BUNKOVÉ ORGANELY V ŽIVOČÍŠNYCH A RASTLINNÝCH BUNKÁCH: VLASTNOSTI, FUNKCIE - BIOLÓGIE - 2025

Tieto organely sú štruktúry, ktoré tvoria bunky - ako "malých telies" - vykonávajú, metabolické, syntetické, štruktúrny funkcie výroby a spotreby energie.

Tieto štruktúry sú obsiahnuté v bunkovej cytoplazme a všeobecne sú všetky eukaryotické bunky tvorené základnou sadou intracelulárnych organel. Môžu byť rozlíšené medzi membranóznymi (majú plazmatickú membránu) a nemembranóznymi (postrádajú plazmovú membránu).

Zdroj: pixabay.com

Každá organela má jedinečnú sadu proteínov, ktoré sa zvyčajne nachádzajú na membráne alebo vo vnútri organely.

Existujú organely zodpovedné za distribúciu a transport bielkovín (lyzozómy), iné vykonávajú metabolické a bioenergetické funkcie (chloroplasty, mitochondrie a peroxizómy), bunkovú štruktúru a pohyb (vlákna a mikrotubuly), a tie, ktoré sú súčasťou povrchu bunková membrána a bunková stena).

Prokaryotické bunky nemajú membránové organely, zatiaľ čo v eukaryotických bunkách nájdeme oba typy organel. Tieto štruktúry môžu byť tiež klasifikované podľa ich funkcie v bunke.

Organely: membranózne a neembranózne

Membránové organely

Tieto organely majú plazmovú membránu, ktorá umožňuje oddelenie vnútorného prostredia od cytoplazmy buniek. Membrána má vezikulárne a rúrkové tvary a môže sa skladať ako v hladkom endoplazmatickom retikule alebo skladať do organely ako v mitochondriách.

Táto organizácia plazmovej membrány v organelách umožňuje zväčšiť ich povrchovú plochu a tiež tvoriť vnútrobunkové podpriečinky, kde sa ukladajú alebo vylučujú rôzne látky, ako sú proteíny.

Medzi membránovými organelami nájdeme nasledujúce:

- Bunková membrána, ktorá vymedzuje bunku a ďalšie bunkové organely.

- Drsné endoplazmatické retikulum (RER), miesto, kde sa uskutočňuje syntéza proteínov a modifikácia novo syntetizovaných proteínov.

-Lepé endoplazmatické retikulum (REL), kde sa syntetizujú lipidy a steroidy.

- Golgiho prístroj, modifikuje a balí bielkoviny a lipidy na transport.

-Endozómy sa podieľajú na endocytóze a tiež klasifikujú a presmerujú proteíny do svojich konečných cieľov.

-Lyzozómy, obsahujú tráviace enzýmy a podieľajú sa na fagocytóze.

- Transportujte vezikuly, prekladajte materiál a zúčastňujte sa na endocytóze a exocytóze.

-Mochochondrie a chloroplasty produkujú ATP dodávajúci bunke energiu.

-Peroxisomes, sa podieľajú na výrobe a degradáciu H ₂ O ₂ a mastných kyselín.

Neembranózne organely

Tieto organely nemajú plazmovú membránu, ktorá ich definuje, a exkluzívne proteíny sa v nich obvykle zostavujú do polymérov, ktoré sú súčasťou štruktúrnych prvkov cytoskeletu.

Medzi nemembranovými cytoplazmatickými organelami nájdeme:

- Mikrotubuly, ktoré tvoria cytoskelet spolu s aktínovými mikrofilmami a medziproduktmi.

- Vlákna, sú súčasťou cytoskeletu a sú klasifikované na mikrofilamenty a stredné vlákna.

-Centrioli, valcové štruktúry, z ktorých pochádzajú základné telieska riasiny.

-Ribozómy sa podieľajú na syntéze proteínov a sú zložené z ribozomálnej RNA (rRNA).

