Informace

6.18: Ribozomy, mitochondrie a peroxizomy - biologie


Ribozomy

Ribozomy jsou buněčné struktury zodpovědné za syntézu proteinů. Aminokyseliny jsou stavebními kameny bílkovin.

Protože syntéza proteinů je základní funkcí všech buněk, ribozomy se nacházejí prakticky v každé buňce. Ribozomy jsou obzvláště hojné v buňkách, které syntetizují velké množství bílkovin. Slinivka je například zodpovědná za tvorbu několika trávicích enzymů a buňky, které tyto enzymy produkují, obsahují mnoho ribozomů. Vidíme tedy další příklad funkce následující po formě.

Mitochondrie

Mitochondrie (singulární = mitochondrie) jsou často nazývány „elektrárnami“ nebo „energetickými továrnami“ buňky, protože jsou zodpovědné za výrobu adenosintrifosfátu (ATP), hlavní energetické molekuly buňky. ATP představuje krátkodobě uloženou energii buňky. Buněčné dýchání je proces výroby ATP pomocí chemické energie nacházející se v glukóze a dalších živinách. V mitochondriích tento proces využívá kyslík a produkuje oxid uhličitý jako odpadní produkt. Ve skutečnosti oxid uhličitý, který vydechujete s každým nádechem, pochází z buněčných reakcí, které produkují oxid uhličitý jako vedlejší produkt.

V souladu s naším tématem funkce sledující formu je důležité zdůraznit, že svalové buňky mají velmi vysokou koncentraci mitochondrií, které produkují ATP. Vaše svalové buňky potřebují spoustu energie, aby se vaše tělo dalo do pohybu. Když vaše buňky nemají dostatek kyslíku, nevytvářejí mnoho ATP. Místo toho je malé množství ATP, které produkují v nepřítomnosti kyslíku, doprovázeno produkcí kyseliny mléčné.

Mitochondrie jsou organely s dvojitou membránou oválného tvaru (obrázek 2), které mají vlastní DNA a ribozomy (o těch si povíme později!). Každá membrána je fosfolipidová dvojvrstva zalitá proteiny. Vnitřní vrstva má záhyby zvané cristae. Oblast obklopená záhyby se nazývá mitochondriální matice. Krystaly a matrice mají různé role v buněčném dýchání.

Peroxisomy

Peroxisomy jsou malé kulaté organely uzavřené jednoduchými membránami. Provádějí oxidační reakce, které rozkládají mastné kyseliny a aminokyseliny. Detoxikují také mnoho jedů, které se mohou dostat do těla. Mnoho z těchto oxidačních reakcí uvolňuje peroxid vodíku, H2Ó2, které by poškozovaly buňky; když jsou však tyto reakce omezeny na peroxisomy, enzymy bezpečně rozkládají H2Ó2 do kyslíku a vody. Například alkohol je detoxikován peroxizomy v jaterních buňkách. Glyoxysomy, které jsou specializovanými peroxizomy v rostlinách, jsou zodpovědné za přeměnu uložených tuků na cukry.


Peroxisomy - další balíček enzymů

Existuje mnoho způsobů peroxizomy jsou podobné lysozomům. Jsou to malé váčky nacházející se kolem buňky. Mají jedinou membránu, která obsahuje trávicí enzymy pro štěpení toxických materiálů v buňce. Liší se od lysozomů typem enzymu, který drží. Peroxisomy drží enzymy, které vyžadují kyslík (oxidační enzymy). Lysozomy mají enzymy, které pracují v oblastech chudých na kyslík a snižují pH.

Peroxisomy absorbují živiny, které buňka získala. Jsou velmi dobře známé pro trávení mastné kyseliny. Hrají také roli ve způsobu trávení organismů alkohol (ethanol). Protože dělají tuto práci, očekávali byste, že jaterní buňky budou mít více peroxizomů než většina ostatních buněk v lidském těle. Hrají také roli při syntéze cholesterolu a trávení aminokyseliny.


Cytoplazmatické organely

Cytoplazma je látkou buňky jiné než jádro a buněčná membrána a je v podstatě tekutá, „organely“ jsou funkční prvky v cytoplazmě. Některé z nejdůležitějších organel, které cytoplazma obsahuje, jsou ribozomy, mitochondrie, proteiny, endoplazmatické retikulum, lysozomy a Golgiho aparát.

Mitochondrie

Mitochondrie jsou elektrárny buňky, protože jsou místy produkce adenosintrifosfátu (ATP).

LM obrázek

Mitochondrie, pokud jsou přítomny ve velkém počtu, přispívají k cytoplazmatické eozinofilii kvůli velkému množství membrány, kterou obsahují. Mitochondrie lze v tkáních vizualizovat pomocí speciálních barviv, např. stříbrná skvrna.

EM obrázek

Mitochondrie jsou organely vázané na membránu, přítomné ve všech typech buněk kromě červených krvinek a terminálních keratinocytů epidermis kůže. Mají různé tvary a jejich počet se pohybuje od několika do několika stovek v závislosti na energetické potřebě různých typů buněk. Každý mitochondrion je obklopen dvěma membránami: vnější a vnitřní, které definují dvě mitochondriální kompartmenty

  • Intermembranózní prostor, oddělení umístěné mezi oběma membránami.
  • Prostor matrice, oddělení uzavřené vnitřní membránou.

Mitochondriální membrány obsahují odlišné proteinové složení související s jeho funkcí, Vnější membrána je hladká a porézní. Umožňuje snadný průchod malých molekul díky přítomnosti specifických transmembránových proteinů nazývaných mitochondriální poriny.

