Bunkové organely. Štruktúra a funkcie

Bunky sa delia na prokaryotické a eukaryotické. Prvými sú riasy a baktérie, ktoré obsahujú genetickú informáciu v jedinej organele, chromozóme, zatiaľ čo eukaryotické bunky, ktoré tvoria zložitejšie organizmy, ako je ľudské telo, majú jasne diferencované jadro, ktoré obsahuje niekoľko chromozómov s genetickým materiálom.

Eukaryotická bunka

Prokaryotická bunka

Štruktúra

Bunka alebo cytoplazmatická membrána

Cytoplazmatická membrána (obal) je tenká štruktúra, ktorá oddeľuje obsah bunky od prostredia. Pozostáva z dvojitej vrstvy lipidov s molekulami proteínov s hrúbkou približne 75 angstromov.

Bunková membrána je pevná, ale má početné záhyby, záhyby a póry, čo vám umožňuje regulovať prechod látok cez ňu.

Bunky, tkanivá, orgány, systémy a zariadenia

Bunky, Ľudské telo je zložený z prvkov, ktoré pôsobia harmonicky, aby efektívne vykonávali všetky životne dôležité funkcie.

Textilné- sú to bunky rovnakého tvaru a štruktúry, špecializované na vykonávanie rovnakej funkcie. Rôzne tkanivá sa spájajú a vytvárajú orgány, z ktorých každý plní v živom organizme špecifickú funkciu. Okrem toho sú orgány tiež zoskupené do systému na vykonávanie špecifickej funkcie.

Tkaniny:

Epitelové- chráni a pokrýva povrch tela a vnútorné povrchy orgánov.

Spojivový- tuk, chrupavky a kosti. Vykonáva rôzne funkcie.

Svalnatý- tkanivo hladkého svalstva, tkanivo priečne pruhovaného svalstva. Sťahuje a uvoľňuje svaly.

Nervózny- neuróny. Vytvára, vysiela a prijíma impulzy.

Veľkosť bunky

Veľkosť buniek sa veľmi líši, hoci sa zvyčajne pohybujú od 5 do 6 mikrónov (1 mikrón = 0,001 mm). To vysvetľuje skutočnosť, že mnohé bunky nebolo možné vidieť pred vynálezom elektrónového mikroskopu, ktorého rozlíšenie sa pohybuje od 2 do 2 000 angstromov (1 angstrom = 0,000 000 1 mm). Veľkosť niektorých mikroorganizmov je menšia ako 5 mikrónov, ale sú tam aj obrovské bunky. Najznámejší je žĺtok vtáčích vajec, vaječná bunka veľká asi 20 mm.

Existujú ešte nápadnejšie príklady: bunka acetabularia, jednobunková morská riasa, dosahuje 100 mm a ramie, bylinná rastlina, dosahuje 220 mm - viac ako dlaň vašej ruky.

Od rodičov k deťom vďaka chromozómom

Bunkové jadro prechádza rôznymi zmenami, keď sa bunka začína deliť: membrána a jadierka miznú; v tomto čase sa chromatín stáva hustejším, prípadne vytvára hrubé vlákna - chromozómy. Chromozóm sa skladá z dvoch polovíc - chromatíd, spojených v bode zúženia (centrometra).

Naše bunky, rovnako ako všetky živočíšne a rastlinné bunky, sa riadia takzvaným zákonom číselnej stálosti, podľa ktorého je počet chromozómov určitého typu konštantný.

Okrem toho sú chromozómy rozdelené v pároch, ktoré sú navzájom identické.

Každá bunka v našom tele obsahuje 23 párov chromozómov, čo je niekoľko predĺžených molekúl DNA. Molekula DNA má podobu dvojitej špirály, pozostávajúcej z dvoch cukrovofosfátových skupín, z ktorých vystupujú dusíkaté bázy (puríny a pyramídy) vo forme stupňov točitého schodiska.

Pozdĺž každého chromozómu sú gény zodpovedné za dedičnosť, prenos genetických vlastností z rodičov na deti. Určujú farbu očí, pokožky, tvar nosa atď.

Mitochondrie

Mitochondrie sú okrúhle alebo predĺžené organely rozmiestnené po celej cytoplazme, obsahujúce vodný roztok enzýmov, ktoré sú schopné vykonávať početné chemické reakcie, ako je bunkové dýchanie.

Prostredníctvom tohto procesu sa uvoľňuje energia, ktorú bunka potrebuje na vykonávanie svojich životných funkcií. Mitochondrie sa nachádzajú najmä v najaktívnejších bunkách živých organizmov: v bunkách pankreasu a pečene.

Bunkové jadro

Jadro, jedno v každej ľudskej bunke, je jej hlavnou zložkou, keďže je to organizmus, ktorý riadi funkcie bunky a je nositeľom dedičných vlastností, čo dokazuje jeho význam pri reprodukcii a prenose biologickej dedičnosti.

V jadre, ktorého veľkosť sa pohybuje od 5 do 30 mikrónov, možno rozlíšiť tieto prvky:

• Jadrový obal. Je dvojitý a vďaka svojej poréznej štruktúre umožňuje prechod látok medzi jadrom a cytoplazmou.
• Jadrová plazma. Ľahká viskózna kvapalina, v ktorej sú ponorené zvyšné jadrové štruktúry.
• Nucleolus. Guľovité teleso, izolované alebo v skupinách, podieľajúce sa na tvorbe ribozómov.
• Chromatin. Látka, ktorá môže mať rôzne farby, pozostávajúca z dlhých reťazcov DNA (deoxyribonukleová kyselina). Vlákna sú častice, gény, z ktorých každý obsahuje informácie o konkrétnej funkcii bunky.

Jadro typickej bunky

Kožné bunky žijú v priemere jeden týždeň. Červené krvinky žijú 4 mesiace a kostné bunky 10 až 30 rokov.

Centrozóm

Cenrozóm sa zvyčajne nachádza v blízkosti jadra a hrá rozhodujúcu úlohu pri mitóze alebo delení buniek.

Skladá sa z 3 prvkov:

• Diplosoma. Skladá sa z dvoch centriol - valcových štruktúr umiestnených kolmo.
• Centrosféra. Priesvitná látka, v ktorej je ponorený diplozóm.
• Astra. Žiarivá formácia filamentov vystupujúca z centrosféry, ktorá je dôležitá pre mitózu.

Golgiho komplex, lyzozómy

Golgiho komplex pozostáva z 5-10 plochých diskov (dosiek), v ktorých sa rozlišuje hlavný prvok - nádrž a niekoľko diktyozómov alebo zhluk nádrží. Tieto diktyozómy sú oddelené a rovnomerne distribuované počas mitózy alebo bunkového delenia.

Lyzozómy, „žalúdok“ bunky, sa tvoria z vezikúl Golgiho komplexu: obsahujú tráviace enzýmy, ktoré im umožňujú tráviť potravu vstupujúcu do cytoplazmy. Ich vnútro, čiže mycus, je vystlané silnou vrstvou polysacharidov, ktoré bránia týmto enzýmom rozkladať ich vlastný bunkový materiál.

Ribozómy

Ribozómy sú bunkové organely s priemerom asi 150 angstromov, ktoré sú pripojené k membránam endoplazmatického retikula alebo sú voľne umiestnené v cytoplazme.

