Biológia bunky a všeobecné vlastnosti živých sústav

Biológia bunky a všeobecné vlastnosti živých sústav
 
3. Vymenujte a stručne charakterizujte všeobecné vlastnosti živých sústav.
 
Živé sústavy sú zložené z tých istých prvkov a molekúl, aké sa nachádzajú v neživej  prírode.
Chemické a fyzikálne procesy, ktoré prebiehajú v živých organizmoch sú známe aj z neživej prírody - z hľadiska chémie a fyziky nie je žiadny zásadný rozdiel medzi  živou a neživou prírodou. Rozdiel je však veľký a zásadný - biologické zákonitosti.
 
VŠEOBECNÉ VLASTNOSTI ŽIVÝCH SÚSTAV
 
1) Chemické zloženie živých sústav
•  Živé sústavy pozostávajú predovšetkým z organických látok:  cukry, tuky, bielkoviny, nukleové kyseliny
•  Bielkoviny tvoria základnú štruktúru buniek, zabezpečujú ich základné funkcie
•  Nukleové kyseliny obsahujú genetickú informáciu a zabezpečujú jej prenos na potomkov

2) Štruktúra
•  Živé sústavy sú vysokoorganizované, štruktúrne zložité a priestorovo ohraničené systémy
•  Majú hierarchické usporiadanie : atómy -molekuly- bunkové organely- bunky, ktoré sú základnou jednotkou všetkých organizmov -tkanivá -orgány-sústavy orgánov – organizmy

3)  Vzťah k vonkajšiemu prostrediu
•  Živé sústavy majú aktívny vzťah k vonkajšiemu prostrediu
•  Predstavujú z termodynamického prostredia otvorené sústavy - so svojim okolím si vymieňajú látky, energie a informácie
•  Tok látok = príjem látok z prostredia, ich premena, výdaj látok -látkový metabolizmus
•  Tok energií = premena rôznych foriem energií a ich využitie- energetický metabolizmus
•  Tok informácií = prenos genetickej informácie, komunikácia organizmu s okolím
•   
4)  Regulácia (riadenie)
•  Všetky procesy prebiehajúce v živých sústavách sú riadené, regulované
•  Základom regulácií je schopnosť samoregulácie, ktorá sa uplatňuje systémom spätných väzieb - v dôsledku toho môžu živé sústavy udržiavať stálosť vnútorného prostredia: homeostázu
•  Živé sústavy sú schopné prijímať podnety z okolia a reagovať na ne -dráždivosť

5)  Rozmnožovanie a dedičnosť
•  Nevyhnutnosť reprodukcie
•  Odovzdávanie znakov a vlastností z rodičov na potomkov – odovzdávanie genetickej informácie
•   prispôsobenie sa meniacim sa podmienkam (evolúcia) – premenlivosť

6)  Pohyb
•  vyplýva z predchádzajúcich vlastností ako spôsob ich zabezpečenia: únik, obrana, potrava, sociálne kontakty
 
4. Roztrieďte organizmy podľa stupňa zložitosti a ich vnútorného usporiadania. Hierarchicky usporiadajte uvedené organizmy podľa stupňa organizácie ich tiel: včela
medonosná, váľač gúľavý, bakteriofág, Escherichia coli, črievička veľká, mačka divá.
Svoju odpoveď zdôvodnite.
 
Organizmy podľa stupňa zložitosti a ich vnútorného usporiadania delíme na:
 
1. Nebunkové organizmy- vírusy 
2. Jednobunkové organizmy- mikroorganizmy 
3. Bunkové kolónie 
4. Mnohobunkové organuzmy 
5. Indivíduá vyššieho rádu 
 
1. Nebunkové organizmy- vírusy 
Z hľadiska organizácie predstavujú vírusy najjednoduchšie živé sústavy. Doposiaľ sa nevie, či jednoduchosť ich organizácie je prvotná – sú pozostatkami evolučne najprimitívnejších sústav z raných etáp vývoja života na Zemi, alebo sú výsledkom procesu redukcie – zjednodušenia organizácie už podstatne zložitejších bunkových systémov. Vyznačujú sa troma vlastnosťami: 
 - majú mikroskopické rozmery (15-300 nm) 
- sú zložené len z nukleových kyselín (buď RNA alebo DNA) a bielkovín
-  nemajú vlastný metabolizmus . Rozmnožujú sa len v hostiteľskej bunke a trvalo môžu existovať len ako parazity buniek. 
 
2. Jednobunkové organizmy – mikroorganizmy 
Tieto živé sústavy majú bunkovú organizáciu. Organizmus tvorí jedná bunka, ktorá je schopná vykonávať všetky základné životné procesy. Z hľadiska vnútornej štruktúry rozlišujeme 2 typy buniek:
a/ prokaryotické – majú menej organel, jadro nie je oddelená od cytoplazmy jadrovou membránou- nemajú pravé jadro, nikdy nevytvárajú mnohobunkové organizmy (baktérie, sinice, archeóny) 
b/ eukaryotické - majú zložitejšiu štruktúru, majú viac organel, bunka je obalená jadrovou membránou od cytoplazmy – majú pravé jadro, sú základnými stavebnými jednotkami mnohobunkových organizmov (prvoky, riasy a mikroskopické huby) 
 
