Bunka je úroveň organizácie živej hmoty, nezávislý biosystém, ktorý má základné vlastnosti všetkých živých vecí. Môže sa teda rozvíjať, množiť, presúvať, prispôsobovať a meniť. Všetky bunky sa navyše vyznačujú metabolizmom, špecifickou štruktúrou, usporiadanosťou štruktúr a funkcií.
Veda, ktorá študuje bunky, je cytológia. Jej predmetom sú štruktúrne jednotky mnohobunkových živočíchov a rastlín, jednobunkové organizmy - baktérie, prvoky a riasy, pozostávajúce len z jednej bunky.
Ak hovoríme o všeobecnej organizácii štruktúrnych jednotiek živých organizmov, pozostávajú z obalu a jadra s jadierkom. Zahŕňajú aj bunkové organely, cytoplazmu. K dnešnému dňu sú rôzne výskumné metódy vysoko rozvinuté, ale mikroskopia zaujíma vedúce postavenie, čo vám umožňuje študovať štruktúru buniek a skúmať jej hlavné štrukturálne prvky.
Čo je organoid?
Organoidy (nazývajú sa aj organely) sú stálymi základnými prvkami akejkoľvek bunky, ktorádokončiť a vykonávať určité funkcie. Toto sú štruktúry, ktoré sú životne dôležité na udržanie chodu.
Organoidy zahŕňajú jadro, lyzozómy, endoplazmatické retikulum a Golgiho komplex, vakuoly a vezikuly, mitochondrie, ribozómy a bunkové centrum (centrozóm). Patria sem aj štruktúry tvoriace cytoskelet bunky (mikrotubuly a mikrofilamenty), melanozómy. Samostatne je potrebné vyčleniť organely pohybu. Sú to riasinky, bičíky, myofibrily a pseudopódy.
Všetky tieto štruktúry sú vzájomne prepojené a zabezpečujú koordinovanú činnosť buniek. To je dôvod, prečo otázka: "Čo je organoid?" - môžete odpovedať, že ide o zložku, ktorú možno prirovnať k orgánu mnohobunkového organizmu.
Klasifikácia organel
Bunky sa líšia veľkosťou a tvarom, ako aj funkciami, no zároveň majú podobnú chemickú štruktúru a jednotný princíp organizácie. Zároveň je dosť diskutabilná otázka, čo je to organoid a o aké štruktúry ide. Napríklad lyzozómy alebo vakuoly niekedy nie sú klasifikované ako bunkové organely.
Ak hovoríme o klasifikácii týchto bunkových zložiek, potom sa rozlišujú nemembránové a membránové organely. Nemembránové - to je bunkové centrum a ribozómy. Organely pohybu (mikrotubuly a mikrovlákna) tiež nemajú membrány.
Štruktúra membránových organel je založená na prítomnosti biologickej membrány. Jednomembránové a dvojmembránové organely majú plášť s jedinou štruktúrou, ktorá pozostáva zdvojitá vrstva fosfolipidov a proteínových molekúl. Oddeľuje cytoplazmu od vonkajšieho prostredia, pomáha bunke udržiavať jej tvar. Stojí za to pripomenúť, že v rastlinných bunkách je okrem membrány aj vonkajšia celulózová membrána, ktorá sa nazýva bunková stena. Vykonáva podpornú funkciu.
Membránové organely zahŕňajú EPS, lyzozómy a mitochondrie, ako aj lyzozómy a plastidy. Ich membrány sa môžu líšiť iba súborom proteínov.
Ak hovoríme o funkčnej schopnosti organel, tak niektoré z nich sú schopné syntetizovať určité látky. Takže dôležitými organelami syntézy sú mitochondrie, v ktorých sa tvorí ATP. Ribozómy, plastidy (chloroplasty) a hrubé endoplazmatické retikulum sú zodpovedné za syntézu bielkovín, hladké ER je zodpovedné za syntézu lipidov a sacharidov.
Pozrime sa na štruktúru a funkcie organel podrobnejšie.
Jadro
Táto organela je mimoriadne dôležitá, pretože keď sa odstráni, bunky prestanú fungovať a odumierajú.
Jadro má dvojitú membránu, v ktorej je veľa pórov. Pomocou nich je úzko spojená s endoplazmatickým retikulom a cytoplazmou. Táto organela obsahuje chromatín – chromozómy, ktoré sú komplexom bielkovín a DNA. Vzhľadom na to môžeme povedať, že je to jadro, ktoré je organelou, ktorá je zodpovedná za udržiavanie väčšiny genómu.
