Rostlinná buňkaRostlinná buňka

1 2 35

4

vakuola

Rostlinná buňka je eukaryotní buňkou se základnímicharakteristikami tohoto typu buňky. Krom toho máněkteré charakteristiky typické pro rostlinné buňky, jako jeř d ší řít t l tidů b ěč é tě k l

56

především přítomnost plastidů, buněčné stěny a vakuoly.Krom toho se vyznačuje specifickým způsobem děleníbuňky a některými funkcemi např. cytoskeletu, Golgihoaparátu apod.

7

8

9

aparátu apod.

8

Schéma rostlinné buňky1 jaderný obal s pory 2 vnitřek jádra 3 jadérko1 – jaderný obal s pory, 2 – vnitřek jádra, 3 – jadérko,4 – chloroplast, 5 – endoplasmatické retikulum6 – buněčná stěna, 7 – peroxisom, 8 – mitochondrie, 9 - diktyosomPřevzato z Buchanan et al. 2000

Vznik eukaryotní rostlinné buňky v evoluci

Eukaryotní buňky jsou evolučně mladším typem buněk, které vznikly až po dlouhé éře existence buněk prokaryotníchvznikly až po dlouhé éře existence buněk prokaryotních

Základní rozdíly mezi prokaryotní a eukaryotní buňkou

P k t í b ňk á j d d šší t b á d k l itř í• Prokaryotní buňka má jednodušší stavbu, nemá dokonalou vnitřníkompartmentaci danou vnitřním systémem membrán. Nemáoddělenou genetickou informaci v jádře. U prokaryotních organismůneexistuje výrazná specializace buněk k různým funkcím tytoneexistuje výrazná specializace buněk k různým funkcím, tytoorganismy jsou většinou jednobuněčné nebo tvoří jednoduchávlákna či kolonie. U prokaryotních organismů však došlo již krozvoji všech dnes běžných forem metabolismu (heterotrofníhorozvoji všech dnes běžných forem metabolismu (heterotrofního,fotoautotrofního, aerobního i anaerobního.

• Eukaryotní buňka má složitější stavbu, s dokonalejšíkompartmentací danou především členěním vnitřního prostorukompartmentací danou především členěním vnitřního prostorumembránami. Genetická informace je uložena v jádře obklopenémmembránovým jaderným obalem. V eukaryotních organismechdochází k výrazné specializaci buněk k různým funkcím, cožý p ý ,umožnilo vznik mnohobuněčných organismů.

Co je kompartmentace buňky?Co je kompartmentace buňky?Kompartmentace je členění buňky na různé reakční prostory, kompartmenty nebolioddíly.Díky kompartmentaci mohou být od sebe odděleny různé metabolické procesy aDíky kompartmentaci mohou být od sebe odděleny různé metabolické procesy arůzné metabolity. Tím je umožněno i uspořádání, nasměrování a regulacemetabolických procesů.Kompartmentace umožňuje aby v jedné buňce v jednom okamžiku probíhaloKompartmentace umožňuje, aby v jedné buňce, v jednom okamžiku probíhalomnožství reakcí, které vyžadují určité, často velmi odlišné podmínky.Čím je kompartmentace dokonalejší, tím efektivněji mohou metabolické dějeprobíhat a tím dokonalejší může být jejich regulace.probíhat a tím dokonalejší může být jejich regulace.Kompartmentace také umožňuje skladovat některé látky (třeba zásobní) v buňceodděleně od enzymů, které by je mohly rozkládat, nebo skladovat látky toxické (např.ve vakuole).)Na kompartmentaci se zásadním způsobem podílejí selektivně permeabilnímembrány, které ohraničují různé části buňky s různými metabolickými funkcemi.Kompartmentace buňky není statická; mění se v průběhu ontogenese buňky spolus její specializací a je významně ovlivňována signály z prostředí buňky.Jednotlivé kompartmenty spolu komunikují; např. metabolity mohou býttransportovány mezi kompartmenty podle potřeb buňky.

