1. BUŇKA Buňka je základní stavební jednotka živých soustav, na jejichž buněčných strukturách probíhají biochemické reakce. Věda, která se zabývá všemi jevy na úrovni buněk se nazývá cytologie. Společné vlastnosti všech buněk nazýváme obecné vlastnosti buněk. Je to jednotný princip chemického složení, stejný princip struktury, stejné základní biochemické procesy a stejný způsob rozmnožování.   Chemické složení buňky 60% - 90% buňky tvoří voda. Po jejím odpaření získáme sušinu, která obsahuje látky anorganické (1 - 10%) a látky organické (bílkoviny, sacharidy, tuky a nukleové kyseliny). Voda slouží především jako rozpouštědlo. Mnohé reakce v buňce probíhají ve vodných roztocích, některých se voda přímo účastní. Voda má schopnost štěpit jiné molekuly na ionty, důležité pro další biochemické reakce. Většinu látek přijímá buňka ve vodních roztocích, pouze výjimečně přijímá pevné částice (fagocytóza). Voda slouží i jako tepelný akumulátor. Nejméně vody obsahují semena. Bílkoviny jsou makromolekulární sloučeniny, které vznikají pospojováním aminokyselin peptidovou vazbou - vzniká polypeptidový řetězec. Aminokyselin je asi 20 (např. valin, glycin), jejich uspořádání a zastoupení vytváří specifiku bílkovin. Molekuly bílkovin jsou stavební součástí všech buněčných struktur. Všechny enzymy, které zajišťují biochemické reakce v buňce a mají význam pro chemické přeměny, jsou bílkoviny. Bílkoviny mají význam při regulaci procesů v buňce - hormonální regulace (některé hormony jsou bílkovinné povahy), imunitní ochrana organismu (bílkoviny = protilátky). Bílkoviny jsou štěpeny proteázami. Nukleové kyseliny jsou další základní makromolekulární látkou živých organismů a vznikají pospojováním nukleotidů. Každý nukleotid je tvořen dusíkatou bází (organickou zásadou), cukrem - pentózou a kyselinou fosforečnou.   Rozlišujeme 2 základní nukleové kyseliny: kyselina ribonukleová (RNA) obsahuje cukr ribózu, dus. báze, adenin, uracil, citozin a quanin, je jednovláknitá. kyselina deoxyribonukleová (DNA) obsahuje cukr deoxyribózu, dus. báze adenin, timin, citozin a quanin, je dvouvláknitá. Nukleové kyseliny mají význam pro dědičnost tzn. pro přenos genetické informace. Pořadí nukleotidů v kyselině určuje vlastnosti buněčných bílkovin. Sacharidy jsou nejpohotovější zdroj energie. Jejich význam spočívá v energetickém metabolismu. Při fotosyntéze se při tvorbě glukózy přeměňuje světelná energie v energii chemickou, která je potřebná pro uskutečňování životních funkcí. Sacharidy dělíme: monosacharidy (glukóza, fruktóza, ribóza,...) disacharidy (sacharóza,...) polysacharidy škrob + glykogen = zásoba energie celulóza - vytváří buněčnou stěnu u rostlin chitin - vytváří buněčnou stěnu Tuky jsou estery vyšších karboxylových kyselin s glycerolem. Jsou především zásobou energie (u člověka i u většiny živočichů v tukové tkáni, u rostlin v semenech). Fosfolipidy na sebe vážou zbytek kyseliny fosforečné a jsou součástí biomembrán.   Struktura buněk a) mikroskopická - struktura, kterou pozorujeme pomocí světelného mikroskopu b)  submikroskopická - struktura, kterou pozorujeme pomocí elektronkového mikroskopu   Obecná struktura buňky Na každé buňce můžeme rozlišovat cytoplazmu, jádro a buněčné povrchy. 1) Cytoplazma se skládá z množství drobných buněčných struktur - plazmatických organel, které mohou být několikerého druhu: Biomembrány jsou strukturálním základem plazmatických organel. Tvoří je molekuly fosfolipidů a bílkovin. Buněčné organely, jejichž základem jsou biomembrány, se nazývají membránové struktury buněk. Ribozómy jsou zrníčka složená z RNA a bílkovin. Probíhá na nich tvorba nových bílkovin. Cytoskeletární aparát (viz níže) Buněčná inkluze - látky zásobní (bílkoviny, tuky, škrob) - látky odpadové (soli, pigmenty)   2) Buněčné jádro je tvořeno chromozómy. Každý chromozom obsahuje i velkou molekulu DNA, a proto je jádro nositelem informací pro dědičné vlastnosti. 3) Buněčné povrchy tvoří zejména plazmatická membrána a buněčná stěna. Plazmatická membrána je tvořena biomembránou z glykoproteinů. Její funkcí je regulovat příjem a výdej látek, regulovat chování buňky podle podnětů z prostředí. Je polopropustná. Buněčná stěna není u živočišných buněk. Je tvořena polysacharidy a bílkovinami, je pevná a určuje tvar buňky. Pro většinu látek je propustná.   Buňky dělíme podle struktury a dalších vlastností na prokaryotické a eukaryotické.   Prokaryotická buňka Do této skupiny buněk patří buňky prokaryotických organismů tj. bakterií a sinic. Cytoplazma je poněkud chudá na membránové struktury. U fotosyntetizujících buněk jsou zde tylakoidy, které uskutečňují fotosyntézu. Jsou zde hojně zastoupeny ribozómy a buněčné inkluze. Jádro je tvořeno jediným chromozomem (1 molekula DNA) a není ohraničeno biomembránou vůči cytoplazmě. Plazmatická membrána uskutečňuje navíc funkci uvolňování energie z organických látek. Buněčná stěna se podstatně liší od buněčných stěn rostlin i hub. U některých bakterií zajišťují pohyb buněk bičíky.   Eukaryotická buňka Do této skupiny patří buňky hub, rostlin a živočichů (mnohobuněčných i jednobuněčných). Všechny organely membránového charakteru nazýváme souborně membránová soustava buňky. Tvoří ji: Mitochondrie - drobné tyčinkovité až vláknité útvary. V jedné buňce je jich zpravidla několik set. Skládají se ze dvou biomembrán. Vnější biomembrána tvoří obal, vnitřní je bohatě zřasena a vytváří neúplné přehrádky. V mitochondriích se uvolňuje energie z chemických látek - jsou to tedy energetická centra buňky. Endoplazmatické retikulum - systém navzájem propojených zploštělých měchýřků. Obsahuje četné enzymy, které katalyzují řadu chemických reakcí (syntéza důležitých látek v buňce - enzymů a hormonů). Na membránu některých měchýřků jsou připojeny ribozómy. Golgiho systém - soustava velkých zploštělých měchýřků s množstvím malých měchýřků na periferii. Probíhá zde řada biochemických procesů, zejména úprava látek, které jsou vyměšovány z buňky. Endoplazmatické retikulum a Golgiho systém jsou syntetická centra buňky. Lysozémy - malé měchýřky tvořené biomembránou, které obsahují převážně enzymy se štěpnou funkcí (trávicí enzymy). Jejich funkcí je rozkládat některé látky buňkou přijaté a nepotřebné. U rostlin tuto funkci plní vakuola. Plastidy - vyskytují se u rostlinných buněk. Patří sem především leukoplasty, chromoplasty a chloroplasty. Nejdůležitější součástí chloroplastů jsou tylakoidy, v nichž probíhá fotosyntéza. Vakuoly - vyskytují se u rostlinných buněk. Jde o velký měchýř naplněný pravým roztokem - protoplazmou. Obsahují i enzymy, které jsou důležité v metabolických přeměnách. Cytoskeletární aparát - tvoří jej vlákenka z bílkovin - mikrofilamenta a trubičky - mikrotubuly. Jsou uspořádány do svazku a umožňují pohyb cytoplazmy uvnitř buňky a pohyb buňky vůči okolí u buněk, které mají možnost aktivního pohybu. Jsou strukturálním základem i ostatních organel pohybu, tj. kvasinek (u prvoků) a bičíků (u prvoků a spermií). Jádro - je ohraničeno dvěma biomembránami, tzv. jaderným obalem s otvory - jadernými póry. Hlavním obsahem jádra jsou chromozómy, jejichž hmota je tvořena tzv. chromatinem (komplex DMA a bílkovin). V jádře je jedno nebo více malých kulatých tělísek - jadérek z bílkoviny a RNA. Do jádra je zakotvena dědičná informace, a proto je jádro jakýmsi řídícím centrem buňky. Buněčná stěna - ohraničuje rostlinnou buňku. Jejím základem je u rostlin celulóza, u hub chitin. Některé buňky obsahují v buněčné stěně i další sloučeniny - soli, bílkoviny, vosky, lignin apod.

