Eukaryotické a prokaryotické buňky: vlastnosti, funkce a struktura. Srovnávací charakteristiky struktury prokaryotických a eukaryotických buněk Jaké jsou základní rozdíly mezi prokaryotními a eukaryotickými buňkami

Nejstarší organismy na Zemi, které nemají buněčného jádra, které se objevily asi před čtyřmi miliardami let, se nazývají prokaryota, tedy předjaderné. V současnosti jsou také běžné, žijí ve vodě, půdě, vzduchu, na obalech zvířat a rostlin i uvnitř nich. Prokaryota si osvojila extrémní stanoviště (obr. 2): horké prameny (přežívají a žijí při teplotách 70 0 a více), moře a slaná jezera (halobakterie žijí se slaností kolem 30 %).

Rýže. 2. Biotopy prokaryot ()

Tvar bakterií je extrémně rozmanitý: kulovitý, tyčinkovitý a zakřivený (obr. 3).

Rýže. 3. Formy bakterií ()

Velikost buněk většiny prokaryot je od 0,2 do 10 mikrometrů, vyskytují se i trpaslíci (nanobakterie a mykoplazmata), jejichž velikost je od 0,05 do 0,1 mikrometru. Kromě toho existují obři (macromonus) s velikostí až 10 mikrometrů. Průměrná velikost bakteriální buňky - asi 1 mikrometr. Velikosti prokaryot menší velikosti eukaryota.

Ve srovnání s eukaryotickou vypadá prokaryotická buňka mnohem jednodušeji (obr. 4).

Rýže. 4. Buňka prokaryot a eukaryot ()

Prokaryota nemají jádro, jediná kruhová molekula DNA nalezená v prokaryotických buňkách a podmíněně nazývaná bakteriální chromozom se nachází ve středu buňky, ale tato molekula DNA nemá obal a nachází se přímo v cytoplazmě.

Uvažujme strukturu prokaryotické buňky (obr. 5).

Rýže. 5. Struktura prokaryotické buňky ()

Venku jsou prokaryotické buňky, stejně jako eukaryotické buňky, pokryty plazmatickou membránou. Struktura membrán u těchto dvou skupin organismů je stejná. buněčná membrána prokaryota tvoří do buňky četné výběžky – mesozomy. Obsahují enzymy, které zajišťují metabolické reakce v prokaryotické buňce. Na vrcholu plazmatické membrány jsou prokaryotické buňky pokryty skořápkou sestávající z uhlohydrátů, která připomíná buněčnou stěnu. rostlinné buňky. Tato stěna je však tvořena nikoli vlákninou, jako u rostlin, ale jinými polysacharidy – pektinem a mureinem. V cytoplazmě prokaryotických buněk nejsou žádné membránové organely: mitochondrie, plastidy, ER, Golgiho komplex, lysozomy. Jejich funkce jsou prováděny záhyby a invaginacemi vnější membrána- mesozomy. V cytoplazmě prokaryot jsou malé ribozomy uspořádány náhodně. Ani v prokaryotických buňkách není cytoskelet, ale občas se najdou bičíky, které přispívají k pohybu bakterií. Na povrchu bakteriální buňky jsou pili - proteinová vlákna, pomocí kterých se bakterie přichytí na substrát nebo povrch. Sex pili slouží k výměně genetického materiálu mezi různými bakteriemi.

Fotosyntetické bakterie – sinice, mají ve svých buňkách fotosyntetické membrány neboli tylakoidy, které obsahují pigmenty účastnící se procesu fotosyntézy (obr. 6), např. chlorofyl.

Rýže. 6. Sinice ()

Thylakoidy obsahují pigmenty, které jsou pomocné v procesu fotosyntézy – fykobiliny: allofykocyanin, fykoerythrin a fykocyanin. Fykobiliny tvoří silné sloučeniny s proteiny (fykobilinové proteiny). Spojení mezi fykobiliny a proteiny ničí pouze kyselina.

V buňkách prokaryot se také ukládají rezervní živiny, dochází k ukládání nebo rezervě v důsledku přebytku živin a ke spotřebě při nedostatku živin. Mezi rezervní živiny patří polysacharidy (škrob, glykogen, granulóza), lipidy (granule nebo kapky tuku), polyfosfáty (zdroj fosforu a energie).

