Bunka

Najrozšírenejšia forma živej hmoty je bunka. Je to najmenšia morfologická a funkčná jednotka jednobunkových a mnohobunkových organizmov, ktorá má schopnosť vykonávať všetky základné životné funkcie.

Objav bunky a bunková teória
Objav bunky je úzko spojený s objavom mikroskopu. Holandský kupec a optik A. V. Leeuwenhoek (1632-1723) prvý v histórii zostrojil jednoduchý mikroskop, v ktorom pozoroval červené krvinky, spermie a jednobunkové organizmy. Roku 1665 anglický fyzik a biológ R. Hooke (1635-1703) prvý pozoroval jednoduchým mikroskopom v korku množstvo malých dutiniek, podobajúcich sa včeliemu plástu. Pomenoval ich bunky (lat. cellula - dutinka). Roku 1671 taliansky anatóm M. Malpighi (1628-1694) zistil, že rastlinné a živočíšne organizmy sú zložené z tkanív, ktorých základ tvoria bunky. Významný objav urobil R. Brown (1773-1858), ktorý v roku 1831 opísal bunkové jadro.

Český fyziológ J. Ev. Purkyně roku 1825 objavil v kuracom zárodku útvar obalený blanou, tzv. zárodkové vrecúško, ktorý bol vlastne bunkovým jadrom. Základnú živú hmotu v bunke nazval protoplazmou. Roku 1838 nemecký botanik Mathias Jakob Schleiden (1810-1882) a nemecký zoológ Theodor Schwann (1810-1882) sa pokúsili podať ucelený obraz o zložení rastlinných a živočíšnych organizmov a dali tak základ tzv. bunkovej (celulárnej) teórii, ktorá patrila k najväčším objavom 19. storočia. Podľa bunkovej teórie:
- základom každého organizmu rastlín a živočíchov je bunka, ktorá je nositeľom všetkých životných funkcií;
- každá bunka vzniká len delením z už existujúcej materskej bunky. Objav bunky sa odrazil aj v rozvoji histológie, embryológie, bakteriológie, genetiky a podnietil vznik samostatnej vednej disciplíny – cytológie.
Všeobecné vlastnosti bunky
Bunka má vlastný metabolizmus, aj schopnosť prenosu genetickej informácie uloženej v jadre prostredníctvom rozmnožovania. Považujeme ju za najmenší systém schopný samostatného života. Najdôležitejšie vlastnosti bunky sa nazývajú všeobecné vlastnosti bunky.

Je to :
Metabolizmus – výmena látok a energie s vonkajším prostredím; a syntéza
Stavba – štruktúra
Chemické zloženie
Rozmnožovanie – reprodukcia
Dedičnosť – prenos genetickej informácie
Všeobecné vlastnosti bunky potvrdzujú univerzálnosť bunkovej teórie.
V priebehu vývoja prejavili bunky rozdielnu schopnosť prispôsobovať sa vonkajším podmienkam. Bunky sa postupne vyvíjali od stavbou a vnútorným usporiadaním jednoduchších buniek – prokaryotických, až po bunky na vyššom stupni organizácie, kt. sa nazývajú eukatyotické.

Chemické zloženie bunky
Najväčšie zastúpenie pripadá na vodu a soli 60-90%. Organické látky tvoria 10-40% celkovej hmotnosti bunky.
Chem. zlúčeniny, ktoré sú súčasťou bunky, majú tieto funkcie:
konštrukčnú – tuky, cukry, bielkoviny
metabolickú – soli a bielkoviny – enzýmová katalýza (biologická katalýza)
nukleové kyseliny – prenos genetickej informácie
zásobnú – zdroj energie: tuky, cukry
substrátovú – vytvárajú vhodné prostredie pre chemické deje, napr. voda
Zastúpenie chemických zlúčenín nie je vo všetkých bunkách rovnaké. Závisí od druhu organizmu, typu buniek a mení sa aj počas starnutia.