Pozostávajú z dvoch podjednotiek:

• veľká podjednotka pozostáva zo 45 molekúl proteínu a 3 RNA (ribonukleová kyselina);
• menšia podjednotka pozostáva z 33 molekúl proteínu a 1 RNA.

Ribozómy sa kombinujú do polyzómov pomocou molekuly RNA a syntetizujú proteíny z molekúl aminokyselín.

Cytoplazma

Cytoplazma je organická hmota umiestnená medzi cytoplazmatickou membránou a jadrovým obalom. Obsahuje vnútorné prostredie - hyaloplazmu - viskózna kvapalina pozostávajúca z veľkého množstva vody a obsahujúca bielkoviny, monosacharidy a tuky v rozpustenej forme.

Je súčasťou bunky obdarenej vitálnou aktivitou, pretože sa v nej pohybujú rôzne bunkové organely a dochádza k biochemickým reakciám. Organely plnia v bunke rovnakú úlohu ako orgány v ľudskom tele: produkujú životne dôležité látky, vytvárajú energiu, vykonávajú funkcie trávenia a vylučovania organických látok atď.

Asi tretinu cytoplazmy tvorí voda.

Okrem toho cytoplazma obsahuje 30% organických látok (sacharidy, tuky, bielkoviny) a 2-3% anorganických látok.

Endoplazmatické retikulum

Endoplazmatické retikulum je sieťovitá štruktúra vytvorená zložením cytoplazmatického obalu do seba.

Predpokladá sa, že tento proces, známy ako intususcepcia, viedol k zložitejším tvorom s väčšími požiadavkami na bielkoviny.

V závislosti od prítomnosti alebo neprítomnosti ribozómov v membránach sa rozlišujú dva typy sietí:

1. Endoplazmatické retikulum je zložené. Súbor plochých štruktúr prepojených a komunikujúcich s jadrovou membránou. Je naň naviazané veľké množstvo ribozómov, takže jeho funkciou je akumulovať a uvoľňovať proteíny syntetizované v ribozómoch.

2. Endoplazmatické retikulum je hladké. Sieť plochých a tubulárnych prvkov, ktorá komunikuje so zloženým endoplazmatickým retikulom. Syntetizuje, vylučuje a transportuje tuky v celej bunke spolu s proteínmi zloženého retikula.

Ak si chcete prečítať všetko najzaujímavejšie o kráse a zdraví, prihláste sa na odber noviniek!

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 rozvoj bunkovej teórie a na náuku o bunke 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 vo svojej modernej interpretácii zahŕňa tieto hlavné ustanovenia: bunka je univerzálna elementárna jednotka živých vecí; bunky všetkých organizmov sú v podstate podobné svojou štruktúrou, funkciou a chemickým zložením; 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. Bunka je z morfologického hľadiska komplexný systém biopolymérov, oddelený od vonkajšieho prostredia plazmatickou membránou (plazmolemou) a pozostávajúci z jadra a cytoplazmy, v ktorej sú umiestnené organely a inklúzie (granuly).

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 chemických prvkov, z ktorých štyri tvoria asi 98 % hmotnosti; sú to 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.

Medzi ultramikroelementy patrí selén, vanád, kremík, nikel, lítium, striebro a ďalšie. Napriek ich veľmi nízkemu obsahu zohrávajú mikroelementy a ultramikroelementy veľmi dôležitú úlohu. Ovplyvňujú najmä metabolizmus. Bez nich nie je možné normálne fungovanie každej bunky a organizmu ako celku.

Bunka pozostáva z anorganických a organických látok. Spomedzi anorganických látok je zastúpené najväčšie množstvo vody. 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, kladné a záporné ióny) tvoria 1,0 až 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 – biologické katalyzátory, ktoré státisíce miliónov krát zvyšujú rýchlosť chemických reakcií 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 (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 povrchov buniek a buniek 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 sú najdôležitejším zdrojom 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 kyseliny fosforečnej. 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:

Cytológia je veda o bunkách. Veda o bunkách sa nazýva cytológia (grécky "cytos" - bunka, "logos" - veda). Predmetom cytológie sú bunky mnohobunkových živočíchov a rastlín, ako aj jednobunkových organizmov, medzi ktoré patria baktérie, prvoky a jednobunkové riasy. Cytológia študuje štruktúru a chemické zloženie buniek, funkcie vnútrobunkových štruktúr, funkcie buniek v tele zvierat a rastlín, reprodukciu a vývoj buniek a adaptáciu buniek na podmienky prostredia. Moderná cytológia je komplexná veda. Najužšie spojenie má s inými biologickými vedami, napríklad s botanikou, zoológiou, fyziológiou, štúdiom evolúcie organického sveta, ako aj s molekulárnou biológiou, chémiou, fyzikou a matematikou. Cytológia patrí medzi relatívne mladé biologické vedy, jej vek je okolo 100 rokov. Termín „bunka“ je starý viac ako 300 rokov. Názov „bunka“ bol prvýkrát použitý v polovici 17. storočia. aplikoval R. Hooke. Pri skúmaní tenkého rezu korku pomocou mikroskopu Hooke videl, že korok pozostáva z buniek - buniek.

Bunka- elementárna jednotka všetkých živých vecí, preto má vlastnosti živých organizmov: vysoko usporiadanú štruktúru, metabolizmus, dráždivosť, rast, vývoj, reprodukciu, regeneráciu a ďalšie vlastnosti.

Vonkajšia časť bunky je pokrytá bunkovou membránou, ktorá oddeľuje bunku od vonkajšieho prostredia. Plní tieto funkcie: ochranná, vymedzovacia, receptorová (vnímanie signálov z vonkajšieho prostredia), transportná.

Cytoplazma tvorí množstvo špecifických štruktúr. Sú to medzibunkové spojenia, mikroklky, riasinky a bunkové procesy. Medzibunkové spojenia (kontakty) sú rozdelené na jednoduché a zložité. Pri jednoduchom spojení cytoplazma susedných buniek tvorí výbežky, ktoré bunky spájajú. Medzi cytoplazmami je vždy medzibunková medzera. V zložitých spojeniach sú bunky spojené pomocou vlákien a medzi bunkami nie je takmer žiadna vzdialenosť. Microvilli sú prstovité bunkové rozšírenia bez organel. Cilia a bičíky vykonávajú funkciu pohybu.

Mitochondrie obsahujú látky bohaté na energiu a podieľajú sa na procesoch bunkového dýchania a premeny energie do formy dostupnej pre bunku. Počet, veľkosť a umiestnenie mitochondrií závisí od funkcie bunky a jej energetických potrieb. Mitochondrie obsahujú svoju vlastnú DNA. Približne 2 % bunkovej DNA sú obsiahnuté v mitochondriách. Ribozómy tvoria bunkové proteíny. Ribozómy sa podieľajú na syntéze bielkovín a sú prítomné vo všetkých ľudských bunkách, s výnimkou zrelých červených krviniek. Ribozómy môžu byť voľne umiestnené v cytoplazme. Syntetizujú proteíny potrebné pre život samotnej bunky. Syntéza bielkovín je spojená s procesom prepisy– prepisovanie informácií uložených v DNA.