2. ROZMNOŽOVÁNÍ BUNĚK Schopnost rozmnožování (reprodukce je obecnou vlastností všech buněk. Probíhá cytokinézou, kdy z buňky mateřské vznikají 2 buňky dceřinné. Druhy cytokinézy: zaškrcení - u živočišných buněk pučení - u kvasinek přehrádečné dělení - u rostlin volné novotvoření - vřecka hub (nejprve vzniká dělením několika jader, která se dodatečně obklopí cytoplazmou a stěnou.) Rozdělení buňky předchází dělení jádra (karyokinéza). Má dvě formy: amitosa = dělení přímé - přeškrcení jádra mitosa = dělení nepřímé - dokonalé rozdělení jádra a genetické informace mezi dceřinné buňky   Průběh mitózy: Dělící se jádro vytváří dělící figuru tvořenou dělícím (také achromatickým) vřeténkem. V živočišných buňkách se na formování dělící (mitotické) figury podílí centriol (dělící tělísko, které se nachází v blízkosti jádra). Buňky vyšších rostlin centriol nemají. 4 fáze mitózy: profáze - centriol se rozdělí, vytvoří dělící vřeténko , rozpadá se obal jádra a jaderný obsah se rozptyluje, chromozomy se zkracují a ztlušťují metafáze - chromozomy se napojují na dělící vřeténko anafáze - chromozomy se podélně rozštěpí a pohybují se k pólům dělícího vřeténka, každá polovina k jednomu pólu telofáze - dokončuje se pohyb k pólům, čímž je dán základ jádrům dceřinných buněk, vytvoří se jaderná membrána a buňka se přepážkou rozdělí ve 2 buňky dceřinné, zaniká dělící vřeténko (při dělení jádra došlo k rozštěpení chromozomů, každá polovina obsahuje + molekula DNA) dvojitá stavba se obnovuje v S fázi buněčného cyklu)   Chromozóm: tyčinkovité tělísko skládající se ze šroubovicově stočeného vlákna chromatinu. Chromatinové vlákno = DNA + bílkovina v tělních buňkách (somatických) - diploidní počet chromozomů (2n), chromozomy se vyskytují po dvou v párech v pohlavních buňkách - haploidní počet chromozomů ( n ), z každého páru pouze jeden Buněčný cyklus zahrnuje růst a dělení buňky začíná koncem předcházející mitózy a končí mitózou novou   Fáze buněčného cyklu (v časovém sledu): 1. G1 - předsyntetická fáze trvá 1/3 cyklu, probíhá v ní syntetické procesy, buňka roste a připravuje se na replikaci DNA je tu hlavní kontrolní uzel buněčného cyklu, kde se může za nevhodných vnějších podmínek cyklus zastavit 2. S - fáze syntetická trvá asi 1/3 cyklu, probíhá v ní syntéza DNA (replikace) a zdvojení (jaderných chromozomů 3. G2 - postsyntetická fáze: 1/4 cyklu, buňka dále roste, dělí se ostatní struktury, pokračují syntetické procesy a připravuje se k rozdělení jádra 4. M - mitotická fáze jádro se rozdělí ve 2 jádra dceřinná 4 mitotické fáze: profázi, metafázi, anafázi, telofázi   Generační doba buňky = trvání buněčného cyklu je dána geneticky, je různá, pro každý typ buňky charakteristická (např. pro bateriální buňku 30 minut) může být ovlivněna také vnějšími podmínkami (teplota, živiny) za nepříznivých podmínek se prodlužuje, za nevhodných se zastavuje v G1 fázi, v hlavním kontrolním uzlu   Regulace buněčného cyklu Během ontogeneze (individuálního vývoje) živočichů ztrácí většina buněk schopnost se dělit, čímž je ukončen růst organismu. U dospělého člověka je dělící schopnost omezena jen na buňky obnovující střevní sliznici, kůži a krvetvorný systém, dělení jiných buněk může být obnoveno při hojivých procesech.   Faktory ovlivňující buň. činnost: a) vnější - fyzikální - chemické - vně buňky b) vnitřní- enzymy a geny -uvnitř buňky   Chemické faktory se dělí na: stimulátory - podněcují dělení inhibitory - zastavují dělení (neboli cytostatika), při jejichž působení zůstává buňka v G1 fázi, zastavuje se růst a procesy k přípravě na S fázi Prakticky každá látka v nadměrném množství působí v buňce inhibičně, toxicky (vyvolává poškození či smrt buňky) a naopak často v malé koncentraci působí stimulačně. Podle původu mohou být látky: přirozené (biogenní) nepřirozené (abiogenní), chemické vyrobené uměle   Příklad: antibiotika - cytostatika inhibující syntézu nukleových kyselin a bílkovin bakterií karcinogeny - látky vyvolávající vznik nádorů   Fyzikální faktory: a) teplota nízké teploty se jako inhibitoru využívá při konzervaci tkání pro operace, konzervaci potravin b) ionizující záření v nízkých dávkách způsobuje vznik nádorů vyšší dávky - působí jako inhibitor, narušuje mitózu (léčení nádorů)   Meioza = redukční dělení Zvláštní typ buněčného cyklu, kterým vznikají gamety (pohlavní buňky). Gamety obsahují haploidní počet chromozomů ( n ). V průběhu meiozy dochází ke snížení z diploidního na haploidní počet chromozomů. Podstata je v tom, že proběhne jednou replikace DNA a 2x cytokinéze.   Meioza se dělí na: I. meiotické dělení - probíhá úplná mitóza, replikace DNA, zdvojení chromozomů II. meiotické dělení - nastupuje ihned anafáze a telofáze. V tomto cyklu začíná ihned M fáze bez replikace DNA.   V průběhu meiozy dochází také k procesům: segregace chromozomů = náhodná kombinace chromozomu otcovského a mateřského organismu crossing over = překřížení a výměna částí homologních chromozomů Výsledkem jsou čtyři buňky s polovičním počtem chromozomů - n.   Diferenciace buněk Je to děj, kdy z embryonální všehoschopné buňky vzniká buňka funkčně i strukturně specializovaná. Nastává již v zárodečném (embryonálním) vývoji jedince (ontogenezi) při dělení zygoty na zárodečné listy, kde se buňky každého zárodečného listu dále diferencují (např. buňky ektodermu se dále diferencují na buňky nervové, epitelové buňky pokožky, buňky receptorů). Při diferenciaci se uplatňují faktory vnější a vnitřní, jejichž působením se aktivuje určitá část genetické informace buňky.   Vnitřní faktory- složení cytoplazmy, která obsahuje dosud neznámé faktory ovlivňující diferenciaci.   Vnější faktory - vliv hormonů, látek vylučovaných buňkami do okolí, vzájemný kontakt buněk (Faktory nejsou dosud přesně známé).     Všechny diferencované buňky mají stejný genetický základ (genetickou informaci), jen u nich došlo vlivem regulačních faktorů k aktivaci jiné části genetického základu.

3.ZÁKLADNÍ FUNKCE BUNĚK Všechny buňky mají stejný obecný princip struktury. Stejně tak mají všechny buňky stejný obecný princip svých funkcí, tj. ve všech buňkách probíhají stejné základní procesy. Tyto obecné základní procesy vlastně podmiňují to, že se buňka chová jako živá soustava. Strukturální a funkční organizace buňky však vytvářejí jednotu. Struktura podmiňuje funkci a průběh určité funkce vyžaduje příslušnou strukturu. Současná věda o poznání základních buněčných procesů se nazývá buněčná fyziologie. Základní funkce buňky jsou podmíněny určitým tokem látek, tokem energie a tokem informace. Vážnější narušení kteréhokoli z těchto toků musí vést k zániku buňky jako živé soustavy. Buňka musí neustále přijímat nové molekuly z prostředí a jiné vylévat. Přijímá je, jestliže roste a dělí se (reprodukuje), ale i tehdy, jestliže neroste a nedělí se, protože některé chemické látky si buňka musí sama syntetizovat nedovede a musí je přijímat z okolí. Tyto látky se však v buňce rozkládají a mohou se doplňovat pouze jejich novým přínosem z okolí. Zbavovat se buňka musí látek, které jsou již nepotřebné nebo by mohly působit nepříznivě. Buňka musí přeměňovat sloučeniny přijaté ve sloučeniny sobě vlastní, protože přijaté látky z okolí jsou jiného charakteru než látky, které buňku tvoří. Tato přeměna se uskutečňuje chemickými reakcemi, které souborně nazýváme jako buněčný metabolismus. Mezi nejdůležitější metabolické děje patří syntéza hlavních složek buňky, bílkovin a nukleových kyselin. Všechny procesy spojené s příjmem a výdejem látek a jejich chemickými přeměnami označujeme souborně jako tok látek. V buňce probíhá neustále řada procesů, které jsou spojeny s přeměnou energie, při některých se teplo spotřebovává, někde se energie uvolňuje. Všechny dílčí přeměny energie označujeme souhrnně jako tok enegrie. V buňce probíhá v každém okamžiku současně obrovské množství chemických přeměn a dalších dílčích procesů. Tyto procesy nemohou probíhat nezávisle jeden na druhém. Všechny musí být řízeny (regulovány). Koordinace všech těchto procesů vytváří integrovaný celek schopný existence a je jednou ze základních podmínek existence buňky. Soubor všech regulačních, tj. informačních procesů v buňce označujeme jako tok informace. Obecnou vlastností buněk je i jejich rozmnožovací (reprodukční) schopnost. Dělení buněk, které se diferencuje v gamety, je základem rozmnožování všech organismů. Buňky vznikají dnes pouze rozdělením existující buňky. Proces buněčného dělení se ve vhodných podmínkách cyklicky opakuje, což označujeme jako buněčný cyklus.   Příjem a výdej látek buňkou Buňka je soustavou ohraničenou vůči okolí svým povrchem. Soustavy, které jsou ohraničené, ale přesto umožňují výměnu látek (a současně i výměnu energie a informace), nazýváme soustavy otevřené. Povrch živočišných buněk je tvořen většinou pouze plazmatickou membránou, která reguluje příjem a výdej látek. Buňky prokaryotické (bakterie a sinice) a většina buněk hub a rostlin má i buněčnou stěnu. Plazmatická membrána není pro všechny látky stejně dostupná, chová se jako polopropustná membrána. Polopropustnost plazmatické membrány je pro buňku zásadní nutností, jinak by všechny rozpuštěné látky unikaly z buňky do okolí, takže vnitřní složení buňky by bylo totožné s jejím okolím. Plazmatická membrána je typickou biomembránou. Tvoří ji tedy fosfolipidy a bílkoviny. Fosfolipidy jsou uspořádány do bimolekulárního filmu, do kterého jsou zanořeny molekuly bílkovin. Časté jsou glykobrány. Cukerné řetězce často vytvářejí na povrchu živočišných buněk tenkou vrstvu, která se nazývá glykokalyx. Celá membrána má většinou tekutý charakter - umožňuje rychlou strukturální přestavbu plazmatické membrány, její velkou plasticitu, spojování (fúzi) s jinými membránami (např. při endocytóze a exocytóze). Příjem látek do buňky Pro uskutečňování příjmu látek z vnějšího prostředí a pro řízení tohoto procesu se v průběhu evoluce vyvinuly různé mechanismy. Nejdůležitější jsou: difúze transport (přenos) pomocí bílkovinných přenašečů endocytóza Difúze - energeticky náročná Volnou difúzí mohou do buňky vstupovat jen ty látky, pro které je plazmatická membrána volně prostupná. Jsou to především látky o malé molekule, např. plyny, etanol, močovina. Tyto malé molekuly procházejí „mezerami“ mezi molekulami fosfolipidové vrstvy plazmatické membrány. Dále jsou to i větší molekuly některých chemických látek, které procházejí proto, že se rozpouštějí ve fosfolipidech membrány. Rychlost difúze je závislá především na rozdílu koncentrací dané látky uvnitř a vně buňky (na koncentračním spádu). Transport ( přenos ) pomocí přenašečů Některé bílkoviny plazmatické membrány mají schopnost specificky vázat molekuly určité sloučeniny na povrchu buňky a dopravit je na vnitřní stranu plazmatické membrány, kde se tato molekula uvolní do cytoplazmy. Tyto bílkoviny se nazývají transportní proteiny čili přenášeče. Pomocí nich buňka získává z okolí některé velmi důležité látky, jako jsou jednoduché cukry a aminokyseliny. Vazba přenášeče je specifická, proto existují různé přenášeče pro různé cukry či aminokyseliny. Pomocí transportních proteinů jsou mezi buňkou a okolím vyměňovány i některé ionty např. ionty sodíku a draslíku. Transport látek pomocí přenašečů má pro buňku proti volné difúzi velké výhody. Buňka tak přijímá z okolí pouze ty látky, které potřebuje, a navíc v podstatě nezávisle na jejich koncentraci v prostředí. Řízením činnosti přenašečů může buňka regulovat příjem určitých látek i po stránce kvantitativní. Takto uskutečněný přenos látek působí proti rovnovážnému stavu a buňka tedy musí na přenos vynaložit energii. Endocytóza Při difúzi nebo přenosu pomocí přenášečů procházejí molekuly přímo přes plazmatickou membránu. Při endocytóze pohlcuje buňka z okolí látky přestavbou plazmatické membrány: rozlišujeme dvě formy endocytózy: pinocytózu a fagocytózu. Při pinocytóze pohlcuje buňka z okolí roztok v podobě malých kapiček. Na některých místech povrchu se část plazmatické membrány vchlípí do buňky a odškrtí se v podobě velmi malého měchýřku. Ten přejde do cytoplazmy, kde se membrána rozpadne a jeho obsah se rozptýlí. (Drobné kapičky tuků, makromolekulární látky.) Fagocytózou jsou přijímány do buňky větší částice (bakterie, zbytky buněk). Při fagocytóze vytváří buňka aktivně plazmatické výběžky (panožky), kterými částečku obklopí a uzavře. Částečka je tak obalena měchýřkem z plazmatické membrány. Do tohoto měchýřku přecházejí enzymy, které částečku rozkládají. Fagocytovat mohou pouze některé buňky. Endocytóza je aktivní proces, který umožňuje buňce řízeně přijímat z okolí velké množství látek. Proces endocytózy - tvorba měchýřků a jejich posun při pinocytóze nebo tvorba panožek při fagocytóze - se uskutečňuje cytoskeletální soustavou buňky především mikrofilamenty, které se připojují na plazmatickou membránu.   