Buněčná struktura

Vnitřní membrána

  • Je složen do mnoha cristae, které výrazně zvětšují jeho celkový povrch, počet cristae je větší v buňkách s větší poptávkou po ATP jako ve svalových vláknech srdce.
  • Většina mitochondrií má ve svém nitru ploché lamelové cristae, zatímco buňky, které vylučují steroidy, často obsahují tubulární cristae.
  • Je vysoce nepropustný pro ionty a malé molekuly díky přítomnosti specifického fosfolipidu nazývaného kardiolipin.
  • Obsahuje enzymatické složky elektronového transportního systému (enzymy dýchacího řetězce) a ATP syntázy. Tyto enzymy z elementárních částic vyčnívajících z mitochondriální cristální membrány do matrice.

Matrixový prostor je obklopen vnitřní mitochondriální membránou. Obsahuje následující:

  • Četné rozpustné enzymy zapojené do specializovaných mitochondriálních funkcí jako cyklus kyseliny citrónové.
  • Mitochondriální DNA a několik ribozomů.
  • Matrixové granule, které uchovávají ionty vápníku (Ca +), tedy hrají roli v mitochondriální regulaci intracelulární koncentrace Ca +.

Intermembranózní prostor obsahuje substráty difundující z cytoplazmy vnější membránou a ionty čerpané z prostoru matrice vnitřní membránou.

Genetický systém mitochondrií: Mitochondrie jsou samoreplikující se organely, mitochondriální genom je kruhová molekula DNA s omezenou kódovací kapacitou. Představuje 1% z celkové DNA buňky. Mitochondrie mohou syntetizovat některé ze svých strukturních proteinů vlastními RNA. Většina mitochondriálních proteinů je kódována jadernou DNA a jsou syntetizována v cytoplazmě a následně importována do mitochondrií.


Funkce peroxizomů

Peroxisomy obsahují nejméně 50 různých enzymů, které se podílejí na různých biochemických drahách v různých typech buněk. Peroxisomy byly původně definovány jako organely, které provádějí oxidační reakce vedoucí k produkci peroxidu vodíku. Protože je peroxid vodíku škodlivý pro buňku, obsahují peroxidy také enzym katalázu, který peroxid vodíku rozkládá buď jeho přeměnou na vodu, nebo pomocí jeho oxidace jiné organické sloučeniny. Takovými oxidačními reakcemi se v peroxisomech rozkládá řada substrátů, včetně kyseliny močové, aminokyselin a mastných kyselin. Oxidace mastných kyselin (obrázek 10.25) je obzvláště důležitým příkladem, protože poskytuje hlavní zdroj metabolické energie. V živočišných buňkách se mastné kyseliny oxidují v peroxizomech i mitochondriích, ale v kvasinkách a rostlinách je oxidace mastných kyselin omezena na peroxisomy.

Obrázek 10.25

Oxidace mastných kyselin v peroxisomech. Oxidace mastné kyseliny je doprovázena produkcí peroxidu vodíku (H2Ó2) z kyslíku. Peroxid vodíku se rozkládá katalázou, a to buď přeměnou na vodu, nebo oxidací jiné organické látky (více.)

Kromě poskytnutí prostoru pro oxidační reakce se peroxisomy podílejí na biosyntéze lipidů. V živočišných buňkách se cholesterol a dolichol syntetizují v peroxizomech i v ER. V játrech se peroxisomy také podílejí na syntéze žlučových kyselin, které jsou odvozeny z cholesterolu. Peroxisomy navíc obsahují enzymy potřebné pro syntézu plazmatických proteinů a rodiny fosfolipidů, ve kterých je jeden z uhlovodíkových řetězců spojen s glycerolem etherovou vazbou spíše než esterovou vazbou (obrázek 10.26). Plasmalogeny jsou důležitými membránovými složkami v některých tkáních, zejména srdci a mozku, i když v jiných chybí.

Obrázek 10.26

Struktura plazmatu. Uvedený plazmlogen je analogický s fosfatidylcholinem. Jeden z řetězců mastných kyselin je však spojen s glycerolem etherovou, nikoli esterovou vazbou.

Peroxisomy hrají v rostlinách dvě zvláště důležité role. Za prvé, peroxisomy v semenech jsou zodpovědné za přeměnu uložených mastných kyselin na uhlohydráty, což je rozhodující pro poskytování energie a surovin pro růst klíčící rostliny. K tomu dochází prostřednictvím řady reakcí nazývaných glyoxylátový cyklus, což je varianta cyklu kyseliny citrónové (obrázek 10.27). Někdy se nazývá peroxisomy, ve kterých k tomu dochází glyoxysomy.

Obrázek 10.27

Glyoxylátový cyklus. Rostliny jsou schopné syntetizovat sacharidy z mastných kyselin prostřednictvím glyoxylátového cyklu, což je varianta cyklu kyseliny citrónové (viz obrázek 2.34). Stejně jako v cyklu kyseliny citronové se acetyl CoA kombinuje s oxaloacetátem za vzniku (více.)

Za druhé, jsou zapojeny peroxisomy v listech fotorespirace, který slouží k metabolizaci vedlejšího produktu vytvořeného během fotosyntézy (obrázek 10.28). CO2 se během fotosyntézy převádí na sacharidy prostřednictvím řady reakcí nazývaných Calvinův cyklus (viz obrázek 2.39). Prvním krokem je přidání CO2 na ribbonosu-1,5-bisfosfát s pěti uhlíkovými cukry, čímž se získají dvě molekuly 3-fosfoglycerátu (po třech uhlících). Daný enzym (ribulosa bisfosfát karboxyláza nebo rubisco) však někdy katalyzuje přidání O2 místo CO2, produkující jednu molekulu 3-fosfoglycerátu a jednu molekulu fosfoglykolátu (dva uhlíky). Toto je vedlejší reakce a fosfoglykolát není užitečný metabolit. Nejprve se převede na glykolát a poté se přenese do peroxizomů, kde se oxiduje a přemění na glycin. Glycin je poté přenesen do mitochondrií, kde jsou dvě molekuly glycinu převedeny na jednu molekulu serinu se ztrátou CO2 a NH3. Serin je poté vrácen do peroxizomů, kde je přeměněn na glycerát. Nakonec je glycerát přenesen zpět do chloroplastů, kde znovu vstoupí do Calvinova cyklu. Fotorespirace se nezdá být pro rostlinu prospěšná, protože je v podstatě opakem fotosyntézy —O2 se spotřebovává a CO2 je vydán bez zisku ATP. Občasné využití O2 místo CO2 se zdá být neodmyslitelnou vlastností rubisca, takže fotorespirace je obecným doprovodem fotosyntézy. Peroxisomy tedy hrají důležitou roli tím, že umožňují získat a využít většinu uhlíku v glykolátu.

