkých častiach dospelého organizmu, 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 v diferencujúcich bunkách rovnakého typu sa prejavuje schopnosť, ako keby sa navzájom rozpoznali. Bunky patriace k rovnakému typu a navzájom si podobné sa spájajú a vytvárajú tkanivo, ktoré nie je prístupné bunkám všetkých ostatných typov. V tejto vzájomnej príťažlivosti a odpudzovaní buniek má zrejme hlavnú úlohu bunková membrána. Táto membrána je okrem toho jednou z hlavných bunkových zložiek, s ktorou je spojená funkcia svalových buniek (zabezpečuje schopnosť tela pohybovať sa), 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, zdá sa nám užitočné vytvoriť jej určitý model, takpovediac, „kolektívnu“ bunku, ktorá by spájala morfologické znaky, ktoré sú do určitej miery vyjadrené vo všetkých bunkách.

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, elektrónová mikroskopia odhalí 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 erytrocytov a nervových buniek sú schopné rozlíšiť ióny sodíka od iónov draslíka, hoci tieto ióny majú podobnú veľkosť a rovnakú veľkosť. nabíjačka. Membrána týchto buniek pomáha draselným iónom prenikať do bunky, ale „proti“ sodíkovým iónom, a to nezávisí len od priepustnosti; inými slovami, membrána má schopnosť „aktívneho transportu iónov“. 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 mitochondrií, 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 v procese fotosyntézy a v mitochondriách získavať energiu (obsiahnutú v chemických väzbách živín vstupujúcich do bunky) v procese oxidácie a dýchanie. Tieto „elektrárne“ dodávajú energiu potrebnú na rôzne procesy prebiehajúce v bunke takpovediac v „vhodnom obale“ – 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 (rozpusteniu) 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 iba bežným mikroskopom v čase delenia buniek; zohrávajú veľmi dôležitú úlohu, tvoria póly vretienka - aparátu, ktorý oddeľuje chromozómy na dve dcérske bunky. Pokiaľ ide o kinetozómy, možno ich nájsť iba v tých bunkách, ktoré sa pohybujú pomocou špeciálnych riasiniek alebo bičíkov; na báze každého cilia alebo bičíka leží kinetozóm. Cenrozómy aj kinetozómy sú schopné sebareprodukcie: z každého páru centrozómov počas delenia buniek vzniká ďalší pár týchto teliesok; zakaždým, keď sa na povrchu bunky objaví nové cilium, dostane kinetozóm, ktorý je výsledkom autoduplikácie jedného z už existujúcich kinetozómov. V minulosti niektorí cytológovia tvrdili, 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 sú umiestnené v strede a zvyšných deväť - na okraji. Takto sú usporiadané aj všetky riasinky a všetky bičíky. Presný účel takejto štruktúry nie je známy, ale nepochybne súvisí s kontraktilitou mihalníc a bičíkov. Je možné, že rovnaký princíp „monomolekulového 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 môžete 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 drsný povrch kvôli drobným granulám, ktoré ich pokrývajú. AT 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 silne rozvetvené a líšia sa značnou zrnitosťou.

Špecialisti na elektrónovú mikroskopiu vyhodnocujú všetky tieto pozorovania rôznymi spôsobmi. Najviac sa používalo hľadisko K. Portera, ktorý pre tento systém membrán navrhol názov „endoplazmatické retikulum“; podľa jeho názoru dochádza k pohybu pozdĺž siete tubulov tvorenej membránami rôzne látky od vonkajšej bunkovej membrány k jadrovej membráne. Niektorí výskumníci považujú vnútornú membránu za pokračovanie vonkajšej; podľa týchto autorov sa v dôsledku hlbokých priehlbín vo vnútornej membráne značne zväčšuje kontaktný povrch bunky s tekutinou, ktorá ju obklopuje. Ak je úloha membrány skutočne taká dôležitá, potom by sme mali očakávať, že bunka má mechanizmus, ktorý umožňuje nepretržité vytváranie novej membrány. J. Palad naznačil, že ako taký mechanizmus slúži záhadný Golgiho aparát, ktorý ako prvý objavil taliansky cytológ K. Golgi koncom minulého storočia. Elektrónový mikroskop umožnil zistiť, že Golgiho aparát pozostáva z hladkej membrány, ktorá často slúži ako pokračovanie endoplazmatického retikula.

