Organoidy- trvalé, nutně přítomné, složky buňky, které plní specifické funkce.
Endoplazmatické retikulum (ER) nebo endoplazmatické retikulum (ER), je jednomembránová organela. Jde o systém membrán, které tvoří „nádržky“ a kanály, vzájemně propojené a vymezující jeden vnitřní prostor – dutiny EPS. Membrány jsou na jedné straně připojeny k cytoplazmatické membráně a na druhé k vnější jaderné membráně. Existují dva typy EPS: 1) drsný (granulární), obsahující na svém povrchu ribozomy, a 2) hladký (agranulární), jehož membrány nenesou ribozomy.
Funkce: 1) transport látek z jedné části buňky do druhé, 2) rozdělení buněčné cytoplazmy na kompartmenty („kompartmenty“), 3) syntéza sacharidů a lipidů (hladký ER), 4) syntéza proteinů (hrubý ER), 5) místo vzniku Golgiho aparátu .
Nebo Golgiho komplex, je jednomembránová organela. Skládá se ze stohů zploštělých „cisteren“ s rozšířenými okraji. S nimi je spojen systém malých jednomembránových váčků (Golgiho váčky). Každý stoh se obvykle skládá ze 4-6 „nádrží“, je strukturální a funkční jednotkou Golgiho aparátu a nazývá se diktyozom. Počet diktyozomů v buňce se pohybuje od jednoho do několika stovek. V rostlinných buňkách se izolují dictyosomy.
Golgiho aparát se obvykle nachází v blízkosti buněčného jádra (u živočišných buněk, často v blízkosti buněčného centra).
Funkce Golgiho aparátu: 1) akumulace proteinů, lipidů, sacharidů, 2) modifikace příchozích organických látek, 3) „balení“ proteinů, lipidů, sacharidů do membránových váčků, 4) sekrece proteinů, lipidů, sacharidů, 5) syntéza sacharidů a lipidů , 6) místo vzniku lysozomů Nejdůležitější je sekreční funkce, proto je v sekrečních buňkách dobře vyvinutý Golgiho aparát.
Lysozomy- jednomembránové organely. Jsou to malé bublinky (průměr od 0,2 do 0,8 mikronu) obsahující sadu hydrolytických enzymů. Na hrubém ER se syntetizují enzymy a přesouvají se do Golgiho aparátu, kde se upravují a balí do membránových váčků, které se po oddělení od Golgiho aparátu stávají samy lysozomy. Lysozom jich může obsahovat 20 až 60 různé typy hydrolytické enzymy. Rozklad látek pomocí enzymů je tzv lýze.
Jsou: 1) primární lysozomy, 2) sekundární lysozomy. Primární se nazývají lysozomy, které jsou odděleny od Golgiho aparátu. Primární lysozomy jsou faktorem zajišťujícím exocytózu enzymů z buňky.
Sekundární se nazývají lysozomy vzniklé jako výsledek fúze primárních lysozomů s endocytárními vakuolami. V tomto případě tráví látky, které se do buňky dostávají fagocytózou nebo pinocytózou, lze je tedy nazývat trávicí vakuoly.
Autofagie- proces ničení struktur nepotřebných pro buňku. Nejprve je struktura, která má být zničena, obklopena jedinou membránou, poté se výsledné membránové pouzdro spojí s primárním lysozomem, což má za následek vytvoření sekundárního lysozomu (autofagická vakuola), ve kterém je tato struktura natrávena. Produkty trávení jsou absorbovány buněčnou cytoplazmou, ale část materiálu zůstává nestrávena. Sekundární lysozom obsahující tento nestrávený materiál se nazývá zbytkové tělo. Exocytózou jsou z buňky odstraněny nestrávené částice.
Autolýza- autodestrukce buňky, ke které dochází v důsledku uvolnění obsahu lysozomů. Normálně k autolýze dochází během metamorfózy (zmizení ocasu u pulce žab), involuce dělohy po porodu a v oblastech nekrózy tkání.
Funkce lysozomů: 1) intracelulární trávení organických látek, 2) zničení nepotřebných buněčných a nebuněčné struktury, 3) účast na procesech buněčné reorganizace.
Vakuoly- jednomembránové organely, což jsou „nádoby“ naplněné vodnými roztoky organických a anorganické látky. Na tvorbě vakuol se podílí ER a Golgiho aparát. Mladé rostlinné buňky obsahují mnoho malých vakuol, které se pak, jak buňky rostou a diferencují, vzájemně spojují a tvoří jednu velkou centrální vakuola. Centrální vakuola může zabírat až 95 % objemu zralé buňky, jádro a organely jsou vytlačeny směrem k buněčné membráně. Membrána ohraničující rostlinnou vakuolu se nazývá tonoplast. Kapalina, která vyplňuje rostlinnou vakuolu, se nazývá buněčná míza. Buněčná míza obsahuje ve vodě rozpustné organické a anorganické soli, monosacharidy, disacharidy, aminokyseliny, konečné nebo toxické produkty metabolismu (glykosidy, alkaloidy), některá barviva (anthokyany).