3. Bunkové kolónie 
Tvoria prechod medzi jednobunkovými a mnohobunkovými organizmami. Kolónia buniek vzniká tak, že sa bunka delí a dcérske bunky zostávajú spolu. Delíme ich na: 
a/ jednoduché - pozostávajú z niekoľkých úplne rovnocenných buniek. Každá takáto bunka môže žiť v istých podmienkach ako samostatné indivíduum.
b/zložitejšie - v týchto kolóniach sa bunky začínajú špecializovať. Bunky na protiľahlých póloch sú štruktúrne a funkčne odlišné. Schopnosť ďalej sa rozmnožovať zostáva zachovaná len niektorým bunkám (napr. válač gúľavý)
 
4. Mnohobunkové organizmy 
Mnohobunkové živé sústavy sú spravidla zložené z veľkého množstva eukaryotických buniek, ktoré majú špecifické funkcie. K takýmto organizmom patrí väčšina tiel rastlín a živočíchov, vrátanie človeka. Uplatňuje sa pri tom hierarchický, stupňovitý, organizačný princíp. Bunky rovnakého tvaru, veľkosti a funkcie sa spájajú do tkanív (živočíchy), resp. pletív (rastliny), súbor rôznych tkanív, pletív, tvorí orgán. Jednotlivé orgány sa často združujú do sústav orgánov - organizmus. 
 
5. Indivíduá vyššieho rádu 
Sú to spoločenstvá organizmov, ku ktorých došlo k trvalej anatomickej a funkčnej špecializácie jedincov. Jednotlivé typy jedincov nemôžu samostatne existovať a trvalá existencia druhu je možná len vo vyššom celku. Príkladom indivíduí vyššieho rádu je tzv. sociálny hmyz (včely, mravce, termity).
 
Organizmy podľa stupňa organizácie ich tiel:
Bakteriofág  - vírus
Escherichia coli – baktéria
Črievička veľká – jednobunkový živočích eukaryotický
Váľač gúľavý – bunková kolónia
Mačka divá – mnohobunkový organizmus
Včela  medonosná  - indivídua vyššieho rádu – sociálny hmyz
 
5.Rozoberte všeobecné vlastnosti a chemické zloženie bunky.
Definujte bunkovú teóriu.
 
Všeobecné vlastnosti bunky sú vlastnosti charakteristické pre väčšinu buniek.
- potvrdzujú univerzálnosť bunkovej teórie
- patrí k nim:
•  chemické zloženie
•  stavba – štruktúra
•   metabolizmus a syntéza látok
•  rozmnožovanie
•  dedičnosť
CHEMICKÉ ZLOŽENIE BUNKY
 Bunka  sa skladá z rôznych chemických zlúčenín.
Najväčšie zastúpenie pripadá na vodu a soli 60 -90 %  organické látky tvoria 10 – 40 % z celkovej hmotnosti bunky. Zastúpenie látok závisí od mnohých kritérií, akými sú vek, typ bunky, vonkajšie prostredie, konkrétny druh organizmu.
Voda
-najdôležitejšia anorganická zlúčenina každej bunky
- funkcie:
•  rozpúšťadlo anorganických a niektorých organických látok
•  tvorí prostredie pre priebeh chemických reakcií
•  rozvádza rozpustené látky do buniek, tkanív a pletív
•  podmieňuje fyzikálne procesy (difúzia, osmóza)
•  termoregulačná funkcia
Obsah vody v bunkách nie je rovnaký a počas života značne kolíše, závisí od:
-  veku buniek
-  orgánu
-  prostredia
Čím je bunky ontogeneticky a fylogeneticky mladšia, tým je obsah vody väčší a naopak.
Anorganické látky 
 V bunke sa môžu nachádzať v bunke viazané vo forme solí (chloridy, fluoridy, uhličitany, fosforečnany a pod.), alebo ako voľné ióny (Na+, Ca2+), ktoré plnia v bunke rozličné funkcie ( napr. udržiavajú rovnováhu vnútorného prostredia), ióny horčíka sú dôležitou súčasťou rastlinného farbiva chlorofylu, ióny železa sú súčasťou hemoglobínu.
Organické látky 
-základným prvkom organických látok je uhlík ( štvorväzbový atóm -  umožňuje mu to vytvárať rôzne dlhé reťazce, ktoré sú základom molekúl organických látok)
Na stavbe organických látok sa podieľajú aj ďalšie chemické prvky:
•  vodík (H) - zložka bunkovej vody
•  kyslík (O) - zložka bunkovej vody a organických látok
•  dusík (N) - zložka aminokyselín, bielkovín
•  fosfor (P)
•  síra (S)
 
Z organických látok sú najviac zastúpené nízkomolekulové cukry a tuky a vysokomolekulové bielkoviny a nukleové kyseliny.
Cukry - sacharidy
Sú základnou zložkou všetkých buniek. Podľa počtu monosacharidových jednotiek delia na: monosacharidy – glukóza (hroznový cukor) a fruktóza (ovocný cukor) 
disacharidy – sacharóza (repný), maltóza (sladový) a laktóza (mliečny)
polysacharidy – škrob, celulóza, glykogén a chitín.
Funkcie:
•  zdroj energie
•  stavebná funkcia (napr. celulóza súčasť bunkovej steny)
•  zásobná funkcia
•  súčasť hormónov, enzýmov, nukleových kyselín
•  súčasť membrán

