Bunka loha Definujte bunkov teriu vekos a tvar

Bunka

• Úloha • Definujte bunkovú teóriu, veľkosť a tvar buniek, charakterizujte chemické zloženie bunky • Úloha • Porovnajte štruktúru rastlinnej a živočíšnej bunky a vysvetlite funkciu jednotlivých bunkových štruktúr.

Tvary buniek

Veľkosť buniek • Mikroskop zväčšenie • svetelný 1200 x mikroskopická štruktúra • elektrónový 50000 x submikroskopická štruktúra ultraštruktúra

Chemické zloženie bunky • • • Voda 65% Bielkoviny 12% Sacharidy 9% Lipidy 8% Nukleové kyseliny 3% Minerálne látky 3%

Voda • • Vytvára prostredie pre chemické reakcie Rozpúšťadlo Podmieňuje biologickú aktivitu bielkovín a NK Faktor tepelného hospodárenia Ovplyvňuje fyzikálno-chemické procesy Obsah vody závisí : od veku buniek od orgánu od prostredia

Minerálne látky • • • Mg 2+ Fe 2+ K+, Cl. Na+ Ca+

Cukry-sacharidy • Monosacharidy – glukóza, fruktóza • Disacharidy – sacharóza, maltóza, laktóza • Polysacharidy – škrob, celulóza, glykogén, chitín • Zdroj energie • Stavebné látky

Tuky-lipidy • • • Estery vyšších mastných kyselín a glycerolu Tukové vrstvy majú ochrannú funkciu Zdroj energie Fosfolipidy- súčasť biomembrán Súčasť vitamínov a hormónov

Bielkoviny-proteíny • Makromolekulové zlúčeniny • Základnou stavebnou jednotkou sú aminokyseliny, pospájané peptidovou väzbou • Vláknité bielkoviny – mechanická funkcia • Guľovité – štruktúrna funkcia-biomembrány • metabolická-enzýmy • informačná-hormóny, protilátky

Nukleové kyseliny • • • DNA 2 polynukleotidové reťazce Nukleotid – dusíkatá báza adenín guanín cytozín tymín deoxyribóza zvyšok kyseliny trihydrogénfosforečnej

• • RNA 1 vlákno Dusíkaté bázy: adenín uracil cytozín guanín Ribóza Zvyšok kyseliny trihidrogénfosforečnej

• m- RNA • t-RNA • r- RNA

• 1. Bunkovú teóriu formulovali a. . b. . . c. . v. . . storočí • 2. Podľa bunkovej teórie 1. • 2. • 3. Dvojzávitnicovú štruktúru DNA a jej význam objasnili: . . v roku. . . . • 4. Monomérom bielkovín sú. . . , ktoré sú • pospájané. . . . , . . . . väzbou

• • 5. Bielkoviny majú funkciu: a. metabolickú – fibrilárne bielkoviny b. metabolickú – globulárne bielkoviny c. mechnickú – fibrilárne bielkoviny d. mechnickú – globulárne bielkoviny e. štruktúrnu f. informačnú g. zásobnú v živočíšnych bunkách

• • 6. Monomérom nukleových kyselín sú. . . , voláme ich aj. . alebo. . . . 7. Z chemického hľadiska sú NK: a. polypeptidy b. polynukleotidy c. makromolekulové látky d. biopolyméry e. monoméry

• • 8. Tuky: a. môžu byť súčasť vitamínov b. sú súčasť niektorých hormónov c. katalyzujú chem. reakcie v bunke d. sú hlavnou zložkou protilátok e. sú najhospodárnejším zdrojom energie f. sú súčasťou biomembrán g. majú ochrannú funkciu napr. vosky

• 9. Za najmenší systém schopný samostatného života považujeme. . . • 10. Bunky s určitou funkciou a štruktúrou sa spájajú do : a. . . . u rastlín • b. . . . u živočíchov • 11. Obsah vody v bunkách je priemerne. . . % • a závisí od a. . . . b. . . c. . . . • u ontogeneticky mladších je obsah vody. .