Obrázek 10.28

Role peroxizomů ve fotorespiraci. Během fotosyntézy CO2 je přeměněn na sacharidy Calvinovým cyklem, který začíná přidáním CO2 na ribbonózu-1,5-bisfosfát s pěti uhlíkovými cukry. Enzym se však někdy účastní (více.)


6.18: Ribozomy, mitochondrie a peroxizomy - biologie

Skenovací elektron
mikroskopie (SEM)

Přenosový elektron
mikroskopie (TEM)

Podélný řez
cilium

Obrázek 6.3 Zkoumání: mikroskopie

Srovnání prokaryotických a eukaryotických buněk

  • Základní vlastnosti všech buněk
    • Plazmatická membrána
    • Semifluidní látka zvaná cytosol
    • Chromozomy (nesou geny)
    • Ribozomy (tvoří bílkoviny)

    © 2011 Pearson Education, Inc.

    • Prokaryotické buňky - archa a bakterie
      • Žádné jádro
      • DNA v nevázané oblasti zvané nukleoid
      • Žádné organely vázané na membránu
      • Cytoplazma vázaná plazmatickou membránou
      • DNA v jádru, které je ohraničeno membránovým jaderným obalem
      • Organely vázané na membránu
      • Cytoplazma v oblasti mezi plazmatickou membránou a jádrem
      • Větší než prokaryoty

      © 2011 Pearson Education, Inc.

      Obrázek 6.5 Prokaryotická buňka.

      Tenká část
      skrz
      bakterie Bacillus
      coagulans (TEM)

      Obrázek 6.5 Prokaryotická buňka.

      • Plazmatická membrána - selektivní bariéra, která umožňuje dostatečný průchod kyslíku, živin a odpadu k obsluze objemu každé buňky
        • Obecnou strukturou biologické membrány je dvojitá vrstva fosfolipidů
        • Obvod 30-300 μm

        © 2011 Pearson Education, Inc.

        (b) Struktura plazmatické membrány

        Obrázek 6.6 Plazmatická membrána.

        Plocha povrchu se zvětšuje, zatímco
        celkový objem zůstává konstantní

        Celková plocha povrchu
        [součet povrchových ploch
        (výška × šířka) celého pole
        strany × počet krabic]

        Celkový objem
        [výška × šířka × délka
        × počet krabic]

        Surface-to-volume
        (S-to-V) poměr
        [povrchová plocha ÷ objem]

        Obrázek 6.7 Geometrické vztahy mezi povrchem a objemem.

        Panoramatický pohled na eukaryotickou buňku

        • Eukaryotická buňka má vnitřní membrány, které dělí buňku na organely
        • Rostlinné a živočišné buňky mají většinu stejných organel

        © 2011 Pearson Education, Inc.

        Obrázek 6.8 Zkoumání: eukaryotické buňky

        Lidské buňky z výstelky
        dělohy (obarvený TEM)

        Pučící kvasinkové buňky
        (obarvený SEM)

        Jedna kvasinková buňka
        (obarvený TEM)

        Obrázek 6.8 Zkoumání: eukaryotické buňky

        Obrázek 6.8 Zkoumání: eukaryotické buňky

        Buňky z okřehku
        (obarvený TEM)

        Chlamydomonas
        (obarvený SEM)

        Chlamydomonas
        (obarvený TEM)

        Obrázek 6.8 Zkoumání: eukaryotické buňky

        Koncept 6.3: Jádro, DNA a ribozomy

        • Jádro obsahuje většinu DNA v eukaryotické buňce
        • Ribozomy využívají informace z DNA k výrobě proteinů
        • 5 μm

        © 2011 Pearson Education, Inc.

        The Nucleus: Information Central

        • Jádro - obsahuje většinu genů buňky a je nejnápadnější organelou
        • jaderná obálka - uzavírá jádro a odděluje jej od cytoplazmy

        Dvojitá membrána, každá membrána se skládá z lipidové dvojvrstvy

        © 2011 Pearson Education, Inc.

        Obrázek 6.9 Jádro a jeho obal.

        Povrch jaderný
        obálka

        Obrázek 6.9 Jádro a jeho obal.

        Póry- regulují vstup a výstup molekul z jádra

        Tvar jádra je udržován jadernou laminou, která je složena z bílkovin

        Obrázek 6.9 Jádro a jeho obal.

        • V jádře je DNA organizována do diskrétních jednotek nazývaných chromozomy
        • Každý chromozom se skládá z jediné molekuly DNA spojené s proteiny
        • DNA a proteiny chromozomů se společně nazývají chromatin
        • Chromatin kondenzuje za vzniku diskrétních chromozomů, jak se buňka připravuje na dělení
        • Nukleolus se nachází v jádře a je místem syntézy ribozomální RNA (rRNA)

        © 2011 Pearson Education, Inc.

        • Ribozomy jsou částice vyrobené z ribozomální RNA a proteinu
        • Ribosomy provádějí syntézu proteinů na dvou místech
          • V cytosolu (volné ribozomy)
          • Na vnější straně endoplazmatického retikula nebo jaderného obalu (vázané ribozomy)

          © 2011 Pearson Education, Inc.

          Video o barvení endoplazmatického retikula z buněčné biologie najdete v části Animace a video soubory.