Vylučování látek z buňky Buňka vylučuje látky, které jsou pro přebytečné, nepotřebné či škodlivé, dále látky, které mají v mnohobuněčném organismu určité funkce (např. vylučování enzymů do trávící soustavy, vylučování hormonů a protilátek do krevního oběhu), a buňky s buněčnou stěnou a její složky. Mechanismy pro výdej látek buňku jsou obdobné mechanismům, kterými buňka látky přijímá. Některé látky tedy difundují z buňky. Obecným mechanismem je exocytóza. Je to určitá obdoba endocytózy, ale v opačném směru. Při exocytóze se měchýřek, tvořený biomembránou odštěpenou z některé buněčné organely a uzavírající určité látky, spojí s plazmatickou membránou a splyne s ní. Obsah měchýřku se tak uvolní do okolí. Exocytózace uplatňuje zejména při vydávání látek s mimobuněčnou funkcí, např. enzymů, krevních bílkovin, hormonů. Tyto látky se syntetizují v endoplazmatickém retikulu a dále se přetvářejí v Golgiho aparátu. Z něj se odškrcují měchýřky uzavírající hotový sekret, postupují k povrchu buňky, splývají s plazmatickou membránou a jejich obsah se vylévá do prostředí.   Osmotické jevy Skutečnost, že některé látky postupují plazmatickou membránou velmi rychle, jiné pomaleji nebo vůbec ne, podmiňuje osmotické jevy. Jestliže vložíme živočišné buňky do destilované vody, rychle prasknou. To proto, že v buňce jsou v určité koncentraci rozpuštěny látky, které plazmatickou membránou neprocházejí, nebo procházejí pomalu. Podle fyzikálních zákonů difúze se musí koncentrace látek v prostorách oddělených polopropustnou membránou vyrovnat. Plazmatickou membránou může rychle difundovat především voda. Molekuly vody budou tedy rychle přecházet do buňky (koncentrační rozdíl mezi buňkou a prostředím se tím snižuje). Buňka příjmem vody zvětšuje svůj objem, a protože plazmatická membrána je omezeně roztažitelná, buňka praská. Tento jev se označuje jako osmotická lýza buňky. Jestliže naopak vložíme buňku do prostředí, v němž je koncentrace osmoticky aktivních částic (molekul a iontů) větší než v buňce, bude z buňky unikat (tím se bude koncentrace v buňce relativně zvyšovat), a to tak dlouho, až se koncentrace v prostředí a v buňce vyrovnají. V důsledku úbytku vody se objem buňky zmenšuje, buňka se svrašťuje. U rostlinné buňky, jejíž buněčná stěna je pevná, se zmenší pouze buněčný obsah ohraničený plazmatickou membránou. Tento jev nazýváme plazmolýza (obsah buňky se odloučí od buněčné stěny). Je-li osmotická hodnota prostředí shodná s osmotickou hodnotou buňky, je prostředí izotonické ( izoosmotické ), je-li menší, je hypotonické a je-li větší, hypertonické. Osmotické jevy jsou důležitým mechanismem, který u cévnatých rostlin reguluje příjem vody kořenovou soustavou a koloběh vody v rostlině.   Přeměny energie v buňce Pro většinu základních procesů, které probíhají v buňce, je třeba dodat energii. Energetika buňky - souhrnný název pro jevy probíhající v živých soustavách jevy spojeně se získáváním energie z okolí jevy spojené s jejím uvolňováním v buňce jevy spojené s jejím přenosem v buňce jevy spojené s její transformací na potřebné formy energie uvnitř buňky Protože jsou tyto jevy často spjaty s chemickými přeměnami, označují se jako energetický metabolismus. Z první termodynamické věty vyplývá, že energie ani nevzniká, ani se neztrácí, pouze se různé formy energie mohou navzájem přeměňovat. Z druhé věty v podstatě vyplývá, že při každé transformaci energie se její část uvolní jako teplo, tedy jako nevyužitelná energie, která není schopna konat práci. Ta část energie, která se při transformaci uvolní a která je schopna konat práci, se nazývá volná energie ( Gibbsova energie ). Při chemických reakcích se tato energie buď uvolňuje - exergonické reakce - nebo spotřebovává - endergonické reakce. V buněčném metabolismu je např. exergonickou reakcí biologická oxidace vodíku a endergonická reakce syntéza biopolymerů (polysacharidů, bílkovin, nukleových kyselin). Buňka může trvale existovat jen tehdy, jestliže je zajištěn neustálý přívod vhodné formy energie z okolí. Tepelná energie, kterou buňka již dále nedokáže využít, musí být odváděna z buňky do okolí. Buňka je tedy i z hlediska výměny energie otevřený systém.   Příjem energie buňkou Buňka sice může - z fyzikálního hlediska pohlcovat (absorbovat) všechny formy energie, ovšem ne každou může využít, tj. přeměnit ji na energii schopnou konat práci. Všechny buňky mohou využít pouze energii vázanou v organických chemických látkách (chemickou energii) a některé buňky i energii elektromagnetického záření (světelnou energii). Z tohoto hlediska se dají všechny buňky rozdělit: a) Heterotrofní - tyto buňky mohou využívat pouze energii vázanou v organických látkách přijatých z okolí. S heterotrofní výživou se setkáváme u buněk téměř všech systematických skupin organismů. Patří sem většina bakterií, všechny houby, prvoci a buňky mnohobuněčných živočichů. I u mnohobuněčných rostlin se setkáváme s heterotrofními buňkami. Tyto buňky nemají vyvinuty chloroplasty, jsou to buňky nezelených částí rostlin. b) Autotrofní - tyto buňky mají schopnost nejen absorbovat, ale i využívat jiné formy energie, než je energie chemická, hlavně energii světelnou. Tato energie nemůže však být využívána přímo, ale musí být nejprve transformována v energii chemickou, tj. musí se syntetizovat organické látky. Nejrozšířenější formou autotrofie je fotoautotrofie. Při ní je světelná energie využívána k syntéze glukózy z vody a oxidu uhličitého. K autotrofním buňkám patří buňky některých fotosyntetizujících bakterií, sinice eukaryotické řasy a buňky zelených částí mnohobuněčných rostlin. Zvláštní a v přírodě málo rozšířenou formou autotrofie je chemoautotrofie. Vyskytuje se jen u některých bakterií (prototrofní bakterie.)     Uvolňování energie v buňce Energie se uvolňuje dvěma chemickými procesy: anaerobní glykolýzou, tj. štěpením uhlíkatého řetězce glukózy buněčnými oxidacemi, tj. oxidací vodíku, uvolněného z organických látek na vodu. Energie, která se těmito exergonickými reakcemi uvolní, se okamžitě znovu využívá na syntézu určitých chemických sloučenin. Nejčastěji je touto látkou kyselina adenozintrifosforečná (ATP).   ATP je složena: z dusíkaté báze adeninu ribózy tří zbytků kyseliny fosforečné Zbytky kyseliny fosforečné jsou navzájem vázány kovalentní vazbou, která obsahuje velké množství energie a je snadno štěpitelná. Takováto vazba se nazývá makroergní fosfátová vazba. Rozštěpí-li se jedna makroergní vazba, uvolní se energie až 50 kJ. Pro vytvoření makroergní vazby je pochopitelně potřeba dodat stejné množství energie. Když se z ATP odštěpí jeden koncový zbytek kyseliny fosforečné, vzniká kyselina adenozindifosforečná (ADP) a uvolní se energie: ATP + H2O ADP + H3PO4   50 kJ   Anaerobní glykolýza Při anaerobní glykóze se uhlíkatý řetězec molekuly glukózy štěpí uprostřed a vznikají dvě molekuly triózy (cukru se 3 at ). uhlíku). Tento proces se nazývá anaerobní proto, že probíhá i za nepřítomnosti kyslíku. Konečným produktem složitého procesu glykolýzy, ve kterém se účastní více enzymů, které katalyzují chemické reakce v určitém přesném pořadí, jsou dvě molekuly kyseliny pyrohroznové. Uvolňovat energii z organických látek anaerobní glykolýzou mohou takřka všechny buňky prokaryotické, živočišné i rostlinné. Některým buňkám tato energie docela postačuje. Příkladem jsou kvasinky při alkoholovém kvašení. Zde se konečný produkt glykolýzy, kyselina pyrohroznová, mění chemicky dále na etanol. Konečné produkty jsou látky bohaté stále na energii. Při anaerobní glykolýze se tedy uvolnila vlastně jen malá část energie. Buňky však mohou i tuto utajenou energii uvolnit a částečně využít tím, že oxidují vodík organických sloučenin na vodu.   Oxidativní fosforylace Při přímé oxidaci, tj. spálením organických látek se uvolní všechna energie, avšak ve formě tepla. Tuto energii by ovšem buňka využít nemohla. Proto musí buněčné oxidace probíhat jinak. Organické látky se postupně nakonec oxidují na vodu. Při těchto postupných reakcích se sice také uvolní všechna energie, ale část z ní ve formě volné energie, kterou může buňka využít. Celý proces, tj. postupné odnímání atomů vodíku z organických látek a jeho postupná oxidace na vodu, je proces značně složitý. Je uskutečňován soustavou enzymů, které se nazývají enzymy buněčného dýchání. Energie postupně uvolňovaná při oxidaci vodíku se podobně jako při anaerobní glykolýze okamžitě použije k syntéze ATP z ADP. Můžeme také říci, že oxidacemi uvolňované energie je ukládána do makroergních vazeb. Buněčné oxidace vodíku mají tedy energetický význam pouze tehdy, jestliže současně probíhá enzymy katalyzovaná fosforylace ADP na ATP. proto se celý proces nazývá oxidativní fosforylace.   Zatímco enzymy anaerobní glykolýzy jsou uloženy volně v cytoplazmě buňky, jsou enzymy oxidativních fosforylací v buňce přesně lokalizované. Celá jejich soustava je vázána na mitochondrie = hlavní energetické centrum buňky. Energetická bilance oxidativních fosforylací je pro buňku mnohem příznivější než při anaerobní glykolýze. Uvolňování energie oxidativní fosforylací je způsob velice efektivní a pro většinu buněk také nezbytný. Tyto buňky nazýváme buňky anaerobní. Příjem molekulárního kyslíku z atmosféry - vnější dýchání, typické pro všechny mnohobuněčné rostliny a živočichy, je právě podmíněno potřebou oxidace vodíku na vodu při buněčných oxidacích. Přítomnost kyslíku v atmosféře je proto základní podmínkou pro existenci většiny organismů. Některé jednobuněčné organismy mohou žít v prostředí jak bez kyslíku, tak s kyslíkem. V prostředí bez kyslíku získávají energii pouze anaerobní glykolýzou, v prostředí s kyslíkem i oxidativní fosforylací. Tyto organismy nazýváme fakultativně anaerobní, popř. aerobní.   Koloběh ATP ATP přebírá energii z exergonických reakcí, rozvádí ji v buňce a předává ji tam, kde je jí potřeba. ATP je tedy pro energetiku buňky nesmírně důležitou sloučeninou. Hromadění molekul ATP v buňce vytváří také zásobu okamžitě použitelné energie. ATP předá energii tím, že se defosforyluje na ADP. ADP se vrací do mitochondrií, kde je znovu fosforylována na ATP. Koloběh ATP a ADP je nebo patří z hlediska energetiky buňky k základním buněčným funkcím.