Tuky – lipidy
- sú estery vyšších mastných kyselín a glycerolu
Funkcia tukov:
•  zdroj energie
•  stavebná funkcia - fosfolipidová vrstva biomembrán
•  metabolická funkcia
•  izolačná, resp. termoregulačná funkcia
•  zásobná funkcia (tukové tkanivo u živočíchov, endosperm u rastlín)
•  ochranná funkcia - okolo dôležitých orgánov (vosky u rastlín)
•  sú rozpúšťadlom pre vitamíny A, D, E, K (vitamíny rozpustné v tukoch)
•  zložené tuky sú súčasťou vitamínov a hormónov - podieľajú sa na regulačných procesoch v bunkách rastlín a živočíchov
 
Bielkoviny – proteíny
- sú makromolekulové zlúčeniny, ktorých základnou stavebnou jednotkou sú aminokyseliny. Vytvárajú polypeptidový reťazec, pričom jednotlivé aminokyseliny drží pokope peptidová väzba.  Existuje 20 základných aminokyselín, ktorých zaradenie do polypeptidového reťazca je "zapísané" v genetickej informácii.  
Podľa tvaru bielkovinových molekúl sa delia na vláknité
Podľa funkcie rozoznávame:
•  enzýmy – majú úlohu v procese bunkového metabolizmu
•  štruktúrne bielkoviny - stavebná funkcia – súčasť organel
•  transportné bielkoviny - funkcia prenášačov v biomembránach napr. hemoglobín
•  mechanické bielkoviny - mikrofilamenty
•  informačné bielkoviny - regulácia bunkových procesov
Bielkoviny sú pre život úplne nevyhnutné a nedajú sa nahradiť žiadnymi inými látkami. Rastlinné bunky obsahujú menej bielkovín, ale zato viac polysacharidov. V živočíšnych bunkách pripadá na bielkoviny až 80% organických látok.
 
Nukleové kyseliny
Sú makromolekulové zlúčeniny, ktoré sa nachádzajú v bunkovom jadre a niektorých organelách (mitochondrie, chloroplasty).
Ich základnou stavebnou jednotkou sú nukleotidy, ktoré sa spájajú do lineárneho polynukleotidového reťazca
Každý nukleotid sa skladá z 3 zložiek:
1.  dusíkatá báza - adenín ( A), guanín (G), cytozín (C), tymín (T), uracil (U)
2.  5-uhlíkatý cukor - ribóza (RNA) alebo deoxyribóza (DNA)
3.  zvyšok kys. trihydrogenfosforečnej (H3PO4) - tvorí vonkajšiu kostru polynukleotidového reťazca
 
Rozdiely medzi DNA a RNA
 
DNA
CUKOR – deoxyribóza
DUSíK. BÁZY – A-T-, C-G
POČET REŤAZCOV- 2-reťazcová
 
RNA
ribóza
U namiesto T (A-U)
jednoreťazcová

V nukleových kyselinách je uložená genetická informácia. Pre život prevažnej väčšiny buniek (okrem niektorých vysoko špecializovaných typov - červené krvinky cicavcov, cievy a cievice rastlín) je nepoškodená genetická informácia životne dôležitá. Nukleové kyseliny predstavujú hmotný základ dedičnosti a premenlivosti živých organizmov. Zodpovedajú za rozmnožovanie bunky.
Bunkovej teóriu  formulovali v roku 1838 nezávisle od seba nemecký  botanik Matthias Jakob Schleiden  objaviteľ jadierka a nemecký zoológ Theodore Schwann. Obidvaja dali vedecký základ rozvoju cytológie.
Podľa  bunkovej teórie:
1.  základnou štruktúrnou a funkčnou jednotkou živého organizmu je bunka
2.  nie je podstatný rozdiel medzi rastlinnou a živočíšnou bunkou
3.  bunka môže vzniknúť len delením existujúcej bunky
 
6. Popíšte a porovnajte štruktúru prokaryotickej a eukaryotickej bunky.
Odlíšte mikroskopickú štruktúru bunky od submikroskopickej.
 
Bunka je základná stavebná a funkčná jednotka živých organizmov.
Jej tvar, veľkosť i vnútorné usporiadanie sú dedične a funkčne podmienené. Väčšina buniek je mikroskopických rozmerov (10 - 100μm), ale existujú aj bunky, ktoré tieto hranice presahujú (baktérie 0,8μm, ľudské vajíčko 150μm, spermia 60 μm), dokonca je možné bunky vidieť voľným okom (vajce vtákov).
Podľa stupňa evolučného prispôsobenia sa bunky rozdeľujú na prokaryotické a eukaryotické.
Všetky bunky bez ohľadu na pôvod, veľkosť, funkciu a tvar majú základný princíp stavby.
Ten spočíva v prítomnosti 4 súčastí v bunke:
a) bunkové povrchy – bunková stena, cytoplazmatická membrána
b) cytoplazma
c) bunkové organely – membránové a  fibrilárne
d) neživé súčasti bunky = inklúzie
 