Kapalná časť jadra sa nazýva karyoplazma. Obsahuje produkty vitálnej aktivity štruktúr jadra. Najhustejšou zónou je jadierko, v ktorom sa nachádzajú ribozómy, komplexné proteíny aRNA, ako aj fosforečnany draslíka, horčíka, zinku, železa a vápnika. Jadierko zmizne pred delením buniek a znovu sa vytvorí v posledných fázach tohto procesu.
Endoplazmatické retikulum (retikulum)
EPS je jednomembránová organela. Zaberá polovicu objemu bunky a skladá sa z tubulov a cisterien, ktoré sú navzájom spojené, ako aj s cytoplazmatickou membránou a vonkajším obalom jadra. Membrána tohto organoidu má rovnakú štruktúru ako plazmalema. Táto štruktúra je integrálna a neotvára sa do cytoplazmy.
Endoplazmatické retikulum je hladké a zrnité (drsné). Ribozómy sú umiestnené na vnútornom obale granulárneho ER, v ktorom prebieha syntéza proteínov. Na povrchu hladkého endoplazmatického retikula nie sú žiadne ribozómy, ale prebieha tu syntéza sacharidov a tukov.
Všetky látky, ktoré sa tvoria v endoplazmatickom retikule, sú transportované systémom tubulov a tubulov na miesto určenia, kde sa hromadia a následne využívajú v rôznych biochemických procesoch.
Vzhľadom na schopnosť syntetizovať EPS sa drsné retikulum nachádza v bunkách, ktorých hlavnou funkciou je tvorba bielkovín, a hladké retikulum sa nachádza v bunkách, ktoré syntetizujú sacharidy a tuky. Okrem toho sa v hladkom retikule hromadia ióny vápnika, ktoré sú nevyhnutné pre normálne fungovanie buniek alebo organizmu ako celku.
Tiež treba poznamenať, že ER je miestom vytvorenia Golgiho aparátu.
Lyzozómy, ich funkcie
Lyzozómy sú bunkové organely,ktoré predstavujú jednomembránové vaky okrúhleho tvaru s hydrolytickými a tráviacimi enzýmami (proteázy, lipázy a nukleázy). Obsah lyzozómov je charakterizovaný kyslým prostredím. Membrány týchto útvarov ich izolujú od cytoplazmy, čím bránia deštrukcii iných štruktúrnych zložiek buniek. Keď sa enzýmy lyzozómu uvoľnia do cytoplazmy, bunka sa sama zničí - autolýza.
Treba poznamenať, že enzýmy sa primárne syntetizujú na hrubom endoplazmatickom retikule, po ktorom sa presúvajú do Golgiho aparátu. Tu prechádzajú modifikáciou, sú zbalené do membránových vezikúl a začínajú sa oddeľovať, stávajú sa nezávislými zložkami bunky - lyzozómami, ktoré sú primárne a sekundárne.
Primárne lyzozómy sú štruktúry, ktoré sa oddeľujú od Golgiho aparátu, zatiaľ čo sekundárne (tráviace vakuoly) sú tie, ktoré vznikajú ako výsledok fúzie primárnych lyzozómov a endocytických vakuol.
Vzhľadom na túto štruktúru a organizáciu môžeme rozlíšiť hlavné funkcie lyzozómov:
- trávenie rôznych látok vo vnútri bunky;
- zničenie bunkových štruktúr, ktoré nie sú potrebné;
- účasť na procesoch reorganizácie buniek.
Vacuoles
Vakuoly sú jednomembránové sférické organely, ktoré sú zásobárňami vody a organických a anorganických zlúčenín rozpustených v nej. Na tvorbe týchto štruktúr sa podieľa Golgiho aparát a EPS.
Vakuoly živočíšnych buniekMálo. Sú malé a nezaberajú viac ako 5% objemu. Ich hlavnou úlohou je zabezpečiť transport látok po celej bunke.
Vakuoly rastlinnej bunky sú veľké a zaberajú až 90 % objemu. V zrelej bunke je iba jedna vakuola, ktorá zaujíma centrálnu polohu. Jeho membrána sa nazýva tonoplast a jeho obsah sa nazýva bunková šťava. Hlavnými funkciami rastlinných vakuol je zabezpečenie napätia bunkovej membrány, hromadenie rôznych zlúčenín a odpadových produktov bunky. Okrem toho tieto organely rastlinných buniek dodávajú vodu potrebnú pre proces fotosyntézy.
