Kolik typů buněk?

Buňka (latinsky cellula, řec. ϰύτος), základní stavební a funkční jednotka všech živých organismů. Jde o komplexní systém skládající se z biopolymerů (včetně nukleových kyselin, proteinů) a dalších sloučenin, schopných samoudržování a samoreprodukce. Buňka může existovat jako samostatný jednobuněčný organismus (bakterie, archaea, prvoci, některé řasy a houby), nebo jako součást tkání a orgánů různých mnohobuněčných organismů.

Historické informace

Termín „buňka“ navrhl R. Hooke (1665) k označení buněk, které pozoroval pomocí zvětšovacích čoček v řezech odumřelé korkové tkáně, což byly pouze vnější membrány rostlinných buněk. Později byly podobné Hookovy „buňky“ objeveny v různých částech rostlin a v živočišných tkáních. Teprve na počátku 19. stol. v souvislosti s rozvojem mikroskopie se obecné představy o buňce změnily: za hlavní věc v jejich organizaci se začaly považovat nikoli vnější obaly („buňky“), ale obsah – protoplazma (J. Purkinė). V roce 1831 R. Brown objevil a popsal trvalou strukturu v protoplazmě rostlinné buňky – jádro. Na základě těchto a mnoha dalších pozorování formuloval T. Schwann základní principy buněčné teorie (1839), z nichž jeden postuloval podobnost struktury rostlinných a živočišných buněk. Další rozvoj buněčné teorie je spojen s pracemi R. Virchowa, který dokázal, že počet buněk v těle se zvyšuje v důsledku buněčného dělení (toto pravidlo formuloval ve svém aforistickém vzorci – „Každá buňka je buňka”). Vytvoření buněčné teorie bylo nejdůležitější událostí přírodních věd, jedním z rozhodujících důkazů jednoty veškeré živé přírody. Jeho hlavní ustanovení si zachovala svůj význam i v naší době. Moderní buněčná teorie považuje buňku za základní jednotku živých věcí; Mimo to není žádný život; ke zvýšení počtu buněk dochází pouze dělením původních buněk; mnohobuněčné organismy jsou složité soubory buněk spojených v systému tkání a orgánů a jsou spojeny mezibuněčnými interakcemi; buňky jsou schopné látkové výměny, využití a přeměny energie, citlivosti, variability. Kombinaci všech těchto příznaků lze detekovat pouze na buněčné úrovni.

Typy buněčné organizace

Mezi živými organismy existují dva typy buněčné struktury – prokaryotická a eukaryotická. Prokaryotické buňky jsou charakteristické pro všechny bakterie a archaea; jejich velikosti jsou malé (0,1–10 μm); obvykle se jedná o jednotlivé volně žijící organismy, ale některé z nich mohou tvořit kolonie identických buněk. Schéma struktury bakteriální buňky. BRE. T. 2. Schéma struktury bakteriální buňky. BRE. T. 2. Nemají morfologicky vyjádřené jádro – jejich genom (nukleoid) v podobě kompaktně sbalené kruhové molekuly DNA (tzv. bakteriální chromozom) není oddělen od cytoplazmy a je strukturně spojen s plazmatickou membránou která ohraničuje buňky; zvenčí je prokaryotická buňka obklopena buněčnou stěnou (u archaea tzv. S-vrstvami nebo membránou podobnou buněčné stěně grampozitivních bakterií); Některým prokaryotům chybí buněčná stěna. Cytoplazma (protoplazma) buňky obsahuje vakuoly, četné enzymy zajišťující metabolismus, ribozomy a cytoskeletální prvky; buňka může obsahovat i extrachromozomální genetické elementy – plazmidovou DNA. Dělení prokaryotických buněk je binární (tvorbou přepážky) a probíhá po replikaci DNA.

