Buňka

Buňka je membránou vázaná struktura, která se vyskytuje jako funkčně samostatná jednotka života (např. u jednobuněčných organismů, např. bakterií, prvoků atd.).), nebo jako strukturní či základní jednotka v biologické tkáni specializovaná na plnění určité funkce u mnohobuněčných organismů (např. rostlin a živočichů).

Definice buňky

Buňka (,,množné číslo: buňky“) je v biologii definována jako strukturní, funkční a biologická jednotka všech organismů. Je to autonomní samoreplikující se jednotka, která může existovat jako funkčně samostatná jednotka života (jako v případě jednobuněčného organismu) nebo jako dílčí jednotka v mnohobuněčném organismu (jako u rostlin a živočichů), která plní určitou funkci v tkáních a orgánech.

Etymologie:

Přečtěte si: Biologická buňka – úvod (výukový program)

Typy buněk

Buňky lze typizovat různými způsoby. Například na základě přítomnosti přesně vymezeného jádra může být buňka eukaryotická nebo prokaryotická. Buňky lze také klasifikovat na základě počtu buněk, které tvoří organismus, tj. jako „jednobuněčné“, „mnohobuněčné“ nebo „acelulární“.

Prokaryotická buňka vs. eukaryotická buňka

Buňky lze rozdělit na dva hlavní typy: prokaryotické buňky (např. bakteriální buňky) a eukaryotické buňky (např. rostlinné nebo živočišné buňky). Hlavním rozdílem mezi nimi je dobře ohraničené jádro obklopené membránovým jaderným obalem, který je přítomen pouze u eukaryotických buněk. Kromě jádra se v eukaryotických buňkách nacházejí i další organely. Těmito organelami jsou mitochondrie, plastidy, endoplazmatické retikulum a Golgiho aparát. Tyto organely se v prokaryotických buňkách nevyskytují. Navzdory těmto rozdílům mají prokaryotické a eukaryotické buňky řadu společných rysů: genetická informace je uložena v genech, bílkoviny slouží jako jejich hlavní stavební materiál, k syntéze bílkovin se používají ribozomy, adenosintrifosfát je hlavním zdrojem metabolické energie pro udržení různých buněčných procesů a buněčná membrána, která řídí tok látek do buňky a z buňky.

Jednobuněčné vs. mnohobuněčné vs. mnohobuněčné

Buňky lze použít jako základ pro popis organismů jako jednobuněčných nebo mnohobuněčných. Jednobuněčné organismy jsou ty, které mají pouze jednu buňku, tj. jednobuněčné. Příkladem jsou prokaryota a protista. Mnohobuněčné organismy jsou ty, které mají více než jednu buňku. Příkladem jsou rostliny a živočichové. Buňky mnohobuněčného organismu mohou mít společné znaky a funkce.

Tyto buňky, které fungují jako celek, tvoří tkáň. Základními typy tkání u živočichů jsou epitelová tkáň (neboli epitel), nervová tkáň, pojivová tkáň, svalová tkáň a cévní tkáň. U rostlin jsou různými typy tkání embryonální neboli meristematické tkáně (např. apikální meristém a kambium), trvalé tkáně (např. epidermis, korek, trichom) a reprodukční tkáně (tj. sporogenní tkáně). Trvalá pletiva lze dále rozdělit na základní (např. parenchym, kolenchym, sklerenchym) a komplexní (např. floémová a xylémová pletiva). Tkáně, které pracují ve vzájemné souhře a vykonávají určitý soubor funkcí, tvoří biologický orgán. Naopak termín „acelulární“ se vztahuje na tkáň, která není tvořena buňkami nebo není rozdělena na buňky. Příkladem acelulární tkáně jsou hyfy některých hub.

Struktura buňky

Buňka je membránou vázaná struktura obsahující cytoplazmu a cytoplazmatické struktury. Buněčná membrána je tvořena dvěma vrstvami fosfolipidů s vloženými bílkovinami. Odděluje obsah buňky od jejího vnějšího prostředí a také reguluje, co do buňky vstupuje a co z ní vychází. Další zajímavou vlastností buněčné membrány je přítomnost povrchových molekul (např. glykoproteinů, glykolipidů atd.), které fungují jako „podpis“ buňky. Každá buňka má jiný „podpis“ nebo „marker“, o němž se předpokládá, že funguje při rozpoznávání buněk nebo v jakémsi systému buněčné identifikace. Jiné buňky mají na povrchu buněčné membrány další ochranné vrstvy, např. buněčnou stěnu u rostlin, řas, hub a některých prokaryot.

