Buňka existuje jako nezávislý organismus. Význam slova buňka v encyklopedii biologie. Speciální funkce buněk

Základní úroveň

V každém úkolu vyberte jednu správnou odpověď ze čtyř navržených.

A1. Všechny živé organismy se skládají z

1. buňky
2. tkaniny
3. mezibuněčná látka
4. orgánových soustav

A2. Buňka existuje jako nezávislý organismus

1. listové kůže
2. bakteriální
3. svalové vlákno
4. kořenový uzávěr

AZ. Živý organismus je

1. kombinující živé buňky
2. soubor kožních a vodivých tkání
3. jeden orgánový systém
4. koordinovaný systém buněk, tkání, orgánů

A4. Podobná ve struktuře a fyziologické vlastnosti tvoří jednotlivci

1. organismus
2. biosféra
3. lesní společenství

A5. Společenstvo živočichů a rostlin – organismy, které spolu žijí na louce a vzájemně se ovlivňují, se nazývají

1. počet obyvatel
2. biocenóza
3. biosféra

A6. Půda zahrnutá do biosféry je

1. Živá hmota
2. inertní látka
3. bioinertní látka
4. anorganická látka

A7. Proces vytváření odrůd pěstovaných rostlin člověkem se nazývá

1. umělý výběr
2. přírodní výběr
3. boj o existenci
4. dědičnost

A8. V důsledku přirozeného výběru v přírodě přežívají

1. jen ta nejjednodušší zvířata
2. jednotlivci přizpůsobení podmínkám prostředí
3. všechny kvetoucí rostliny
4. jednotlivci užiteční pro lidi

A9. Klasifikace nebo rozdělení organismů do skupin na základě jejich podobnosti a příbuznosti je odpovědností biologické vědy.

1. taxonomie
2. anatomie
3. ekologie
4. cytologie

A10. Za nejmenší systematickou jednotku klasifikace živých organismů * je považována

1. oddělení
2. království

A11. Organismy mají nebuněčnou strukturu

1. houby
2. bakterie
3. viry
4. zvířat

- - - Odpovědi - - -

A1-1; A2-2; A3-4; A4-3; A5-2; A6-3; A7-1; A8-2; A9-1; A10-2; A11-3.

Zvýšená úroveň obtížnosti

B1. Jsou následující tvrzení pravdivá?

A. Existují druhy, u kterých se tělo skládá z jedné buňky.
B. Bakterie je jednou z nejsložitějších buněk.

1. Pouze A je pravda
2. Pouze B je pravda
3. Oba rozsudky jsou správné
4. Oba rozsudky jsou chybné

B2. Jsou následující tvrzení pravdivá?

A. Přírodní výběr jedinců v přírodě vede ke vzniku nových druhů.
B. Boj o existenci probíhá pouze mezi zvířaty.

1. Pouze A je pravda
2. Pouze B je pravda
3. Oba rozsudky jsou správné
4. Oba rozsudky jsou chybné

B Z. Jsou následující tvrzení pravdivá?

A. Blízce příbuzné živočišné druhy se spojují do rodu.
B. Celkem existují dvě říše živé přírody: rostliny a zvířata.

1. Pouze A je pravda
2. Pouze B je pravda
3. Oba rozsudky jsou správné
4. Oba rozsudky jsou chybné

B4. Vyberte tři správná tvrzení... Úrovně organizace živé hmoty, které se podílejí na formování organismu mnohobuněčného živočicha, jsou

1. buněčný
2. druh
3. tkáň
4. orgán
5. biocenotický
6. biosféra

B5. Stanovte posloupnost úrovní organizace živé hmoty, počínaje buňkou.

1. buňka
2. organismus
3. oblečení
4. biosféra
5. biocenóza

B6. Vytvořte posloupnost systematických kategorií, počínaje tou nejmenší.

1. království
2. Třída

- - - Odpovědi - - -

Bl-1; B2-1; B3-1; B4-134; B5-132564; B6-3412.

Buňka(dále jen „K.“) je elementární živý systém schopný samostatné existence, sebereprodukce a vývoje; základ stavby a života všech živočichů a rostlin. To. Existují jak jako samostatné organismy (prvoci), tak ve složení mnohobuněčné organismy(látka K.). Termín „buňka“ navrhl anglický mikroskop Robert Hooke (anglicky Robert Hooke; Robert Hooke, 18. července 1635, Isle of Wight, Anglie – 3. března 1703, Londýn).

Rýže. 1. Struktura buňky:

To. - předmět studia speciální sekce biologie - cytologie. Systematické studium K. začalo až v 19. století. Jedním z největších vědeckých zobecnění té doby byla buněčná teorie, která tvrdila jednotu struktury veškeré živé přírody. Zkoumání života dál buněčné úrovni leží v srdci moderního biologického výzkumu.

Ve struktuře a funkcích každé buňky se nacházejí znaky společné všem K., což odráží jednotu jejich původu z primární organické komplexy... Zvláštní vlastnosti různých K. jsou výsledkem jejich specializace v procesu evoluce. Všechny K. tedy podobně regulují, zdvojují a využívají svůj dědičný materiál, přijímají a využívají energii. Přitom různé jednobuněčné organismy (améby, nálevníci atd.) se velmi liší velikostí, tvarem, chováním. C. mnohobuněčných organismů se liší neméně ostře. Takže člověk má lymfoidní K. - malý (asi 10 mikronů v průměru) zaoblený K., který se účastní reakcí, a K., z nichž některé mají procesy delší než metr; tyto K. plní hlavní regulační funkce v těle.

Rýže. 2. Metabolismus v buňce

(pro zvětšení klikněte na obrázek)

Metody buněčného výzkumu

První cytologickou metodou byla mikroskopie živých buněk. Moderní varianty intravitální (vitální) světelné mikroskopie - fázový kontrast, luminiscence, interference atd. - umožňují studovat tvar K. a obecná struktura některé jeho struktury, hnutí K. a jejich rozdělení. Podrobnosti o struktuře buněk se odhalí až po speciálním kontrastu, kterého se dosáhne barvením usmrcených K. Nová etapa studium struktury K. - elektronová mikroskopie, která poskytuje výrazně větší rozlišení K. struktur ve srovnání se světelnou mikroskopií (rozlišení optické přístroje).

Chemické složení buňky jsou studovány cyto- a histochemickými metodami, které umožňují zjistit lokalizaci a koncentraci látek v buněčných strukturách, intenzitu syntézy látek a jejich pohyb v K. Cytofyziologické metody umožňují studovat K.' s funkcemi, například excitace, sekrece.

Obecné vlastnosti buněk

V každém K. se rozlišují dvě hlavní části - jádro a cytoplazma (viz Cytoplazma), ve kterých jsou zase struktury, které se liší tvarem, velikostí, vnitřní struktura, chemické vlastnosti a funkcí. Některé z nich - tzv. organely - jsou pro K. životně nezbytné a nacházejí se ve všech K. Jiné jsou produkty činnosti K., představující dočasné útvary. Ve specializovaných strukturách se provádí oddělení různých biochemických funkcí, což přispívá k realizaci v jednom a tom samém K. heterogenních procesů, včetně syntézy a rozkladu mnoha látek.

V jaderných organelách - chromozomech (viz Chromozomy), v jejich hlavní složce - je uložen genetické informace o struktuře vlastní organismu určitého typu. Další důležitou vlastností DNA je schopnost vlastní reprodukce, která zajišťuje jak stabilitu dědičné informace, tak její kontinuitu – přenos do dalších generací. Ribonukleové kyseliny, které se přímo účastní syntézy proteinů, jsou syntetizovány v omezených oblastech DNA pokrývajících několik genů, jako na templátech. K přenosu (transkripci) kódu DNA dochází při syntéze informační RNA (i-RNA).

Syntéza proteinů je prezentována jako čtení informace z templátu RNA. Tento proces, nazývaný translace, zahrnuje transportní RNA (t-RNA) a speciální organely – ribozomy, které se tvoří v jadérku. Velikost jadérka je dána především potřebou buněk pro ribozomy; proto je zvláště skvělý u K., které intenzivně syntetizují bílkoviny. Syntéza bílkovin - konečný výsledek implementace funkcí chromozomů - se provádí hlavně v cytoplazmě.