Organely v živočíšnych bunkách

Živočíšna bunka (Zdroj: Animal_cell_structure_en.svg: Derivát LadyofHats (Mariana Ruiz): Mel 23 diskusií cez Wikimedia Commons)

Zvieratá vykonávajú denné činnosti zamerané na ochranu, kŕmenie, trávenie, pohyb, rozmnožovanie a dokonca na smrť. Mnohé z týchto aktivít sa tiež vykonávajú v bunkách, ktoré tvoria tieto organizmy, a vykonávajú sa v bunkových organelách, ktoré tvoria bunku.

Vo všeobecnosti majú všetky bunky v organizme rovnakú organizáciu a používajú podobné mechanizmy na vykonávanie všetkých svojich činností. Niektoré bunky sa však môžu špecializovať natoľko na jednu alebo viac funkcií, že sa líšia od ostatných tým, že majú väčší počet alebo veľkosť určitých bunkových štruktúr alebo oblastí.

V bunkách sa dajú rozlíšiť dve hlavné oblasti alebo kompartmenty: jadro, ktoré je najvýznamnejšou organelou eukaryotických buniek, a cytoplazma, ktorá obsahuje ďalšie organely a niektoré inklúzie v cytoplazmatickej matrici (napríklad soluty a organické molekuly).

jadro

Jadro je najväčšou organelou v bunke a predstavuje najvýznamnejšiu charakteristiku eukaryotických buniek, čo ich odlišuje od prokaryotických buniek. Je dobre ohraničená dvoma jadrovými membránami alebo obálkami, ktoré majú póry. V jadre je DNA vo forme chromatínu (kondenzovaného a laxného) a jadra.

Nukleárne membrány umožňujú izolovať vnútro jadra bunkovej cytoplazmy a slúžiť ako štruktúra a podpora uvedenej organely. Tento obal je tvorený vonkajšou a vnútornou membránou. Funkciou jadrového obalu je zabrániť prechodu molekúl medzi jadrovým vnútrom a cytoplazmou.

Komplexy pórov v jadrových membránach umožňujú selektívny priechod proteínov a RNA, udržiavajúc vnútorné zloženie jadra stabilné a tiež plňujúce kľúčové úlohy pri regulácii génovej expresie.

Bunkový genóm je obsiahnutý v týchto organelách, a preto slúži ako sklad genetických informácií bunky. K transkripcii a spracovaniu RNA a replikácii DNA dochádza vnútri jadra a iba k translácii dochádza mimo tejto organely.

Plazmatická membrána

Plastová membrána

Plazmatická alebo bunková membrána je štruktúra zložená z dvoch vrstiev amfipatických lipidov, s hydrofóbnou a hydrofilnou časťou (lipidová dvojvrstva) a niektorými proteínmi (integrálnou membránou a periférnou). Táto štruktúra je dynamická a zúčastňuje sa rôznych fyziologických a biochemických procesov v bunkách.

Plazmatická membrána je zodpovedná za udržiavanie vnútorného priestoru bunky izolovaného od okolitého prostredia. Riadi priechod všetkých látok a molekúl, ktoré vstupujú a opúšťajú bunku rôznymi mechanizmami, ako je jednoduchá difúzia (v prospech koncentračného gradientu) a aktívny transport, kde sú potrebné transportné proteíny.

Drsné endoplazmatické retikulum

Endoplazmatické retikulum je tvorené sieťou tubulov a vakov (cisterien), ktoré sú obklopené membránou, ktorá siaha od jadra (vonkajšia jadrová membrána). Je to tiež jedna z najväčších organel v bunkách.

Hrubé endoplazmatické retikulum (RER) má na svojom vonkajšom povrchu veľké množstvo ribozómov a tiež obsahuje vezikuly, ktoré siahajú až do Golgiho aparátu. Je súčasťou systému proteínovej syntézy bunky. Syntetizované proteíny prechádzajú do RER tankov, kde sú transformované, akumulované a transportované.

