zápisky z přednášek

Prokariota
(z řečtiny karion = jádro, ořech pro = před – předjaderný organismus)
Synonymum monera
Genetická informace není oddělena od cytoplasmy cytozolu
Staří před 3,5 – 3,8 mld.
Jednobuněčné organismy, které mohou někdy tvořit vlákna nebo kolonie
Nejpočetnější organismus na Zemi
Osidlují extremní prostředí
Dokáží žít v anaerobním a prostředí v pH 2-1
V extrémních teplotách
Na povrchu kosmických lodí -273(C,
Vřídla 90(C
Přežívají dvou-molární NaCl
V nehostinném prostředí vytvářejí spory až na desítky let
V hostinném prostředí doba dělení 18 min intensivně dělí
Morfologie a anatomie
Velikost od 1-10 mikrometrů
Tvar 3 tvary
Kulatý koky streptokokus stafylokokus
Tyčinky salmonela, e. coli
Spirály spirily treponema spirochéta
na povrchu cytoplazmatická membrána
7 nm silná
tvořena dvěma vrstvami molekul fosfolipidů a proteinů (periferní, integrální – transmembránové sys. Transport do a ven z buňky)
U bakterií je buněčná stěna 3-28 nm silná
Funkce
mechanická = ochranná
Zabraňuje prasknuti v hypotonickém prostředí (plazmolýza)
Stejné – isotonické
Je zodpovědná za virulenci (přenášení)
Antibiotika zabraňují vzniku prekurzorů
Buněčná stěna je tvořena z peptidoglykanu
Grampositivní bakterie až 90% ¨
Gramnegativní bakterie pouze 20%
Nad buněčnou stěnou
slizové pouzdro tvořeno polysacharidy
Bičíky flagely
Glykokalix – k přichycení podkladu - Pili
Genetická informace
Nukleoid
Jedna molekula dna (n=1) tzn. haploidní organismy
Může být i více kopií v jedné buňce současně
Není navázána na histony
Tvar - kružnicové (i lineární)
Plazmidy kratší úseky DNA - u některých prokariot
epizomální plasmidy mohou být zabudovány do genomu buňky
reversibilní proces (genové inženýrství)
Invaginací cytoplasmy – vznik mezozomů = místo replikace DNA
U fotosyntetizujících prokariot některých bakterií (mitochondrie) a sinic (chloroplasty)
Bakterie chromatofory – fotosyntetické pigmenty
Sinice – jednoduché tylakoidy na jejich povrchu fikobilizomy
Ribosomy
obsahuje jich enormní množství až 70 s jejichž hmotnost je poloviční než u eukariot
probíhá zde proteosyntéza (Transkripce probíhá v buněčném jádru a translace na ribozomech.)
dále obsahuje enzymy, zásobní látky = glykogen (sira)
Klasifikace
archabakteria (nehostinné prostředí), eubakteria
grampositivní, gramnegativní, mykoplazmata (bez buněčné stěny)
heterotrofní, autotrofní
Eukariotní buňka
Vyšší stupeň organizace
Velikost 10-100 mikrometrů
Dna n=2 a více (některé rostliny více než sto)
Gen informace oddělená od cytoplasmě
Na stavbě se podílejí histony
Složitý mitotický aparát = dělící vřeténko
Uvnitř systém membrán tvořící jednotlivé komparmenty =) rozdílné složení, funkce
(Transportní systémy)
rostlinná buňka
Hook objev rostlinné buňky
na povrchu je buněčná stěna, pod buněčnou stěnou protoplast na jeho povrchu semipermeabilní membrána Plasmalema, pod plasmalemou je cytoplasma v ní buněčné organely k nimž se řadí mitochondrie plasmidy, endomembránový systém ER a GA mikrotělíska, (glyoxisomy a perooxisomy) vakuola cytoskelet jádro, buněčné inkluze
s membránou – jádro, chloroplasty a mitochondrie
bez membrány – ribosomy, cytoskelet, buněčné inkluze
caulerpa 1metr =1,5 v mořích – škodlivá
tvary
isodiametrický = všechny tři rozměry stejně velké (paremfimatické 20 – 30 mikrometrů)
prosenchymatický tvar = protáhlé buňky, dlátovitě ukončené, někdy vřetenovitě ukončené
jádro má jadérko neoddělené membránou, vakuola ve stádiu vesikulů, mitochodrie
Buněčná stěna
Odlišnost rostlinná a živ buňka -------------otázka
Funkce – je zodpovědná za tvar
Soubor buněčných stěn tvoří vnitřní kostru rostliny
Podílejí se na tvorbě apoplastů
vnější prostor vně protoplastu tvořen interceluárami, buněčnou stěnou a prostorem mezi buněčnou stěnou a plasmalemou = apoplasmaticky prostor
apoplastem se pohybuje voda a živiny bez spotřeby energie = difúze
podílí se na osmotických funkcích
elasticita působí proti turgoru = vnitřní tlak na buněčnou stěnu
slouží také pro příjem a sekreci látek
je místem kontaktu se symbionty, patogeny
má celou řadu dalších funkcí
chybí u pohlavních buněk - zabraňovala by funkčnosti
Xylen = dřevní část svazku jsou to pouze buněčné stěny (zcela proběhl autoprotolýze)
Vznik bs.