Jadro je najdôležitejšou organelou bunky: obsahuje špeciálnu látku chromatín, z ktorej sa pred delením bunky tvoria vláknité chromozómy - nositelia dedičných vlastností a vlastností človeka. Chromatín pozostáva z DNA a malého množstva RNA. V deliacom jadre sa chromatín špirálovito roztáča, výsledkom čoho sú viditeľné chromozómy. Jadierko (jedno alebo viac) je husté okrúhle teleso, ktorého veľkosť je väčšia, tým intenzívnejšia je syntéza bielkovín. Ribozómy sa tvoria v jadierku.

Bunka každého organizmu je integrálnym živým systémom. Skladá sa z troch neoddeliteľne spojených častí: membrány, cytoplazmy a jadra. Bunková membrána priamo interaguje s vonkajším prostredím a interaguje so susednými bunkami (u mnohobunkových organizmov).

Biofyzikálne procesy v bunkách zabezpečujú realizáciu nervových regulačných mechanizmov, reguláciu fyzikálno-chemických parametrov vnútorného prostredia (osmotický tlak, pH), tvorbu elektrických nábojov buniek, vznik a šírenie vzruchu, uvoľňovanie sekrétov (hormóny, enzýmy a iné biologicky účinných látok), vykonávanie účinku farmakologických liečiv. Tieto procesy sú možné vďaka fungovaniu dopravný systém . S prenosom látok cez membrány sú spojené aj bunkové metabolické procesy vrátane bioenergie a mnohých ďalších. Farmakologický účinok takmer každého lieku je spôsobený aj jeho prienikom cez bunkové membrány a účinnosť do značnej miery závisí od jeho priepustnosti.

Bunkové funkcie

Ľudské telo má bunkovú štruktúru. Bunky sa nachádzajú v medzibunkovej látke, ktorá im zabezpečuje mechanickú silu, výživu a dýchanie. Bunky sa líšia veľkosťou, tvarom a funkciou. Cytológia (grécky „cytos“ - bunka) študuje štruktúru a funkcie buniek.

Bunka je pokrytá membránou pozostávajúcou z niekoľkých vrstiev molekúl, zabezpečujúcich selektívnu priepustnosť látok. Priestor medzi membránami susedných buniek je vyplnený tekutou medzibunkovou látkou. Hlavnou funkciou membrány je uskutočňovať výmenu látok medzi bunkou a medzibunkovou látkou.

Cytoplazma je viskózna polotekutá látka. Cytoplazma obsahuje množstvo najmenších bunkových štruktúr – organel, ktoré plnia rôzne funkcie: endoplazmatické retikulum, ribozómy, mitochondrie, lyzozómy, Golgiho komplex, bunkové centrum, jadro.

Endoplazmatické retikulum je systém tubulov a dutín, ktorý preniká celou cytoplazmou. Hlavnou funkciou je účasť na syntéze, akumulácii a pohybe základných organických látok produkovaných bunkou, syntéze bielkovín.

Ribozómy sú husté telá obsahujúce proteín a ribonukleovú kyselinu (RNA). Sú miestom syntézy bielkovín. Golgiho komplex je membránou ohraničená dutina s rúrkami, ktoré z nich vychádzajú a vezikulami umiestnenými na ich koncoch. Hlavnou funkciou je akumulácia organických látok, tvorba lyzozómov.

Bunkové centrum je tvorené dvoma telesami, ktoré sa podieľajú na delení buniek. Tieto telá sa nachádzajú v blízkosti jadra.

Jadro je najdôležitejšou štruktúrou bunky. Dutina jadra je naplnená jadrovou šťavou. Obsahuje jadierko, nukleové kyseliny, bielkoviny, tuky, sacharidy a chromozómy. Chromozómy obsahujú dedičnú informáciu. Bunky sa vyznačujú konštantným počtom chromozómov. Bunky ľudského tela obsahujú 46 chromozómov a zárodočné bunky obsahujú 23.

Lyzozómy sú guľaté telieska s komplexom enzýmov vo vnútri. Ich hlavnou funkciou je stráviť častice potravy a odstrániť odumreté organely.

Bunky obsahujú anorganické a organické zlúčeniny.

Anorganické látky - voda a soli. Voda tvorí až 80 % hmoty bunky. Rozpúšťa látky zapojené do chemických reakcií: transportuje živiny, odstraňuje odpad a škodlivé zlúčeniny z bunky.

Minerálne soli - chlorid sodný, chlorid draselný atď., hrajú dôležitú úlohu pri distribúcii vody medzi bunkami a medzibunkovou látkou. Jednotlivé chemické prvky: kyslík, vodík, dusík, síra, železo, horčík, zinok, jód, fosfor sa podieľajú na tvorbe životne dôležitých organických zlúčenín.

Organické zlúčeniny tvoria až 20-30% hmotnosti každej bunky. Medzi nimi majú najväčší význam bielkoviny, tuky, sacharidy a nukleové kyseliny.

Bielkoviny sú základné a najkomplexnejšie organické látky nachádzajúce sa v prírode. Molekula proteínu je veľká a pozostáva z aminokyselín. Proteíny slúžia ako stavebné kamene buniek. Podieľajú sa na tvorbe bunkových membrán, jadra, cytoplazmy a organel. Enzýmové proteíny sú urýchľovače chemických reakcií. Len v jednej bunke je až 1000 rôznych proteínov. Pozostáva z uhlíka, vodíka, dusíka, kyslíka, síry, fosforu.

Sacharidy – pozostávajú z uhlíka, vodíka, kyslíka. Sacharidy zahŕňajú glukózu, živočíšny škrob a glykogén. Pri rozpade 1 g sa uvoľní 17,2 kJ energie.

Tuky sa tvoria z rovnakých chemických prvkov ako uhľohydráty. Tuky sú nerozpustné vo vode. Sú súčasťou bunkových membrán a slúžia ako rezervný zdroj energie v tele. Pri odbúraní 1 g tuku sa uvoľní 39,1 kJ energie.

Nukleové kyseliny sú dvoch typov - DNA a RNA.

DNA sa nachádza v jadre, je súčasťou chromozómov, určuje zloženie bunkových bielkovín a prenos dedičných vlastností a vlastností z rodičov na potomkov. Funkcie RNA sú spojené s tvorbou proteínov charakteristických pre túto bunku.

Hlavnou životne dôležitou vlastnosťou bunky je metabolizmus. Z medzibunkovej hmoty sa bunkám neustále dodávajú živiny a kyslík a uvoľňujú sa produkty rozpadu.

Látky, ktoré vstupujú do bunky, sa zúčastňujú procesov biosyntézy.

Biosyntéza je tvorba bielkovín, tukov, sacharidov a ich zlúčenín z jednoduchších látok. Súčasne s biosyntézou dochádza v bunkách k rozkladu organických zlúčenín. Väčšina rozkladných reakcií zahŕňa kyslík a uvoľňuje energiu. V dôsledku metabolizmu sa zloženie buniek neustále aktualizuje: niektoré látky sa tvoria, zatiaľ čo iné sú zničené.

Vlastnosť živých buniek, tkanív, celého organizmu reagovať na vonkajšie alebo vnútorné vplyvy – podnety sa nazýva dráždivosť. V reakcii na chemické a fyzikálne podráždenia dochádza v bunkách k špecifickým zmenám ich životnej aktivity.

