Bunka

O iných významoch výrazu Bunka pozri Bunka (rozlišovacia stránka).

Bunka je najmenšia stavebná a funkčná jednotka všetkých živých organizmov (okrem vírusov, viroidov a vírusoidov, ak sú aj tieto považované za živé organizmy), ktorá má všetky základné vlastnosti života. Autorom tejto definície je český fyziológ Jan Evangelista Purkyně, ktorý ju prvýkrát vyslovil v roku 1837 na zjazde nemeckých lekárov a prírodovedcov v Prahe.^[1]

Môže byť samostatným organizmom alebo len časťou celku neschopnou samostatného života (napr. nervová bunka). V prvom prípade sa hovorí o jednobunkovom, v druhom o mnohobunkovom organizme.

Bunky rôznych skupín živých organizmov sú veľmi rozmanité z hľadiska veľkosti a stavby, ale niektoré vlastnosti majú spoločné. Vnútorný živý obsah každej bunky (protoplast, protoplazma) je ohraničený dvojitou fosfolipidovou membránou (tzv. cytoplazmatickou alebo bunkovou membránou). Vo vnútri bunky sa nachádza genetický materiál vždy vo forme DNA, na rozdiel od vírusov, ktoré v niektorých prípadoch majú len RNA. Všetky bunky obsahujú tiež ribozómy, malé organely slúžiace na syntézu proteínov (bielkovín).

Delenie podľa štruktúry

Existujú dva základné typy bunky, takzvané prokaryotické (neobsahujú jadro) a eukaryotické (obsahujú jadro). Prokaryoty sú jednobunkové organizmy, zatiaľ čo eukaryoty môžu byť jednobunkové alebo mnohobunkové.

Prokaryotické bunky

Hlavný článok: Prokaryoty

Prokaryoty zahŕňajú baktérie a archeóny, dve z troch domén života. Prokaryotické bunky boli prvou formou života na Zemi, ktorá sa vyznačovala životne dôležitými biologickými procesmi vrátane bunkovej signalizácie. Prokaryotické bunky sú jednoduchšie a menšie ako eukaryotické bunky a neobsahujú membránovo viazané organely, ako je bunkové jadro. DNA prokaryotickej bunky sa skladá z jedného kruhového chromozómu, ktorý je v priamom kontakte s cytoplazmou. Jadrová oblasť v cytoplazme sa nazýva nukleoid (jadrový ekvivalent). Väčšina prokaryotov patrí k najmenším organizmom s priemerom od 0,5 do 2,0 μm.^[2]

Prokaryotická bunka má tri morfologické oblasti:

Bunku uzatvára plazmatická membrána pokrytá bunkovou stenou. Bunková stena môže byť u niektorých baktérií obalená treťou vrstvou nazývanou kapsula. Aj keď väčšina prokaryotov má bunkovú membránu aj bunkovú stenu, existujú výnimky, ako napríklad Mycoplasma (baktérie) a Thermoplasma (archaea), u ktorých sa vyskytuje len vrstva bunkovej membrány. Plazmatická membrána a bunková stena dodávajú bunke tuhosť a oddeľujú vnútro bunky od jej okolia. Zároveň slúžia aj ako ochranný filter. Bunková stena baktérií pozostáva z peptidoglykánu a pôsobí ako ochranná bariéra proti vplyvom vonkajšieho prostredia. Taktiež zabraňuje rozširovaniu bunky a prasknutiu (cytolýze) v dôsledku osmotického tlaku v hypotonickom prostredí. Niektoré eukaryotické bunky (rastlinné bunky a bunky húb) tiež obsahujú bunkovú stenu.

Vnútri bunky sa nachádza cytoplazmatická oblasť, ktorá obsahuje genóm (DNA), ribozómy a rôzne druhy inklúzií. Nakoľko prokaryotická bunka neobsahuje jadro genetický materiál sa nachádza v cytoplazme, v jadrovej oblasti zvanej nukleoid. Prokaryoty môžu obsahovať extrachromozomálnu DNA v podobe plazmidov, ktoré sú zvyčajne kruhové. Lineárne bakteriálne plazmidy boli identifikované u niekoľkých druhoch spirochét, vrátane členov rodu Borrelia, najmä Borrelia burgdorferi, ktoré spôsobujú lymskú boreliózu.^[3] Plazmidy obsahujú dodatočné gény, ako napríklad gény zodpovedné za rezistenciu voči antibiotikám.