          Ribosomy: Proteinové továrny

          • Ribozomy jsou částice vyrobené z ribozomální RNA a proteinu
          • Ribosomy provádějí syntézu proteinů na dvou místech
            • V cytosolu (volné ribozomy)
            • Na vnější straně endoplazmatického retikula nebo jaderného obalu (vázané ribozomy)

            Koncept 6.4: Endomembránový systém - reguluje přenos bílkovin a plní metabolické funkce v buňce

            • Součásti endomembránového systému
              • Jaderný obal
              • Endoplazmatické retikulum
              • Golgiho aparát
              • Lysosomy
              • Vakuoly
              • Plazmatická membrána

              © 2011 Pearson Education, Inc.

              Endoplazmatické retikulum: biosyntetická továrna

              • Endoplazmatické retikulum (ER) tvoří více než polovinu celkové membrány v mnoha eukaryotických buňkách
              • Membrána ER je spojitá s jaderným obalem
              • Existují dvě odlišné oblasti ER
                • Hladká ER, která postrádá ribozomy
                • Drsný ER, povrch je posetý ribozomy

                © 2011 Pearson Education, Inc.

                Video ER pro buněčnou biologii a mitochondrie v listových buňkách najdete v části Animace a video soubory.

                Obrázek 6.11 Endoplazmatické retikulum (ER).

                Obrázek 6.11 Endoplazmatické retikulum (ER).

                • Drsná ER
                  • Má vázané ribozomy, které vylučují glykoproteiny (proteiny kovalentně vázané na sacharidy)
                  • Distribuuje transportní váčky, proteiny obklopené membránami
                  • Je membránová továrna na buňku
                  • Syntetizuje lipidy - pohlavní buňky a nadledviny
                  • Metabolizuje sacharidy
                  • Detoxikuje léky a jedy- jaterní buňky
                  • Ukládá ionty vápníku - svaly

                  © 2011 Pearson Education, Inc.

                  The Golgi Apparatus: Shipping and
                  Přijímací centrum

                  • Golgiho aparát se skládá ze zploštělých membránových váčků zvaných cisterny
                  • Funkce Golgiho aparátu
                    • Upravuje produkty ER - glykoproteiny a fosfolipidy
                    • Vyrábí určité makromolekuly - pektin
                    • Třídí a balí materiály do transportních vezikul - molekulární značení pro dokovací stanice

                    © 2011 Pearson Education, Inc.

                    Pokud jde o ER pro mobilní biologii videa na Golgiho provoz, přejděte do části Animace a video soubory.

                    Komplex Video Golgiho buněčné biologie ve 3D najdete v části Animace a video soubory.

                    Pro sekreci videa biologie buněk od Golgiho přejděte na Animace a video soubory.

                    cis tvář
                    („Přijímací“ strana
                    Golgiho aparát)

                    trans tvář
                    („Přepravní“ strana
                    Golgiho aparát)

                    Obrázek 6.12 Golgiho aparát.

                    Lysozomy: Trávicí oddíly

                    • Lysosom je membránový vak hydrolytických enzymů, které mohou trávit makromolekuly
                    • Lysozomální enzymy mohou hydrolyzovat bílkoviny, tuky, polysacharidy a nukleové kyseliny
                    • Lysozomální enzymy fungují nejlépe v kyselém prostředí uvnitř lysozomu
                    • Některé typy buněk (améby a bílé krvinky) mohou pohltit jinou buňku fagocytózou, což vytváří potravinovou vakuolu
                    • fúzuje s potravinovou vakuolou a tráví molekuly
                    • použijte enzymy k recyklaci vlastních organel a makromolekul buňky, což je proces nazývaný autofagie

                    © 2011 Pearson Education, Inc.

                    Vesikula obsahující
                    dva poškozené
                    organely

                    Vesikula obsahující
                    dva poškozené
                    organely

                    Vacuoles: Různé oddíly pro údržbu

                    • Rostlinná buňka nebo buňka houby může mít jednu nebo několik vakuol odvozených z endoplazmatického retikula a Golgiho aparátu
                    • Potravinové vakuoly vznikají fagocytózou
                    • Kontraktilní vakuoly, které se nacházejí v mnoha sladkovodních prvcích, čerpají přebytečnou vodu z buněk
                    • Centrální vakuoly, které se nacházejí v mnoha dospělých rostlinných buňkách, obsahují organické sloučeniny a vodu

                    © 2011 Pearson Education, Inc.

                    Obrázek 6.14 vakuola rostlinných buněk.

                    Obrázek 6.15 Přehled: vztahy mezi organelami endomembránového systému.

                    Obrázek 6.15 Přehled: vztahy mezi organelami endomembránového systému.

                    Obrázek 6.15 Přehled: vztahy mezi organelami endomembránového systému.

                    Koncept 6.5: Mitochondrie a chloroplasty mění energii z jedné formy do druhé

                    • Mitochondrie jsou místem buněčného dýchání, metabolického procesu, který využívá kyslík ke generování ATP
                    • Chloroplasty, nacházející se v rostlinách a řasách, jsou místem fotosyntézy
                    • Peroxisomy jsou oxidační organely

                    © 2011 Pearson Education, Inc.

                    Video ER pro buněčnou biologii a mitochondrie v listových buňkách najdete v části Animace a video soubory.

                    Video mitochondrie buněčné biologie ve 3D najdete v části Animace a video soubory.

                    Pro pohyb video biologického chloroplastu buněčné biologie přejděte na Animace a video soubory.

                    Evoluční původ mitochondrií a chloroplastů

                    • Mitochondrie a chloroplasty mají podobnost s bakteriemi
                      • Obaleno dvojitou membránou
                      • Obsahují volné ribozomy a kruhové molekuly DNA
                      • Roste a reprodukuje se v buňkách poněkud samostatně

                      © 2011 Pearson Education, Inc.