v průběhu mitózy
na počátku teofáze při formaci na protilehlých pólech se dceřiná jádra vně dělícího vřeténka v ekvatoriální rovině se seskupují diktiosomy se kterých se uvolňují váčky = fragmosomy, které se pohybují do středu dělícího vřeténka
váčky (fragmosomy) obsahují pektinové látky jejichž se váčky se spojují – tvorba troj rozměrné sítě, která se plošně rozšiřuje
Způsob tvorby
U vyšších centrifugální
U nižších centripetálním
Střední lamela (vytvořená přihrádka) Na střední lamelu oba protoplasty ukládají látky, které tvoří primární buněčnou stěnu = jednovrstvá
kromě pektinových látek se na její stavbě podílejí hemicelulosa a celulosa
jedná se o meristematické a perismatické buňky
meristematické a parenchymatické buňky mají prim b.s. = mohou zvětšovat svůj objem
Sekundární buněčná stěna
u rostlin - speciální buňky
buňky mechanických pletiv - sklerenchym, xylém (dřevní části cévních svazků)
je tvořena třemi vrstvami (vnitřní střední a vnější vrstva)
je tvořena hemicelulosou a celulosou
může být i na částech stěny
buňky, které mají na celém povrchu sekundární buněčnou stěnu mají odumřený protoplast
Látky podílející se na stavbě buněčné stěny
Pektinové látky
heterogenní skupina polysacharidů
kyselina pektinová a její soli, na její stavbě se podílí kys. galakturonová ‚(obsahuje karboxylovou skupinu – ve vodném prostředí ionizuje na negativní náboje karboxylů se váže vápník a hořčík i toxické kovy)
proto je bs = 1 detoxikační místo buňky
Hemicelulosa
nižší polymerační stupeň než celulosy
na stavbě se podílí pentosy a hexosy
Celulosa
vysokomolekulární polysacharid C6H10O5
lineární stavba - nerozpustná ve vodě
základní strukturní jednotkou jsou beta D glukosy === spojují se přes glykolickou vazbu == odštěpení H20 a vytváří se molekula celobióza
z lineárních řetězců vznik mycela – propojení přes vodíkové můstky
soubor micel =) mikrofibrila =)následně fibrily
šířka 0,5 mikrometrů
primární bs. neuspořádaná mikrofibrila
sekundární bs. paralelně uspořádání mikrofibril
celulosa je syntetizována na povrchu buňky (protoplastu)
součásti plasmalemy jsou enzymatické komplexi - zcelulosovaný komplex (rozety) umožňující řetězení základních komplexních jednotek
Glykoproteiny
převážně extenzin (hydroxyprolin účinná látka; vyskytuje se u živočišných buněk (kolagen = elasticita) a také ve větší míře u dvouděložných rostlin
Růst BS (do tloušťky, plošně)
plošný růst – maximální v prodlužovací fázi buňky (prolongaci)
V tomto období dochází k biochemickým změnám = zvýšení auxinu (růstový regulátor; stimuluje H+ iontů přes plazmalemu, protony se dostávají do periplazmatického prostoru a do bs. kterou okyselují – změna PH vede k aktivaci enzymu – expanziny (způsobují depolymeraci hemyceluloz) > rozvolnění Bs.)