Živočišné buňky obsahují malé trávicí a autofagické vakuoly, které patří do skupiny sekundárních lysozomů a obsahují hydrolytické enzymy. Jednobuněční živočichové mají také kontraktilní vakuoly, které plní funkci osmoregulace a vylučování.
Funkce vakuoly: 1) akumulace a skladování vody, 2) regulace metabolismu voda-sůl, 3) udržování tlaku turgoru, 4) akumulace ve vodě rozpustných metabolitů, rezervních živin, 5) vybarvování květů a plodů a tím přitahování opylovačů a rozptylovačů semen , 6) viz funkce lysozomů.
Vzniká endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát, lysozomy a vakuoly jediná vakuolární síť buňky, jednotlivé prvky které se mohou vzájemně proměňovat.
1 - vnější membrána;
2 - vnitřní membrána; 3 - matrice; 4 - crista; 5 - multienzymový systém; 6 - kruhová DNA.
Tvar, velikost a počet mitochondrií se nesmírně liší. Mitochondrie mohou být tyčovité, kulaté, spirálovité, miskovité nebo rozvětvené. Délka mitochondrií se pohybuje od 1,5 do 10 µm, průměr - od 0,25 do 1,00 µm. Počet mitochondrií v buňce může dosáhnout několika tisíc a závisí na metabolické aktivitě buňky.
Mitochondrie je ohraničena dvěma membránami. Vnější membrána mitochondrií (1) je hladká, vnitřní (2) tvoří četné záhyby - cristas(4). Cristae zvětšují povrch vnitřní membrány, na které jsou umístěny multienzymové systémy (5) podílející se na syntéze molekul ATP. Vnitřní prostor mitochondrie jsou vyplněny matricí (3). Matrice obsahuje kruhovou DNA (6), specifickou mRNA, ribozomy prokaryotického typu (typ 70S) a enzymy Krebsova cyklu.
Mitochondriální DNA není spojena s proteiny („nahá“), je připojena k vnitřní membráně mitochondrie a nese informaci o struktuře asi 30 proteinů. K vybudování mitochondrií je zapotřebí mnohem více proteinů, takže informace o většině mitochondriálních proteinů jsou obsaženy v jaderné DNA a tyto proteiny jsou syntetizovány v cytoplazmě buňky. Mitochondrie jsou schopny autonomní reprodukce štěpením na dvě části. Mezi vnější a vnitřní membránou je protonový zásobník, kde dochází k akumulaci H +.
Funkce mitochondrií: 1) syntéza ATP, 2) rozklad organických látek kyslíkem.
Podle jedné hypotézy (teorie symbiogeneze) mitochondrie pocházejí ze starých volně žijících aerobních prokaryotických organismů, které náhodně pronikly do hostitelské buňky a vytvořily s ní oboustranně výhodný symbiotický komplex. Následující data podporují tuto hypotézu. Za prvé, mitochondriální DNA má stejné strukturní rysy jako DNA moderních bakterií (uzavřená do kruhu, není spojena s proteiny). Za druhé, mitochondriální ribozomy a bakteriální ribozomy patří ke stejnému typu - typu 70S. Za třetí, mechanismus mitochondriálního štěpení je podobný jako u bakterií. Za čtvrté, syntéza mitochondriálních a bakteriálních proteinů je potlačena stejnými antibiotiky.
1 - vnější membrána; 2 - vnitřní membrána; 3 - stroma; 4 - tylakoid; 5 - grana; 6 - lamely; 7 - škrobová zrna; 8 - lipidové kapky.
Plastidy jsou charakteristické pouze pro rostlinné buňky. Rozlišovat tři hlavní typy plastidů: leukoplasty - bezbarvé plastidy v buňkách nenabarvených částí rostlin, chromoplasty - barevné plastidy obvykle žluté, červené a oranžové květy chloroplasty jsou zelené plastidy.
Chloroplasty. V buňkách vyšších rostlin mají chloroplasty tvar bikonvexní čočky. Délka chloroplastů se pohybuje od 5 do 10 µm, průměr - od 2 do 4 µm. Chloroplasty jsou ohraničeny dvěma membránami. Vnější membrána (1) je hladká, vnitřní (2) má složitou skládanou strukturu. Nejmenší fold se nazývá tylakoid(4). Nazývá se skupina thylakoidů uspořádaných jako hromádka mincí aspekt(5). Chloroplast obsahuje v průměru 40-60 zrn, uspořádaných do šachovnicového vzoru. Granule jsou navzájem spojeny zploštělými kanály - lamely(6). Tylakoidní membrány obsahují fotosyntetické pigmenty a enzymy, které zajišťují syntézu ATP. Hlavním fotosyntetickým pigmentem je chlorofyl, který určuje zelený chloroplasty.