Schéma plasmalemy - lipoproteinové membrány na povrchu buňkyp y p p y p y

Vně buňky -Vně buňky -

Lipidovádvojvrstv

a

Vnitřek buňky

Zakotvený protein

Periferní protein

Integrální protein

Dík é li id é d j t ě j b á l ě t é t ří h d f b í b ié dif i Zá ň jDíky své lipidové dvojvrstvě nejsou membrány volně propustné a tvoří hydrofobní bariéru difusi. Zároveň jsoumembrány selektivně permeabilní díky přítomnosti různých transportérů. Vzhledem k tomu, že různé typymembrán obsahují různé typy transportérů, jsou membrány selektivně permeabilní a prostředí na obou stranáchmembrány mohou být značně odlišná.

Hydroofilní oblast

Hydrofobbní oblast

Typy membránových lipidů

Lipidová dvojvrstva Membránové sterolyLipidová dvojvrstvaoznačuje nasycenou mastnou kyselinuoznačuje nenasycenou mastnou kyselinu

Membránové steroly

Vznik vnitřních membrán u fotoautotrofní prokaryotní buňkyA – vchlipování plasmalemy, B – oddělení

Prokaryotní buňka sinice NostocZelená šipka označuje vchlípené aoddělené membránové vaky sp p y

vchlípených membrán, vznik membránových vaků, na které jsou vázána fotosyntetická barviva

oddělené membránové vaky sfotosyntetickými barvivy. Uprostřed buňkyje oblast obsahijíci DNA

Pohlcení prokaryotní buňky buňkou eukaryotní1 – pohlcení prokaryotní buňky, 2 – prokaryotní buňka uvnitř eukaryotní buňky, 3 – prokaryotní buňka je strávena buňkou eukaryotní, 4 –pohlcená buňka zůstává a stává se endosymbiontem 5 – buněčné jádro eukaryotníendosymbiontem, 5 – buněčné jádro eukaryotní buňky s endoplasmatickým retikulem

Endosymbiotická teorie o původu mitochondrií a plastidůA až D – vznik mitochondrií pohlcením aerobní heterotrofní bakterie eukaryotní buňkoubuňkou E až H – vznik chloroplastů pohlcením aerobní fotoautotrofní bakterie (sinice) eukaryotní buňkou1 – buněčné jádro eukaryotní buňky s endoplasmatickým retikulem, 2 – aerobní1 buněčné jádro eukaryotní buňky s endoplasmatickým retikulem, 2 aerobní heterotrofní bakterie, 3 – mitochondrie, 4 – aerobní fotoautotrofní bakterie (sinice), 5 – chloroplast

Typická“ rostlinná buňka konstrukt„Typická“ rostlinná buňka – konstrukt vytvořený podle meristematické buňky1 – buněčná stěna, 2 – oblast stěny s plasmodesmy, 3 – vakuola, 4 – proplastid, 5

mitochondrie 6 ER 7 jádro buněčné– mitochondrie, 6 – ER, 7 – jádro buněčné s jadérkem, 8 – diktyosom

„Typická“ rostlinná buňka – konstrukt vytvořený podle dospělé buňky1 – buněčná stěna, 2 – oblast stěny s plasmodesmy, 3 – mezibuněčná prostora, 4 – chloroplast, 5 –mitochondrie, 6 – hladké ER, 7 – diktyosom, 8 -jádro buněčné s jadérkem, 9 – drsné ER s ribosomy, 10 – vakuola

Členění rostlinné buňkyA – rostlinná buňka, 1,2,3 – neprotoplasmatické části (buněčnáp p (stěna, obsah vakuoly a krystal)B – rostlinná buňka bez neprotoplasmatických částí, 1,2,3 –organely (jádro buněčné, mitochondrie, plastid)organely (jádro buněčné, mitochondrie, plastid)C – rostlinná buňka bez neprotoplasmatických částí a bezorganel, 1,2,3,4,5,6 – složky endomembránového systému(jaderný obal tonoplast diktyosom váček hladké ER drsné(jaderný obal, tonoplast, diktyosom, váček, hladké ER, drsnéER), na povrchu je plasmalemaD – základní cytoplasma buňky, buňka bez

t l ti ký h čá tí l l ž kneprotoplasmatických částí, organel a složekendomembránového systému