PROKARYOTICKÁ BUNKA
Je rádovo menšia bunka a jednoduchšia vo svojej stavbe. Tento typ bunky majú len baktérie, sinice a archeóny. Najčastejší tvar býva guľovitý alebo tyčinkový.
 Všeobecná stavba prokaryotickej bunky 
 a) bunkové povrchy
 Bunková stena 
 Plní ochrannú funkciu. Určuje tvar bunky. Na povrchu bunky sú často bičíky, riasinky, ktoré umožňujú pohyb. Bunková stena na povrchu vytvára slizové púzdro – tvoria ho polysacharidy a bielkovíny. Znásobuje ochrannú funkciu bunky.
 Cytoplazmatická membrána 
 Ohraničuje vnútorný priestor od vonkajšieho okolia.
 Funkcie: riadi príjem a výdaj látok,  plní úlohy dýchania a fotosyntézy
b) cytoplazma
 Jej vnútorný priestor nie je členený biomembránami na štruktúrne a funkčné celky.
 c) bunkové organely
 Jadro (NUKLEOID)
 V skutočnosti ide o kruhový chromozóm, ktorý je 1000-krát dlhší ako prokaryotická bunka, preto býva poskrúcaný do slučiek. Nikdy nie je ohraničené jadrovou membránou. Je tvorené len  molekulou DNA – voľne uložená v cytoplazme.
 Plazmidy
Ide o malé kruhové DNA, ktoré nesú len doplnkové gény, ktoré nie sú potrebné na prežitie bunky napr. napr. gény nesúce informácie o rezistencii voči antibiotikám. Plazmid  sa zúčastňuje sa na špecifickom rozmnožovaní baktérií – konjugácií.
 Ribozómy 
 Ich hlavná funkcia je v produkcii bielkovín. V bunke je ich rôzny počet. Svojou stavbou sa odlišujú od ribozómov eukaryotických buniek. Sú menšie.
 Bunkové inklúzie
 Plnia rovnakú funkciu ako u eukaryotických buniek.
 Tylakoidy
 Sú výbežky cytoplazmatickej membrány do vnútra bunky. Obsahujú asimilačné pigmenty len u fotosyntetizujúcich druhov (baktérie a sinice).
 
EUKARYOTICKÁ BUNKA
 
Eukaryotická bunka má dokonalejšiu stavbu ako prokaryotická, odlišuje sa štruktúrou jadra a jadrových chromozómov a obsahom membránových organel. Vnútorný priestor má eukaryotická bunka rozdelený biomembránami na štruktúrne a funkčné celky. Tvorí telo prvokov, rastlín, živočíchov, húb, rias.
 
Biomembrána predstavuje dynamický systém, v ktorom je neustály pohyb jednotlivých molekúl. Umožňujú to slabé nekovalentné väzby a vodíkové mostíky. Má hrúbku 7,5 nm.
 Stavba biomembrány: 
1. dvojvrstva fosfolipidov 
2. jedna vrstva bielkovín, ktoré sú dvojaké:
  - integrálne bielkoviny – zabezpečujú pevnosť
  - periférne bielkoviny -  zabezpečujú aktívny transport látok cez membránu
 
Stavba biomembrány
 Všeobecná stavba eukaryotickej bunky: 
a)  Bunkové povrchy 
 Bunková stena
Nachádza sa na vonkajšej strane cytoplazmatickej membrány. Jej základnou funkciou je mechanická ochrana rastlinnej bunky a húb. Jej hlavnou  chemickou zložkou je celulóza. Živočíšne bunky sú bez bunkovej steny.
Cytoplazmatická membrána (plazmalema)
 Je prítomná pod bunkovou stenou u všetkých buniek.
Oddeľuje bunku od vonkajšieho prostredia a reguluje príjem a výdaj látok. Obsahuje receptory na zachytávanie signálov z vonkajšie prostredia
 
b)  Cytoplazma - cytosol
 Predstavuje koloidnú sústavu rozličných organických a anorganických látok. Ide o viskózny roztok, ktorý vytvára vnútorný obsah bunky. Prebieha v nej mnoho metabolických reakcií, výmena látok a energie.
 
c)  Membránové štruktúry:
 Jadro (latinsky NUCLEUS, grécky KARYON)
 Je riadiacim, koordinačným a reprodukčným centrom bunky. Je to základná bunková organela, je v nej zapísaná genetická informácia nevyhnutná pre život bunky. Vyskytuje sa u všetkých buniek s výnimkou niektorých špecializovaných buniek (napr.: erytrocyty stavovcov, sitkovice rastlín). Väčšinou býva uložené v strede, ale staršie bunky ho majú zatlačené na okraj bunky.
 Stavba jadra:
– jadrová membrána  - karyoléma s jadrovými pórmi oddeľuje jadro  od cytoplazmy cytoplazmy.
 – jadrová hmota -  karyoplazma nachádzajú sa v nej chromozómy
- jadierko (NUCLEOLUS)- Je prítomné v jadre a počas jadrového delenia sa stráca. Produkuje rRNA.
 
 Endoplazmatické retikulum
 Ide o systém sploštených mechúrikov a vačkov navzájom pospájaných. Je to jednomembránová organela prítomná vo všetkých rastlinných aj živočíšnych eukaryotických bunkách.
 Formy:
a)  hladké dôležitá na syntézu lipidov a vitamínu D
b) drsné (zrnité, granulované) – na membránach sú viazané ribozómy a preto je jeho funkcia dôležitá pre syntézu bielkovín
 Funkcia:
-  zabezpečuje vnútrobunkový a medzibunkový transport látok
-  podieľa sa na tvorbe bunkových organel
 
Golgiho aparát
 Predstavuje sústavu navzájom prepojených sploštených mechúrikov a kanálikov. Stredná a najväčšia časť je označovaná ako diktyozóm, z ktorého sa postupne oddeľujú menšie mechúriky – vezikuly.
 Funkcia:
-  syntetická (produkcia enzýmov, tvorba pektínov – cukrov)
-  sekrečná (úprava nasyntetizovaných látok)
 
Mitochondrie
 Predstavujú oválne až vláknité útvary. Sú energeticko–metabolicko–respiračnými centrami buniek. Najmä svalové bunky obsahujú veľké množstva týchto bunkových štruktúr, pretože sú náročné na vysokú spotrebu energie.
 Stavba:
-  vonkajšia membrána - na povrchu hladká
-  vnútorná membrána – vo vnútornom priestore vytvára priehradky = kristy, na ktorých sú lokalizované enzýmy dýchacieho reťazca
-  matrix - vnútorný priestor vyplnený mitochondriálnou DNA a ribozómami
 
Stavba mitochondrie
(1.  vonkajšia membrána, 2. vnútorná membrána, 3. kristy, 4. matrix)
 
Plastidy
Sú membránové organely prítomné len v rastlinných bunkách. Obsahujú farbivá.
 