Sekrečné bunky a bunky s veľkým množstvom plazmatickej membrány, ako sú neuróny, majú dobre vyvinuté drsné endoplazmatické retikulum. Ribozómy, ktoré tvoria RER, sú zodpovedné za syntézu sekrečných proteínov a proteínov, ktoré tvoria ďalšie bunkové štruktúry, ako sú lyzozómy, Golgiho aparát a membrány.

Hladké endoplazmatické retikulum

Hladké endoplazmatické retikulum (REL) sa podieľa na syntéze lipidov a chýba mu ribozómy spojené s membránou. Skladá sa z krátkych tubulov, ktoré majú tendenciu mať trubicovú štruktúru. Môže byť oddelený od RER alebo môže byť jeho predĺžením.

Bunky spojené so syntézou lipidov a sekréciou steroidov majú vysoko rozvinuté REL. Táto organela sa tiež podieľa na procesoch detoxikácie a konjugácie škodlivých látok, ktoré sú v pečeňových bunkách vysoko vyvinuté.

Majú enzýmy, ktoré modifikujú hydrofóbne zlúčeniny, ako sú pesticídy a karcinogény, a menia ich na ľahko rozpustné produkty rozpustné vo vode.

Golgiho aparát

V Golgiho aparáte sa prijímajú proteíny syntetizované a modifikované v endoplazmatickom retikule. V tejto organele môžu tieto proteíny podstúpiť ďalšie modifikácie, aby sa nakoniec preniesli do lyzozómov, plazmatických membrán alebo boli určené na sekréciu. Glykoproteíny a sfingomyelín sa syntetizujú v Golgiho prístroji.

Táto organelle je tvorená niektorými druhmi vreciek obklopených membránou známou ako cisterny a predstavujú pridružené vezikuly. Bunky vylučujúce proteíny exocytózou a bunky, ktoré syntetizujú membránu a proteíny spojené s membránou, majú vysoko aktívny Golgiho aparát.

Štruktúra a funkcia Golgiho aparátu predstavuje polaritu. Časť najbližšia k RER sa nazýva cis-Golgiho sieť (CGN) a má konvexný tvar. Bielkoviny z endoplazmatického retikula vstupujú do tejto oblasti a transportujú sa v organele.

Zásobník Golgiho predstavuje strednú oblasť organely a je miestom, kde dochádza k metabolickým aktivitám tejto štruktúry. Región dozrievania komplexu Golgi je známy ako trans-Golgiho sieť (TGN), má konkávny tvar a je miestom organizácie a distribúcie proteínov smerom k ich konečným cieľom.

lysozomy

Časť bunky, vrátane lyzozómu

Lyzozómy sú organely, ktoré obsahujú enzýmy schopné degradovať proteíny, nukleové kyseliny, uhľohydráty a lipidy. Ide v podstate o tráviaci systém buniek, ktorý degraduje biologické polyméry zachytené z vonkajšej strany bunky a vlastné produkty buniek (autofágia).

Aj keď sa môžu vyskytovať v rôznych tvaroch a veľkostiach, v závislosti od produktu zachyteného na trávenie, tieto organely sú vo všeobecnosti husté sférické vakuoly.

Častice zachytené endocytózou sa transportujú do endozómov, ktoré neskôr dozrievajú na lyzozómy agregáciou kyslých hydroláz z Golgiho prístroja. Tieto hydrolázy sú zodpovedné za degradáciu proteínov, nukleových kyselín, polysacharidov a lipidov.

peroxyzómového

Grafické znázornenie peroxizómu.
Zdroj: Rock 'n Roll

Peroxizómy sú malé organely (mikrobody) s jednoduchou plazmatickou membránou, ktoré obsahujú oxidačné enzýmy (peroxidázy). Oxidačné reakcie sa vykonáva týmito enzýmami produkuje peroxid vodíka (H ₂ O ₂ ).

V týchto organel, kataláza je zodpovedný za reguláciu a trávenie H ₂ O _{2 o} riadenie jeho bunkovej koncentrácie. Pečeňové a obličkové bunky majú významné množstvo peroxizómov, ktoré sú hlavnými detoxikačnými centrami v tele.

