Bunka
Cytomorfológia
Formulovanie bunkovej teórie
Evolúcia bunky bol dlhodobý proces, ktorý začal pravdepodobne už pred 3,5-2,5 mld rokov. Pred vynájdením mikroskopu ostával tento mikrosvet pre ľudské oči a poznanie neviditeľný. V roku 1837 predniesol svoju "zrniečkovú teóriu" na vedeckom zasadnutí Jan Evangelista Purkyně. O formulovanie bunkovej teórie o rok neskôr sa postarali páni Matthias Jakob Schleiden a Theodore Schwann.
Chemické zloženie bunky
Živá bunka ako nositeľ všetkých životných procesov sa skladá z rôznych chemických zlúčenín, ktorých základom sú chemické prvky prítomné aj v neživej prírode. Kvalitatívny rozdiel v chemickom zložení jednobunkovca a zrnka piesku teda nespočíva v prítomnosti unikátnych "živých" atómov, ale v komplexite chemických zlúčenín.
Organizácia bunky
Telo všetkých organizmov je zložené z jednej alebo viacerých základných morfologických a funkčných jednotiek - buniek. Bunka predstavuje autonómny celistvý živý systém, ktorý môže samostatne existovať a rozmnožovať sa. Je to samostatný mikrosvet s ťažko vymedziteľnými hranicami, vnútri ktorých prebieha neustála chemická aktivita a nepretržitý tok hmoty a energie. Poznáme dva základné typy buniek: prokaryotickú a eukaryotickú bunku.
Prokaryotická bunka
Prokaryotická bunka tvorí vždy iba jednobunkové organizmy, a to baktérie, archeóny a sinice. Veľkosť je veľmi variabilná, najčastejšie má 1–2 µm. Prokaryotická bunka je aj tvarovo veľmi rôznorodá, najčastejší tvar buniek je guľovitý alebo tyčinkovitý. Je fylogeneticky staršia ako eukaryotická bunka a má jednoduchšiu organizáciu. Bunková kompartmentácia, aká sa vyskytuje u eukaryotických organizmov, sa u prokaryotických nevyskytuje. Odlišná je aj samotná organizácia DNA.
Eukaryotická bunka
Eukaryotická bunka je na rozdiel od prokaryotickej bunky oveľa zložitejšia. Všetky jej zložky sa diferencovali v priebehu dlhého fylogenetického vývoja, vyznačujú sa vysokým stupňom morfologickej diferenciácie a funkčnej špecializácie. Eukaryotická bunka je typická svojou zreteľnou vnútrobunkovou kompartmentáciou, ktorú zabezpečujú biologické membrány.
Bunková stena
Rastlinná bunka sa od živočíšnej odlišuje hlavne prítomnosťou bunkovej steny, ale existujú aj rastlinné bunky bez bunkovej steny: vajcové bunky, spermatozoidy, pohyblivé zoospóry a zoogaméty rias. Bunková stena sa nachádza nad plazmatickou membránou a je približne dvakrát tak hrubá.
Biomembrány - medzi živým a neživým
Základným štruktúrnym elementom buniek je cytoplazmatická membrána, ktorá oddeľuje vnútorné prostredie bunky od vonkajšieho prostredia. Nie je to len rigídny obal, ale dynamická štruktúra, ktorá sprostredkúva prenos látok a signálov.
Základná cytoplazma
Cytoplazma predstavuje vnútorné prostredie bunky, vrátane všetkých jej štruktúr a organel, ktoré je ohraničené od vonkajšieho prostredia cytoplazmatickou membránou. Ak máme na mysli len časť prostredia bunky, ktorá sa v mikroskope javí ako zrnitá alebo homogénna bezfarebná hmota bez organel, hovoríme o základnej cytoplazme, teda o cytosole.
Cytoskelet - kostra bunky
Cytoskelet je označenie pre "kostru bunky". Podobne ako kosti živočíchov tvoria kostru, na ktorú sa upínajú svaly, aj cytoskelet je zložený z pevných a pohyblivých komponentov, ktoré prepájajú jednotlivé miesta v bunke a riadia pohyb vezikúl a organel. Medzi cytoskelet zaraďujeme mikrotubuly, mikrofilamenty, intermediárne filamenty a mikrotrabekuly.