Typy plastidov:
a)  chloroplasty – obsahujú asimilačné pigmenty – chlorofyly
b) chromoplasty - obsahujú karotenoidy. Najviac chromoplastov je zastúpených vo farebných
častiach rastlinných pletív a orgánov (napr.: lupene, plody)
c) leukoplasty – obsahujú zásobné látky, ako škrob (amyloplasty) alebo tuky.  
Najväčšie zastúpenie majú v zásobných orgánoch rastlín.
 
 Stavba chloroplastu:
1. vonkajšia membrána
2. vnútorná membrána
3. tylakoidy – mechúrikovité štruktúry tvorené z vnútornej membrány
4. stróma – hmota, ktorou je vyplnený chloroplast, obsahuje vlastnú DNA s ribozómami.
 
 Vakuoly
Sú prítomné len v rastlinných bunkách a v bunkách jednobunkových živočíchov (potravové a pulzujúce vakuoly). Sú vyplnené bunkovou šťavou. Obsahujú enzýmy s rozkladnou funkciou ale umožňujú aj uskladnenie zásobných a odpadových látok.
Mladé bunky obsahujú viac menších vakuol, staršie bunky obsahujú 1 veľkú centrálnu vakuolu.
Na povrchu vakuoly sa nachádza membrána označovaná ako tonoplast (podľa najnovších poznatkov je trojvrstvová). Vakuoly podmieňujú vnútorný tlak bunky.
 
Lyzozómy
Nachádzajú sa len v živočíšnych bunkách. Majú podobnú funkciu ako vakuoly. Charakteristická je prítomnosťou enzýmov (peptidázy, lipázy, nukleázy, glykozidázy), ktoré sú schopné rozložiť akúkoľvek štruktúru bunky.
 
Ribozómy
Nemajú membránovú štruktúru. Nachádzajú sa voľne v cytoplazme alebo viazané na membrány endoplazmatického retikula. V elektrónovom mikroskope sa môžu pozorovať ako guličkovité útvary. Po chemickej stránke sú tvorené z bielkovinových látok a molekúl rRNA. Majú dôležitú úlohu pri syntéze bielkovín. Najväčšie množstvo ich majú mladé bunky, ktoré sa intenzívne delia a rastú. pretože majú vysokú spotrebu bielkovín.
 
d) Fibrilárne štruktúry – plnia pohybovú a mechanickú funkciu
 
 Cytoskelet (dynamická kostra bunky)
 Je tvorený z:
a) mikrofilamentov – sú to vlákna s kontrakciou a tým umožňujú pohyb cytoplazmy
b) mikrotubúl – ide o trubicovité útvary pri povrchu bunky napr. deliace vretienko
c) intermadiálne filamenty –  majú spevňovaciu funkciu, odolné voči ťahu a tlaku
 
 Funkcia cytoskeletu:
-  mechanická – udáva tvar bunky
-  podporná – umožňuje priestorové rozloženie bunkových štruktúr
-  vykonávanie pohybov
 
Chromozómy
 Sú stálou štruktúrou jadra. Tvoria ich nukleoproteínové vlákna, ktorých základom je nukleová kyselina DNA obalená bielkovinou. V chromozómoch je uložená genetická informácia. Sú pozorovateľné len pri delení bunky. Najlepšie pozorovateľné sú v metafáze, keď je ich štruktúra charakteristická a konštantná.
 
Mitotický aparát
Uplatňuje sa pri delení bunky a zabezpečuje presné rozdelenie chromozómov do dcérskych buniek. Vytvára sa len počas bunkového delenia.
 Stavba:
-  centrioly – párové teliesko
-  miktotubuly deliaceho vretienka – umožňujú prichytenie chromozómov v mieste centrioly
 
e) Neživé súčasti
 
Ide o nepohyblivé štruktúry, ktoré sú výsledkom metabolickej aktivity bunky.
Bunka ich potrebuje ako:
•  rezervné látky: škrob, glykogénové kvapôčky, tukové kvapôčky ( na získavanie E)
•  sekrečné látky: bielkovinové kryštáliky  (dočasne sú skladované voľne v cytoplazme,  
  v  retikule alebo Golgiho aparáte)
•  kryštalické inklúzie: najčastejšie šťavelan vápenatý, oxid kremičitý (trávy)
Bunka je útvar veľmi malý, voľným okom pozorovaný len výnimočne, musíme preto používať mikroskopy. Svetelným mikroskopom môžeme pozorovať okrem tvaru bunky len niektoré jej vnútorné štruktúry, napr. jadro, vakuoly a chloroplasty. To, čo pozorujeme pomocou svetelného mikroskopu nazývame mikroskopická štruktúra bunky. Ak použijeme elektrónový mikroskop, hovoríme o submikroskopickej štruktúre alebo ultraštruktúre bunky (štruktúry, ktoré sú menšie ako 0,2 mikrometra).
 