Počet peroxizómov obsiahnutých v bunke je regulovaný reakciou na stravu, spotrebu určitých liekov a reakciou na rôzne hormonálne stimuly.

mitochondrie

Mitochondrie. Prevzaté a upravené: LadyofHats.

Bunky, ktoré spotrebúvajú a generujú významné množstvo energie (ako sú napríklad pruhované svalové bunky), majú veľké množstvo mitochondrií. Tieto organely hrajú rozhodujúcu úlohu pri produkcii metabolickej energie v bunkách.

Sú zodpovedné za výrobu energie vo forme ATP z degradácie uhľohydrátov a mastných kyselín oxidačným fosforylačným procesom. Môžu sa tiež opísať ako mobilné generátory energie schopné pohybovať sa okolo bunky a poskytovať potrebnú energiu.

Mitochondrie sa vyznačujú tým, že obsahujú vlastnú DNA a môžu kódovať tRNA, rRNA a niektoré mitochondriálne proteíny. Väčšina mitochondriálnych proteínov je translatovaná na ribozómoch a transportovaná do mitochondrií pôsobením špecifických signálov.

Zostavenie mitochondrií zahŕňa proteíny kódované ich vlastným genómom, ďalšie proteíny kódované v jadrovom genóme a proteíny dovážané z cytosolu. Počet týchto organel sa delí počas delenia, hoci tieto delenia nie sú synchronizované s bunkovým cyklom.

ribozómy

Ribozómy sú malé organely, ktoré sa zúčastňujú syntézy proteínov. Tieto sú tvorené dvoma podjednotkami položenými na seba, obsahujúcimi proteíny a RNA. Pri translácii hrajú dôležitú úlohu pri konštrukcii polypeptidových reťazcov.

Ribozómy možno nájsť v cytoplazme zadarmo alebo asociované s endoplazmatickým retikulom. Aktívnou účasťou na syntéze proteínov sa viažu mRNA v reťazcoch až piatich ribozómov nazývaných polyribozómy. Bunky špecializované na syntézu proteínov majú veľké množstvo týchto organel.

Organely v rastlinných bunkách

Morfanatómia rastlinnej bunky (Zdroj: Arnvar Arnfjörð Bjarmason / galéria cez Wikimedia Commons)

Väčšina predtým opísaných organel (jadro, endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát, ribozómy, plazmatická membrána a peroxizómy) sa nachádzajú ako súčasť rastlinných buniek, kde v zásade vykonávajú rovnaké funkcie ako v živočíšnych bunkách.

Hlavné organely v rastlinných bunkách, ktoré ich odlišujú od iných organizmov, sú plastidy, vakuoly a bunková stena. Tieto organely sú obklopené cytoplazmatickou membránou.

Bunková stena

Bunková stena je sieť glukoproteínov, ktorá existuje prakticky vo všetkých rastlinných bunkách. Zohráva dôležitú úlohu pri bunkovej výmene látok a molekúl a pri cirkulácii vody v rôznych vzdialenostiach.

Táto štruktúra sa skladá z celulózy, hemicelulóz, pektínov, lignínu, suberínu, fenolových polymérov, iónov, vody a rôznych štruktúrnych a enzymatických proteínov. Táto organela pochádza z cytokinézy vložením bunkovej doštičky, ktorá je rozdelením vytvoreným fúziou Golgiho vezikúl v strede mitotického útvaru.

Komplexné polysacharidy bunkovej steny sa syntetizujú v Golgiho prístroji. Bunková stena, známa tiež ako extracelulárna matrica (ECM), nielen poskytuje bunke húževnatosť a definované tvary, ale zúčastňuje sa aj procesov, ako je rast buniek, diferenciácia a morfogenéza a reakcie na stimuly prostredia.

vakuoly

Vacuoly sú jednou z najväčších organel prítomných v rastlinných bunkách. Sú obklopené jednoduchou membránou a majú tvar vreciek, vody a rezervných látok, ako sú škroby a tuky alebo odpadové látky a soli. Skladajú sa z hydrolytických enzýmov.

