Buňky, které tvoří tkáně zástupců flóry a fauny, mají výrazné rozdíly ve velikosti, tvaru a složkách. Všechny však vykazují podobnosti v hlavních rysech růstu, metabolismu, vitální aktivity, podrážděnosti, schopnosti měnit se a vývoje. Dále se podívejme blíže na strukturu rostlinné buňky (tabulka hlavních složek bude uvedena na konci článku).
Stručné historické pozadí
Pomocí osmotického šoku v roce 1925 získali Grendel a Gorter prázdné erytrocytární schránky, jejich takzvané „stíny“. Byly naskládány na hromadu, určující jejich povrch. Lipidy byly izolovány pomocí acetonu. Byl také stanoven jejich počet na jednotku plochy erytrocytů. Navzdory chybám ve výpočtech byl odvozen náhodně správný výsledek a byla objevena lipidová dvojvrstva.
Obecné informace
Biologie je studium vývoje a růstu tkáňových prvků zástupců flóry a fauny. Struktura rostlinné buňky je složitátři neoddělitelně propojené složky:
- Jádro. Od cytoplazmy je oddělena porézní membránou. Obsahuje jadérko, jadernou mízu a chromatin.
- Cytoplazma a komplex specializovaných struktur - organely. Mezi posledně jmenované patří zejména plastidy, mitochondrie, lysozomy a Golgiho komplex, buněčné centrum. Organely jsou vždy přítomny. Kromě nich existují také dočasné útvary zvané inkluze.
- Struktura, která tvoří povrch, je obal rostlinné buňky.
Vlastnosti povrchového zařízení
U leukocytů a jednobuněčných organismů zajišťuje buněčná membrána pronikání vody, iontů, malých molekul jiných sloučenin. Proces, při kterém dochází k pronikání pevných částic, se nazývá fagocytóza. Pokud kapky kapalných sloučenin padají, mluví o pinocytóze.
Organoidy
Jsou přítomny v eukaryotických buňkách. Biologické přeměny, které se vyskytují v buňce, jsou spojeny s organelami. Pokrývá je dvojitá membrána – plastidy a mitochondrie. Obsahují vlastní DNA a také aparát syntetizující proteiny. Reprodukce probíhá dělením. V mitochondriích se kromě ATP v malém množství syntetizuje protein. Plastidy jsou přítomny v rostlinných buňkách. Jejich rozmnožování se provádí dělením.
Membrána
Je chybou předpokládat, že vnější vrstvou buňky je cytoplazma. Membrána je molekulárně elastická struktura. Vnější vrstva buňky se nazývápovrchový aparát, jehož prostřednictvím se provádí separace obsahu od vnějšího prostředí. Existují různé funkce buněčné membrány. Jedním z hlavních úkolů je zajistit celistvost celého prvku. Uvnitř jsou také struktury, které rozdělují buňku na tzv. kompartmenty. Tyto uzavřené zóny se nazývají organely nebo kompartmenty. V jejich rámci jsou zachovány určité podmínky. Funkcí buněčné membrány je regulovat výměnu mezi prostředím a buňkou.
Membrána
Jaká je struktura buněčné membrány? Buněčná membrána je dvojvrstva (dvojitá) molekul lipidové třídy. Většina z nich jsou lipidy komplexního typu – fosfolipidy. Molekuly obsahují hydrofobní (ocas) a hydrofilní (hlava) části. Když se vytvoří buněčná stěna, ocasy se otočí dovnitř a hlavy se otočí opačným směrem. Membrány jsou neměnné struktury. Skořápka živočišné buňky má mnoho podobností s prvkem zástupce flóry. Tloušťka membrány je asi 7-8 nm. Biologická vnější vrstva buňky zahrnuje různé proteinové sloučeniny: semiintegrální (na jednom konci ponořená do vnější nebo vnitřní lipidové vrstvy), integrální (pronikající skrz), povrchovou (přiléhající k vnitřním stranám nebo umístěná na vnější straně). Řada proteinů jsou spojovací body membrány a cytoskeletu uvnitř buňky a vnější stěny (pokud je přítomna). Některé integrální sloučeniny fungují jako iontové kanály, různé receptory a transportéry.