Vnitřní prostor chloroplastů je vyplněn stroma(3). Stroma obsahuje kruhovou „nahou“ DNA, ribozomy typu 70S, enzymy Calvinova cyklu a škrobová zrna (7). Uvnitř každého tylakoidu je rezervoár protonů a H + se hromadí. Chloroplasty, stejně jako mitochondrie, jsou schopny autonomní reprodukce rozdělením na dva. Nacházejí se v buňkách zelených částí vyšších rostlin, zejména v mnoha chloroplastech v listech a zelených plodech. Chloroplasty nižších rostlin se nazývají chromatofory.
Funkce chloroplastů: fotosyntéza. Předpokládá se, že chloroplasty pocházejí ze starověkých endosymbiotických sinic (teorie symbiogeneze). Základem tohoto předpokladu je podobnost chloroplastů a moderních bakterií v řadě charakteristik (kruhová, „nahá“ DNA, ribozomy typu 70S, způsob reprodukce).
Leukoplasty. Tvar je různý (kulatý, kulatý, miskovitý atd.). Leukoplasty jsou ohraničeny dvěma membránami. Vnější membrána je hladká, vnitřní tvoří málo thylakoidů. Stroma obsahuje kruhovou „nahou“ DNA, ribozomy typu 70S, enzymy pro syntézu a hydrolýzu rezervních živin. Neexistují žádné pigmenty. Buňky mají zvláště mnoho leukoplastů podzemní orgány rostliny (kořeny, hlízy, oddenky atd.). Funkce leukoplastů: syntéza, akumulace a ukládání rezervních živin. Amyloplasty- leukoplasty, které syntetizují a akumulují škrob, elaioplasty- oleje, proteinoplasty- bílkoviny. Ve stejném leukoplastu se mohou hromadit různé látky.
Chromoplasty. Ohraničeno dvěma membránami. Vnější membrána je hladká, vnitřní membrána je buď hladká nebo tvoří jednotlivé tylakoidy. Stroma obsahuje kruhovou DNA a pigmenty – karotenoidy, které dávají chromoplastům žlutou, červenou nebo oranžovou barvu. Forma akumulace pigmentů je různá: ve formě krystalů, rozpuštěných v lipidových kapičkách (8) atd. Obsažené v buňkách zralých plodů, okvětních lístcích, podzimní listí, zřídka - kořenová zelenina. Chromoplasty jsou považovány za konečnou fázi vývoje plastidů.
Funkce chromoplastů: barví květy a plody a tím přitahuje opylovače a rozprašovače semen.
Z proplastidů lze vytvořit všechny typy plastidů. Proplastidy- malé organely obsažené v meristematických tkáních. Vzhledem k tomu, že plastidy mají společný původ, jsou možné vzájemné konverze mezi nimi. Leukoplasty se mohou proměnit v chloroplasty (zelenání hlíz brambor na světle), chloroplasty - v chromoplasty (žloutnutí listů a červenání plodů). Transformace chromoplastů na leukoplasty nebo chloroplasty je považována za nemožnou.
1 - velká podjednotka; 2 - malá podjednotka.
Ribozomy- nemembránové organely, průměr přibližně 20 nm. Ribozomy se skládají ze dvou podjednotek – velké a malé, na které se mohou disociovat. Chemické složení ribozomy – proteiny a rRNA. Molekuly rRNA tvoří 50–63 % hmotnosti ribozomu a tvoří jeho strukturní strukturu. Existují dva typy ribozomů: 1) eukaryotické (se sedimentačními konstantami pro celý ribozom - 80S, malá podjednotka - 40S, velká - 60S) a 2) prokaryotické (70S, 30S, 50S, v tomto pořadí).
Ribozomy eukaryotického typu obsahují 4 molekuly rRNA a asi 100 molekul proteinu, zatímco prokaryotický typ obsahuje 3 molekuly rRNA a asi 55 molekul proteinu. Během biosyntézy proteinů mohou ribozomy „pracovat“ jednotlivě nebo se spojovat do komplexů - polyribozomy (polysomy). V takových komplexech jsou navzájem spojeny jednou molekulou mRNA. Prokaryotické buňky mají pouze ribozomy typu 70S. Eukaryotické buňky mají jak ribozomy typu 80S (hrubé membrány EPS, cytoplazma), tak ribozomy typu 70S (mitochondrie, chloroplasty).
V jadérku se tvoří eukaryotické ribozomální podjednotky. Ke spojení podjednotek do celého ribozomu dochází v cytoplazmě, obvykle během biosyntézy proteinů.