Zasahujú do procesov exocytózy a endocytózy. Bielkoviny transportované z Golgiho aparátu vstupujú do vakuol, ktoré preberajú funkciu lyzozómov. Zúčastňujú sa tiež na udržiavaní tlaku v chirurgii a osmotickej rovnováhy.

plastidy

Plastidy sú organely obklopené dvojitou membránou. Rozdeľujú sa na chloroplasty, amyloplasty, chromoplasty, oleinoplasty, proteinoplasty, proplasty a etioplasty.

Tieto organely sú čiastočne autonómne, pretože obsahujú svoj vlastný genóm známy ako nukleoid v organelskej matrici alebo strome, ako aj replikačné, transkripčné a translačné mechanizmy.

Plastidy plnia v rastlinných bunkách rôzne funkcie, ako je syntéza látok a skladovanie živín a pigmentov.

Druhy plastidov

Chloroplasty sa považujú za najdôležitejšie plastidy. Patria medzi najväčšie organely v bunkách a nachádzajú sa v rôznych oblastiach v rámci bunky. Vyskytujú sa v zelených listoch a tkanivách, ktoré obsahujú chlorofyl. Zasahujú do zachytávania slnečnej energie a fixácie atmosférického uhlíka do procesu fotosyntézy.

- Amyloplasty sa nachádzajú v rezervných tkanivách. Chýba im chlorofyl a sú plné škrobu, slúžia ako sklad pre ne a tiež sa podieľajú na gravitropickom vnímaní koreňovej čiapky.

- Chromoplasty obsahujú pigmenty nazývané karotény, ktoré sú spojené s oranžovými a žltými sfarbeniami jesenných listov, kvetov a ovocia.

-Oleinoplasty uchovávajú oleje, zatiaľ čo proteoplasty ukladajú proteíny.

-Plastlastídia sú malé plastidy nachádzajúce sa v meristematických bunkách koreňov a stoniek. Ich funkcia nie je veľmi jasná, hoci sa predpokladá, že sú prekurzormi iných plastidov. Reformácia proplastidov je spojená s re-diferenciáciou niektorých zrelých plastidov.

- Etioplasty sa nachádzajú v kotyledónoch rastlín pestovaných v tme. Po vystavení svetlu sa rýchlo diferencujú na chloroplasty.

Referencie

1. Alberts, B. a Bray, D. (2006). Úvod do bunkovej biológie. Panamerican Medical Ed.
2. Briar, C., Gabriel, C., Lasserson, D., & Sharrack, B. (2004). Podstata nervového systému. Elsevier,
3. Cooper, GM, Hausman, RE a Wright, N. (2010). Bunka. (str. 397 až 402). Marban.
4. Flores, RC (2004). Biológia 1. Redakčný progres.
5. Jiménez García, L. J a H. Merchand Larios. (2003). Bunková a molekulárna biológia. Mexiko. Editorial Pearson Education.
6. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2003). Molekulárna bunková biológia. Piate vydanie. New York: WH Freeman.
7. Magloire, K. (2012). Rozbiť AP biologickú skúšku. Princeton Recenzie.
8. Pierce, BA (2009). Genetika: koncepčný prístup. Panamerican Medical Ed.
9. Ross, MH, Pawlina, W. (2006). Histológie. Editorial Médica Panamericana.
10. Sandoval, E. (2005). Techniky aplikované na štúdium anatómie rastlín (zväzok 38). UNAM.
11. Scheffler, I. (2008). Mitochondrie. Druhé vydanie. Wiley
12. Starr, C., Taggart, R., Evers, C. a Starr, L. (2015). Biológia: Jednota a rozmanitosť života. Nelson Vzdelanie.
13. Stille, D. (2006). Zvieracie bunky: najmenšie jednotky života. Preskúmanie vedy.
14. Tortora, GJ, Funke, BR, a Case, CL (2007). Úvod do mikrobiológie. Panamerican Medical Ed.