Jadro - mozog bunky
Bunkové jadro obsahuje genetickú informáciu nevyhnutnú pre život a delenie bunky. Predstavuje riadiace a koordinačné centrum bunky. Obsahujú ho takmer všetky bunky (okrem vysokošpecializovaných buniek, napr. zrelé erytrocyty cicavcov alebo bunky vodivého pletiva rastlín). Jadro je obalené jadrovou membránou a obsahuje hmotu chromatín, čo je DNA asociovaná s histónmi a ďalšími proteínmi. Počas bunkového delenia sa chromatín kondenzuje a vznikajú chromozómy.
Mitochondrie - bunkové pľúca
Mitochondrie sú membránové organely s dvojitou membránou, najčastejšie tyčinkovitého alebo vláknitého tvaru. Ich vnútorná membrána je typicky mnohotvárne členená, aby zabezpečila efektívne využitie priestoru, pretože sa v nej nachádzajú niektoré bielkoviny dýchacieho reťazca. Bez mitochondrií by bunka nebola schopná efektívne využiť energiu a neexistovala by svalová práca. Mitochondrie obsahujú aj vlastnú DNA.
Plastidy
Plastidy sú membránové organely, ktoré sa vyskytujú len v rastlinných bunkách a len v eukaryotických bunkách. V prokaryotických bunkách (fotosyntetizujúce baktérie a sinice) predstavujú ekvivalenty plastidov tylakoidy a vezikuly voľne uložené v cytoplazme. Okrem chloroplastov poznáme aj iné plastidy, v ktorých však neprebieha fotosyntéza. Slúžia ako zásobárne látok (proteínov, tukov a cukrov) alebo pigmentov. Patria k nim amyloplasty, elaioplasty, proteinoplasty a chromoplasty. Plastidy obsahujú vlastnú DNA.
Vakuoly
Vakuoly sú špeciálne organely rastlinných buniek, ktoré sú významné z hľadiska vyrovnávania osmotického tlaku medzi bunkou a okolitým prostredím. Vakuolárna šťava je hustá, čo spôsobuje nasávanie vody bunkou. Na druhej strane proti tomuto tlaku pôsobí bunková stena. Výsledkom týchto procesov je pomerne silný tlak - turgor, ktorý udržuje rastlinné telo vodnaté a zároveň veľmi pevné. Vakuola pravdepodobne slúži aj na bunkové trávenie, podobne ako niektoré typy lyzozýmov.
Lyzozómy a mikrotelieska - bunkový žalúdok
Lyzozómy sú membránové organely všetkých eukaryotických buniek. Sú hlavnou zložkou intracelulárneho tráviaceho systému a slúžia na enzýmové odbúravanie materiálu endogénneho a exogénneho pôvodu. V lyzozómoch dochádza k hydrolytickému štiepeniu mnohých látok - proteínov, nukleových kyselín, sacharidov aj lipidov.
Endoplazmatické retikulum
Endoplazmatické retikulum predstavuje trojrozmerný, bohato diferencovaný systém vnútrobunkových membrán, ktorý tvorí sústava kanálikov, mechúrikov, sploštených cisterien a tubulov ohraničených jednou membránou. Je to dynamická štruktúra, ktorej usporiadanie sa modifikuje podľa stavu bunky. Rozlišujeme hladké a drsné endoplazmatické retikulum, ktoré má odlišnú štruktúru aj funkciu.
Golgiho aparát
Golgiho aparát predstavuje heterogénny komplex lamelárnych membrán, cisterien a vezikúl. Hlavnou funkciou Golgiho aparátu je tvorba a úprava biomakromolekúl, ktoré slúžia na export z bunky. Spravidla je tu zhromažďovaný bielkovinový koncentrát z endoplazmatického retikula.
Centrioly
Centrioly sú malé rúrkovité telieska, ktoré sa vyskytujú takmer vo všetkých typoch buniek. Skladajú sa z mikrotubulov a majú svoju typickú štruktúru. Zúčastňujú sa mnohých procesov, ktoré nejakým spôsobom súvisia s pohybom (napr. pohyb buniek prostredníctvom bičíkov alebo riasiniek, pohyb chromozómov počas bunkového delenia a pod.).