Štruktúra buniek
Veľkosť a tvar buniek
Priemerná veľkosť buniek sa kolíše medzi 0,02-10 nm Najmenšie bunky sú baktérie , najväčšie niektoré vajcové bunky, napr. vajíčka vtákov. Veľkosť buniek mnohobunkových organizmov čiastočne závisí od veľkosti tela a od ich uloženia v organizme. Bunky majú rozličný tvar: guľovitý, kockovitý, tyčinkovitý, vajcovitý, hviezdicovitý. Základný tvar je guľovitý, napr. erytrocyty, vajíčko cicavcov. Veľkosť a tvar buniek sú spravidla pre daný druh buniek charakteristické a dedične podmienené.

Všeobecná štruktúra eukaryotickej bunky
Všetky eukartyotické bunky bez ohľadu na tvar, veľkosť a funkciu majú základný princíp stavby bunky:
- bunkové povrchy – bunková stena,
- cytoplazma
- bunkové organely - membránové
- vláknité
- neživé súčasti bunky – inklúzie

Bunkové povrchy
Bunky sú od okolia oddelené bunkovými blanami. Cytoplazmatická membrána – je veľmi jemná, má zložitú štruktúru. Obsahuje veľa enzýmov. Je to povrchová membrána rastlinných a živočíšnych buniek. Selektívne (výberovo) reguluje príjem a výdaj látok. Obsahuje receptory na zachytávanie signálov z prostredia. Bunková stena – vzniká na vonkajšej strane cytoplazmatickej membrány. Jej základnou funkciou je mechanická ochrana rastlinnej bunky, bunky baktérií a húb. Tvorí ju najmä buničina – celulóza. Je priepustná.

Cytoplazma
Tvorí vnútorné prostredie bunky. Je to dynamický útvar, v ktorom neustále prebieha výmena látok a energie. Je to koloidná sústava rozličných organických a anorganických látok. Je polopriepustná.

Membránové štruktúry
Bunkové jadro (nucleus – lat.; karyon – gr.) tvorí najdôležitejšiu časť bunky. Je to základná bunková organela všetkých organizmov. Jadro sa vyskytuje vo všetkých eukaryotických bunkách. Má regulačnú a riadiacu funkciu v bunke. Na povrchu je kryté dvojitou jadrovou membránou – karyolémou tá má póry anuly; vo vnútri je hmota – karyoplazma, ktorá obsahuje chromatín a jadierko. Chromatín je hlavná zložka chromozómov, ktoré sú nositeľmi dedičnosti. Jadierko (nucleous) nepredstavuje stálu štruktúru jadra, počas jadrového delenia sa stráca. Tvorí sa v ňom ribozómová RNA, r-RNA, a z nej sa spolu s bielkovinami v cytoplazme tvoria ribozómy.

Plastidy – sú typické pre rastlinné bunky. Nimi sa rastlinná bunka odlišuje od živočíšnej. Sú obalené membránou. Ich základnou funkciou je primárna syntéza sacharidov v procesoch fotosyntézy. Plastidy môžu byť chloroplasty, ktorých súčasťou sú mechúriky – tylaktoidy, uplatňujú sa pri fotosyntéze, zelené; chromoplasty – nach. sa v listoch plodoch, žltooranžové; leukoplasty – bezfarebné, majú zásobovaciu funkciu.

Mitochondrie – sú energetickým a metabolicko-respiračným centrom bunky. Obsahujú bielkoviny, fosfolipidy, RNK, nukleoproteidy, vitamíny (A, B, C,), meď, chróm a veľa enzýmov. Sú od cytoplazmy oddelené dvojitou membránou. Vonkajšia je hladká. Vnútorná poprehýbaná, vytvára výbežky - kristy. V nich je lokalizovaný dýchací reťazec. Vnútro mitochondrie vypĺňa hmota – matrix, v nej sa nachádza mitochondriálna DNA. Nesie genetickú informáciu pre mitochondrie.

Endoplazmatické retikulum - vidieť ho v elektrónovom mikroskope, javí sa ako sústava pospájaných kanálikov. Môže mať dve formy. Zrnitá (drsná) – na jej membránach sa nachádzajú ribozómy, podieľa sa na syntéze bielkovín a hladká forma je bez ribozómov a tá sa podieľa na syntéze lipidov, vitamínu D. ER umožňuje vnútrobunkový a medzibunkový transport látok.

