Od chemie k buňkám

Buňka je základní stavební a funkční jednotka těl organizmů. Zatímco některé organismy jsou pouze jednobuněčné (např. bakterie či různí prvoci), jiné organizmy jsou mnohobuněčné (např. živočichové, vyšší rostliny). Buňky dělíme na jednoduché, samostatné, malé, bez jádra (prokaryotické) a na velké, členěné membránami, s jádrem (eukaryotické). Žádná buňka nemůže vzniknout jinak než zase z buňky a mateřská buňka předává dceřiné buňce potřebnou děděnou informaci k reprodukci sebe sama ke své funkci.

Jak ale vznikla první buňka? Její vznik je zahalen tajemstvím a vědecké hypotézy vychází z názoru evoluce a automatického „přírodního výběru“. Protože žádného programatora, tvůrce nebo někoho, kdo život zasel nelze vědecky dokázat, předpokládá se, že se život vytvořil sám chemickým procesem. Totiž, že všechny v buňky se vyvinuly z prabuňky, která zřejmě asi tak, že byly nukleové kyseliny obklopeny fosfolipidovou membránou. Lipozomy, tedy kapénky lipidů, jsou schopné se spontánně uspořádat do kulovitých struktur a z nich se následně zřejmě vyvinuly buněčné organizmy. „Automatický proces přírodní selekce“ zajistil, aby převládly buňky schopné replikovat svůj genetický materiál. Na jednu stranu věda říká, že buňka nemůže vzniknout jinak, než z buňky (živé ze živého), ale na druhou stranu předpokládá, že neživé je schopné se nějak samo zorganizovat a oživit tak, aby vytvořilo buňky.

buňky, nejmenší organismy na světě dělíme na:

PROKARYOTICKÉ – jednoduché a samostatné buňky bez jádra, (bakterie a archea), s DNA volně v cytoplasmě (buněčné plasmě – obsahu buňky).

Bakterie jsou nejrozšířenější skupinou organismů na světě. Mají velký význam v planetárním oběhu živin a mnohdy vstupují do oboustranně prospěšných svazků s jinými organismy. I člověk mnohé z bakterií využívá, například v potravinářském a chemickém průmyslu. Na druhou stranu je známo i mnoho patogenních bakterií, tedy druhů, které způsobují infekce. K nejznámějším patří:

Aktinobakterie (např. Mycobecterie) – Patří k nejběžnějším zástupcům mikrobiálního života v půdě. Hrají důležitou roli v rozkladu organických látek (celulóza, chitin) a proto jsou součástí koloběhu uhlíku v přírodě a tvorby humusu.

Streptokoky – bakterie, které charakterizuje řetízkové uspořádání. Bakterie tohoto rodu jsou součástí běžné mikroflóry člověka a zvířat. Některé druhy jsou významnými patogeny, jiné se zase používají v potravinářském průmyslu. Streptokoky jsou původci nejrůznějších onemocnění.

Chlamydie – jsou nepohyblivé bakterie, které parazitují uvnitř eukaryotických buněk. Někdy žijí ve svých hostitelích, aniž by způsobily potíže . Patří však také mezi původce onemocnění lidí i zvířat – chlamydiózy. Mohou být stejně velké či menší než viry. Teprve vymezení pojmu „virus“ Lwoffem v 50. letech a nové poznatky o základních biologických vlastnostech chlamydií vedly Nouldera (1966) k závěru, že tyto mikroorganismy nemají s viry mimo nitrobuněčného parazitismu nic společného, a že jde o skupinu unikátních bakterií.

Borrelie – bakterie z rodu gramnegativních bakterií z kmene spirochét.

Bacily – tyčinkovité bakterie (rod-shaped bacteria) jsou bakterie (či archebakterie) tvaru „tyčky“. Bakterie rodu Bacillus se využívají hlavně v medicíně, kde produkují antibiotika.

EUKARYOTICÉ – jiným typem buněk jsou větší, složitější a vývojově mladší buňky, složité – s jádrem s DNA, tvořící prvoky a vícebuněčné organismy. Složité buňky jsou tvořeny jádrem a membránami, které tvoří organely, buněčné části z níž každá má jinou funkci. Jádro (karyon, nucleus) je kryto dvouvrstvou jadernou membránou, s póry tvořenými bílkovinami. Mají za úkol usnadnit transport makromolekul (zejména RNA). V jádře je uložen chromatin (DNA) – v době dělení buňky se organizuje do formy chromozomů, dále jadérko, ribozomy a karyolymfa. Jeho funkcí je tedy uchování genetické informace a na jejím základě řízení funkcí buňky.

