Nejmenší jednotka živého organismu schopná samostatné existence Buňka je schopna uskutečňovat základní funkce organismu: • Výměnu látek • Růst • Pohyb • Rozmnožování • Dědičnost BUŇKA ØBuňka je uzavřený systém –musí si udržet navzdory měnícímu se okolí konstantní vnitřní prostředí ØBuňka je otevřený systém – musí přijímat živiny a vylučovat zplodiny, vyměňovat teplo, dýchací plyny a informace s okolím BUŇKA BUŇKA CYTOPLAZMA vyplňuje vnitřek buňky buněčné organely cytosol název pro cytoplazmu, ze které byly odstraněny organely (např. centrifugací) cytoskelet buňka centriol Golgiho aparát mitochondrie jádro lysosom hrubé endoplazmatické retikulum hladké endoplazmatické retikulum cytoplazma mikrofilamenta mikrotubuly mikrotrabekuly Nečas CYTOSOL - tekutá část cytoplasmy - obsahuje rozpuštěné • bílkoviny • glukózu • elektrolyty - strukturní element mikrotrabekuly (?) JÁDRO – nukleus přenos a exprese genetické informace jádro Alberts jaderná membrána s póry umožňující výměnu velkých molekul – např.RNA – tzn. informaci mezi jádrem a cytoplazmou Jadérko (nucleolus) Chromatin je tvořen: DNA + bílkoviny je součástí chromozómů obsahuje DNA, RNA a proteiny syntetizuje se v něm ribozomální RNA • RIBOZOMY ribozom Alberts m RNA - denzní granula skládající se z: • bílkovin (35%) • r RNA (65%) - posunují se po mRNA a podle zapsané informace syntetizují bílkovinný řetězec Volné ribozomy • syntéza cytoplazmatických bílkovin Ribozomy vázané na endoplazmatické retikulum • syntéza bílkovin pro export • syntéza bílkovin vázaných v membráně ENDOPLAZMATICKÉ RETIKULUM ENDOPLAZMATICKÉ RETIKULUM cAMPBELL hrubé ER hladké ER jádro membránová organela tvořena soustavou cisteren, lamel a váčků Hrubé endoplazmatické retikulum • syntéza bílkovin pro export nebo vázaných v membránách Hladké endoplazmatické retikulum • syntéza např. steroidních látek (cholesterol) • probíhají zde detoxikační procesy • • ve svalových buňkách zde dochází ke koncentraci VÁPNÍKU (sarkoplazmatické retikulum) GOLGIHO APARÁT Golgiho aparát schema Campbell Golgiho aparát ElMikr Alberts soubor membránou uzavřených váčků oploštělých, uložených na sebe, počet 6 a více chemická úprava nově syntetizovaných bílkovin z endoplazmatického retikula bílkoviny získají svou konečnou podobu, obalují se membránou a uvolňují se do cytoplazmy ve formě měchýřků (váčků) • transport bílkovin Campbell Pohlcení bakterie Alberts LYZOSOMY A PEROXISOMY sféricky nepravidelné membránové organely obsahující enzymy LYZOSOMY • trávicí aparát buňky – odbourávají bílkoviny, nukleové kyseliny, polysacharidy, lipidy… • obsahují baktericidní látky PEROXISOMY • odbourávají lipidy a toxické látky • probíhají zde reakce, kdy se odbourává PEROXID VODÍKU (H2O2) MITOCHONDRIE produkce energie pro buňku mitochondrie Campbell - ohraničena dvojitou membránou - vnitřní membrána zvrásněná do krist - enzymy pro aerobní fosforylaci - obsahuje mitochondriální DNA CYTOSKELET - síť proteinových vláken rozprostírající se v cytoplazmě - uspořádává součástí buněčných těl - dává schopnost buňkám zaujímat nejrůznější tvary - vykonává koordinované pohyby • mikrotubuly 23 nm • střední filamenta 10 nm • mikrofilamenta 7 nm • mikrotrabekuly 3 nm MIKROTUBULY mikrotubuly FluoroMi Campbell MikrotubulySchema buňky Alberts -organizující funkce v buňkách - transport buněčných komponent - účastní se dělení buňky - kostra buněčných struktur - zajišťují pohyb buněk nebo pohyb tekutiny nad buňkami 5asinky schema Alberts dělicí vřeténko schéma Alberts MIKROTUBULY mikrotubulus Nečas + - centrosom Alberts spermie1Alberts spermie2Alberts spermie3Alberts spermie4Alberts spermie5Alberts spermie6Alberts spermie7Alberts spermie8Alberts STŘEDNÍ FILAMENTA - velká pevnost v tahu - umožňují buňkám vydržet mechanický stres při natažení buněk IntermedFil Schema buňky Alberts intermedfil FluoroMi Alberts MIKROFILAMENTA mikrofilamenta