TYPY BUNĚK: PROKARYOTICKÉ BUŇKY, EUKARYOTICKÉ BUŇKY - BIOLOGIE - 2025

Dva typy buněk tvoří všechny živé organismy, které můžeme v přírodě identifikovat; tito jsou známí jako prokaryoty a eukaryoty. První z nich jsou typické pro některé mikroorganismy, zatímco druhé tvoří mnohobuněčné organismy, které jsou složité jako rostliny a zvířata.

Buňky představují základní základní jednotku života, která je známá víceméně od roku 1840. Říká se, že se jedná o „základní jednotky“, protože v každé z nich jsou stejné procesy, jaké poznáme ve „vyšších“ nebo vyšších organismech. komplex.

Schéma dvou typů buněk v přírodě: eukaryoty a prokaryoty. Jsou uvedeny hlavní části, které ukazují rozdíly mezi nimi (Zdroj: Nebyl poskytnut žádný strojově čitelný autor. Předpokládaný Mortadelo2005 (na základě nároků na autorská práva). Via Wikimedia Commons)

Buňka je tedy nejmenší živá bytost, která se může živit, metabolizovat, růst a reprodukovat a zanechat potomstvo (buňka může pocházet pouze z jiné již existující buňky).

Velikost buněk se může velmi lišit. Pokud vezmeme v úvahu velikost malé bakterie, která dokáže měřit něco přes 100 mikronů, a porovnáme ji s velikostí neuronu dospělého člověka, který může měřit až 1 metr, zjistíme rozdíl přibližně o 6 řádů.

Protože však procesy, které se v nich vyskytují, jsou podobné, různé typy buněk sdílejí mnoho charakteristik. Například všechny jsou obklopeny membránou, která je odděluje od okolního prostředí a která umožňuje selektivní průchod látek z jedné strany na druhou.

Prostor obklopený touto membránou obsahuje tekutinu nebo tekutinu zvanou cytosol, ve které jsou intracelulární složky, které umožňují metabolismus a reprodukci, abychom jmenovali několik procesů.

Cytosol všech buněk obsahuje (oddělené vnitřní membránou nebo ne) dědičný materiál složený z nukleových kyselin; velké množství strukturálních proteinů a s enzymatickou aktivitou; ionty, uhlohydráty a jiné molekuly různé chemické povahy.

Některé buňky mají buněčnou stěnu, která zakrývá jejich plazmovou membránu a která jim poskytuje určitou tuhost, podporu a mechanickou a chemickou odolnost. Kromě toho prokaryotické i eukaryotické organismy mohou mít struktury, jako jsou řasinky a bičíky, které slouží více účelům.

Prokaryotické buňky

Prokaryotické buňky jsou relativně jednoduché buňky. Jeho jméno pochází z řeckého „pro“, což znamená dříve, a „karyon“, což znamená jádro, a to se používá k označení organismů s prvotním nebo „primitivním“ jádrem, které postrádá membránové jádro.

Prokaryotické organismy jsou bakterie a archaea. Bakterie představují jednu z nejdůležitějších skupin živých bytostí jak z ekologického a praktického hlediska (antropocentricky řečeno), tak iz hlediska jejich hojnosti (počet jedinců).

Schéma «průměrné» prokaryotické buňky (Zdroj: Mariana Ruiz Villarreal (LadyofHats). Španělské štítky od Alejandra Porto. Via Wikimedia Commons)

Archaea, hojná jako bakterie, obývá nehostinná a nepřátelská místa, jako jsou solanky, sopečné prameny nebo vysoce kyselá a horká místa.

Mezi archaea a bakteriemi existuje mnoho rozdílů, ale níže budou uvedeny pouze nejvýraznější charakteristiky bakterií, protože jsou nejznámější skupinou.

- Vlastnosti

Prokaryoty mají velmi proměnlivé velikosti a tvary, které zásadně závisí na druhu a způsobu uvažovaného života. Například bakterie se morfologicky rozlišují na koky a bacily.

Cocci jsou téměř kulovité tvary a mohou se navzájem spojovat a vytvářet buněčné agregáty (podobné hroznu), které jsou charakteristické pro některé druhy.

Bacily jsou ve tvaru prutu, ale jejich šířka a délka jsou velmi proměnlivé; Mohou být také vzájemně spojeny a vytvářejí řetězce podobné „řetězci“ chorizo.