Prvoci (Protozoa) – jednobuněčné eukaryotické organizmy. Jsou to eukaryotní heterotrofní (či mixotrofní) organismy, které byly dříve řazeny do říše živočichové pro svou pohyblivost a neschopnost fotosyntézy Tím se odlišují od ostatních protistů, jako jsou různé řasy (Algae) či houbám podobní protisté (hlenky, oomycety a podobně). Většina prvoků je velmi malá, aby je bylo možné spatřit pouhým, i když jsou běžné i formy do velikosti 0,5. Někteří prvoci jsou však viditelní i pouhým okem, jako např. měňavka bahenní, která dosahuje velikosti až 5 mm. Jejich buňka obsahuje mnohé organely, které zajišťují pohyb, získávání potravy, trávení, vylučování nestrávených zbytků a odpadu a rozmnožování a často nemají obdobu v buňkách jiných organismů (např. buněčná ústa, extruzomy, a podobně). Prvoci mají jedno nebo více rovnocenných či funkčně odlišných jader. Množí se nepohlavně (dělením nebo rozpadem) nebo pohlavně, někdy se oba způsoby napevno střídají v pravidelném životním cyklu. Žijí volně nebo cizopasí, charakteristická je pro většinu z nich pohyblivost a heterotrofní způsob života.

Bičíkovci se pohybují se pomocí bičíků, kořenonožci se pohybují se pomocí panožek, nálevníci pomocí řasinek, a dále jsou ještě specializovaní parazité. Potravu přijímají difuzí přes cytoplazmatickou membránu (nízkomolekulové látky); endocytózou, která má 2 varianty: pinocytózu – pohlcování makromolekul, tukových kapiček a drobných částeček. Při endocytóze sa částice dostává dovnitř buňky vlečením povrchové membrány, která utvoří okolo částice měchýřek. Pokud se na fagocytózu specializuje jedna část povrchu buňky, mluvíme o příjmu potravy cytostómem. Nestrávené zbytky opouštějí buňku exocytózou přes cytopygy – buňkový „anus“, který je viditelný pouze v době defekace. I když někteří prvoci žijí i v prostředí s vysokými teplotami, většina z nich při teplotách nad 42 °C hyne. Dalším nebezpečím je pro prvoky ultrafialové záření, čehož se využívá např. ke sterilizaci vody.

Nepohlavní rozmnožování: binární dělení – buňka sa rozdělí na 2 stejné jedince, speciálním případem je pučení, kdy se z mateřského jedince oddělují mnohem menší pupeny, které potom dorůstají; polytomie – rozpad na více jedinců. Pohlavní rozmnožování má v zásadě 3 varianty: gametogamie – splývání dvou nezávislých gamet, které mohou být stejné (izogamie) nebo morfologicky odlišené; gamontogamie – kopulace (jader) gamet předchází spojení celých buněk, nebo aspoň jejich větších částí (Gregarina). Zvláštním případem gamontogamie je konjugace: Dva jedinci se k sobě přiloží cytostomem a splynou. Makronukleus se rozpustí, mikronukleus se v každé buňce dvakrát po sobě mitoticky dělí, takže vznikají 4 malá jádra. Tři z nich se rozpouštějí, poslední se ještě jednou meioticky dělí na stacionární a migrativní jádro. Migrativní jádra si jedince mezi sebou vymění, vzápětí každé splývá se stacionárním jádrem druhého jedince. Vzniká synkaryon a jedinci se od sebe oddělují. Dost složitým dělením synkaryonu v každém jedinci vznikají 2 makro– a 2 mikronukleusy. Jedinci se ještě jednou rozdělí, takže výsledkem konjugace jsou 4 jedinci. Autogamie – proces samooplodnění jádry, které vznikly v tom samém jedinci, Metageneze – střídání pohlavního a nepohlavního rozmnožování.

Paraziti (parazitní prvoci) – podle způsobu života je dělíme na ektoparazity a endoparazity. Ektoparazité žijí na povrchu vodních a vlhkomilných živočichů. Svým hostitelům jsou schopni způsobit těžká onemocnění a často je i usmrcují. Endoparazité přežívají v tkáních nebo orgánech svých hostitelů. Většina endoparazitů v tělech svých hostitelů škodí – připravují ho o výživné látky, poškozují jeho buňky a někdy je i ničí, vylučují jedovaté látky (toxiny).

Mikroby – obecné pojmenování pro umikroorganismy jednobuněčné, jen elektronmikroskopicky pozorovatelné. Často tvoří různé kolonie, shluky, případně i symbiotická společenstva s jinými organismy. Řadí se mezi ně převážně prokaryota (bakterie, archebakterie), ale patří k nim také např. plísně, kvasinky, některé řasy a prvoci. Některé mikroby ke svému životu a množení nepotřebují kyslík, jiné ne. Studiem využívání mikroorganizmů se konkrétně velmi často zabývá biotechnologie. Kromě využití v potravinářství a lihovarnictví se mikroorganizmy využívají také při kompostování, výrobě bioplynu, mechanicko-biologické úpravě odpadů i jinde.