Obranný úkol
Struktura buněčné membrány do značné míry určuje její aktivitu. Membrána má zejména selektivní propustnost. To znamená, že stupeň propustnosti molekul membránou závisí na jejich velikosti, chemických vlastnostech a elektrickém náboji. Hlavní funkce, kterou vnější vrstva buňky plní, se nazývá bariéra. Díky tomu je zajištěna selektivní, regulovaná, aktivní i pasivní výměna sloučenin s okolím. Například membrána peroxisomů chrání cytoplazmu před nebezpečnými peroxidy.
Doprava
Vnější vrstvou buňky dochází k přechodu látek. Transportem je zajištěn přísun nutričních složek, eliminace konečných produktů metabolického procesu, sekrece různých látek, tvorba iontových složek. V buňce je navíc udržováno optimální pH a koncentrace iontů nezbytná pro fungování enzymů. Pokud z nějakého důvodu potřebné částice nemohou projít fosfolipidovou dvojvrstvou, například kvůli hydrofilním vlastnostem, protože membrána je uvnitř hydrofobní, nebo kvůli své velké velikosti, mohou procházet membránou přes speciální transportéry (nosné proteiny), např. endocytózou nebo proteinovými kanály. V procesu pasivního transportu procházejí sloučeniny vnější vrstvou buňky bez energetických nákladů difúzí podél koncentračního gradientu. Odlehčená implementace je považována za jednu z možností tohoto procesu. V tomto případě specifická molekula pomáhá látce procházet vnější vrstvou buňky. Umíexistuje kanál, který je schopen propouštět látky pouze typu 1. Aktivní doprava vyžaduje energii. To je způsobeno tím, že k pohybu v tomto případě dochází inverzně ke koncentračnímu gradientu. V tomto případě membrána obsahuje speciální pumpové proteiny, včetně ATPázy, která poměrně aktivně pumpuje draselné ionty do buňky a pumpuje ionty sodíku.
Další úkoly
Vnější vrstva buňky plní maticovou funkci. Tím je zajištěno určité vzájemné uspořádání a orientace membránových proteinových sloučenin a také jejich optimální interakce. Vzhledem k mechanické funkci je zajištěna autonomie buňky a vnitřních struktur i spojení s ostatními buňkami. V tomto případě mají stěny struktur velký význam u zástupců flóry. U zvířat závisí zajištění mechanické funkce na mezibuněčné látce. Membrány také plní energetické úkoly. V procesu fotosyntézy v chloroplastech a buněčného dýchání v mitochondriích se v jejich stěnách aktivují systémy přenosu energie. V nich se stejně jako v mnoha jiných případech podílejí bílkoviny. Jednou z nejdůležitějších je funkce receptoru. Některé proteiny, které se nacházejí v membráně, jsou receptory. Díky těmto molekulám může buňka vnímat určité signály. Například steroidy cirkulující v krevním řečišti ovlivňují pouze ty cílové buňky, které mají receptory odpovídající určitým hormonům. Existují také neurotransmitery. Tyto chemicképřipojení zajišťují přenos impulsů. Mají také spojení se specifickými cílovými proteiny. Membránové složky jsou často enzymy. Odtud enzymatická funkce buněčné membrány. Trávicí sloučeniny jsou přítomny v plazmatických membránách střevních epiteliálních elementů. Biopotenciály jsou generovány a vedeny ve vnější vrstvě buňky.
Koncentrace iontů
Pomocí membrány je vnitřní obsah iontu K+ udržován na vyšší úrovni než venku. Koncentrace Na+ je přitom výrazně nižší než navenek. To je zvláště důležité, protože poskytuje potenciální rozdíl napříč stěnou a generování nervového impulsu.
Značení
Na membráně jsou antigeny, které fungují jako jakési „štítky“. Označení umožňuje identifikaci buňky. Glykoproteiny – proteiny s navázanými oligosacharidovými rozvětvenými postranními řetězci – hrají roli „antén“. Protože existuje nespočet konfigurací postranních řetězců, je možné vytvořit marker pro každou skupinu buněk. S jejich pomocí jsou některé prvky rozpoznány jinými, což jim zase umožňuje jednat ve shodě. To se děje například při tvorbě tkání a orgánů. Podle stejného mechanismu imunitní systém rozpoznává cizí antigeny.