Tekutá složka cytoplazmy obklopující organely a další nerozpustné cytoplazmatické struktury v neporušené buňce, kde probíhá celá řada buněčných procesů, se nazývá cytosol. Cytosol se skládá z vody, iontů (např. draslíku, sodíku, chloridu, hydrogenuhličitanů, hořčíku a vápníku) a různých biomolekul, jako jsou nukleové kyseliny, bílkoviny, lipidy a sacharidy. Draselných iontů je v cytosolu více než v okolní extracelulární tekutině. Právě v cytosolu probíhá mnoho metabolických reakcí, např. osmoregulace, tvorba akčních potenciálů a buněčná signalizace.

V eukaryotických buňkách jsou buněčné organely „malé orgány“ uvnitř buňky. Tyto organely plní speciální funkce. Eukaryotické buňky, které provádějí fotosyntézu (např. rostlinné buňky), by měly mít četné plastidy, zejména chloroplast (typ plastidu obsahující zelené pigmenty). Přítomnost chloroplastů je jedním ze způsobů, jak odlišit rostlinnou buňku od živočišné. Dalšími organelami, které lze nalézt v rostlinné i živočišné buňce, jsou jádro, mitochondrie, endoplazmatické retikulum a Golgiho aparát. Jádro je velká organela, která obsahuje genetický materiál (DNA) uspořádaný do chromozomů. Mitochondrie jsou považovány za pohonnou jednotku eukaryotických buněk. Je to proto, že jde o organelu, která dodává energii vytvářením adenosintrifosfátu (ATP) prostřednictvím buněčného dýchání. Endoplazmatické retikulum se vyskytuje jako propojená síť zploštělých váčků nebo kanálků, které se podílejí na syntéze lipidů, metabolismu sacharidů, detoxikaci léčiv a připojování receptorů na proteiny buněčné membrány. Podílí se také na vnitrobuněčném transportu, například na transportu produktů (drsného endoplazmatického retikula) do jiných částí buňky, jako je Golgiho aparát. Golgiho aparát se skládá ze stohů vázaných na membránu. Podílí se na glykosylaci, balení molekul pro sekreci, transportu lipidů uvnitř buňky a dává vzniknout lysozomům.

Další cytoplazmatické struktury nejsou v jiných pramenech považovány za „organely“, protože jsou vázány pouze jednou membránou na rozdíl od výše uvedených organel, které jsou dvoumembránové. Například lysozomy a vakuoly nejsou v některých referencích považovány za organely, ale za cytoplazmatické struktury na základě výše uvedeného popisu. Lysozomy jsou jednomembránové struktury obsahující různé trávicí enzymy, a podílejí se tedy na nitrobuněčném trávení. Vakuoly jsou zase membránově vázané vezikuly, které se podílejí na nitrobuněčné sekreci, vylučování, skladování a trávení. Podobně ribozomy nejsou organely, ale cytoplazmatické struktury.

Prokaryotická buňka postrádá typické membránově vázané organely přítomné v eukaryotické buňce. Přesto může mít některé struktury podobné organelám, jako je karboxysom (bílkovinný obalový prostor pro fixaci uhlíku u některých bakterií), chlorosom (komplex pro sklizeň světla u zelených sirných bakterií) a magnetosom (vyskytuje se u magnetotaktických bakterií) a thylakoid (u některých sinic). Má také nukleosom, což není dvoumembránová struktura, ale oblast v prokaryotické buňce obsahující jaderný materiál.

Mitochondrie a plastidy mají vlastní DNA (označuje se jako extranukleární DNA, aby se odlišila od DNA nacházející se uvnitř jádra). Tyto organely jsou částečně autonomní. Z tohoto důvodu se předpokládá, že pocházejí z endosymbiotických bakterií (podle endosymbiotické teorie).