7. Definujte pojem bunkový cyklus a opíšte jeho jednotlivé fázy.
 
Bunkový cyklus je obdobie od konca jedného delenia bunky po ukončenie nasledujúceho delenia bunky . Bunkový cyklus zahŕňa všetky procesy, ktoré sa počas života dejú v bunke (rast, delenie jadra i zvyšných bunkových organel).
Bunkový cyklus  tvoria 2 fázy:
1. INTERFÁZA – rast bunky (bunka sa nedelí!)
2. BUNKOVÉ DELENIE – najčastejšie mitóza
 
1. INTERFÁZA – je typická intenzívnym metabolizmom a procesy, ktoré v ňom prebiehajú možno rozdeliť do nasledujúcich fáz:
 
G1 fáza (postmitotická)
Trvá 30 - 40% generačnej doby bunky. Začína vznikom dcérskej bunky a charakteristická je pre ňu vysoká metabolická aktivita, rast bunky a bunkových organel.
Nachádza sa tu hlavný kontrolný uzol – má regulačnú funkciu. Zastavuje bunkový cyklus za nepriaznivých podmienok alebo pod vplyvom inhibítorov (napr. po skončení vegetačného obdobia, zastavenie alebo spomalenie rastu nádorových buniek atď.) a ovplyvňuje nástup ďalších fáz.
 
S fáza (syntetická) 
Trvá 30 – 50% generačnej doby bunky. Prebiehajú v nej syntetické procesy spojené so syntézou (replikáciou) DNA v jadre, hmotou chromozómov a bielkovín
Po skončení S-fázy má jadro dvojnásobný počet chromozómov - nastáva zdvojenie (replikácia) jednochromatídových chromozómov na dvojchromatídové (v skutočnosti sa zdvojujú chromatidy , ktoré zostávajú spojené v mieste centroméry a rozdelia sa až neskôr v anafáze mitózy)
 
G2fáza (postsyntetická, predmitotická) 
Trvá 10 – 20% generačnej doby bunky. Pokračuje syntéza bielkovín  najmä tých, ktoré sa podieľajú na tvorbe mitotického aparátu. Bunka ďalej rastie a pripravuje sa rozdelenie jadra.
 
2. BUNKOVÉ DELENIE
 
M - fáza (mitotická)  
Trvá len 5 – 10% generačnej doby bunky. Počas M – fázy sa uskutočňuje karyokinéza (delenie jadra) a cytokinéza (delenie bunky). Kontrolný mechanizmus pre tieto delenia nie je jednotný, preto pri delení môžu vzniknúť aj mnohojadrové bunky. Najčastejšie prebiehajú tieto 3 spôsoby bunkového delenia: amitóza, mitóza, meióza.
 
 Časové trvanie bunkového cyklu sa označuje ako generačná doba bunky. Táto doba je daná geneticky a pre rozličné bunky je rozdielna (napr.: 90 – 120 minút u baktérií, pečeňové bunky 1 rok). Ak vonkajšie podmienky nie sú optimálne, delenie buniek sa spomalí a trvanie bunkového cyklu sa predĺži. Pri úplnom nedostatku živín v prostredí sa bunkový cyklus celkom zastaví v G1 fáze.
 
Riadenie bunkového cyklu
Bunkový cyklus je najčastejšie riadený prostredníctvom chemických látok. Tieto látky delenie buniek podporujú - stimulujú alebo tlmia - inhibujú.
V bunkách existujú látky so stimulačným účinkom, ktoré podporujú t.j. iniciujú bunkové delenie. Označujú sa ako rastové regulátory. Rastlinnými regulátormi sú rastlinné hormóny – auxíny.Je možné zakúpiť ich v kvetinárstvach ako prostriedky k rýchlejšiemu zakoreneniu odrezkov rastlín. Rastovými regulátormi v tele človeka sú hormóny.
Naopak látky s inhibičným účinkom zastavujú bunkové delenie v G1- fáze bunkového cyklu, kde je hlavný kontrolný uzol. Medzi takéto látky patria cytostatiká (látky používané pri liečbe nádorových ochorení) a niektoré chemické látky – jedy.

8. Vysvetlite a popíšte fázy mitózy.
Popíšte fázy meiózy a porovnajte ju s mitotickým delením.
 
Mitóza – nepriame delenie.
Mitóza  je najdôležitejším typom delenia u eukaryotických buniek. Fáza bunkového cyklu, pri ktorom sa bunka rozdelí, najprv sa rozdelí jadro a potom celá bunka. Mitózou sa zabezpečuje presné rozdelenie buniek na dve úplne rovnaké bunky. Presné rozdelenie chromozómov do dcérskych buniek prebieha za pomoci časti cytoskeletného aparátu, mitotického aparátu.
Keďže rozdeleniu predchádza replikácia DNA, je zaručené, že dcérske bunky majú úplne zhodnú genetickú výbavu ako materská bunka.
Mitóza má 4 fázy:
1.  Profáza
2.  Metafáza
3.  Anafáza
4.  Telofáza
 
Profáza - chromozómy  sa skracujú, hrubnú -špiralizujú, stávajú sa viditeľnými, Rozpúšťa sa jadrová membrána, zaniká jadierko, objavuje sa deliace vretienko, centriol sa rozdelí na dve centrioly, ktoré sa posúvajú k pólom bunky.
 
