Živé mechanizmy bunky

Jadierkoalebo bunkové jadierko alebo nukleolus (lat. nucleolus) je bunková organela resp. časť jadra s najväčšou proteosyntetickou aktivitou. Vyskytuje sa v jadrách všetkých eukaryotických buniek. Je to silne svetlolomná štruktúra, ktorá sa intenzívne farbí, najmä zásaditými farbivami, a preto ju možno pozorovať aj vo svetelnom mikroskope. Jadierko nepredstavuje samostatnú bunkovú organelu v pravom slova zmysle, ale je produktom chromozómu. Nie je trvalou súčasťou jadra, mizne v profáznom štádiu mitózy a k jeho rekonštrukcii dochádza až v telofáze. Svojimi fyzikálochemickými vlastnosťami sa odlišuje od hmoty jadra, od ktorej nie je oddelené žiadnou membránou. Geneticky a morfologicky je jadierko spojené s chromozómami. Tvar jadierka je guľovitý, eliptický alebo aj nepravidelný. Počet jadierok kolíše od jedného k trom.
Bunkové jadro alebo nukleus (nucleus) je organela, ktorá je genetickoinformačnou "centrálou" eukaryotických buniek. Bunkové jadro obsahuje hlavnú časť genetickej informácie bunky potrebnej pre procesy rastu, látkovej výmeny a vývinu. Tieto informácie sú uložené v chromatíne resp. v chromozómoch v podobe DNA. Vyskytuje sa vo všetkých eukaryotických bunkách s výnimkou zrelých erytrocytov cicavcov. Prokaryoty nemajú obal jadra, keďže však genetický materiál aj v nich spravidla leží v strede bunky, hovoríme o ekvivalente jadra alebo o nukleoide (nevhodne aj o "bunkovom jadre").

Obsah

Počet

Väčšinou je v bunke jedno jadro, ale u nálevníkov (Ciliophora) sú jadrá dve, pričom väčšie z nich - macronucleus zabezpečuje bežné životné funkcie a menšie - micronucleus má význam pre rozmnožovanie. Niekedy sa vyskytuje i polynukleizmus (Sarcodina - koreňonožce). Existujú aj bunky, ktoré nemajú bunkové jadro(napr. červené krvinky).

Veľkosť

Veľkosť jadra môže byť rôzna. Závisí od typu bunky, jej metabolickej aktivity, ontogenetického vývinu, stupňa diferenciácie, fyziologického stavu a funkcie, ktorú bunka vykonáva. V mladých bunkách s vysokou metabolickou aktivitou zaberajú jadrá značný objem a sú relatívne väčšie oproti jadrám starších buniek. Avšak pomer objemu jadra k objemu cytoplazmy zostáva viac-menej stály a označuje sa ako nukleo-cytoplazmatický pomer.

Tvar

Tvar jadra sa obyčajne prispôsobuje tvaru bunky a v rôznych bunkách môže byť značne variabilný. Najčastejšie býva jadro guľovitého, elipsovitého, alebo až laločnatého tvaru. U mladých buniek je jadro lokalizované približne v geometrickom centre bunky. Neskôr, v dôsledku špecializácie buniek, môže dôjsť k excentrickej lokalizácii jadra. Obsah DNA je u rovnakých buniek zhodný, zatiaľ čo obsah RNA značne kolíše v závislosti od druhu a fyziologického stavu bunky.

Obal

Jadro eukaryotických buniek je od základnej cytoplazmy oddelené dvojitou membránou. Priestor medzi dvojitou membránou sa nazýva perinukleárny priestor. Vonkajšia časť jadrovej membrány je v tesnom kontakte s membránami endoplazmatického retikula. So svojím okolím jadro komunikuje prostredníctvom pórov, ktoré sú v jadrovej membráne. Tieto póry nie sú jednoduché otvory, ale zložité štruktúry, ktorých počet na jednotku plochy kolíše v závislosti od aktivity bunky. Bunky s vyššou syntetickou aktivitou majú vyšší počet jadrových pórov ako bunky z nižšou syntetickou aktivitou.

Vnútro

Vnútro jadra je vyplnené vláknami i granulami chromatínu. Chromatín predstavuje vlastne chromozómy počas interfázy. Jeho špiralizáciou sa zviditeľňujú chromozómy počas mitotického delenia. Chromozómy predstavujú základné funkčné jednotky jadra. Sú nositeľmi genetickej informácie zakódovanej do molekuly DNA. Počet chromozómov v jadre môže byť diploidný - u somatických buniek, alebo haploidný - u pohlavných buniek. V diploidnej sade sa vyskytujú páry homologických chromozómov, ktoré majú rovnaký tvar, veľkosť, štruktúru aj funkciu. Počet, tvar a veľkosť chromozómov je stálym znakom pre určitý druh. Súbor všetkých morfologických znakov v bunke sa nazýva - karyotyp. Jadierko (nucleolus) je miestom najvyššej proteosyntetickej aktivity. V jadre ich môže byť i viac a sú tvorené vláknami DNA, RNA a bielkovín. Jeho hlavnou funkciou je syntéza jednotlivých typov RNA, zvlášť ribozomálnej RNA. Táto potom cez póry v jadrovej membráne uniká do cytoplazmy a dáva vznik ribozómom.

