Buňka (cellula)

Buňka (cellula) je základní stavební a funkční jednotka živých organismů. Je to nejmenší živý útvar schopný samostatné existence a rozmnožování. Každá buňka má svůj vlastní genetický a proteosyntetický aparát (sama si tvoří bílkoviny) a metabolický systém, umožňující vytvářet a využívat energii. Je vždy ohraničená membránou, která reguluje pronikání látek dovnitř a ven.

Nauka, která se zabývá buňkou, se nazývá cytologie.

Historie:

Buněčnou stavbu u rostlin poprvé v roce 1665 pozoroval anglický přírodovědec Robert Hooke na příčném řezu korkem. Buňka (z lat. cellulae = buňka, komůrka); termín cellula pochází od Roberta Hooka, on však pozoroval mrtvé buňky (pouze buněčné stěny). První, kdo pozoroval živé buňky (nálevníky, bakterie) byl Holanďan Anton van Leeuwenhoek.

Ve 30. letech 19. století byla zformulována buněčná teorie, vycházející z poznatku, že všechny organismy jsou složené z buněk a že buňka je elementární živou soustavou. Autorem je Schwann a nezávisle na něm také J. E. Purkyně.

1665 – R. Hook objevil rostlinnou buňku

1838 – Schleiden popsal rostlinnou buňku

1839 – Schwann popsal živočišnou buňku

Buňka může představovat:

1.        samotný organismus (např. u trepky velké)

2.        nebo jen část celku neschopnou samostatného života (např. buňka nervová)

Buněčné struktury:

a)       buněčné povrchy – oddělují buňku od okolí, umožňují vytvoření vnitřního prostředí buňky, chrání buňku

b)       cytoplazma – základní hmota vyplňující buňku

c)        organely – funkční útvary v cytoplazmě, často ohraničené vnitřní biomembránou

Výtrusné rostliny - nižší rostliny, chromista

Výtrusné rostliny

Nižší rostliny a Chromista                                                                                             

-          většinou vodní zástupci, oomycety jsou suchozemští

-          většina zástupců má schopnost fotosyntézy, mají chlorofyl a (někteří i b, c, d)

-          oomycety chlorofyl nemají – parazité

-          většinou autotrofní rostliny

-          proces oplození je vázán na vodu

-          tělo tvořeno jednobuněčnou nebo mnohobuněčnou stélkou

stélka (= thallus)

–         ve stélce nejsou nikdy vodivé cévní svazky ani pokožku (ani průduchy, kutikulu), není tvořena pletivy

–         stélka je jednoduchá, tvořena buňkami tvarově i funkčně málo rozlišenými (hlavně parenchymatické)

–         není rozlišena v kořen, list, stonek

–         u mechů a některých játrovek je stélka rozlišena na rhizoidy (příchytná vlákna), kauloid (lodyžka) a fyloidy (lístky)

Typy stélek                                                                                                                             Jednobuněčné:

a)       bičíkatá (monadoidní) stélka – nejjednodušší typ, nejčastěji kapkovitého tvaru, jednobuněčná, jednojaderná, tělo kryto pelikulou (periplast), buněčnou stěnou nebo je nahé, má světločivnou skvrnu = stigma (je-li v buňce plastid), sladkovodní pulzující vakuola, na předním konci těla je jeden nebo několik bičíků

*zelenivky, krásnoočka, pláštěnka

b)       rhizopodová (měňavkovitá) stélka – jednobuněčná, jedno i více jaderná, panožky = pseudopodie, nemá buněčnou stěnu, sladkovodní mají pulzující vakuolu, někdy stigma

*zlativky

c)       buněčná (kokální) stélka – jednobuněčná, jednojaderná, na povrchu buněčná stěna, chybí vakuoly, v plastidu není stigma, nepohyblivá (bez bičíků)

*rozsivky, zelenivky

Ekologie - Abiotické faktory

Ekologie

Základní ekologické pojmy:

biotop - místo, které poskytuje podmínky pro život, liší se klimatem, polohou, hydrologickými poměry, půdou,…

