Bunka

1.BUNKA

Bunka je základnou štruktúrnou a funkčnou jednotkou všetkých živých sústav. Veda, ktorá skúma všetky javy na úrovni bunky, sa nazýva cytológia. CHEMICKÉ ZLOŽENIE BUNKY

Bunka obsahuje 60 - 90 % vody. Ak vodu odparíme, získame sušinu. Jej hmotnosť tvorí 10 - 40 % celkovej hmotnosti bunky. V sušine sa nachádzajú látky anorganické, asi 1 - 10 % a látky organické, ktoré tvoria väčšinu sušiny. Z organických látok sú najčastejšie zastúpené bielkoviny, potom sacharidy, tuky a vždy aj nukleové kyseliny. Význam vody v bunkách

Voda je základná podmienka života. Je to účinné rozpúšťadlo mnohých látok. Takmer všetky chemické reakcie, ktoré sú pre bunku dôležité, môžu prebiehať len vo vodných roztokoch. Tvorí hydratačný obal bielkovín a nukleových kyselín a umožňuje ich biologickú aktivitu. Má takisto dôležitú úlohu pri biochemických dejoch. Má termoregulačnú funkciu. Je reaktantom niektorých reakcií, napr. fotosyntéza, hydrolýza. Základné organické látky buniek

Všetky organické látky sú zlúčeniny uhlíka. Atómy uhlíka majú schopnosť sa navzájom sa viazať a utvárať rozlične dlhé reťazce, ktoré sú základom molekúl organických látok. Najdôležitejšie sú bielkoviny, nukleové kyseliny, sacharidy a tuky. BIELKOVINY - sú makromolekulové zlúčeniny, ktoré vznikajú spájaním AK peptidovou väzbou. Takto vzniknutý reťazec sa nazýva polypeptidový reťazec. Bielkoviny sú najčastejšie zložené z niekoľko 100 aminokyselín. Poznáme 20 druhov aminokyselín.
Funkcie bielkovín: sú stavebnou súčasťou všetkých bunkových štruktúr, tvoria koloidy v cytoplazme, pútajú vodu, všetky enzýmy, ktoré katalyzujú väčšinu chemických reakcií v bunke, sú enzýmy, majú význam pri metabolizme ostatných látok, takisto majú význam pri regulácii dejov v organizme, napr. hormonálne riadenie (niektoré hormóny sú bielkovinového charakteru) a imunitná ochrana (protilátky sú bielkoviny). V niektorých prípadoch sú bielkoviny aj zásobou energie a aminokyselín. NUKLEOVÉ KYSELINY - vznikajú spájaním nukleotidov. Každý nukleotid je zložený z dusíkatej organickej bázy, cukru s piatimi uhlíkmi (pentózy) a kyseliny fosforečnej. Niektoré NK majú cukor ako ribózu, preto sa nazývajú kyseliny ribonukleové - RNA. Druhým typom sú kyseliny deoxyribonukleové - DNA, ktoré obsahujú cukor deoxyribózu. RNA a DNA sú zložené zo 4 rozličných nukleotidov. Molekulu DNA tvoria dve vedľa seba prebiehajúce polynukleotidové reťazce. Množstvo NK je pomerne malé, ich význam je však prvoradý.

Sú hmotným základom dedičnosti, lebo poradie nukleotidov určuje vlastnosti bunkových bielkovín. Do molekúl NK sú zapísané všetky vlastnosti, ktoré sa pohlavnými bunkami prenášajú z rodičov na potomkov. SACHARIDY - sa vyskytujú buď ako monosacharidy (glukóza, fruktóza), disacharidy (sacharóza) alebo polysacharidy (škrob a celulóza). Význam: pri energetickom metabolizme. Fotosyntézou sa pri vzniku glukózy premieˇna slnečná energia na chemickú. Glukóza je najpohotovejší zdroj energie. Pospájaním viac molekúl monosacharidov vznikajú polysacharidy, ktoré sú dôležitou zásobou energie: škrob v rastlinných bunkách a glykogén (živočíšny škrob). Sú aj dôležitou stavebnou súčasťou buniek. BS rastlí obsahujú celulózu, huby chitín. TUKY - sú estery karboxylových kyselín s glycerolom. Sú najbohatším zdrojom energie. človek a väčšina živočíchov má najväčšiu zásobu energie v tukovom tkanive, rastliny v semenách. Fosfolipidy, čiže tuky, na ktoré je naviazaný zvyšok kyseliny fosforečnej, sú súčasťou biomembrán. ŠTRUKTÚRA BUNIEK

