Náplň podkapitoly:

1. Struktura buňky

_

Struktura buňky

Buňka je základní stavební jednotkou eukaryot. Obaluje ji buněčná membrána, která odděluje obsah buňky od okolního prostředí. Tato membrána má funkci bariéry regulující přístup látek jak do buňky, tak i ven. Skládá se z dvojvrstvy fosfolipidů, do nichž jsou zanořeny molekuly cholesterolu, proteinů a oligosacharidů. Fosfolipidy jsou organizovány tak, že jejich lipofilní konce jsou k sobě přivráceny a hydrofilní konce jsou orientovány jednak vně a jednak dovnitř buňky. V buňce můžeme rozlišit dva důležité kompartmenty – jádro a cytoplazmu obsahující důležité organely pro život buňky.

Jádro

Jádro často napodobuje tvar buňky. Nejčastěji je však kulovitého tvaru od 5 do 10 μm. Rozlišujeme na něm jaderný obal, chromatin, jadérko a jadernou matrix.

Jaderný obal

Tato tenká blanka obalující jádro se skládá ze dvou membrán. Vnitřní membrána je vlastní jaderná membrána, zevní membrána je membrána endoplazmatického retikula.

Chromatin

U chromatinu, druhé složky jádra, můžeme rozlišit dva typy: heterochromatin ve světelném mikroskopu běžně zbarvený bazickými barvivy tmavě a euchromatin, který se nebarví a je světlý. Heterochromatin představuje kondenzovaný (spiralizovaný) genetický materiál a euchromatin despiralizovaný. Chromatin je tvořen stočenými vlákny DNA vázanými histony (bazické proteiny). DNA je nositelem většiny genetických informací.

Jadérko

Jadérko, kulovitý útvar o velikosti až 1 μm, se nachází v buňkách syntetizujících proteiny.

Jaderná matrix

Jaderná matrix vyplňuje prostor mezi chromatinem. Tvoří ji zejména proteiny, různé metabolity nebo ionty.

Cytoplazma

Cytoplazma obsahuje řadu specializovaných organel nutných pro život buňky. Mezi organely, které obsahuje, řadíme mitochondrie, ribosomy, endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát, lyzosomy , peroxisomy, sekreční granula.

Mitochondrie

Pojmem mitochondrie označujeme semiautonomní organely, které ke svému dělení nepotřebují jádro buňky, s charakteristickou stavbou tvořenou vnitřní a vnější mitochondriální membránou.

Obě membrány se odlišují řadou vlastností. Hladká zevní membrána, volně prostupná pro řadu molekul až do hmotnosti 10 kDa, obsahuje cholesterol. Vnitřní membrána prostupná pro malé molekuly od 100 do 150 Da má nízký poměr cholesterolu a vytváří záhyby, tzv. mitochondriální kristy, které zvětšují vnitřní povrch mitochondrií. Prostor mezi vnitřní a zevní membránou je spojený s prostorem mezi membránami krist. Prostor navnitř od vnitřní membrány se nazývá mitochondriální matrix. Existují však mitochondrie, jejichž kristy existují v podobě tubulů. Takové mitochondrie syntetizují steroidy (buňky kůry nadledvin, pohlavních orgánů). Vnitřní membrána je také vázána na enzymy, např. cytochromy, enzymy Krebsova cyklu. Jedním z hlavních úkolů mitochondrií je produkce ATP (makroergní sloučenina). To je z nitra mitochondrie transportováno a zužitkováno v cytoplazmě, kde poskytuje energii pro procesy, které ho potřebují (např. transport látek přes membránu, mechanická svalová práce, chemická práce syntetických pochodů).

Kristální typ mitochondrie

1 – Tubulární mitochondrie, 2 – Hladké endoplasmatické retikulum, 3 – Tuková kapénka, 4 – Jádro

Ribosomy

Ribosomy jsou granulární organely zajišťující proteosyntézu. Existují v cytoplazmě v podobě malých a velkých podjednotek, které se po zachycení mRNA (messenger RNA) spojují v ribosom. Po translaci se podjednotky opět rozdělí. Ribosomy se mohou nacházet volně v cytoplazmě nebo vázané na membránu endoplazmatického retikula, čímž dochází ke vzniku drsného endoplazmatického retikula.

Endoplazmatické retikulum (ER)

Endoplazmatické retikulum je skupina plochých a protáhlých váčků, ohraničených jednou membránou, zajišťující syntézu důležitých molekul. Protože se váčky vzájemně propojují, dostaly název retikulum. ER se objevuje ve dvou formách, a to agranulární (hladké) a granulární (drsné). Drsné endoplazmatické retikulum obsahuje navázané ribosomy a jeho funkce přispívá k proteosyntéze, naopak hladké endoplazmatické retikulum je místem, kde se odehrává syntéza lipidů a steroidů. Zvláštní formou endoplazmatického retikula je sarkoplazmatické retikulum ve svalových buňkách, které se podílí na regulaci koncentrace a transportu Ca²⁺.