Z povrchu bunky vyčnievajú do vonkajšieho prostredia bičíky a pili. Tieto štruktúry (nie sú prítomné u všetkých prokaryotoch) sú vyrobené z proteínov, ktoré uľahčujú pohyb a komunikáciu medzi bunkami.

Eukaryotické bunky

Hlavný článok: Eukaryoty

Medzi eukaryotické organizmy patria rastliny, zvieratá, huby, slizovky, prvoky a riasy. Eukaryotické bunky sú asi pätnásťkrát väčšie ako typické prokaryotické bunky a môžu byť až tisíckrát objemnejšie. Hlavným rozlišovacím znakom eukaryotov v porovnaní s prokaryotmi je kompartmentalizácia, to znamená prítomnosť membránových organel (kompartmentov), v ktorých sa vykonávajú špecifické činnosti. Najdôležitejšou organelou je bunkové jadro, v ktorej je umiestnená jadrová DNA. Medzi ďalšie rozdiely v porovnaní s prokaryotickými bunkami patrí:

Funkcie plazmatickej membrány sú podobné ako u prokaryotov s malými rozdielmi v usporiadaní.
Eukaryotická DNA je usporiadaná do jednej alebo viacerých lineárnych molekúl, nazývaných chromozómy, ktoré sú spojené s histónovými proteínmi. Celá chromozomálna DNA je uložená v bunkovom jadre a je oddelená od cytoplazmy jadrovou membránou. Niektoré eukaryotické organely, ako sú mitochondrie, taktiež obsahujú molekuly DNA.
Mnoho eukaryotických buniek obsahuje primárnu cíliu. Primárna cília má dôležitú úlohu v chemosenzácii, mechanosenzácii a termosenzácii. Každé cílium možno teda: „Vnímať ako zmyslový receptor bunky, ktorý koordinuje veľké množstvo bunkových signálnych dráh. Niekedy je ciliárna motilita prepojená so signalizáciu, prípadne s bunkovým delením a diferenciáciou bunky.“^[4] Pohyblivé eukaryoty sa môžu hýbať pomocou pohyblivých rias a bičíkov. Ihličnaté a kvitnúce rastliny neobsahujú pohyblivé bunky.^[5] Eukaryotické bičíky sú zložitejšie ako tie u prokaryotov.^[6]

Základný rozdiel medzi prokaryotickými a eukaryotickými bunkami je teda ten, že eukaryotické bunky sú vo všeobecnosti zložitejšie štruktúrované ako prokaryotické. Majú organely endomembránovej sústavy (okrem jadra sú to napríklad mitochondrie, endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát, lyzozómy a ďalšie). Ribozómy eukaryotickej bunky, ktoré sa nachádzajú v cytoplazme, sú typu 80 S, ribozómy v mitochondriách a plastidoch sú približne 70 S, čo zodpovedá veľkosti prokaryotických ribozómov. Táto skutočnosť je jedným z dôkazov podporujúcich endosymbiotickú teóriu vzniku eukaryotických organizmov.

Iba rastlinné eukaryotické bunky majú plastidy, špeciálne organely, ktorých primárnou funkciou je fotosyntéza. Ďalšia odlišnosť rastlinných od iných eukaryotických buniek (napr. živočíšnych) je tá, že majú bunkovú stenu a viac vakuol. Bunkovú stenu majú aj bunky húb.

Vlastnosti

Všetky bunky majú schopnosť syntézy bielkovín, rozmnožovania, stálej látkovej a energetickej výmeny s okolím, samoregulácie a prispôsobovania, ukladania a premeny energie a látok (metabolizmus)

Všetky tieto vlastnosti súvisia s pôsobením a vznikom biomolekúl, ktorých vnútorná štruktúra sa značne líši od anorganickej hmoty. V bunke sa nachádzajú v určitých štruktúrach; najcharakteristickejšími sú membránové sústavy z lipidov a bielkovín a bunkové organely.

Vírusy nemajú všetky uvedené vlastnosti, len pomerne samostatne existujúcimi bunkovými časťami.