(např. les, louka)

stanoviště /lokalita /naleziště - topograficky vymezené místo výskytu organismu

(např. Prales Mionší v Dolní Lomné)

areál - zeměpisné rozšíření druhu

(např. Antarktida - tučňák císařský,… Austrálie - ptakopysk podivný, klokan rudý,…)

populace  - soubor jedinců téhož druhu na určitém místě v určitém čase

(např. populace v Ostravě v r. 2015 - vrabci domácí,…)

biocenóza (= cenóza) / společenstvo - soubor populací různých druhů na určitém biotopu, nezahrnujeme neživou složku,

(např. Beskydy – populace medvědů, populace jelenů,…)

dělí se na: zoocenóza a fytocenóza (rostliny)

ekosystém - soubor všech organismů a jejich prostředí (biocenóza + biotop),

(např. les, rybník, ztrouchnivělý pařez,…)

biom – soubor podobných ekosystémů

(např. savany, pouště,…)

biosféra – soubor všech biomů (všech ekosystémů na Zemi)

ekologická nika:

a)     prostorová nika – místo organismu v daném ekosystému („adresa“)

(např. mravenec → mraveniště, strakapoud → dutiny stromů)

b)     potravní nika – funkční zařazení organismu v ekosystému („práce“)

(např. datel → žere dřevokazný hmyz → predátor, bakterie v půdě rozkládá → rozkladači)

Ekologie 

= věda o vzájemném vztahu organismů navzájem a organismy a prostředím

zakladatelem je Ernst Hekl

Obory ekologie:

1.      podle organismů, které studuje: ekologie rostlin, ekologie živočichů, ekologie bakterií,…

2.      podle zkoumaného prostředí: ekologie lesa, ekologie rybníka, ekologie půdy,…

3.      podle úrovně vztahů:

-          autekologie = zkoumá druhy (chování, rozšíření, hustota,…)

-          demekologie = zkoumá populace (jeleni, blatouchy,…)

-          demografie = u lidí (populace člověka)

-          synekologie = zkoumá společenstva (populace různých druhů) nebo ekosystém

ekologie využívá poznatky – biologie, geografie, chemie, fyziky, matematiky, geologie,…

Ekologie - Biotické faktory

Ekologie

Biotické Faktory

-          vztahy mezi organismy

Demekologie – ekologie populací

Znaky populací:

1.        Denzita (= hustota)

2.        Disperze (= rozptyl)

Denzita = hustota

-          vyjadřuje se počtem jedinců = ABUNDANCE; nebo množstvím BIOMASY na jednotku plochy  nebo v prostoru (např. moře)

(biomasa – kolik m² dřevní hmoty se nachází na ploše)

-          Platí, že velkou hustotu mají malé organismy (bakterie v půdě), malou hustotu velké organismy (jeleni)

-          maximální hustota je dána tzv. Nosnou kapacitou prostředí (množství prostoru, množství potravy)

-          minimální hustota je dána nejmenším počtem jedinců nutných pro reprodukci, společný lov, ochranu,…

-          hranice minimální hustoty určuje ohrožený druh

→ malá rozmanitost genů – může vést k mutaci → vymření

Hustota může kolísat:

a)        Oscilace – krátkodobá, kolísá hustota během jednoho roku (s vegetačním obdobím – dostatek potravy – zvýšeně se rozmnožují,… souvisí i s migrací)

b)        Fluktuace – dlouhodobá, kolísá během několika let – výsledek rozdílů natality; často dochází ke gradaci (přemnožení)

průběh Gradační křivky:

Tkáně

Tkáně = soubory buněk stejného tvaru, funkce a původu

Buňka → tkáně → orgány (organologie – věda zkoumající orgány) → orgánové soustavy (skupina orgánů s jednou hlavní funkcí) → organismus

Věda je histologie (z řec. histos)

Histogeneze - vývoj tkání, probíhá během embryonálního vývoje, kde vznikají tkáně (gastrulace)

Vývoj tkání (histogeneze):

začíná už v embryonálním vývoji, doprovázeno dvěma ději:

a.        rozrůznění (diferenciace) buněk

b.        specializace buněk

-           tkáně vznikají z buněk zárodečných listů

§   ektoderm – pokožka, škára + smyslové epitely, začátek a konec trávicí soustavy, žláznaté epitely (potní a mazové žlázy), nervová tkáň, povrchová zubní tkáň, dýchací epitely organismů se vzdušnicemi a žábrami