Většina eukaryot jsou aerobní, to znamená, že pro energetický metabolismus využívají vzdušný kyslík. Naopak mnoho prokaryot jsou anaeroby a kyslík je pro ně škodlivý. Některé bakterie, nazývané bakterie fixující dusík, jsou schopny absorbovat dusík ze vzduchu, což eukaryota nedokážou. Ty typy prokaryot, které získávají energii fotosyntézou, obsahují speciální druh chlorofylu, který se může nacházet na mezozomech.

V ne příznivé podmínky(chlad, teplo, sucho) mnoho bakterií tvoří spory. Při sporulaci se kolem bakteriálního chromozomu vytvoří zvláštní hustá skořápka a zbytek obsahu buňky odumírá. Spóra může ležet ladem desítky let a za příznivých podmínek z ní opět vyraší aktivní bakterie (obr. 7).

Rýže. 7. Schéma tvorby spor u bakterií ()

Nejčastěji se prokaryota rozmnožují nepohlavně: DNA se zdvojnásobí a poté se buňka v příčné rovině rozdělí na polovinu (obr. 8). Za příznivých podmínek jsou bakterie schopny se dělit každých 20 minut; zatímco potomstvo z jedné buňky za tři dny by mělo teoreticky hmotnost 7500 tun! Naštěstí takové podmínky z principu existovat nemohou.

Rýže. 8. Rozmnožování prokaryot ()

sexuální reprodukci u prokaryot je mnohem méně častá než asexuální, ale je velmi důležitá, protože při výměně genetické informace si bakterie na sebe přenášejí odolnost vůči nepříznivým účinkům (například vůči lékům). Během sexuálního procesu si bakterie mohou vyměňovat obě části bakteriálního chromozomu a speciální malé kruhové dvouvláknové molekuly DNA - plazmidy. K výměně může dojít prostřednictvím cytoplazmatického mostu mezi dvěma bakteriemi nebo pomocí virů, které asimilují úseky DNA z jedné bakterie a přenášejí je na jiné. bakteriální buňky kterou infikují.

Uvažovali jsme o prokaryotní buňce, která je organizována celkem jednoduše ve srovnání s eukaryotickou buňkou, jejíž hlavním rozdílem je absence vytvořeného jádra, kruhová molekula DNA je umístěna volně v cytoplazmě a není obklopena jaderným obalem. V prokaryotické buňce nejsou žádné membránové organely, které jsou charakteristické pro eukaryotické buňky.

Bibliografie

1. Beljajev D.K. Obecná biologie. Základní úroveň. - 11. vydání, stereotypní. - M.: Vzdělávání, 2012.
2. Pasechnik V.V., Kamensky A.A., Kriksunov E.A. Obecná biologie, ročníky 10-11. - M.: Drop, 2005.
3. Agafonova I.B., Zakharova E.T., Sivoglazov V.I. Biologie 10-11 třída. Obecná biologie. Základní úroveň. - 6. vyd., dodat. - Drop, 2010.

1. Biobib.ru ().
2. cat.convdocs.org().
3. Bio-faq.ru ().

Domácí práce

1. Jaký je hlavní rozdíl mezi prokaryotickými a eukaryotickými buňkami?
2. Co je to bakteriální chromozom?
3. Jak probíhá pohlavní rozmnožování u prokaryot?

Nejstarší organismy na Zemi, které nemají buněčné jádro, které se objevily asi před čtyřmi miliardami let, se nazývají prokaryota, tedy předjaderné. V současnosti jsou také běžné, žijí ve vodě, půdě, vzduchu, na obalech zvířat a rostlin i uvnitř nich. Prokaryota si osvojila extrémní stanoviště (obr. 2): horké prameny (přežívají a žijí při teplotách 70 0 a více), moře a slaná jezera (halobakterie žijí se slaností kolem 30 %).

Rýže. 2. Biotopy prokaryot ()

Tvar bakterií je extrémně rozmanitý: kulovitý, tyčinkovitý a zakřivený (obr. 3).

Rýže. 3. Formy bakterií ()

Velikost buněk většiny prokaryot je od 0,2 do 10 mikrometrů, vyskytují se i trpaslíci (nanobakterie a mykoplazmata), jejichž velikost je od 0,05 do 0,1 mikrometru. Kromě toho existují obři (macromonus) s velikostí až 10 mikrometrů. Průměrná velikost bakteriální buňky je asi 1 mikrometr. Prokaryota jsou menší než eukaryota.

