Eukaryotická bunka

z Wikipédie, slobodnej encyklopédie
Prejsť na: navigácia, hľadanie
Stavba rastlinnej bunky
Na rozdiel od živočíšnej bunky obsahuje aj bunkovú stenu a plastidy.

Eukaryotická bunka alebo eukaryontná bunka je základná stavebná a funkčná jednotka eukaryotických organizmov. Je to typ bunky, ktorej hlavná genetická informácia je uložená v bunkovom jadre izolovanom od okolitého prostredia (cytoplazmy) fosfolipidovou membránou.

Všetky mnohobunkové organizmy v širšom zmysle sú tvorené eukaryotickými bunkami. Sú zložitejšie štruktúrované a spravidla aj väčšie ako prokaryotické bunky. Eukaryotická bunka vznikla v procese eukaryogenézy približne pred 2 – 1,3 miliardami rokov.

Genetický materiál v podobe DNA majú eukaryoty uložený v jadre, poprípade v niekoľkých jadrách (u nálevníkov) a v semiautonónmych organelách, ako sú mitochondrie a plastidy (vzácne tiež inde, napr. v nukleomorfe, zvyšku jadra po endosymbiontovi). Táto DNA sa následne, podobne ako u ostatných domén organizmov, prepisuje do RNA a tá potom slúži buď na syntézu proteínov (mRNA), alebo má určitú katalytickú funkciu ako taká (rRNA, tRNA a podobne).

Veľkosť[upraviť | upraviť zdroj]

Bunky eukaryotov majú priemerne desaťkrát väčšie (lineárne) rozmery než bunky prokaryotických organizmov,[1] hoci toto pravidlo platí len zhruba. Väčšina eukaryotických buniek vrátane napr. telesných buniek človeka je však stále príliš malá na to, aby sa dala pozorovať voľným okom, čiže bez optických prístrojov ako napríklad mikroskop. Najmenšie eukaryotické bunky má zelená riasa Ostreococcus tauri, a to približne jeden μm,[2] tzn. sú menšie ako napr. bunka baktérie Escherichia coli.[3] Napriek tomu, poznáme aj mnohé obrovské eukaryotické bunky. Značné rozmery dosahujú hlavne niektoré mnohojadrové bunky vo vnútri tiel veľkých živočíchov (ako napr. niektoré nervové bunky), ktoré sú však neschopné samostatnej existencie. Taktiež žĺtok vo vajciach pštrosa či vyhynulého vtáka Aepyornis dosahuje obrovských rozmerov, hoci pred oplodnením predstavuje tiež len jedinú bunku.[4] Pokiaľ sa však zameriame na najväčšiu bunku schopnú samostatnej existencie, existujú aj mimoriadne veľké jednobunkové organizmy. Veľmi veľká (až jeden meter) je jednobunková zelená riasa rodu Caulerpa.[5] Mnohojadrové plazmódiá prvokov, ako je Physarum polycephalum, môžu tiež dosahovať veľkosť niekoľko metrov – boli zaznamenaní jedinci vo vnútri tiel veľkých živočíchov s plochou 5,54 m².[6]

Stavba bunky[upraviť | upraviť zdroj]

Bunky eukaryotov sú veľmi odlišné od prokaryotickej bunky nielen v otázke veľkosti, ale vykazuje značné rozdiely aj po štruktúrnej stránke. Na rozdiel od prokaryotov sú komplexnejšie a tzv. kompartmentalizované, teda rozdelené na jednotlivé kompartmenty („oddelenia“). Obsahujú napríklad pravé jadro obklopené dvojitou membránou, ktorá oddeľuje DNA od okolitých častí bunky. Ďalším výrazným znakom je endomembránový systém, čiže skupina organel taktiež obalených membránou. K týmto patrí hlavne endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát, lyzozómy či mitochondrie, prípadne funkčné deriváty mitochondrií (hydrogenozómy, mitozómy).

Jadro[upraviť | upraviť zdroj]

Jadro (modrá farba) nádorových buniek typu HeLa. Jadro bunky vľavo sa nachádza v stave delenia (mitózy)
Bližšie informácie v hlavnom článku: Jadro bunky

Jadro bunky je miestom, kde sa syntetizuje väčšina nukleových kyselín. Prebieha tu vo veľkom meradle syntéza kyseliny deoxyribonukleovej – DNA (ktorá v interfáze jadro neopúšťa) a kyseliny ribonukleovej – RNA, ktorá sa dostáva z jadra von cez otvory v jeho membráne – jadrové póry. V menšom meradle dochádza k syntéze DNA a RNA aj v ďalších organelách, ktorých spoločným znakom však je, že sú od cytoplazmy odelené membránou. Membrána jadra je dvojitá. Z vnútornej strany je spevnená sieťou vlákien nazývaných jadrová lamina. Jadrové póry sú zložité štruktúry, ktoré umožňujú v oboch smeroch presun len vybraným molekulám.