Jednobuněčné i mnohobuněčné organismy

Řasy – Řasy jsou jednoduché fotosyntetizující organismy, tradičně řazené mezi nižší rostliny. Ve skutečnosti jsou řasy seskupením nepříbuzných skupin organismů a jen některé z nich jsou blízké rostlinám. Mezi řasami najdeme jednobuněčné i mnohobuněčné formy, tělo mnohobuněčných řas je tvořeno stélkou. Nejsou schopné přežít v suchém prostředí, žijí proto ve sladké nebo slané vodě, suchozemské formy jsou malé, nenápadné a hojněji se vyskytují ve vlhkých tropických oblastech. Některé řasy vyřešily problém vysychání symbiózou s houbou a tvoří součást lišejníků. Většina řas je schopná fotosyntézy a je proto autotrofní. Vodní řasy lze v závislosti na druhu využít jak jako potravinu, tak palivo či surovinu na výrobu vodíku, metanu a biopaliva.

Rostliny – je říše eukaryotických a převážně fotosyntetických organismů. Typickým znakem rostlin jsou plastidy s dvoujednotkovou membránou, vzniklé primární endosymbiózou eukaryotní buňky a prokaryotní cyanobakterie (sinice). Je vyvinutá buněčná stěna, která obsahuje celulózu, zásobní látkou jsou různé formy škrobu. Většina rostlin získává energii procesem zvaným fotosyntéza, při němž se energie ze slunečního záření používá k výrobě organických látek s vysokým obsahem energie. Při něm rostliny pohlcují oxid uhličitý a produkují kyslík. Mnohé rostliny jsou jednobuněčné, u mnohých jiných se vyvinula mnohobuněčnost. Necévnaté a jednobuněčné rostliny jsou označovány jako stélkaté, tzv. cévnaté rostliny již mají vyvinuty generativní a vegetativní orgány.

Rostliny jsou, až na výjimky, tzv. fotoautotrofní. Tj. že rostliny jako zdroj energie používají sluneční záření, a autotrofie, což znamená, že i vytváří vlastní organické látky z látek anorganických. Středem zájmu je u rostlin fotosyntéza, základní skladný proces, díky němuž se do rostlinných těl zabudovává uhlík v podobě organických sloučenin, a to za pomoci energie ze slunečního záření.

Rostliny přijímají ze svého okolí obvykle především vodu, oxid uhličitý a organické látky (někdy i atmosférický dusík, viz biologická fixace dusíku). Jako u ostatních organizmů, asi 90% celkové hmotnosti sušiny rostlinných těl představují atomy uhlíku a kyslíku. Následuje vodík, dusík, draslík a vápník, u dalších prvků se již obsah pohybuje v řádech desetin procenta a méně. Mezi individuálními rostlinami však existují poměrně značné rozdíly.

Houby – představují velkou skupinu živých organismů dříve řazenou k rostlinám, ale nyní vyčleněnou jako samostatnou říši. Houby jsou jednobuněčné i mnohobuněčné organismy. Z buněčných organel nejsou v cytoplazmě přítomny chloroplasty, proto si nejsou schopny vytvářet organické látky. Základní stavební jednotkou je houbové vlákno (hyfa), které se může rozlišit v podhoubí (mycelium) a v plodnici. Zásobní látkou je glykogen. Glykogen neboli tzv. „živočišný škrob“ je zásobní polysacharid v těle živočichů. Glykogen je vysoce větvený polymer tvořený glukózami. Houby se rozmnožují buď vegetativně (rozpadem vlákna mycelia), nebo nepohlavními nebo pohlavními výtrusy.

Hormony – sloučeniny, které slouží v těle mnohobuněčných organizmů jako chemický posel od jedné buňky (nebo skupiny buněk) pro jiné. Hormony jsou produkovány v tělech všech mnohobuněčných včetně rostlin, mohou v nich tak řídit průběh a vzájemnou koordinaci reakcí v organismu. Od enzymů se odlišují také tím, že působí jen na žijící buňky.

Mnohobuněčné organismy

Živočichové – říše mnohobuněčných organismů, které se již na buněčné úrovni odlišují od rostlin a hub. Jejich buňky nemají plastidy ani buněčnou stěnu. Jsou dnes řazeni do skupiny spolu s houbami a některými prvoky. Říše živočichů je dnes totožná se svou bývalou podříší „mnohobuněční“ (Metazoa), nezahrnuje tedy žádné prvoky. Jako heterotrofní organismy jsou živočichové závislí na autotrofních organismech, především na rostlinách. V živočišném těle často dochází ke značné specializaci jednotlivých částí (tkáně, orgány). Houby (Porifera) a vločkovci (Placozoa), tj. nejprimitivnější kmeny, ale ještě tkáně nemají a jejich buňky jsou do jisté míry schopné autonomie. Mnohobuněčné živočichy můžeme zjednodušeně rozdělit na dvě skupiny – „dvojlisté“ a „trojlisté“. Skupina dvojlistých živočichů zahrnuje různé vývojové linie. Houby (Porifera), jež jsou samy o sobě také parafyletické, tvoří nejbazálnější větev živočichů.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *