Anatomie a fyziologie I

Buňky jsou základem života – základní stavební jednotkou živých organismů. Molekuly jako voda a aminokyseliny nejsou živé, ale buňky ano! Vše živé se skládá z buněk toho či onoho typu.

Jedním z charakteristických znaků živých systémů je schopnost udržovat homeostázu neboli relativně stálý vnitřní stav. Buňka je první úrovní složitosti, která je schopna udržovat homeostázu, a právě jedinečná struktura buňky tuto kritickou funkci umožňuje.

V této části kurzu se seznámíte s buňkou a všemi částmi, které ji činí funkční. Zaměříte se také na buněčnou membránu, což je struktura, která obklopuje buňku a odděluje její vnitřní prostředí od vnějšího. Je to důležitá součást, protože řídí, co může do buňky vstupovat a co ji opouštět. V této části také popíšete, jak se buňky rozmnožují, aby udržely homeostázu.

Současná teorie buňky uvádí, že:

1. Všechny známé živé organismy se skládají z jedné nebo více buněk.
2. Všechny nové buňky vznikají dělením již existujících buněk na dvě.
3. Buňka je nejzákladnější jednotkou struktury a funkce všech živých organismů.

Moderní teoretici buňky tvrdí, že všechny funkce nezbytné pro život probíhají v buňce; a že během buněčného dělení buňka obsahuje a předává další generaci informace nezbytné pro vedení a regulaci buněčného fungování.

Začněme naše studium buňky zkoumáním základní anatomie živočišné buňky. Každá buňka se skládá ze tří složek zobrazených na obrázku výše.

1. Buněčná membrána, která buňku obklopuje a chrání
2. Citoplazma, což je vodnatý vnitřek buňky, který obsahuje ionty, bílkoviny a organely
3. Organely, které vykonávají všechny činnosti nezbytné k tomu, aby buňka žila, rostla a rozmnožovala se

V těle představují buňky úroveň organizace mezi organelami a tkáněmi. Organely se zase skládají ze specializovaných makromolekul a tkáně jsou soubory specializovaných buněk. Tkáně mozku, ledvin, jater, svalů a plic se od sebe liší strukturou a funkcí buněk, které je tvoří. Buňky tvořící jednotlivé typy tkání se tedy liší tvarem, velikostí a vnitřní strukturou, což umožňuje jejich specifickou fyziologickou funkci v rámci tkáně.Jedním z důležitých pojmů, které je třeba mít při studiu anatomie a fyziologie na paměti, je, že struktura určuje funkci. Když se podíváte na tvar buňky, napoví vám to o její funkci.

Podívejte se na níže uvedené buňky a přemýšlejte o tom, jak je jejich tvar nezbytný pro jejich funkci. Zjistěte, zda dokážete přiřadit buňku k její funkci.

Organely

Každý buněčný proces probíhá na určitém místě v buňce, často se nachází v organele nebo v jejím okolí. Představte si organelu jako úroveň organizace mezi makromolekulami a buňkou. Organely plní v buňce specializované úkoly a lokalizují funkce, jako je replikace, produkce energie, syntéza bílkovin a zpracování potravy a odpadu. Různé buňky se liší jak uspořádáním a počtem organel, tak i strukturou, což dalo vzniknout stovkám buněčných typů, které se v těle vyskytují.

Zaměřením této části je porozumět organelám buňky, jejich vzájemné interakci a jejich fungování při transportu, růstu a dělení v buňce. Dozvíte se, jaké kontrolované chemické prostředí buňka udržuje a jaká omezení to klade na typy chemických reakcí, které může provádět. Toto zázemí je nezbytné pro pochopení klíčových procesů, například jak buňka uvolňuje energii z glukózy, vytváří a skládá bílkoviny a prochází růstem a dělením buňky.

Představte si město a různá pracovní místa ve městě. Podobně je na tom buňka, kde každá organela slouží určitému účelu. Existují organely, jejichž úkolem je poskytovat buňce tvar a strukturu, podobně jako ulice a mosty ve městě. Mezi tyto organely bohaté na bílkoviny patří intermediární filamenta, mikrotubuly a mikrofilamenta. Některé z nich ve skutečnosti pohybují jinými organelami po buňce nebo mění tvar buňky. Když se svalová buňka stahuje nebo zkracuje, děje se tak pomocí mikrofilament tvořených bílkovinami aktinem a myozinem. Jedna zvláštní organela složená z mikrotubulů se nachází v oblasti poblíž jádra, v centrozomu. Centrozom obsahuje dvojici tzv. svazků mikrotubulů známých jako centrioly. Centrioly jsou důležité, protože během buněčné replikace označované jako mitóza přesouvají chromozomy na opačné konce buňky. Neurony centrioly nemají a nemohou se replikovat.

Další organely pomáhají syntetizovat bílkoviny potřebné pro buňku. Tyto továrny na bílkoviny se nazývají ribozomy. Mohou být rozptýleny uvnitř buňky nebo připojeny k systému membránových kanálků zvanému endoplazmatické retikulum neboli ER. Pokud jsou k ER připojeny ribozomy, označuje se jako hrubé ER (ribozomy mu dodávají hrubý nebo zrnitý vzhled). Pokud v ER ribozomy chybí, označuje se jako hladké ER a slouží k syntéze lipidů a ukládání toxinů. Když se vyrábí bílkovina, musí být složena do určitého tvaru, aby fungovala. Často musí být připojeny další postranní řetězce sacharidů. Protein se zpracovává v hrubém ER. Jakmile je zformován, vstupuje do Golgiho aparátu, který je rozdělovacím zařízením buňky. Ten dokončí veškeré zpracování bílkoviny a poté ji zabalí do vezikuly pro transport na místo určení. Některé bílkoviny jsou potřebné v buněčné membráně a vezikuly zajišťují, aby se do membrány dostaly. Golgiho aparát také vytváří zvláštní typ vezikul označovaný jako lysozom. Lysozom je popelářem buňky. Přijímá buněčné zbytky a odpad a likviduje je. Lysozom obsahuje velmi silné hydrolytické enzymy, které toho dosahují. Je velmi důležité, aby enzymy zůstaly v lyzozomu, jinak by zničily buňku.

Elektrárnou buňky jsou mitochondrie. Tato organela vytváří ATP neboli energii pro buňku. Mitochondrie mají dokonce vlastní DNA označovanou jako mitochondriální DNA (mDNA) a mohou se replikovat.

Nakonec je zde řídicí jednotka buňky. Tím je jádro. Ne všechny buňky mají jádro a označují se jako anukleární. Pokud se podíváte na obrázek červených krvinek, uvidíte uprostřed buňky bílou tečku – to je místo, kde bývalo jádro. Při dozrávání se jádro vysune. Některé buňky mají více než jedno jádro a označují se jako vícejaderné. Buňky kosterního svalu jsou velmi velké buňky a jsou vícejaderné. Jádro obsahuje DNA buňky a nukleol. Nukleolus je organela, která vytváří ribozomy. DNA je genetický kód. Obsahuje geny, které obsahují instrukce pro tvorbu všech bílkovin ve vašem těle. Jádro je obklopeno vlastní membránou s malými otvory označovanými jako jaderné póry. Membrána se nazývá jaderná membrána nebo jaderný obal.

Níže uvedený interaktivní diagram ukazuje nákres eukaryotické buňky. Součásti buňky v seznamu odkazují na obrázky, které zvýrazňují tytéž struktury v živé buňce.