12. Indivídua vyššieho radu: a. sú spoločenstvá sociálneho hmyzu b. sú svorky vlkov c. spoločenstvá jedincov, ktorí môžu žiť aj samostatne d. sú obligátne spoločenstvá e. majú jedincov trvalo tvarovo a funkčne diferencovaných f. majú jedincov dočasne tvarovo a funkčne diferencovaných • g. funkčná špecializácia jedincov je nezameniteľná • h. funkčná špecializácia jedincov je zameniteľná • • •

• 1. Vysvetli čo hovorí bunková teória. • 2. Vysvetli pojmy: a. nukleoid b. submikroskopická štruktúra bunky c. prokaryotická bunka d. nukleotid • • 3. Doplň: • súčasťou bunkovej steny rastlín je. . . • súčasťou bunkovej steny húb a živočíchov je. . . • Základnou stavebnou jednotkou bielkovín sú. . . , ktoré sú pospájané. . väzbami • základný tvar bunky je. . .

Štruktúra bunky • Bunka je najmenší systém schopný samostatného života • Podľa všeobecnej štruktúry rozlišujeme bunky • Prokaryotické • Eukaryotické • Vírusy sú nebunkové organizmy • sú schopné trvalo existovať len ako parazity buniek, ich rozmnožovanie je viazané na živé bunky, • sú schopné uchovávať genetickú informáciu • z hľadiska organizácie a hierarchie sú najjednoduchšie živé sústavy

Prokaryotická bunka • Menšie a jednoduchšie ako eukaryotické bunky • Nemajú vnútorný priestor rozčlenený membránami • Jadro nie je oddelené od cytoplazmy jadrovou membránou. Tvorí ho iba kruhová molekula DNA = nukleoid • Majú ju: baktérie, archeóny, sinice

Stavba

• • • bunková stena – peptidoglykán cytoplazmatická membrána, tylakoidy cytoplazma prokayotické ribozómy bakteriálny chromozóm=nukleoid-kruhová molekula DNA plazmidy slizové púzdro bičík fimbrie inklúzie

Eukaryotická bunka • Základný princíp stavby: • Bunkové povrchy. • bunková stena – permeabilná • cytoplazmatická membrána -semipermeabilná plazmalema • cytoplazma = cytosol – prostredie pre organely • Viskozita (sólový, gélový stav) závisí od typu bunky • Bunkové organely – membránové a vláknité (fibrilárne) • Neživé súčasti bunky - inklúzie

Cytoplazmatická membrána: fosfolipidová dvojvrstva + ponorené bielkoviny Bielkoviny – integrálne a periférne Je väčšinou jedinou biomembánou v prokaryotickej bunke • reguluje príjem a výdaj látok • obsahuje receptory na zachytávanie signálov • •

Membránové štruktúry (organely) • • • Ich základom sú biomembrány s 2 biomembránami Jadro=nucleus, karyon – riadiace a reprodukčné centrum jadrová membrána =karyolema jadrová hmota = chromatín =DNA + bielkoviny jadierko =nucleolus, zaniká počas delenia, syntéza r. RNA Mitochondrie – energetické centrum bunky metabolicko-respiračné centrum bunky ich počet je väčší v bunkách s veľkou spotrebou energie Základná hmota – matrix – molekuly DNA – Krebsov cyklus Kristy – dýchací reťazec Plastidy – chloroplasty, chromoplasty, leukoplasty

• • Plastidy chloroplasty – chlorofyly stróma chloroplastov obsahuje : tylakoidy kruhovú DNA plastidové ribozómy chromoplasty – karotény a xantofyly leukoplasty –zásobné látky napr. škrob

• s 1 biomembránou • Endoplazmatické retikulum – syntetické centrum, transport látok • Systém kanálikov • Hladká forma – syntéza lipidov, vitamínu D • Zrnitá (drsná ) forma s ribozómami – syntéza bielkovín • Golgiho aparát –syntetické centrum • tvoria ho diktyozómy, súbory cisterien • tvoria sa tu enzýmy, pektíny , látky, ktoré sa vylučujú z bunky • tvoria sa tu lyzozómy