Ve srovnání s eukaryotickou vypadá prokaryotická buňka mnohem jednodušeji (obr. 4).

Rýže. 4. Buňka prokaryot a eukaryot ()

Prokaryota nemají jádro, jediná kruhová molekula DNA nalezená v prokaryotických buňkách a podmíněně nazývaná bakteriální chromozom se nachází ve středu buňky, ale tato molekula DNA nemá obal a nachází se přímo v cytoplazmě.

Uvažujme strukturu prokaryotické buňky (obr. 5).

Rýže. 5. Struktura prokaryotické buňky ()

Venku jsou prokaryotické buňky, stejně jako eukaryotické buňky, pokryty plazmatickou membránou. Struktura membrán u těchto dvou skupin organismů je stejná. Buněčná membrána prokaryot tvoří do buňky četné výběžky – mezozomy. Obsahují enzymy, které zajišťují metabolické reakce v prokaryotické buňce. Na plazmatické membráně jsou prokaryotické buňky pokryty obalem z uhlohydrátů, který připomíná buněčnou stěnu rostlinných buněk. Tato stěna je však tvořena nikoli vlákninou, jako u rostlin, ale jinými polysacharidy – pektinem a mureinem. V cytoplazmě prokaryotických buněk nejsou žádné membránové organely: mitochondrie, plastidy, ER, Golgiho komplex, lysozomy. Jejich funkce jsou prováděny záhyby a invaginacemi vnější membrány - mesozomy. V cytoplazmě prokaryot jsou malé ribozomy uspořádány náhodně. Ani v prokaryotických buňkách není cytoskelet, ale občas se najdou bičíky, které přispívají k pohybu bakterií. Na povrchu bakteriální buňky jsou pili - proteinová vlákna, pomocí kterých se bakterie přichytí na substrát nebo povrch. Sex pili slouží k výměně genetického materiálu mezi různými bakteriemi.

Fotosyntetické bakterie – sinice, mají ve svých buňkách fotosyntetické membrány neboli tylakoidy, které obsahují pigmenty účastnící se procesu fotosyntézy (obr. 6), např. chlorofyl.

Rýže. 6. Sinice ()

Thylakoidy obsahují pigmenty, které jsou pomocné v procesu fotosyntézy – fykobiliny: allofykocyanin, fykoerythrin a fykocyanin. Fykobiliny tvoří silné sloučeniny s proteiny (fykobilinové proteiny). Spojení mezi fykobiliny a proteiny ničí pouze kyselina.

V buňkách prokaryot se také ukládají rezervní živiny, dochází k ukládání nebo rezervě v důsledku přebytku živin a ke spotřebě při nedostatku živin. Mezi rezervní živiny patří polysacharidy (škrob, glykogen, granulóza), lipidy (granule nebo kapky tuku), polyfosfáty (zdroj fosforu a energie).

Většina eukaryot jsou aerobní, to znamená, že pro energetický metabolismus využívají vzdušný kyslík. Naopak mnoho prokaryot jsou anaeroby a kyslík je pro ně škodlivý. Některé bakterie, nazývané bakterie fixující dusík, jsou schopny absorbovat dusík ze vzduchu, což eukaryota nedokážou. Ty typy prokaryot, které získávají energii fotosyntézou, obsahují speciální druh chlorofylu, který se může nacházet na mezozomech.

Za nepříznivých podmínek (chlad, teplo, sucho) tvoří mnohé bakterie spory. Při sporulaci se kolem bakteriálního chromozomu vytvoří zvláštní hustá skořápka a zbytek obsahu buňky odumírá. Spóra může ležet ladem desítky let a za příznivých podmínek z ní opět vyraší aktivní bakterie (obr. 7).

Rýže. 7. Schéma tvorby spor u bakterií ()

Nejčastěji se prokaryota rozmnožují nepohlavně: DNA se zdvojnásobí a poté se buňka v příčné rovině rozdělí na polovinu (obr. 8). Za příznivých podmínek jsou bakterie schopny se dělit každých 20 minut; zatímco potomstvo z jedné buňky za tři dny by mělo teoreticky hmotnost 7500 tun! Naštěstí takové podmínky z principu existovat nemohou.