Metafáza - Chromozómy sa sústredia do centrálnej roviny bunky a v mieste centroméry sa prichytia na vlákna mitotického aparátu. Chromozómy sa začínajú pomaly pozdĺžne deliť na 2 dcérske  chromatidy
 
Anafáza - Dokončuje sa rozdelenie chromozómov (oddelenie chromatíd). Vlákna deliaceho vretienka sa pomaly skracujú a ťahajú jednotlivé chromozómy k vlastným pólom bunky. Na konci anafázy sú na póloch bunky sústredené rozdelené chromozómy
 
Telofáza - Zaniká deliace vretienko . Chromozómy sa dešpiralizujú, stávajú "neviditeľnými„. Okolo chromozómov sa vytvára jadrová membrána, objavuje sa jadierko. Syntetizuje sa priehradka v centrálnej rovine, dochádza k rozdeleniu buniek – cytokinéza.
Na konci telofázy vznikajú dve nové bunky s tým istým počtom chromozómov ako mala materská bunka. Ak bola materská bunka diploidná aj dcérske bunky sú diploidné.

MEIÓZA
Je redukčné delenie, pri ktorom dochádza k redukcii počtu chromozómov na polovicu. Je to delenie, pri ktorom vznikajú pohlavné bunky (gaméty)
Meiotické delenie pozostáva z dvoch po sebe nasledujúcich delení. Prvé delenie je charakteristické redukciou počtu chromozómov na polovicu – nazýva sa heterotypické delenie. Druhé delenie sa nazýva homeotypické – počet chromozómov sa v jeho priebehu nemení.
 
1. meiotické delenie – heterotypické
Podobne ako pri mitóze môžeme rozlíšiť 4 fázy:
 
Profáza I. meiotického delenia 
•  chromozómy sa stávajú rozlíšiteľné, hrubnú, špiralizujú sa
•  vytvára sa deliace vretienko
•  zaniká jadierko a rozpúšťa sa jadrová membrána
•  centriola sa rozdelí na dve a putuje k opačným pólom bunky
•  homologické chromozómy sa k sebe približujú a vytvárajú dvojice – bivalenty
 
 Metafáza I. meiotického delenia
•  bivalenty sú od seba úplne oddelené, sústreďujú sa v centrálnej rovine
•  chromozómy nie sú rozštiepené na chromatídy
•  každý dvojchromatidový chromozóm je spojený mikrotubulami deliaceho vretienka v mieste centroméry
Anafáza I. meiotického delenia
 
•  na rozdiel od mitózy sa celé dvojchromatídové chromozómy rozchádzajú na protiľahlé póly bunky, čím nastáva redukcia počtu chromozómov na polovicu.
 
Telofáza I. meiotického delenia
•  v každej dcérskej bunke je polovičný počet chromozómov
•  dokončuje sa karyokinéza (delenie jadra)
•  dochádza k cytokinéze (rozdelenie buniek)
•  výsledkom sú dve dcérske bunky s polovičným počtom chromozómov (haploidným)
 
2. meiotické delenie – homeotypické
Pokračuje v obidvoch bunkách s haploidným počtom dvojchromatídových chromozómocv, ktoré sa na konci metafázy pozdĺžne rozdelia na dve chromatídy. V anafáze putujú k protiľahlým pólom bunky a stávajú sa dcérskymi chromozómami (tvorené jednou chromatídou) V telofáze po vzniku dcérskych jadier s jednochromatídovými chromozómami nastáva druhé rozdelenie buniek – cytokinéza. Konečným výsledkom meiózy sú tak štyri bunky s haploidným počtom chromozómov.
Meiózou sa preto delia len diploidné bunky, z ktorých po dvoch deleniach vzniknú štyri dcérske haploidné bunky.
 
9. Charakterizujte a porovnajte procesy aktívneho a pasívneho transportu (difúzia, osmóza,
endocytóza, exocytóza).
 
Difúzia, osmóza, endocytóza, exocytóza sú procesy, ktoré súvisia s príjmom a výdajom látok.
 
Pasívny transport
Pasívny transport sa uskutočňuje pomocou fyzikálnych dejov osmózy a difúzie.
Tieto deje nevyžadujú spotrebu energie. 
 
Difúzia je vyrovnávanie koncentrácie medzi roztokom(rozpustné soli) a rozpúšťadlom (voda)
 v smere koncetračného spádu - z miesta vyššej koncentrácie na miesto s nižšou koncentráciou.
V bunke sa uplatňuje presun látok cez plazmatickú membránu, ktorá je polopriepustná (semipermeabilná). Semipermeabilita je vlastnosť membrány prepúšťať len niektoré látky (selektívna priepustnosť). Cez membránu nemôžu prenikať do bunky všetky látky, ale len látky s malými molekulami, ktoré dokážu prejsť pasívne cez otvory v membráne.
 
Osmóza je transport vody cez plazmatickú membránu do roztoku. Tento pohyb cez membránu je vždy z miesta nižšej koncentrácie na miesto s vyššou koncentráciou bez použitia energie. Bunka môže vodu nasávať alebo strácať, v závislosti od koncentrácie osmoticky aktívnych častíc.
Prostredie, ktoré má rovnakú koncentráciu (osmotickú hodnotu) ako bunka sa označuje ako izotonické. V takomto prostredí nedochádza k prúdeniu vody v žiadnom smere.
Prostredie s vyššou koncentráciou je hypertonické a v takomto prostredí prúdi voda z bunky - bunka stráca vodu, zmenšuje svoj objem - plazmolýza. Prostredie s nižšou koncentráciou ako bunka označujeme ako hypotonické. V takomto prostredí prúdi voda do bunky. Pri silne hypotonickom prostredí a množstve vody v okolí môže bunka prijať toľko vody, že spôsobí praskanie buniek (napr. popraskané plody čerešní po dlhotrvajúcom daždi) -plazmoptýza. Aj živočíšna bunka sa môže v hypertonickom roztoku poškodiť, napr. morské prvoky v sladkej vode.
 