4. PŘÍJEM LÁTEK DO BUŇKY Pro uskutečňování příjmu látek z vnějšího prostředí a pro řízení tohoto procesu se v průběhu evoluce vyvinuly různé mechanismy. Nejdůležitější jsou: difúze transport (přenos) pomocí bílkovinných přenašečů endocytóza Difúze Do buňky mohou vstoupit jen ty látky, pro které je plazmatická membrána volně prostupná. Jsou to především látky o malé molekule, dále jsou to i větší molekuly některých chemických látek, které procházejí proto, že se rozpouštějí ve fosfolipidech membrány. Transport (přenos) pomocí přenášečů Některé bílkoviny plazmatické membrány mají schopnost specificky vázat molekuly určité sloučeniny na povrchu buňky a dopravit je na vnitřní stranu plazmatické membrány, kde se tato molekula uvolní do cytoplazmy. Tyto bílkoviny se nazývají transportní proteiny čili přenášeče. Pomocí nich jsou mezi buňkami a okolím vyměňovány i některé ionty, např. ionty sodíku, draslíku. Pomocí nich buňka získává z okolí některé velmi důležité látky, jako jsou jednoduché cukry a aminokyseliny. Endocytóza Při endocytóze pohlcuje buňka z okolí látky přestavbou plazmatické membrány: rozlišujeme dvě formy endocytózy: pinocytózu a fagocytózu.Při pinocytóze pohlcuje buňka z okolí roztok v podobě malých kapiček. Pinocytózou se mohou do buňky dostat i makromolekulární látky. Fagocytózou jsou přijímány do buňky větší částice (bakterie, zbytky buněk). Při fagocytóze vytváří buňka aktivně plazmatické výběžky (panožky), kterými částečku obklopí a uzavře.   Přeměny energie v buňce Pro většinu základních procesů, které probíhají v buňce, je třeba dodat energii. Souborně se tyto jevy označují jako energetika buňky. Kdyby byl přívod energie do buňky přerušen, buňka by nutně zahynula.Ta část energie, která se při transformaci uvolní a která je schopna konat práci, se nazývá volná energie (Gibbsova energie). Při chemických reakcích se tato energie buď uvolňuje - exergonické reakce - nebo spotřebovává - endergonické reakce. Všechny buňky mohou využít pouze energii vázanou v organických chemických látkách (chemická energie) a některé buňky i energii elektromagnetického záření.   Z tohoto hlediska se dají všechny buňky rozdělit: A. Heterotrofní - tyto buňky mohou využívat pouze energii vázanou v organických látkách přijatých z okolí. B. Autotrofní - tyto buňky mají schopnost nejen absorbovat, ale i využívat jiné formy energie, než je energie chemická, hlavně energii světelnou. Fotoautotrofie - při ní je světelná energie využívána k syntéze glukózy z vody a oxidu uhličitého Chemoautotrofie - v přírodě málo rozšířená, jako energie potřebná k vazbě oxidu uhličitého do látek se zde využívá energie, která se uvolňuje při oxidaci anorganických nebo jednoduchých organických látek Příjem látek a energie z okolí Mezi orgány, které se podílejí na příjmu látek pevných nebo rozpuštěných ve vodě, patří především trávící soustava živočichů a kořenová soustava rostlin Roztoky, jejichž hlavní funkcí je rozvod látek v organismu nazýváme souborně tělní tekutiny. U tkání je to tkáňový mok, u rostlin např. krevní tekutiny, lymfa.   Základní fyziologické předpoklady správné výživy Úloha výživy: zabezpečit přísun dostatečného množství látek, jejichž rozkladem organismus získává energii potřebnou pro životní děje, stavební látky pro růst a obnovování spotřebovaných buněk a na tvorbu enzymů, hormonů, protilátek a surovin pro tvorbu produktů živočišného původu (např. mléko, vejce, vlny, peří) Nedostatečný příjem potraviny: podvýživa - hubnutí, pokles výkonnosti, nervové poruchy   Potrava - jediný zdroj získávání energie z organismu Kvalita potravy - základní živiny (cukry, tuky, bílkoviny), voda, minerální látky, vitamíny. Příjem vody - nezbytný pro udržení životních procesů v buňkách získávání - pitím, v potravě, úplným spalováním živin (metabolická voda - u člověka se jí vytvoří asi 250 ml za 24 hodin) Nedostatek vody snášejí živočichové mnohem hůře než hladovění. Minerální látky - nezbytná složka živé hmoty, množství jednotlivých prvků různé. Vitamíny - jednoduché organické látky, které vznikají činností bakterií v těle vyšších rostlin. Získáme je buď hotové (v potravě) nebo provitamíny (vytváří). Nejsou zdrojem energie, jsou složkami enzymů, množství závisí na pohlaví, věku, intenzitě metabolismu atd.   Základní živiny: - cukry 10% energie - tuky - alespoň malé množství nenasycených mastných kyselin olejů - bílkoviny - člověk potřebuje asi z dvaceti aminokyselin alespoň 8 - 10. Jestliže chybí jediná nepostradatelná aminokyselina, nastává porucha v tvorbě bílkovin. Barální metabolismus - nejmenší množství energie nutné pro zachování živin v úplném klidu závisí na: druhu organismu, velikosti, hmotnosti, teplotě, potravě, zevním prostředí, stáří pohlaví.Teplota živočichů a člověka jako důsledek a předpoklad metabolických dějů.Metabolismus je závislý na teplotě a teplota na něm.   Živočichové jsou: ektotermní endotermní heterotermní Endotermie - živočichové, kteří nejsou závislí na okolním prostředí, udržují svou tělesnou teplotu regulačními prostředky na stálé teplotě. Jsou nezávislí na okolním prostředí (ptáci, savci, člověk) Ektotermie - živočichové s proměnlivou tělní teplotou, závisí na zevní teplotě, ovlivňuje látkový metabolismus - bezobratlí, z obratlovců: kruhoústí, paryby, ryby, obojživelníci, plazi. Heterotermie - jakmile poklesne teplota eltodermní (nebo je příliš nízká) zimní spánek - období, ve kterém má živočich nedostatek potravy, proto upadá do spánku. Energii získává v nahromaděných zásob potravy (ježek, sysel, plch) letní spánek - vysoké tepoty, nedostatek potravy (hlodavci) Teplota musí být regulována (ustavičný výdej a tvorba energie) jinak by došlo k přehřátí. Tvorba tepla v těle - chemická termoregulace   Výdej tepla - fyzikálně (prokrvením organismu - rozšiřování cév) - fyzikální termoregulace - vedením (styk se studeným předmětem), prouděním, vyzařováním, odpařování, (zejména savci) zrychlené dýchání. Teplotní zóna - oblast, kde se udržuje stálá teplota. Jádra s minimální tvorbou energie

5. ROZDÍL MEZI ŽIVOU A NEŽIVOU PŘÍRODOU V živých jedincích nacházíme tytéž atomy a tytéž sloučeniny, které můžeme najít i v neživé přírodě. Z hlediska chemie a fyziky není žádný kvantitativní rozdíl mezi živou a neživou přírodou. Z toho však vyplívá, že podstata organismů, a tedy i podstata života je hmotná-materiální. Živé soustavy jsou tvořeny stejnou hmotou jako je hmota neživých předmětů a v živých organismech platí všechny zákony fyziky a chemie stejně jako v neživé přírodě. Přesto mezi organismy a neživými předměty existuje zásadní rozdíl. Rozdíl spočívá v tom, jak je hmota organizována v prostoru a v čase. Hmota živých soustav je organizována velmi složitě. V živé buňce probíhají chemické přeměny, které jsou nutné pro zachování její existence. Přitom všechny tyto procesy směřují k uchování soustavy a k její reprodukci, tj. k uchování existence jedince a druhu. To znamená, že všechny procesy musí být přesně řízeny-koordinovány tak, aby byla existence organismu a jeho reprodukce zajištěna. Kdyby tomu tak nebylo, soustava by se rozpadla, přestala by být živou. Živé soustavy se tedy od neživých předmětů liší složitostí organizace. Společný materiální základ neživé hmoty a živých soustav vyplývá i z představ o vzniku světa a života. Vznik života je tedy zákonitý a v podmínkách na Zemi zcela nutným důsledkem vývoje hmoty.   Obecné vlastnosti živých organismů Za obecné vlastnosti organismů můžeme považovat ty, které nacházíme u všech jedinců. Jsou to: Hlavním chemickým základem všech organismů jsou organické látky, především bílkoviny a nukleové kyseliny, dále tuky a sacharidy. Základní chemické procesy, které v organismech probíhají a které ve svém celku tvoří metabolismus, jsou u všech organismů stejné. Jsou to procesy uvolňování energie z chemických látek a syntéza organických látek. Všechny základní metabolické procesy jsou chemické reakce katalyzované pomocí enzymů, jsou to tedy enzymatické reakce. Základní strukturální a funkční jednotkou organismů je buňka. Výjimku tvoří viry, jejichž rozmnožování je však také vázané na buňky. Všechny organismy jsou vnímavé, tj. jsou schopny přijímat podněty z okolí a reagovat na ně. Odpovědí na tyto podněty je určité chování organismu. Všechny organismy mají vždy základní vlastnosti rodičovských organismů. Předávání vlastností z rodičů na potomky se nazývá dědičnost. Je zajišťováno genetickou pamětí. Tato paměť je u všech organismů stejná a jejím základem jsou molekuly nukleových kyselin. Základní vlastností všech organismů je schopnost v průběhu doby se postupně měnit, vyvíjet se. Projevem toho je evoluce druhů a celé živé přírody. Jedinec a druh Živá příroda se skládá z jednotlivých živých bytostí. Označujeme je termínem, jedinec, individum, popř. organismus. Jedinec je vždy prostorově ohraničenou soustavou. Trvání jedince v čase je vždy omezeno. Jedinec vzniká, existuje určitou dobu a zaniká. Během svého života se jedinec zpravidla mění, vyvíjí se. Tento vývoj nazýváme individuální vývoj. Navzájem podobní jedinci jsou příslušníky jednoho druhu. Vlastnosti charakteristické pro jedince určitého druhu a (odlišují je od druhů jiných) označujeme jako druhové vlastnosti. (Např. každý člověk, lidský jedinec je součástí druhu člověk moudrý - homo sapiens.) Různé druhy jsou navzájem mezi sebou ohraničovány možností rozmnožování. Tento jev označujeme jako reprodukční izolaci. Z toho vyplývá, že nejen jedinec, ale i druh je ohraničenou soustavou. Délka života jedince je časově omezena, druh ve svém trvání daleko překračuje délku života jedince. Jedinci zanikají, umírají, ale druh trvá. To je možné proto, že každý jedinec dá zpravidla vznik novým jedincům. Druh nezůstává stále stejný, ale pozvolna se v čase mění. Tento proces označujeme jako vývoj či evoluci druhu. I vývoj druhu má svůj začátek a konec, druhy vznikají a zanikají. Vývoj druhu probíhá mnohem pomaleji než vývoj individuální. Jedinec a druh jsou tedy základní soustavy, na které je život vázán. Jak jedinec, tak druh jsou ohraničeny (každý jinak), jak jedinec tak druh vznikají, vyvíjejí se a zanikají. Tím, že druhy v průběhu evoluce zanikají, život na Zemi nekončí, neboť současně vznikají druhy nové. Život je tak neustále udržován. Tento vývoj označujeme jako evoluci živé přírody. Počátek evoluce živé přírody spadá do doby, kdy na Zemi vznikaly první organismy. Jejich vznik byl asi před třemi a půl miliardou let. Kdy evoluce druhů skončí, nevíme, neboť jak se Země bude vyvíjet nevíme.   Závislost organismů na prostředí Existence organismů je závislá na vnějším prostředí. Všechny organismy jsou samostatná individua zřetelně ohraničená od svého okolí. To ovšem neznamená, že jsou na svém okolí nezávislá. Vlastnosti vnějšího prostředí, které umožňují existenci organismů - životní podmínky, jsou tvořeny faktory neživé přírody - abiotické faktory či podmínky, jednak ostatními organismy - biotické faktory. Abiotické faktory mají charakter fyzikální nebo chemický. Z fyzikálních podmínek je to především teplota prostředí. Většina organismů může žít jen v relativně úzkém rozmezí teplot, tj. v teplotách mezi 0 - 50 C. Při teplotách vyšších než 50 C se mění již struktura molekul bílkovin, které jsou jednou ze základních chemických součástí buňky. V důsledku těchto změn se porušuje buněčný metabolismus. Dalším důležitým fyzikálním faktorem prostředí je atmosférický tlak. Zásadně důležitým faktorem je neustálý příliv světelné energie ze slunce. Přímo na světle je závislá existence pouze autotrofních organismů, které přeměňují tuto energii v chemickou energii. Heterotrofní organismy jsou na světelné energii závislé již nepřímo tím, že získávají energii z látek, které se tvoří v organismech. Organismy při svém individuálním vývoji rostou, zvětšuje se jejich hmotnost, a musí proto přijímat všechny potřebné chemické prvky z vnějšího prostředí. Vnější prostředí organismů musí proto obsahovat všechny biogenní prvky a navíc ve vhodných chemických sloučeninách. Naproti tomu nesmějí být v prostředí látky, které organismy poškozují. Většina organismů uvolňuje z organických látek potřebnou energii pomocí buněčných oxidací - nazýváme je aerobní. Přítomnost kyslíku v atmosféře je pro ně zcela nezbytným faktorem. Určité chemické složení prostředí, v němž organismy žijí, je tedy jednou ze základních abiotických podmínek existence života. Během vývoje Země a během vývoje života se podmínky abiotické i biotické postupně, i když pomalu, neustále měnily. Těmto změnám podmínek odpovídalo i přizpůsobování organismů. Organismy se tedy musí neustále přizpůsobovat měnícímu se neživému i živému okolí. Přizpůsobivost - adaptabilita k podmínkám vnějšího prostředí je tedy jednou ze základních vlastností života. Adaptační možnosti jak na úrovni druhu jsou ovšem omezené a vyžadují zpravidla delší čas.

6. Mnohobuněčné organismy a charakteristika Mezi mnohobuněčné organismy patří většina druhů živočichů, rostlin a hub. Přestože se tyto organismy v mnoha směrech velmi liší, je základní princip jejich stavby stejný. Stejný je i princip jejich základních životních funkcí a princip rozmnožování a individuálního vývoje.   Základní principy stavby mnohobuněčných organismů Všichni mnohobuněční jedinci jsou složitě organizovanou soustavou buněk. Tato organizace je hierarchická. V ní se dá snadno rozlišit několik úrovní: buňka, tkáň, orgán, orgánová soustava,jedinec. Tkáně jsou složeny z buněk, orgány z tkání, orgánová soustava z orgánů a jedinec pak z orgánových soustav.   Tkáně Tkáň je soustava mnoha buněk, které mají stejnou strukturu a stejnou funkci (tkáně rostlin nazýváme též pletiva). Mezi buňkami tkáně jsou úzké mezibuněčné prostory. U rostlinných tkání jsou v buněčných stěnách otvory, které umožňují kontakt plazmatických membrán sousedících buněk. Tato spojení nazýváme plazmodesmy.   Dělení tkání: a) epitely - jsou charakterizovány uspořádáním buněk do vrstev dělení: A: podle tvaru buněk (dlaždicový kubický,...) B: podle funkce (ochranná - krycí ep., vstřebávací - resorpční ep., sekreční - žlázové ep.) C: podle vrstev b) pojiva - mají převážně mechanickou funkci (tkáně podpůrné) patří sem: vazivo tkáně chrupavkové tkáně kostní > jednotlivé buňky mají uloženy v mezibuněčné hmotě chrupavka a kost spolu souvisejí - kostnatění chrupavky c) svalová tkáň - složena z buněk, které obsahují vláknité struktury ( myofibrily ) schopné stažení (kontrakce) funkcí je kontrakce svalů d) nervová tkáň - složena z nervových buněk; funkcí je příjem a vedení vzruchů a zpracování informací e) tkáň krevní (trofická) Z příkladů vyplývá, že buňky různých tkání se od sebe liší strukturou a funkcí. Všechny tyto tkáně mají ovšem stejný původ, neboť vznikají z buněk vzniklých dělením vajíčka. Proces, kterým se původně stejné buňky rozrůzňují ve struktuře i funkci, se nazývá diferenciace a rozrůzněné buňky pak buňky diferencované. Diferenciace je nejčastěji nezvratná, tj. jednou diferencovaná buňka již nemá schopnost se změnit v diferencovanou buňku jiného typu. Orgány Každý orgán je složen z více typů diferencované tkáně. Příklady: sval lidského těla = svalová tkáň + vazivo + tkáně cév + výběžky nervových buněk list (u vyšších rostlin) = pletivo pokožkové, základní a vodivé   Anatomická skladba orgánů odpovídá funkci, kterou orgán vykonává. Během evoluce se orgány zdokonalují (př. srdce, ledviny, mozek).   Soustavy orgánů Z jednodušších organismů splňuje potřeby určité funkce většinou jediný orgán. U organismů složitějších by jeden orgán nestačil, a proto se zde pro plnění funkcí sdružuje více orgánů v soustavy. Tak např. trávicí soustava člověka je složena z trávicí trubice, jater a slinivky břišní. Pohybovou soustavou tvoří kosti, klouby a svaly; soustavu vylučovací tvoří ledviny a odvodné cesty močové (močovody, močový měchýř a trubice).   Základní funkce organismů: příjem látek a energie a jejich výdej příjem signálů z okolí a jejich zpracování řízení všech procesů v organismu pohyb v prostoru ochrana a obrana rozmnožování Příjem látek a energie a jejich výdej: Život jedince je vázán na příjem látek z okolí, jelikož jsou zdrojem biogenních prvků a energie; a také každý organismus musí vydávat látky, které se jako produkty metabolismu staly pro organismus přebytečné a škodlivé. Na příjmu látek pevných nebo rozpuštěných ve vodě se podílejí trávicí soustava (u živočichů), kořenová soustava (u rostlin). Pro příjem plynů - u hmyzu vzdušnice, u ryb žábry, u savců plíce. Uskutečňování příjmu látek a výdeje látek předpokládá jejich organizovaný rozvod v organismu. U organismů jednoduchých - postupný přechod látek z buňky do buňky (postup je velmi pomalý a málo specifický) složitějších - rozvod látek je zajištěn cévní soustavou. Je vyvinuta u složitějších živočichů a vyšších rostlin. Cévami jsou rozváděny voda, plyny, živiny, odpadové látky a látky, které regulují činnost orgánů. Roztoky, jejichž hlavní funkcí je rozvod látek v organismu, nazýváme tělní tekutiny. U tkání je to tkáňový mok, který vyplňuje mezibuněčné prostory. Některé proudí cévní soustavou. U rostlin je to např. míza, u živočichů krevní tekutiny a lymfa (proudící lymfatických cévách) atd.   Vnímání signálů z vnějších prostředí Vnímání signálů umožňuje organismu účelné chování. Pro příjem signálů z okolí se u většiny organismů vyvinuly zvláštní buňky diferencované nebo celé orgány (u rostlin jsou to buňky vnímající zemskou tíži, u živočichů smyslové orgány).   Řízení procesů v organismu hormonální (látkové) řízení - u všech mnohobuněčných organismů Tohle řízení je evolučně prvotní. Látky, které řízení provádějí, se nazývají hormony. Jsou to látky různé chemické povahy (bílkoviny, steroidy, organické kyseliny). Mají však jednu společnou funkci nebo spíše vlastnost - jsou specifické, tj. ovlivňují pouze některou funkci buněk. U rostlin je pomocí rostlinných hormonů řízen např. růst rostliny a diferenciace buněk, tkání a orgánů. U živočichů, zvláště vyšších, je hormonální řízení vysoce vyvinuté. Hormony se zde tvoří dokonce ve zvláštních orgánech, které označujeme jako žlázy s vnitřní sekrecí. Hormony u živočichů ovlivňují např. některé fáze individuálního vývoje, růst organismu (hormony štítné žlázy,....). Všechny řídící látky jsou rozváděny v organismu cévní soustavou nebo šíří tkáněmi (z buňky do buňky či mezibuněčné prostory). nervové řízení - pouze u živočichů Je uskutečňováno samostatnou soustavou - nervovou soustavou. Během evoluce vznikla v nervové soustavě centrální řídící místa (mícha, mozek). Tuto část nervové soustavy nazýváme centrální nervová soustava. Je ústředním řídícím centrem celého organismu. Nervová soustava je těsně napojena na zvláštní buňky, které jsou specializovány na příjem podnětů (signálů) z vnějšího prostředí a z vnitřního prostředí organismů, tj. na buňky smyslové. Smyslové buňky jsou specializovány na příjem různých fyzikálních podnětů, chemických a mechanických podnětů. Smyslové orgány jsou u živočichů jedním z nejdůležitějších prostředků informovanosti organismu o okamžitém stavu vnějšího i vnitřního prostředí.   Pohyb v prostoru Pohyb organismů v prostoru (lokomoce) umožňuje především jejich obživu, ochranu a rozmnožování. Nejdokonaleji jsou pro pohyb vybaveni živočichové. Základními orgány jsou svaly, u obratlovců pak také kostra. Rostliny mají zpravidla omezenou schopnost pohybu v prostoru. Jejich jednotlivé orgány se však účelně pohybují.   Ochrana a obrana U řady druhů se vyvinuly některé orgány, jejichž funkcí je ochrana před fyzikálními vlivy, nepřáteli a před škodlivým působením jiných organismů. Příkladem jsou deriváty pokožky (srst a peří u obratlovců), trny a žahavé orgány u rostlin. Pro ochranu před parazity a některými chemickými vlivy se u obratlovců vyvinul složitý systém imunitní. Jeho podstata spočívá v tom, že organismus tvoří při vniknutí cizorodých látek či parazitních organismů (virů, baktérií) zvláštní bílkoviny - protilátky, které škodlivé působení těchto faktorů omezují.   Rozmnožování a individuální vývoj mnohobuněčných organismů U mnohobuněčných organismů existují dva základní způsoby rozmnožování: pohlavní a nepohlavní. Nepohlavní rozmnožování Při nepohlavním rozmnožování (vegetativním) vzniká nový jedinec z částí tkáně či komplexu tkání, tedy v podstatě z tělových (somatických) buněk rodičovského organismu (z buněk, které vznikly mitotickým dělením). Příkladem vegetativního rozmnožování je pučení u nezmaru, rozmnožování rostlin hlízami, oddenky, cibulemi, šlahouny, řízky atd. Tyto příklady ukazují, že některé druhy rostlin (řidčeji živočichů) mají vyvinuty zvláštní útvary (orgány) specializované na vegetativní rozmnožování. Z hlediska dědičnosti je nejdůležitější, že všichni potomci jsou svými dědičnými vlastnostmi shodní s rodičovským organismem. Z hlediska vývoje druhu však vegetativní rozmnožování výhodné není právě proto, že nevede k dědičné různorodosti mezi potomky. Pohlavní rozmnožování Při pohlavním rozmnožování vzniká nový jedinec ze zvláštních buněk - z buněk pohlavních (gamet). Přitom se jedinec zpravidla vyvíjí z buňky, která vznikla splynutím dvou pohlavních buněk pocházejících ze dvou různých jedinců. To má zásadní význam z hlediska dědičnosti. Nový jedinec dědí své vlastnosti vlastně po dvou rodičovských organismech (které se od sebe zpravidla liší). Proto potomci jednoho rodičovského páru nemají nikdy zcela shodné vlastnosti s rodiči a navíc se od sebe odlišují i potomci téhož rodičovského páru (sourozenci). Gamety jsou v podstatě vždy dvojího druhu - dvojího pohlavního typu. U vývojově primitivních druhů se však oba typy gamet morfologicky nijak neliší (nazývají se proto izogamety). Jsou však mezi nimi fyziologické rozdíly. U vývojově vyšších druhů jsou gamety obou pohlavních typů vždy nápadně morfologicky odlišeny (nazývají se proto anizogamety). Jeden typ gamet je vždy větší (makrogamety) a přísluší pohlavnímu typu samičímu. U živočichů se makrogamety označují jako vajíčka, u rostlin jako vaječné buňky (oosféry). Druhý typ gamet je menší (mikrogamety) a přísluší pohlavnímu typu samčímu. U živočichů se nazývají spermie, u rostlin spermatická buňka (spermatozoid). Spermie jsou zpravidla pohyblivé (mají jede nebo více bičíků). U semenných rostlin jsou mikrogamety obsaženy v pylovém zrnu. Gamety obou pohlavních typů se tvoří v pohlavních orgánech neboli gonádách. Gamety vznikají z diferencovaných prapohlavních buněk. Prapohlavní buňky jsou buňky diploidní, gamety musí být ovšem buňky haploidní (jinak by se počet chromozomů při oplození neustále násobil). Při tvorbě gamet musí proto docházet ke snížení počtu chromozómových sad z diploidního na haploidní. Děje se to při zvláštním způsobu mitotického dělení, při tzv. meióze neboli redukční dělení. Meióza je proces, při kterém se buňka rozdělí dvakrát (proběhnou dvě cytokineze, chromozomy se však zdvojí a rozštěpí pouze jednou). Z