Rýže. 8. Rozmnožování prokaryot ()

Pohlavní rozmnožování u prokaryot je mnohem méně časté než rozmnožování nepohlavní, ale je velmi důležité, protože při výměně genetické informace si bakterie na sebe navzájem přenášejí odolnost vůči nepříznivým vlivům (například na léky). Během sexuálního procesu si bakterie mohou vyměňovat obě části bakteriálního chromozomu a speciální malé kruhové dvouvláknové molekuly DNA - plazmidy. Výměna může probíhat přes cytoplazmatický můstek mezi dvěma bakteriemi nebo pomocí virů, které přijímají části DNA jedné bakterie a přenášejí je do jiných bakteriálních buněk, které infikují.

Uvažovali jsme o prokaryotní buňce, která je organizována celkem jednoduše ve srovnání s eukaryotickou buňkou, jejíž hlavním rozdílem je absence vytvořeného jádra, kruhová molekula DNA je umístěna volně v cytoplazmě a není obklopena jaderným obalem. V prokaryotické buňce nejsou žádné membránové organely, které jsou charakteristické pro eukaryotické buňky.

Bibliografie

1. Beljajev D.K. Obecná biologie. Základní úroveň. - 11. vydání, stereotypní. - M.: Vzdělávání, 2012.
2. Pasechnik V.V., Kamensky A.A., Kriksunov E.A. Obecná biologie, ročníky 10-11. - M.: Drop, 2005.
3. Agafonova I.B., Zakharova E.T., Sivoglazov V.I. Biologie 10-11 třída. Obecná biologie. Základní úroveň. - 6. vyd., dodat. - Drop, 2010.

1. Biobib.ru ().
2. cat.convdocs.org().
3. Bio-faq.ru ().

Domácí práce

1. Jaký je hlavní rozdíl mezi prokaryotickými a eukaryotickými buňkami?
2. Co je to bakteriální chromozom?
3. Jak probíhá pohlavní rozmnožování u prokaryot?

1. Připomeňte si příklady vícejaderných buněk.

Odpovědět. Mnohojaderná buňka Typ buňky, která má mnoho jader. Jádra vznikají, když se v buňce opakovaně dělí pouze jádro, přičemž buňka jako celek i její membrána zůstávají stejné. Takové buňky sestávají například z příčně pruhovaných svalových vláken; tvoří tkáň známou jako syncytium (socklet). Mnohojaderné buňky se nacházejí také v některých řasách a houbách.

2. Jaký tvar mohou mít bakterie?

Odpovědět. Podle zvláštností morfologie se rozlišují tyto skupiny bakterií: koky (víceméně kulovité), bacily (tyčinky nebo válečky se zaoblenými konci), spirilla (tuhé spirálky) a spirochéty (tenké a pružné chlupovité formy). Někteří autoři mají tendenci spojovat poslední dvě skupiny do jedné – spirilla.

Otázky po §18

1. Jaký tvar má DNA u bakterií?

Odpovědět. Jediná kruhová molekula DNA nalezená v prokaryotických buňkách a běžně nazývaná bakteriální chromozom se nachází ve středu buňky, ale tato molekula DNA není obklopena membránou a nachází se přímo v cytoplazmě ve formě pevně stočených spirál.

2. Mohou se bakterie pohlavně rozmnožovat?

Odpovědět. Pohlavní rozmnožování u prokaryot je mnohem méně časté než rozmnožování nepohlavní, ale je velmi důležité, protože při výměně genetické informace si bakterie na sebe navzájem přenášejí odolnost vůči nepříznivým vlivům (například na léky). Během sexuálního procesu si bakterie mohou vyměňovat obě části bakteriálního chromozomu a speciální malé kruhové dvouvláknové molekuly DNA - plazmidy. Výměna může probíhat přes cytoplazmatický můstek mezi dvěma bakteriemi nebo pomocí virů, které přijímají části DNA jedné bakterie a přenášejí je do jiných bakteriálních buněk, které infikují.

3. Kdy bakterie tvoří spory a jaká je jejich funkce?

Odpovědět. Za nepříznivých podmínek (chlad, teplo, sucho atd.) je řada bakterií schopna tvořit spory. Při sporulaci se kolem bakteriálního chromozomu vytvoří zvláštní hustá skořápka a zbytek obsahu buňky odumírá. Spóra může zůstat neaktivní po celá desetiletí a za příznivých podmínek z ní opět vyklíčí aktivní bakterie. Nedávno němečtí vědci oznámili, že se jim podařilo „oživit“ bakteriální spory, které se vytvořily před 180 miliony let, když starověká moře vyschla!