Bunky sa vyznačujú rastom a reprodukciou. Každá z výsledných dcérskych buniek rastie a dosahuje veľkosť materskej bunky. Nové bunky plnia funkciu materskej bunky. Životnosť buniek je rôzna: od niekoľkých hodín až po desiatky rokov.

Živá bunka má množstvo životne dôležitých vlastností: metabolizmus, dráždivosť, rast a reprodukciu, pohyblivosť, na základe ktorej sa vykonávajú funkcie celého organizmu.

Bunková membrána.

Bunková membrána má zložitú štruktúru. Pozostáva z vonkajšej vrstvy a plazmatickej membrány umiestnenej pod ňou. Živočíšne a rastlinné bunky sa líšia štruktúrou ich vonkajšej vrstvy. V rastlinách, ako aj v baktériách, modrozelených riasach a hubách sa na povrchu buniek nachádza hustá membrána alebo bunková stena. Vo väčšine rastlín pozostáva z vlákniny. Bunková stena hrá mimoriadne dôležitú úlohu: je vonkajším rámom, ochranným obalom a poskytuje turgor pre rastlinné bunky: cez bunkovú stenu prechádza voda, soli a molekuly mnohých organických látok.

Vonkajšia vrstva povrchu živočíšnych buniek je na rozdiel od bunkových stien rastlín veľmi tenká a elastická. Nie je viditeľný pod svetelným mikroskopom a pozostáva z rôznych polysacharidov a bielkovín. Povrchová vrstva živočíšnych buniek sa nazýva glykokalyx.

Glykokalyx plní predovšetkým funkciu priameho spojenia medzi živočíšnymi bunkami a vonkajším prostredím so všetkými látkami, ktoré ho obklopujú. Vonkajšia vrstva živočíšnych buniek, ktorá má malú hrúbku (menej ako 1 mikrón), nehrá podpornú úlohu, čo je charakteristické pre steny rastlinných buniek. K tvorbe glykokalyxu, ako aj bunkových stien rastlín dochádza v dôsledku životnej aktivity samotných buniek.

Plazmatická membrána.

Pod glykokalyxou a bunkovou stenou rastlín sa nachádza plazmatická membrána (lat. „membrána“ - koža, film), ktorá priamo hraničí s cytoplazmou. Hrúbka plazmatickej membrány je asi 10 nm, štúdium jej štruktúry a funkcií je možné len pomocou elektrónového mikroskopu.

Plazmatická membrána pozostáva z proteínov a lipidov. Sú usporiadané usporiadaným spôsobom a navzájom spojené chemickými interakciami. Podľa moderných koncepcií sú molekuly lipidov v plazmatickej membráne usporiadané v dvoch radoch a tvoria súvislú vrstvu. Proteínové molekuly netvoria súvislú vrstvu, sú umiestnené v lipidovej vrstve a ponoria sa do nej do rôznych hĺbok.

Molekuly bielkovín a lipidov sú mobilné, čo zabezpečuje dynamiku plazmatickej membrány.

Plazmatická membrána vykonáva mnoho dôležitých funkcií, ktoré sú nevyhnutné pre fungovanie buniek. Jednou z týchto funkcií je, že tvorí bariéru oddeľujúcu vnútorný obsah bunky od vonkajšieho prostredia. Ale medzi bunkami a vonkajším prostredím prebieha neustála výmena látok. Z vonkajšieho prostredia sa do bunky dostáva voda, rôzne soli vo forme jednotlivých iónov, anorganické a organické molekuly. Do bunky vstupujú cez veľmi tenké kanáliky v plazmatickej membráne. Produkty vytvorené v bunke sa uvoľňujú do vonkajšieho prostredia. Transport látok je jednou z hlavných funkcií plazmatickej membrány. Metabolické produkty, ako aj látky syntetizované v bunke, sa z bunky odstraňujú cez plazmatickú membránu. Patria sem rôzne bielkoviny, sacharidy, hormóny, ktoré vznikajú v bunkách rôznych žliaz a uvoľňujú sa do mimobunkového prostredia vo forme malých kvapiek.

Bunky, ktoré tvoria rôzne tkanivá (epiteliálne, svalové atď.) u mnohobunkových živočíchov, sú navzájom spojené plazmatickou membránou. Na spojení dvoch buniek môže membrána každej z nich vytvárať záhyby alebo výrastky, ktoré dávajú kĺbom zvláštnu silu.

Spojenie rastlinných buniek je zabezpečené tvorbou tenkých kanálikov, ktoré sú vyplnené cytoplazmou a ohraničené plazmatickou membránou. Cez takéto kanály prechádzajúce cez bunkové membrány prúdia živiny, ióny, sacharidy a iné zlúčeniny z jednej bunky do druhej.

Na povrchu mnohých živočíšnych buniek, napríklad rôznych epitelov, sú veľmi malé tenké výrastky cytoplazmy pokryté plazmatickou membránou – mikroklky. Najväčší počet mikroklkov sa nachádza na povrchu črevných buniek, kde dochádza k intenzívnemu tráveniu a vstrebávaniu natrávenej potravy.

Fagocytóza.

Veľké molekuly organických látok, ako sú bielkoviny a polysacharidy, častice potravy a baktérie vstupujú do bunky cez fagocyt (grécky „phageo“ - pohltiť). Plazmatická membrána sa priamo podieľa na fagocyte. V mieste, kde sa povrch bunky dostane do kontaktu s časticou nejakej hustej látky, sa membrána ohne, vytvorí priehlbinu a obklopí časticu, ktorá je ponorená do „membránového obalu“ vo vnútri bunky. Vytvára sa tráviaca vakuola a v nej sa trávia organické látky vstupujúce do bunky.

Cytoplazma.

Cytoplazma, ktorá je oddelená od vonkajšieho prostredia plazmatickou membránou, je vnútorné polotekuté prostredie buniek. Cytoplazma eukaryotických buniek obsahuje jadro a rôzne organely. Jadro sa nachádza v centrálnej časti cytoplazmy. Obsahuje tiež rôzne inklúzie - produkty bunkovej aktivity, vakuoly, ako aj drobné trubičky a vlákna, ktoré tvoria kostru bunky. V zložení hlavnej látky cytoplazmy prevládajú bielkoviny. V cytoplazme prebiehajú hlavné metabolické procesy, spája jadro a všetky organely do jedného celku, zabezpečuje ich interakciu a činnosť bunky ako jedného integrálneho živého systému.

Endoplazmatické retikulum.

Celá vnútorná zóna cytoplazmy je vyplnená mnohými malými kanálikmi a dutinami, ktorých steny sú membrány podobné štruktúre plazmatickej membráne. Tieto kanály sa rozvetvujú, navzájom sa spájajú a vytvárajú sieť nazývanú endoplazmatické retikulum.

Endoplazmatické retikulum je vo svojej štruktúre heterogénne. Sú známe dva jeho druhy – zrnité a hladké. Na membránach kanálov a dutín zrnitej siete je veľa malých okrúhlych teliesok - ribozómov, ktoré dávajú membránam drsný vzhľad. Membrány hladkého endoplazmatického retikula nenesú na svojom povrchu ribozómy.