Salmonella typhimurium (červená) napadající lidské buňky. Autor: Rocky Mountain Laboratories, NIAID, NIH Autor: US gov (File: SalmonellaNIAID.jpg), prostřednictvím Wikimedia Commons

Prokaryotické buňky mají velké množství struktur, které jsou zodpovědné za provádění všech jejich životně důležitých procesů. Jednou z charakteristik, která odlišuje bakterii od jakékoli eukaryotické buňky, je absence vnitřních membránových struktur.

Jinými slovy, bakteriím chybí cytosolové organely, jako jsou ty, které se nacházejí v eukaryotech (mitochondrie, jádro, endoplazmatické retikulum atd.).

- Části prokaryotické buňky

Bakterie; prokaryotické buňky, jednobuněčné organismy

Části, které lze rozlišit ve většině prokaryotů, jsou plazmatická membrána, ribozomy, inkluzní tělíska, nukleoidní oblast, periplazmatický prostor, buněčná zeď, kapsle, fimbrie a pili a bičíky.

Plazma nebo buněčná membrána

Membrána pokrývající bakteriální buňky plní různé funkce jako rozhraní mezi nimi a jejich prostředím. Skládá se z lipidů uspořádaných ve formě dvojvrstvy a některých asociovaných proteinů, které společně tvoří strukturu tlustou více než 10 nm.

Tváře dvojvrstvy, které „čelí“ „v“ a „z“ buněk obsahují hydrofilní část lipidů, zatímco jejich vnitřek je vysoce hydrofobní. Přidružené proteiny mohou být integrální nebo periferní, v závislosti na chemické povaze jejich asociace.

Prokaryoty nemají vnitřní membránové struktury, avšak jejich plazmatické membrány mohou ve svém vnitřku vytvářet invaginace nebo výrazné záhyby a tyto plní různé funkce.

Cytoplazma

Cytoplazma je prostor mezi buněčnou membránou a jádrem; obsahuje cytosol. Je to docela podobné cytoplazmě eukaryotických buněk.

Cytosol

Plazmová membrána uzavírá kapalnou látku známou jako cytosol. V této tekutině nejsou žádné cytoskeletální proteiny nebo membránové organely, ale „regiony“ s definovanými funkcemi a specifickými složkami lze rozlišit.

Dobrým příkladem některých „struktur“ spojených s cytosolem bakterií je inkluzní tělíska, což jsou granule složené z organického nebo anorganického materiálu zabudovaného do cytosolické matrice.

Ribosomy a molekulární chaperony

V cytosolu prokaryotické buňky lze pozorovat velké množství částic (někdy asociovaných s plazmatickou membránou), které jsou zodpovědné za syntézu buněčných proteinů; Tito jsou známí jako ribozomy a jsou také nalezeni v eukaryotických buňkách, ačkoli oni jsou větší v latter.

V těsné souvislosti s ribozomy existují také proteiny nazývané molekulární chaperony, které jsou zodpovědné za spolupráci se skládáním proteinů syntetizovaných ribosomy.

Nukleoid

Prokaryotické buňky obvykle obsahují molekulu DNA, která tvoří dvouvláknový kruhový chromozom. Tento chromozom není uzavřen uvnitř jádra ohraničeného membránou, nýbrž je zabalen do definované oblasti cytosolu.

Tato oblast je známá jako nukleoidní nebo jaderná oblast. Toto je ta, která obsahuje všechny genetické informace, které definují vlastnosti bakterie, a ty, které se replikují v době dělení buněk.

Buněčná stěna bakterií

Všechny bakterie mají buněčnou zeď, která obklopuje plazmovou membránu. Tato struktura je velmi důležitá pro přežití prokaryot, protože jim dává určitou odolnost proti osmotické lýze.

V závislosti na vlastnostech buněčné stěny byly rozlišeny dvě velké skupiny bakterií: Gram pozitivní a Gram negativní.

Buněčná stěna grampozitivních bakterií je složena z homogenní vrstvy peptidoglykanu (N-acetylglukosamin a kyselina N-acetylmuramová), která obklopuje plazmatickou membránu.

Gramnegativní bakterie mají také peptidoglykanovou buněčnou stěnu na plasmatické membráně, ale také mají další vnější membránu, která je obklopuje.

Prostor mezi buněčnou stěnou a plazmovou membránou obou typů bakterií se nazývá periplazmatický prostor, kde je uloženo velké množství enzymů a dalších proteinů s důležitými funkcemi.