4. Co jsou mezozomy a jaké funkce plní?

Odpovědět. Buněčná membrána prokaryot tvoří do buňky četné výběžky – mezozomy. Obsahují enzymy, které zajišťují metabolické reakce v prokaryotické buňce.

Zvažte tabulku 3. Zdůrazněte hlavní rozdíly mezi prokaryotickými a eukaryotické buňky.

Odpovědět. Eukaryota jsou královstvím živých organismů. V překladu z řečtiny „eukaryote“ znamená „mající jádro“. V souladu s tím mají tyto organismy ve svém složení jádro, ve kterém je celá genetické informace. Patří mezi ně houby, rostliny a živočichové.

Prokaryota jsou živé organismy, které nemají ve svých buňkách jádro. charakteristickými představiteli prokaryota jsou bakterie a sinice.

Eukaryota a prokaryota se od sebe velmi liší velikostí. Průměrný průměr eukaryotické buňky je tedy až 40 mikronů nebo více a průměr prokaryotické buňky je 0,3-5,0 mikronů mm.

Prokaryota mají kruhovou DNA, která se nachází v nukleoidu. Tato buněčná oblast je oddělena od zbytku cytoplazmy membránou. DNA nemá nic společného s RNA a proteiny, neexistují žádné chromozomy.

DNA eukaryotických buněk je lineární, nachází se v jádře, ve kterém jsou chromozomy.

Prokaryota se množí primárně jednoduchým půlením, zatímco eukaryota se dělí mitózou, meiózou nebo kombinací obou.

Eukaryotické buňky mají organely charakterizované přítomností vlastního genetického aparátu: mitochondrií a plastidů. Jsou obklopeny membránou a mají schopnost rozmnožovat se dělením.

V prokaryotických buňkách se organely také nacházejí, ale v menším počtu a neomezené membránou.

Eukaryotické bičíky mají poměrně složitou strukturu. Některá prokaryota mají i bičíky, jsou různorodá a mají jednoduchou stavbu.

Prokaryota jsou nejstarší organismy, které tvoří samostatnou říši. Mezi prokaryota patří bakterie, modrozelené „řasy“ a řada dalších malých skupin.

Prokaryotické buňky nemají, na rozdíl od eukaryot, dobře vytvořené buněčné jádro a další vnitřní membránové organely (s výjimkou plochých cisteren u fotosyntetických druhů, např. u sinic). Jediná velká kruhová (u některých druhů - lineární) dvouvláknová molekula DNA, která obsahuje hlavní část genetického materiálu buňky (tzv. nukleoid) netvoří komplex s histonovými proteiny (tzv. chromatinem). ). Mezi prokaryota patří bakterie, včetně sinic (modrozelené řasy). Také je lze podmíněně připsat trvalým intracelulárním symbiontům eukaryotických buněk - mitochondriím a plastidům.

Eukaryota (eukaryota) (z řeckého eu - dobrý, úplně a karyon - jádro) - organismy, které mají na rozdíl od prokaryot vytvořené buněčné jádro, ohraničené od cytoplazmy jadernou membránou. Genetický materiál je uzavřen v několika lineárních molekulách dvouvláknové DNA (v závislosti na typu organismů se jejich počet na jádro může lišit od dvou do několika stovek), připojených zevnitř k membráně buněčného jádra a tvořících se v rozsáhlém většina (kromě dinoflagelátů) komplex s histonovými proteiny, nazývaný chromatin. Eukaryotické buňky mají systém vnitřních membrán, které tvoří kromě jádra řadu dalších organel (endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát aj.). Naprostá většina má navíc trvalé intracelulární symbionty-prokaryota - mitochondrie a řasy a rostliny mají také plastidy.

2. Eukaryotické buňky. Struktura a funkce

Eukaryota zahrnují rostliny, zvířata, houby.

Živočišné buňky nemají buněčnou stěnu. Je reprezentován nahým protoplastem. Hraniční vrstva živočišné buňky – glykokalyx – je horní vrstva cytoplazmatické membrány, „vyztužená“ molekulami polysacharidů, které jsou součástí mezibuněčné látky.

Mitochondrie mají složené kristy.