Buněčný cyklus

Buněčný cyklus se týká posloupnosti růstu a dělení buňky. Buněčný cyklus v podstatě zahrnuje duplikaci DNA prostřednictvím replikace DNA, která vede k rozdělení mateřské buňky a vzniku dvou dceřiných buněk. Tyto procesy jsou nezbytné pro růst, replikaci a dělení buněk. U eukaryot se buněčný cyklus skládá z řady biologických událostí, a to z klidové fáze, interfáze a buněčného dělení. Během klidové fáze je buňka v neaktivním, necyklickém stavu. Interfáze je ta fáze buněčného cyklu, kdy se buňka dále zvětšuje, replikuje se její DNA a vytváří se kopie buněčné DNA, aby se připravila na další buněčné dělení. Interfáze se skládá ze tří fází: G1, S fáze a G2. Poslední fází je buněčné dělení.

Dělení buněk

Buněčné dělení je proces, při kterém se dělí mateřská buňka a vznikají dvě nebo více dceřiných buněk. Je to životně důležitý buněčný proces, protože umožňuje růst, opravy a reprodukci. U eukaryot může mít buněčné dělení podobu mitózy nebo meiózy. Při mitóze jsou výsledkem dvě geneticky identické buňky. Při meióze jsou výsledkem čtyři geneticky neidentické buňky.

Růst a metabolismus buněk

Buňky po rozdělení projdou růstem. Růst buňky je umožněn metabolismem. Metabolismus lze rozdělit do dvou kategorií: katabolismus a anabolismus. Katabolismus zahrnuje řadu degradačních chemických reakcí, které rozkládají složité molekuly na menší jednotky, přičemž se obvykle uvolňuje energie. Anabolismus zahrnuje sled chemických reakcí, při nichž dochází ke stavbě nebo syntéze molekul z menších jednotek, což obvykle vyžaduje vstup energie (ATP). V buňce se tak vytvářejí, ukládají a rozkládají biomolekuly, jako jsou nukleové kyseliny, bílkoviny, sacharidy a lipidy. Místem biosyntézy DNA a mRNA je například jádro. Bílkoviny jsou zase syntetizovány ribozomy. Syntéza lipidů probíhá v endoplazmatickém retikulu.

Pohyblivost

Některé buňky mají specializované struktury podílející se na lokomoci. Například bičíky jsou dlouhé, štíhlé, nitkovité, bičíkaté nástavce, které umožňují pohyb pomocí pohonu. Některé bičíky však neslouží k pohybu, ale k vnímání a přenosu signálu, např. tyčinkové fotoreceptorové buňky oka, čichové receptorové neurony nosu, kinocilium v hlemýždi ucha. Řasinky jsou vláskovité výběžky na povrchu některých buněk. Řasinky jsou obecně dvojího druhu: pohyblivé řasinky (pro pohyb) a nepohyblivé řasinky (pro smysly). Příkladem tkáňových buněk s řasinkami jsou epitelie vystýlající plíce, které odmetají tekutiny nebo částice. Příklady organismů, které mají řasinky, jsou prvoci, kteří je využívají k pohybu.

Výzkum

Buněčná biologie (nebo cytologie) je vědecké studium buněk. Jako první objevil buňky Robert Hooke, a to v roce 1665. Matthias Jakob Schleiden a Theodor Schwann byli těmi, kdo jako první formulovali teorii buňky, a to v roce 1839.

Související pojmy

• Buněčná biologie
• Kmenová buňka

Viz také

• Cytologie

.

• Tkáň
• Organelle
• Cytoplasma
• Prokaryota
• Eukaryota

Odkazy a další literatura

1. kazilek. (2009, 27. září). Části buněk | Zeptejte se biologa. Převzato z webových stránek Asu.edu: https://askabiologist.asu.edu/cell-parts
2. Genetics Home Reference. (2019). Co je to buňka? Získáno z webových stránek Genetics Home Reference: https://ghr.nlm.nih.gov/primer/basics/cell
3. BUŇKY II: BUNĚČNÁ ORGANIZACE. (2019). Získáno z webových stránek Estrellamountain.edu: https://www2.estrellamountain.edu/faculty/farabee/biobk/BioBookCELL2.html
4. POZNÁMKY O BUŇKÁCH A ORGANELÁCH. (2019). Získáno z webových stránek Edu.pe.ca: http://www.edu.pe.ca/gray/class_pages/rcfleming/cells/notes.htm
5. Struktura a funkce buňky. (2019). Získáno z webových stránek Msu.edu: https://msu.edu/~potters6/te801/Biology/biounits/cellstructure&function.htm