Genetika[upraviť | upraviť zdroj]

V jadre tvorí DNA a niektoré proteíny (napr. históny) tzv. chromatín, ktorého jednotlivé oddelené časti sa nazývajú chromozómy. Stáčaním (špiralizáciou) a rozpletaním (dešpiralizáciou) chromatínu sa značne mení ich veľkosť. Na rozdiel od prokaryotov, ktoré majú spravidla len jeden chromozóm, eukaryoty mávajú väčší počet, až desiatky chromozómov. Ďalší rozdiel medzi eukaryotmi a prokaryotmi v ich DNA je ten, že hoci eukaryoty majú molekulu DNA mnohonásobne dlhšiu, jej drvivá väčšina nekóduje nijaký gén a označuje sa preto ako nekódujúca DNA. Medzi nekódujúcu DNA patria začiatky a konce chromozómov, tzv. teloméry, veľká časť sekvencií pred telomérami, dlhé (LINE z angl. long interspersed nuclear element) a krátke (SINE z angl. short interspersed nuclear element) opakujúce sa sekvencie. Predpokladá sa, že opakujúce sa sekvencie sú záznamom o vývoji genómu v priebehu predchádzajúcich miliónov rokov evolúcie. Iné opakujúce sa sekvencie možno slúžia pri vzniku nových génov.

DNA eukaryotov pevne naviazaná na históny nie je v tomto stave schopná transkripovať sa do RNA. Aby mohla nastať transkripcia, štruktúra chromatínu sa musí dočasne zmeniť. Gény eukaryotov sú preto pod tzv. pozitívnou kontrolou, musí sa vyvinúť aktivita, aby sa prejavovali (opakom je negatívna kontrola u prokaryotov, pri ktorej by sa gény exprimovali samovoľne a preto v tom treba génom, ktorých prejavy nie sú práve potrebné, brániť). Expresia génov u eukaryotov sa od expresie génov prokaryotov ďalej líši zložitými posttranskripčnými úpravami, ktoré musí absolvovať budúca mediátorová RNA predtým, ako sa začne jej translácia (u prokaryotov je naopak možné začať transláciu dokonca už počas transkripcie).

Zložitá štruktúra chromatínu ukazuje mnohonásobné zvinutie vlákna DNA v chromozómoch eukaryotov

Ribozómy[upraviť | upraviť zdroj]

Bližšie informácie v hlavnom článku: Ribozóm

Nemenej dôležitou súčasťou bunky sú ribozómy, u eukaryotov tzv. 80S (toto číslo udáva čas, za ktorý prebehne sedimentácia ribozomálnej makromolekuly pri jej ultracentrifugácii). Ribozómy sú spoločným znakom s prokaryotickými bunkami, ale ribozómy prokaryotov sú menšie a ľahšie (tzv. 70 S). Ribozómy majú nezastupiteľnú úlohu pri proteosyntéze (tvorbe bielkovín), pretože dokážu podľa informácie prepísanej do mediátorovej ribonukleovej kyseliny (mRNA) vytvoriť za pomoci transferovej nukleovej kyseliny (tRNA) proteín. Ribozómy sa skladajú z veľkej a malej podjednotky, ktoré sú spojené do ribozómu len keď práve syntetizujú proteín.

Plastidy[upraviť | upraviť zdroj]

Bližšie informácie v hlavnom článku: Plastid
Dobre viditeľné chloroplasty v bunkách machu Plagiomnium affine

Plastidy sú semiautonómne organely, v ktorých prebieha fotosyntéza a niektoré ďalšie pochody. Fotosynteticky aktívne plastidy sú iba zelené chloroplasty. Vyskytujú sa u rastlín a mnohých protíst. Vznikli pravdepodobne v evolučnej histórii až určitú dobu po vzniku samotnej eukaryotickej bunky a samotnej eukaryogézie sa neúčastnili. Napriek tomu sú však ďalším dokladom endosymbiotickej teórie.[7] Na rozdiel od mitochondrií sa plastidy vyvinuli u niekoľkých, často nepríbuzných skupín eukaryotov. Tzv. primárne plastidy však pochádzajú zo siníc a vznikli pravdepodobne len raz, a to u rastlín, ktoré v širšom poňatí zahŕňajú nielen zelené rastliny (Viridiplantae), ale aj červené riasy (Rhodophyta) a glaukofyty (Glaucophyta).[8] Plastidy u iných druhov fotosyntetizujúcich eukaryotov vznikli predovšetkým sekundárnou endosymbiózou, teda pohltením jednej zo skupin rastlín. Pohltením červených rias vznikli plastidy (niekedy kvôli svojmu pôvodu nazývané rhodoplasty) napr. u rôznych chromíst a rozsievok (Dinoflagellata), pohltením zelenej riasy vznikli plastidy u Chlorarachniophyta, niektorých červenoočiek (Euglenozoa) a jednej panciernatky.[7]