Živočišné buňky mají buněčné centrum sestávající ze dvou centriol. To naznačuje, že jakákoli živočišná buňka je potenciálně schopná dělení.

Zařazení do zvířecí klec prezentovány ve formě zrn a kapek (bílkoviny, tuky, sacharidový glykogen), konečné produkty metabolismu, krystaly soli, pigmenty.

V živočišných buňkách mohou být kontraktilní, trávicí, vylučovací vakuoly malých velikostí.

V buňkách nejsou žádné plastidy, inkluze ve formě škrobových zrn, velké vakuoly naplněné šťávou.

3. Srovnání prokaryotických a eukaryotických buněk

Většina důležitý rozdíl eukaryota od prokaryot dlouho byla uvažována přítomnost vytvořeného jádra a membránových organel. Nicméně do 70. a 80. let 20. století ukázalo se, že jde pouze o důsledek hlubších rozdílů v organizaci cytoskeletu. Nějakou dobu se věřilo, že cytoskelet je charakteristický pouze pro eukaryota, ale v polovině 90. let 20. století. V bakteriích byly také nalezeny proteiny homologní s hlavními proteiny eukaryotického cytoskeletu. (Tabulka 16).

Právě přítomnost specificky uspořádaného cytoskeletu umožňuje eukaryotům vytvořit systém pohyblivých vnitřních membránových organel. Cytoskelet navíc umožňuje endo- a exocytózu (předpokládá se, že právě díky endocytóze se v eukaryotických buňkách objevili intracelulární symbionti včetně mitochondrií a plastidů). Další důležitou funkcí eukaryotického cytoskeletu je zajištění dělení jádra (mitóza a meióza) a těla (cytotomie) eukaryotické buňky (dělení prokaryotických buněk je organizováno jednodušeji). Rozdíly ve struktuře cytoskeletu vysvětlují i ​​další rozdíly mezi pro- a eukaryoty. Například stálost a jednoduchost forem prokaryotických buněk a značná rozmanitost formy a schopnost ji měnit v eukaryotických buňkách, stejně jako jejich relativně velká velikost.

Velikost prokaryotických buněk je tedy v průměru 0,5 - 5 mikronů, velikosti eukaryotických buněk - v průměru od 10 do 50 mikronů. Navíc pouze mezi eukaryoty se nacházejí skutečně obří buňky, jako jsou masivní vejce žraloků nebo pštrosů (v ptačím vejci je celý žloutek jedno obrovské vejce), neurony velkých savců, jehož procesy zesílené cytoskeletem mohou dosahovat délky desítek centimetrů.

Ve své struktuře mohou být organismy jednobuněčné a mnohobuněčné. Prokaryota jsou převážně jednobuněčná, s výjimkou některých sinic a aktinomycet. Mezi eukaryoty mají prvoci, řada hub a některé řasy jednobuněčnou strukturu. Všechny ostatní formy jsou mnohobuněčné. Předpokládá se, že první živé organismy na Zemi byly jednobuněčné.

Hlavní článek:Srovnání buněčné struktury bakterií, rostlin a živočichů

Po dlouhou dobu byla nejdůležitějším rozdílem mezi eukaryoty a prokaryoty přítomnost dobře vytvořeného jádra a membránových organel. Nicméně do 70. a 80. let 20. století ukázalo se, že jde pouze o důsledek hlubších rozdílů v organizaci cytoskeletu. Nějakou dobu se věřilo, že cytoskelet je charakteristický pouze pro eukaryota, ale v polovině 90. let 20. století. V bakteriích byly také nalezeny proteiny homologní s hlavními proteiny eukaryotického cytoskeletu.

Srovnání prokaryotických a eukaryotických buněk

Právě přítomnost specificky uspořádaného cytoskeletu umožňuje eukaryotům vytvořit systém pohyblivých vnitřních membránových organel. Cytoskelet navíc umožňuje endo- a exocytózu (předpokládá se, že právě díky endocytóze se v eukaryotických buňkách objevili intracelulární symbionti včetně mitochondrií a plastidů). Další důležitou funkcí eukaryotického cytoskeletu je zajištění dělení jádra (mitóza a meióza) a těla (cytotomie) eukaryotické buňky (dělení prokaryotických buněk je organizováno jednodušeji). Rozdíly ve struktuře cytoskeletu vysvětlují i ​​další rozdíly mezi pro- a eukaryoty - například stálost a jednoduchost forem prokaryotických buněk a výraznou tvarovou rozmanitost a schopnost ji měnit u eukaryotních, stejně jako relativně velké velikosti posledně jmenovaného. Velikost prokaryotických buněk je tedy v průměru 0,5-5 mikronů, velikosti eukaryotických buněk - v průměru od 10 do 50 mikronů. Navíc jen mezi eukaryoty narazíte na skutečně obří buňky, jako jsou masivní vejce žraloků nebo pštrosů (v ptačím vejci je celý žloutek jedno obrovské vejce), neurony velkých savců, jejichž procesy, zesílené cytoskeletem, mohou dosáhnout desítky centimetrů na délku.