Ak hovoríme o zložení bunkovej miazgy, potom zahŕňa tieto látky:
- rezerva - organické kyseliny, sacharidy a bielkoviny, jednotlivé aminokyseliny;
- zlúčeniny, ktoré vznikajú počas života buniek a hromadia sa v nich (alkaloidy, taníny a fenoly);
- fytoncídy a fytohormóny;
- pigmenty, vďaka ktorým sú plody, korienky a okvetné lístky sfarbené do zodpovedajúcej farby.
Golgiho komplex
Štruktúra organoidov nazývaných "Golgiho aparát" je pomerne jednoduchá. V rastlinných bunkách vyzerajú ako oddelené telá s membránou, v živočíšnych sú zastúpené cisternami, tubulmi a mechúrmi. Štrukturálnou jednotkou Golgiho komplexu je diktyozóm, ktorý je reprezentovaný hromádkou 4-6 „nádrží“a malých vezikúl, ktoré sa od nich oddeľujú a sú vnútrobunkovým transportným systémom a môže slúžiť aj ako zdroj lyzozómov. Počet diktyozómov sa môže meniť od jedného do niekoľkýchstovky.
Golgiho komplex sa zvyčajne nachádza v blízkosti jadra. V živočíšnych bunkách - blízko bunkového centra. Hlavné funkcie týchto organel sú nasledovné:
- sekrécia a akumulácia bielkovín, lipidov a sacharidov;
- úprava organických zlúčenín vstupujúcich do Golgiho komplexu;
- tento organoid je miestom tvorby lyzozómov.
Treba poznamenať, že ER, lyzozómy, vakuoly a Golgiho aparát spolu tvoria tubulárno-vakuolárny systém, ktorý rozdeľuje bunku na samostatné časti so zodpovedajúcimi funkciami. Tento systém navyše zaisťuje neustálu obnovu membrán.
Mitochondrie sú energetické stanice bunky
Mitochondrie sú dvojmembránové organely tyčinkovitého, guľovitého alebo vláknitého tvaru, ktoré syntetizujú ATP. Majú hladký vonkajší povrch a vnútornú membránu s početnými záhybmi nazývanými cristae. Je potrebné poznamenať, že počet kristov v mitochondriách sa môže meniť v závislosti od energetických požiadaviek bunky. Práve na vnútornej membráne sú sústredené početné enzýmové komplexy syntetizujúce adenozíntrifosfát. Tu sa energia chemických väzieb premieňa na makroergické väzby ATP. Okrem toho mitochondrie rozkladajú mastné kyseliny a sacharidy a uvoľňujú energiu, ktorá sa hromadí a využíva na rast a syntézu.
Vnútorné prostredie týchto organel sa nazýva matrica. Ona jeobsahuje kruhovú DNA a RNA, malé ribozómy. Je zaujímavé, že mitochondrie sú semi-autonómne organely, keďže závisia od fungovania bunky, no zároveň si dokážu zachovať určitú nezávislosť. Sú teda schopné syntetizovať svoje vlastné proteíny a enzýmy, ako aj samy sa rozmnožovať.
Predpokladá sa, že mitochondrie vznikli, keď aeróbne prokaryotické organizmy vstúpili do hostiteľskej bunky, čo viedlo k vytvoreniu špecifického symbiotického komplexu. Mitochondriálna DNA má teda rovnakú štruktúru ako DNA moderných baktérií a syntéza bielkovín v mitochondriách aj baktériách je inhibovaná rovnakými antibiotikami.
Plastidy – organely rastlinných buniek
Plastidy sú pomerne veľké organely. Sú prítomné iba v rastlinných bunkách a tvoria sa z prekurzorov – proplastidov, obsahujú DNA. Tieto organely hrajú dôležitú úlohu v metabolizme a sú oddelené od cytoplazmy dvojitou membránou. Okrem toho môžu tvoriť usporiadaný systém vnútorných membrán.
Plastidy sú troch typov:
- Chloroplasty sú najpočetnejšie plastidy zodpovedné za fotosyntézu, ktorá produkuje organické zlúčeniny a voľný kyslík. Tieto štruktúry majú zložitú štruktúru a sú schopné sa pohybovať v cytoplazme smerom k svetelnému zdroju. Hlavnou látkou obsiahnutou v chloroplastoch je chlorofyl, pomocou ktorého môžu rastliny využívať energiu slnka. Treba poznamenať, že chloroplasty, podobne ako mitochondrie, sú poloautonómne štruktúry, pretože sú schopnénezávislé delenie a syntéza vlastných bielkovín.