                      • Endosymbiontova teorie
                        • Časný předek eukaryotických buněk pohltil nefotosyntetickou prokaryotickou buňku, která se svým hostitelem vytvořila endosymbiontní vztah
                        • Hostitelská buňka a endosymbiont se spojily do jednoho organismu, eukaryotické buňky s mitochondrií
                        • Nejméně jedna z těchto buněk mohla zachytit fotosyntetický prokaryot a stát se předchůdcem buněk obsahujících chloroplasty

                        © 2011 Pearson Education, Inc.

                        Předchůdce
                        eukaryotické buňky
                        (hostitelská buňka)

                        Pohlcování kyslíku-
                        pomocí nefotosyntetických
                        prokaryot, který
                        se stává mitochondrií

                        Obrázek 6.16 Endosymbiontová teorie původu mitochondrií a chloroplastů v eukaryotických buňkách.

                        Mitochondrie: přeměna chemické energie

                        • Nalezeno v eukaryotech
                        • hladká vnější membrána a vnitřní membrána složená do cristae
                        • Vnitřní membrána vytváří dvě oddělení: mezimembránový prostor a mitochondriální matici
                        • Některé metabolické kroky buněčného dýchání jsou katalyzovány v mitochondriální matrici
                        • Cristae představují velkou plochu pro enzymy, které syntetizují ATP

                        © 2011 Pearson Education, Inc.

                        (a) Diagram a TEM mitochondrií

                        Síť mitochondrií v protistu
                        buňka (LM)

                        Obrázek 6.17 Mitochondrie, místo buněčného dýchání.

                        Chloroplasty: Zachycení světelné energie

                        • Struktura chloroplastu zahrnuje
                          • Thylakoidy, membránové váčky, naskládané do granu
                          • Stroma, vnitřní tekutina

                          © 2011 Pearson Education, Inc.

                          (a) Diagram a TEM chloroplastu

                          b) Chloroplasty v buňce řas

                          Obrázek 6.18 Chloroplast, místo fotosyntézy.

                          • specializované metabolické kompartmenty ohraničené jedinou membránou
                          • Odeberte H+ na O+, který produkuje peroxid vodíku, a přeměňte ho na vodu
                          • Glyoxysomy - nacházejí se v semenech rostlin a mastných kyselinách na cukr pro děložní list, dokud nezačne fotosyntéza

                          © 2011 Pearson Education, Inc.

                          Koncept 6.6: Cytoskelet je síť vláken, která organizuje struktury a činnosti v buňce

                          • Rozkládá se v celé cytoplazmě
                          • Organizuje buněčné struktury a činnosti a ukotvuje mnoho organel
                          • Skládá se ze tří typů molekulárních struktur
                            • Mikrotubuly
                            • Mikrovlákna
                            • Mezilehlá vlákna

                            © 2011 Pearson Education, Inc.

                            Video o buněčné biologii Cytoskelet v neuronovém růstovém kuželu najdete v části Animace a video soubory

                            Pro dynamiku video cytoskeletálních proteinů buněčné biologie přejděte na Animace a video soubory.

                            Obrázek 6.20 Cytoskelet.

                            Receptor pro
                            motorický protein

                            Obrázek 6.21 Motorické proteiny a cytoskelet.

                            Součásti Cytoskeletu

                              • Mikrotubuly - nejtlustší sekreční váčky pohybu organel k mitóze plazmatické membrány
                              • Mikrovlákna - nejtenčí (také nazývané aktin) - podporuje mikrovilky ve tvaru buněk, které tvoří můstek s myosinem pro kontrakci svalové kontrakce při pohybu pseudopodie štěpení buněk (améba a WBC)
                              • Intermediální filamenty -průměry ve středním rozsahu -obsahuje proteinový keratin posiluje polohu nukleusnukleárních laminových axonů

                              © 2011 Pearson Education, Inc.

                              Síť Video Actin Cell Biology v procházení buněk najdete v části Animace a soubory videa.

                              Vizualizace video aktinu v buněčné biologii v Dendritech najdete v části Animace a video soubory.

                              Vláknitá podjednotka (keratiny
                              stočené dohromady)

                              Tabulka 6.1 Struktura a funkce cytoskeletu

                              Tabulka 6.1 Struktura a funkce cytoskeletu

                              Centrosomy a centrioly

                              • centrosom poblíž jádra z něj vyrůstají mikrotubuly
                              • V živočišných buňkách má centrosom pár centriolů, každý s devíti trojicemi mikrotubulů uspořádaných v kruhu

                              © 2011 Pearson Education, Inc.

                              Podélný
                              část
                              jedno centriole

                              Průřez
                              druhého centriolu

                              Obrázek 6.22 Centrosome obsahující pár centriolů.

                              • Mikrotubuly kontrolují bití řasinek a bičíků, pohybové přívěsky některých buněk
                              • Cilia a flagella se liší v bití
                              • Cilia a flagella sdílejí společnou strukturu
                                • Jádro mikrotubulů obalené plazmatickou membránou
                                • Bazální těleso, které kotví cilium nebo bičík
                                • Motorický protein nazývaný dynein, který řídí ohybové pohyby cilium nebo bičíku

                                © 2011 Pearson Education, Inc.

                                Směr pohybu organismu

                                Silový zdvih Zotavovací zdvih

                                Obrázek 6.23 Srovnání bití bičíků a pohyblivých řasinek.

                                Podélný řez
                                pohyblivého cilium

                                Průřez z
                                pohyblivé cilium

                                Zesíťování
                                bílkoviny mezi
                                vnější dublety

                                Průřez z
                                bazální tělo

                                Obrázek 6.24 Struktura bičíku nebo pohyblivého cilium.

                                • Jak dynein „chůze“ pohybuje bičíky a řasinkami
                                  • Paže Dynein střídavě uchopují, hýbají a uvolňují vnější mikrotubuly
                                  • Proteinové příčné vazby omezují klouzání
                                  • Síly vyvíjené rameny dyneinu způsobují zakřivení dubletů a ohýbání cilium nebo bičíku

                                  © 2011 Pearson Education, Inc.