Endoplazmatické retikulum plní mnoho rôznych funkcií. Hlavnou funkciou granulárneho endoplazmatického retikula je účasť na syntéze proteínov, ktorá sa vyskytuje v ribozómoch.

K syntéze lipidov a uhľohydrátov dochádza na membránach hladkého endoplazmatického retikula. Všetky tieto produkty syntézy sa hromadia v kanáloch a dutinách a sú potom transportované do rôznych organel bunky, kde sú spotrebované alebo akumulované v cytoplazme ako bunkové inklúzie. Endoplazmatické retikulum spája hlavné organely bunky.

Ribozómy.

Ribozómy sa nachádzajú v bunkách všetkých organizmov. Ide o mikroskopické guľaté telesá s priemerom 15-20 nm. Každý ribozóm pozostáva z dvoch častíc nerovnakej veľkosti, malej a veľkej.

Jedna bunka obsahuje mnoho tisíc ribozómov, ktoré sú umiestnené buď na membránach granulárneho endoplazmatického retikula, alebo ležia voľne v cytoplazme. Ribozómy obsahujú proteíny a RNA. Funkciou ribozómov je syntéza bielkovín. Syntéza bielkovín je komplexný proces, ktorý nevykonáva jeden ribozóm, ale celá skupina, ktorá zahŕňa až niekoľko desiatok spojených ribozómov. Táto skupina ribozómov sa nazýva polyzóm. Syntetizované proteíny sa najskôr akumulujú v kanáloch a dutinách endoplazmatického retikula a potom sú transportované do organel a bunkových miest, kde sú spotrebované. Endoplazmatické retikulum a ribozómy umiestnené na jeho membránach predstavujú jediný aparát na biosyntézu a transport proteínov.

Mitochondrie.

Cytoplazma väčšiny živočíšnych a rastlinných buniek obsahuje malé telá (0,2-7 mikrónov) - mitochondrie (grécky "mitos" - vlákno, "chondrion" - zrno, granula).

Mitochondrie sú dobre viditeľné vo svetelnom mikroskope, pomocou ktorého môžete skúmať ich tvar, umiestnenie a spočítať ich počet. Vnútorná štruktúra mitochondrií bola študovaná pomocou elektrónového mikroskopu. Mitochondriálny obal pozostáva z dvoch membrán - vonkajšej a vnútornej. Vonkajšia blana je hladká, netvorí žiadne záhyby ani výrastky. Vnútorná membrána naopak tvorí početné záhyby, ktoré smerujú do mitochondriálnej dutiny. Záhyby vnútornej membrány sa nazývajú cristae (lat. „crista“ - vyvýšenina, výrastok).Počet kristov sa v mitochondriách rôznych buniek líši. Môže ich byť niekoľko desiatok až niekoľko stoviek, pričom obzvlášť veľa kristov je v mitochondriách aktívne fungujúcich buniek, ako sú svalové bunky.

Mitochondrie sa nazývajú „elektrárne“ buniek, pretože ich hlavnou funkciou je syntéza kyseliny adenozíntrifosforečnej (ATP), ktorá sa syntetizuje v mitochondriách buniek všetkých organizmov a je univerzálnym zdrojom energie potrebnej pre životne dôležité procesy. bunky a celého organizmu.

Nové mitochondrie vznikajú delením mitochondrií už existujúcich v bunke.

Plastidy.

Plastidy sa nachádzajú v cytoplazme všetkých rastlinných buniek. V živočíšnych bunkách nie sú žiadne plastidy. Existujú tri hlavné typy plastidov: zelené - chloroplasty; červené, oranžové a žlté - chromoplasty; bezfarebné - leukoplasty.

Chloroplast.

Tieto organely sa nachádzajú v bunkách listov a iných zelených orgánov rastlín, ako aj v rôznych riasach. Veľkosť chloroplastov je 4-6 mikrónov, najčastejšie majú oválny tvar. Vo vyšších rastlinách jedna bunka zvyčajne obsahuje niekoľko desiatok chloroplastov. Zelená farba chloroplastov závisí od obsahu chlorofylového pigmentu v nich. Chloroplast je hlavná organela rastlinných buniek, v ktorej prebieha fotosyntéza, t.j. tvorba organických látok (sacharidov) z anorganických látok (CO2 a H2O) pomocou energie slnečného žiarenia.

Chloroplasty majú podobnú štruktúru ako mitochondrie. Chloroplast je oddelený od cytoplazmy dvoma membránami - vonkajšou a vnútornou. Vonkajšia membrána je hladká, bez záhybov alebo výbežkov, zatiaľ čo vnútorná membrána tvorí veľa zložených výbežkov smerujúcich do chloroplastu. Preto sa vo vnútri chloroplastu koncentruje veľké množstvo membrán, ktoré tvoria špeciálne štruktúry - grana. Sú naskladané ako kopa mincí.

Molekuly chlorofylu sa nachádzajú v granulách, preto tu prebieha fotosyntéza. ATP sa tiež syntetizuje v chloroplastoch. Medzi vnútornými membránami chloroplastu je DNA a RNA. a ribozómy. V dôsledku toho v chloroplastoch, ako aj v mitochondriách, dochádza k syntéze proteínu potrebného pre činnosť týchto organel. Chloroplasty sa rozmnožujú delením.

Chromoplasty sa nachádzajú v cytoplazme buniek rôznych častí rastlín: kvety, plody, stonky, listy. Prítomnosť chromoplastov vysvetľuje žltú, oranžovú a červenú farbu korolov kvetov, plodov a jesenných listov.

Leukoplasty.

Nachádzajú sa v cytoplazme buniek nesfarbených častí rastlín, napríklad v stonkách, koreňoch a hľuzách. Tvar leukoplastov je rôzny.

Chloroplasty, chromoplasty a leukoplasty sú schopné bunkovej výmeny. Takže keď na jeseň dozrieva ovocie alebo listy menia farbu, chloroplasty sa menia na chromoplasty a leukoplasty sa môžu zmeniť na chloroplasty, napríklad keď hľuzy zemiakov zozelenajú.

Golgiho aparát.

V mnohých živočíšnych bunkách, ako sú nervové bunky, má formu komplexnej siete umiestnenej okolo jadra. V bunkách rastlín a prvokov je Golgiho aparát reprezentovaný jednotlivými kosáčikovitými alebo tyčinkovitými telieskami. Štruktúra tejto organely je podobná v bunkách rastlinných a živočíšnych organizmov, napriek rôznorodosti jej tvaru.

Golgiho aparát zahŕňa: dutiny ohraničené membránami a umiestnené v skupinách (5-10); veľké a malé bubliny umiestnené na koncoch dutín. Všetky tieto prvky tvoria jeden komplex.

Golgiho aparát vykonáva mnoho dôležitých funkcií. Produkty syntetickej aktivity bunky - bielkoviny, uhľohydráty a tuky - sú do nej transportované cez kanály endoplazmatického retikula. Všetky tieto látky sa najskôr hromadia, a potom sa vo forme veľkých a malých bubliniek dostávajú do cytoplazmy a buď sa v bunke samotnej počas jej života využijú, alebo sa z nej odstránia a použijú v tele. Napríklad v bunkách pankreasu cicavcov sa syntetizujú tráviace enzýmy, ktoré sa hromadia v dutinách organely. Potom sa vytvoria bubliny naplnené enzýmami. Z buniek sa vylučujú do vývodu pankreasu, odkiaľ prúdia do črevnej dutiny. Ďalšou dôležitou funkciou tejto organely je, že na jej membránach dochádza k syntéze tukov a sacharidov (polysacharidov), ktoré sa v bunke využívajú a ktoré sú súčasťou membrán. Vďaka činnosti Golgiho aparátu dochádza k obnove a rastu plazmatickej membrány.

lyzozómy.