Funkce ribozomů: sestavení polypeptidového řetězce (syntéza bílkovin).
Cytoskelet tvořené mikrotubuly a mikrofilamenty. Mikrotubuly jsou válcovité, nerozvětvené struktury. Délka mikrotubulů se pohybuje od 100 um do 1 mm, průměr je přibližně 24 nm a tloušťka stěny je 5 nm. Hlavní chemickou složkou je protein tubulin. Mikrotubuly jsou zničeny kolchicinem. Mikrofilamenta jsou vlákna o průměru 5-7 nm a sestávají z proteinu aktinu. Mikrotubuly a mikrofilamenta tvoří v cytoplazmě složité vazby. Funkce cytoskeletu: 1) určení tvaru buňky, 2) podpora organel, 3) tvorba vřeténka, 4) účast na pohybech buněk, 5) organizace cytoplazmatického toku.
Zahrnuje dva centrioly a centrosféru. Centriole je válec, jehož stěna je tvořena devíti skupinami tří srostlých mikrotubulů (9 tripletů), vzájemně propojených v určitých rozestupech příčnými vazbami. Centrioly jsou spojeny do dvojic, kde jsou umístěny v pravém úhlu k sobě navzájem. Před buněčným dělením se centrioly rozcházejí na opačné póly a poblíž každého z nich se objevuje dceřiná centriola. Tvoří dělicí vřeteno, které přispívá k rovnoměrnému rozložení genetického materiálu mezi dceřinými buňkami. V buňkách vyšších rostlin (nahosemenné, krytosemenné) centrum buňky centrioly nemá. Centrioly jsou samoreplikující se organely cytoplazmy, vznikají jako výsledek duplikace existujících centriol. Funkce: 1) zajištění divergence chromozomů k buněčným pólům během mitózy nebo meiózy, 2) centrum organizace cytoskeletu.
Není přítomen ve všech buňkách. Mezi organely pohybu patří řasinky (nálevníky, epitel dýchacích cest), bičíky (bičíkovci, spermie), pseudopody (rhizopodi, leukocyty), myofibrily (svalové buňky) atd.
Bičíky a řasinky- vláknité organely, představující axonému ohraničenou membránou. Axoném je cylindrická struktura; stěnu válce tvoří devět párů mikrotubulů, v jeho středu jsou dva samostatné mikrotubuly. Na bázi axonémy jsou bazální tělíska, reprezentovaná dvěma navzájem kolmými centrioly (každé bazální tělísko se skládá z devíti tripletů mikrotubulů, v jeho středu nejsou žádné mikrotubuly). Délka bičíku dosahuje 150 mikronů, řasinky jsou několikrát kratší.
Myofibrily sestávají z aktinových a myosinových myofilament, které zajišťují kontrakci svalových buněk.
Přejít na přednášky č. 6 „Eukaryotická buňka: cytoplazma, buněčná membrána, struktura a funkce buněčných membrán“
1. Do které skupiny organel patří lysozomy, endoplazmatické retikulum a Golgiho aparát?
Jednomembránové, dvoumembránové, bezmembránové.
Lysozomy, endoplazmatické retikulum a Golgiho aparát jsou jednomembránové organely.
2. Jaká je stavba a funkce endoplazmatického retikula? Jak se liší hrubé XPS od hladkého XPS?
Endoplazmatické retikulum (ER) je systém kanálků a dutin obklopených membránou a pronikající do hyaloplazmy buňky. Membrána endoplazmatického retikula má podobnou strukturu jako plazmalema. EPS může zabírat až 50 % objemu buňky, její kanály a dutiny se nikde neodlamují a neotevírají do hyaloplazmy.
Existují hrubé a hladké EPS. Hrubá membrána ER obsahuje mnoho ribozomů; Na ribozomech drsného ER se syntetizují proteiny, které jsou transportovány mimo buňku, a také membránové proteiny. Na povrchu hladkého ER dochází k syntéze lipidů, oligo- a polysacharidů. V hladkém ER se navíc hromadí ionty Ca 2+ – důležité regulátory funkcí buněk i organismu jako celku. Hladký ER jaterních buněk provádí procesy rozkladu a neutralizace toxických látek.
Hrubý ER je lépe vyvinut v buňkách, které se syntetizují velký počet bílkoviny (například v buňkách slinných žláz a slinivky břišní, které syntetizují trávicí enzymy; v buňkách slinivky břišní a hypofýzy, které produkují bílkovinné hormony). Smooth ER je dobře vyvinut v buňkách, které syntetizují např. polysacharidy a lipidy (buňky nadledvin a pohlavních žláz, které produkují steroidní hormony; jaterní buňky, které syntetizují glykogen atd.).
Látky, které se tvoří na membránách EPS, se hromadí uvnitř dutin sítě a jsou transformovány. Například proteiny získávají svou charakteristickou sekundární, terciární nebo kvartérní strukturu. Látky jsou pak uzavřeny v membránových vezikulách a transportovány do Golgiho komplexu.
