Buňka (biologie)

Rozbalit box

Obsah boxu

Buňka (latinsky cellula) je základní stavební a funkční jednotka všech známých živých organismů. Každý organismus je tvořen buď jednou buňkou (jednobuněčné organismy, např. bakterie), nebo mnoha buňkami (mnohobuněčné organismy, např. člověk, rostliny). Buňky jsou nejmenší jednotky schopné samostatného života, růstu a rozmnožování. Jsou ohraničeny membránou, uvnitř obsahují cytoplazmu a v ní genetický materiál ve formě DNA. Věda, která se zabývá studiem buněk, se nazývá buněčná biologie nebo cytologie.

⏳ Historie objevů

1665: Anglický vědec Robert Hooke poprvé pozoroval pod vlastnoručně sestrojeným mikroskopem tenký řez korkem. Struktura mu připomínala včelí plástev s malými komůrkami, které nazval cellulae (buňky). Pozoroval však pouze prázdné buněčné stěny.
1674: Holandský obchodník a vědec Antoni van Leeuwenhoek pomocí zdokonaleného mikroskopu jako první pozoroval živé jednobuněčné organismy, jako jsou prvoci a bakterie, v kapce vody.
1837–1839: Český vědec Jan Evangelista Purkyně přispěl k základům buněčné teorie. Němečtí vědci, botanik Matthias Schleiden a zoolog Theodor Schwann, na jeho práci navázali a nezávisle na sobě formulovali první dva postuláty buněčné teorie: všechny rostliny i živočichové se skládají z buněk.
1855: Německý lékař Rudolf Virchow doplnil teorii o klíčový třetí postulát: "Omnis cellula e cellula," což znamená "Každá buňka (vzniká) z buňky". Tím vyvrátil tehdy rozšířenou teorii o samovolném vzniku života z neživé hmoty.

📜 Buněčná teorie

Moderní buněčná teorie je jedním ze základních pilířů biologie a shrnuje nejdůležitější poznatky o buňkách. Její hlavní body jsou:

Buňka je základní stavební a funkční jednotkou všech živých organismů.
Všechny organismy se skládají z jedné nebo více buněk.
Nové buňky vznikají pouze dělením již existujících buněk.
Buňky obsahují dědičnou informaci (DNA), která se při dělení předává dceřiným buňkám.
Chemické složení všech buněk je v zásadě stejné.
Uvnitř buněk se odehrávají základní životní procesy (metabolismus a biochemické pochody).

🔬 Typy buněk

Na základě vnitřní organizace, především přítomnosti pravého buněčného jádra, se buňky dělí na dva základní typy.

Prokaryotická buňka

Prokaryotická buňka (z řečtiny pro - před, karyon - jádro) je evolučně starší a jednodušší typ buňky. Nemá pravé jádro oddělené membránou.

Genetický materiál: Tvoří ho jediná, do kruhu stočená molekula DNA, která je volně uložena v cytoplazmě v oblasti zvané nukleoid.
Organely: Neobsahuje žádné membránové organely jako mitochondrie nebo chloroplasty. Jedinými organelami jsou ribozomy, které jsou menší než u eukaryot.
Velikost: Jsou výrazně menší, obvykle v rozmezí 1–5 mikrometrů.
Výskyt: Tvoří těla bakterií a archeí.

Eukaryotická buňka

Eukaryotická buňka (z řečtiny eu - pravý, karyon - jádro) je evolučně mladší, větší a strukturálně složitější.

Genetický materiál: DNA je organizována do lineárních chromozomů, které jsou bezpečně uloženy v buněčném jádře obaleném dvojitou membránou.
Organely: Obsahuje složitý systém vnitřních membrán a mnoho specializovaných membránových organel, z nichž každá plní specifickou funkci.
Velikost: Jsou podstatně větší, obvykle 10–100 mikrometrů.
Výskyt: Tvoří těla prvoků, hub, rostlin a živočichů.

🏗️ Stavba eukaryotické buňky

Eukaryotická buňka se skládá ze tří základních částí: cytoplazmatické membrány na povrchu, cytoplazmy vyplňující vnitřek a buněčného jádra.

Buněčné povrchy

Cytoplazmatická membrána: Tvoří pružný obal každé buňky. Odděluje vnitřní prostředí buňky od vnějšího a reguluje transport látek dovnitř a ven. Je tvořena fosfolipidovou dvouvrstvou.
Buněčná stěna: Pevná struktura nacházející se vně cytoplazmatické membrány u buněk rostlin, hub a některých dalších organismů. Poskytuje mechanickou ochranu a oporu. U rostlin je tvořena celulózou, u hub chitinem. Živočišné buňky buněčnou stěnu nemají.

Cytoplazma a organely

Cytoplazma je polotekutá hmota vyplňující buňku. Skládá se z cytosolu (vodný roztok) a v něm uložených organel.