Sú to malé okrúhle telá. Každý lyzozóm je oddelený od cytoplazmy membránou. Vo vnútri lyzozómu sú enzýmy, ktoré štiepia bielkoviny, tuky, sacharidy a nukleové kyseliny.

Lyzozómy sa priblížia k častici potravy, ktorá sa dostala do cytoplazmy, splynú s ňou a vytvorí sa jedna tráviaca vakuola, vo vnútri ktorej je častica potravy obklopená lyzozómovými enzýmami. Látky vznikajúce v dôsledku trávenia častíc potravy vstupujú do cytoplazmy a sú využívané bunkou.

Lysozómy, ktoré majú schopnosť aktívne tráviť živiny, sa podieľajú na odstraňovaní častí buniek, celých buniek a orgánov, ktoré odumierajú počas životnej aktivity. K tvorbe nových lyzozómov dochádza v bunke neustále. Enzýmy obsiahnuté v lyzozómoch, rovnako ako akékoľvek iné proteíny, sú syntetizované na ribozómoch v cytoplazme. Tieto enzýmy potom putujú cez endoplazmatické retikulum do Golgiho aparátu, v dutinách ktorého sa tvoria lyzozómy. V tejto forme vstupujú lyzozómy do cytoplazmy.

Bunkové centrum.

V živočíšnych bunkách sa v blízkosti jadra nachádza organela nazývaná bunkové centrum. Hlavná časť bunkového centra pozostáva z dvoch malých teliesok - centriolov, ktoré sa nachádzajú v malej oblasti zhustenej cytoplazmy. Každý centriol má tvar valca s dĺžkou až 1 µm. Centrioly hrajú dôležitú úlohu pri delení buniek; podieľajú sa na tvorbe deliaceho vretena.

Bunkové inklúzie.

Bunkové inklúzie zahŕňajú sacharidy, tuky a bielkoviny. Všetky tieto látky sa hromadia v cytoplazme bunky vo forme kvapiek a zŕn rôznych veľkostí a tvarov. Periodicky sa syntetizujú v bunke a používajú sa v metabolickom procese.

Core.

Každá bunka jednobunkových a mnohobunkových živočíchov, ako aj rastlín, obsahuje jadro. Tvar a veľkosť jadra závisí od tvaru a veľkosti buniek. Väčšina buniek má jedno jadro a takéto bunky sa nazývajú mononukleárne. Existujú aj bunky s dvoma, tromi, niekoľkými desiatkami a dokonca stovkami jadier. Sú to viacjadrové bunky.

Jadrová šťava je polotekutá látka, ktorý sa nachádza pod jadrovým obalom a predstavuje vnútorné prostredie jadra.

Všetko živé sa skladá z buniek – malých, membránou uzavretých dutiniek naplnených koncentrovaným vodným roztokom chemikálií. Bunka- základná jednotka štruktúry a životnej činnosti všetkých živých organizmov (okrem vírusov, ktoré sa často označujú ako nebunkové formy života), majúci vlastný metabolizmus, schopný samostatnej existencie, sebareprodukcie a vývoja. Všetky živé organizmy, ako mnohobunkové živočíchy, rastliny a huby, pozostávajú z mnohých buniek, alebo ako mnohé prvoky a baktérie sú jednobunkové organizmy. Odvetvie biológie, ktoré študuje štruktúru a fungovanie buniek, sa nazýva cytológia. Predpokladá sa, že všetky organizmy a všetky ich základné bunky sa vyvinuli zo spoločnej pre-DNA bunky.

Približná história bunky

Spočiatku sa pod vplyvom rôznych prírodných faktorov (teplo, ultrafialové žiarenie, elektrické výboje) objavili prvé organické zlúčeniny, ktoré slúžili ako materiál na stavbu živých buniek.

Kľúčovým momentom v histórii vývoja života bol zrejme objavenie sa prvých molekúl replikátorov. Replikátor je druh molekuly, ktorá je katalyzátorom syntézy vlastných kópií alebo matríc, čo je primitívny analóg reprodukcie vo svete zvierat. Z v súčasnosti najbežnejších molekúl sú replikátory DNA a RNA. Napríklad molekula DNA umiestnená v pohári s potrebnými komponentmi začne spontánne vytvárať svoje vlastné kópie (aj keď oveľa pomalšie ako v bunke pod vplyvom špeciálnych enzýmov).

Objavenie sa molekúl replikátorov spustilo mechanizmus chemickej (predbiologickej) evolúcie. Prvými subjektmi evolúcie boli s najväčšou pravdepodobnosťou primitívne molekuly RNA, pozostávajúce len z niekoľkých nukleotidov. Toto štádium je charakterizované (aj keď vo veľmi primitívnej forme) všetkými hlavnými črtami biologickej evolúcie: reprodukciou, mutáciou, smrťou, bojom o prežitie a prirodzeným výberom.

Chemickú evolúciu uľahčil fakt, že RNA je univerzálna molekula. Okrem toho, že je replikátorom (t. j. nosičom dedičnej informácie), môže vykonávať funkcie enzýmov (napríklad enzýmov urýchľujúcich replikáciu alebo enzýmov, ktoré degradujú konkurenčné molekuly).

V určitom bode evolúcie vznikli enzýmy RNA, ktoré katalyzujú syntézu molekúl lipidov (t.j. tukov). Molekuly lipidov majú jednu pozoruhodnú vlastnosť: sú polárne a majú lineárnu štruktúru, pričom hrúbka jedného konca molekuly je väčšia ako hrúbka druhého. Preto sa molekuly lipidov v suspenzii spontánne zhromažďujú do škrupín, ktoré majú tvar blízky guľovitému tvaru. Takže RNA, ktoré syntetizujú lipidy, boli schopné obklopiť sa lipidovým obalom, čo výrazne zlepšilo odolnosť RNA voči vonkajším faktorom.

Postupné zvyšovanie dĺžky RNA viedlo k objaveniu sa multifunkčných RNA, ktorých jednotlivé fragmenty vykonávali rôzne funkcie.

K prvým bunkovým deleniam došlo zrejme pod vplyvom vonkajších faktorov. Syntéza lipidov vo vnútri bunky viedla k zväčšeniu jej veľkosti a k ​​strate pevnosti, takže veľká amorfná membrána sa vplyvom mechanického namáhania rozdelila na časti. Následne sa objavil enzým, ktorý tento proces reguloval.

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.

Živý obsah bunky – protoplast – je od okolia oddelený plazmatickou membránou, čiže plazmalemou. Vnútri bunky je vyplnená cytoplazma, v ktorej sa nachádzajú rôzne organely a bunkové inklúzie, ako aj genetický materiál vo forme molekuly DNA. Každá z bunkových organel plní svoju vlastnú špeciálnu funkciu a všetky spolu určujú životnú aktivitu bunky ako celku.