Anaplazie

Zničení buněčná struktura(například když zhoubné nádory) se nazývá anaplazie.

Mezibuněčné kontakty

Hlavní článek:Mezibuněčné kontakty

U vyšších živočichů a rostlin se buňky spojují do tkání a orgánů, ve kterých na sebe vzájemně působí, zejména přímými fyzickými kontakty. V rostlinných pletivech jsou jednotlivé buňky propojeny pomocí plasmodesmat a vznikají živočichové Různé typy kontakty buněk.

Rostlinná plasmodesmata jsou tenké cytoplazmatické kanály, které procházejí buněčné stěny sousední buňky jejich vzájemným propojením. Dutina plasmodesmata je vystlána plazmalemou. Souhrn všech buněk spojených plasmodesmaty se nazývá symplast, mezi nimi je možný regulovaný transport látek.

Mezibuněčné kontakty obratlovců jsou rozděleny do tří hlavních typů na základě struktury a funkce: Kotva(Angličtina) kotvící křižovatky), včetně adhezních kontaktů a desmozomů, hustý nebo izolační(Angličtina) těsné spojení) a štěrbinové nebo sdělení(Angličtina) mezerový spoj). Navíc některé speciální typy spojení mezi buňkami, např. chemické synapse nervový systém a imunologické synapse (mezi T-lymfocyty a buňkami prezentujícími antigen), se kombinují podle funkční vlastnost do samostatné skupiny: kontakty, které přenášejí signály, (angl. přechod pro přenos signálu). Nicméně kotva, mezera a těsné spojení mohou být také zapojeny do mezibuněčné signalizace.

Hlavní charakteristiky mezibuněčných kontaktů u obratlovců
Ukotvení kontaktů	těsné kontakty	Mezera v kontaktech
Kotevní kontakty fyzicky propojují buňky navzájem, zajišťují integritu a pevnost tkání, zejména epiteliálních a svalových. Při vytváření kontaktů tohoto typu se zdá, že prvky cytoskeletu sousedních buněk jsou spojeny do jediné struktury: pomocí speciálních kotevních proteinů jsou připojeny k intracelulární části kadgenrinových proteinů procházejících plazmatická membrána a v mezibuněčném prostoru jsou navázány na kadheriny sousedních buněk. Existují dva hlavní typy kotevních kontaktů: adhezivní, spojující mikrovlákna sousedních buněk; a desmozomy, na jejichž tvorbě se podílejí intermediární filamenta.	Těsné (izolační) kontakty zajišťují maximální konvergenci membrán sousedních buněk, mezi nimiž je mezera 2-3 nm. Tento typ kontaktu se nejčastěji vyskytuje v epitelu. Těsné spoje tvoří souvislé pásy kolem každé buňky, drží je pevně pohromadě a brání intersticiální tekutině proudit mezi nimi. Takové kontakty jsou nezbytné zejména pro zajištění hydroizolace pokožky. Na vytváření těsných kontaktů se podílejí proteiny okludiny, klaudiny a další.	Gap (komunikační) kontakty jsou malé oblasti, ve kterých jsou plazmatické membrány sousedních buněk blízko sebe na vzdálenost 2-4 nm a jsou prostoupeny proteinovými komplexy - konexony. Každý konexon se skládá ze šesti transmembránových konexinových proteinů, které obklopují malé hydrofilní póry o průměru 1,5 nm. Těmito kanály mohou ionty a další malé hydrofilní molekuly přecházet z jedné buňky do druhé. Dochází tak ke komunikaci mezi sousedními buňkami. Gap junctions jsou charakteristické pro většinu tkání zvířecího těla: zejména epiteliální, pojivové, srdeční svaly, nervové (kde se tvoří elektrické synapse) atd.

