Štruktúra bunky

 

Bunka je základná stavebná a funkčná jednotka živých organizmov. Jej tvar, veľkosť i vnútorné usporiadanie sú dedične a funkčne podmienené. Väčšina buniek je mikroskopických rozmerov (10 - 100μm), ale existujú aj bunky, ktoré tieto hranice presahujú (baktérie 0,8μm, ľudské vajíčko 150μm, spermia 60 μm), dokonca je možné bunky vidieť voľným okom (vajce vtákov).

Podľa stupňa evolučného prispôsobenia sa bunky rozdeľujú na prokaryotické a eukaryotické.
Všetky bunky bez ohľadu na pôvod, veľkosť, funkciu a tvar majú základný princíp stavby.Ten spočíva v prítomnosti 4 súčastí v bunke:
a) bunkové povrchy – bunková stena, cytoplazmatická membrána
b) cytoplazma
c) bunkové organely (štruktúry) – membránové (z biomembrán) a fibrilárne (z mikrovláken)
d) neživé súčasti bunky – inklúzie


EUKARYOTICKÁ BUNKA
Eukaryotická bunka má dokonalejšiu stavbu ako prokaryotická, vnútorný priestor má rozdelený biomembránami na štruktúrne a funkčné celky. Tvorí telo prvokov, rastlín, živočíchov, húb, rias.

Biomembrána predstavuje dynamický systém, v ktorom je neustály pohyb jednotlivých molekúl. Umožňujú to slabé nekovalentné väzby a vodíkové mostíky. Tento systém umožňuje rýchlu štruktúrnu prestavbu membrány, jej plastickosť a spájanie (fúziu) s inými membránami (napr. pri endocytóze a exocytóze). Biomembrána je často označovaná aj ako systém fluidnej mozaiky. Má hrúbku 7,5 nm.

Stavba biomembrány:
1. dvojvrstva fosfolipidov – ich molekuly majú rozlíšenú hydrofóbnu a hydrofilnú časť
2. jedna vrstva bielkovín, ktoré sú dvojaké: integrálne bielkoviny – zabezpečujú pevnosť a periférne (penetrálne) bielkoviny zabezpečujú aktívny transport látok cez membránu
3. glykokalix – sacharidový plášť na povrchu (tvorený z oligosacharidov)


 

Všeobecná stavba eukaryotickej bunky:

a) Bunkové povrchy:


Bunková stena
Nachádza sa na vonkajšej strane cytoplazmatickej membrány. Je prítomná len u rastlinných buniek, buniek húb a baktérií. U nich je tvorená z celulózy, chitínu, alebo mureínu. Len niektoré rastliny môžu mať bunkovú stenu inkrustovanú anorganickými látkami - SiO2 (prasličky) alebo CaCO3 (chary). Impregnovaná bunková stena býva najčastejšie rozličnými voskami, pektínmi ale aj kutínom a lignínom. U rastlín sa pozoruje lignifikácia – drevnatenie bunkovej steny a suberinizácia - korkovatenie bunkovej steny. Obe spomínané látky sa ukladajú medzi vrstvy celulózy. Živočíšne bunky sú nahé bunky, bez bunkovej steny.

Funkcia bunkovej steny:

  • mechanická (pevnosť, tvar)
  • ochranná (určitá hrúbka)
  • priepustnosť (permeabilita)
  • dôležitá pri delení bunky (cytokinéze) - po jej odstránení bunka nie je schopná deliť sa

Komunikáciu cez hrubé bunkové steny rastlín zabezpečujú plazmodezmy.

Cytoplazmatická membrána (plazmalema)
Je prítomná pod bunkovou stenou u všetkých buniek.
Funkcia cytoplazmatickej membrány:

  • oddeľuje bunku od okolia a vytvára tak osmotickú bariéru
  • umožňuje transport látok
  • je miestom prepúšťania len niektorých látok, je semipermeabilná (polopriepustná). Táto vlastnosť je základnou nevyhnutnosťou, inak by všetky rozpustené látky unikali z bunky do okolia a vnútorné zloženie by bolo rovnaké ako v okolí bunky. Po usmrtení bunky sa táto vlastnosť cytoplazmatickej membrány stráca.
  • obsahuje receptory na zachytávanie signálov z vonkajšie prostredia

b) Cytoplazma (cytosol)

Predstavuje koloidnú sústavu rozličných organických a anorganických látok (75 - 80% voda + látky). Ide o viskózny roztok, ktorý vytvára vnútorný obsah bunky. Prebieha v nej mnoho metabolických reakcií, výmena látok a energie. Rozčleňuje sa na: obvodovú - ektoplazmu a stredovú časť - endoplazmu.

c) Membránové štruktúry:

Jadro (lat. NUCLEUS, gr. KARYON)
Je riadiacim, koordinačným a reprodukčným centrom bunky. Vyskytuje sa u všetkých buniek s výnimkou niektorých špecializovaných buniek (napr.: erytrocyty stavovcov, sítkovice rastlín). Väčšinou býva uložené v strede, ale staršie bunky ho majú zatlačené na okraj bunky.

Stavba jadra:

  • karyoléma – jadrová membrána s jadrovými pórmi, ktorými prechádza mRNA a rRNA do cytoplazmy
  • karyoplazma – vnútorný obsah jadra (90% DNA+ bielkoviny), formujú sa z nej chromozómy

Jadierko (NUCLEOLUS)
Je prítomné v jadre a počas jadrového delenia sa stráca. Produkuje rRNA.

Endoplazmatické retikulum
Ide o systém sploštených mechúrikov a vačkov navzájom pospájaných. Je to jednomembránová organela prítomná vo všetkých rastlinných aj živočíšnych eukaryotických bunkách.