Proteiny – enzymy, detaily struktur a regulátory různých procesů včetně transkripce – v konečném důsledku určují všechny aspekty života K. a umožňují buňkám zachovat si svou individualitu, navzdory neustále se měnícímu prostředí. Jestliže je v bakteriálních K. syntetizováno asi 1000 různých proteinů, pak v téměř každé lidské K. je jich více než 10 000. Rozmanitost intracelulárních procesů v průběhu evoluce organismů se tak výrazně zvyšuje. Membrána jádra, která odděluje jeho obsah od cytoplazmy, se skládá ze dvou membrán prostoupených póry – specializovanými místy pro transport určitých sloučenin z jádra do cytoplazmy a zpět. Jiné látky procházejí membránami difúzí nebo aktivním transportem, který vyžaduje energii.

V cytoplazmě K. probíhá řada procesů za účasti membrán endoplazmatického retikula - hlavního syntetizujícího systému K., jakož i Golgiho komplexu a. Rozdíly v membránách různých organel jsou určeny vlastnostmi proteinů a lipidů, které je tvoří. Ribozomy jsou připojeny k některým membránám endoplazmatického retikula; zde probíhá intenzivní syntéza bílkovin. Takové granulární endoplazmatické retikulum je vyvinuto zvláště u K., vylučující nebo intenzivně obnovující protein, např. u lidí v K. játrech, nervu K. Mezi další biologické membrány bez ribozomů (síť s hladkým obrysem) patří enzymy podílející se na syntéze sacharidovo-proteinové a lipidové komplexy.

Produkty buněčné aktivity se mohou dočasně akumulovat v kanálcích endoplazmatického retikula. U některých K. dochází k řízenému transportu látek prostřednictvím kanálů. Před vylučováním z K. jsou látky koncentrovány v lamelárním komplexu (Golgiho komplex). Zde se izolují různé inkluze K., např. sekreční nebo pigmentová granula, vznikají lysozomy - vezikuly obsahující hydrolytické enzymy a účastnící se intracelulárního trávení mnoha látek. Systém kanálků, vakuol a vezikul obklopených membránami je jeden celek. Endoplazmatické retikulum tak může bez přerušení přejít do membrán obklopujících jádro, spojit se s cytoplazmatickou membránou a vytvořit Golgiho komplex. Tato spojení jsou však nestabilní. Často a v mnoha buňkách jsou obvykle různé membránové struktury disociovány a vyměňují si látky přes hyaloplazmu.

Buněčná energie je do značné míry závislá na práci mitochondrií. Jejich počet se u různých typů K. pohybuje od desítek až po tisíce. Například v jaterní K. člověka je asi 2 tisíce mitochondrií; jejich celkový objem není menší než 1/5 K.

Mitochondrie obsahují DNA a jsou schopné sebereprodukce; autonomie mitochondrií je však relativní, jejich reprodukce a aktivita závisí na jádře. Díky energii ATP v K. probíhají různé syntézy, transport a uvolňování látek, mechanická práce, regulace procesů atd. Na buněčném dělení a někdy i na jejich pohybu se podílejí struktury, které vypadají jako trubice submikroskopických rozměrů. "Sestavení" takových struktur a jejich fungování závisí na centriolech, za jejichž účasti je organizováno vřeténo buněčného dělení, které je spojeno s pohybem chromozomů a orientací osy dělení K. Bazální tělíska - deriváty centrioly - jsou nezbytné pro stavbu a normální činnost bičíků a řasinek - pohybové a senzitivní útvary K., jejichž stavba u prvoků a u různých K. mnohobuněčných je stejná.

Buňka je oddělena od extracelulárního prostředí plazmatickou membránou, přes kterou se ionty a molekuly dostávají do krevního oběhu a uvolňují se z K. ... Hodnota K. nemůže být zvlášť velká. Pro živé K. je charakteristický aktivní transport iontů, vyžadující spotřebu energie, speciálních enzymů a případně nosičů. Vlivem aktivního a selektivního přenosu některých iontů v buňkách a kontinuálním odstraňováním jiných z něj dochází k rozdílu v koncentraci iontů v K. resp. životní prostředí... Tento efekt může být také způsoben vazbou iontů složkami K. Mnoho iontů je vyžadováno jako aktivátory intracelulárních syntéz a jako stabilizátory struktury organel.

Reverzibilní změny poměru iontů v buňce a prostředí jsou základem bioelektrické aktivity K., jednoho z důležitých faktorů přenosu signálu z jednoho K. do druhého (bioelektrické potenciály). Plazmatická membrána, která tvoří invaginace, které se pak uzavírají a oddělují ve formě bublin uvnitř K., je schopna zachytit roztoky velkých molekul (pinocytóza) nebo i jednotlivé částice o velikosti několika mikronů (fagocytóza). Takto jsou některé K. krmeny, látky jsou transportovány přes K. a bakterie jsou zachycovány fagocyty. S vlastnostmi plazmatické membrány jsou spojeny i kohezní síly, které v mnoha případech drží K. blízko sebe, např. v kůži těla resp. vnitřní orgány.

Je zajištěna adheze a lepení buněk chemická interakce membrány a speciální membránové struktury - desmozomy.

Zvažováno v obecné formě, schéma struktury buňky je vlastní základním rysům živočišných i rostlinných buněk. Existují ale také značné rozdíly v charakteristice metabolismu a struktury rostlinného K. od živočichů.

Rýže. 3. Rozmanitost živočišných a rostlinných buněk:

(pro zvětšení klikněte na obrázek)

1 - axolotl jaterní buňka, v cytoplazmě - červené mitochondrie a fialové proteinové inkluze, v jádře - červené jadérko a modré hrudky chromatinu; 2 - axolotl chromatofor naplněný pigmentovými granulemi; 3 - erytrocyty žáby; 4 - krysí mozeček Purkinova buňka; 5 - buňka řasy spirogyra.

Rostlinné buňky

Rostlinné buňky jsou obvykle přes plazmatickou membránu pokryty tvrdým vnějším obalem (který může chybět pouze u reprodukčních buněk), který se u většiny rostlin skládá převážně z polysacharidů: celulózy, pektinových látek a hemicelulóz, u hub a některých řas např. chitin. Membrány jsou opatřeny póry, kterými jsou pomocí výrůstků cytoplazmy navzájem spojeny sousední K.. Složení a struktura skořápky se mění, jak buňka roste a vyvíjí se.Často v buňkách, které přestaly růst, je skořápka impregnována ligninem, oxidem křemičitým nebo jinou látkou, která ji činí odolnější.

K. mušle určují mechanické vlastnosti rostliny. K. některých rostlinných pletiv se vyznačují zvláště silnými a pevnými stěnami, které si po odumření K. zachovávají své kosterní funkce. Diferencované rostliny K. mají několik vakuol nebo jednu centrální vakuolu, která obvykle zabírá většinu objemu K. Obsah K. vakuoly je roztok různých solí, sacharidů, organických kyselin, alkaloidů, aminokyselin, bílkovin a také zásoba vody. Vakuoly se mohou ukládat živin.

V cytoplazmě rostlinné buňky jsou speciální organely - plastidy; leukoplasty (často se v nich ukládá škrob), chloroplasty (obsahují především chlorofyl a provádějí fotosyntézu) a chromoplasty (obsahují pigmenty ze skupiny karotenoidů). Plastidy, stejně jako mitochondrie, jsou schopné samoreprodukce. Golgiho komplex v rostlině K. představují diktyozomy rozptýlené po cytoplazmě.

Rýže. 4. Vnitřní stavba rostlinné buňky

(pro zvětšení klikněte na obrázek)

Rýže. 5. Schéma stavby buňky výchovného pletiva (meristému) rostliny:

(pro zvětšení klikněte na obrázek)

1 - buněčná stěna; 2 - plasmodesmata; 3 - plazmatická membrána; 4 - endoplazmatické retikulum; 5 - vakuoly; 6 - ribozomy; 7 - mitochondrie; 8 - plastid; 9 - Golgiho komplex; 10 - plášť jádra; 11 - póry v jaderném obalu; 12 - chromatin; 13 - jadérko.

Jednobuněčné organismy

Studium prvoků je velmi zajímavé pro objasnění fylogenetických schopností buněk: dochází v nich k evolučním změnám v organismu na buněčné úrovni. Na rozdíl od prvoků a mnohobuněčných organismů nemají bakterie, modrozelené řasy a aktinomycety vytvořené jádro a chromozomy. Jejich genetický aparát, nazývaný nukleoid, je reprezentován vlákny DNA a není obklopen skořápkou.

Ještě více se liší od buněk mnohobuněčných organismů a od prvoků, kterým chybí základní enzymy nezbytné pro látkovou výměnu. Proto mohou viry růst a množit se, pouze pronikají do K. a využívají jejich enzymové systémy.