- Leukoplasty sú bezfarebné plastidy, ktoré sa po vystavení svetlu menia na chloroplasty. Tieto bunkové zložky obsahujú enzýmy. Pomocou nich sa glukóza premieňa a hromadí vo forme škrobových zŕn. V niektorých rastlinách sú tieto plastidy schopné akumulovať lipidy alebo proteíny vo forme kryštálov a amorfných teliesok. Najväčší počet leukoplastov je sústredený v bunkách podzemných orgánov rastlín.
- Chromoplasty sú deriváty ďalších dvoch typov plastidov. Tvoria karotenoidy (pri ničení chlorofylu), ktoré sú červené, žlté alebo oranžové. Chromoplasty sú posledným štádiom plastidovej transformácie. Väčšina z nich je v ovocí, okvetných lístkoch a jesenných listoch.
Ribosome
Čo sa nazýva organela ribozóm? Ribozómy sa nazývajú nemembránové organely, ktoré pozostávajú z dvoch fragmentov (malá a veľká podjednotka). Ich priemer je asi 20 nm. Nachádzajú sa v bunkách všetkých typov. Sú to organely živočíšnych a rastlinných buniek, baktérie. Tieto štruktúry sa tvoria v jadre, potom prechádzajú do cytoplazmy, kde sú voľne umiestnené alebo pripojené k EPS. V závislosti od syntetizačných vlastností ribozómy fungujú samostatne alebo sa spájajú do komplexov za vzniku polyribozómov. V tomto prípade sú tieto nemembránové organely viazané molekulou messenger RNA.
Ribozóm obsahuje 4 molekuly rRNA, ktoré tvoria jeho kostru, ako aj rôzne proteíny. Hlavnou úlohou tohto organoidu je zostaviť polypeptidový reťazec, čo je prvý krok v syntéze bielkovín. Tie proteíny, ktoré sú tvorené ribozómami endoplazmatického retikula, dokáže využiť celý organizmus. Proteíny pre potreby jednotlivej bunky sú syntetizované ribozómami, ktoré sa nachádzajú v cytoplazme. Treba poznamenať, že ribozómy sa nachádzajú aj v mitochondriách a plastidoch.
Cytoskelet bunky
Cytoskelet bunky tvoria mikrotubuly a mikrofilamenty. Mikrotubuly sú cylindrické útvary s priemerom 24 nm. Ich dĺžka je 100 µm-1 mm. Hlavnou zložkou je proteín nazývaný tubulín. Nie je schopný kontrakcie a môže byť zničený kolchicínom. Mikrotubuly sa nachádzajú v hyaloplazme a vykonávajú tieto funkcie:
- vytvorte elastický, no zároveň pevný rám klietky, ktorý jej umožňuje držať svoj tvar;
- zúčastnite sa procesu distribúcie bunkových chromozómov;
- poskytovať pohyb organel;
- obsiahnuté v bunkovom centre, ako aj v bičíkoch a riasinkách.
Mikrofilamenty sú vlákna, ktoré sa nachádzajú pod plazmatickou membránou a pozostávajú z proteínu aktínu alebo myozínu. Môžu sa sťahovať, čo má za následok pohyb cytoplazmy alebo vyčnievanie bunkovej membrány. Okrem toho sa tieto zložky podieľajú na tvorbe zúženia počas delenia buniek.
Centrum bunky (centrozóm)
Táto organela sa skladá z 2 centriolov a centrosféry. Cylindrický centriol. Jeho steny tvoria tri mikrotubuly, ktoré sa navzájom spájajú pomocou priečnych väzieb. Centrioly sú usporiadané v pároch navzájom v pravom uhle. Treba poznamenať, že bunkám vyšších rastlín tieto organely chýbajú.
Hlavnou úlohou bunkového centra je zabezpečiť rovnomerné rozloženie chromozómov počas delenia buniek. Je tiež centrom organizácie cytoskeletu.