Lyzozómy – obsahujú hydrolytické enzýmy vnútrobunkové trávenie rozklad cudzorodých látok Vakuoly- vyplnené bunkovou šťavou, zásobárňou látok • lytické procesy • Tonoplast = polopriepustná membrána • oddeľuje vakuolu od cytoplazmy • •

• Ribozómy – syntetické centrum, proteosyntéza • nemajú membránovú štruktúru • sú submikroskopické častice • voľne v cytoplazme alebo na drsnom ER • nukleoproteínové častice (r. RNA + bielkoviny)

Porovnaj rastlinnú a živočíšnu bunku

živočíšna • • • Nemajú bunkovú stenu Nemajú plastidy Lyzozómy Môžu obsahovať myofibrily tonofibrily neurofibrily rastlinná • Celulózová bunková stena • Plastidy • vakuoly

Porovnaj prokaryotickú a eukaryotickú bunku prokaryotická • • • Menšia Baktérie, sinice, archeóny Nemajú jadrovú membránu 1 prokaryotický chromozóm Vnútorný priestor nemajú rozčlenený eukaryotická • • • Väčšia Rastliny, huby, živočíchy Majú jadrovú membránu Viac chromozómov Vnútorný priestor rozčlenený membránami

Fibrilárne štruktúry • • • Cytoskelet – dynamická kostra bunky má mechanickú, podpornú a pohybovú f. priestorové rozloženie organel pri fagocytóze, pri pinocytóze vlákna – mikrofilamenty rúrky – mikrotubuly prechodné vlákna – intermediárne filamenty Chromozómy Mitotický aparát bunky – centrioly a deliace vretienko Pohybový aparát bunky – bičíky a brvy

• • • • 1. Vysvetli pojmy: a. fosfolipidová dvojvrstva b. semipermeabilnosť c. inklúzie d. ribozómy 2. Doplň: A. bunková stenu prokaryotickej bunky obsahuje z chemického hľadiska. . . B. dynamickú kostru bunky voláme. . . C. Základom mitotického aparátu je. . a. . . D. energetické centrum eukaryotickej bunky. . . E. syntetické centrá eukaryotickej bunky. . .

• • • 3. Nakresli: a. stavbu cytoplazmatickej mebrány b. stavbu bičíka c. stavbu prokaryotickej bunky 4. Rozkladné procesy v živočíšnej bunke zabezpečujú. . a v rastlinnej bunke. . . 5. Rastlinná bunka sa odlišuje od živočíšnej tým, že má: a. mitochondrie b. plastidy c. vakuoly d. ribozómy e. bunkovú stenu f. lyzozómy

• 6. Bunky živočíchov. : a. sú eukaryotické b. sú niekedy prokaryotické c. majú lyzozómy d. majú membránové organely e. majú pelikulu • 7. K vysokošpecializovaným fibrilárnym štruktúram živočíšnych buniek patria: a. nervové vlákna b. mikrofilamenty c. brvy d. bičíky e. mikrotubuly f. myofibrily g. tonofibrily h. cytosklet

• 8. V rastlinných bunkách sa nenachádzajú: • A. lyzozómy b. neurofibrily c. tonofibrily • d. hydrolytické enzýmy e. jadierka f. myofibrily • 9. Mikrotubuly sú v bičíku usporiadané podľa schémy: . . .

• Úloha • Definujte bunkový metabolizmus, vysvetlite význam enzýmov v metabolizme a princíp prenosu energie v bunke. Charakterizujte procesy aktívneho a pasívneho transportu látok (difúzia, endocytóza, exocytóza) • Úloha • Porovnajte správanie sa rastlinnej a živočíšnej bunky v osmoticky rozdielnych prostrediach. Svoje tvrdenie demonštrujte na konkrétnych príkladoch.