Rýže. 6. Rozmanitost živočišných a rostlinných buněk:

(pro zvětšení klikněte na obrázek)

1 - buňky ledvin žáby, mitochondrie jsou viditelné; 2 - citlivá buňka lidského míšního ganglia, je viditelný Golgiho komplex; 3 - megakaryocyt z lidské kostní dřeně; 4 - buňka z podkožní tkáně krysy; 5 - jsou viditelné lidské buňky, Golgiho komplex a sekreční granule; 6 - lidský neutrofilní leukocyt; 7 - buňka hladkého svalstva lidského střeva; 8 - žírné buňky ve volné pojivové tkáni krysy; 9 - lidské erytrocyty; 10 - velbloudí erytrocyty; 11 - malé a velké pyramidové buňky lidské mozkové kůry; 12 - kuřecí erytrocyty; 13 - vlásková buňka vlákna tradescantia; 14 - buňky listů Elodea; 15 - plodová buňka konvalinky; 16 - prasečí erytrocyty.

Speciální funkce buněk

V procesu evoluce mnohobuněčných organismů došlo k rozdělení funkcí mezi buňkami, což vedlo k rozšíření možností adaptace živočichů a rostlin na měnící se podmínky prostředí. Dědičně fixované rozdíly ve formě K., jejich velikosti a některých aspektech metabolismu se realizují v procesu individuálního vývoje organismu. Hlavním projevem vývoje je diferenciace K., jejich strukturální a funkční specializace.

Diferencované buňky mají stejnou sadu chromozomů jako oplodněné vajíčko. Dokazuje to transplantace jádra diferencovaného K. do vaječné buňky dříve zbavené jádra, po které se může vyvinout plnohodnotný organismus. Rozdíly mezi diferencovanými K. jsou tedy zjevně způsobeny různými poměry aktivních a neaktivních genů, z nichž každý kóduje biosyntézu určitého proteinu.

Soudě podle složení proteinů je v diferencované K. aktivní (schopná transkripce) pouze malá část (asi 10 %) genů charakteristických pro K. tohoto typu organismů. Mezi nimi je pouze několik odpovědných za speciální funkci K. a zbytek zajišťuje obecné buněčné funkce. Geny kódující strukturu kontraktilních proteinů jsou tedy aktivní ve svalových buňkách, geny kódující biosyntézu v erytroidních buňkách a tak dále. V každém K. však musí být aktivní geny, které určují biosyntézu látek a struktur nezbytných pro všechny K., např. enzymů podílejících se na energetických přeměnách látek.

V procesu specializace To. Zvláště silně se mohou vyvinout jejich jednotlivé obecné buněčné funkce. Takže u žlázového K. je syntetická aktivita nejvýraznější, sval - nejstahovanější, - nejvzrušivější. Ve vysoce specializovaných buňkách se nacházejí struktury charakteristické pouze pro tyto K. (např. u zvířat - svalové myofibrily, tonofibrily a řasinky některých kožních K., neurofibrily nervových K., bičíky u prvoků nebo ve spermiích mnohobuněčných organismů ). Někdy je specializace doprovázena ztrátou určitých vlastností (např. nervové buňky ztrácejí schopnost reprodukce; jádra střevního epitelu savců nemohou ve zralém stavu syntetizovat RNA, zralým savcům chybí jádro).

Výkon funkcí důležitých pro tělo někdy zahrnuje buněčnou smrt. Takže, K. epidermis postupně keratinizují a odumírají, ale nějakou dobu zůstávají ve vrstvě a chrání podkladové tkáně před poškozením a. V mazových žlázách se K. postupně mění v kapky, které tělo využívá nebo se vylučují.

K plnění některých tkáňových funkcí tvoří K. nebuněčné struktury. Hlavní cesty jejich vzniku jsou sekrece nebo transformace cytoplazmatických složek. Významnou část podkoží, chrupavky a kosti, co do objemu, tvoří intersticiální látka, derivát pojivové tkáně. Buňky žijí v kapalném médiu (krevní plazma ) obsahující bílkoviny, cukry a další látky produkované různými buňkami těla.

Buňky epitelu tvořící vrstvu jsou obklopeny tenkou vrstvou difúzně distribuovaných látek, především glykoproteinů (tzv. cement, nebo supramembránová složka). Vnější obaly členovců a schránky měkkýšů jsou také produkty vylučování K.

Interakce specializovaných buněk je nezbytnou podmínkou pro život organismu a často i těchto buněk samotných (histologie). Zbaveni vzájemného spojení, například v kultuře, K. rychle ztrácejí rysy své vlastní speciální funkce.

Rýže. 7. Obecná forma epiteliální buňky zvířete při různém zvětšení:

(pro zvětšení klikněte na obrázek)

a - v optickém mikroskopu; b - při malém zvětšení elektronového mikroskopu; c - při velkém zvětšení.

Struktury jádra: 1 - jadérko; 2 - chromatin (úseky chromozomů); 3 - jaderný obal.

Cytoplazmatické struktury: 4 - ribozomy; 5 - granulární (pokryté ribozomy) endoplazmatické retikulum; 6 - hladká vrstevnicová síť; 7 - Golgiho komplex; 8 - mitochondrie; 9 - multivezikulární (multibublinová) tělíska; 10 - sekreční granule; 11 - tukové inkluze; 12 - plazmatická membrána; 13 - desmosoma.

Buněčné dělení

Schopnost buněk se samoreplikovat je založena na jedinečné vlastnosti DNA se samokopírovat a přesně ekvivalentním rozdělení reprodukovaných chromozomů. V důsledku dělení vznikají dvě buňky, shodné s původní genetickými vlastnostmi a s obnoveným složením jádra a cytoplazmy. Procesy samoreprodukce chromozomů, jejich dělení, tvorba dvou jader a dělení cytoplazmy jsou časově odděleny a tvoří tak celkový mitotický cyklus K. Pokud se po dělení K. začne připravovat na další dělení, začne se K. připravovat na další dělení. mitotický cyklus se shoduje s životní cyklus K. V mnoha případech však K. po rozdělení (a někdy i před ním) opustí mitotický cyklus, diferencuje a vykonává tu či onu speciální funkci v těle. Složení takových K. může být obnoveno v důsledku dělení málo diferencovaných K. V některých tkáních jsou diferencované K. schopny znovu vstoupit do mitotického cyklu.

V nervové tkáni se diferencované buňky nedělí; mnoho z nich žije stejně dlouho jako organismus jako celek, tedy u člověka - několik desetiletí. Jádra nervových buněk zároveň neztrácejí schopnost se dělit: po transplantaci do cytoplazmy buněk jádra neuronů syntetizují DNA a dělí se. Experimenty s hybridními buňkami ukazují vliv cytoplazmy na projevy jaderných funkcí. Nedostatečná příprava na dělení zabraňuje mitóze nebo narušuje její průběh. Takže v některých případech nedochází k dělení cytoplazmy a vzniká binukleární K. Vícenásobné dělení jader v nedělících se K. vede ke vzniku mnohojaderných K. nebo složitých nadbuněčných struktur (symplastů), např. v příčně pruhované svaly.

Někdy se rozmnožování buněk omezí na rozmnožování chromozomů a vzniká polyploidní C., která má zdvojenou (ve srovnání s původní C.) sadu chromozomů. Polyploidizace vede ke zvýšení syntetické aktivity, zvýšení velikosti a hmotnosti K.

Rýže. 8. Rozmanitost buněk vyšších rostlin:

(pro zvětšení klikněte na obrázek)

a, b - meristematické buňky; c - buňka nesoucí škrob ze zásobního parenchymu; g - buňka; e - dvoujaderná buňka sekreční vrstvy pylového hnízda; e - buňka asimilačního pletiva listu s chloroplasty; g - segment sítové trubice s doprovodnou buňkou; h - kamenná cela; a - segment.

Obnova buněk

Pro dlouhodobý provoz potřebuje každá buňka obnovu nositelných struktur a také odstranění poškození K. vnějšími vlivy. Procesy obnovy charakteristické pro všechny K. jsou spojeny se změnami permeability plazmatické membrány a jsou doprovázeny zvýšením intracelulárních syntéz, především syntézy proteinů. V mnoha tkáních vede stimulace regeneračních procesů k reprodukci genetického aparátu a dělení K.; to je charakteristické například pro kožní vrstvu nebo pro krvetvorný systém. Procesy intracelulární obnovy v těchto tkáních jsou slabě vyjádřeny, jejich K. žijí relativně krátkou dobu (např. K. střevního krytu savců - jen pár dní). Intracelulární regenerační procesy jsou nejvýraznější v nedělících se nebo slabě se dělicích buněčných populacích, např. nervové buňky... Ukazatelem dokonalosti procesů vnitřní obnovy K. je délka jejich života; u mnoha nervových K. se shoduje s délkou života celého organismu.