Formy:
a) hladké – je tvorené len biomembránami, ktoré produkujú lipidy a vitamín D
b) drsné (zrnité, granulované) – na membránach sú viazané ribozómy a preto je jeho funkcia dôležitá pre syntézu bielkovín

Funkcia:

  • zabezpečuje vnútrobunkový a medzibunkový transport látok
  • podieľa sa na tvorbe bunkových organel (pred každým delením bunky sa znásobuje počet bunkových organel a membrány na ich tvorbu poskytuje endoplazmatické retikulum).

Golgiho aparát
Predstavuje sústavu navzájom prepojených sploštených mechúrikov a kanálikov. Stredná a najväčšia časť je označovaná ako diktyozóm, z ktorého sa postupne oddeľujú menšie mechúriky – vezikuly.

Funkcia:

  • syntetická (produkcia enzýmov, tvorba pektínov – cukrov)
  • sekrečná (úprava nasyntetizovaných látok)

Mitochondrie
Predstavujú oválne až vláknité útvary. Sú energeticko – metabolicko – respiračnými centrami buniek. Najmä svalové bunky obsahujú veľké množstva týchto bunkových štruktúr, pretože sú náročné na vysokú spotrebu energie.

Stavba:
vonkajšia membrána - na povrchu hladká
vnútorná membrána – vo vnútornom priestore vytvára priehradky (kristy), na ktorých sú lokalizované enzýmy dýchacieho reťazca
matrix - vnútorný priestor vyplnený mitochondriálnou DNA a ribozómami

 

Plastidy
Sú membránové organely prítomné len v rastlinných bunkách. Obsahujú farbivá alebo zásobné látky.

Typy plastidov:
a) chloroplasty – obsahujú asimilačné pigmenty – chlorofyly
b) chromoplasty - obsahujú karotenoidy. Najviac chromoplastov je zastúpených vo farebných častiach rastlinných pletív a orgánov (napr.: lupene, plody)
c) leukoplasty – obsahujú zásobné látky, ako škrob (amyloplasty) alebo tuky (elaioplasty). Najväčšie zastúpenie majú v zásobných orgánoch rastlín.

Stavba chloroplastu:
1. vonkajšia membrána
2. vnútorná membrána
3. tylakoidy – mechúrikovité štruktúry tvorené z vnútornej membrány, ktoré sa rozdeľujú:
tylakoidy strómy - sú ploché, majú tvar lamel
tylakoidy grán - sú organizované do stĺpikovitých útvarov
4. stróma – jemne granulovaná hmota, ktorou je vyplnený chloroplast, obsahuje vlastnú DNA s ribozómami.

 

Vakuoly
Sú prítomné len v rastlinných bunkách a v bunkách jednobunkových živočíchov (protozoa – potravové a pulzujúce vakuoly). Obsahujú enzýmy s lytickou (rozkladnou) funkciou ale umožňujú aj uskladnenie zásobných a odpadových látok.
Mladé bunky obsahujú viac menších vakuol, staršie bunky obsahujú 1 veľkú centrálnu vakuolu. Na povrchu vakuoly sa nachádza membrána označovaná ako tonoplast (podľa najnovších poznatkov je trojvrstvová). Vakuoly podmieňujú vnútorný tlak bunky.

Lyzozómy
Nachádzajú sa len v živočíšnych bunkách. Majú podobnú funkciu ako vakuoly. Charakteristická je prítomnosťou enzýmov (peptidázy, lipázy, nukleázy, glykozidázy), ktoré sú schopné rozložiť akúkoľvek štruktúru bunky.

Ribozómy
Nemajú membránovú štruktúru. Nachádzajú sa voľne v cytoplazme alebo viazané na membrány endoplazmatického retikula. V elektrónovom mikroskope sa môžu pozorovať ako guličkovité útvary, ktoré pozostávajú z veľkej a malej podjednotky. Po chemickej stránke sú tvorené z bielkovinových látok a molekúl rRNA. Najväčšie množstvo ich majú mladé bunky, pretože sú dôležité pre proces proteosyntézy (tvorby bielkovín).


d) Fibrilárne štruktúry – plnia pohybovú a mechanickú funkciu

Cytoskelet (dynamická kostra bunky)
Je tvorený z:
a) mikrofilamentov – sú to vlákna s kontrakciou a tým umožňujú pohyb cytoplazmy
b) mikrotubúl – ide o trubicovité útvary pri povrchu bunky bez kontrakcie
c) intermadiálne filamenty – sú to prechodné vlákna bez kontrakcie, majú spevňovaciu funkciu

Funkcia cytoskeletu:
mechanická – udáva tvar bunky
podporná – umožňuje priestorové rozloženie bunkových štruktúr
vykonávanie pohybov


Chromozómy
V nich uložená genetická informácia. Sú to štruktúry, ktoré sa diferencujú počas mitotického delenia bunky procesom skracovania a špiralizácie z chromatínu. Ich morfológia a štruktúra preto závisí na fáze mitózy. Najlepšie pozorovateľné sú v metafáze, keď je ich štruktúra charakteristická a konštantná.


Mitotický aparát
Uplatňuje sa pri delení bunky a zabezpečuje presné rozdelenie chromozómov do dcérskych buniek. Vytvára sa len počas bunkového delenia.

Stavba:
centrioly – párové teliesko často označované aj ako diplozóm
cetrosféra – okolie okolo centrioly
astrosféra – časť deliaceho vretienka za centriolou, kde sa neupínajú chromozómy
miktotubuly deliaceho vretienka – umožňujú prichytenie chromozómov v mieste centrioly