O povahe granúl pokrývajúcich "vnútorný" povrch membrány niet pochýb. Tieto granuly sú obzvlášť dobre exprimované v bunkách, ktoré syntetizujú veľké množstvá proteínu. Ako T. Kaspersson a autor tohto článku ukázali pred 20 rokmi, takéto bunky sa líšia vysoký obsah RNA. Nedávne štúdie ukázali, že tieto granule sú mimoriadne bohaté na RNA, a preto sú vysoko aktívne pri syntéze bielkovín. Preto sa nazývajú ribozómy.

Vnútornú hranicu cytoplazmy tvorí membrána obklopujúca bunkové jadro. Doteraz stále vzniká veľa nezhôd v otázke, akú štruktúru má táto membrána, ktorú pozorujeme v elektrónovom mikroskope. Vyzerá ako 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 tejto siete. Je tiež možné, že tekutiny prúdiace cez tubuly endoplazmatického retikula sa hromadia v medzere medzi dvoma vrstvami jadrovej membrány.

V jadre sú najdôležitejšie štruktúry bunky – chromatínové vlákna, ktoré obsahujú všetku DNA obsiahnutú v bunke. Keď je bunka v stave "kľudu" (t.j. 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 jej materiál na stavbu molekúl RNA a na vlastnú reprodukciu. V procese prípravy bunky na delenie sa chromatín zhromažďuje a zhutňuje za vzniku chromozómov, po ktorých sa rovnomerne rozdelí 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 vám umožňuje vidieť, že jadierko je naplnené malými granulami podobnými ribozómom cytoplazmy. Jadierka sú bohaté na RNA a zdajú sa byť aktívnymi miestami 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 v súčasnosti 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. Aby bolo možné vidieť tieto štruktúry v aktívnom stave v živej bunke, boli vytvorené rôzne mikroskopy, vrátane fázového kontrastu, interferencie, polarizácie a fluorescencie; všetky tieto mikroskopy sú založené na použití svetla. AT nedávne časy Hlavným výskumným nástrojom pre cytológov sa stáva elektrónový mikroskop. Použitie elektrónového mikroskopu je však komplikované potrebou exponovať skúmané objekty zložité procesy spracovanie a fixácia, čo nevyhnutne znamená porušenie pravých obrazov spojené s rôznymi deformáciami a artefaktmi. Napriek tomu napredujeme a približujeme sa k skúmaniu živej bunky pri veľkom zväčšení.

Nemenej pozoruhodná je história vývoja technického vybavenia biochémie. Vývoj centrifúg so stále sa zvyšujúcimi rýchlosťami otáčania umožňuje separovať obsah bunky na stále väčšie a viac jednotlivé frakcie. Tieto frakcie sa ďalej separujú a separujú chromatografiou a elektroforézou. Klasické metódy analýza bola teraz prispôsobená na štúdium množstiev a objemov 1000-krát menších ako tie, ktoré bolo možné určiť predtým. Vedci získali schopnosť merať rýchlosť dýchania niekoľkých améb alebo niekoľkých vajec morský ježko alebo na stanovenie obsahu enzýmov v nich. Nakoniec, autorádiografia, metóda, ktorá využíva rádioaktívne indikátory, umožňuje na subcelulárnej úrovni pozorovať dynamické procesy prebiehajúce v intaktnej živej bunke.