Rýže. 9. Krysí štítné buňky s inkluzemi (zvětšeno 18 000krát):

(pro zvětšení klikněte na obrázek)

Legenda: 1 - jádro, 2 - jaderná membrána, 3 - buněčná membrána, 4 - endoplazmatické retikulum, 5 - mitochondrie, 6 - Golgiho komplex, 7 - hustá tělíska, 8 - ribozomy.

Buněčné mutace

Replikace DNA obvykle probíhá bez abnormalit a genetický kód zůstává konstantní, což zajišťuje syntézu stejného souboru proteinů v obrovském počtu buněčných generací. Nicméně, v vzácné případy může dojít k mutaci – částečné změně struktury genu. Jeho konečným efektem je změna vlastností proteinů kódovaných mutantními geny. Pokud jsou současně ovlivněny důležité enzymové systémy, výrazně se mění vlastnosti buňky a někdy i celého organismu. Takže mutace jednoho z genů, které řídí syntézu hemoglobinu, vede k vážnému onemocnění -. Přirozený výběr prospěšných mutací je důležitým evolučním mechanismem.

Rýže. 10. Specializovaná forma membrán (porézních destiček) v cytoplazmě dozrávajícího hvězdicového vajíčka jesetera (35 000krát zvětšené):

(pro zvětšení klikněte na obrázek)

Legenda: 5 - mitochondrie, 9 - porézní destičky.

Regulace buněčných funkcí

Hlavní mechanismus regulace intracelulárních procesů je spojen s různými účinky na enzymy – vysoce specifické katalyzátory biochemických reakcí. Regulaci lze provádět na genetické úrovni, kdy se zjišťuje složení enzymů nebo množství toho či onoho enzymu v K. V druhém případě může k regulaci dojít i na úrovni translace. Dalším typem regulace je vliv na samotný enzym, v důsledku čehož může dojít jak k inhibici, tak ke stimulaci jeho aktivity. Strukturní úroveň regulace - vliv na sestavení buněčných struktur: membrány, ribozomy atd. Specifickými regulátory intracelulárních procesů mohou být nervové vlivy, hormony, speciální látky produkované uvnitř K. nebo okolními buňkami (zejména bílkoviny), nebo samotné reakční produkty. V druhém případě se akce provádí podle principu zpětné vazby, kdy reakční produkt ovlivňuje aktivitu enzymu - katalyzátoru této reakce. Regulaci lze provádět transportem prekurzorů a iontů, ovlivněním syntézy matrice (RNA, polysomy, syntézní enzymy), změnou formy regulovaného enzymu.

Organizace a regulace buněčných funkcí na molekulární úrovni určují takové vlastnosti živých systémů, jako je prostorová kompaktnost a energetická účinnost. Důležitá vlastnost mnohobuněčných organismů - spolehlivost - do značné míry závisí na mnohosti (zaměnitelnosti) každého K. funkční typ, jakož i z možnosti jejich výměny v důsledku reprodukce K. a obnovy součástí každého K.

Účinky na buňky se využívají k léčbě a. Mnoho léčivé látky změnit aktivitu některých K. Například trankvilizéry a analgetika snižují intenzitu činnosti nervové K. a stimulanty ji zvyšují. Některé látky stimulují kontrakci svalových K. krevních cév, jiné - dělohy

Legenda: 5 - mitochondrie, 10 - myofibrily.

Rýže. 12. Oblasti dvou buněk štítné žlázy potkana (zvětšeno 30 000krát):

(pro zvětšení klikněte na obrázek)

Legenda: 3 - buněčná membrána, 4 - endoplazmatické retikulum, 5 - mitochondrie, 6 - Golgiho komplex.

Přečtěte si více o buňkách v literatuře:

• Nikolaj Konstantinovič Kolcov., Organizace buňky, M. - L., 1936;
• Edmund Wilson., Buňka a její role ve vývoji a dědičnosti, překlad z angličtiny, v. 1 - 2, M. - L., 1936 - 1940;
• Dmitrij Nikolajevič Nasonov a Vladimír Jakovlevič Alexandrov., Reakce živé hmoty na vnější vlivy, M. - L., 1940;
• Boris Vasilievich Kedrovsky., Cytologie syntéz proteinů v živočišné buňce, Moskva, 1959;
• Mazia D., Mitóza a fyziologie buněčného dělení, přel. z angličtiny, M., 1963;
• Průvodce cytologií, t. 1 - 2, M. - L., 1965 - 66;
• Vsevolod Yakovlevich Brodsky., Cell trophism, M., 1966;
• Živá buňka, [Sbírka článků], přeloženo z angličtiny, M., 1966;
• De Robertis E., Novinsky V., Saez F., Buněčná biologie, přel. z angličtiny, M., 1967;
• Jurij Markovič Vasiliev a Andrey Georgievich Malenkov., Buněčný povrch a buněčné reakce, L., 1968;
• Joseph Alexandrovich Alov, Braude AI, Aspiz ME, Základy funkční buněčné morfologie, 2. vydání, M., 1969;
• Loewy A., Sikewitz F., Struktura a funkce buňky, přel. z angličtiny, M., 1971;
• Příručka molekulární cytologie, ed. A. Lima-de-Faria, Amst., 1969.

Biologický test Rozmanitost života a nauka o taxonomii pro studenty 7. ročníku. Test obsahuje 2 možnosti, každá možnost se skládá ze 2 částí (část A a část B). Část A - 11 otázek, část B - 6 otázek.

Úkoly A - základní úroveň potíže
Úkoly B – Zvýšená obtížnost

Možnost 1

A1. Všechny živé organismy se skládají z

1) buňky
2) tkaniny
3) mezibuněčná látka
4) orgánové soustavy

A2. Buňka existuje jako nezávislý organismus

1) slupky listů
2) bakteriální
3) svalové vlákno
4) kořenová čepice

A3.Živý organismus je

1) spojení živých buněk
2) soubor krycích a vodivých tkání
3) jeden orgánový systém
4) koordinovaný systém buněk, tkání, orgánů

A4. Formují se jedinci podobní strukturou a fyziologickými vlastnostmi

1) organismus
2) biosféra
3) pohled
4) lesní společenství

A5. Společenství živočichů a rostlin, organismů žijících společně na louce a vzájemně se ovlivňujících, se nazývá

1) populace
2) biocenóza
3) biosféra
4) pohled

A6. Půda zahrnutá do biosféry je

1) živá hmota
2) inertní látka
3) bioinertní látka
4) anorganická látka

A7. Proces vytváření odrůd pěstovaných rostlin člověkem se nazývá

1) umělý výběr
2) přirozený výběr
3) boj o existenci
4) dědičnost

A8. V důsledku přirozeného výběru v přírodě přežívají

1) pouze nejjednodušší zvířata
2) jedinci přizpůsobení podmínkám prostředí
3) všechny kvetoucí rostliny
4) jedinci užiteční lidem

A9. Klasifikace nebo rozdělení organismů do skupin na základě jejich podobnosti a příbuznosti je odpovědností biologické vědy.

1) zaškrtávací systém
2) anatomie
3) ekologie
4) cytologie

A10. Za nejmenší systematickou jednotku klasifikace živých organismů se považuje

1) rod
2) pohled
3) oddělení
4) království

A11. Organismy mají nebuněčnou strukturu

1) houby
2) bakterie
3) viry
4) zvířata

B1.

A. Existují druhy, u kterých se tělo skládá z jedné buňky.
B. Bakterie je jednou z nejsložitějších buněk.

1) Pouze A je pravdivé
2) Pouze B je pravdivé
3) Oba rozsudky jsou správné
4) Oba rozsudky jsou chybné

B2. Jsou následující tvrzení pravdivá?

A. Přirozený výběr jedinců v přírodě vede ke vzniku nových druhů.
B. Boj o existenci probíhá pouze mezi zvířaty.

1) Pouze A je pravdivé
2) Pouze B je pravdivé
3) Oba rozsudky jsou správné
4) Oba rozsudky jsou chybné

B3. Jsou následující tvrzení pravdivá?