Ribozómy – nemajú membránovú štruktúru. Sú to zrnité nukleoproteínové častice, ktoré sa nachádzajú na povrchu endoplazmatického retikula. Sú viditeľné elektrónovým mikroskopom. Chemicky ich tvoria bielkoviny, lipidy a ribozómová RNA. Ribozómy majú dôležitú úlohu pri syntéze bielkovín.
Golgiho aparát – vyskytuje sa v rastlinných a živočíšnych bunkách. Tvoria ho všetky diktyozómy prítomné v bunke. Diktyozómy tvorí súbor kanálikov. Často sa nachádza v blízkosti jadra a endoplazmatického retikula. Jeho úloha v bunke je syntetická (produkcia enzýmov) a sekrečná (upravuje látky do takej podoby aby ich bunka mohla vylúčiť.

Vakuoly – majú ich rastlinné bunky, v živočíšnych bunkách sa vyskytujú zriedka. Sú to dutinky v cytoplazme buniek. Obsahujú zásobné látky, bunkovú šťavu. Slúžia na vyrovnávanie osmotického tlaku medzi bunkou a prostredím. Zúčastňujú sa aj na rozkladných procesoch v bunke. Pulzujúce, tráviace a vylučovacie vakuoly sú významnou súčasťou živ. buniek, napr. prvokov.
Lyzozómy – sú to malé mechúriky - vezikuly. Obsahujú veľa hydrolytických enzýmov. Zúčastňujú sa na vnútrobunkovom trávení a rozklade rôznych častí bunky alebo molekúl.
Fibrilárne štruktúry
Ich základ nie je membránová jednotka, ale fibrilárne štruktúry. Schopnosť naťahovať sa a skracovať sa zabezpečujú mikrofilamenty a mikrotubuly. Fibrilárne štruktúry majú pohybovú a mechanickú funkciu.
Cytoskelet – tvorí dynamickú kostru bunky, ktorá má mechanickú (tvar bunky) a podpornú funkciu (priestorové rozloženie organel v bunke). Je dôležitý pri pohybe bunky. Tvoria ho jemné vlákna – mikrofilamenty, trubicové útvary – mikrotubuly a prechodné vlákna – intermediárne filamenty. Mikrofilamenty – zabezpečujú pohyb cytoplazmy vnútri bunky a aj pohyb bunky vzhľadom na okolie. Mikrotubuly – sú dlhé rúrky na povrchu bunky (napr. deliace vretienko). Intermediárne filamenty - majú spevňovaciu funkciu, nemôžu sa sťahovať a rozťahovať.

Chromozómy – sú stálou štruktúrou jadra. V chromozóme je uložená genetická informácia. Sú pozorovateľné len pri delení bunky. Tvoria ich nukleoproteínové vlákna, ktorých základom je nukleová kyselina – DNA obalená bielkovinou.
Mitotický aparát bunky – je dôležitý pri delení bunky. Zabezpečuje presné rozdelenie chromozómov do dcérskych buniek. Skladá sa z centriolu, ktorý je stálou súčasťou bunky a z deliaceho vretienka, ktoré je zložené z mikrotubúl. Tie sa objavujú v bunke pri delení. Počas delenia priťahuje k pólom rozdelené

Všeobecná štruktúra prokaryotickej bunky
Prokaryotická bunka má jednoduchšiu štruktúru ako eukaryotická bunka a je menšia. Jadro nie je od cytoplazmy oddelené jadrovou membránou. Jadro tvorí iba molekula DNA voľne uložená v cytoplazme. V nej sú aj ribozómy, ktoré zabezpečujú syntézu bielkovín a inklúzie. Jedinou membránou v prokaryotických bunkách je cytoplazmatická membrána. Tá reguluje príjem a výdaj látok bunkou, preberá funkciu mitochondrií – pomáha pri uvoľňovaní energie z organických látok. Prokaryotické bunky siníc obsahujú membrány – tylaktoidy. Bunkový povrch tvorí bunková stena, ktorá má iné chemické zloženie ako bunková stena rastlinných buniek a vytvára na povrchu slizové puzdro.