Prosím, vypněte mobilní telefony

Ing. Zuzana Balounová, PhD. Obecná botanika 2. Základní kurs Cytologie Ing. Zuzana Balounová, PhD. (baloun@zf.jcu.cz)

BUŇKA Základní strukturní a organizační jednotka všech organismů Nejmenší systém schopný sám o sobě života a rozmnožování V současné době může vzniknout pouze z buněk stávajících Prokaryontní b. Eukaryontní b.

Eukaryontní rostlinná buňka jádro cytoplazma s organelami, cytoskelet vakuola povrchové struktury

Jádro (nucleus, karyon) řídí činnost buňky (produkci proteinů) uchovává genetickou informaci

Jádro (nucleus, karyon) - karyotéka s póry - Jadérka – RNA, bílkoviny syntéza bílkovin - karyoplazma – jaderný skelet: DNA ve dvojí podobě: zkrácené - (spiralizované chromozómy) v průběhu mitózy chromatin (rozpleté chromozómy) mezi mitózami

Jádro (nucleus, karyon) nukleární póry nukleoporiny centrální transportní kanál projdou částice menší než 10 nm

Jádro (nucleus, karyon)

Chromozóm

Ribozómy - vznik v jadérku: proribozomy přes jaderné póry přechází do cytoplazmy - syntéza proteinů Typy ribozomů: podle sedimentační konstanty 70S v chloroplastech a mitochondriích 80S v cytoplasmě

Cytoplazma cytoskelet, organely Endoplasmatické retikulum Golgiho aparát Ribosomy Mikrotělíska Plastidy Mitochondrie

Biomembrána Dvojvrstva na fázovém rozhraní Semipermeabilní (struktura!) Fosfolipidy (lecitin), glykolipidy, steroly biomolekulární film model tekuté mozaiky

Endoplazmatické retikulum (ER) Drsné ER s ribosomy Hladké ER Lumen ER elektrotransport nebo proteiny Kanálky ER (průměr 50-100 nm) dilatací vnitřního prostoru ER vznikají vakuoly

Funkce ER komunikační systém buňky (spojení s vnější membránou karyotéky) propojení ER buněk (plasmodesmy) transport (lipidy a proteiny) biosyntéza bílkovin na drsném ER (ribosomy), biosyntéza lipidů (hladké ER)

Produkce lipidů Olejové tělísko - povrch tvoří fosfolipidová monovrstva Oleosin - obsahuje řadu hydrofóbních AK

Produkce zásobních proteinů semen - globulíny (rozpustné ve vodě) - transportovány přes Golgiho systém do zásobních vakuol - prolaminy (hydrofóbní, v alkoholu rozpustné) - na povrchu proteinových tělísek

Golgiho aparát

Golgiho aparát soustava diktyozomů - rozvětvených do řady tubulů. Na okraji tvorba váčků vesikulů - v rostlinných buňkách - roztroušeny jako jednotky v cytoplasmě

Funkce GA sekreční procesy podílí se na metabolismu sacharidů a jejich transportu transport látek produkovaných v ER (lipidy a proteiny) do buněčné stěny nebo do vakuol syntéza a přenos stavebních prvků pro buněčnou stěnu exocytóza transpot Golgiho váčků z buňky exocytosou

Mikrotělíska kulovité organely – jednoduchá membrána 0,5 -1,7 mm zrnitá, někdy obsahují krystalické proteiny - spojeny s ER - peroxisomy - glyoxysomy

Peroxisomy - podílí se na glykolytickém metabolismu souvisejícím s fotorespirací - význam v metabolismu cukrů a detoxikaci řady látek.

Klíčící semena (obsahující lipidy) - účast v lipidické mobilizaci Listy C3 rostlin - klíčová role ve fotorespiraci Kořeny bobovitých rostlin - fixace N2 Nespecializované peroxisomy - obsahují katalasu (krystal), enzymy b-oxidace Mitochondrie Peroxisom Chloroplast

Glyoxizómy obsahují enzymy nezbytné během klíčení semen pro přeměnu tuků na sacharidy

Vakuoly tonoplast - reguluje transport látek do vakuoly a zpět soubor vakuol - vakuom tonoplast - reguluje transport látek do vakuoly a zpět tvorba tonoplastu - z ER, účast GA - provakuoly Akumulace iontů ve vakuole v koncentracích značně převyšujících koncentraci v okolní cytoplazmě - tím vytváří osmotický tlak a následně turgor (vnitřní napětí buňky, až 20 atm) nezbytný pro prodlužovací růst buněk vakuola v buňce důležitým osmoregulátorem

- v jedné buňce mohou být vakuoly různého charakteru - obsahující antokyany i bezbarvé. - idioblasty: častěji než specializace vakuol je specializace celých buněk, obsahující vakuoly s určitým obsahem - (tříslovinné, mléčné).

Funkce vakuol zásobní funkce předpokládá se podobná funkce vakuol jako řídí vodní potenciál buňky zásobní funkce předpokládá se podobná funkce vakuol jako lysozymu v živočišných buňkách (hydrolytické enzymy) reservoár protonů a důležitých iontů (Ca2+), pH 5-5,5 - regulace cytosolického pH a následně aktivity enzymů

obrana proti patogenům a býložravcům - akumulace toxických sloučenin a) fenolické sloučeniny, alkaloidy, kyanogenní glykosidy, proteasové inhibitory b) enzymy degradující buněčnou stěnu – chitinasa, glukanasa c) obranné molekuly (saponiny) d) latexy - hydrofobní polymery s insekticidními a fungicidními vlastnostmi

- uložení toxických sloučenin (těžké kovy, oxaláty - tvorba krystalů oxalátu vápenatého) - pigmentace (antokyany) - okvětní plátky, ovoce, ochrana listů