3. Jak funguje Golgiho komplex? Jaké funkce plní?
Golgiho komplex je systém intracelulárních membránových struktur: cisterny a vezikuly, ve kterých se akumulují a modifikují látky syntetizované na membránách ER.
Látky jsou dodávány do Golgiho komplexu v membránových vezikulách, které jsou odděleny od ER a připojeny k cisternám Golgiho komplexu. Zde tyto látky procházejí různými biochemickými přeměnami a poté jsou opět zabaleny do membránových váčků a většina z nich je transportována do plazmalemy. Membrána váčků splyne s cytoplazmatickou membránou a obsah je odstraněn mimo buňku. Golgiho komplex rostlinných buněk syntetizuje polysacharidy buněčné stěny. Další důležitou funkcí Golgiho komplexu je tvorba lysozomů.
4. Největší Golgiho komplexy (až 10 µm) se nacházejí v buňkách endokrinních žláz. Jaký je podle vás důvod?
Hlavní funkcí buněk endokrinních žláz je vylučování hormonů. K syntéze hormonů dochází na membránách ER a akumulace, transformace a vylučování těchto látek se provádí Golgiho komplexem. Proto je Golgiho komplex vysoce vyvinutý v buňkách endokrinních žláz.
5. Co má společného struktura a funkce endoplazmatického retikula a Golgiho komplexu? v čem se liší?
podobnosti:
● Jsou to komplexy intracelulárních membránových struktur ohraničených jednou membránou z hyaloplazmy (tj. jsou to jednomembránové organely).
● Schopný oddělit membránové vezikuly obsahující různé organické látky. Společně tvoří jeden systém, který zajišťuje syntézu látek, jejich modifikaci a odstranění z buňky (poskytuje „export“).
● Nejlépe se vyvíjejí v těch buňkách, které se specializují na sekreci biologicky aktivních látek.
Rozdíly:
● Hlavními membránovými složkami endoplazmatického retikula jsou kanály a dutiny a Golgiho komplex jsou zploštělé cisterny a malé váčky.
● ER se specializuje na syntézu látek a Golgiho komplex na akumulaci, modifikaci a odstranění z buňky.
A (nebo) další významné vlastnosti.
6. Co jsou lysozomy? Jak se tvoří? Jaké funkce plní?
Lysozomy jsou malé membránové vezikuly, které se oddělují od cisteren Golgiho aparátu a obsahují sadu trávicích enzymů, které se mohou rozkládat. různé látky(bílkoviny, sacharidy, lipidy, nukleové kyseliny atd.) k jednodušším sloučeninám.
Částice potravy vstupující do buňky zvenčí jsou zabaleny do fagocytárních váčků. Lysozomy s těmito vezikuly splývají – tak vznikají sekundární lysozomy, ve kterých se působením enzymů živin se rozkládají na monomery. Ty se dostávají do hyaloplazmy difúzí a nestrávené zbytky jsou odstraněny mimo buňku exocytózou.
Lysozomy se kromě trávení látek, které se do buňky dostávají zvenčí, podílejí na rozkladu vnitřních buněčných složek (molekul a celých organel), které jsou poškozené nebo prošlé. Tento proces se nazývá autofagie. Navíc vlivem lysozomových enzymů může dojít k samotrávení starých buněk a tkání, které ztratily svou funkční aktivitu nebo byly poškozené.
7*. Navrhněte, proč enzymy umístěné v lysozomu nerozkládají jeho vlastní membránu. Jaké důsledky může mít pro buňku prasknutí membrán lysozomů?
Strukturní složky lysozomových membrán jsou kovalentně spojeny velký počet oligosacharidy (neobvykle vysoce glykosylované). To brání lysozomovým enzymům v interakci s membránovými proteiny a lipidy, tzn. „strávit“ membránu.
V důsledku prasknutí membrán lysozomů se do hyaloplazmy dostávají trávicí enzymy, což může vést k rozpadu strukturních složek buňky a dokonce až k autolýze – samostravování buňky. Lysozomové enzymy však pracují v kyselém prostředí (pH uvnitř lysozomů je 4,5 - 5,0), ale pokud je prostředí blízké neutrálnímu, což je typické pro hyaloplazmu (pH = 7,0 - 7,3), jejich aktivita prudce klesá. Jedná se o jeden z mechanismů ochrany buněk před vlastním trávením v případě spontánního prasknutí membrán lysozomů.
8*. Bylo zjištěno, že určité oligo- nebo polysacharidy jsou „připojeny“ k molekulám mnoha látek, které mají být z buňky odstraněny v Golgiho komplexu, a různé sacharidové složky jsou připojeny k různým látkám. V této modifikované formě se látky uvolňují do extracelulárního prostředí. K čemu to podle vás je?