buněčného cyklu

Hlavní článek:buněčného cyklu

buněčné dělení

Buňky cibule v různých fázích buněčného cyklu

Mitóza myších buněk ve stádiu telofáze: vřeténka (mikrotubuly) vystínované oranžově, aktinová vlákna zeleně, chromatin modře

Divize rakovinné buňky(optický mikroskop, zpomalené filmování)

Hlavní článek:buněčné dělení

dodatečné informace: Amitóza, mitóza a meióza

Viz také: Dělení prokaryotických buněk

Dělení eukaryotických buněk]

Amitóza - přímé dělení buňky, se vyskytuje v somatických eukaryotických buňkách méně často než mitóza. Ve většině případů je amitóza pozorována u buněk se sníženou mitotickou aktivitou: jedná se o stárnoucí nebo patologicky změněné buňky, často odsouzené k smrti (buňky embryonálních membrán savců, nádorové buňky a další). Při amitóze je interfázový stav jádra morfologicky zachován, jadérko a jaderná membrána jsou dobře viditelné. Replikace DNA chybí. Nedochází ke spiralizaci chromatinu, chromozomy nejsou detekovány. Buňka si zachovává svou vlastní funkční aktivitu, která během mitózy téměř úplně mizí. Takové je například dělení makrojader mnoha nálevníků, kde bez vytvoření vřeténka dochází k segregaci krátkých fragmentů chromozomů. Během amitózy se dělí pouze jádro a bez vytvoření štěpného vřeténka, takže dědičný materiál je distribuován náhodně. Absence cytokineze vede k tvorbě binukleárních buněk, které následně nejsou schopny vstoupit do normálního mitotického cyklu. S opakovanými amitózami se mohou tvořit vícejaderné buňky.

Mitóza(z řeckého μιτος - vlákno) - nepřímé buněčné dělení, nejběžnější způsob rozmnožování eukaryotických buněk, jeden ze základních procesů ontogeneze. Mitotické dělení zajišťuje růst mnohobuněčných eukaryot zvýšením populace tkáňových buněk. biologický význam mitóza spočívá v přísně identické distribuci chromozomů mezi dceřinými jádry, která zajišťuje tvorbu geneticky identických dceřiných buněk a zachovává kontinuitu v řadě buněčných generací. Ke štěpení oplodněného vajíčka a růstu většiny tkání u zvířat také dochází mitotické dělení. Na základě morfologických znaků se mitóza konvenčně dělí na:

profáze,

Prometafáze

Metafáze

anafáze,

telofáze.

Průměrná doba trvání mitózy je 1-2 hodiny. V živočišných buňkách trvá mitóza zpravidla 30-60 minut a v rostlinných buňkách - 2-3 hodiny. Lidské buňky za 70 let podstoupí celkem asi 10 14 buněčná dělení.

Redukční dělení buněk(z řeckého meiosis – redukce) popř redukční dělení buňky - dělení jádra eukaryotické buňky s poklesem počtu chromozomů na polovinu. Probíhá ve dvou fázích (redukční a rovnicové stádium meiózy). Meióza by neměla být zaměňována s gametogenezí – tvorbou specializovaných zárodečných buněk nebo gamet z nediferencovaných kmenových buněk. Snížení počtu chromozomů v důsledku meiózy životní cyklus vede k přechodu z diploidní do haploidní fáze. Obnova ploidie (přechod z haploidní do diploidní fáze) nastává v důsledku sexuálního procesu. Vzhledem k tomu, že v profázi prvního, redukčního stadia dochází k párové fúzi (konjugaci) homologních chromozomů, je správný průběh meiózy možný pouze v diploidní buňky nebo dokonce v polyploidech (tetra-, hexaploidní atd. buňky). Meióza se může vyskytovat i u lichých polyploidů (tri-, pentaploidní atd. buňky), ale u nich v důsledku neschopnosti zajistit párovou fúzi chromozomů v profázi I dochází k divergenci chromozomů s poruchami, které ohrožují životaschopnost buňky resp. vyvíjí se z něj mnohobuněčný haploidní organismus. Stejný mechanismus je základem sterility mezidruhových hybridů. Určitá omezení konjugace chromozomů jsou dána také chromozomálními mutacemi (velké delece, duplikace, inverze nebo translokace).