Všetky ostatné články v tejto zbierke sú venované úspechom dosiahnutým vďaka konvergencii týchto dvoch najdôležitejších oblastí v štúdiu bunky 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 nespôsobuje okamžitú smrť cytoplazmy. Ak rozdelíte amébu na dve polovice, pričom v jednej z nich necháte jadro a obe polovice vyhladujete, obe budú žiť asi dva týždne; u jednobunkového prvoka - topánok - možno niekoľko dní po odstránení jadra pozorovať bitie mihalníc; bezjadrové fragmenty obrovskej jednobunkovej riasy acetabularia žijú niekoľko mesiacov a sú dokonca schopné pomerne výraznej regenerácie. Mnohé zo základných životných procesov bunky, vrátane (v prípade acetabularia) procesov rastu a diferenciácie, sa teda môžu vyskytnúť počas 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 možno usudzovať, že v jadre sa vplyvom DNA tvorí nejaká látka, ktorá sa uvoľňuje do cytoplazmy, kde sa postupne využíva. Z týchto experimentov, realizovaných za súčasného použitia cytologických a biochemických metód, vyplýva rad 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 zohráva úlohu sprostredkovateľa, ktorý prenáša genetickú informáciu z DNA do cytoplazmy. Nakoniec experimenty ukazujú, že cytoplazma a najmä ribozómy slúžia ako hlavná aréna pre syntézu takých 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 detegovaná v bezjadrových fragmentoch acetabula za vhodných podmienok.

Tento stručný prehľad moderných 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 usporiadané. Štruktúru buniek študuje cytológia – náuka o bunkách. Ale pojem bunky je nevyhnutný 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 udržiavať, vymieňať, reprodukovať a rozvíjať. © Sazonov V.F., 2015. © kineziolog.bodhy.ru, 2015..

Táto definícia bunky, aj keď je stručná, je celkom úplná. Odráža 3 aspekty bunkovej univerzálnosti: 1) štrukturálne, t.j. ako jednotka štruktúry, 2) funkčné, t.j. ako jednotka aktivity, 3) genetická, t.j. ako jednotka dedičnosti a generačnej výmeny. Dôležitou charakteristikou bunky je prítomnosť v nej dedičnej informácie vo forme nukleovej kyseliny – DNA. Definícia odráža aj najdôležitejší znak bunkovej štruktúry: prítomnosť vonkajšej membrány (plazmolemy), ktorá ohraničuje 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 hmoty, energie a informácií s vonkajším prostredím, 3) schopnosť reprodukcie, t.j. k sebarozmnožovaniu, rozmnožovaniu, 4) schopnosti rozvíjať sa, t.j. k rastu, diferenciácii a formovaniu.

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

Kompletnejšia definícia bunky:

Bunka - je to usporiadaný, štruktúrovaný systém biopolymérov ohraničený aktívnou membránou, ktorá tvorí cytoplazmu, jadro a organely. Tento biopolymérny systém je zapojený do jediného súboru metabolických, energetických a informačných procesov, ktoré udržiavajú a reprodukujú celý systém ako celok.

Textilné je súbor buniek, ktoré majú podobnú štruktúru, funkciu a pôvod a spoločne vykonávajú spoločné funkcie. U ľudí je ako súčasť štyroch hlavných skupín tkanív (epiteliálne, spojivové, svalové a nervové) asi 200 rôzne druhyšpecializované bunky [Faler DM, Shields D. Molecular cell biology: Sprievodca pre lekárov. / Za. z angličtiny. - M.: BINOM-Press, 2004. - 272 s.].

Tkanivá zase tvoria orgány a orgány orgánové sústavy.

Živý organizmus vychádza z bunky. 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, dokonca aj 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:

Štruktúra bunky pod elektrónovým mikroskopom

Membrána

Najdôležitejšou univerzálnou štruktúrou bunky je bunková membrána (synonymum: plazmatická membrána), 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.

Nucleus

Druhou najdôležitejšou a univerzálnou bunkovou štruktúrou je jadro. Nenachádza sa 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 budovanie messenger RNA, ktoré zase slúžia ako templáty na zostavovanie všetkých bunkových proteínov v cytoplazme. Jadro teda obsahuje akoby „nákresy“ štruktúry všetkých bunkových proteínov.

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 môžete 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 určitú štruktúru. Podľa štruktúry možno organely rozdeliť do dvoch skupín: membránové, ktoré nevyhnutne zahŕňajú membrány, a nemembránové. 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 bunkové štruktúry, ktoré sa v ňom objavujú a miznú v procese metabolizmu. Existujú 4 typy inklúzií: trofické (s prísunom živín), sekrečné (obsahujúce tajomstvo), vylučovacie (obsahujúce látky „na uvoľnenie“) a pigmentové (obsahujúce pigmenty – farbivá).