Funkcie jadra

Funkcie jadra sa dajú rozdeliť na genetické a biochemické. Genetická funkcia je viazaná na chromozómy, kde sú usporiadané gény, ktoré sú nositeľmi dedičných vlastností. Genetická informácia obsiahnutá v DNA je prepisovaná na rôzne typy RNA, ktoré sa v cytoplazme stávajú základom proteosyntézy.
Ribozómy sú bunkové organely uložené voľne v cytoplazme alebo viazané na endoplazmatické retikulum. Obsahujú RNA a bielkoviny. Prebieha v nich syntéza bielkovín.
Endoplazmatické retikulum Endoplazmatické retikulum alebo ER (endoplazmatické znamená "v plazme", retikulum znamená "malá sieť") je sústava cisterien (plochých dutých priestorov) a tubúl (kanálikov), ktoré sú ohraničené membránami, a ktoré sú často sieťovito prepojené a tiahnu sa cez veľkú časť cytoplazmy.

    Je to organela nachádzajúca sa skoro v každej eukaryotickej bunke.

    Endoplazmatické retikulum je tvorené systémom vnútrobunkových membrán, vytvárajúcich systém kanálikov a cisterien, ktoré sú zvyčajne spojené s jadrovou a cytoplazmatickou membránou. ER zväčšuje vnútorný povrch bunky, čo má význam pre metabolické procesy. Rozlišujeme drsné a hladké ER:
Golgiho aparát Golgiho aparát (skratka GA) alebo Golgiho systém alebo Golgiho komplex je sústava cisterien (plochých dutých priestorov) a bubliniek (vezikúl), ktoré sú umiestnené v hromadách (diktyozómoch), pričom táto sústava slúži najmä na tvorbu sekrétov na exocytózu a na syntézu sekrétových polysacharidov.

    Je to organela, ktorá sa nachádza vo väčšine eukaryotických buniek vrátane rastlinných a živočíšnych. Názov dostala podľa talianského anatóma Camilla Golgiho, ktorý ju roku 1898 opísal v nervových bunkách.

     V mnohých rastlinných bunkách sa diktyozómy nachádzajú v celej cytoplazme (dispezný Golgiho aparát) a nie sú viditeľné svetelným mikroskopom. V typických živočíšnych (aj ľudských) bunkách sa zas nachádzajú skupiny viacerých diktyozómov tesne vedľa seba (spravidla blízko jadra).

     Golgiho aparát má teda v živočíšnych bunkách podobu zložitého sieťovitého útvaru tvoreného súborom navzájom pospájaných diktyozómov, z ktorých sa odškrcujú drobné vačky - vezikuly naplnené sekrétmi. To svedčí o aktívnej úlohe Golgiho aparátu pri sekrečnej činnosti bunky. Okrem toho sa GA podieľa na transporte a ukladaní proteínov syntetizovaných v ER, obnove cytoplazmatickej membrány pri endocytóze alebo jej poškodení, na syntéze mukopolysacharidov (tvoria ochranný hlien na povrchu epitelov napr. u mäkkýšov, obrúčkavcov, alebo v ľudskom žalúdku) a glykoproteínov. Syntéza imunoglobulínov svedčí o aktívnej účasti GA na obranných mechanizmoch celého organizmu.
Mitochondria alebo chondriozóm je organela, ktorá je obalená dvojitou membránou, ktorá má vlastnú genetickú sústavu, a ktorá sa vo veľkom množstve vyskytuje v cytoplazme eukaryotických buniek a slúži prevažne na získavanie energie tzv. bunkovým dýchaním (aeróbnou oxidáciou).

     V prokaryotických bunkách sa mitochondrie nenachádzajú a enzýmy potrebné na získavanie energie sa v nich nachádzajú v plazmatickej membráne alebo jej záhyboch. Vo veľa baktériách ich funkciu vykonávajú mezozómy, ktorých funkcia nie je celkom objasnená.

     Zo živočíšnych eukaryotických buniek chýbajú iba u extrémne špecializovaných parazitov, napr. Haemosporidia a Microspora. U Pelomyxozoa ich funkciu vykonávajú symbiotické baktérie.

Obsah

Zloženie

Na povrchu sú mitochondrie obalené dvojitou membránou. Vonkajší list tejto membrány je hladký, vnútorný list vbieha vo forme úzkych záhybov do mitochondrie a vytvára priehradky - kristy. Niekedy tieto priehradky nadobúdajú tvar rúrok - tubulárny typ mitochondrií. Kristy zväčšujú vnútorný povrch mitochondrií. Ich počet je priamo úmerný metabolickej aktivite mitochondrie i bunky ako takej. Bunky s vysokou metabolickou aktivitou majú mitochondrie s vyšším počtom kríst, ako bunky s nižšou metabolickou aktivitou. Rovnaký vzťah platí aj pre počet mitochondrií v bunke. Priestor medzi kristami vypĺňa základná hmota - matrix. V nej prebieha Krebsov cyklus, preto sú tu lokalizované všetky potrebné enzýmy. Na kristách dochádza k uvoľňovaniu elektrónov a vzniku H+. Takto získaná energia sa postupne zabudováva do ATP.