Sacharidové složky jsou jakési značky či „certifikáty“, podle kterých se látky dostávají na místa svého působení, aniž by se cestou působením enzymů rozkládaly. Tělo tedy pomocí sacharidových značek rozlišuje užitečné látky od cizích látek, které je třeba zpracovat.
*Úkoly označené hvězdičkou vyžadují, aby studenti předložili různé hypotézy. Učitel by se proto měl při známkování zaměřit nejen na zde uvedenou odpověď, ale vzít v úvahu každou hypotézu, posuzovat biologické myšlení žáků, logiku jejich uvažování, originalitu nápadů atd. Po tomto je vhodné seznámit studenty s uvedenou odpovědí.
Co mají společného shnilé jablko a pulec? Proces hniloby ovoce a proces přeměny pulce v žábu je spojen se stejným jevem - autolýzou. Je řízena unikátními buněčnými strukturami – lysozomy. Drobné lysozomy o velikosti od 0,2 do 0,4 mikronu ničí nejen další organely, ale dokonce celé tkáně a orgány. Obsahují od 40 do 60 různých lyzačních enzymů, pod jejichž vlivem se tkáně doslova tají před očima. V naší lekci se seznámíte se strukturou a funkcí našich interních biochemických laboratoří: lysozomy, Golgiho aparát a endoplazmatické retikulum. Řeč bude také o buněčných inkluzích – zvláštním typu buněčných struktur.
Téma: Základy cytologie
Lekce: Buněčná struktura. Endoplazmatické retikulum. Golgiho komplex.
Lysozomy. Buněčné inkluze
Pokračujeme ve studiu buněčných organel.
Všechny organely se dělí na membrána A bezmembránový.
Bezmembránové Zkoumali jsme organely v předchozí lekci, připomeňme si, že mezi ně patří ribozomy, buněčné centrum a pohybové organely.
Mezi membrána rozlišují se organely jediná membrána A dvojitá membrána.
V této části kurzu se podíváme na jediná membrána organoidy: endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát A lysozomy.
Kromě toho zvážíme zařazení- nestálé buněčné útvary, které se objevují a zanikají v průběhu života buňky.
Endoplazmatické retikulum
Jeden z nejvíce důležité objevy vyrobený pomocí elektronového mikroskopu, byl objev složitého systému membrán, který proniká do cytoplazmy všech eukaryotických buněk. Tato síť membrán byla později nazývána ER (endoplazmatické retikulum) (obr. 1) nebo ER (endoplazmatické retikulum). ER je systém trubic a dutin, které pronikají do cytoplazmy buňky.
Rýže. 1. Endoplazmatické retikulum
Vlevo - mimo jiné buněčné organely. Vpravo - samostatně zvýrazněno
EPS membrány(obr. 2) mají stejnou strukturu jako buňka nebo plazmatická membrána (plazmalema). ER zabírá až 50 % objemu buňky. Nikde se neodlamuje a neotevře se do cytoplazmy.
Rozlišovat hladký EPS A hrubý nebo granulovaný EPS(obr. 2). Na vnitřních membránách hrubý XPS Jsou umístěny ribozomy - zde dochází k syntéze bílkovin.
Rýže. 2. Typy EPS
Hrubý ER (vlevo) nese na svých membránách ribozomy a je zodpovědný za syntézu proteinů v buňce. Smooth ER (vpravo) neobsahuje ribozomy a je zodpovědný za syntézu sacharidů a lipidů.
Na povrchu hladký EPS(obr. 2) dochází k syntéze sacharidů a lipidů. Látky syntetizované na EPS membránách jsou přenášeny do tubulů a následně transportovány na místa určení, kde jsou deponovány nebo použity v biochemických procesech.
Rough ER je lépe vyvinut v buňkách, které syntetizují proteiny pro potřeby těla, například proteinové hormony lidského endokrinního systému. A hladký ER je v těch buňkách, které syntetizují cukry a lipidy.
V hladkém ER se hromadí vápenaté ionty (důležité pro regulaci všech buněčných funkcí a celého organismu).
Struktura dnes známá jako komplex nebo Golgiho aparát (AG)(obr. 3), poprvé objevil v roce 1898 italský vědec Camillo Golgi ().
Strukturu Golgiho komplexu bylo možné podrobně studovat mnohem později pomocí elektronového mikroskopu. Tato struktura se nachází téměř ve všech eukaryotických buňkách a je to stoh zploštělých membránových vaků, tzv. nádrže, a s tím spojený systém bublin tzv Golgiho vezikuly.
Rýže. 3. Golgiho komplex
Vlevo - v cele, mezi jinými organelami.
Vpravo je Golgiho komplex s oddělujícími se membránovými vezikuly.