Bunka je útvar veľmi malý, voľným okom pozorovaný len výnimočne, musíme preto používať mikroskopy. Svetelným mikroskopom môžeme pozorovať okrem tvaru bunky len niektoré jej vnútorné štruktúry, napr. jadro, vakuoly a chloroplasty. To, čo pozorujeme pomocou svetelného mikroskopu nazývame mikroskopická štruktúra bunky. Ak použijeme elektrónový mikroskop, hovoríme o submikroskopickej štruktúre alebo ultraštruktúre bunky (štruktúry, ktoré sú menšie ako 0,2 mikrometra).

Všeobecná štruktúra bunky

Princíp stavby všetkých buniek je rovnaký. V každej bunke rozlišujeme cytoplazmu, jadro a bunkové povrchy. Cytoplazma sa skladá z veľkého množstva drobných bunkových štruktúr (cytoplazmatických organel). Stavebným základom vačšiny týchto organel sú veľmi tenké membrány, ktoré sa jednotne nazývajú biomembrány. Sú zložené z dvoch vrstiev fosfolipidov a molekúl bielkovín. Bunkové membrány, ktorých základom sú biomembrány, sa všeobecne nazývajú membránové organely alebo membránové štruktúry bunky. Ďalšou zložkou cytoplazmy sú ribozómy. Sú to zrniečka zložené z ribonukleovej kyseliny a bielkovín. Na ribozómoch s atvoria nové bielkoviny. Treťou dôležitou zložkou cytoplazmy sú tzv. cytoskeletné sústavy. V cytoplazme väčšiny buniek sú uložené aj zásobné látky (bielkoviny, tuky, škrob, glykogén) alebo odpadové látky (soli, pigmenty) vo forme zrniečok, kryštálikov alebo kvapôčok. Nayzývame ich bunkové inklúzie. Hlavnou zložkou bunkového jadra sú chromozómy. Každý chromozóm obsahuje jednu veľkú molekulu DNA.

Chromozómy sú hlavným nositeľom informácií pre dedičné vlastnosti (sú zakódované v DNA). Najdôležitejšími štruktúrami bunkových povrchov sú plazmatická membrána a BS (BS Ž nemajú). Plazmatickú membránu tvorí biomembrána, v ktorej sú hojne zastúpené glykoproteíny. Jej hlavnou funkciou je regulovať príjem látok do bunky a ich prenikanie z bunky, prijímať rozličné signály z okolia a regulovať tak správanie bunky podľa podnetov z prostredia. BS väčšinou tvoria rozličné polysacharidy a bielkoviny. BS je pomerne pevná štruktúra, preto jej tvar určuje aj tvar bunky. Pre väčšinu látok je voľne priepustná. Podľa štruktúry bunky delíme na prokaryotické a eukaryotické.

OSMOTICKÉ PROCESY

Osmóza je transport vody cez membránu do roztoku (jednosmerný dej). Rozoznávame izotonické, ktoré má rovnakú osmotickú hodnotu ako bunka, preto tu nedochádza k prúdeniu vody v žiadnom smere; hypertonické - prostredie s vyššou koncentráciou osmoticky aktívnych častíc ako má bunka. V tomto prostredí bunka stráca vodu, zmenšuje svoj objem a v dôsledku toho nastáva plazmolýza. Ak je bunka v prostredí s nižšou koncentráciou látok - hypotonickom, nastáva osmotické nasávanie vody bunkou, ktorá zväčšuje svoj objem. V extrémnych prípadoch dochádza k prasknutiu buniek. Tento dej sa nazýva plazmoptýza. PRÍJEM A VÝDAJ LÁTOK BUNKOU