Pektinové substance + hemicelulozy vznik v ga
Proteiny v polyzomech ER
Při tvorbě primární BS. není vytvořen cytoskelet (např. mikrotubuly...) Když se vytváří sekundární BS. cytoskelet je již vytvořen a mikrotubuly se ukládají pod rozety a vytvářejí tam vodící vlákna po kterých se rozety koordinovaně pohybují do periplazamatického prostoru kde se oddělují lineární celulósní vlákna.
Mezi fibrilami jsou mezifibrilární prostory a do těchto prostor se dostávají molekuly vody a také molekuly a ionty ve vodě rozpuštěné, proto je tato membrána pro vodu a látky zcela propustná (permeabilní) do té doby, dokud se do mezifibrilárních prostor neukládají látky organické a anorganické, hovoří se o impregnaci buněčné stěny, která impregnací mění své fyzikální vlastnosti a stává se z ní impermeabilní (pevná, odolná vůči tlakům)
Lignifikace = zdřevnatění
Ukládání ligninů do mezifibrilálního prostoru
Základní polymerizující jednotkou pro tvorbu ligninů jsou koniferilalkohol, sinapylalkohol a parakumarylalkohol)
Nejvíce ligninu v buňkách mechanických pletiv – sklerenchymatického pletiva, v sekundární BS v dřevní částí svazku cévního
Suberinizace = zkorkovatění
Suberin – další látka (lipidové povahy), která se ukládá do mezifibriálních prostor
Suberinizovaná BS se stává nepropustná pro vodu i plyny (ochrana proti teplotním výkyvům, před nadměrným přehřátím, patogenům, výdejem vody…)
Suberin ve větší míře v endodermis a exodermis
Kutinizace- impregnace
kutin (lipidy polymerují většinou na povrchu rostlinného orgánu slabší nebo silnější = kutikula) její funkce je podobná suberinu
Anorganické sloučeniny oxid křemíku křemičitany a uhličitany
Ve větší míře přesličky a trávy
Ztenčeniny (v místech dělícího vřeténka)
Ztenčená místa dvou sousedních buněk vzájemně korespondují
V buněčné stěně nejprve vzniká pór a po přiložen primární a sekundární BS vzniká kanálek, kterým procházejí plasmodesmy
Mají kulatý nebo elipsovitý tvar
Dva typy
Tečky (existuje pouze primární BS)
Dvojtečky (sekundární BS) – ve větší míře na podélných stěnách cév (trubic)
Plasmodesmy
Jsou kanálky které umožňují propojení sousedních buněk
Kanálek je vystlán plazmalemou, kterým prochází hladké ER, jehož část je lokalizovaná v kanálku je spirálovitě stočená a je označována jako dezmotubulus, který se napojuje se ve dvou sousedních buňkách na endomembránový systém buněk
Na povrchu dezmotubulu a plazmalezmy jsou proteiny, které složí k rychlejšímu transportu látek do určité molekulové hmotnosti
Předpoklad propojení mezi jádry daného pletiva
Mezibuněčné prostory = interceluáry
nejsou bezprostředně po vzniku
tvorba až po vzniku ontogeneze (individuální vývoj)
Vznik trojím způsobem nebo jejich kombinací
Schizogenní – střední lamela se dotýká původní mateřské BS, kde se při vzniku střední lamely v místě napojení se vytváří dutina (celuázy a pektinázy)takto se vytváří průduchová štěrbina (průduchy), kanálky a dutiny (vyplněny vodou nebo vzduchem)
Lyzigenní – dochází k lyzi jedné nebo skupiny buněk a takto vznikají dutiny, které se pak vyplňují silicemi. (ve vnější vrstvě oplodí citrusových plodů)
Rhexigení – interceluáry (mezibuněčné prostory) vznikají při mech poškození a při nerovnoměrném růstu pletiv (pletiva se roztrhají) – ve stéblech trav
Vakuola
V mladých meristematických buňkách se vakuola vyskytuje v podobě provakuol (malé dutinky), někdy označovány jako primární lysozomy,
V prodlužovací fázi vývoji buňky dochází ke splývání (fůzy) provakuol v buňce
V buňce se z pravidla vyskytuje jen jedna = sekundární lyzozom 85-95 obj %
Vakuoly vznikají z váčků které jsou vytvářeny diktiozomy
Na povrchu jedna membrána = tonoplast
V tonoplastu ATP-ázové pumpy, ale také množství akvaporínů (kanálky pro transport vody)