Rozhraní dvou rostlinných buněkCW – buněčná stěna, PM – plasmalema, MT -mikrotubulusZ Buchanan et al. 2000

Obr. 9 Endomembránový sytém rostlinné buňkyy1 – jaderný obal, 2 – jaderný pór, 3 –drsné ER s ribosomy, 4 – hladké ER, 5 – váček putující od ER k diktyosomu, 6 – diktyosom, blíže ER je cis strana, 7 –váček putující od diktyosomu k plasmalemě, 8 – váček splývající

l l ls plasmalemou, 9 – tonoplast, 10 –vznikající proteinové tělísko, 11 –oleosom, 12 – buněčná stěna, 13 –

ib ěč á t 14mezibuněčná prostora, 14 –desmotubulus v plasmodesmuUpraveno podle Buchanan et al. 2000

EM snímek diktyosomuN h ř i t d l t t TGN

Schéma stavby diktyosomuNahoře váček putující od ER k cis straněNahoře cis strana, dole trans strana a TGN

- váčky oddělované od okrajů cisterenŠipka označují jednotlivé cisterny

Nahoře – váček putující od ER k cis straně,trans strana ukončená TGN (trans Golgi sítí),od ní se oddělují váčky putující od TGN kplasmalemě (vlevo) a k vakuole (vpravo)

Převzato z Buchanan et al, 2000

1

2 34

5

Endomembránový systém rostlinné buňkyNahoře vlevo – příčný řez diktyosomem, na okrajích cisteren se oddělují váčky, 1 –buněčná stěna, 2 – TGN, 3 – plasmalema, 4 – tonoplastNahoře vpravo pohled shora na cisternu ER s připojenými ribosomyNahoře vpravo – pohled shora na cisternu ER s připojenými ribosomyDole – pohled shora na TGN tvořenou tubulárními útvary, na jejichž koncích se oddělujíváčky (5)Převzato z Esau 1977

Pohled shora na membrány ER z pokožky cibule kuchyňskéSnímky ukazují jak cisterny, tak i tubuly ER. Obrázky A a B jsou snímány ve stejné oblasti v rozmezí pěti minut aukazují rychlé změny v uspořádání ER. Nejnápadnější změny jsou označeny šipkami.

Z Buchanan et al. 2000

vv

Bs

v

Elektronmikroskopický snímek části buňky s váčky při exocytoseElektronmikroskopický snímek části buňky s váčky při exocytoseA – Váček (V) těsně u plasmalemy (PM), B – Váček (V) poté, co splynul s

membránou a vydal svůj obsah ven z protoplastu do prostoru buněčné stěny (Bs)(Bs)

Z Buchanan et al. 2000

Buněčné jádroj

N

Rostlinná buňka dělivého pletivalký jád d b ý i k l is velkým jádrem a drobnými vakuolami

N – buněčné jádro, v – vakuolaSnímek z elektronového mikroskopu

Část rostlinné buňky s buněčnýmjádremN – buněčné jádro, NU – jadérko, NE – jadernýj , j , j ýobal tvořený dvěma membránamiPřevzato z Buchanan et al. 2000

Pohled shora na jaderný obal (NE) s jadernými póry (NP)j ý ( ) j ý p y ( )

Peroxisomy

Strukturně jednoduché útvary všech eukaryotních buněk. Ohraničené jednou membránou; jejich významnou charakteristikou je

přítomnost enzymu katalázy schopného rozkládat hydroperoxid.Nejznámější funkce u rostlin:

1 Účast ve fotorespiraci v zelených buňkách listů1. Účast ve fotorespiraci v zelených buňkách listů2. Účast na rozkladu zásobních tuků v semenech při klíčení

Peroxisom (bílá šipka) v listu tabáku Zelenou šipkou je označen chloroplast, modrými

šipkami mitochondrie. Tmabé zbarvení peroxisomu je způsobeno barvením enzymu katalázy