A. Blízce příbuzné živočišné druhy se spojují do rodu.
B. Celkem existují dvě říše živé přírody: rostliny a zvířata.

1) Pouze A je pravdivé
2) Pouze B je pravdivé
3) Oba rozsudky jsou správné
4) Oba rozsudky jsou chybné

B4. Vyberte tři pravdivá tvrzení. Úrovně organizace živé hmoty, které se podílejí na formování organismu mnohobuněčného živočicha, jsou

1) celulární
2) druhy
3) tkanina
4) varhany
5) biocenotické
6) biosféra

B5. Stanovte posloupnost úrovní organizace živé hmoty, počínaje buňkou.

1) klec
2) organismus
3) tkanina
4) biosféra
5) pohled
6) biocenóza

B6. Vytvořte posloupnost systematických kategorií, počínaje tou nejmenší.

1) rod
2) království
3) třída
4) pohled

Možnost 2

A1. Buňka je samostatný organismus

1) nejjednodušší zvíře
2) kvetoucí rostlina
3) klobouková houba
4) obojživelník

A2. Buňky, jejichž struktura a funkce jsou podobné, se tvoří

1) tělo žáby
2) kmen stromu
3) vodivé pletivo rostliny
4) vnitřní orgány ryb

A3. V přírodě nemůže existovat samostatně

1) bakteriální buňka
2) nejjednodušší zvíře
3) rybí ploutev
4) jednobuněčné řasy

A4. Skupina jedinců stejného druhu obývající určité území je

1) pohled
2) populace
3) lesní zvířata
4) zaplavit luční rostliny

A5. Skořápka Země obývaná živými organismy je

1) populace
2) biocenóza
3) biosféra
4) atmosféra

A6. Houby jsou substancí biosféry

1) žít
2) inertní
3) bioinertní
4) organické

A7. Na základě dědičné proměnlivosti člověk tvoří

1) druhy bezobratlých
2) plemena domácích mazlíčků
3) druhy kvetoucích rostlin
4) orgány obratlovců

A8. V přírodě, v procesu boje o existenci, existuje

1) umělý výběr
2) přirozený výběr
3) formování plemen domácích zvířat
4) tvorba odrůd kulturních rostlin

A9. První přirozenou klasifikaci druhů vytvořil

1) K. Linné
2) Charles Darwin
3) Aristoteles
4) Theofrastos

A10. Soubor jedinců podobné strukturou, obsazení společný prostor, volně se mezi sebou křížící a dávající plodné potomstvo, jsou tzv

1) rod
2) pohled
3) oddělení
4. třída

A11. Všechny rostliny obývající Zemi jsou sloučeny do systematické skupiny

1) rodina
2) oddělení
3) typ
4) království

B1. Jsou následující tvrzení pravdivá?

Odpověď: Buňka jednobuněčného živočicha je schopna provádět všechny životně důležité procesy.
B. Celý organismus zvířete je souborem samostatných orgánů.

1) Pouze A je pravdivé
2) Pouze B je pravdivé
3) Oba rozsudky jsou správné
4) Oba rozsudky jsou chybné

B2. Jsou následující tvrzení pravdivá?

A. Boj o existenci je jednou z hnacích sil evoluce.
B. Jednotlivec dědičná variabilita je vlastní všem živým organismům.

1) Pouze A je pravdivé
2) Pouze B je pravdivé
3) Oba rozsudky jsou správné
4) Oba rozsudky jsou chybné

B3. Jsou následující tvrzení pravdivá?

A. Moderní taxonomie organismů je založena na společné struktuře a původu.
B. V taxonomii je zvykem rozlišovat čtyři říše živé přírody.

1) Pouze A je pravdivé
2) Pouze B je pravdivé
3) Oba rozsudky jsou správné
4) Oba rozsudky jsou chybné

B4. Vyberte tři pravdivá tvrzení. Biosféra as živá skořápka Pozemek zahrnuje

1) živá hmota
2) bioinertní látka
3) jádro
4) plášť
5) inertní látka
6) magma v útrobách sopky

B5. Stanovte posloupnost úrovní organizace živé hmoty, počínaje biosférou.

1) biosféra
2) organismus
3) pohled
4) varhany
5) klec
6) biocenóza

B6. Vytvořte posloupnost systematických kategorií, počínaje tou největší.

1) oddělení
2) pohled
3) království
4. třída

Odpovědi na test z biologie Rozmanitost života a nauka o taxonomii
Možnost 1
A1. 1
A2. 2
A3. 4
A4. 3
A5. 2
A6. 3
A7. 1
A8. 2
A9. 1
A10. 2
A11. 3
B1. 1
B2. 1
B3. 1
B4. 134
B5. 132564
B6. 4132
Možnost 2
A1. 1
A2. 3
A3. 3
A4. 2
A5. 3
A6. 1
A7. 2
A8. 2
A9. 2
A10. 2
A11. 4
B1. 1
B2. 3
B3. 3
B4. 125
B5. 163245
B6. 3412

Rozmanitost života a nauka o taxonomii

MOŽNOST 1

A1. Všechny živé organismy se skládají z

1) buňky

3) mezibuněčná látka

4) orgánové soustavy

A2. Buňka existuje jako nezávislý organismus

1) slupky listů

2) bakteriální

3) svalové vlákno

4) kořenová čepice

AZ.Živý organismus je

1) spojení živých buněk

2) soubor krycích a vodivých tkání

3) jeden orgánový systém

4) koordinovaný systém buněk, tkání, orgánů

A4. Formují se jedinci podobní strukturou a fyziologickými vlastnostmi

1) organismus

2) biosféra

3) pohled

4) lesní společenství

A5. Společenstvo živočichů a rostlin – organismy, které spolu žijí na louce a vzájemně se ovlivňují, se nazývají

1) populace

2) biocenóza

3) biosféra

A6. Půda zahrnutá do biosféry je

1) živá hmota

2) inertní látka

3) bioinertní látka

4) anorganická látka

A7. Proces vytváření odrůd pěstovaných rostlin člověkem se nazývá

1) umělý výběr

2) přirozený výběr

3) boj o existenci

4) dědičnost

A8. V důsledku přirozeného výběru v přírodě přežívají

1) pouze nejjednodušší zvířata

2) jedinci přizpůsobení podmínkám prostředí

3) všechny kvetoucí rostliny

4) jedinci užiteční lidem

A9. Klasifikace nebo rozdělení organismů do skupin na základě jejich podobnosti a příbuznosti je odpovědností biologické vědy.

1) taxonomie

2) anatomie

3) ekologie

4) cytologie

A10. Za nejmenší systematickou jednotku klasifikace živých organismů se považuje

2) pohled

4) království

A11. Organismy mají nebuněčnou strukturu

2) bakterie

3) viry

4) zvířata

B1.

A. Existují druhy, u kterých se tělo skládá z jedné buňky.

B. Bakterie je jednou z nejsložitějších buněk.

1) Pouze A je pravdivé

2) Pouze B je pravdivé

3) Oba rozsudky jsou správné

4) Oba rozsudky jsou chybné

B2. Jsou následující tvrzení pravdivá?

A. Přirozený výběr jedinců v přírodě vede ke vzniku nových druhů.

B. Boj o existenci probíhá pouze mezi zvířaty.

1) Pouze A je pravdivé

2) Pouze B je pravdivé

3) Oba rozsudky jsou správné

4) Oba rozsudky jsou chybné

B Z. Jsou následující tvrzení pravdivá?

A. Blízce příbuzné živočišné druhy se spojují do rodu.

B. Celkem existují dvě říše živé přírody: rostliny a zvířata.

1) Pouze A je pravdivé

2) Pouze B je pravdivé

3) Oba rozsudky jsou správné

4) Oba rozsudky jsou chybné

B4. Vyberte tři pravdivá tvrzení. Úrovně organizace živé hmoty, které se podílejí na formování organismu mnohobuněčného živočicha, jsou

1) celulární

2) druhy

3) tkanina

4) varhany

5) biocenotické

6) biosféra

B5. Stanovte posloupnost úrovní organizace živé hmoty, počínaje buňkou.

2) organismus

4) biosféra

6) biocenóza

Odpověď: 1-3-2-5-6-4

B6. Vytvořte posloupnost systematických kategorií, počínaje tou nejmenší.

2) království

Odpověď: 4-1-3-2

MOŽNOST 2

V každém úkolu vyberte jednu správnou odpověď ze čtyř navržených.