diploidní buňky se tak stává buňka haploidní. Tento princip platí pro tvorbu gamet obojího typu. Buňky vzniklé redukčním dělením se pak diferencují morfologicky a funkčně (již bez dalšího dělení) ve zralé pohlavní buňky. Jedinci některých druhů vytvářejí oba typy pohlavních buněk. Mají vyvinuty samčí a samičí pohlavní orgány, nebo se gamety obojího typu vyvíjejí v jednom orgánu. Tento jev označujeme jako oboupohlavnost (hermafroditismus). Např. láčkovci, kroužkovci a všechny semenné rostliny jednodomé (s oboupohlavními květy). U vyšších živočichů mají jedinci vyvinut pouze jeden typ pohlavních orgánů. Existují zde tedy odděleně samičí a samčí individua. Tato skutečnost se nazývá diferencovaná pohlavnost (gonochorismus). Jedinci obou pohlaví se od sebe liší nejen přítomností samičích či samčích gonád (primární pohlavními znaky), ale i dalšími morfologickými a funkčními vlastnostmi (sekundárními pohlavními znaky). Tento jev nazýváme pohlavní dimorfismus. Diferencovaná pohlavnost je i u některých semenných rostlin, kdy jeden jedinec produkuje pouze jeden typ gamet. Jsou to dvoudomé rostliny. Nový jedinec se vyvíjí zpravidla až z buňky, která vzniká splynutím gamet opačného pohlavního typu. Tento proces nazýváme oplození (fertilizace). Je to vždy mikrogamety, která vniká do makrogamety. Při oplození se cytoplazmy obou pohlavních buněk promíchají a doje i ke splynutí jader obou gamet v jádro jedno. Tímto spojením obou gamet vzniká zygota, jejíž jádro obsahuje pak diploidní počet chromozómů. Polovina chromozómů pochází z mateřského a druhá polovina z otcovského jedince, proto získává oplozené vajíčko polovinu dědičného znaku od matky a polovinu od otce. Tento proces se nazývá pohlavní neboli sexuální.   Oplození - vnější (ve vnějším prostředí) - vnitřní (uvnitř těla samičího organismu) Proces spojení samičího a samčího jedince se nazývá pohlavní spojení neboli kopulace. U rostlin je oplozovací proces poněkud složitější, ale jeho podstata je stejná jako u živočichů. Samčí mikrogameta je u semenných rostlin nejprve přenesena v pylovém zrnu např. na bliznu květu (opýlení) a pak dopravena k vaječné buňce prorůstáním pylové láčky. K vlastnímu oplození dochází v semeníku. Pouze výjimečně se může vajíčko vyvíjet bez oplození (u některých druhů hmyzu). Tento jev se nazývá partenogeneze.   Individuální vývoj Tento vývoj začíná vznikem nového jedince a končí jeho zánikem. Při pohlavním rozmnožování je počátkem individuálního vývoje vznik zygoty a jeho koncem smrt jedince. V průběhu individuálního vývoje se zygota rozdělí mitotickým dělením na dvě buňky (blastomery). Ty se dále rychle dělí a postupně vzniká velké množství buněk. Buňky se diferencují v buňky různých tkání a vznikají jednotlivé orgány dospělého jedince.   U živočichů dělíme individuální vývoj na dvě etapy: 1) embryonální (embryogenezi) - ze zygoty se postupně vyvíjejí všechny tkáně a orgány - u savců probíhá uvnitř mateřského organismu (dává mu i látky) - u ostatních ve vnějším prostředí - u rostlin semenných, kde dochází k tvorbě zygoty v embryonálním vaku, se zygota vyvíjí v embryo, které se diferencuje pouze částečně. Stává se součástí semene. Zde přechází do klidového stadia a pokračuje ve svém vývoji v rostlinu, teprve až semeno začne klíčit. 2) postembryonální - je charakterizována zpravidla intenzivním růstem organismu. Jedinec nejen roste, ale se i dále vyvíjí. Důležitou etapou je dosažení pohlavní zralosti, tj. období, kdy je organismus schopen produkovat zralé gamety, tj. rozmnožovat se. Toto období se témž nazývá reprodukční věk. Délka individuálního života se označuje jako přirozená délka života. Je samozřejmě geneticky naprogramovaná (př. jepice - 24 hodin, jednoleté rostliny,...) Individuální vývoj je zakončen smrtí - posledním stadiem individua.

7. Charakteristické vlastnosti prvojaderných organismů Prvojaderní (Prokaryota) říše: nebuněční (subcellulata) 1) Oddělení praorganismy (eobionta) Před 3 - 4.10^9 let žily na Zemi živé soustavy podobné nyní žijícím bakteriím a sinicím. Byly to již dost složité živé soustavy - praorganismy. 2) Oddělení viry Nebuněčné organismy, které jsou schopny se množit jen v buňkách. Každý virus představuje soubor částic, které se nazývají viriony. Různé druhy virů se často tvarem virionů liší. Mohou mít tvar kulovitý, tyčinkovitý. Také velikost je velmi rozdílné. Zvláštní tvar mají viriony bakteriálních virů, tzv. bakteriofágů. Mnohé sestávají z hlavičky a bičíku, z něhož vybíhají vlákna. Každý virion obsahuje 2 chemické sloučeniny, charakteristické pro všechny živé soustavy: bílkoviny a nukleové kyseliny. RNA - viry obsahují ribonukleovou kyselinu, DNA - viry obsahující deoxyribonukleovou kyselinu. Vnitřní část virionu je tvořena jedinou molekulou nukleové kyseliny. Obklopuje ji bílkovinný obal - kapsida. U větších virů je na povrchu bílkovinného obalu ještě lipoidní obal. Viry se množí uvnitř napadených buněk. Známe je totiž jen jako vnitrobuněčné parazity jiných organismů. Infekce buňky virem probíhá v několika fázích. virová částice přilne k povrchu buňky virová částice pronikne do buňky buď celá nebo alespoň její nukleová kyselina, která je nositelkou genetické informace viru v infikované buňce se vytváří nukleová kyselina a bílkovina viru, z nich vznikne několik set virionů, které se z buňky uvolňují a mohou infikovat další buňky. Celý proces vede zpravidla k zániku napadené buňky. Viry se dělí podle druhu buněk, u kterých parazitují na živočišné, rostlinné a bakteriální. Nyní se třídí podle molekulární struktury, složení a tvaru virionů, způsobu přenosu virové infekce. Viry vyvolávají různé onemocnění člověka (chřipku, spalničky, infekční žloutenku, příušnice, dětskou obrnu, onemocnění živočichů (slintavku, kulhavku), choroby rostlin (bramborovou mozaiku). Bakteriofág ničí buňky bakterií. Viry se množí i v buňkách bezobratlých živočichů. Ontogení viry mohou být podnětem k neregulovanému množení živočišných buněk a tím dojde k vyvolání zhoubných nádorů. Studiem virů a virových chorob se zabývá virologie.   říše: prvobuněční (Protocellulata) Buněčné jádro není odděleno od cytoplazmy jadernou membránou. V buněčné stěně je vrstva peptidoglykanu (mureinu), který se nevyskytuje v buněčné stěně eukaryotické buňky. Je to složitá chemická látka, která zpevňuje buněčnou stěnu. 1) Oddělení bakterie Heterotrofní a autotrofní prvobuněčné organismy. Buňka bakterií má na vnější straně buněčné stěny chemicky odlišnou slizovitou vrstvu (pouzdro), někdy i delší bičíky (organely pohybu). Fotosyntetizující bakterie mají cytoplazmatickou membránu na některých místech vchlípenou. Tato membrána tvoří váčky, které obsahují barvivo umožňující přeměnu světelné energie slunečního záření na energii chemickou. Je to látka podobná chlorofylu - bakteriochlorofyl. Jím se liší bakterie od dalších dvou oddělení prokaryotických organismů (prokaryotické rostliny) a od všech eukaryotických organismů (eukaryotické rostliny). Za nepříznivých podmínek prostředí se vytvářejí spory. Tvar buněk je rozmanitý: kulovitý tvar - KOKY kulovité buňky uspořádané do řetízků - STREPTOKOKY koky seskupené do hroznu - STAFYLOKOKY mírně zahnuté buňky - VIBRIA spirálově stočené - SPIRILY A SPIROCHETY tyčinkovité buňky schopné tvořit spory -BACILY. Průměrná velikost od 0,3 mikrometrů až 2,0 mikrometry. Buňka bakterií se rozmnožuje příčným dělením. Je též známa konjugace = spojení dvou buněk, při němž část chromozómu jedné buňky přechází do druhé buňky. Podařilo se také uměle přenést izolovanou část DNA eukaryotické buňky bakteriální. Bakteriální buňka potom syntetizovala některé bílkoviny eukaryotické buňky. Tím byl podán důkaz, že DNA je nositelkou genetické informace u všech organismů. Dokazuje to jednotný původ živé přírody. S bakteriemi se setkáváme všude: ve vzduchu v půdě na povrchu v tělních dutinách organismů Jejich rozšíření a množství závisí na vhodnosti životních podmínek: zdroji potravy teploty pH prostředí Aerobní druhy vyžadují kyslík, anaerobní druhy žijí v prostředí bez kyslíku. Převážná část bakterií patří mezi heterotrofní organismy - saprofyty a parazity. Četné jsou i symbiotické bakterie. Bakterie hospodařící s dusíkem: vytváří z N ve vzduchu čpavek nitrifikační bakterie - ze čpavku dusičnany vnitrogenní bakterie - ze vzdušného N vytvářejí dusičnany denitrifikační bakterie - rozkládají dusičnany až na N Studiem bakterií se zabývá bakteriologie. Zasloužili se o ni: Louis Pasteur - objevil princip profylaxe = preventivní očkování (protitetanová injekce poraněnému) Robert Koch - objevil původce tuberkulózy, který se dříve nazýval Kochův bacil Sergej Nikolajevič Vinogradskij - zakladatel půdní bakteriologie   Prokaryotické rostliny 1) Oddělení sinice (Cyanophyta) Prokaryotické autotrofní rostliny se odlišují od všech jiných rostlin tím, že mají v tylakoidech (kromě barviv) jen chlorofyl a . Stavba: Cytoplasma je rozdělena na vnější a vnitřní část.Ve vnější části jsou tylakoidy, které procházejí i přes střední část. Ve vnější části jsou tylakoidy, které procházejí i přes střední část. Nejdůležitější barviva soustředěná buď v tylakoidech nebo na nich jsou: zelené barvivo chlorofyl karoten modré barvivo fykocyanin (sinice mají modrozelenou nebo sinou barvu) červené barvivo fykoerytrin (je jen u některých druhů) Chlorofyl a karoten jsou barviva, která mají jak proryotické rostliny, tak eukaryotické nižší a vyšší rostliny. Z uvedených barviv je pro průběh fotosyntézy nezbytný jen chlorofyl (ostatní barviva jsou jen doplňková). Při fotosyntéze sinice vytvářejí sinicový škrob a jiné látky. Ve vnitřní části buňky sinic byla prokázána přítomnost DNA. Stejně jako u všech prokaryotických organismů není tato jaderná hmota od cytoplazmy oddělena jadernou membránou. Buněčný obsah je obklopen plazmatickou membránou a buněčnou stěnou, které má 2 i více vrstev. U jednobuněčných sinic, které jsou vývojově starší, vnější vrstva buněčné stěny často slisovati, vnitřní strana je tenká. Tyto sinice zřídka žijí jednotlivě, buňky po rozdělení obvykle zůstávají pohromadě a tvoří kolonie obklopené slizem. Některé vláknité sinice (vývojově mladší) tvoří pochvu podobnou duté trubici, v níž jsou buňky uloženy v jednoduché nebo větvící se řadě. Buňky vláknitých sinic jsou spojeny plazmodesmy (kanálky procházející příčnými stěnami buněk). Sinice se rozmnožují příčným dělením. Dceřiné buňky dorostou do velikosti u tvaru mateřské buňky. Sinice jsou rozšířeny všude na světě. Patří mezi první organismy, které osidlují nově vzniklé vulkanické ostrovy, obnažené skály v lomech apod. Tato schopnost vyplývá z toho, že některé sinice dovedou vázat vzdušný dusík. Sinice vynikají neobyčejnou odolností vůči vysokým i nízkým teplotám - žijí v termálních zřídlech, některé v povrchové vrstvě sněhových polí ve vysokohorských podmínkách. Sinice patří mezi nejstarší organismy na Zemi vůbec. Fosilie, které se zařazují k sinicím, známe již z předchozích vrstev. Některé sinice patří mezi organismy žijící v planktonu. Tyto druhy mají v buňkách často pseudovakuoly, které snižují hustotu sinic do té míry, že se vznášejí na hladině. Mají je jednobuněčné sinice (rod Microcystic) i vláknité sinice (rod drkalka). V rybnících, stojatých vodách a kalužích vyvolávají zástupci planktonních sinic při velkém rozmnožení vznik „vodního květu“. Jsou modrozelené až olivovězelené kolonie nebo vlákna viditelná pouhým okem. Některé druhy sinic žijí v symbióze s jinými organismy. Ve spojení s houbami tvoří sinice podstatnou část lišejníku.   