1 – Jádro, 2 – Mitochondrie, 3 – Endoplasmatické retikulum, 4 – Polyribosomy

Golgiho aparát (GA)

Golgiho aparát, komplex cisteren a váčků roztroušených v cytoplazmě, tvoří funkční přechod mezi cytoplazmou a endoplazmatickým retikulem. Zajišťuje zpracování polypeptidů přicházejících z endoplazmatického retikula, glykosylaci, fosforylaci atd. Rovněž se podílí na vzniku sekrečních granul v cytoplazmě, což jsou zkoncentrované produkty endoplazmatického retikula.

1 – Jádro, 2 – Golgiho aparát, 3 – Mitochondrie, 4 – Transportní vezikuly

Sekreční granula

Lyzosomy

Lyzosomy jsou duté kulovité organely s enzymy. Obsahují kyselou fosfatázu, proteázy, lipázy atd. Rozlišujeme primární lyzosomy s enzymy, které vznikají z Golgiho aparátu tak, že jejich enzymy jsou syntetizovány v ER, poté jsou dopraveny do Golgiho aparátu, kde se modifikují a konečně z nich vznikají samotné primární lyzosomy. Sekundární lyzosomy, vznikající spojením primárního lyzosomu a fagosomu, jsou větší než primární a můžeme je rozdělit na autolyzosomy a heterolyzosomy. Autolyzosomy likvidují části organel v buňce. Heterolyzosomy (heterofagosomy) likvidují fagocytující části. Terciální lyzosomy obsahují nestravitelné zbytky např. lipofuchcinová granula charakteristická žlutozeleným zbarvením, zřetelně viditelná ve světelném mikroskopu.

1 – Mitochondrie, 2 – ER, 3 – Lipidové kapky, 4 – Inkluse glykogenu, 5 – Lipofuchsinové inkluse, 6 – Myofibrily

Peroxisomy

Peroxisomy jsou malé, membránou obalené organely tvořené v ER. Mají za úkol chránit buňky proti kyslíkovým radikálům a tvořit žlučové kyseliny. Hrají roli i v metabolismu lipidů.

Cytoskelet buňky

Mezi cytoskelet buňky řadíme mikrofilamenta, intermediární filamenta a mikrotubuly. Tyto proteinové struktury plní v buňkách mnoho funkcí – např. jsou oporou buňky a účastní se buněčného dělení či transportu látek.

Mikrofilamenta

Mikrofilamenta, vláknité útvary o průměru 7 nm složené z molekul aktinu, mohou být různě uspořádána, ve většině buněk ale tvoří těsně pod buněčnou membránou síť. Tím se podílejí například na endocytóze, exocytóze, kontrakci mikroklků, pohybu buněk a proudění  cytoplazmatických komponent. Současně zajišťují kontraktilitu celého těla – svalové buňky.

Intermediární filamenta

Intermediární filamenta průměru o 10-12 nm vytvářejí další cytoskeletární skupinu. Můžeme je rozlišit pomocí různých imunohistochemických metod, protože je tvoří různé proteiny. Řadíme k nim cytokeratiny v epitelových buňkách, dezmin v buňkách hladkého svalstva a v Z discích příčně pruhovaného kosterního svalu a srdečního svalu, vimentin mezenchymálního původu a u buněk embryonálního původu, neurofilamenta ve většině neuronů, gliový fibrilární kyselý protein v astrocytech či laminy A, B, C.

Mikrotubuly

Mikrotubuly o průměru 25 nm jsou tvořeny molekulami alfa a beta tubulinu. Tubulin vytváří protofilamenta probíhající ve stěně mikrotubulu. Stěna mikrotubulu sestává z 13 těchto protofilament. Mikrotubuly zajišťují tvar buňky, pohyb chromozomů po dělícím vřeténku či pohyb vezikul (transport látek) v buňce. Mikrotubuly jsou narušovány kolchicinem a vinblastinem považovanými za buněčné jedy – narušují buněčné dělení.

Mezi další neméně důležité struktury cytoskeletu patří centrioly, typicky sestavené tubuly – devět tripletů mikrotubulů paralelně uspořádaných do kruhu. V buňce bývají dvě centrioly. U nedělících se buněk se vyskytují poblíž jádra a Golgiho aparátu, u dělících se buněk se objevují na pólech.

Kinocílie jsou pohyblivé organizované útvary nacházející se na povrchu víceřadého cylindrického epitelu s řasinkami. Seřazují se do devíti párů mikrotubulů cirkulárně uspořádaných, uprostřed nich se nacházejí dva centrální mikrotubuly. Pohyb je dán rovinou, v níž leží oba centrální tubuly. Jedním směrem je pohyb rychlejší, návrat do původní polohy je pomalejší. Stejnou stavbu jako kinocílie má i bičík (s výjimkou délky, bičík je asi 10x delší).

Řasinky

Autor podkapitoly: Martina Šajdíková