A1. Buňka je samostatný organismus

1) nejjednodušší zvíře

2) kvetoucí rostlina

3) klobouková houba

4) obojživelník

A2. Buňky, jejichž struktura a funkce jsou podobné, se tvoří

1) tělo žáby

2) kmen stromu

3) vodivé pletivo rostliny

4) vnitřní orgány ryb

AZ. V přírodě nemůže existovat samostatně

1) bakteriální buňka

2) nejjednodušší zvíře

3) rybí ploutev

4) jednobuněčné řasy

A4. Skupina jedinců stejného druhu obývající určité území je

2) populace

3) lesní zvířata

4) zaplavit luční rostliny

A5. Skořápka Země obývaná živými organismy je

1) populace

2) biocenóza

3) biosféra

4) atmosféra

A6. Houby jsou substancí biosféry

1) žít

3) bioinertní

4) organické

A7. Na základě dědičné proměnlivosti člověk tvoří

1) druhy bezobratlých

2) plemena domácích mazlíčků

3) druhy kvetoucích rostlin

4) orgány obratlovců

A8. V přírodě, v procesu boje o existenci, existuje

1) umělý výběr

2) přirozený výběr

3) formování plemen domácích zvířat

4) tvorba odrůd kulturních rostlin

A9. První přirozenou klasifikaci druhů vytvořil

1) K. Linné

2) Charles Darwin

3) Aristoteles

4) Theofrastos

A10. Soubor jedinců podobné stavbou, zaujímající společné území, volně se mezi sebou křížící a dávající plodné potomstvo, je tzv.

2) pohled

4. třída

A11. Všechny rostliny obývající Zemi jsou sloučeny do systematické skupiny

1) rodina

4) království

B1. Jsou následující tvrzení pravdivá?

Odpověď: Buňka jednobuněčného živočicha je schopna provádět všechny životně důležité procesy.

B. Celý organismus zvířete je souborem samostatných orgánů.

1) Pouze A je pravdivé

2) Pouze B je pravdivé

3) Oba rozsudky jsou správné

4) Oba rozsudky jsou chybné

B2. Jsou následující tvrzení pravdivá?

A. Boj o existenci je jednou z hnacích sil evoluce.

B. Individuální dědičná variabilita je vlastní všem živým organismům.

1) Pouze A je pravdivé

2) Pouze B je pravdivé

3) Oba rozsudky jsou správné

4) Oba rozsudky jsou chybné

B Z. Jsou následující tvrzení pravdivá?

A. Moderní taxonomie organismů je založena na společné struktuře a původu.

B. V taxonomii je zvykem rozlišovat čtyři říše živé přírody.

1) Pouze A je pravdivé

2) Pouze B je pravdivé

3) Oba rozsudky jsou správné

4) Oba rozsudky jsou chybné

B4. Vyberte tři pravdivá tvrzení. Biosféra jako živá skořápka Země zahrnuje

1) živá hmota

2) bioinertní látka

5) inertní látka

6) magma v útrobách sopky

B5. Stanovte posloupnost úrovní organizace živé hmoty, počínaje biosférou.

Buňka

elementární živý systém schopný samostatné existence, sebereprodukce a vývoje; základ stavby a života všech živočichů a rostlin. To. Existují jako nezávislé organismy (viz Prvoci), a jako součást mnohobuněčných organismů (tkáň K.). Termín "K." navrhl anglický mikroskop R. Hooke (1665). Do - předmět studia speciálního úseku biologie - cytologie (viz. Cytologie). Systematické studium K. začalo až v 19. století. Jedním z největších vědeckých zobecnění té doby byla buněčná teorie, která tvrdila jednotu struktury veškeré živé přírody. Studium života na buněčné úrovni je jádrem moderního biologického výzkumu.

Ve struktuře a funkcích každého K. jsou znaky společné všem K., což odráží jednotu jejich původu z primárních organických komplexů. Zvláštní vlastnosti různých K. jsou výsledkem jejich specializace v procesu evoluce. Všechny K. tedy podobně regulují látkovou výměnu, zdvojují a využívají svůj dědičný materiál, přijímají a využívají energii. Přitom různé jednobuněčné organismy (améby, nálevníci atd.) se velmi liší velikostí, tvarem, chováním. C. mnohobuněčných organismů se liší neméně ostře. Takže člověk má lymfoidní K. - malý (asi 10 mikron) zaoblené K., účastnící se imunologických reakcí, a nervové K., z nichž některé mají procesy delší než metr; tyto K. plní hlavní regulační funkce v těle.

Metody výzkumu. První cytologickou metodou byla mikroskopie živého K. Moderní varianty intravitální (vitální) světelné mikroskopie - fázový kontrast, luminiscence, interference atd. (viz Mikroskop) - umožňují studovat formu K. a obecnou stavbu některých jejích struktur, pohyb K. a jejich členění. Podrobnosti o struktuře K. jsou odhaleny až po speciálním kontrastu, kterého je dosaženo barvou usmrceného K. Novou etapou ve studiu struktury K. je elektronová mikroskopie, která poskytuje výrazně větší rozlišení K.' s ve srovnání se světelnou mikroskopií (viz. Rozlišení optických zařízení). Chemické složení K. je studováno cyto- a histochemickými metodami, které umožňují zjistit lokalizaci a koncentraci látek v buněčných strukturách, intenzitu syntézy látek a jejich pohyb v K. (viz.Histochemie). Cytofyziologické metody umožňují studovat K. funkce, např. vzrušení, sekreci. Viz také Autoradiografie. mikroskopická technika, Cytofotometrie.

Obecné vlastnosti buňky. V každém K. se rozlišují dvě hlavní části - jádro a cytoplazma (viz Cytoplazma), ve kterých je zase možné rozlišit struktury, které se liší tvarem, velikostí, vnitřní strukturou, chemickými vlastnostmi a funkcemi. Některé z nich - tzv. organely - jsou pro K. životně nezbytné a nacházejí se ve všech K. Jiné jsou produkty činnosti K., představující dočasné útvary. Ve specializovaných strukturách se provádí oddělení různých biochemických funkcí, což přispívá k realizaci v jednom a tom samém K. heterogenních procesů, včetně syntézy a rozkladu mnoha látek.