Některé bakterie, kromě buněčné stěny, obsahují vrstvu polysacharidů a glykoproteinů, které působí jako ochrana proti vysychání nebo napadení patogeny, jako jsou bakteriofágy; funguje také v procesech buněčné adheze.

Plazmidy

Plazmidy jsou kruhové struktury DNA. Jsou nositeli genů, které nejsou zapojeny do reprodukce.

Kapsle

Nachází se v některých bakteriálních buňkách a pomáhá udržovat vlhkost, pomáhá buňce přilnout k povrchům a živinám. Je to další vnější povlak, který chrání buňku, když je absorbována jinými organismy.

Pili

Prokaryotické buňky mají také vnější struktury známé jako „pili“, které jsou jakousi „chlupy“ na povrchu těchto buněk a které často hrají důležitou roli při výměně genetické informace mezi bakteriemi.

Genetický materiál (DNA a RNA)

Prokaryotické buňky mají velké množství genetického materiálu ve formě DNA a RNA. Protože prokaryotické buňky nemají jádro, obsahuje cytoplazma jediný velký kruhový řetězec DNA, který obsahuje většinu genů nezbytných pro buněčný růst, reprodukci a přežití.

Eukaryotické buňky

Příklad eukaryotické buňky (živočišné buňky) a jejích částí (Zdroj: Alejandro Porto přes Wikimedia Commons)

Eukaryotické buňky tvoří většinu organismů, které v přírodě vidíme. Eukaryoty jsou kvasinky a jiné jednobuněčné houby, obří stromy jako sekvoje a majestátní savci jako modré velryby.

Ve srovnání s prokaryotickými buňkami jsou eukaryotické buňky podstatně větší a složitější, protože mají ve svém cytosolu zabudováno velké množství vnitřních organel a složitých membránových systémů.

Slovo „eukaryote“ pochází z řeckého „eu“, což znamená pravdivé a „karyon“, což znamená jádro a je používáno k pojmenování buněk, které mají „skutečné jádro“, ohraničené membránou.

- Vlastnosti

Zvířata, rostliny, houby a některé jednobuněčné organismy, jako jsou améby a kvasinky, jsou tvořeny eukaryotickými buňkami.

Buňky, které tvoří tyto organismy, mají s jejich rozdíly komplexní vnitřní organizaci: mají membránové jádro a velkou rozmanitost vnitřních organel, oddělené membrány.

- Části eukaryotické buňky

Cytoplazma

Nachází se mezi plazmovou membránou a jádrem, uvnitř jsou organely a cytoskelet. Prostory, které jsou obsaženy v membránách organel, tvoří intracelulární mikročástice.

Plazmatická membrána

Eukaryotické buněčné jádro

Jádro je nejvýznamnější a charakteristická intracelulární organela eukaryotické buňky. Je to „kontejner“, kde je genetický materiál (nukleové kyseliny) uzavřen v těsném spojení s proteiny zvanými „histony“, které tvoří eukaryotické chromozomy.

Tato organela je ohraničena jaderným obalem, který odpovídá dvojici koncentrických membrán, které oddělují jaderné komponenty od zbytku cytosolu a které mají důležité funkce z hlediska genové exprese.

Mitochondrie

Mitochondrie

Cytosol eukaryotické buňky má také další velmi důležité membránové organely, zodpovědné za vytváření energie, kterou může buňka použít: mitochondrie.

Díky těmto organelám mají živé organismy schopnost žít v přítomnosti kyslíku.

Mitochondrie jsou „tyčinkovité“ struktury podobné bakterii (konzultují endosymbiotickou teorii), mají svůj vlastní genom, takže se replikují téměř nezávisle na buňce, která je obsahuje, a mají dvě membrány, jednu vysoce složenou vnitřní a vnější., který čelí cytosolu.

Mezi mitochondrií, cytosolem a některými z membránových organel eukaryotických buněk dochází k neustálé výměně metabolitů a informací, které jsou nezbytné pro fungování buňky.

Ribosomy

Jsou to základní struktury pro syntézu proteinů. Jsou tvořeny ribozomální RNA a proteiny. Ribosomy slouží k výrobě proteinů.

Chloroplasty

Chloroplast

Rostliny, řasy a sinice mají kromě mitochondrií organely (plastidy) specializované na fotosyntézu. Obsahují četné invaze a vnitřní membránové procesy, které jsou bohaté na specifické pigmenty a enzymy.