Ribozómy
Ribozómy sú nukleoproteínové továrne na výrobu proteínov. Nachádzajú sa v prokaryotických aj eukaryotických bunkách a hoci sa odlišujú veľkosťou aj zložením, zabezpečujú to isté - transláciu mRNA do aminokyselinovej sekvencie proteínov. U eukaryot sú ribozómy voľne v cytoplazme alebo súčasťou drsného endoplatmatického retikula, pričom také proteíny smerujú rovno do lumenu endoplazmatického retikula, kde dochádza k ich posttranslačným úpravám.
Bunkové inklúzie
Bunkové inklúzie, nazývané aj paraplazma, sú produkty bunkového metabolizmu - odpadové alebo zásobné látky. Inklúzie tvoria neživú súčasť bunky, bez biologickej aktivity. Môžu byť tuhé (amorfné alebo kryštalické) alebo kvapalné.
Cytofyziológia
Medzibunková komunikácia
Bunky navzájom komunikujú pomocou chemických informácií - poslov. Môžu sa pohybovať od bunky k bunke cez medzibunkové spojenia alebo sú vylučované do tkanivového moku. Formy medzibunkovej komunikácie sú rôzne - endokrinná, parakrinná, juxtakrinná, autokrinná, synaptická komunikácia a komunikácia dutým spojom (gap junction).
Príjem a výdaj látok
Príjem a výdaj látok patrí medzi základné procesy a je podmienkou existencie bunky. Táto komunikácia sa uskutočňuje cez bunkové povrchy, ktoré oddeľujú bunku od vonkajšieho prostredia. Veľký význam v tejto komunikácii má cytoplazmatická membrána, ktorá je polopriepustná, selektívne prepúšťa potrebné látky z a do bunky. Pasívny prenos látok nastáva na princípe difúzie a osmózy. Aktívny príjem látok sa deje pomocou pinocytózy alebo fagocytózy.
Bioenergetika bunky
Bioenergetika bunky, alebo inými slovami energetický metabolizmus, zahŕňa príjem energie, jej spracovanie na využiteľnú formu a výdaj nespotrebovanej energie. Bunka vie pre svoje potreby využívať iba chemickú energiu, ktorú vie transformovať na iné formy energie (napr. teplo, kinetickú alebo svetelnú energiu).
Glykolýza - čo sa to v tom cytosole deje?
Medzi najdôležitejší sled reakcií patrí glykolýza, ktorou sa v organizme katabolickou cestou z D-glukózy získava energia. Táto D-glukóza je pre niektoré bunky živinou, pre iné výhradným zdrojom energie. V jednoduchosti však môžeme povedať, že v glykolýze ide o premenu glukózy na pyruvát, ktorý po aktivácii vstupuje do Krebsovho cyklu.
Bunkový cyklus
Bunkový cyklus predstavuje obdobie života bunky od jej vzniku delením až po opätovné rozdelenie. Aby sa však bunky mnohobunkového organizmu mohli špecializovať na vykonávanie svojej úlohy, musia bunkový cyklus dočasne alebo trvalo "opustiť", čím sa dostanú do tzv. pracovného obdobia. Počas pracovného obdobia sa teda bunky nedelia.
Mitóza
Mitóza je typ delenia bunky, resp. jadra telových (somatických) buniek, ktorého výsledkom sú dve dcérske bunky, geneticky identické s materskou bunkou. Delenie jadra (karyokinéza) prebieha v niekoľkých fázach - profáza, metafáza, anafáza a telofáza, po ktorých nasleduje rozdelenie bunky - cytokinéza.
Meióza
Meióza je osobitný typ delenia diferencujúcich sa pohlavných buniek eukaryotických organizmov, kde z diploidnej materskej bunky (2n) vznikajú štyri haploidné bunky (n). Svojim priebehom sa zásadne neodlišuje od mitózy, má však niekoľko dôležitých charakteristických odlišností. Po oplodnení každá bunka získava jednu kópiu materského a otcovského chromozómu.
Regulácia bunkového cyklu
Bunkový cyklus je potrebné veľmi starostlivo regulovať, aby nedochádzalo k nekontrolovanému deleniu buniek. Existujú skupiny látok - proteínov, ktoré buď zastavujú bunkový cyklus, alebo ho posúvajú ďalej. Nazývajú sa tumor-supresorové gény a protoonkogény, a čas, kedy sa tak deje, nazýva sa kontrolný bod. V prípade fatálnej chyby disponuje bunka samodeštrukčným mechanizmom - apoptózou.