Prokaryotická bunka

Prokaryoty(z lat. pro - pred, pred a gr. κάρῠον - jadro, orech) - organizmy, ktoré na rozdiel od eukaryotov nemajú vytvorené bunkové jadro a iné vnútorné membránové organely (s výnimkou plochých nádrží u fotosyntetických druhov napr. v r. cyanobaktérie). Jediná veľká kruhová (u niektorých druhov lineárna) dvojvláknová molekula DNA, ktorá obsahuje väčšinu genetického materiálu bunky (tzv. nukleoid), netvorí komplex s histónovými proteínmi (tzv. chromatín ). Prokaryoty zahŕňajú baktérie, vrátane cyanobaktérií (modrozelené riasy) a archaea. Potomkami prokaryotických buniek sú organely eukaryotických buniek – mitochondrie a plastidy.

Prokaryotické bunky majú podobne ako eukaryotické bunky cytoplazmatickú membránu. Baktérie majú dvojvrstvovú membránu (lipidovú dvojvrstvu), zatiaľ čo archaea majú často jednovrstvovú membránu. Archaálna membrána je zložená z látok odlišných od tých, ktoré tvoria bakteriálnu membránu. Povrch buniek môže byť pokrytý kapsulou, puzdrom alebo hlienom. Môžu mať bičíky a klky.

Obr.1. Štruktúra typickej prokaryotickej bunky

Prokaryoty nemajú bunkové jadro, ako napríklad eukaryoty. DNA sa nachádza vo vnútri bunky, usporiadane poskladaná a podporovaná proteínmi. Tento komplex DNA-proteín sa nazýva nukleoid. V eubaktériách sa proteíny, ktoré podporujú DNA, líšia od histónov, ktoré tvoria nukleozómy (v eukaryotoch). Ale archbaktérie majú históny a týmto spôsobom sú podobné eukaryotom. Energetické procesy v prokaryotoch prebiehajú v cytoplazme a na špeciálnych štruktúrach - mezozómoch (výrastky bunkovej membrány, ktoré sú stočené do špirály, aby sa zväčšil povrch, na ktorom dochádza k syntéze ATP). Vo vnútri bunky môžu byť plynové bubliny, rezervné látky vo forme polyfosfátových granúl, sacharidových granúl a tukových kvapôčok. Môžu byť prítomné inklúzie síry (vzniknuté napríklad v dôsledku anoxickej fotosyntézy). Fotosyntetické baktérie majú zložené štruktúry nazývané tylakoidy, na ktorých prebieha fotosyntéza. Prokaryoty teda v zásade majú rovnaké prvky, ale bez priečok, bez vnútorných membrán. Tieto priečky, ktoré sú prítomné, sú výrastky bunkovej membrány.

Tvar prokaryotických buniek nie je taký rôznorodý. Okrúhle bunky sa nazývajú koky. Archaea aj eubaktérie môžu mať túto formu. Streptokoky sú koky pretiahnuté v reťazci. Stafylokoky sú „zhluky“ kokov, diplokoky sú koky spojené do dvoch buniek, tetrády sú štyri a sarcina osem. Baktérie v tvare tyčinky sa nazývajú bacily. Dve tyčinky - diplobacily, pretiahnuté v reťazci - streptobacily. Medzi ďalšie druhy patria koryneformné baktérie (s kyjovitým rozšírením na koncoch), spirilla (dlhé stočené bunky), vibrios (krátke zakrivené bunky) a spirochéty (kučeravé inak ako spirilla). Všetko vyššie uvedené je znázornené nižšie a sú uvedení dvaja zástupcovia archebaktérií. Hoci archaea aj baktérie sú prokaryotické (bezjadrové) organizmy, štruktúra ich buniek má niektoré významné rozdiely. Ako je uvedené vyššie, baktérie majú lipidovú dvojvrstvu (keď sú hydrofóbne konce ponorené do membrány a nabité hlavy vyčnievajú na oboch stranách) a archaea môžu mať jednovrstvovú membránu (nabité hlavy sú prítomné na oboch stranách a vo vnútri je jedna celá molekula; táto štruktúra môže byť pevnejšia ako dvojvrstva). Nižšie je uvedená štruktúra bunkovej membrány archaebaktérie.

Eukaryoty(eukaryoty) (z gréckeho ευ - dobrý, úplne a κάρῠον - jadro, orech) - organizmy, ktoré majú na rozdiel od prokaryotov vytvorené bunkové jadro, ohraničené od cytoplazmy jadrovou membránou. Genetický materiál je obsiahnutý v niekoľkých lineárnych dvojvláknových molekulách DNA (v závislosti od typu organizmu sa ich počet na jadro môže pohybovať od dvoch do niekoľkých stoviek), pripojených zvnútra k membráne bunkového jadra a tvoriacich sa v obrovskom väčšina (okrem dinoflagelátov) komplex s histónovými proteínmi nazývaný chromatín. Eukaryotické bunky majú systém vnútorných membrán, ktoré okrem jadra tvoria množstvo ďalších organel (endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát atď.). Okrem toho má drvivá väčšina stálych vnútrobunkových symbiontov – prokaryotov – mitochondrií a riasy a rastliny majú aj plastidy.

živočíšna bunka

Štruktúra živočíšnej bunky je založená na troch hlavných zložkách – jadre, cytoplazme a bunkovej membráne. Spolu s jadrom tvorí cytoplazma protoplazmu. Bunková membrána je biologická membrána (septum), ktorá oddeľuje bunku od vonkajšieho prostredia, slúži ako obal pre bunkové organely a jadro a tvorí cytoplazmatické kompartmenty. Ak umiestnite prípravok pod mikroskop, môžete ľahko vidieť štruktúru živočíšnej bunky. Bunková membrána obsahuje tri vrstvy. Vonkajšia a vnútorná vrstva sú proteínové a stredná vrstva je lipidová. V tomto prípade je lipidová vrstva rozdelená na ďalšie dve vrstvy - vrstvu hydrofóbnych molekúl a vrstvu hydrofilných molekúl, ktoré sú usporiadané v určitom poradí. Na povrchu bunkovej membrány je špeciálna štruktúra - glykokalyx, ktorá poskytuje selektívnu schopnosť membrány. Škrupina prepúšťa potrebné látky a zadržiava tie, ktoré spôsobujú škodu.

Obr.2. Štruktúra živočíšnej bunky

Štruktúra živočíšnej bunky je zameraná na zabezpečenie ochrannej funkcie už na tejto úrovni. K penetrácii látok cez membránu dochádza za priamej účasti cytoplazmatickej membrány. Povrch tejto membrány je dosť významný v dôsledku ohybov, výrastkov, záhybov a klkov. Cytoplazmatická membrána umožňuje priechod malým aj väčším časticiam. Štruktúra živočíšnej bunky je charakterizovaná prítomnosťou cytoplazmy, väčšinou pozostávajúcej z vody. Cytoplazma je nádoba na organely a inklúzie.