2) oddělení prochlorofyty (prochlorophyta) Prokaryotické autotrofní rostliny, které mají v tylakoidech (kromě jiných barviv) dvojici chlorofylů a, b . Je známý jediný autotrofní druh, který žije na povrchu mořských sumek. Stavba se podobá stavbě sinic. Kombinace barviv v tylakoidech tvoří chlorofyl a, chlorofyl b - karoten a další 3 karotenoidy. Potvrdila se vývojová spojitost s eukaryotickými nižšími rostlinami.

7. Charakteristické vlastnosti prvojaderných organismů Prvojaderní (Prokaryota) říše: nebuněční (subcellulata) 1) Oddělení praorganismy (eobionta) Před 3 - 4.10^9 let žily na Zemi živé soustavy podobné nyní žijícím bakteriím a sinicím. Byly to již dost složité živé soustavy - praorganismy. 2) Oddělení viry Nebuněčné organismy, které jsou schopny se množit jen v buňkách. Každý virus představuje soubor částic, které se nazývají viriony. Různé druhy virů se často tvarem virionů liší. Mohou mít tvar kulovitý, tyčinkovitý. Také velikost je velmi rozdílné. Zvláštní tvar mají viriony bakteriálních virů, tzv. bakteriofágů. Mnohé sestávají z hlavičky a bičíku, z něhož vybíhají vlákna. Každý virion obsahuje 2 chemické sloučeniny, charakteristické pro všechny živé soustavy: bílkoviny a nukleové kyseliny. RNA - viry obsahují ribonukleovou kyselinu, DNA - viry obsahující deoxyribonukleovou kyselinu. Vnitřní část virionu je tvořena jedinou molekulou nukleové kyseliny. Obklopuje ji bílkovinný obal - kapsida. U větších virů je na povrchu bílkovinného obalu ještě lipoidní obal. Viry se množí uvnitř napadených buněk. Známe je totiž jen jako vnitrobuněčné parazity jiných organismů. Infekce buňky virem probíhá v několika fázích. virová částice přilne k povrchu buňky virová částice pronikne do buňky buď celá nebo alespoň její nukleová kyselina, která je nositelkou genetické informace viru v infikované buňce se vytváří nukleová kyselina a bílkovina viru, z nich vznikne několik set virionů, které se z buňky uvolňují a mohou infikovat další buňky. Celý proces vede zpravidla k zániku napadené buňky. Viry se dělí podle druhu buněk, u kterých parazitují na živočišné, rostlinné a bakteriální. Nyní se třídí podle molekulární struktury, složení a tvaru virionů, způsobu přenosu virové infekce. Viry vyvolávají různé onemocnění člověka (chřipku, spalničky, infekční žloutenku, příušnice, dětskou obrnu, onemocnění živočichů (slintavku, kulhavku), choroby rostlin (bramborovou mozaiku). Bakteriofág ničí buňky bakterií. Viry se množí i v buňkách bezobratlých živočichů. Ontogení viry mohou být podnětem k neregulovanému množení živočišných buněk a tím dojde k vyvolání zhoubných nádorů. Studiem virů a virových chorob se zabývá virologie.   říše: prvobuněční (Protocellulata) Buněčné jádro není odděleno od cytoplazmy jadernou membránou. V buněčné stěně je vrstva peptidoglykanu (mureinu), který se nevyskytuje v buněčné stěně eukaryotické buňky. Je to složitá chemická látka, která zpevňuje buněčnou stěnu. 1) Oddělení bakterie Heterotrofní a autotrofní prvobuněčné organismy. Buňka bakterií má na vnější straně buněčné stěny chemicky odlišnou slizovitou vrstvu (pouzdro), někdy i delší bičíky (organely pohybu). Fotosyntetizující bakterie mají cytoplazmatickou membránu na některých místech vchlípenou. Tato membrána tvoří váčky, které obsahují barvivo umožňující přeměnu světelné energie slunečního záření na energii chemickou. Je to látka podobná chlorofylu - bakteriochlorofyl. Jím se liší bakterie od dalších dvou oddělení prokaryotických organismů (prokaryotické rostliny) a od všech eukaryotických organismů (eukaryotické rostliny). Za nepříznivých podmínek prostředí se vytvářejí spory. Tvar buněk je rozmanitý: kulovitý tvar - KOKY kulovité buňky uspořádané do řetízků - STREPTOKOKY koky seskupené do hroznu - STAFYLOKOKY mírně zahnuté buňky - VIBRIA spirálově stočené - SPIRILY A SPIROCHETY tyčinkovité buňky schopné tvořit spory -BACILY. Průměrná velikost od 0,3 mikrometrů až 2,0 mikrometry. Buňka bakterií se rozmnožuje příčným dělením. Je též známa konjugace = spojení dvou buněk, při němž část chromozómu jedné buňky přechází do druhé buňky. Podařilo se také uměle přenést izolovanou část DNA eukaryotické buňky bakteriální. Bakteriální buňka potom syntetizovala některé bílkoviny eukaryotické buňky. Tím byl podán důkaz, že DNA je nositelkou genetické informace u všech organismů. Dokazuje to jednotný původ živé přírody. S bakteriemi se setkáváme všude: ve vzduchu v půdě na povrchu v tělních dutinách organismů Jejich rozšíření a množství závisí na vhodnosti životních podmínek: zdroji potravy teploty pH prostředí Aerobní druhy vyžadují kyslík, anaerobní druhy žijí v prostředí bez kyslíku. Převážná část bakterií patří mezi heterotrofní organismy - saprofyty a parazity. Četné jsou i symbiotické bakterie. Bakterie hospodařící s dusíkem: vytváří z N ve vzduchu čpavek nitrifikační bakterie - ze čpavku dusičnany vnitrogenní bakterie - ze vzdušného N vytvářejí dusičnany denitrifikační bakterie - rozkládají dusičnany až na N Studiem bakterií se zabývá bakteriologie. Zasloužili se o ni: Louis Pasteur - objevil princip profylaxe = preventivní očkování (protitetanová injekce poraněnému) Robert Koch - objevil původce tuberkulózy, který se dříve nazýval Kochův bacil Sergej Nikolajevič Vinogradskij - zakladatel půdní bakteriologie   Prokaryotické rostliny 1) Oddělení sinice (Cyanophyta) Prokaryotické autotrofní rostliny se odlišují od všech jiných rostlin tím, že mají v tylakoidech (kromě barviv) jen chlorofyl a . Stavba: Cytoplasma je rozdělena na vnější a vnitřní část.Ve vnější části jsou tylakoidy, které procházejí i přes střední část. Ve vnější části jsou tylakoidy, které procházejí i přes střední část. Nejdůležitější barviva soustředěná buď v tylakoidech nebo na nich jsou: zelené barvivo chlorofyl karoten modré barvivo fykocyanin (sinice mají modrozelenou nebo sinou barvu) červené barvivo fykoerytrin (je jen u některých druhů) Chlorofyl a karoten jsou barviva, která mají jak proryotické rostliny, tak eukaryotické nižší a vyšší rostliny. Z uvedených barviv je pro průběh fotosyntézy nezbytný jen chlorofyl (ostatní barviva jsou jen doplňková). Při fotosyntéze sinice vytvářejí sinicový škrob a jiné látky. Ve vnitřní části buňky sinic byla prokázána přítomnost DNA. Stejně jako u všech prokaryotických organismů není tato jaderná hmota od cytoplazmy oddělena jadernou membránou. Buněčný obsah je obklopen plazmatickou membránou a buněčnou stěnou, které má 2 i více vrstev. U jednobuněčných sinic, které jsou vývojově starší, vnější vrstva buněčné stěny často slisovati, vnitřní strana je tenká. Tyto sinice zřídka žijí jednotlivě, buňky po rozdělení obvykle zůstávají pohromadě a tvoří kolonie obklopené slizem. Některé vláknité sinice (vývojově mladší) tvoří pochvu podobnou duté trubici, v níž jsou buňky uloženy v jednoduché nebo větvící se řadě. Buňky vláknitých sinic jsou spojeny plazmodesmy (kanálky procházející příčnými stěnami buněk). Sinice se rozmnožují příčným dělením. Dceřiné buňky dorostou do velikosti u tvaru mateřské buňky. Sinice jsou rozšířeny všude na světě. Patří mezi první organismy, které osidlují nově vzniklé vulkanické ostrovy, obnažené skály v lomech apod. Tato schopnost vyplývá z toho, že některé sinice dovedou vázat vzdušný dusík. Sinice vynikají neobyčejnou odolností vůči vysokým i nízkým teplotám - žijí v termálních zřídlech, některé v povrchové vrstvě sněhových polí ve vysokohorských podmínkách. Sinice patří mezi nejstarší organismy na Zemi vůbec. Fosilie, které se zařazují k sinicím, známe již z předchozích vrstev. Některé sinice patří mezi organismy žijící v planktonu. Tyto druhy mají v buňkách často pseudovakuoly, které snižují hustotu sinic do té míry, že se vznášejí na hladině. Mají je jednobuněčné sinice (rod Microcystic) i vláknité sinice (rod drkalka). V rybnících, stojatých vodách a kalužích vyvolávají zástupci planktonních sinic při velkém rozmnožení vznik „vodního květu“. Jsou modrozelené až olivovězelené kolonie nebo vlákna viditelná pouhým okem. Některé druhy sinic žijí v symbióze s jinými organismy. Ve spojení s houbami tvoří sinice podstatnou část lišejníku.   2) oddělení prochlorofyty (prochlorophyta) Prokaryotické autotrofní rostliny, které mají v tylakoidech (kromě jiných barviv) dvojici chlorofylů a, b . Je známý jediný autotrofní druh, který žije na povrchu mořských sumek. Stavba se podobá stavbě sinic. Kombinace barviv v tylakoidech tvoří chlorofyl a, chlorofyl b - karoten a další 3 karotenoidy. Potvrdila se vývojová spojitost s eukaryotickými nižšími rostlinami.