Eukaryotické buňky jsou charakteristické pro všechny ostatní organismy. Jsou 10–100krát větší než prokaryota; obsahují morfologicky vyjádřené jádro, ohraničené od cytoplazmy membránovým jaderným obalem a představující komplexní systém, který zajišťuje ukládání, reprodukci a realizaci genetické informace obsažené v lineárních molekulách DNA obsažených v chromozomech. V cytoplazmě, ohraničené plazmatickou membránou, se nachází tekutá plazma (hyaloplazma nebo cytosol), která se podílí na intermediárním metabolismu buňky, a také mnoho speciálních povinných (spolu s jádrem) strukturních útvarů (organely), z nichž každý plní určité specifické funkce (podobné v různých eukaryotických buňkách). Ribozomy provádějí syntézu bílkovin, mitochondrie dodávají buňce energii, plastidy rostlinných buněk (včetně chloroplastů) se podílejí na syntéze ATP a fotosyntéze. Mitochondrie a chloroplasty obsahují vlastní genetický aparát, který sloužil jako základ pro hypotézu o symbiontním původu eukaryotických buněk. Některé z organel obklopených membránou [endoplazmatické retikulum (endoplazmatické retikulum), Golgiho aparát, endo- a exocytotické vakuoly, lysozomy, peroxisomy] tvoří vakuolární systém. Eukaryotické buňky se navíc vyznačují přítomností sítě proteinových vláken, které pronikají do cytoplazmy – cytoskeletu (muskuloskeletální systém buňky). Rostlinné a houbové buňky mají buněčnou stěnu umístěnou mimo plazmatickou membránu, která v živočišných buňkách chybí. Povinnou složkou cytoplazmy živočišných buněk je buněčné centrum, jehož součástí je centriol. Somatické buňky eukaryot se dělí mitózou, doprovázenou tvorbou speciálního dělicího aparátu – buněčného vřeténka, pomocí kterého jsou chromozomy rovnoměrně rozloženy (po zdvojení) striktně mezi dvě dceřiné buňky, ve kterých je původní diploidní sada chromozomů. zachovalé. Životnost buňky od dělení k dělení je buněčný cyklus. Pohlavní buňky (gamety) v rostlinách a zvířatech se tvoří během meiózy (každá buňka obsahuje haploidní sadu chromozomů).

Podobnost a rozmanitost buněk

Navzdory mnoha morfologickým a funkčním rysům jsou prokaryotické a eukaryotické buňky do značné míry podobné, což je způsobeno společnou strukturní a molekulární organizací jejich intracelulárních struktur, které v buňkách tvoří jakousi konjugovanou jednotu a jsou na sobě funkčně závislé: prokaryotické i eukaryotické buňky jsou obklopeny plazmatickou membránou, která slouží jako bariéra, transportní a receptorové funkce; oba typy buněk se podílejí na procesech spojených s udržováním samotného živého systému (například syntéza nukleových kyselin a proteinů, v bioenergii). K rozmnožování buněk dochází pouze dělením původní buňky a prokaryotické buňky využívají buněčný dělicí aparát připomínající ten mitotický.

Přitom (s podobnostmi ve struktuře intracelulárních struktur) se eukaryotické buňky mnohobuněčných organismů mohou lišit tvarem, strukturou a velikostí (i v rámci téhož jedince např. epiteliální buňky, svaly, nervový systém, krev). Tuto buněčnou rozmanitost lze vysvětlit specializací funkcí vykonávaných různými buňkami, která vyplývá ze selektivní aktivity různých genů v různých buňkách, jak se vyvíjí mnohobuněčný organismus (viz diferenciace). Ukázalo se, že každá buňka takového organismu má stejnou kompletní sadu genetického materiálu, všechny schopnosti pro fungování jakéhokoli genu (tj. je pluripotentní), ale v různých buňkách mohou být stejné geny v aktivní, resp. represivní stát. Geny, které určují syntézu proteinů a nukleových kyselin nezbytných pro udržení života samotné buňky, jsou vždy aktivní, ale v buňkách různých tkání jsou navíc aktivní specifické geny, které určují vlastnosti a základní buněčné funkce charakteristické pro buňky. dané tkáně. Regulace aktivity speciálních genů je dána mezibuněčnými, hormonálními a nervovými (u zvířat) formami chemické regulace.

V mnohobuněčném organismu je tedy buňka vývojovou jednotkou, jednotkou fungování v různých orgánech a tkáních a primárním objektem patologických změn v životě. U eukaryot začíná vývoj organismů rodičovskou buňkou (zygotou), jejíž potomci tvoří složité mnohobuněčné soubory tkání a orgánů. Jakékoli funkce mnohobuněčného organismu jsou výsledkem práce jednotlivých buněk v různých orgánech. Narušení integrity buněk nebo změny jejich vlastností jsou hlavní příčinou všech nemocí bez výjimky. Přirozená destrukce buněk nastává během realizace geneticky determinovaného programu – apoptózy.

Buněčná věda – buněčná biologie. Ke studiu buněk se používají různé typy mikroskopie, kultivace buněk (viz Buněčná kultura), různé metody buněčného inženýrství a také četné metody biochemie, biofyziky a molekulární biologie.

Čentsov Jurij Sergejevič. První publikace: Velká ruská encyklopedie, 2009.

Publikováno 25. května 2022 v 17:05 (GMT+3). Naposledy aktualizováno 17. května 2023 v 19:05 (GMT+3). Kontaktujte redakci