Metabolizmus bunky • • Metabolizmus Anabolizmus Katabolizmus Enzým – apoenzým koenzým Enzýmová špecifickosť – substrátová funkčná

• Enzýmová katalýza

• Energetický metabolizmus

• ATP – univerzálny prenášač energie • energetická konzerva

Transport látok cez plazmatickú membránu • Cytoplazmatická membrána =plazmalema tvorí bunkovú bariéru, ktorá selektívne prepúšťa potrebné látky do bunky a z bunky • Rozlišujú sa 2 spôsoby transportu látok • Pasívny – bez spotreby energie • nedochádza k prestavbe CM • Aktívny – na úkor spotreby energie ATP • dochádza k prestavbe CM

Pasívny transport • Difúzia • fyzikálny proces • transport látok (molekúl, atómov, iónov) v smere koncentračného spádu Z miesta s vyššou koncentráciou na miesto s nižšou koncentráciou. • takto môžu prenikať látky s malými molekulami napr. plyny, etanol, niektoré ióny

• Rýchlosť difúzie závisí od: • Koncentračného spádu, teda od rozdielu koncentrácie medzi rozpúšťadlom a roztokom

• Osmóza = prenikanie molekúl vody cez plazmatickú membránu po koncentračnom spáde • Izotonické hypotonické hypertonické • napr. dest. voda napr. soľ • RB plazmoptýza plazmolýza • ŽB plazmoptýza plazmoríza • osmotická lýza

Aktívny transport • Transport pomocou prenášača = sprostredkovaná difúzia • Transportné bielkoviny: špecificky viažu a prenášajú transportované látky • Umožňuje prenos veľkých molekúl spravidla proti koncentračnému spádu – glukóza, aminokyseliny, niektoré ióny katióny Ca – do svalovej bunky Na – z bunky K – do bunky

• Endocytóza – transport látok do bunky • dochádza k prestavbe plazmatickej membrány napr. pinocytóza a fagocytóza • pinocytóza - príjem látok vo forme roztoku • z priehlbinky sa vytvorí pinocytozová vakuola, ktorá sa odškrtí • fagocytóza – príjem pevných látok • bunka vytvára panôžky =pseudopódie

• • • Vysvetlite pojmy: pinocytóza katabolizmus apoenzým difúzia makroergická väzba Doplň: Metabolické reakcie pri ktorých sa uvoľňuje energia sa nazývajú. . . Energetickou konzervou v bunke je. . . príjem tuhých látok pomocou pseudopódií je. . . Živočíšna bunka stráca vodu a zmršťuje sa v prostredí. . . Osmotický jav pri ktorom živočíšna bunka nasáva vodu a praská. . .

• Úloha • Vysvetlite bunkový cyklus • Zdôvodnite prečo z jednej bunky môžu vzniknúť rôzne typy buniek, resp. celý organizmus. Posúďte význam kultivácie in vitro. • Úloha • Argumentujte rozdiely v priebehu mitózy a meiózy, vysvetlite priebeh oboch delení.

Bunkový cyklus • Bunkový cyklus predstavuje obdobie života bunky od jej vzniku delením až po opätovné rozdelenie • Je daný geneticky • Môže byť narušený nevhodnými podmienkami napr. nedostatkom živín , vírusmi

• Bunkový cyklus sa skladá z niekoľkých fáz: • Interfáza- pokojové štádium, príprava na delenie, rast bunky • má 3 fázy: G 1 -fáza , postmitotická • S-fáza , syntetická • G 2 -fáza, premitotická • Mitotická fáza , M-fáza • Prebehne karyokinéza- rozdelenie jadra • cytokinéza – rozdelenie bunky na 2

• G 1 -fáza (postmitotická) Začína najčastejšie v okamihu vzniku bunky • syntetické procesy - tvoria sa bielkoviny , znásobia sa bunkové štruktúry • V G 1 fáze sa nachádza hlavný kontrolný uzol bunkového cyklu. V ňom sa bunkový cyklus zastavuje v prípade nepriaznivých podmienok alebo pod vplyvom inhibítorov. • Niektoré bunky, ktoré sa ďalej nedelia zotrvávajú v Go- fáze napr. bunky mozgu, sítkovice erytrocyty

• S-fáza, syntetická • Prebieha v nej replikácia - syntéza DNA, preto sa táto fáza nazýva syntetická. Výsledkom je zdvojnásobenie genetického materiálu v bunke. V tejto fáze je bunka fyziologicky tetraploidná (2 x 2 n = 4 n). Koncom S-fázy každý chromozóm pozostáva z dvoch identických chromatíd. Dochádza aj k replikácii centriolov.