Složení a struktura
Jak bylo uvedeno výše, buněčné membrány se skládají z fosfolipidů. Kromě nich však struktura obsahujecholesterol a glykolipidy. Posledně jmenované jsou lipidy s připojenými sacharidy. Glyko- a fosfolipidy, které tvoří hlavně buněčné membrány, se skládají ze 2 dlouhých hydrofobních sacharidových „ocásků“. Jsou spojeny s hydrofilní, nabitou "hlavou". Díky přítomnosti cholesterolu má membrána potřebnou úroveň tuhosti. Sloučenina zabírá volný prostor mezi lipidovými hydrofobními ocasy, čímž zabraňuje jejich ohýbání. V tomto ohledu jsou ty membrány, ve kterých je méně cholesterolu, pružnější a měkčí, a kde je ho naopak více, je naopak větší tuhost a křehkost stěn. Kromě toho sloučenina funguje jako zátka, která zabraňuje pohybu polárních molekul z buňky do buňky. Zvláště důležité jsou proteiny, které pronikají membránou a jsou zodpovědné za její různé vlastnosti. Ten či onen obal rostlinné buňky má proteiny definované složením a orientací.
Anulární lipidy
Tyto sloučeniny se nacházejí vedle bílkovin. Prstencové lipidy jsou však uspořádanější a méně pohyblivé. Obsahují mastné kyseliny s vyšším nasycením. Lipidy opouštějí membrány společně s proteinovou sloučeninou. Bez prstencových prvků nebudou membránové proteiny fungovat. Skořápky jsou často asymetrické. Jinými slovy to znamená, že vrstvy mají různé lipidové složení. Zevní obsahuje především glykolipidy, sfingomyeliny, fosfatidylcholin, fosfatidyl nozitol. Vnitřní vrstva obsahuje fosfatidylnositol,fosfatidylethanolamin a fosfatidylserin. Přechod z jedné úrovně na jinou specifickou molekulu je poněkud obtížný. Může se to však stát spontánně. To se děje přibližně jednou za šest měsíců. Přechod lze také provést pomocí proteinů flippasy a scramblase. Když se fosfatidylseryl objeví ve vnější vrstvě, makrofágy zaujmou obrannou pozici a nasměrují svou aktivitu ke zničení buňky.
Organelles
Tyto oblasti mohou být jednotlivé a uzavřené nebo vzájemně propojené, oddělené membránami od hyaloplazmy. Za jednomembránové organely jsou považovány perixisomy, vakuoly, lysozomy, Golgiho aparát a endoplazmatické retikulum. Dvojité membrány zahrnují plastidy, mitochondrie a jádro. Pokud jde o strukturu membrán, stěny různých organel se liší složením proteinů a lipidů.
Selektivní propustnost
Skrze buněčné membrány pomalu difundují mastné a aminokyseliny, ionty a glycerol, glukóza. Stěny samy přitom tento proces aktivně regulují, některé procházejí a jiné zadržují. Existují čtyři hlavní mechanismy pro vstup sloučeniny do buňky. Patří mezi ně endo- nebo exocytóza, aktivní transport, osmóza a difúze. Poslední dva jsou pasivní povahy a nevyžadují náklady na energii. Ale první dva jsou aktivní. Potřebují energii. Při pasivním transportu je selektivní permeabilita určována integrálními proteiny - speciálními kanály. Membrána jimi prostupuje. Tyto kanály tvoří jakýsi průchod. Pro prvky existují vlastní proteinyCl, Na, K. Pokud jde o koncentrační gradient, molekuly prvků se do buňky přesouvají z něj. Na pozadí podráždění se otevírají kanály sodíkových iontů. Ti na oplátku začnou náhle vstupovat do cely. To je doprovázeno nerovnováhou membránového potenciálu. Poté se však vzpamatuje. Draslíkové kanály zůstávají vždy otevřené. Ionty přes ně pomalu vstupují do buňky.
Na závěr
Úkoly a struktura rostlinné buňky jsou stručně uvedeny níže. Tabulka také obsahuje informace o složení biologického prvku.
| Typy prvků | Složení a funkce |
| Rostlinné buňky | Vyrobeno z vlákna. Poskytuje lešení a ochranu. |
| Bioelements | Velmi tenká a elastická vrstva - glykokalyx obsahuje proteiny a polysacharidy. Poskytuje ochranu. |