                                  Video o pohybu izolovaného bičíku v biologii buněk naleznete v části Animace a soubory videa.

                                  Pokud jde o pohyb bičíku s video bičíkem v plaveckých spermiích, přejděte do sekce Animace a video soubory.

                                  a) Účinek neomezeného pohybu dyneinu

                                  Obrázek 6.25 Jak „chůze“ dyneinem pohybuje bičíky a řasinkami.

                                  Zesíťující proteiny
                                  mezi vnějšími dublety

                                  (b) Účinek zesíťujících proteinů

                                  Obrázek 6.25 Jak dyneinová „chůze“ pohybuje bičíky a řasinkami.

                                  (a) Myosinové motory při kontrakci svalových buněk

                                  Kůra (vnější cytoplazma):
                                  gel s aktinovou sítí

                                  Vnitřní cytoplazma: sol
                                  s aktinovými podjednotkami

                                  (c) Cytoplazmatické proudění v rostlinných buňkách

                                  Obrázek 6.27 Mikrovlákna a motilita.

                                  • Cytoplazmatické streamování je kruhový tok cytoplazmy uvnitř buněk
                                  • Toto streamování urychluje distribuci materiálů v buňce
                                  • V rostlinných buňkách ovlivňují interakce aktin-myosin a transformace sol-gel cytoplazmatické streamování

                                  © 2011 Pearson Education, Inc.

                                  Koncept 6.7: Extracelulární složky a spojení mezi buňkami pomáhají koordinovat buněčné aktivity

                                  • Většina buněk syntetizuje a vylučuje materiály, které jsou mimo plazmatickou membránu
                                  • Tyto extracelulární struktury zahrnují
                                    • Buněčné stěny rostlin
                                    • Extracelulární matrix (ECM) živočišných buněk
                                    • Mezibuněčné spoje

                                    © 2011 Pearson Education, Inc.

                                    Video Ciliární pohyb buněčné biologie najdete v části Animace a video soubory.

                                    • Extracelulární struktura, která odlišuje rostlinné buňky od živočišných
                                    • Prokaryoty, houby a někteří protisté mají také buněčné stěny
                                    • Buněčná stěna chrání rostlinnou buňku, udržuje její tvar a brání nadměrnému příjmu vody
                                    • Stěny rostlinných buněk jsou vyrobeny z celulózových vláken uložených v jiných polysacharidech a bílkovinách
                                    • Stěny rostlinných buněk mohou mít více vrstev
                                      • Primární buněčná stěna: relativně tenká a pružná
                                      • Střední lamela: tenká vrstva mezi primárními stěnami sousedních buněk
                                      • Sekundární buněčná stěna (u některých buněk): přidána mezi plazmatickou membránu a primární buněčnou stěnu

                                      © 2011 Pearson Education, Inc.

                                      Obrázek 6.28 Stěny rostlinných buněk.

                                      Distribuce celulózy
                                      syntáza v průběhu času

                                      Distribuce
                                      mikrotubuly
                                      přesčas

                                      Obrázek 6.29 Dotaz: Jakou roli hrají mikrotubuly při orientaci depozice celulózy v buněčných stěnách?

                                      Extracelulární matice (ECM) živočišných buněk

                                      • Živočišným buňkám chybí buněčné stěny, ale jsou pokryty propracovanou extracelulární matricí (ECM)
                                      • ECM se skládá z glykoproteinů, jako je kolagen, proteoglykany a fibronektin
                                      • Proteiny ECM se vážou na receptorové proteiny v plazmatické membráně zvané integriny
                                      • Funkce ECM
                                        • Podpěra, podpora
                                        • Přilnavost
                                        • Hnutí
                                        • Nařízení

                                        © 2011 Pearson Education, Inc.

                                        Video -kreslený model kolagenové trojité šroubovice pro buněčnou biologii najdete v části Animace a soubory videa.

                                        Pokud jde o barvení videa z extracelulární matice pro buněčnou biologii, přejděte do části Animace a video soubory.

                                        Fibronektinové fibrily z buněčné biologie najdete v části Animace a video soubory.


                                        Lokalizace aktivity glukóza-6-fosfátdehydrogenázy na ribozomech granulárního endoplazmatického retikula, v peroxizomech a periferní cytoplazmě parenchymálních buněk jater potkanů

                                        Aktivita glukóza-6-fosfátdehydrogenázy byla lokalizována ultrastrukturálně ve fixovaných tkáních. Aktivita byla zjištěna zejména ve spojení s ribozomy granulárního endoplazmatického retikula. Biochemické studie ukázaly, že aktivita glukóza-6-fosfátdehydrogenázy je také přítomna v cytoplazmě a v peroxisomech. Fixace může být odpovědná za selektivní inaktivaci části aktivity glukózo-6-fosfát dehydrogenázy. V této studii jsme použili ferricyanidovou metodu pro demonstraci aktivity glukózo-6-fosfátdehydrogenázy v nefixovaných kryostatických sekcích krysích jater v kombinaci se semipermeabilní membránovou technikou a v izolovaných parenchymálních buňkách krysích jater. Izolované jaterní parenchymální buňky byly permeabilizovány 0,025% glutaraldehydem po ochraně NADP+ aktivního místa glukóza-6-fosfát dehydrogenázy. Toto ošetření mělo za následek pouze mírnou inaktivaci aktivity glukóza-6-fosfát dehydrogenázy. Složení inkubačního média bylo optimalizováno na základě rychlé světelné mikroskopické analýzy tvorby červenohnědého konečného reakčního produktu v řezech. S optimalizovanou metodou byl elektronově hustý reakční produkt pozorován v kryostatických řezech na granulárním endoplazmatickém retikulu, v mitochondriích a na buněčné hranici. Ultrastrukturální morfologie však byla poměrně špatná. Na rozdíl od toho byla morfologie inkubovaných izolovaných buněk zachována mnohem lépe. Elektronově hustá sraženina byla nalezena na ribozomech granulárního endoplazmatického retikula, v peroxizomech a cytoplazmě, zejména na periferii buněk. Na závěr naše ultrastrukturální studie jasně ukazuje, že je nezbytné použít mírně fixované buňky, aby bylo možné detekovat aktivitu glukóza-6-fosfát dehydrogenázy ve všech buněčných kompartmentech, kde je aktivita přítomna.