V jaderných organelách - chromozomech (viz Chromozomy), v jejich hlavní složce - DNA, je uložena genetická informace o struktuře proteinů charakteristických pro organismus určitého typu (viz Gen, Genetický kód). Další důležitou vlastností DNA je schopnost vlastní reprodukce, která zajišťuje jak stabilitu dědičné informace, tak její kontinuitu – přenos do dalších generací. Ribonukleové kyseliny, které se přímo účastní syntézy proteinů, jsou syntetizovány v omezených oblastech DNA pokrývajících několik genů, jako na templátech. Převod (Transkripce) kódu DNA nastává během syntézy messenger RNA (i-RNA). Syntéza proteinů je prezentována jako čtení informace z templátu RNA. V tomto procesu, zvaném translace (viz Translace), se účastní transportní RNA (t-RNA) a speciální organely - ribozomy, které se tvoří v jadérku (viz Nucleolus). Velikosti jadérka jsou dány především K. potřebou ribozomů; proto je zvláště skvělý u K., které intenzivně syntetizují bílkoviny. Syntéza bílkovin - konečný výsledek implementace funkcí chromozomů - se provádí hlavně v cytoplazmě. Proteiny – enzymy, detaily struktur a regulátory různých procesů včetně transkripce – v konečném důsledku určují všechny aspekty K. života, což umožňuje K. zachovat si svou individualitu, navzdory neustále se měnícímu prostředí. Jestliže je v bakteriálních K. syntetizováno asi 1000 různých proteinů, pak v téměř každé lidské K. je jich více než 10 000. Rozmanitost intracelulárních procesů v průběhu evoluce organismů se tak výrazně zvyšuje. Membrána jádra, která odděluje jeho obsah od cytoplazmy, se skládá ze dvou membrán prostoupených póry – specializovanými místy pro transport určitých sloučenin z jádra do cytoplazmy a zpět. Jiné látky procházejí membránami difúzí nebo aktivním transportem, který vyžaduje energii. Mnoho procesů probíhá v cytoplazmě K. za účasti membrán endoplazmatického retikula (viz Endoplazmatické retikulum) - hlavní syntetizující systém K., dále Golgiho komplex a mitochondrie (viz Mitochondrie). Rozdíly v membránách různých organel jsou určeny vlastnostmi proteinů a lipidů, které je tvoří. Ribozomy jsou připojeny k některým membránám endoplazmatického retikula; zde probíhá intenzivní syntéza bílkovin. Takové granulární endoplazmatické retikulum je vyvinuto zvláště u K., vylučující nebo intenzivně obnovující protein, např. u lidí v K., játrech, slinivce a nervovém K. Složení dalších biologických membrán bez ribozomů (síť s hladkým obrysem ) zahrnuje enzymy podílející se na syntéze komplexů sacharid-protein a lipid. V kanálcích endoplazmatického retikula se mohou dočasně akumulovat produkty aktivity K.; u některých K. probíhá řízený transport látek kanály. Před vylučováním z K. jsou látky koncentrovány v lamelárním komplexu (Golgiho komplex). Zde se izolují různé inkluze K., např. sekreční nebo pigmentová granula, tvoří se lysozomy - vezikuly obsahující hydrolytické enzymy a podílející se na intracelulárním trávení mnoha látek. Systém kanálků, vakuol a vezikul obklopených membránami je jeden celek. Endoplazmatické retikulum tak může bez přerušení přejít do membrán obklopujících jádro, spojit se s cytoplazmatickou membránou a vytvořit Golgiho komplex. Tato spojení jsou však nestabilní. Často a u mnoha K. jsou obvykle různé membránové struktury disociovány a vyměňují si látky přes hyaloplazmu (viz Hyaloplazma). Energie K. do značné míry závisí na práci mitochondrií. Jejich počet se u různých typů K. pohybuje od desítek až po tisíce. Například v jaterní K. člověka je asi 2 tisíce mitochondrií; jejich celkový objem není menší než 1/5 K. Mitochondrie obsahují DNA a jsou schopné samoreprodukce; autonomie mitochondrií je však relativní, jejich reprodukce a aktivita závisí na jádře. Vlivem energie ATP v K. probíhají různé syntézy, transport a uvolňování látek, mechanická práce, regulace procesů atd. Na dělení K. a někdy i na jejich pohybu se podílejí struktury, které mají podobu trubic submikroskopických velikostí. „Sestavení“ takových struktur a jejich fungování závisí na centriolech (viz Centrioly), s jejichž účastí je organizováno vřeteno buněčného dělení, které je spojeno s pohybem chromozomů a orientací osy dělení K. Bazální tělíska - deriváty centriol - jsou nezbytná pro stavbu a normální činnost bičíků a řasinek - pohybových a senzitivních útvarů K., jejichž stavba u prvoků a u různých K. mnohobuněčných je stejného typu.

K. je oddělena od extracelulárního prostředí plazmatickou membránou, přes kterou vstupují ionty a molekuly do K. a uvolňují je z K. Poměr povrchu K. k jeho objemu se s rostoucím objemem zmenšuje a čím větší K., tzv. obtížnější jeho spojení s okolím. Hodnota K. nemůže být zvlášť velká. Živá K. se vyznačuje aktivním transportem iontů, což vyžaduje výdej energie, speciálních enzymů, případně nosičů. Aktivním a selektivním přenosem některých iontů do K. a neustálým odstraňováním jiných z něj vzniká rozdíl v koncentraci iontů v K. a prostředí. Tento efekt může být také způsoben vazbou iontů složkami K. Mnoho iontů je vyžadováno jako aktivátory intracelulárních syntéz a jako stabilizátory struktury organel. Reverzibilní změny poměru iontů v K. a médiu jsou základem bioelektrické aktivity K., jednoho z důležitých faktorů přenosu signálu z jednoho K. na druhý (viz. Bioelektrické potenciály). Plazmatická membrána, která tvoří invaginace, které se pak uzavírají a oddělují ve formě bublin uvnitř K., je schopna zachytit roztoky velkých molekul (pinocytóza) nebo dokonce jednotlivé částice několika mikron(fagocytóza). Takto jsou některé K. krmeny, látky jsou transportovány přes K. a bakterie jsou zachycovány fagocyty. S vlastnostmi plazmatické membrány souvisí i kohezní síly, které v mnoha případech drží K. blízko sebe, např. v kůži těla nebo vnitřních orgánech. Spojka a vazba K. jsou zajištěny chemickou interakcí membrán a speciálních struktur membrány - desmozomů (viz Desmozomy).

Uvažováno v obecné formě, diagram struktury K. je vlastní základním rysům živočišného i rostlinného K. Existují však také významné rozdíly ve vlastnostech metabolismu a struktury rostlin K. od zvířat.

Rostlinné buňky... Rostlinná keramika je přes plazmatickou membránu zpravidla pokryta tvrdým vnějším obalem (může chybět pouze u reprodukčních organismů), který se u většiny rostlin skládá převážně z polysacharidů: celulózy, pektinových látek a hemicelulóz a u hub a nějaké řasy, chitin.... Membrány jsou opatřeny póry, kterými jsou pomocí výrůstků cytoplazmy navzájem spojeny sousední K.. Složení a struktura obalu se mění s růstem a vývojem K. Často je u K., které přestaly růst, obal impregnován ligninem, oxidem křemičitým nebo jinou látkou, která jej činí odolnějším. Skořápky K. určují mechanické vlastnosti rostliny. K. některých rostlinných pletiv se vyznačují zvláště silnými a pevnými stěnami (viz Dřevo), které si po smrti K. zachovávají své kosterní funkce. Diferencované rostliny K. mají několik vakuol (viz.Vacuoly) nebo jednu centrální vakuolu, která obvykle zabírá většina objemu K. Obsah vakuoly - roztok různých solí, sacharidů, organických kyselin, alkaloidů, aminokyselin, bílkovin a také zásoba vody. Ve vakuolách se mohou ukládat živiny. V cytoplazmě rostliny K. jsou zvláštní organely — Plastidy; leukoplasty (často se v nich ukládá škrob), chloroplasty (obsahují především chlorofyl a provádějí fotosyntézu) a chromoplasty (obsahují pigmenty ze skupiny karotenoidů). Plastidy, stejně jako mitochondrie, jsou schopné samoreprodukce. Golgiho komplex v rostlině K. představují diktyozomy rozptýlené po cytoplazmě.

Speciální funkce buněk. V procesu evoluce mnohobuněčných organismů došlo mezi K. k rozdělení funkcí, což vedlo k rozšíření možností adaptace živočichů a rostlin na měnící se podmínky prostředí. Dědičně fixované rozdíly ve formě K., jejich velikosti a některých aspektech metabolismu se realizují v procesu individuálního vývoje organismu. Hlavním projevem vývoje je K. diferenciace, jejich strukturální a funkční specializace. Diferencované K. mají stejnou sadu chromozomů jako oplodněné vajíčko. Dokazuje to transplantace jádra diferencovaného K. do vaječné buňky dříve zbavené jádra, po které se může vyvinout plnohodnotný organismus. Rozdíly mezi diferencovanými K. jsou tedy zjevně způsobeny různými poměry aktivních a neaktivních genů, z nichž každý kóduje biosyntézu určitého proteinu. Soudě podle složení proteinů je v diferencované K. aktivní (schopná transkripce) pouze malá část (asi 10 %) genů charakteristických pro K. tohoto typu organismů. Mezi nimi je pouze několik odpovědných za speciální funkci K. a zbytek zajišťuje obecné buněčné funkce. Takže ve svalovém K. jsou aktivní geny kódující strukturu kontrahovatelných proteinů, v erytroidním K. geny kódující biosyntézu hemoglobinu atd. V každém K. však musí být aktivní geny, které určují biosyntézu látek a struktur nezbytných pro všechny K., např. enzymů podílejících se na energetických přeměnách látek. V procesu specializace To. Zvláště silně se mohou vyvinout jejich jednotlivé obecné buněčné funkce. Takže u žlázového K. je syntetická aktivita nejvýraznější, sval - nejstahovanější, nervózní - nejvzrušivější. U vysoce specializovaných K. se nacházejí struktury charakteristické pouze pro tyto K. (např. u zvířat - myofibrily svalů, tonofibrily a řasinky některých kožních K., neurofibrily nervových K., bičíky u prvoků nebo spermií mnohobuněčné organismy). Někdy je specializace doprovázena ztrátou určitých vlastností (např. nervové buňky ztrácejí schopnost reprodukce; jádra střevního epitelu savců nemohou ve zralém stavu syntetizovat RNA, zralým erytrocytům savců chybí jádro). Plnění funkcí důležitých pro tělo někdy zahrnuje odumření K. K. epidermis kůže tedy postupně keratinizují a odumírají, ale zůstávají nějakou dobu ve vrstvě a chrání podložní tkáně před poškozením a infekcí. V mazových žlázách se K. postupně mění v kapky tuku, které tělo využívá nebo vylučuje. K plnění některých tkáňových funkcí tvoří K. nebuněčné struktury. Hlavní cesty jejich vzniku jsou sekrece nebo transformace cytoplazmatických složek. Významnou část podkoží, chrupavky a kosti, co do objemu, tvoří intersticiální látka, derivát pojivové tkáně. Krevní K. žijí v kapalném prostředí (krevní plazma) obsahující bílkoviny, cukry a další látky produkované různými K. v těle. To. Epitel tvořící vrstvu je obklopen tenkou vrstvou difúzně rozmístěných látek, především glykoproteinů (tzv. cement, nebo supramembránová složka). Vnější obaly členovců a schránky měkkýšů jsou také produkty vylučování K. Nezbytnou podmínkou pro život organismu je interakce specializovaných K. a často i těchto K. samotných (viz Histologie). Zbaveni vzájemného spojení, například v kultuře, K. rychle ztrácejí rysy své vlastní speciální funkce.