FluMiCampbell mikrofilamenta funkce Alberts funkce strukturální • stabilní základ výběžků buňky • základ nestabilních senzitivních výběžků buňky funkce kinetická • slouží jako „svaly“ buňky • dělení buňky (kontraktilní prstenec) TKÁNĚ •Komplex tvarově podobných buněk specializovaných k výkonu určité funkce • •Histologie – nauka o stavbě tkání • (histos=tkáň, logia=nauka) • •Za embryonálního vývoje se tkáně diferencují ze tří zárodečných listů (ektoderm, mezoderm, endoderm) procesem histogeneze TKÁNĚ - EPITELY üPodle uspořádání: plošný, trámčitý, retikulární (retikulum=řídká síť) üPodle funkce: krycí, žlázový, resorpční (resorpce=vstřebávání),smyslový, zárodečný - POJIVO - pojivové tkáně (vazivo, chrupavka, kost) - SVAL - svalová tkáň (hladká, srdeční, kosterní) - NERV - nervová tkáň - Krev – „tekutá“ tkáň G:\Svaly, kosti\Obr20.bmp plošný epitel kubický epitel vrstevnatý epitel dvouřadý cylindrický epitel s řasinkami G:\Svaly, kosti\Obr21_Typy chrupavek.bmp G:\Svaly, kosti\Kost_1.bmp G:\Svaly, kosti\Kost_2.bmp G:\Svaly, kosti\Obr22_Typy svalové tkáně.bmp mso682B5 msoD5741 msoC1219 msoC5065 myozinová molekula myozinová hlavice sarkomera sarkomera linie Z pruh H pruh A pruh I proužek A 1,6 μm proužek I proužek H mso90BB msoAC9F1 msoE982F mso1CABD msoA051B spojení aktin-myozin klouzavý pohyb odpojení hlavic narovnání hlavic BIOMEMBRÁNY lipidy cukry bílkoviny (fosfatidylcholin, cholesterol) (glykoproteiny, glykolipidy) mso94A5C mso30C78 Hlavní funkce buněčných membrán: 1)Ohraničují buňky a buněčné organely 2)Udržují koncentrační a elektrochemické gradienty 3)Zajišťují transport živin a produktů metabolismu 4)Jsou nositeli antigenů buněk 5)Izolují v ohraničených vezikulách biologicky silně účinné látky 6)Umožňují vznik vzruchu a jeho vedení (svalová a nervová buňka) BIOMEMBRÁNY msoE2166 DIFUZE • Proces, při kterém se částice v důsledku svého stálého neuspořádaného pohybu snaží vyplnit celý dostupný prostor. • Pohybují se z oblasti o vysoké koncentraci do míst s nízkou koncentraci částic. • Rychlost difúze závisí na transportní vzdálenosti, na výměnné ploše, na povaze difúzní látky a prostředí MEMBRÁNOVÝ TRANSPORT Plazmatická membrána - odděluje dvě kapalné fáze, které obsahují různé složky - není pro všechny složky stejně propustná, je polopropustná SEMIPERMEABILNÍ MEMBRÁNOVÝ TRANSPORT OSMÓZA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . H2O NaCl osmóza § Difúze molekul rozpouštědla přes semipermeabilní membránu z oblasti o nízké koncentraci rozpuštěné látky do oblasti s vyšší koncentraci rozpuštěné látky. OSMOTICKÝ TLAK – tlak vyvinutý na koncentrovanější roztok potřebný k tomu, aby se zamezilo pohybu rozpouštědla ONKOTICKÝ TLAK – osmotický tlak vytvářený bílkovinami krevní plazmy TONICITA – osmotický tlak v relaci ke krevní plazmě • Izotonický (0.9% roztok NaCl, 5% glukóza) • Hypertonický • Hypotonický OSMOLALITA – koncentrace osmoticky aktivních látek; plazma = 290 mosm/kg H2O MEMBRÁNOVÝ TRANSPORT-pasivní Prostá difuze § látky rozpustné v tucích - endogenní: prostaglandiny, steroidy, steroidní hormony - exogenní: aspirin, lokální anestetika, alkohol § malé neutrální molekuly – O2, CO2, částečně H2O § Usnadněná (facilitovaná) difuze Transport zprostředkovaný proteiny plazmatické membrány Nevyžaduje energii Probíhá ve směru koncentračního gradientu MEMBRÁNOVÝ TRANSPORT -aktivní Primárně aktivní transport Transport látek proti jejich elektrickému nebo chemickému gradientu, což vyžaduje přísun energie (ATP ADP + P) vně uvnitř 3 Na+ 2 K+ ØNa+-K+-ATPáza – v každé membráně - elektrogenní účinek - důležitá pro stabilní klidové napětí ØCa2+-ATPáza – ve svalových a střevních buňkách (vápník se transportuje ven z buňky, ve které je jeho koncentrace volné frakce 10 000krát nižší než v intersticiální tekutině) ØH+-ATPáza – v buňkách žaludku MEMBRÁNOVÝ TRANSPORT- aktivní Sekundárně aktivní transport