                                        Organely živočišných buněk

                                        Živočišné buňky obsahují mnoho organel (doslova znamená „malé orgány“), které jim pomáhají plnit funkce nezbytné pro jejich přežití.

                                        Jádro

                                        Jádro je klíčovou strukturou ve všech eukaryotických buňkách, protože ukládá veškerou buněčnou DNA (a tedy i genetickou informaci). Jádro také řídí a reguluje všechny vitální funkce buňky, včetně produkce bílkovin, buněčného dělení, metabolismu a růstu.

                                        Molekuly DNA také obsahují plány pro každý protein v organismu a musí být pečlivě konzervovány, aby byla zachována úspěšná produkce proteinů. Jádro je proto obklopeno dvojitou membránou nazývanou jaderný obal, který chrání DNA tím, že ji odděluje od zbytku buňky.

                                        Mitochondrie

                                        Mitochondrie jsou často označovány jako „elektrárny buňky“, protože uvolňují energii potřebnou k napájení všech ostatních buněčných funkcí. Tyto organely jsou místem dýchání, metabolického procesu, při kterém se štěpí glukóza, aby se uvolnila energie. Energie uvolněná buněčným dýcháním se používá k výrobě molekul ATP (adenosintrifosfát). ATP je energetická měna buněk a používá se k pohonu všech ostatních základních buněčných procesů.

                                        Ribozomy

                                        Hrubý endoplazmatický retikulum (hrubý ER)

                                        Hrubý ER je tak pojmenován, protože jeho membrána je poseta ribozomy, což mu dodává „drsný“ vzhled. Poté, co tyto ribozomy dokončily sestavení polypeptidového řetězce, je protein uvolněn do lumen RER. Jakmile je uvnitř, je složen do složité 3D struktury, která je specifická pro daný typ proteinu. RER je také místem, kde jsou proteiny „označeny“ pro transport do Golgiho aparátu. „Značkování“ obvykle zahrnuje přidání molekuly uhlohydrátu k proteinu v procesu, který je známý jako glykosylace.

                                        Hladké endoplazmatické retikulum (Smooth ER)

                                        Hlavní rozdíl mezi drsným ER a hladkým ER je v tom, že hladký ER nemá na svém povrchu připojené ribozomy. Hladká ER se místo toho nepodílí na syntéze bílkovin, je to místo produkce lipidů a steroidů v buňce.

                                        Golgiho aparát

                                        Nově syntetizované proteiny jsou odeslány do Golgiho aparátu poté, co opustí drsnou ER. Golgiho aparát (řada zploštělých vaků vázaných na membránu) je jako „poštovní místnost“ buňky a balí nové proteiny do malých, na membránu vázaných váčků k distribuci. Po zabalení jsou proteiny odeslány na vnější buněčnou membránu, kde buď opustí buňku, nebo se stanou součástí lipidové dvojvrstvy.

                                        Vakuoly

                                        Některé živočišné buňky obsahují vakuoly, což jsou typicky malé organely používané k transportu látek dovnitř a ven z buňky. Často se používají k zadržování a likvidaci odpadních produktů.

                                        Lysosomy

                                        Lysozomy jsou sférické organely naplněné trávicími enzymy a v buňkách plní několik funkcí. Používají se k rozbití starých nebo nadbytečných částí buněk, ničení invazních patogenů a také hrají klíčovou roli v programované buněčné smrti (AKA apoptóza).

                                        Peroxisomy

                                        Peroxisomes are similar to lysosomes in that they are spherical organelles that contain digestive enzymes. However, unlike lysosomes (which primarily break down proteins), peroxisomes degrade fatty acids. This is a major source of metabolic energy for the cell, which can be used to fuel other cellular processes.

                                        The Cell Membrane

                                        All cells are surrounded by a cell membrane (AKA the plasma membrane). In eukaryotic cells, cell membranes also surround each of the cell’s organelles. This compartmentalizes the contents of the cell and keeps the vital (but incompatible) metabolic processes of different organelles separate.

                                        The main function of the cell membrane is to create a physical barrier between the interior of the cell and the external environment. However, it also controls the movement of substances in and out of the cell. The cell membrane consists of a semipermeable lipid bilayer that is studded with channels and receptors to allow certain molecules through. Therefore, the cell membrane helps to keep toxins out of the cell, while ensuring that valuable resources (such as nutrients) can enter. It also allows waste and metabolic products to leave the cell.

                                        Cytoplazma

                                        The cytoplasm is a jelly-like substance that fills up the spaces inside cells. It cushions and protects the organelles, and also gives cells their shape. The cytoplasm is composed of water, salts, and other molecules required for cellular processes.


                                        Peroxisomes Function

                                        In addition to being involved in the oxidation and decomposition of organic molecules, peroxisomes are also involved in synthesizing important molecules. In animal cells, peroxisomes synthesize cholesterol and bile acids (produced in the liver). Certain enzymes in peroxisomes are necessary for the synthesis of a specific type of phospholipid that is necessary for the building of heart and brain white matter tissue. Peroxisome dysfunction can lead to the development of disorders that affect the central nervous system as peroxisomes are involved in producing the lipid covering (myelin sheath) of nerve fibers. The majority of peroxisome disorders are the result of gene mutations that are inherited as autosomal recessive disorders. This means that individuals with the disorder inherit two copies of the abnormal gene, one from each parent.

                                        In plant cells, peroxisomes convert fatty acids to carbohydrates for metabolism in germinating seeds. They are also involved in photorespiration, which occurs when carbon dioxide levels become too low in plant leaves. Photorespiration conserves carbon dioxide by limiting the amount of CO2 available to be used in photosynthesis.