Buněčné dělení... Schopnost vlastní reprodukce je založena na jedinečné vlastnosti DNA samokopírovat a přísně ekvivalentním dělení reprodukovaných chromozomů v procesu mitózy. V důsledku dělení vznikají dvě K. shodné s původní genetickými vlastnostmi a s obnoveným složením jádra a cytoplazmy. Procesy samoreprodukce chromozomů, jejich dělení, tvorba dvou jader a dělení cytoplazmy jsou časově odděleny a tvoří tak agregovaný mitotický cyklus K. Pokud se po dělení K. začne připravovat na další dělení, začne se K. připravovat na další dělení. mitotický cyklus se shoduje s životním cyklem K. Avšak v mnoha případech po rozdělení (a někdy i před ním) K. mitotický cyklus opustí, diferencuje a vykonává tu či onu speciální funkci v těle. Složení takových K. může být obnoveno v důsledku dělení málo diferencovaných K. V některých tkáních jsou diferencované K. schopny znovu vstoupit do mitotického cyklu. Diferencované K. se v nervové tkáni nedělí; mnoho z nich žije stejně dlouho jako organismus jako celek, tedy u člověka - několik desetiletí. V tomto případě jádra nervové K. neztrácejí schopnost se dělit: po transplantaci do cytoplazmy rakoviny K. jádra neuronů syntetizují DNA a dělí se. Experimenty s hybridními buňkami ukazují vliv cytoplazmy na projevy jaderných funkcí. Nedostatečná příprava na dělení zabraňuje mitóze nebo narušuje její průběh. Takže v některých případech nedochází k dělení cytoplazmy a vzniká binukleární K. Vícenásobné dělení jader v nedělících se K. vede ke vzniku mnohojaderných K. nebo složitých nadbuněčných struktur (symplastů), např. v příčně pruhované svaly. Někdy se rozmnožování K. omezuje na rozmnožování chromozomů a vzniká polyploidní K., která má zdvojenou (ve srovnání s původní K.) sadu chromozomů. Polyploidizace vede ke zvýšení syntetické aktivity, zvýšení velikosti a hmotnosti K.

Obnova buněk. Pro dlouhodobý provoz každého K. je nutná obnova nositelných struktur a také eliminace poškození K. vnějšími vlivy. Procesy obnovy charakteristické pro všechny K. jsou spojeny se změnami permeability plazmatické membrány a jsou doprovázeny zvýšením intracelulárních syntéz, především syntézy proteinů. V mnoha tkáních vede stimulace regeneračních procesů k reprodukci genetického aparátu a dělení K.; to je charakteristické například pro kožní vrstvu nebo pro krvetvorný systém. Procesy intracelulární obnovy v těchto tkáních jsou slabě vyjádřeny, jejich K. žijí relativně krátkou dobu (např. K. střevního krytu savců - jen pár dní). Intracelulární regenerační procesy dosahují maximální závažnosti v nedělících se nebo slabě se dělicích buněčných populacích, např. u nervových K. Indikátorem dokonalosti procesů vnitřní obnovy K. je délka jejich života; u mnoha nervových K. se shoduje s délkou života celého organismu.

Mutace. Obvykle probíhá proces reprodukce DNA bez odchylek a genetický kód zůstává konstantní, což zajišťuje syntézu stejného souboru proteinů v obrovském počtu buněčných generací. Ve vzácných případech však může dojít k mutaci (viz Mutace) - částečná změna struktury genu. Jeho konečným efektem je změna vlastností proteinů kódovaných mutantními geny. Pokud jsou současně ovlivněny důležité enzymové systémy, výrazně se mění vlastnosti K. a někdy i celého organismu. Mutace jednoho z genů, které řídí syntézu hemoglobinu, tedy vede k vážnému onemocnění – anémii (viz Anémie). Přirozený výběr prospěšných mutací je důležitým evolučním mechanismem.

Regulace buněčných funkcí. Hlavní mechanismus regulace intracelulárních procesů je spojen s různými účinky na enzymy – vysoce specifické katalyzátory biochemických reakcí. Regulaci lze provádět na genetické úrovni, kdy se zjišťuje složení enzymů nebo množství toho či onoho enzymu v K. V druhém případě může k regulaci dojít i na úrovni translace. Dalším typem regulace je vliv na samotný enzym, v důsledku čehož může dojít jak k inhibici, tak ke stimulaci jeho aktivity. Strukturní úroveň regulace - vliv na sestavení buněčných struktur: membrány, ribozomy atd. Specifickými regulátory intracelulárních procesů mohou být nervové vlivy, hormony, speciální látky produkované uvnitř K. nebo okolním K. (zejména bílkoviny) nebo samotné reakční produkty. V druhém případě se akce provádí podle principu zpětné vazby, kdy reakční produkt ovlivňuje aktivitu enzymu - katalyzátoru této reakce. Regulaci lze provádět transportem prekurzorů a iontů, ovlivněním syntézy matrice (RNA, polysomy, syntézní enzymy), změnou formy regulovaného enzymu.

Organizace a regulace funkcí K. na molekulární úrovni určují takové vlastnosti živých systémů, jako je prostorová kompaktnost a energetická účinnost. Důležitá vlastnost mnohobuněčných organismů - spolehlivost - do značné míry závisí na mnohosti (zaměnitelnosti) K. každého funkčního typu, jakož i na možnosti jejich náhrady v důsledku reprodukce K. a obnovy složek každého K. .

V lékařství se účinků na K. využívá k léčbě a prevenci nemocí. Mnoho léčivých látek mění aktivitu některých K. Například léky, trankvilizéry a analgetika snižují intenzitu činnosti nervového K. a stimulanty ji zvyšují. Některé látky stimulují kontrakci svalových K. krevních cév, jiné - dělohy nebo srdce. Speciální účinky na dělení K. se provádějí pomocí záření nebo cytostatických látek, které blokují dělení K. Imunizací se stimuluje činnost lymfoidního K., který produkuje protilátky proti cizorodým proteinům, čímž se předchází mnoha onemocněním.

Rozsvíceno: Koltsov NK, Organizace buňky, M. - L., 1936; Wilson E., Buňka a její role ve vývoji a dědičnosti, přel. z angličtiny, t. 1-2, M. - L., 1936-1940; Nasonov DN a Aleksandrov V. Ya., Reakce živé hmoty na vnější vlivy, M. - L., 1940; Kedrovsky BV, Cytologie syntéz proteinů v živočišné buňce, M., 1959; Mazia D., Mitóza a fyziologie buněčného dělení, přel. z angličtiny, M., 1963; Průvodce cytologií, t. 1-2, M. - L., 1965-66; Brodsky V. Ya., Cell trophism, M., 1966; Živá buňka, [Sat. čl.], per. z angličtiny, M., 1966; De Robertis E., Novinsky V., Saez F., Buněčná biologie, přel. z angličtiny, M., 1967; Vasiliev Yu.M. a Malenkov AG, Buněčný povrch a reakce buněk, L., 1968; Alov I.A., Braude A.I., Aspiz M.E., Základy funkční morfologie buněk, 2. vyd., M., 1969; Loewy A., Sikewitz F., Struktura a funkce buňky, přel. z angličtiny, M., 1971; Příručka molekulární cytologie, ed. A. Lima-de-Faria, Amst., 1969.

V. Ya.Brodsky.

Velký Sovětská encyklopedie... - M .: Sovětská encyklopedie. 1969-1978 .