Buněčné jádro (Nucleus): Řídící centrum buňky. Obsahuje genetickou informaci (DNA) a řídí syntézu proteinů a buněčné dělení.
Mitochondrie: "Buněčné elektrárny". Zajišťují buněčné dýchání, při kterém se z glukózy uvolňuje energie (ATP), kterou buňka využívá pro své životní děje.
Ribozomy: Malé částice bez membrány, které jsou zodpovědné za tvorbu bílkovin (translace). Mohou být volně v cytoplazmě nebo vázané na endoplazmatické retikulum.
Endoplazmatické retikulum (ER): Systém membránových kanálků a váčků. Drsné ER (s ribozomy) se podílí na syntéze a úpravě proteinů, hladké ER na tvorbě lipidů a detoxikaci.
Golgiho aparát: Soustava plochých membránových cisteren, kde dochází k finální úpravě, třídění a "balení" proteinů a lipidů do váčků pro transport na místo určení.
Lyzozomy: Malé váčky obsahující trávicí enzymy. Fungují jako "odpadkový koš" buňky, rozkládají poškozené organely, cizorodé částice a nepotřebné látky. Jsou typické pro živočišné buňky.
Chloroplasty: Přítomny pouze v rostlinných buňkách a buňkách řas. Obsahují zelené barvivo chlorofyl a probíhá v nich fotosyntéza – proces přeměny světelné energie na energii chemickou v podobě cukrů.
Vakuola: Velký membránový vak, dominantní především v rostlinných buňkách. Udržuje buněčný tlak (turgor), skladuje vodu, živiny a odpadní látky.
Cytoskelet: Vnitřní kostra buňky tvořená sítí bílkovinných vláken. Zajišťuje buňce tvar, pevnost a umožňuje pohyb organel i celé buňky.

⚙️ Životní projevy buňky

Buněčný metabolismus: Soubor všech chemických reakcí v buňce. Dělí se na anabolismus (syntéza složitějších látek, spotřeba energie) a katabolismus (rozklad látek, uvolňování energie).
Růst: Buňka přijímá látky z okolí, zvětšuje svůj objem a vytváří nové buněčné struktury.
Buněčné dělení: Proces, kterým se buňka rozmnožuje. U eukaryot rozlišujeme dva hlavní typy:

   * Mitóza: Dělení tělních (somatických) buněk. Z jedné mateřské buňky vznikají dvě geneticky identické dceřiné buňky se stejným počtem chromozomů.
   * Meióza: Redukční dělení, kterým vznikají pohlavní buňky (gamety). Z jedné diploidní buňky vznikají čtyři haploidní buňky s polovičním počtem chromozomů.

Dráždivost: Schopnost buňky reagovat na podněty z vnějšího i vnitřního prostředí.
Pohyb: Některé buňky se mohou aktivně pohybovat pomocí bičíků nebo řasinek, jiné vykazují vnitřní pohyb cytoplazmy.

🔄 Buněčný cyklus

Buněčný cyklus je uspořádaný sled dějů, kterými buňka prochází od svého vzniku až po své rozdělení na dvě dceřiné buňky. Skládá se ze dvou hlavních fází: 1. Interfáze: Období mezi dvěma děleními, kdy buňka roste, vykonává své specifické funkce a připravuje se na další dělení. Dělí se na G1 fázi (růst), S fázi (replikace DNA) a G2 fázi (příprava na mitózu). 2. M-fáze (Dělení): Zahrnuje samotné rozdělení jádra (mitóza) a následné rozdělení celé buňky (cytokineze).

Průběh cyklu je přísně regulován kontrolními body, které zajišťují, že další fáze nezačne, dokud není předchozí správně dokončena.

👨‍👩‍👧‍👦 Pro laiky: Co je to buňka?

Představte si, že vaše tělo je obrovské město. Každý dům v tomto městě je jedna buňka. Stejně jako domy tvoří ulice a čtvrti, buňky tvoří tkáně (jako kůže) a orgány (jako srdce).

Každá buňka je jako malá, neuvěřitelně chytrá továrna.

Radnice (Jádro): V centru je "radnice" – jádro, které obsahuje plány (DNA) na vše, co se ve městě-továrně děje.
Elektrárna (Mitochondrie): Každá továrna potřebuje energii. Tu vyrábí "elektrárny" – mitochondrie, které spalují cukr a vyrábějí palivo.
Tovární linky (Endoplazmatické retikulum a ribozomy): Zde se podle plánů z radnice vyrábí vše potřebné – hlavně bílkoviny.
Pošta a balicí služba (Golgiho aparát): Hotové výrobky se zde třídí, balí a posílají tam, kde jsou potřeba.
Městské hradby (Buněčná membrána): Celé město je obehnáno "hradbou" – membránou, která kontroluje, kdo a co smí dovnitř a ven.
Skládka a recyklační dvůr (Lyzozomy): Staré a poškozené části se zde rozkládají a recyklují.

Všechny tyto malé "továrny" spolupracují, aby celé město – vaše tělo – mohlo fungovat.

🔬 Současný výzkum

Moderní buněčná biologie se zaměřuje na detailní pochopení komplexních procesů uvnitř buněk. Mezi klíčové oblasti patří:

Výzkum kmenových buněk: Studují se nediferencované buňky, které se mohou přeměnit na jakýkoliv buněčný typ, což má obrovský potenciál v regenerativní medicíně pro léčbu nemocí jako Parkinsonova choroba nebo cukrovka.
Výzkum rakoviny: Zkoumají se mechanismy, které vedou k nekontrolovatelnému dělení buněk a vzniku nádorů, s cílem vyvinout cílenější a účinnější léčbu.
Buněčná senescence: Výzkum "stárnoucích" neboli zombie buněk, které se přestanou dělit, ale neodumřou, a přispívají k řadě nemocí spojených s věkem, jako je cukrovka.
Syntetická biologie: Obor, který se snaží navrhovat a vytvářet nové biologické systémy nebo upravovat ty stávající pro specifické účely, například pro výrobu biopaliv nebo léků.
Pokročilé zobrazovací metody: Vývoj nových mikroskopických technik umožňuje vědcům sledovat procesy v živých buňkách v reálném čase a s nevídaným rozlišením, což odhaluje nové detaily o jejich fungování.

Zdroje