                                        The number of mitochondria in cells can vary from a few pieces to thousands of units. Cells, which are making the synthesis of ATP molecules, have a greater number of mitochondria.

                                        Mitochondria have different shapes and sizes, there are rounded, elongated, spiral and cupped representatives among them. How big are mitochondria? Usually, their shape is round and elongated, with a diameter from one micrometer to 10 micrometers long.

                                        Mitochondria can move through the cell (they do this thanks to the cytoplasm) and remain motionless in place. They always move to places where energy production is needed the most.


                                        Reference

                                        Blausen.com staff. (2014). Nucleus – Medical gallery of Blausen Medical 2014. WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI:10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436. https://en.wikiversity.org/wiki/WikiJournal_of_Medicine/Medical_gallery_of_Blausen_Medical_2014

                                        Blausen.com staff (2014). Centrioles – Medical gallery of Blausen Medical 2014. WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI:10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436.https://en.wikiversity.org/wiki/WikiJournal_of_Medicine/Medical_gallery_of_Blausen_Medical_2014

                                        Nucleus Medical Media. (2015, March 18). Biology: Cell structure I Nucleus Medical Media. Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=URUJD5NEXC8&feature=youtu.be

                                        TED. (2007, July 24). David Bolinsky: Visualizing the wonder of a living cell. Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=Id2rZS59xSE&feature=youtu.be

                                        A large complex of RNA and protein which acts as the site of RNA translation, building proteins from amino acids using messenger RNA as a template.

                                        A class of biological molecule consisting of linked monomers of amino acids and which are the most versatile macromolecules in living systems and serve crucial functions in essentially all biological processes.

                                        A nucleic acid of which many different kinds are now known, including messenger RNA, transfer RNA and ribosomal RNA.

                                        The smallest unit of life, consisting of at least a membrane, cytoplasm, and genetic material.

                                        Cells which lack membrane-bound structures, specifically a nucleus. Instead they generally have a single circular chromosome located in an area of the cell called the nucleoid.

                                        Cells which have a nucleus enclosed within membranes, unlike prokaryotes, which have no membrane-bound organelles.

                                        A central organelle containing hereditary material.

                                        A tiny cellular structure that performs specific functions within a cell.

                                        The jellylike material that makes up much of a cell inside the cell membrane, and, in eukaryotic cells, surrounds the nucleus. The organelles of eukaryotic cells, such as mitochondria, the endoplasmic reticulum, and (in green plants) chloroplasts, are contained in the cytoplasm.

                                        A double-membrane-bound organelle found in most eukaryotic organisms. Mitochondria convert oxygen and nutrients into adenosine triphosphate (ATP). ATP is the chemical energy "currency" of the cell that powers the cell's metabolic activities.

                                        A network of membranous tubules within the cytoplasm of a eukaryotic cell, continuous with the nuclear membrane. It often has ribosomes attached and is involved in protein and lipid synthesis.

                                        A membrane-bound organelle found in eukaryotic cells made up of a series of flattened stacked pouches with the purpose of collecting and dispatching protein and lipid products received from the endoplasmic reticulum (ER). Also referred to as the Golgi complex or the Golgi body.

                                        A structure within a cell, consisting of lipid bilayer. Vesicles form naturally during the processes of secretion, uptake and transport of materials within the plasma membrane.

                                        A membrane-bound organelle which is present in all plant and fungal cells and some protist, animal and bacterial cells. It's function is storage of substances and to maintain the rigidity of plant cells.

                                        Deoxyribonucleic acid - the molecule carrying genetic instructions for the development, functioning, growth and reproduction of all known organisms and many viruses.

                                        A solution, similar to the cytoplasm of a cell, enveloped by the nuclear envelope and surrounding the chromosomes and nucleolus.

                                        The aqueous component of the cytoplasm of a cell, within which various organelles and particles are suspended.

                                        A structure made up of two lipid bilayer membranes which in eukaryotic cells surrounds the nucleus, which encases the genetic material. Also know as the nuclear membrane.

                                        A protein-lined channel in the nuclear envelope that regulates the transportation of molecules between the nucleus and the cytoplasm.

                                        A structure in the nucleus of eukaryotic cells which is the site of ribosome synthesis/production.

                                        Glucose (also called dextrose) is a simple sugar with the molecular formula C6H12O6. Glucose is the most abundant monosaccharide, a subcategory of carbohydrates. Glucose is mainly made by plants and most algae during photosynthesis from water and carbon dioxide, using energy from sunlight.

                                        A complex organic chemical that provides energy to drive many processes in living cells, e.g. muscle contraction, nerve impulse propagation, and chemical synthesis. Found in all forms of life, ATP is often referred to as the "molecular unit of currency" of intracellular energy transfer.

                                        Any type of a close and long-term biological interaction between two different biological organisms.

                                        An evolutionary theory of the origin of eukaryotic cells from prokaryotic organisms.

                                        A substance that is insoluble in water. Examples include fats, oils and cholesterol. Lipids are made from monomers such as glycerol and fatty acids.

                                        An organelle found in eukaryotic cells. Its main function is to produce proteins. It is a portion of the endoplasmic reticulum which is studded with attached ribosomes.

                                        An organelle found in eukaryotic cells with the function of making cellular products such as hormones and lipids. The smooth endoplasmic reticulum is a part of the endoplasmic reticulum that does not have attached ribosomes.

                                        The semipermeable membrane surrounding the cytoplasm of a cell.

                                        A cylindrical organelle composed of microtubules located near the nucleus in animal cells, occurring in pairs and involved in the development of spindle fibers in cell division.

                                        The process by which a parent cell divides into two or more daughter cells. Cell division usually occurs as part of a larger cell cycle.

                                        A threadlike structure of nucleic acids and protein found in the nucleus of most living cells, carrying genetic information in the form of genes.


                                        Podívejte se na video: Лизосомы (Listopad 2021).