Cytoplazma a organely roztok anorganických iontů a organický látek cytoskelet síť mikrotrabekul (ještě drobnějších bílkovinných vláken ) - trámčina pro rozmístění ribozómů, organel, ale i molekul enzymů

cytoskelet monomery (molekuly proteinů (tubulin, aktin aj.) polymerují do vláken: mikrotubuly mikrofilamenta, intermediární filamenta mikrotrabekuly.

mikrotubuly tvořeny bílkovinou tubulinem systém mitotický periferní = mechanická kostra buňky posun organel pohyb bičíků… mikrofilamenta tvořena aktinem a myosinem tenčí, delší –svazky spojují protilehlá místa plazmatické membrány. mikrotrabekuly. síť vláken, kostra s ukotvenými strukturami

cytoskelet dynamický funkční systém zúčastňuje se procesů spojených s tokem informací podílí se na přenosu informací (vytváří paměťové struktury - epigenní paměť buňky) - částí cytoskeletu je totiž centriola

Mitochondrie (chondriozómy - soubor je chondrion) semiautonomní organely tvar zrníček, tyčinek, vlákenek, nebo válcovité formy). semipermeabilní dvojitá membrána perimitochondriální prostor vnitřní membrána se vchlipuje a do matrix, tekuté základní hmoty vytváří kristy

Mitochondriom - energetické centrum buňky Počet 1 – 2000 (až 1/5 celkového objemu buňky) Funkce - enzymy citrátového cyklu, respirace, produkce ATP - intenzivní pohyb, častá fúze nebo dělení matrix: Krebsův cyklus a ß-oxidace mastých kyselin vnitřní strana krist - dýchací řetězec, vazba energie do ATP Množení - příčným dělením, fragmentací, pučením, diferenciací protoformy po indukci kyslíkem

Matrix - obsahuje proteiny, RNA, extrachromozomální DNA, ribozomy

Plastidy Lipoproteinové organely obsahující vlastní DNA a ribozomy Primární plastid - dvě membrány + stroma společný původ: iniciální částice - z ní proplastid.

Funkce plastidů zásobní organely účast na metabolických dějích (biosyntéza chlorofylu, karotenoidů, purinů, pyrimidinů, mastných kyselin) Redukce anorganických sloučenin NO2- a SO42- Příčné dělení

Chromoplasty žlutá a červená barviva – karotenoidy v buňkách květních orgánů ve zralých plodech v nadzemních orgánech mnoha parazitů (záraza) v kořenech (mrkev) nejčastěji kulovité nebo čočkovité Hromaděním karotenoidů (nebo tuků) se jejich tvar mění - barvivo v nich krystalizuje (jehličky, mnohostěny)

Leukoplasty bezbarvé - v orgánech jež nejsou vystaveny světlu (kořeny, dřeň), - v plodech - v buňkách pokožky a v trichomech sférické, tyčinkovité, nepravidelné. Nejhojnějším typem jsou amyloplasty elaioplasty - vyplněné tukem proteinoplasty - s krystaly proteinu

Leucoplast - Elaioplast - Proteinoplast Etioplast Chloroplast - Amyloplast - Elaioplast - Proteinoplast Etioplast Chloroplast Chromoplast

Leukoplast neobsahují pigmenty, dvě obalové membrány, husté stroma, velmi málo vnitřní membrány a ribosomů syntéza monoterpenů (součástí esenciálních olejů) škrobu (amyloplast), lipidů (elaioplast), proteinů (proteinoplast) Lokalizace: blízko hladkého ER které se podílí na syntéze lipidů

Amyloplast Nepigmentované plastidy s granulemi škrobu Výskyt - zejména v zásobních orgánech Škrobová zrna

Etioplast v etiolovaných listech, chybí chlorofyl, vývoj za tmy nebo slabého světla produkce chlorofylových prekursorů - protochlorofyllid (po osvícení - syntéza chlorofylu) ukládá membránové lipidy ve formě membránových struktur - prolamelární tělíska (75% lipidů) - po osvícení tvorba thylakoidů

Chloroplasty Množství - 40 až 500 000 chloroplastů na 1 mm2 listu tylakoidy (plošné měchýřky) Grana diskovité tylakoidy (počet - až 40 vliv světelných podmínek) Intergrana tylakoidy stromatu

vnitřní strana tylakoidních membrán – chlorofyl, světelná fáze stroma – temnostní obsahují zrníčka škrobu a kapénky lipidů Jeden – stovky v buňce

(mladé primární listy) Proplastid (mladé primární listy) Chloroplast Amyloplast Leukoplast Chromoplast

Protoplasmatické součásti: cytoplasma (membrány, partikule, cytoskelet, základní cytoplasma) karyoplasma plastidoplasma chondrioplasma Neprotoplasmatické součásti: krystaly, škrobová zrna tukové krůpěje buněčná stěna obsah vakuoly intersticiální fáze (vnitřní fáze ER, GA membránové prostory plastidů a mitochondrií)

% celkového objemu buňky Buněčná struktura % celkového objemu buňky Funkce Vakuoly 79 Udržování buněčného napětí (řídí osmotický potenciál), ukládání zásobních a odpadních látek Chloroplasty 16 Fotosyntéza, syntéza škrobu a lipidů Cytosol 3 Syntéza sacharosy, řada dalších metabolických drah Mitochondrie 0,5 Buněčné dýchání Jádro 0,3 Obsahuje genom buňky, replikace a transkripce DNA Peroxisomy Tvorba toxických meziproduktů Endoplasmatické retikulum Uložení Ca2+ iontů, účast na exportu proteinů z buňky a transportu proteinů do vakuoly Golgiho aparát Zpracování a rozdělení proteinů určených pro export z buňky nebo transport do vakuoly