Látky syntetizované buňkou, tj. proteiny, sacharidy, lipidy, se hromadí v intracelulárních cisternách.
Ve stejných nádržích látky pocházející z EPS, procházejí dalšími biochemickými přeměnami, jsou zabaleny do membránové vezikuly a jsou dodávány na ta místa v cele, kde jsou potřeba. Podílejí se na dokončení buněčná membrána nebo vyniknout ( sekretovaný) z buňky.
Golgiho komplex postavený z membrán a umístěný vedle EPS, ale nekomunikuje s jeho kanály.
Všechny látky syntetizované v EPS membrány(obr. 2), jsou přeneseny do Golgiho komplex PROTI membránové vezikuly, které pučí z ER a následně se spojují s Golgiho komplexem, kde procházejí dalšími změnami.
Jedna z funkcí Golgiho komplex- montáž membrán. Látky, které tvoří membrány - proteiny a lipidy, jak již víte - vstupují do Golgiho komplexu z ER.
V dutinách komplexu se odebírají úseky membrán, ze kterých se tvoří speciální membránové váčky (obr. 4) pohybují se cytoplazmou do těch míst, kde je nutné doplnění membrány.
Rýže. 4. Syntéza membrán v buňce Golgiho komplexem (viz video)
Golgiho komplex syntetizuje téměř všechny polysacharidy nezbytné pro stavbu buněčné stěny rostlinných a houbových buněk. Zde jsou zabaleny do membránových váčků, dopraveny k buněčné stěně a sloučeny s ní.
Hlavní funkce Golgiho komplexu (přístroje) jsou tedy chemická přeměna látek syntetizovaných v EPS, syntéza polysacharidů, balení a transport organických látek v buňce a tvorba lysozomů.
Lysozomy(obr. 5) se nacházejí ve většině eukaryotických organismů, ale zvláště mnoho z nich je v buňkách, které jsou schopny fagocytóza. Jsou to jednomembránové vaky naplněné hydrolytickými nebo trávicími enzymy jako např lipázy, proteázy a nukleázy, tedy enzymy, které štěpí tuky, bílkoviny a nukleové kyseliny.
Rýže. 5. Lysozom - membránový vezikula obsahující hydrolytické enzymy
Obsah lysozomů je kyselý - jejich enzymy mají nízké pH optimum. Lysozomové membrány izolují hydrolytické enzymy a zabraňují jim ničit další buněčné složky. V živočišných buňkách mají lysozomy kulatý tvar, jejich průměr je od 0,2 do 0,4 mikronů.
V rostlinných buňkách plní funkci lysozomů velké vakuoly. V některých rostlinných buňkách, zejména v těch odumírajících, můžete vidět malá tělíska připomínající lysozomy.
Nahromadění látek, které buňka ukládá, používá pro vlastní potřebu nebo ukládá pro uvolnění ven, se nazývá buněčné inkluze.
Mezi nimi škrobová zrna(rezervní sacharid rostlinného původu) popř glykogen(rezervní sacharidy živočišného původu), kapky tuku a také proteinové granule.
Tyto rezervní živiny jsou umístěny volně v cytoplazmě a nejsou od ní odděleny membránou.
Funkce EPS
Jeden z nejvíce důležité funkce EPS - syntéza lipidů. Proto je EPS obvykle přítomen v těch buňkách, kde tento proces probíhá intenzivně.
Jak probíhá syntéza lipidů? V živočišných buňkách se lipidy syntetizují z mastné kyseliny a glycerol, které pocházejí z potravy (v rostlinných buňkách jsou syntetizovány z glukózy). Lipidy syntetizované v ER jsou přeneseny do Golgiho komplexu, kde „dozrávají“.
EPS je přítomen v buňkách kůry nadledvin a v gonádách, protože zde se syntetizují steroidy a steroidy jsou lipidové hormony. Mezi steroidy patří mužský hormon testosteron a ženský hormon estradiol.
Další funkcí EPS je účast na procesech detoxikaci. V jaterních buňkách se hrubý a hladký EPS účastní procesů neutralizace škodlivé látky vstupu do těla. EPS odstraňuje jedy z našeho těla.
Přítomný ve svalových buňkách speciální formuláře EPS - sarkoplazmatického retikula. Sarkoplazmatické retikulum je typ endoplazmatického retikula, které se nachází v příčně pruhované svalové tkáni. Jeho hlavní funkcí je ukládání vápenatých iontů a jejich zavádění do sarkoplazmy – prostředí myofibril.
Sekreční funkce Golgiho komplexu
Funkcí Golgiho komplexu je transport a chemická modifikace látek. To je patrné zejména u sekrečních buněk.
Příkladem jsou buňky slinivky břišní, které syntetizují enzymy pankreatické šťávy, která pak vystupuje do vývodu žlázy, který ústí do duodena.