Funkcie

Hlavnou funkciou mitochondrií je aeróbna oxidácia niektorých metabolitov, syntéza ATP a transport elektrónov. Plnia teda úlohu akejsi "elektrárne" v bunke. Ich druhotnou funkciou je zásobná funkcia (lipidy, bielkoviny, soli vápnika). Mitochondrie v erytroblastoch sa podieľajú aj na syntéze hemoglobínu.

Vznik

Mitochondrie vznikajú len delením už existujúcich mitochondrií. Majú vlastnú DNA a mitochondriálne ribozómy, čo im umožňuje syntézu potrebných enzýmov. Preto sa o nich hovorí, ako o semiautonómnych organelách (existujú aj teórie o symbiotickom pôvode mitochondrií).
Vakuola Vakuola je jednoduchou membránou ohraničený priestor v bunkách rastlín, protistov, kvasiniek a niektorých živočíchov. Membrána vakuoly sa nazýva tonoplast.    

Vakuoly rastlín

V mladých bunkách a bunkách pracujúcich delivých pletív sa vyskytuje väčšie množstvo malých vakuol, ktoré počas diferenciácie rastú a splývajú. V zrelých bunkách potom už spravidla existuje jediná obria vakuola, ktorá môže zaplniť viac ako 90 % ich objemu. Rastlinná vakuola predstavuje zásobáreň vody a rôznych ďalších organických aj anorganických látok (cukry, bielkoviny, aminokyseliny, organické kyseliny, alkaloidy, tiesloviny, farbivá) a také miesto, kde dochádza vo väčšej miere k bunkovému tráveniu (nahrádza neprítomné lyzozómy). Tekutý obsah vakuoly sa nazýva bunková šťava. V niektorých prípadoch v nej môžu nahromadené látky vykryštalizovať (tzv. inklúzia).

Vakuoly živočíchov

Väčšie množstvo drobných vakuol možno nájsť aj v živočíšnych bunkách - napr. v bunkách chrbtice.

Vakuoly protistov

U protistov sa tiež vyskytujú vakuoly, treba však dodať, že spravidla veľmi modifikované. Najznámejšími modifikáciami sú pulzujúce vakuoly a potravné vakuoly.
Lyzozóm Termínom lyzozómy sú označované rozličné štruktúry guľovitého tvaru, ktoré obsahujú enzýmy hydrolázy. Tieto slúžia na odbúravanie endogénneho a exogénneho materiálu v bunkách a bunkových štruktúrach, ktoré stratili funkčnosť. Tomuto javu hovoríme autofágia. Autofágia je normálny fyziologický proces v každej zdravej bunke. V mŕtvych, alebo ireverzibilne poškodených bunkách membrány lyzozómov praskajú a enzýmy rozložia celý obsah bunky.

Rozdelenie

Lyzozómy sa rozdeľujú do troch kategórií:
Centriola Centriola alebo centriol je bunková organela u živočíšnych a niektorých rastlinných buniek nachádzajúca sa v centrozóme, tvorená deviatimi zväzkami podlhovastých mikrotubulov (pričom každý zväzok sa skladá z troch mikrotubulov) a zúčastňujúca sa na tvorbe bičíkov a riasiniek. Zdá sa, že hrajú rolu aj pri tvorbe deliaceho vretienka.

     Po chemickej stránke sú tvorené bielkovinami, glukózou a malým množstvom RNA. Ich priemer je asi 150 nm, dĺžka 300 až 600 nm.
Centrozóm Centrozóm je zvláštna zhustená časť cytosólu živočíšnych a niektorých rastlinných buniek spolu s v ňom obsiahnutými valcovitými telieskami - centriolami. Nachádza sa v blízkosti jadra.

     Spravidla obsahuje dve centrioly (v G1-fáze bunkového cyklu). Centrozóm zohráva nezastupiteľnú úlohu pri mitotickom delení bunky. Počas delenia bukového jadra sa delí aj centrozóm a dcérske centrozómy obsahujúce po dve centrioly a vzniknuté v S-fáze bunkového cyklu putujú k opačným pólom. Medzi od seba putujúcimi centriolami sa vytvorí deliace vretienko. Okrem tejto dôležitej úlohy plní centrozóm aj úlohu bazálneho telieska riasiniek a bičíkov. Na začiatku diferenciácie nových riasiniek dochádza k autoreprodukcii centriolov, ktoré putujú k povrchu bunky a stávajú sa bazálnymi telieskami vyrastajúcich riasiniek.