• G 2 -fáza • má prívlastok aj premitotická. • Syntéza bielkovín - tubulínu na tvorbu deliaceho vretienka.

Generačná doba bunky Je dĺžka trvania bunkového cyklu Je daná geneticky a pre rôzne bunky je rôzna Závisí od množstva živín v prostredí Pri nedostatku živín sa generačná doba predlžuje • Baktérie – niekoľko minút • Prvoky – niekoľko hodín • •

Regulácia bunkového cyklu • • • A. Látkový (chemický) spôsob: stimulačný účinok napr. rastové regulátory teplota dostatok živín inhibičný účinok napr. cytostatiká, kolchicín rastové hormóny a regulátory B. Vírusy : môžu spôsobiť nekoordinované delenie buniek Nádory – zhubné, maligné – rakovina nezhubné, benigné

Diferenciácie buniek • Je tvarové (morfologické) a funkčné (fyziologické) odlíšenie buniek v mnohobunkovom organizme • Začína už počas zárodočného vývinu organizmu • Zygota: • Má vlastnosť totipotencie, teda kompletnú genetickú informáciu a mechanizmus na jej realizáciu • Diferencovaná bunka: • obsahuje kompletnú genetickú informáciu, ale aktivované má iba niektoré gény

Kultivácia in vitro • Je pestovanie (mitotické delenie) buniek (pletív a tkanív ) mimo organizmu v laboratórnych podmienkach • Prebieha to na živných pôdach (médiach) s presne určeným chemickým zložením • výhoda: vylúčenie rôznych vplyvov vonkajšieho prostredia napr. vegetačných • využitie : v medicíne, vo farmácií, v biotechnológii, v poľnohospodárstve

• • • 1. Vysvetli pojmy: generačná doba bunky kultivácia in vitro karyokinéza cytokinéza bunkový cyklus 2. Doplň: Inhibičné látky, ktoré sa využívajú pri liečbe rakoviny sú. . . Proces tvarovej a funkčnej špecializácie buniek sa volá. . . V syntetickej fáze dochádza k. . . Rozdelenie jadra bunky sa nazýva. . . Nezhubné nádora sa nazývajú. . .

Mitóza- nepriame delenie • rozmnožujú sa ňou telové bunky • zabezpečuje rovnomerné rozdelenie chromozómov do dcérskych buniek • výsledkom sú 2 bunky s rovnakým počtom chromozómov ako mali materské bunky • prebieha v 4 fázach:

• • 1. Profáza Chromozómy sa skracujú, hrubnú a stávajú sa viditeľnými = špiralizujú sa a kondenzujú zaniká jadierko a rozpadá sa jadrová membrána formuje sa mitotický aparát – centriol sa delí a každý putuje na opačný pól bunky medzi nimi vzniká deliace vretienko

2. Metafáza • vrcholí špiralizácia chromozómov • chromozómy sú usporiadané v centrálnej rovine – ekvatoriálnej (rovníkovej) rovine • Chromozómy sa pozdĺžne rozdelia na dve chromatídy v mieste centroméry • mikrotubuly deliaceho vretienka sa upínajú na centroméru každého chromozómu

• 3. Anafáza • rozdelenie centromér a skracovanie mikrotubúl deliaceho vretienka, z dvojchromatídových chromozómov vznikajú jednochromatídové chromozómy, ktoré putujú k jednotlivým pólom bunky

• 4. Telofáza • dešpiralizácia chromozómov • obnova štruktúry jadra • zánik deliaceho vretienka cytokinéza - delenie materskej bunky na dve dcérske • zaškrtením (u živočíšnych buniek) • tvorbou platničky (u rastlinných buniek). Ta rastie zo stredu bunky k okrajom bunkovej steny.