Organely pohybu
Organely pohybu zahŕňajú riasinky, ako aj bičíky. Ide o drobné výrastky vo forme chĺpkov. Bičík obsahuje 20 mikrotubulov. Jeho základňa sa nachádza v cytoplazme a nazýva sa bazálne teleso. Dĺžka bičíka je 100 µm alebo viac. Bičíky, ktoré majú veľkosť len 10-20 mikrónov, sa nazývajú riasinky. Keď mikrotubuly kĺžu, riasinky a bičíky sú schopné oscilovať, čo spôsobuje pohyb samotnej bunky. Cytoplazma môže obsahovať kontraktilné fibrily nazývané myofibrily – sú to organely živočíšnej bunky. Myofibrily sa spravidla nachádzajú v myocytoch - bunkách svalového tkaniva, ako aj v srdcových bunkách. Sú tvorené menšími vláknami (protofibrilami).
Treba poznamenať, že zväzky myofibríl pozostávajú z tmavých vlákien – to sú anizotropné disky, ako aj svetlé oblasti – to sú izotropné disky. Štrukturálnou jednotkou myofibrily je sarkoméra. Toto je oblasť medzi anizotropným a izotropným diskom, ktorý má aktínové a myozínové vlákna. Keď sa posúvajú, sarkoméra sa sťahuje, čo vedie k pohybu celého svalového vlákna. ovyužíva energiu ATP a vápnikových iónov.
Protozoá a spermie zvierat sa pohybujú pomocou bičíkov. Cilia sú orgánom pohybu nálevníkov - topánok. U zvierat a ľudí pokrývajú dýchacie cesty a pomáhajú zbaviť sa malých pevných častíc, ako je prach. Okrem toho existujú aj pseudopody, ktoré poskytujú améboidný pohyb a sú prvkami mnohých jednobunkových a živočíšnych buniek (napríklad leukocytov).
Väčšina rastlín sa nemôže pohybovať v priestore. Ich pohyby sú rast, pohyby listov a zmeny v toku cytoplazmy buniek.
Záver
Napriek všetkej rozmanitosti buniek majú všetky podobnú štruktúru a organizáciu. Štruktúra a funkcie organel sa vyznačujú identickými vlastnosťami, ktoré zaisťujú normálne fungovanie jednotlivej bunky aj celého organizmu.
Tento vzor možno vyjadriť nasledovne.
Tabuľka "Organoidy eukaryotických buniek"
Organoid |
Rastlinná bunka |
Klietka pre zvieratá |
Hlavné funkcie |
| core | is | is | Ukladanie DNA, transkripcia RNA a syntéza proteínov |
| endoplazmatické retikulum | is | is | syntéza bielkovín, lipidov a sacharidov, akumulácia iónov vápnika, tvorba Golgiho komplexu |
| mitochondrie | is | is | syntéza ATP, vlastných enzýmov a bielkovín |
| plastids | is | nie | účasť na fotosyntéze, akumulácia škrobu, lipidov, bielkovín, karotenoidov |
| ribozómy | is | is | zhromaždenie polypeptidového reťazca (syntéza bielkovín) |
| mikrotubuly a mikrovlákna | is | is | umožňujú bunke zachovať si určitý tvar, sú neoddeliteľnou súčasťou bunkového centra, riasiniek a bičíkov, zabezpečujú pohyb organel |
| lyzozómy | is | is | trávenie látok vo vnútri bunky, deštrukcia jej nepotrebných štruktúr, účasť na bunkovej reorganizácii, spôsobuje autolýzu |
| veľká centrálna vakuola | is | nie | zabezpečuje napätie v bunkovej membráne, hromadí živiny a odpadové produkty bunky, fytoncídy a fytohormóny, ako aj pigmenty, je zásobárňou vody |
| Golgiho komplex | is | is | vylučuje a akumuluje bielkoviny, lipidy a sacharidy, upravuje živiny, ktoré vstupujú do bunky,zodpovedný za tvorbu lyzozómov |
| bunkové centrum | existuje okrem vyšších rastlín | is | je centrom organizácie cytoskeletu, zabezpečuje jednotnú divergenciu chromozómov počas bunkového delenia |
| myofibrily | nie | is | zabezpečiť kontrakciu svalov |
Ak vyvodíme závery, môžeme povedať, že medzi živočíšnou a rastlinnou bunkou sú menšie rozdiely. Funkčné vlastnosti a štruktúra organel (vyššie uvedená tabuľka to potvrdzuje) má všeobecný princíp organizácie. Bunka funguje ako harmonický a celistvý systém. Zároveň sú funkcie organel prepojené a zamerané na optimálnu činnosť a udržiavanie vitálnej činnosti bunky.