Živá bunka je otvorený, vysoko usporiadaný a dynamický systém. Cez plazmatickú membránu si neustále vymieňa látky, energiu a informácie s okolím. Prebieha to tak, že hoci cez bunku stále tečie hmota a energia, je koncentrácia stavebných látok v bunke približne rovnaká. Reakcie vyžadujúce energiu sú spojené s reakciami uvoľňujúcimi energiu.

Látky prijímané bunkou sú potrebné na:

krytie spotreby energie (tuky, cukry)
stavbu bunky (bielkoviny, cukry)
riadenie bunkovej činnosti (enzýmy, hormóny, bielkoviny)
metabolizmus (vitamíny, voda, ióny)

Látky vylučované bunkou sú také, ktoré:

bunka nepotrebuje, sú jej škodlivé alebo sú produktom jej metabolizmu (CO₂, močovina)
potrebujú iné bunky (hormóny, vitamíny, enzýmy)
treba na ochranu (protilátky)

Osmotickými vlastnosťami bunky sú osmotický tlak, osmotický potenciál a vodný potenciál.

Tvar

Bunky môžu mať rozmanitý tvar. Základný tvar je guľovitý, s ktorým sa možno stretnúť prevažne u voľných buniek. Bunky zoskupené do tkanív a pletív nadobúdajú rôzne tvary, ktoré sú závislé od ich funkcie a miesta, ktoré v organizme zaberajú. V živočíšnom tele sa nachádza široká škála tvarov buniek od guľovitého až po vláknitý s rôznymi prechodmi. Bunky krycích epitelov bývajú kubické, prípadne valcovité, svalové bunky bývajú vretenovité, väzivové bunky nadobúdajú hviezdicovitý tvar, nervové a kostené majú mnoho výbežkov.

Veľkosť

Podobne sa bunky odlišujú aj veľkosťou. Väčšina buniek svojimi rozmermi neprekročí 10 – 30 µm. Niektoré bunky však dosahujú extrémne rozmery (napr. axóny niektorých nervových buniek človeka dosahujú dĺžku až 1 m). Medzi najväčšie bunky patria živočíšne vajíčka. Najväčšou známou bunkou je vajce pštrosa, ktoré obsahuje veľa prídavných látok a má obsah niekoľko litrov. (Vajcia najväčších druhohorných dinosaurov boli, samozrejme, ešte väčšie.) Medzi najmenšie eukaryotické bunky patria spermie. Čo sa týka dolnej hranice, priemer bunky nemôže klesnúť pod 20 nm. Najmenšie bunky sú mykoplazmy.

Zaujímavé je, hoci to nie je pravidlom, že rozmery buniek a organizmov sú si úmerné. Veľké živočíchy mávajú veľké bunky. Bunky zhodných orgánov u rôznych jedincov majú obyčajne zhodné rozmery. Podobne aj počet buniek v telách živočíchov toho istého druhu kolíše v určitom rozmedzí; napr. človek má približne 25 x 10¹⁵ buniek.^[7] Sú známe aj prípady, keď je počet buniek stály. Tento jav sa nazýva eutélia a pozoruje sa u niektorých hlístovcov a iných pseudocoelomových živočíchov.

Hmotnosť živočíšnych buniek je priemerne 2 ng.

Bunková diferenciácia

U mnohobunkových organizmov spravidla dochádza k bunkovej diferenciácii, čiže bunky sa v organizme špecializujú na určité funkcie. Zhluk rovnako diferencovaných (teda rovnako špecializovaných) buniek sa nazýva tkanivo alebo pletivo.

Bunky mnohobunkovcov mávajú oproti bunkám jednobunkovcov často aj dodatočné štrukturálne a funkčné vlastnosti, ktoré vyplývajú z nutnosti spolupráce bunky s tkanivom, vedenia látok a vzruchov, mechanického spevnenia a podobne. Niektoré bunky plnia funkcie v organizme aj (alebo výlučne) po svojej smrti, napríklad bunky cievic (tracheíd) v rastlinách.

U človeka sa rozoznáva 5 základných druhov buniek:^[1]

Rozmnožovanie a vývin bunky

Bunky sa vždy rozmnožujú delením – pozri Bunkové delenie. Poznáme tri základné typy delenia bunky. Prokaryoty sa rozmnožujú tzv. amitózou. Ďalšie dva typy bunkového delenia, mitóza a meióza sa vyskytujú len u eukaryotov.