Bunkové štruktúry vrátane organel ( )

Inklúzie . Nie sú to organely. Inklúzie sú netrvalé bunkové štruktúry, ktoré sa v ňom objavujú a miznú v procese metabolizmu. Existujú 4 typy inklúzií: trofické (s prísunom živín), sekrečné (obsahujúce tajomstvo), 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 . Lysozómy (z gr. lysis – „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 mikrónu, obklopené membránou.
9. Proteazómy . Proteazómy sú špecializované 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. Stena mikrotubulov pozostáva z jednej vrstvy globulárnych podjednotiek tubulínového proteínu. Prierez ukazuje 13 takýchto podjednotiek tvoriacich kruh.
14. Cell Center .
15. plastidy .
16. Vakuoly . Vakuoly sú jednomembránové organely. Sú to membránové „nádrže“, 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 zvonka pokrytý membránou. Zabezpečujú pohyb bunky alebo pohyb média po bunke.

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

Aká veda skúma bunku?

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

Z čoho je bunka vyrobená?

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

plazmatická membrána

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

bunková stena

Ďalšia štruktúra, ktorá chráni bunku pred vystavením vonkajšie faktory, ktorý sa nachádza na vrchu plazmatická membrána. Je prítomný v bunkách rastlín, baktérií a húb. V prvom sa skladá 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 priestor bunky, 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 (v závislosti od účelu). Pozostávajú z dvoch membrán a matrice, polotekutej hmoty, ktorá vypĺňa vnútro organely. Hlavnou zložkou škrupín sú proteíny a v ich štruktúre sú prítomné aj fosfolipidy. Priestor medzi membránami je vyplnený kvapalinou. V mitochondriálnej matrici sú zrná, ktoré uchovávajú 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. Pozostáva z mitochondriálnej DNA, súboru enzýmov, ribozómov a RNA. Štruktúra prokaryotickej bunky má svoje vlastné charakteristiky: nie sú v nej žiadne 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 sa skladá z diktozómov, ktorých je zvyčajne okolo 20, ale môže dosiahnuť až niekoľko stoviek. Golgiho aparát je súčasťou štruktúry bunky len u 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. Táto organela je tiež súčasťou vylučovací systém bunky. Diktozómy sú prezentované vo forme stohov sploštených cisterien v tvare disku. Na okrajoch týchto štruktúr sa tvoria bubliny, kde sa nachádzajú látky, ktoré musia byť z bunky odstránené.

lyzozómy

Tieto organely sú malé vezikuly so súborom enzýmov. Ich štruktúra má jednu membránu pokrytú vrstvou proteínu. Funkciou, ktorú lyzozómy vykonávajú, je intracelulárne trávenie látok. Vďaka enzýmu hydroláza 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 tubulov a sploštených dutín, ktoré majú membránu. Tento organoid je dvoch typov: hrubá a hladká sieť. Prvý sa líši tým, že ribozómy sú pripojené k jeho membráne, druhý nemá takúto vlastnosť. 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 tiež vykonáva funkciu transportu látok cez bunku.

cytoskelet

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

Cell Center

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

Nucleus

V eukaryotických bunkách je jednou z najdôležitejších organel. Uchováva DNA, ktorá kóduje informácie o celom organizme, o jeho vlastnostiach, o 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 hrudiek na tyčinkovité útvary.

jadierko

Toto je samostatná časť jadra zodpovedná za tvorbu ribozomálnej RNA.

Organely sa nachádzajú iba v rastlinných bunkách

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

Vákuola

Ide o akýsi zásobník, kde sa ukladajú náhradné živiny, ako aj odpadové produkty, ktoré sa kvôli hustej bunkovej stene nedajú vyniesť von. 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 prebieha fotosyntéza, 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; zrná škrobu; zrná. Posledne menované pozostávajú z hromady tylakoidov s chlorofylom obklopeným membránou. Práve v nich prebieha proces fotosyntézy.

Leukoplasty

Tieto štruktúry sa skladajú 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 v blízkosti membrány. Práve vďaka týmto štruktúram sú okvetné lístky sfarbené do určitej farby, čo im umožňuje prilákať opeľujúci hmyz.