Výchozím substrátem pro enzymy jsou proteiny, které vstupují do Golgiho komplexu z ER. Zde s nimi probíhají biochemické přeměny, jsou koncentrovány, baleny do membránových váčků a přesouvají se do plazmatické membrány sekreční buňky. Poté jsou uvolňovány exocytózou.
Pankreatické enzymy jsou vylučovány v neaktivní formě, aby nezničily buňku, ve které jsou produkovány. Neaktivní forma enzymu se nazývá proenzym nebo enzymogen. Například enzym trypsin vzniká v neaktivní formě jako trypsinogen ve slinivce břišní a ve střevě přechází do aktivní formy – trypsinu.
Golgiho komplex také syntetizuje důležitý glykoprotein - mucin. Mucin je syntetizován pohárkovými buňkami epitelu, mukózní membrány gastrointestinálního traktu a dýchacího traktu. Mucin slouží jako bariéra, která chrání epiteliální buňky umístěné pod ním před různým poškozením, především mechanickým.
V gastrointestinálním traktu tento hlen chrání jemný povrch epiteliálních buněk před působením hrubé bolusové potravy. V dýchacích cestách a gastrointestinálním traktu chrání mucin naše tělo před pronikáním patogenů – bakterií a virů.
V buňkách kořenového hrotu rostlin Golgiho komplex vylučuje mukopolysacharidový sliz, který usnadňuje pohyb kořene v půdě.
Ve žlázách na listech masožravé rostliny, rosnatky a máslovky (obr. 6), Golgiho aparát produkuje lepkavý sliz a enzymy, kterými tyto rostliny chytají a tráví kořist.
Rýže. 6. Lepkavé listy hmyzožravých rostlin
V rostlinných buňkách se Golgiho komplex podílí také na tvorbě pryskyřic, gum a vosků.
Autolýza
Autolýza je sebedestrukce buňky vzniklé uvolněním obsahu lysozomy uvnitř buňky.
Díky tomu jsou lysozomy vtipně nazývány „sebevražednými nástroji“. Autolýza je normální jev ontogeneze, může se šířit jak na jednotlivé buňky, tak na celou tkáň či orgán, k čemuž dochází při resorpci ocasu pulce při metamorfóze, tedy když se pulec promění v žábu (obr. 7).
Rýže. 7. Resorpce žabího ocasu v důsledku autolýzy během ontogeneze
K autolýze dochází ve svalové tkáni, která zůstává po dlouhou dobu nečinná.
Navíc je v buňkách po smrti pozorována autolýza, takže byste mohli vidět, jak se jídlo samo o sobě kazí, pokud nebylo zmrazeno.
Zkoumali jsme tedy hlavní jednomembránové organely buňky: ER, Golgiho komplex a lysozomy a zjistili jsme jejich funkce v životních procesech jednotlivé buňky i organismu jako celku. Byla zjištěna souvislost mezi syntézou látek v ER, jejich transportem v membránových váčcích do Golgiho komplexu, „zráním“ látek v Golgiho komplexu a jejich uvolňováním z buňky pomocí membránových váčků včetně lysozomů. Mluvili jsme také o inkluzích - nestabilních buněčných strukturách, které jsou nahromaděním organických látek (škrob, glykogen, olejové kapičky nebo proteinová granula). Z příkladů uvedených v textu můžeme usoudit, že životně důležité procesy probíhající na buněčné úrovni se promítají do fungování celého organismu (syntéza hormonů, autolýza, akumulace živin).
Domácí úkol
1. Co jsou to organely? Jak se liší organely od buněčných inkluzí?
2. Jaké skupiny organel jsou v živočišných a rostlinných buňkách?
3. Které organely jsou klasifikovány jako jednomembránové?
4. Jaké funkce plní EPS v buňkách živých organismů? Jaké typy EPS existují? S čím to souvisí?
5. Co je Golgiho komplex (aparát)? Z čeho se skládá? Jaké jsou jeho funkce v buňce?
6. Co jsou lysozomy? k čemu jsou? Ve kterých buňkách našeho těla aktivně fungují?
7. Jak spolu souvisí ER, Golgiho komplex a lysozomy?
8. Co je autolýza? Kdy a kde se to děje?
9. Diskutujte s přáteli o fenoménu autolýzy. Jaký je jeho biologický význam v ontogenezi?
2. YouTube ().
3. Biologie 11. ročník. Obecná biologie. Úroveň profilu/ V. B. Zacharov, S. G. Mamontov, N. I. Sonin a další - 5. vyd., stereotyp. - Drop obecný, 2010. - 388 s.
4. Agafonova I. B., Zakharova E. T., Sivoglazov V. I. Biologie 10-11 ročník. Obecná biologie. Základní úroveň. - 6. vyd., dodat. - Drop obecný, 2010. - 384 s.
