Buňka

Eukaryoticképokožkovébuňky rostlinyRheo discolors obarveným obsahemvakuol

Schémaeukaryotickéaprokaryotickébuňky (anglicky:Nucleus= jádro;Nucleolis= jadérko;Cell membrane= buněčná membrána;Flagellum= bičík).

Buňka(lat.cellula) je základní stavební a funkční jednotka těl živýchorganismů,nikoliv však těchnebuněčných,jako jsouviry,viroidyavirusoidy.Jsou obklopenémembránoua uvnitř obsahují koncentrovaný vodný roztok různých látek (cytoplazmu).Obvykle obsahujígenetický materiála jsou schopné sedělit.

Zatímco některé organismy jsou pouzejednobuněčné(např.bakterieči různíprvoci), jiné organismy jsoumnohobuněčné(např.živočichové,vyšší rostliny). Stavba a funkce buněk mohou být velice rozmanité, buňky se lišídruhod druhu, ale i v rámci mnohobuněčného těla. Základní dělení rozlišuje buňkyprokaryotické(ubakteriíaarcheí) aeukaryotické(ueukaryot). Obvyklá velikost se pohybuje v rámci mikrometrů, například bakterieE. colimá na délku 2–3 mikrometry,typické buňky eukaryot jsou přibližně desetkrát větší než prokaryotické.Mimo to se však buňky vzájemně liší i tvarem.

Historie výzkumu

Podrobnější informace naleznete v článkuBuněčná biologie.

Autorem pojmu buňka a prvním pozorovatelem buněk bylRobert Hooke.PodleBuněčné teorie,kterou v roce1838zavedlibotanikMatthias Jakob SchleidenafyziologTheodor Schwanna která je dodnes základním nosným pilířembuněčné biologiea vlastně moderníbiologievůbec, je každýorganismusz buněk přímo složen nebo na jiných buňkách existenčně závislý (viry), žádná buňkanemůže vzniknout jinaknež zase z buňky a mateřská buňka předává dceřiné buňce potřebnouděděnouinformacik reprodukci sebe sama ke své funkci.

Evoluce buňky

Podrobnější informace naleznete v článkuvznik života.

Předpokládá se, že všechny v současnosti známé buňky se vyvinuly ze společného předka, tedy buňky, která žila asi před 3,5–3,8 miliardami lety.První buňka zřejmě vznikla tak, že bylynukleové kyseliny(buďDNA,nebo podle teorieRNA světaspíše ještěRNA) obklopenyfosfolipidovoumembránou,jakou známe i dnes. Bylo prokázáno, želipozomy,tedy kapénkylipidů,jsou schopné se spontánně uspořádat do kulovitých struktur, z nichž se následně zřejmě vyvinuly buněčné organismy.Procespřírodní selekcenásledně zajistil, aby převládly buňky schopné bezchybněreplikovatsvůjgenetický materiál(v tomto případě zřejmě již DNA, která je stabilnější než RNA),přepisovatDNA na RNA a následně podle RNAsyntetizovat proteiny.Tyto jednoduché buňky se někdy označují jakoprogenoti.

Dnes jsou známy tři hlavní typy buněk, podle nichž se také veškerý buněčný život dělí na tři tzv.domény:bakterie(Bacteria, Eubacteria),archea(Archaea, Archaebacteria) aeukaryota(Eukarya).První dvě domény jsou při povrchním pohledu na buňku podobné a označují se společně jakoprokaryotické.Eukaryotická buňka,která je strukturně složitější, vznikla až následně z několika prokaryotických, a to zřejmě někdy v období mezi 1,8–1,3 miliardami lety v procesu tzv.eukaryogeneze.

Druhy buněk

Podrobnější informace naleznete v článkuSrovnání tří domén života.

Rozlišujeme dva základní, různě vnitřně uspořádané a různěfylogenetickypokročilé typy buněk –prokaryotickéaeukaryotické.

	Prokaryotické buňky	Eukaryotické buňky
Podřazenétaxony	bakterie,Archaea	prvoci,houby,rostliny,živočichové
Obvyklá velikost	~ 1–10µm	~ 10–100µm
Typjádra	pouzenukleární regionbez pravého jádra	jádro obklopenédvojitou membránou
DNA	obvykle cirkulární	dlouhé lineární molekuly složené shistonyvchromozomech
syntéza RNA	vcytoplazmě	Syntéza RNA probíhá uvnitř jádra
Ribozomy	50S+30S	60S+40S
Organely a membránové struktury	velmi málo vnitřních struktur	strukturizovány a silně organizoványvnitřními membránamiacytoskeletem
Typbičíku	bičíkzflagelinu	bičík ařasinkyztubulinu(jsou-li)
Mitochondrie	Bez mitochondrií v pravém slova smyslu	Obvykle mnoho (některé buňky mohou mít po jedné nebo jim i mitochondrie chybí)
Chloroplasty	Žádné	uřasarostlin
Organizace	obvykle samostatné buňky	jednobuněčné,kolonie,ale také vyspělémnohobuněčné organismyse specializovanými buňkami
Buněčné dělení	Prosté dělení	Mitóza(někdypučení) ameióza

Prokaryotická buňka

Typickou Prokaryotou jsou bakterie, jako např. na obrázkuEscherichia coli

Související informace naleznete také v článkuprokaryotická buňka.