Uskutočňuje sa pomocou CPM a BS. Príjem látok

DIFÚZIA - látky vstupujú do bunky cez voľne priepustnú plazmatickú membránu. Sú to namä látky s malými molekulami, napr. plyny, etanol, močovina. Prechádzajú ňou však aj väčšie molekuly, ktoré sa rozpúšťajú vo fosfolipidoch membrány. Rýchlosť závisí hlavne od koncentračného spádu. TRANSPORT POMOCOU PRENÁŠAČOV - Niektoré bielkoviny plazmatickej membrány majú schopnosť špecificky viazať niektoré látky na povrchu bunky a dopraviť ich do cytoplazmy. Tieto bielkoviny nazývame transportné bielkoviny, čiže prenášače. Takto sa prenášajú napr. monosacharidy, AK, ióny Na a K. ENDOCYTÓZA - Rozoznávame dve formy: pinocytózu a fagocytózu. Pri pinocytóze bunka pohlcuje z prostredia malé kvapôčky. Časť PM sa vliači do bunky a odškrtí sa v podobe mechúrika, ktorý prejde do cytoplazmy a rozptýli sa. Fagocytózou bunka prijíma väčšie čiastočky, napr. baktérie, zvyšky buniek. Bunka panôžkami obklopí čiastočku a uzavrie ju. Do čiastočky obalenej plazmatickou membránou prechádzajú enzými, ktoré čiastočku rozložia. (meňavky, biele krvinky)

Výdaj látok

Bunka vydáva látky, ktoré sú pre ňu nadbytočné, nepotrebné alebo škodlivé. DIFÚZIA - ak koncentrácia látok je väčšia ako v prostredí (kyslík pri fotosyntéze).

EXOCYTÓZA - mechúrik z biomembrány uzatvárajúci látku spojí s plazmatickou membránou a splynie s ňou. Obsah mechúrika sa potom uvoľní do okolia. Napomáha tomu cytoskelet. (najmä látky s mimobunkovou funkciou - enzýmy, hormóny)


FYZIOLOGICKÉ PROCESY PREBIEHAJÚCE V BUNKE

Bunka podobne ako každý organizmus si vymieňa s okolím látky, energiu a informácie. Základnými procesmi prebiehajúcimi v bunke sú: tok látok, tok energie, tok informácií a rozmnožovanie.
TOK LÁTOK
- príjem látok – živiny
- premena látok (metabolizmus) – látky slúžia na stavbu a obnovu, ako zdroj E a majú regulačnú funkciu
- výdaj látok – vylučovanie nepotrebných nadbytočných a škodlivých látok. TOK ENERGIE – je spojený s tokom látok. Ako zdroj energie v každej bunke môžu slúžiť len látky, najmä organické. - autotrofia – energeticky bohaté organické látky (T, C, B) si tvoria sami z látok anorganických (voda, CO2, minerálne soli). Ako zdroj E väčšinou slúži slnko, napr. fotosyntéza. - Heterotrofia – z prostredia prijímajú anorganické látky ale hlavne látky organické vytvorené inými organizmami. Tok energie rozlišujeme na príjem energie (chemickej alebo svetelnej, ktorá sa neskôr mení na chemickú), premenu E (energetický metabolizmus) a výdaj E.
Platí tu 1. TERMODYNAMICKÝ ZÁKON = zákon zachovania energie (Energia nemôže vznikať ani zanikať, len sa menia jej formy), 2. TERMODYNAMICKÝ ZÁKON = zákon o premenách energie (Pri každej premene energie sa časť uvoľní vo forme tepla Q; E schopná konať prácu sa nazýva Gibsova voľná E - G) a ZÁKON ZACHOVANIA HMOTNOSTI. TOK INFORMÁCIÍ = príjem a spracovanie informácií. Súvisí s dráždivosťou. Patria tu regulačné mechanizmy. ROZMNOŽOVANIE – slúži na zachovanie jedinca a druhu. Bunky sa množia hlavne delením. U jednobunkovcov tak vznikajú nové jedince, u mnohobunkovcov nové bunky. Význam rozmnožovania je v obnove a raste. Rozoznávame rozmnožovanie pohlavné a nepohlavné.