Vnitřní obsah vakuoly = buněčná šťáva
Složení: nejvíce voda v ní rozpuštěné organické a anorganické látky – tyto látky dávají buňce určitý osmotický potenciál, který je závislý na koncentraci, ale i stupni disociace
Osmoticky aktivní látky jsou:
sacharidy minosacharidy - glukosa a fruktosa,
disacharidy- sacharóza
polysacharidy- inulin
org. kyseliny citrónová, jablečná, šťavelová, pyrohrozová….aminokyseliny
látky sekundárního metabolismu- alkaloidy, třísloviny, fenoly, antokyany (barviva- závislá na ph kyselé prostředí – červeně; neutrální – fialově; zásadité – modře
antokyany – rozpustné ve vodě (nacházejí se ve vakuole) Nemají význam ve fotosyntéze – nepříjmají sluneční záření pozor nesplést s fotosyntetickými barvivy(ty jsou rozpustné v organických rozpouštědlech-aceton, jsou schopny podílet se na fotosyntéze)
anorganické látky – fosfáty, nitráty, sulfáty a chloridy (u halofytů – schopnost žít s vysokou koncentrací solí, aby mohli odebírat živiny)
význam vakuoly
k akumulaci látek dočasná nebo trvalá
dochází k ní na podzim, větší množství škrobu a cukrů se akumuluje v kořenech, oddencích, hlízách, kořenech, cibulích (rostlina z nich odebírá v době nedostatku živiny, kdy je rostlina fotosynteticky nevytváří (i anorg. látky fenoly třísloviny)
na negativní náboj karboxylů org. kyseliny. se váží toxické kovy = 2 detoxikační místo b. (1 = BS)
produktem celé řady reakcí jsou protony H+ ionty, které musí být odstraňovány z cytoplasmy
při zvyšování H+ by enzymaticky katalyzované reakce přestaly probíhat a v konečném důsledku by došlo k odumření buňky
Protony jsou transportovány do vakuoly a tím ta vakuola přispívá k homeostázi dané buňky. (pH cytoplazmy 7; pH vakuoly 5-6) udržení rovnovážného stavu v buňce
CAM rostliny - velká vakuola je nezbytná slouží k akumulaci malátu (šťavelanu)
Chloroplast
Místem fotosyntézy, fotosyntetické asimilace, metabolismu uhlíku
Význam
Je místem absorpce a transformace světelné energie (příjem a přeměna)
Je místem necyklické a cyklické fotofosforylace
Necyklické = Z schéma popř. „Cig cag“schéma.
Oxidativní fosforylace – největší podíl vytvářené ATP v mitochondriích.
ATP také uvnitř chloroplastů původně anaerobní prostředí glykolýz.
Tvorba ATP NADPH2 – redukční ekvivalent vznikají v primárních procesech fotosyntézy, ale jsou využívány v sekundárních procesech
Dochází zde k fotolýze vody (oxidace na kyslík, vodík a elektrony) na vnitřní straně tylakoidní membrány
Fotolýza první popsaný mech týkající se fotosyntézy
Kyslík difunduje mezi molekulami fosfolipidů, a pro něj je membrána zcela propustná , jde do ovzduší. Vodíkové ionty jsou akumulovány uvnitř těla tylakoidů a narůstající gradient je ........…............ využito ke tvorbě ATP, kde je protonová pumpa.
Protonový kanál = systém proteinů
Sekundární procesy
Zabudování CO2 do organické molekuly také HCO3- do organické molekuly - tvorba triosy až 3 C skelety, které jsou fosforylovány až na hexosy 6 C a následně makromolekulu škrobu
V chloroplastu jsou dále syntetizovány proteiny na základě kružnicovité formy DNA (v chloroplastu jsou místa s obsahem po 6(10?) proteinech s kružnicovitou DNA)
Některé proteiny podílející se na stavbě a funkci protoplastu jsou vytvářeny DNA – proteiny reakčních center obou systému
Ostatní kódovány jadernou DNA syntéza na polyzomech transport protoplastu
Syntéza lipidů, morfologie a chemické složení chloroplastů (diskoidní tělíska), většinou v rostl. buňkách mezi 20-50 chloroplasty. Nejvíce chloroplastů se vyskytuje v buňkách palisádového parenchymu. Chloroplasty tvoří 20-30%
Chemické složení:
Voda , proteiny, lipidy, glycidy, fotosyntetické pigmenty(chlorofyly, karotenoidy, ATP, NADP, cytochromy, růstové regulátory