§   entoderm – epitely dýchací soustavy u organismů s plícemi, epitely trávicí soustavy kromě začátku a konce, slinivka břišní, játra, žláznatý epitel (endokrinní žlázy)

§   mezoderm – ledviny, pohlavní žlázy (gonády), výstelkové epitely tělních dutin, kosterní (příčně pruhované) svalstvo, srdeční sval (myokard)

+ mezenchym – u savců, vzniká vcestováním buněk z jednoho ze zárodečných listů, např. pojiva (vazivo, chrupavka, kosti), hladká svalová tkáň, vnitřní zubní tkáň, trofická pojiva (krev, tkáňový mok, míza)

Nebuněční, Viry, Prokaryota

Nebuněční

(=subcellulata, podbuněční)

-          praorganismy (=eobionta), viry

Praorganismy

- eobionta vznikla asi 4 mld. let zpět 

- primitivní živé soustavy 

- vznikly u chemické evoluce z koacervátů[1] (pravděpodobně)

- považují se za živé organismy 

Znaky: 

Obsahují nukleovou kyselinu (nese gen. dědičnou informaci)

Obsahují bílkoviny a enzymatické složky 

Mají jednoduchý metabolismus

Jsou schopny autoreprodukce a dalšího vývoje

Viry

- nebuněčné organismy 

- důležitým znakem je to, že jsou schopny reprodukce pouze v hostitelských buňkách 

- nitrobuněční = intracelulární parazité 

- nemají vlastní aparát na syntézu bílkovin (= ribozomy, a nemají tRNA)

- nemají metabolický aparát (= mitochondrie) 

Evoluce viru

(uvažuje se nad možnostmi):

I.      původně jednobuněčné organismy, ale měly se tak dobře, že se zjednodušily až na viry 

II.     Objevily se zároveň s buňkami 

III.    Osamostatnění částí genetického aparátu buňky (nějaký úlomek začal žít vlastním životem)

(Redukce parazitické bakterie)

Virion = částice viru schopná infikovat buňku a v ní se množit (jeden jedinec, když řeknu virus chřipky, tak se myslí cely druh)

Stavba viru 

- velmi jednoduché 

1. Kapsid (= kapsida)

- bílkovinný obal okolo nukleové kyseliny, je na povrchu, složen z makromolekul bílkovin = kapsomery (tvoří tu kapsidu), někdy mohou být vytvořeny výběžky nebo hroty, může mít geometricky pravidelný tvar a platí, že bílkoviny jsou specifické - dodává viru antigenitu (antigen je látka, která v organismu vyvolá imunitní reakci – jestliže se virus dostane do organismu, organismus to rozpozná a snaží se nepřítele zničit – proto vyvolá imunitní odpověď – může to být např. horečka… za to, že viry způsobí tu imunitní reakci, tak za to může ta bílkovina)

2. Nukleová kyselina

– může být obojího typu DNA (= DNA viry) nebo RNA (= RNA viry)

- jsou velmi malé, jejich nukleová kyselina obsahuje od 20-200 genů 

-> to mu stačí k životu, pokud je uvnitř buňky 

(Pokud mají něco navíc tak):

3. Enzymy uloženy v kapsidu nebo nad kapsidem

- mohou mít membránový obal (lipoproteinový - stejně jako u nás cytoplazmatická membrána) obal pochází bud´ z jaderné membrány hostitelské buňky nebo cytoplazmatickou membránu buňky 

-> mají je jen některé viry 

Životní cyklus viru 

Vznik a vývoj života na Zemi, antropogeneze

VZNIK A VÝVOJ ŽIVOTA NA ZEMI

Vznik Země přibližně před 4,6 miliardami let, nejstarší paleontologické doklady o životě na Zemi jsou staré přibližně 3,5 miliard let.