Hrubé endoplazmatické retikulum (RER)

Je to oblast retikula, která má ribozomy spojené s organelární membránou. V tom jsou proteiny modifikovány a syntetizovány. Jeho hlavní funkcí je produkce bílkovin, které působí mimo buňku nebo uvnitř váčku.

Hladké endoplazmatické retikulum (REL)

Tato oblast retikula nemá ribozomy, takže jeho hladký vzhled je zodpovědný za syntézu lipidů a steroidů.

Golgiho komplex nebo aparát

Golgiho komplex je definován jako „hromada zploštělých vaků“, které jsou pokryty membránou. Je to jedno z modifikačních míst proteinů syntetizovaných v endoplazmatickém retikulu a je zodpovědné za jejich distribuci do dalších oblastí buňky a do exteriéru.

Endozomy

Endozomy mohou být popsány jako kompartmenty omezené membránou, která je součástí mechanismů endocytózy. Hlavní funkcí je klasifikace proteinů, které jsou posílány vezikulami a předávány na jejich konečné cíle, což by byly různé kompartmenty buněk.

Lysozomy

Lysozomy jsou malé organely a jsou zodpovědné za intracelulární trávení "zastaralých" proteinů, uvolňujících výživné sloučeniny do cytosolu.

Perosixomy

Peroxisomy jsou naproti tomu primárně zodpovědné za degradaci reaktivních druhů kyslíku a podílejí se také na oxidaci mastných kyselin.

U některých parazitických mikroorganismů existují modifikované a specializované peroxisomy pro glukózový katabolismus, proto jsou známé jako glykosomy.

Vakuoly

Rostlinné buňky mají obvykle vakuolu, což jsou velké organely velkého významu pro růst a vývoj rostlin, protože zabírají více než 80% celkového objemu buněk, obsahují vodu a mají známý endomembránový systém. jako toneplast.

Cytoskeleton

Dalším aspektem, který odlišuje eukaryotické buňky od prokaryot, je přítomnost sítě vnitřních vláknitých proteinů, které tvoří určitý druh lešení v cytosolu.

Toto „lešení“ přispívá nejen k mechanické stabilitě buněk, ale má také důležité funkce pro intracelulární komunikaci, vnitřní transport a pohyby buněk.

Mikrotubuly

Je součástí prvků cytoskeletu spolu s vlákny. Mohou se prodloužit a zkrátit, což se nazývá dynamická nestabilita.

- Cilii a bičíni

Jak je tomu u bakterií, mnoho eukaryotických, živočišných a rostlinných buněk má vnější struktury složené z mikrotubulů, které fungují zejména při pohybu a pohybu.

Flagella jsou struktury až 1 mm dlouhé, zatímco cilia může mít délku 2 až 10 mikronů. Tyto struktury jsou bohaté na mikroorganismy a v malých mnohobuněčných organismech.

U zvířat a rostlin jsou také buňky s řasinkami a bičíky. To je případ bičíků spermatických buněk a řasinek, které lemují buněčné povrchy, které tvoří vnitřní epitel některých orgánů.

Centrioly

Centrioly jsou duté, válcovité struktury, které jsou tvořeny mikrotubuly. Jeho deriváty vytvářejí základní tělíska řasinek a objevují se pouze v buňkách živočišného typu.

Vlákna

Lze je rozdělit na aktinová a střední vlákna. Aktinové buňky jsou flexibilní vlákna aktinových molekul a meziprodukty jsou lanovitá vlákna, která se tvoří z různých proteinů.

Proteasomy

Jsou to proteinové komplexy, které enzymaticky degradují poškozené proteiny.

Reference

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M.,… Walter, P. (2004). Základní buněčná biologie. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Enger, E., Ross, F. a Bailey, D. (2009). Pojmy v biologii (13. vydání). McGraw-Hill.
3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, CA, Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H.,… Martin, K. (2003). Molecular Cell Biology (5. ed.). Freeman, WH & Company.
4. Meshi, T., & Iwabuchi, M. (1995). Faktory transkripce rostlin. Plant Cell Physiology, 36 (8), 1405–1420.
5. Prescott, L., Harley, J., & Klein, D. (2002). Mikrobiologie (5. vydání). Společnosti McGraw-Hill.
6. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biologie (5. vydání). Philadelphia, Pensylvánie: Saunders College Publishing.
7. Taiz, L., & Zeiger, E. (2010). Fyziologie rostlin (5. vydání). Sunderland, Massachusetts: Sinauer Associates Inc.