Meióza –redukčné delenie • rozmnožujú sa ňou: pohlavné bunky (gaméty) • ide o osobitný typ delenia, v ktorom sa redukuje počet chromozómov na polovicu • z pôvodnej diploidnej materskej bunky vznikajú 4 haploidné bunky, ktoré nie sú geneticky zhodné a sú základom variability • meiózu možno charakterizovať ako dve po sebe nasledujúce mitotické delenia

1. meiotické delenie, heterotypické prebieha redukcia počtu chromozómov • Profáza I • je najzložitejšia fáza redukčného delenia a má v skutočnosti ešte niekoľko fáz • počas nich sa chromozómy zviditeľňujú a vznikajú z nich páry homologických chromozómov – bivalenty • susediace chromatídy homologických chromozómov sa prekrížia (crossing – over) a vymenia si genetický materiál. Crossing – over je dôležitý proces vedúci k väčšej variabilite pohlavných buniek.

• Metafáza I • vzniká deliace vretienko a zaniká jadrová membrána • bivalenty sú sústredené v centrálnej rovine, ale nerozdelia sa pozdĺžne na dve chromatídy • Anafáza I • celé dvojchromatídové chromozómy putujú k pólom, • nastáva redukcia počtu chromozómov Telofáza I • Prebieha karyokinéza a cytokinéza

2. meiotické delenie, homeotypické delenie • počet chromozómov sa nemení nastáva po krátkej interfáze bez replikácie chromozómov • priebehom sa podobá mitóze

• • Profáza II vznik deliaceho vretienka Metafáza II je charakteristická zoskupením chromozómov v ekvatoriálnej rovine bunky • Anafáza II • centroméry sa rozdeľujú a chromatídy sa od seba vzďaľujú a putujú k pólom bunky Telofáza II • rovnaká ako v mitóze

• Úloha • Zhodnoťte stavbu , veľkosť a rozmnožovanie vírusov. Vysvetlite príčiny vírusových ochorení a možnosti ich prevencie. • Úloha • Zhodnoťte stavbu tela baktérií, uveďte príklady bakteriálnych ochorení a možnosti prevencie proti týmto chorobám.

Nebunkové organizmy - vírusy • • • virológia nemajú bunkovú stavbu neschopné samostatného života molekulárne vnútrobunkové parazity nemajú vlastný metabolizmus Pôvod nie je jasný: A. vznikli súbežne s bunkami B. vznikli redukciou parazitických baktérií C. vznikli z časti genetického materiálu bunky

Stavba vírusov • Veľkosť: 15 -300 nm, elektrónový mikroskop • Tvar: guľovitý, oválny, tyčinkovitý, geometrický • Virión = jedna nukleoproteínová častica • skladá sa z nukleových kyselín • DNA-vírusy, RNA-vírusy • 3 -300 génov • a z plášťa= kapsidy (bielkovinové monoméry) môže mať tukový obal s výčnelkami

vírus chrípky má 50 -80 nm, tukový obal

Rozmnožovanie vírusov • • Má 4 fázy: 1. prichytenie viriónu na povrchu bunky 2. vniknutie vírusu do bunky (pinocytózou) 3. zmena metabolických procesov v bunke reprodukcia viriónov a realizácia genetickej informácie 4. uvolnenie viriónov z bunky Prebieha len v živých bunkách alebo aj bunkových kultúrach

• Vstup vírusov: koža, sliznice • Šírenie vírusov: krvou, lymfou • Prenášače: mnohé bezstavovce (rezervoár vírusov) • Epidémia • pandémia

Klasifikácia vírusov • podľa hostiteľskej bunky • A. bakteriálne – bakteriofágy napr. fág lambda

• B. rastlinné vírusy – prevláda RNA • Vírus mozaiky tabakovej • Vírus mozaiky zemiakov

• • • C. živočíšne vírusy Ochorenia hospodárskych zvierat slintačka krívačka mor hydiny mor hovädzieho dobytka

• • • Ochorenia človeka Kiahne Detská obrna Besnota Osýpky Chrípka Nádcha Žltačka Herpes Zápal mozgových blán Zápal príušných žliaz AIDS

• Onkovírusy – spôsobujú leukémiu a tvorbu nádorov • Viroidy – parazity rastlinných buniek • tvoria cyklické molekuly RNA • infekcie zemiakov, citrusov, chmeľu atď. • Priony – nekonvenčné vírusy • bielkovinové častice • choroba šialených kráv • Creutzfeld-Jakobova choroba