Okrem toho cytoplazma obsahuje aj cytoskelet - proteínové vlákna, ktoré sa podieľajú na procese delenia buniek, ohraničujú vnútrobunkový priestor a udržujú tvar bunky a schopnosť kontrakcie. Dôležitou zložkou cytoplazmy je hyaloplazma, ktorá určuje viskozitu a elasticitu bunkovej štruktúry. V závislosti od vonkajších a vnútorných faktorov môže hyaloplazma zmeniť svoju viskozitu - stať sa tekutou alebo gélovou. Pri štúdiu štruktúry živočíšnej bunky si nemožno pomôcť, ale venovať pozornosť bunkovému aparátu - organelám, ktoré sa nachádzajú v bunke. Všetky organely majú svoju špecifickú štruktúru, ktorá je určená funkciami, ktoré vykonávajú.

Jadro je centrálna bunková jednotka, ktorá obsahuje dedičnú informáciu a podieľa sa na metabolizme v samotnej bunke. Bunkové organely zahŕňajú endoplazmatické retikulum, bunkové centrum, mitochondrie, ribozómy, Golgiho komplex, plastidy, lyzozómy, vakuoly. Podobné organely sa nachádzajú v každej bunke, ale v závislosti od funkcie sa štruktúra živočíšnej bunky môže líšiť v prítomnosti špecifických štruktúr.

Funkcie bunkových organel: - mitochondrie oxidujú organické zlúčeniny a akumulujú chemickú energiu; - endoplazmatické retikulum vďaka prítomnosti špeciálnych enzýmov syntetizuje tuky a sacharidy, jeho kanály uľahčujú transport látok v bunke; - ribozómy syntetizujú proteín; - Golgiho komplex koncentruje bielkoviny, zhutňuje syntetizované tuky, polysacharidy, tvorí lyzozómy a pripravuje látky na ich odstránenie z bunky alebo priame použitie v nej; - lyzozómy rozkladajú sacharidy, bielkoviny, nukleové kyseliny a tuky, čím v podstate trávia živiny vstupujúce do bunky; - bunkové centrum sa podieľa na procese delenia buniek; - vakuoly vďaka obsahu bunkovej šťavy udržujú bunkový turgor (vnútorný tlak).

Štruktúra živej bunky je mimoriadne zložitá – na bunkovej úrovni prebieha mnoho biochemických procesov, ktoré spoločne zabezpečujú životné funkcie organizmu.

Veda, ktorá študuje štruktúru a funkciu buniek, sa nazýva cytológie.

Bunka- základná stavebná a funkčná jednotka živých vecí.

Bunky sú napriek svojej malej veľkosti veľmi zložité. Vnútorný polotekutý obsah bunky sa nazýva cytoplazme.

Bunkové jadro

Bunkové jadro je najdôležitejšou časťou bunky.
Jadro je oddelené od cytoplazmy plášťom pozostávajúcim z dvoch membrán. Jadrová membrána má početné póry, takže z cytoplazmy môžu do jadra vstupovať rôzne látky a naopak.
Vnútorný obsah jadra sa nazýva karyoplazma alebo jadrová šťava. Nachádza sa v jadrovej šťave chromatín A jadierko.
Chromatin je reťazec DNA. Ak sa bunka začne deliť, chromatínové vlákna sú pevne navinuté do špirály okolo špeciálnych proteínov, ako sú vlákna na cievke. Takéto husté útvary sú jasne viditeľné pod mikroskopom a nazývajú sa chromozómov.

Jadro obsahuje genetickú informáciu a riadi život bunky.

Nucleolus je husté okrúhle telo vo vnútri jadra. Typicky je v bunkovom jadre od jedného do siedmich jadierok. Sú jasne viditeľné medzi bunkovými deleniami a počas delenia sú zničené.

Funkciou jadierok je syntéza RNA a proteínov, z ktorých sa tvoria špeciálne organely - ribozómy.
Ribozómy podieľať sa na biosyntéze bielkovín. V cytoplazme sa ribozómy najčastejšie nachádzajú na hrubé endoplazmatické retikulum. Menej často sú voľne suspendované v cytoplazme bunky.

Endoplazmatické retikulum (ER) podieľa sa na syntéze bunkových bielkovín a transporte látok v bunke.

Značná časť látok syntetizovaných bunkou (bielkoviny, tuky, uhľohydráty) sa nespotrebuje okamžite, ale cez kanály EPS vstupuje na uskladnenie v špeciálnych dutinách uložených v zvláštnych zásobníkoch, „cisternách“ a oddelených od cytoplazmy membránou. . Tieto dutiny sa nazývajú Golgiho aparát (komplex). Najčastejšie sú cisterny Golgiho aparátu umiestnené v blízkosti bunkového jadra.
Golgiho aparát podieľa sa na premene bunkových bielkovín a syntetizuje lyzozómy- tráviace organely bunky.
lyzozómy Sú to tráviace enzýmy, „zabalené“ do membránových vezikúl, pučia a distribuované v cytoplazme.
V Golgiho komplexe sa hromadia aj látky, ktoré si bunka syntetizuje pre potreby celého organizmu a ktoré sú odvádzané z bunky von.

Mitochondrie- energetické organely buniek. Premieňajú živiny na energiu (ATP) a podieľajú sa na dýchaní buniek.

Mitochondrie sú pokryté dvoma membránami: vonkajšia membrána je hladká a vnútorná má početné záhyby a výbežky - cristae.

Plazmatická membrána

Aby bola bunka jedným systémom, je potrebné, aby všetky jej časti (cytoplazma, jadro, organely) držali spolu. Na tento účel sa v procese evolúcie vyvinul plazmatická membrána, ktorý obklopuje každú bunku a oddeľuje ju od vonkajšieho prostredia. Vonkajšia membrána chráni vnútorný obsah bunky - cytoplazmu a jadro - pred poškodením, udržuje stály tvar bunky, zabezpečuje komunikáciu medzi bunkami, selektívne prepúšťa potrebné látky do bunky a odvádza z bunky produkty látkovej výmeny.

Štruktúra membrány je vo všetkých bunkách rovnaká. Základom membrány je dvojitá vrstva lipidových molekúl, v ktorej sú umiestnené početné proteínové molekuly. Niektoré proteíny sa nachádzajú na povrchu lipidovej vrstvy, iné prenikajú oboma vrstvami lipidov skrz-naskrz.

Špeciálne proteíny tvoria najjemnejšie kanály, cez ktoré môžu draslík, sodík, vápnik a niektoré ďalšie ióny malého priemeru prechádzať do bunky alebo z bunky. Väčšie častice (molekuly živín - bielkoviny, sacharidy, lipidy) však nemôžu prejsť cez membránové kanály a vstúpiť do bunky pomocou fagocytóza alebo pinocytóza:

• V mieste, kde sa častica potravy dotkne vonkajšej membrány bunky, sa vytvorí invaginácia a častica vstúpi do bunky, obklopená membránou. Tento proces sa nazýva fagocytóza (rastlinné bunky sú na vrchu vonkajšej bunkovej membrány pokryté hustou vrstvou vlákna (bunková membrána) a nemôžu zachytávať látky fagocytózou).
• Pinocytóza sa líši od fagocytózy iba tým, že v tomto prípade invaginácia vonkajšej membrány nezachytáva pevné častice, ale kvapôčky kvapaliny s látkami rozpustenými v nej. Ide o jeden z hlavných mechanizmov prenikania látok do bunky.