Aktívny transport 
Zabezpečuje  prenos látok do bunky  proti koncentračnému spádu  t.j. z miesta z nižšej koncentrácie na miesto vyššej koncentrácie a
spotrebuje sa pritom energia vo forme ATP. 
 Pomocou aktívneho transportu sa do bunky dostávajú aj molekuly, ktoré sa do bunky pasívne nedostali napr. glukóza, aminokyseliny a niektoré ióny, napr. Na+, K+
 
a) transport pomocou prenášačov
Jedným zo spôsobov, ktorými sa môže uskutočniť aktívny transport je prenos látok pomocou prenášačov. Prenášačmi môžu byť napr. bielkoviny nachádzajúce sa v štruktúre biomembrány. Látka vytvorí s prenášačom komplex, za pomoci energie je prenášaná látka prenesená na druhú stranu a na vnútornej strane membrány sa z prenášača uvoľní. 
- výhodné: bunka prijíma z prostredia len látky, ktoré potrebuje
Najrozšírenejším aktívnym transportným mechanizmom v živom organizme je sodíkovo – draslíková pumpa, ktorá prenáša sodíkové ióny z bunky do extracelulárneho prostredia a draslíkzs vonkajšieho prostredia do bunky. Uplatňuje sa pri šírení nervového vzruchu.
 
b) endocytóza:
- je aktívny proces, pri ktorom dochádza k štrukturálnej prestavbe plazmatickej membrány.
Existujú 2 formy endocytózy:
fagocytóza:
- umožňuje príjem väčších pevných čiastočiek pomocou panôžok
- obalením čiastočiek potravy vzniká fagocytárna vakuola
- takto prijaté látky do cytoplazmy sú prístupné až po rozpustení membrány fagocytárnej vakuoly hydrolytickými enzýmami
- schopnosť fagocytovať majú napr. biele krvinky, koreňonožce
pinocytóza:
- umožňuje príjem látok vo forme roztokov
- preliačením cytoplazmatickej membrány dovnútra bunky vzniká priehlbina, ktorá sa  zväčšuje až dôjde odškrteniu pinocytárnej vakuoly
- tento proces prebieha napr. pri vstrebávaní látok v tenkom čreve
 
c) exocytóza:
- je opak endocytózy
- výdaj látok, väčších molekúl(ktoré nemôžu prejsť difúziou cez plazmatickú membránu) vo forme mechúrikov – vezikúl, ktoré vznikajú z membránových organel, napr. endoplazmatického retikula. Transportované vezikuly sa postupne spájajú cytoplazmatickou membránou a po ich následnom splynutí sa ich obsah vylučuje do vonkajšieho prostredia.
- takto sa vylučujú napr. enzýmy a hormóny z tkanív
 
10. Porovnajte správanie sa rastlinnej a živočíšnej bunky v osmoticky rozdielnych prostrediach.
Svoje tvrdenie demonštrujte na konkrétnych príkladoch z bežného života.
 
 Existujú 3 typy prostredí – izotonické, hypotonické a hypertonické.
 
Izotonické - prostredie, ktoré má rovnakú koncentráciu (osmotickú hodnotu) ako bunka.
 V takomto prostredí nedochádza k prúdeniu vody v žiadnom smere.
 
Hypertonické  - prostredie s vyššou koncentráciou. V takomto prostredí prúdi voda z bunky - bunka stráca vodu, zmršťuje sa.
Rastlinná bunka je vďaka bunkovej stene pevná, zmenší sa len jej bunkový obsah a plazmatická membrána sa oddelí od bunkovej steny – nastáva plazmolýza.
Živočíšna bunka – sa zmršťuje celá – nastáva plazmoríza.
Plazmolýzu môžme pozorovať, ak posolíme rozkrojenú uhorku alebo zeleninový šalát. Soľ povyťahuje z protoplastov buniek vodu. U živočíšnej bunky nastáva zmrštenie, ktoré sa označuje ako plazmorýza. Toto nastáva napríklad, keď si potrieme pokožku alkoholom.
 
Hypotonické - prostredie s nižšou koncentráciou ako bunka. V takomto prostredí prúdi voda do bunky.
Rastlinná bunka  - je vďaka bunkovej stene pevná a preto nepraskne. V bunke sa v dôsledku prijímania vody zväčšuje vakuola. Tlak protoplastu na bunkovú stenu sa označuje ako tugor.
Na rastlinnú bunku pôsobí zvýšený turgor ale bunka dokáže tomuto stavu do istej miery odolať pôsobením elastickej bunkovej steny. Ak je pôsobenie dlhotrvajúce, bunka nevydrží a praskne (napr. čerešne po dlhotrvajúcom daždi). Bunka v takomto prostredí nasáva vodu a zväčšuje svoj objem, nastáva plazmoptýza a niekedy dochádza k praskaniu buniek aj napriek prítomnosti bunkovej steny.
Živočíšna bunka – praská – nastáva plazmoptýza - napr. bunky pri kontakte s destilovanou vodou - preto ju nemôžeme piť!, morské prvoky v sladkej vode, osmotická lýza erytrocytov (tzv. hemolýza) v destilovanej vode.