Prokaryota, z řeckéhopro(před) akaryo(jádro), je označení proevolučněvelmi staré organismy, pravděpodobně nejstarší buněčné organismy vůbec. Do prokaryot jsou řazeny doménybakterieaarchea.Jsou zpravidla jednobuněčné, ale mohou tvořitkolonies tendencí kmnohobuněčnosti.Zajímavostí je to, že napříkladsinicemohou obsahovatheterocyty,což jsou do jisté míry specializované buňky. Prokaryotická buňka je však přesto podstatně jednodušší a menší než buňkaeukaryot.

• je obvyklehaploidní,vláknoDNAnení zpravidlamembránouodděleno odcytoplazmy
• s výjimkou jednoduchých váčků nemávnitřní systém membránčlenící buňku
• má prokaryotický typribozomů(70S)
• má-libičík,tak prokaryotického (bakteriálního) typu

Eukaryotická buňka

Související informace naleznete také v článkueukaryotická buňka.

Schéma rostlinné buňky

Schéma živočišné buňky

Eukaryotickou buňku mají veškeréorganismynáležející do domény či nadříšeEukaryota,tedy veškeříprvoci,živočichové,rostlinyahouby.Nicméně jejich buňky se mezi sebou navzájem ještě dále liší. Eukaryotické buňky jsou oproti prokaryotickým buňkám evolučně vyspělejší, jejich složitější vnitřní strukturace jim umožňuje stavbu a výživu výrazně větších buněk a je také předpokladem pro výraznější mezibuněčnou spolupráci potřebnou umnohobuněčných organismů.Vyznačují se těmito strukturami:

• Pravéjádro(karyon) je vždy přítomné. Je ohraničeno dvojitoumembránoua uvnitř je uchovávánagenetická informaceve forměDNA.
• Eukaryotická buňka je obvykle výrazně větší než buňka prokaryotická
• Endoplazmatické retikulum,Golgiho aparát(GA),vakuolya ostatní endozomální struktury, vytváří obvyklevnitřní systém membrán,kterým je buňka dále členěna a umožňuje jí lepší organizaci složitějších životních pochodů.
• Semiautonomní organelyjsouorganely,které zřejmě vzniklysymbiotickoufúzí s původní buňkou, proto jsou odděleny od okolní cytoplazmy dvěmamembránami.Udílí jí nové schopnosti, které jsou pak nezbytné pro život vícebuněčných organismů.Mitochondriejsou přítomny ve většině eukaryotických buněk a dávají jim schopnost získávatenergiidýcháním,plastidyse vyskytují jen u některých eukaryot (např. u rostlin) a některé jejich typy (jmenovitěchloroplasty) umožňují rostlinámfotosyntézu.
• Cytoskelettvořenýaktinovýmimikrofilamenty(mikrovlákny) amikrotubulyudržuje její tvar a tvoří „kolejnice “pro cílený pohyb čehokoliv uvnitř buněk.
• Má-libičíkynebobrvy,pak jsou eukaryotického typu
• Má eukaryotický typribozomů(80S)

Rostlinyiživočichovémají eukaryotickou buňku, ale mezi buňkou rostlinnou a živočišnou existují značné rozdíly. Živočišným buňkám chybícelulózníbuněčná stěnaa během diferenciace se nezvětšují. Živočišné buňky bývají zpravidla velmi malé, do 20mikrometrů.Mívají zpravidla jen jednojádro,ale jsou i výjimky (buňky v játrech, v chrupavkách – obsahujímakronukleusamikronukleus). Buňky, které odbourávajíkostní tkáň(takzvanéosteoklasty) mají až 100 jader. V živočišných tkáních známe i mnohojaderné útvary, které vznikají buď dělením jádra, přičemž se nedělícytoplazma(plazmodium) nebo splynutím více buněk v jediný útvar (syncytium,např.srdeční tkáň). Na druhou stranučervené krvinkyčlověka jsou zcela bezjaderné. Jádro je většinou uloženo přibližně v centru buňky. Výjimky tvoří pouze buňky, v nichž se hromadí rezervní látky, u nichž jsou organely obvykle u kraje.