Mitochondrie[upraviť | upraviť zdroj]

Bližšie informácie v hlavnom článku: Mitochondria

Mitochondrie sú organely slúžiace prevažne na získavanie energie pre bunku tzv. bunkovým dýchaním (aeróbnou oxidáciou). Majú vlastnú genetickú informáciu. Zo živočíšnych eukaryotických buniek chýbajú iba u extrémne špecializovaných parazitov, napr. Haemosporidia a Microspora. U Pelomyxozoa ich funkciu vykonávajú symbiotické baktérie. Na povrchu sú mitochondrie obalené dvojitou membránou. Vonkajší list tejto membrány je hladký, vnútorný list vbieha vo forme úzkych záhybov do mitochondrie a vytvára priehradky – kristy, ktoré zväčšujú vnútorný povrch mitochondrií.

Cytoskelet[upraviť | upraviť zdroj]

Bližšie informácie v hlavnom článku: Cytoskelet

Ako cytoskelet sa označuje systém filamentov a proteínových vlákien, ktorý plní podobnú funkciu ako sklelet (kostra) v telách stavovcov – zabezpečuje jej oporu. Zároveň má veľký význam pri bunkovom delení (deliace vretienko) a transporte látok. Cytoskelet je tvorený predovšetkým aktínom a tubulínom.

Syntéza proteínov[upraviť | upraviť zdroj]

Proces syntézy proteínov v eukaryotických bunkách sa v mnohých znakoch veľmi odlišuje od syntézy proteínov u prokaryotov. Genetickú informáciu u prokaryotov prepisuje do podoby ribonukleovej kyseliny (RNA) len jeden druh RNA-polymerázy, avšak v eukaryotoch sa tieto polymerázy vyskytujú hneď tri (označené rímskymi číslicami I, II a III). U prokaryotov môže prebiehať translácia (preklad informácie vo forme DNA do primárnej štruktúry peptidového reťazca) ešte pred skončením transkripcie, u eukaryotov takéto niečo nie je možné. Dôvodom je jednak fyzická bariéra, ktorú predstavuje jadrová membrána oddeľujúca DNA od ribozómov – miest proteínsyntézy, jednak novovytvorená eukaryotická RNA podlieha tzv. procesom zretia, ktorými sa z nej postupne stáva mediátorová RNA schopná prejsť do cytoplazmy bunky a zahájiť syntézu proteínu. Zretie zahŕńa zostrih, oddelenie nekódujúcich sekvencií nazývaných intróny.

Referencie[upraviť | upraviť zdroj]

  1. Journey into the Cell; Eukaryotic and Prokaryotic Cells [online]. . Dostupné online. (anglicky)
  2. PALENIK, Brian; GRIMWOOD, Jane; AERTS, Andrea, et al. The tiny eukaryote Ostreococcus provides genomic insights into the paradox of plankton speciation. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, máj 2007, roč. 104, čís. 18, s. 7705–10. DOI10.1073/pnas.0611046104. PMID 17460045. PMC: 1863510. (po anglicky)
  3. Toxicon - Escherichia coli [online]. . Dostupné online.
  4. ARMSTRONG, W.P. Physical Properties & Structure of Cells [online]. . Dostupné online. (anglicky)
  5. JENSEN, Mari N. Caulerpa, The World's Largest Single-celled Organism? [online]. . Dostupné online. (anglicky)
  6. HAUSMANN, Klaus; HOLZMANN, Norbert. Protozoologie. Praha : Academia, 2003.
  7. a b ČEPIČKA, Ivan; KOLÁŘ, Filip; SYNEK, Petr. Mutualismus, vzájemně prospěšná symbióza; Přípravný text – biologická olympiáda 2007 – 2008. Praha : NIDM ČR, 2007. S. 87.
  8. HEDGES, S. Blair; BLAIR, Jaime E.; VENTURI, Maria L., et al. A molecular timescale of eukaryote evolution and the rise of complex multicellular life. BMC Evolutionary Biology, januar 2004, roč. 4, s. 2. DOI10.1186/1471-2148-4-2. PMID 15005799. PMC: 341452. (po anglicky)

Pozri aj[upraviť | upraviť zdroj]