Vazebná afinita proteinu na vnitřní a vnější straně membrány se nemění fosforylací ale navázáním iontů (nejčastěji sodíkových). Transportní proteiny mají 2 vazebná místa – jedno pro transportovanou látku, jedno pro iont. Protože sodík má vysokou koncentraci extracelulárně, váže se dobře na vnější straně membrány a na vnitřní straně se dobře uvolňuje MEMBRÁNOVÝ TRANSPORT-aktivní Sekundárně aktivní transport kontransport –transport látek stejným směrem jako směr iontů Na+ •Např. Transport aminokyselin (AMK) do buňky,kde je jejich koncentrace 2-20krát vyšší než v extracelulární tekutině vně uvnitř AMK Na+ Kontratransport (antiport) – spřažený transport látek opačným směrem • přenos Ca2+ ven z buňky Na+/Ca2+ výměníkem (Antiport iontu Ca2+ a 3 iontů Na+ •, transport glukózy ven z buňky při současném transportu Na+ do buňky vně uvnitř Na+ Ca2+ MEMBRÁNOVÝ TRANSPORT-další mechanismy Přestup iontovými kanály V lipidové dvojvrstvě plazmatické membráně plavou transportní proteiny – iontové kanály • kanál je uvnitř naplněný vodou • mohou jím difundovat jen molekuly o určitých rozměrech - především malé anorganické ionty: Na+, K+, Cl- a voda • • Iontové kanály – stále otevřené versus vrátkovací K+ vně uvnitř ¨ řízené napětím ¨ řízené chemicky ¨ řízené fyzikálními impulzy ¨ stále otevřené AP6 Image-09 5. Endocytóza a exocytóza Mnoho látek (proteiny, cholesterol) nemůže pronikat ani lipidovou dvojvrstvou, ani procházet transportními kanály. Mohou však prostupovat plazmatickou membránou uzavřeny do transportních váčků: Endocytóza membrána se vchlípí dovnitř (invaginuje) a přitom uzavře obsah mimobuněčné tekutiny (proteiny) do nitra buňky Exocytóza – při kontaktu buněčné transportní vezikuly s plazmatickou membránou obě membrány vzájemně splynou a plazmatická membrána se otevře do extracelulárního prostoru MEMBRÁNOVÝ TRANSPORT msoD10E4 msoFAC2A KLIDOVÝ MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL Je výsledkem: ünerovnoměrného rozložení iontů intracelulární a extracelulární tekutiny, které je dáno přítomností sodíko-draslíkové pumpy v buněčných membránách ü ürozdílné propustnosti buněčné membrány pro ionty sodíku (Na +) a draslíku (K+) Fenomény uplatňující se při klidovém membránovém potenciálu üAktivní transport Na+ ven z buňky a K+ do buňky (dáno přítomností Na+-K+ ATPázy) üMalá propustnost (permeabilita) membrány pro Na+ üVysoká permeabilita membrány pro K+ üUvnitř buňky zůstávají anionty bílkovin a fosfátů •Vzniká: ELEKTROCHEMICKÝ GRADIENT •(měříme elektrické napětí mezi vnějškem a vnitřkem buňky) •ROVNOVÁŽNÝ potenciál • •V této souvislosti se nejvíce mluví o draslíku, protože jeho rovnovážný potenciál se nejvíce blíží hodnotě klidového membránového potenciálu • (-70mV) •Ek – rovnovážný potenciál draslíku znamená, že síla pohánějící difuzi K+ ven (chemický gradient) je právě tak velká jako síla potenciálu působícího v opačném směru (elektrický gradient) • •Rovnovážné potenciály pro jednotlivé ionty se počítají podle NERNSTOVY ROVNICE uzavíráme, že : Buněčná membrána je v klidu POLARIZOVÁNA Fyziologický význam klidového membránového napětí •Buňky jej užívají k regulaci svých fyziologických funkcí k nimž patří: üpropustnost membrán svalových a nervových buněk pro ionty üintracelulární uvolňování vápníku pro svalovou kontrakci üuvolňování nervových přenašečů v nervovém systému AKČNÍ POTENCIÁL (AP) •Podrážděním vzrušivých buněk (svalových nebo nervových) se klidové membránové napětí může změnit v AKČNÍ napětí •AP vzniká podle zákona: „vše nebo nic“ • - k jeho vzniku je potřeba dostatečně silného podnětu (tzv. nadprahový podnět) • - jeho další šíření probíhá bez ztráty jeho velikosti • Fyziologický význam akčního potenciálu •změnou klidového membránového potenciálu v akční potenciál se: ükódují a přenášejí informace v živých systémech (nervová soustava) üspouští se svalová kontrakce (svalstvo)