Vývin bunky medzi dvoma deleniami sa nazýva bunkový cyklus. Trvanie tohto cyklu je geneticky naprogramované a určuje dĺžku života bunky (u niektorých baktérií 30 minút, niektoré jednobunkovce 24 hodín, nervové bunky toľko ako celý organizmus). Všeobecne platí, že čím je bunka špecializovanejšia, tým má menšiu schopnosť sa deliť.

Referencie

↑ ^a ^b KITTNAR, Otomar a kol. Lékařská fyziologie. Praha : Grada, 2011. ISBN 978-80-247-3068-4. S. 11. (po česky)
↑ BLACK, JACQUELYN G.. Microbiology : principles and explorations. [s.l.] : John Wiley & Sons, 2005. Dostupné online. ISBN 0471420840.
↑ STOESSER, Guenter. EBI (EMBL-EBI, European Bioinformatics Institute). Hoboken, NJ, USA : John Wiley & Sons, Inc., 2004-10-15. Dostupné online. ISBN 0471650129.
↑ SATIR, Peter; CHRISTENSEN, Søren T.. Structure and function of mammalian cilia. Histochemistry and Cell Biology, 2008-03-26, roč. 129, čís. 6, s. 687–693. Dostupné online [cit. 2019-08-16]. ISSN 0948-6143. DOI: 10.1007/s00418-008-0416-9.
↑ EVERT, Ray F.; EICHHORN, Susan E.. Biology of Plants. 6th edition, 2013. Dostupné online [cit. 2019-08-16]. DOI: 10.1007/978-1-319-15626-8.
↑ BLAIR, David F.; DUTCHER, Susan K.. Flagella in prokaryotes and lower eukaryotes. Current Opinion in Genetics & Development, 1992-01, roč. 2, čís. 5, s. 756–767. Dostupné online [cit. 2019-08-16]. ISSN 0959-437X. DOI: 10.1016/s0959-437x(05)80136-4.
↑ ČIHÁK. Anatomie 1. Praha : Grada Publishing, 2011 (3. vydanie). ISBN 978-80-247-3817-8. Kapitola Přehled stavby lidského těla, s. 8. (po česky)

Iné projekty

Commons ponúka multimediálne súbory na tému Bunka
Wikislovník ponúka heslo Bunka

Pozri aj

Externé odkazy

Cytology and Genetics – časopis "Cytológia a Genetika"

[LF-1] KITTNAR, Otomar a kol. Lékařská fyziologie. Praha : Grada, 2011. ISBN 978-80-247-3068-4. S. 11. (po česky)

[2] BLACK, JACQUELYN G.. Microbiology : principles and explorations. [s.l.] : John Wiley & Sons, 2005. Dostupné online. ISBN 0471420840.

[3] STOESSER, Guenter. EBI (EMBL-EBI, European Bioinformatics Institute). Hoboken, NJ, USA : John Wiley & Sons, Inc., 2004-10-15. Dostupné online. ISBN 0471650129.

[4] SATIR, Peter; CHRISTENSEN, Søren T.. Structure and function of mammalian cilia. Histochemistry and Cell Biology, 2008-03-26, roč. 129, čís. 6, s. 687–693. Dostupné online [cit. 2019-08-16]. ISSN 0948-6143. DOI: 10.1007/s00418-008-0416-9.

[5] EVERT, Ray F.; EICHHORN, Susan E.. Biology of Plants. 6th edition, 2013. Dostupné online [cit. 2019-08-16]. DOI: 10.1007/978-1-319-15626-8.

[6] BLAIR, David F.; DUTCHER, Susan K.. Flagella in prokaryotes and lower eukaryotes. Current Opinion in Genetics & Development, 1992-01, roč. 2, čís. 5, s. 756–767. Dostupné online [cit. 2019-08-16]. ISSN 0959-437X. DOI: 10.1016/s0959-437x(05)80136-4.

[7] ČIHÁK. Anatomie 1. Praha : Grada Publishing, 2011 (3. vydanie). ISBN 978-80-247-3817-8. Kapitola Přehled stavby lidského těla, s. 8. (po česky)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]