Máme pouze hypotézy (teorie), nejpravděpodobnější je tzv. Oparinova teorie (teorie evoluční abiogeneze), základem pro tuto teorii je, že život vznikl postupným vývojem z neživé hmoty (autochtonní abiogeneze)

Teorie evoluční abiogeneze = Teorie autochtonní abiogeneze

-          autorem je Alexander Ivanovič Oparin (1894 – 1980) ruský biochemik a biolog

-          předpokládá vznik života postupným vývojem z neživé hmoty (anorganické látky) přímo na Zemi (autochtonně)

Evoluční proces vzniku života zahrnuje dvě stránky: materiálovou (chemickou evoluci), zabývající se vznikem stavebních látek živé hmoty, a informační (biologickou evoluci), tj. vznik buněk a jejich vývoj až po dnešní dobu.

Jde o hypotézu, jejíž jednotlivé fáze lze laboratorně modelovat za podobných podmínek, které pravděpodobně existovaly v historických obdobích vývoje zemské kůry. Jde o teorii nevratného procesu, teorii otevřenou, která je dalšími fakty a poznatky experimentů neustále doplňována, opravována a zpřesňována.

Triblastica

Triblastica

živočichové se třemi zárodečnými listy a zpravidla bilaterální souměrností těla

-          pro všechna triblastica je typická dvoustranná souměrnost, která vznikla jako důsledek převládajícího pohybu těchto živočichů jedním směrem

-          vlivem jednosměrného pohybu se vytvořila příď jejich těla (hlavová část se zmnoženou nervovou tkání a smyslovými orgány na různém stupni dokonalosti)

-          vytvářejí nové specializované soustavy:

§   gangliová nervová soustava

§   průchodná trávicí soustava

§   osmoregulační soustava

§   exkreční soustava

§   cévní a dýchací soustava

§   lokomoční orgány, vnitřní skelet atd.

-          na opačném konci těla se vytvořila záď

-          žijí ve všech prostředích

-          rozlišujeme Prvoústé a Druhoústé

Diblastica - mnohobunecni, metazoa

Diblastica

= mnohobuněční, metazoa

-           tělo tvořeno mnoha buňkami (desítky – biliony)

-           dochází k funkční a tvarové diferenciaci buněk → vznik tkání → vznik orgánů

(u jednobuněčných probíhal další vývoj tak, že se zdokonalily organely, např. u trepky)

Vznik mnohobuněčnosti

-          jednobuněčnost je evolučním předstupněm mnohobuněčnosti

-          při úvahách o evoluci mnohobuněčných živočichů vycházíme z následujících skutečností:

-          těla mnohobuněčných živočichů jsou tvořena stejnými chemickými prvky (stejné složení)

-          při pohlavním rozmnožováním na počátku ontogenetického vývoje každého mnohobuněčného živočicha vždy jediná buňka (oplozená vaječná buňka zygota)

zdroje poznatků: nálezy zkamenělin, experimentální nebo srovnávací biologie, molekulární biologie, genetika

evoluční trendy: předchůdci mnohobuněčných byli jednobuněční (prvoci → přes kolonie bičíkovců → mnohobuněční), 2 vývojové větve

 

Prvoci

-           heterotrofní eukaryotické organismy s jednobuněčným tělem, evolučně nejprimitivnější živočichové[1]

-           řada druhů je rozšířena kosmopolitně

-           heterotrofní prvoci konzumují rozkládající se organické látky

-           obsahují cca 90% vody, tělo nesouměrné, tvořeno jednou eukaryotní buňkou, vykonává všechny funkce (trávení, dýchání, pohyb,…)

-           mikroskopické rozměry (0,001-1mm), až 60 tisíc druhů

-           přenašeči choroboplodných zárodků, značný počet prvoků žije paraziticky

 

Stavba těla

- životní pochody v těle prvoka (např. pohyb, dráždivost, rozmnožování) zajišťují specializované části buňky zvané organely (ústroječky)

Rozlišujeme: organely opory a ochrany (pelikula, schránky, cysty), organely trávicí (trávicí vakuola, buněčná ústa/řiť), pohybové organely (bičíky, panožky, brvy), organely vylučovací a osmoregulační (pulzující vakuola), organely smyslové (stigma), rozmnožovací organely