Buněčná fyziologie

Osmotické jevy

Vliv různých roztoků na červenou krvinku

Přiosmózedochází k vyrovnávání koncentrací dvouroztokůo nestejné koncentraci přespolopropustnou membránu.Prostupují pouze molekuly vody směrem do místa s vyšší koncentrací rozpuštěných látek. Pokud se buňka nachází v prostředíizotonickém,nedochází ke změnám, protože koncentrace látek v prostředí je stejná jako koncentrace v buňce. V prostředíhypotonickémje koncentrace látek v prostředí nižší než koncentrace látek v buňce a voda proniká přes membránu do buňky. Rostlinná buňka takovému osmotickému tlaku velmi dobře odolává díky přítomnostibuněčné stěny,živočišná buňka však záhy praskne. Tento jev se nazýváplazmoptýza(osmotickálýzabuňky). Pokud je koncentrace látek v prostředí vyšší než koncentrace látek v buňce (prostředí hypertonické), dochází k odnímání vody z buňky. Živočišná buňka se svrašťuje, což je tzv.plazmorýza.V rostlinné buňce dojde k odděleníprotoplastuod buněčné stěny. Jev se nazýváplazmolýza.Po umístění buňky do roztoku izonického dojde k zpětnému procesu nazývanémdeplazmolýza.

Buněčný cyklus

Podrobnější informace naleznete v článcíchbuněčný cyklusabuněčné dělení.

Buňky nejsou věčné a je nutné, aby se v zájmu zachování druhu obnovovaly. Prochází přitom více či méně složitýmbuněčným cyklem.Zejména u prokaryot se střídá fáze růstu a fáze dělení velice rychle a protože obvykle platí, že se při dělení z jedné buňky mateřské stávají dvě dceřiné, přigenerační době15–30 minut může z jedné buňky teoreticky za 24 hodin vzniknout 4722triliónůbuněk.Prokaryotické organismy se dělí tzv.binárně,zato u eukaryotických se vyvinulomitotickéameiotickédělení. Mitóza slouží k dělení vegetativních buněk na dvě, meióza (redukční dělení) slouží k vytvářenípohlavních buněkupohlavně se rozmnožujícíchorganismů.

Buněčný metabolismus

V buňkách probíhá velké množství chemických reakcí, díky nimž dochází k přeměnám látek, tedymetabolismu.Skladné procesy se označují jakoanabolické,rozkladné jsou tzv.katabolické.Obvykle jsou metabolické dráhy řízenyenzymaticky,tzn. pomocí látek, kterékatalyzujítyto reakce.

Základním skladným procesem jefotosyntéza,probíhající ufotoautotrofníchorganismů, jako jsousinice,rostlinyařasy.Vesvětelné fázi fotosyntézydochází za pomocisluneční energiek výroběNADPHaATP,vtemnostní fázijsou za pomoci těchto látek vyráběny zoxidu uhličitéhoa vodysacharidy.Naopak základním rozkladným procesem jebuněčné dýchání(respirace), při níž se rozkládají energeticky bohaté organické látky za vzniku ATP (a uvolňuje se oxid uhličitý).

Spotřeba energie je úměrná objemu buňky.

DNA a vznik proteinů

Podrobnější informace naleznete v článkucentrální dogma molekulární biologie.

V buňkách dochází ke třem základním krokům:

• Replikace– pro přenos informace do další generace je nutné před každýmbuněčným dělenímzdvojnásobit množstvígenetické informacev buňce. Při replikaci se vytváří vlákno komplementární k původnímu. Výsledkem jsou dvě identickédvoušrouboviceDNA.
• Transkripce– Jde o sestavení molekulyRNApodle záznamu vDNA,zejména pakmRNA,která slouží jako vzor v dalším kroku.
• Translace (biologie)– naribozomechse překládá pořadínukleových kyselinna mRNA do primární struktury proteinů připojováním aminokyselinových zbytků. Překlad probíhá podlegenetického kódu.

Odkazy

Související články

• Buněčná biologie
• Seznam buněčných typů v lidském těle
• Biotechnologie(Rostlinné biotechnologie– rostlinné explantáty)
• Čistá kultura(Živná půda–Buněčná linie)
• Tkáň
• Pletivo
• Cytogenetika
• Mikrobiologie

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématubuňkanaWikimedia Commons
• TémaBuňkave Wikicitátech
• Slovníkové heslobuňkave Wikislovníku
• The Inner Life of a Cell, slavná animace zobrazující děje v buňce na molekulární úrovni
• Cytology and Genetics
• Buňka – obecné schémaArchivováno14. 10. 2011 naWayback Machine.

Literatura

RUDAJEV, Vladimír.Příběh buňky. Od molekul ke vzniku života a prvním organismům.Academia: Praha, 2022.ISBN 978-80-200-3238-6

Autoritní data	NKC:ph114211 PSH:604 BNE:XX526178 BNF:cb11958045s(data) GND:4067537-3 LCCN:sh85021678 NDL:00569965 NLI:987007284823005171