8. Výživa rostlin Mezi rostlinou a prostředím probíhá neustálá výměna látek a energií. Rostlina z prostředí látky přijímá - příjem - přizpůsobuje je svým potřebám - asimilace - a po využití energie, vázané v přijatých látkách , je postupným štěpením např. při dýchání - disimilace - jako nepotřebné vydává do prostředí - výdej látek. Z přijatých látek se ty, které jsou potřebné pro životní děje rostliny, nazývají živinami. Rostliny, kromě několika výjimek, přijímají živiny jen ve vodných roztocích nebo v plynné formě, protože stěna buněčná rostlinných buněk propouští jen roztoky a plyny. Rostliny přijímají roztoky hlavně kořeny a plynné látky převážně listy. V rostlinách se živiny ve formě roztoků pohybují z buňky do buňky difúzí a osmózou, u rostlin vývojově vyšších se pro transport látek tedy i živin vyvinula speciální - vodivá pletiva. Rostlina žije v prostředí, ve kterém je mnoho prvků. Které z nich rostlina z prostředí přijala, zjistíme analýzou rostlinného těla. Když rostlinu zbavíme vody čili ji vysušíme, získáme sušinu. Sušina se skládá z rozmanitých organických a anorganických látek, když ji spálíme, zůstane popel. Spálení je dokonalá oxidace, při které organické látky uniknou jako volný dusík nebo plynné oxidy (oxid uhličitý, oxid dusíku). Zbytek - popel - jsou anorganické látky, a to oxidy, uhličitany, sulfáty, fosforečnany a chloridy různých prvků. V těle různých rostlin bylo zjištěno asi 70 prvků. Prvky nepostradatelné pro život rostlin se nazývají biogenní prvky. Některé z nich se v rostlinách nacházejí ve větším množství a tvoří hlavní oddíl sušiny - to jsou stavební prvky - makroelementy (C, O, H, K, N, Ca, Mg, P, S). Jiné jsou přítomny jen v nepatrném množství, to jsou stopové prvky - mikroelementy, s katalytickými účinky (např. Pe, Mn, B, Sr, Cl, Cu, Zn, Ba, Lim Co). Ostatní prvky v rostlinách (např. Na, Si, Al) nemají biogenní charakter. Biogenní prvek se ve své funkci nedá nahradit jiným prvkem. Nedostatek některého biogenního prvku se na rostlině projeví abnormálním vývinem až vyhynutím. Analýzou je možné zjistit, které prvky a v jakém množství se v rostlině nacházejí, ale nezjistí se, které jsou pro rostlinu nezbytně potřebné a které se do ní dostaly jen náhodou a pro její životní děje nemají význam. Důležitost jednotlivých prvků pro život rostliny a pro její jednotlivé životní projevy je možno zjistit pěstování v živném prostředí (médiu), jehož chemické složení přesně známe a případně je můžeme měnit. O významu určitého prvku se přesvědčíme tak, že ho ze životního prostředí vyloučíme nebo ho do něj přidáme. Takové pokusy se mohou provádět ve dvojím živném médiu: v nerozpustném, např. v čistém křemenném písku, do něhož nalijeme vodný roztok solí zkoumaných prvků v živném roztoku, tj. ve vodě, ve které je rozpuštěné určité množství solí živných prvků, to jsou vodní kultury. Jako vodní kultury - hydroponicky - se mohou pěstovat i zemědělské plodiny. Hydroponické pěstování rostlin má slibnou budoucnost, zejména při případném nedostatku zemědělské půdy. Vodními kulturami se dokázalo, že k výživě zelených rostlin zcela postačí anorganické látky a rostliny je přijímají kořeny z půdy nebo ze živného roztoku a listy ze vzduchu (CO2). Listy mohou rostliny přijímat i jiné minerální živiny. Taková mimokořenová výživa se aplikuje postřikem nebo poprachem a umožňuje regulovat hladinu živin během vegetace. Osvědčilo se to např. při dodávání dusíkatých hnojiv obilninám.   Minerální výživa rostlin Heterotrofie Heterotrofní organismy z organických látek přijímají uhlík, který je nezbytný pro jejich život. Ostatní složky výživy přijímají z velké části stejně jako autotrofní organismy. Rozkladem organických látek získávají i energii potřebnou pro jejich životní pochody. Protože organické látky jsou bohaté na energii, vystačí jim jako zdroj potřebné energie. Heterotrofní způsob výživy je vývojově primitivnější, protože závisí na jiných organismech, které jsou schopně organické látky syntetizovat. Z rostlin jsou heterotrofní zejména některé nezelené rostliny, ale i mladé klíční rostlinky zelených rostlin se vyživují heterotrofně - zásobními látkami ze semen až do doby, dokud jim nezelenají dělohy nebo dokud se jim nevyvinou zelené asimilační listy. I orgány zelených rostlin, které nemají chlorofyl, se vyživují heterotrofně, např. kořeny, květy, plody a některá pletiva. Celá rostlina je autotrofní jen u vývojově nejnižších rostlin, jejichž všechny buňky obsahují asimilační barvivo. Podle toho, odkud heterotrofní organismy získávají organické látky, dělíme je na saprofyty - organické látky získávají z odumřelých organismů, a parazity org. l. odebírají organismům živým. Saprofyti mají v přírodě velký význam, protože rozkládají odumřelá těla rostlin a živočichů, až posléze je mineralizují. Tak mění organické zbytky na jednoduché organické látky (např. H2O,CO2, NH3, H2S a některé soli), které jsou opět přístupné rostlinám k výživě. Na rozkladu organických zbytků se saprofyti účastní v pravidelném pořadí jeden po druhém. Přitom konečné produkty jedněch saprofytů jsou výchozím materiálem pro dalšího saprofyta. Paraziti odebírají živiny jinému živočichu - žijícímu organismu - hostiteli - a do jeho těla často vylučují různé zplodiny svého metabolismu - toxiny. Žijí buď na povrchu těla hostitele a z jeho buněk vysávají živiny nejčastěji haustorií (např. padlí, kokotice) nebo žijí v těle hostitele (např. původce rakoviny brambor). Někteří paraziti žijí jen na jednom hostiteli, jiní potřebují ke svému vývinu hostitele dva, např. rez travní obilniny a dřišťál. Paraziti odebírají z těla hostitelské rostliny všechny živiny - minerální i organické. Poloparaziti jsou semenné rostliny s chlorofylem, takže organická část živin si vytvářejí samy fotosyntézou, ale vodu a minerální živiny odebírají hostitelské rostlině. Proto jejich haustoria vnikají do dřevní části cévních svazků hostitelské rostliny. Typickým poloparazitem je jmelí bílé, které se přichytávají na kořeny lučních porostů, např. všivec, světlík. Hostitelská rostlina se proti parazitům brání různými obrannými mechanismy. Proti parazitům jsou odolnější rostliny s větší mechanickou odolností, tj. s tlustším epidermem a pokožkou s korkovou vrstvou, příp. s větším obsahem ligninu - látky, která zpevňuje buněčné stěny, hlavně dřevní části svazků cévních. Některá pletiva vyšších rostlin produkují např. fotoncidy - látky, které ničí baktérie a houby. Rostlina, schopná odolat působení parazitů, je proti němu rezistentní čili imunní. Imunita rostlin proti příslušným parazitům má genetický základ. V současné době ochrany rostlin se zavádí mykoparazitismus - to znamená nasazení parazita na cizopasnou houbu. Dosáhne se usměrnění potravinového řetězce, a tím se bojuje např. proti spále řepy.   Autotrofie Autotrofní rostliny vytvářejí z  jednoduchých, na energii chudých anorganických látek, energeticky bohaté organické látky. Zdrojem uhlíku je pro něj CO2. Energii na jeho redukci získávají buď oxidací jednoduchých, nejčastěji anorg. látek, chemosyntézou nebo fotosyntézou spojenou s uvolňováním kyslíku. Chemosyntéza je autotrofní způsob výživy baktérií, které nemají chlorofyl, a tak nemohou využívat světelnou energii. Zdrojem uhlíku je jim CO2. Chemickou energii na jeho redukci získávají oxidací jednoduchých, hlavně anorganických např. H2S, H, CH3, železnatých a manganatých solí, méně často organických látek, např. metanu. Ze zemědělského hlediska jsou z chemosyntetizujících baktérií důležité např. nitrifikační baktérie. Žijí v půdě, ve které se rozkladem organických zbytků uvolňuje amoniak. Ten se při nitrifikaci nejprve oxiduje na dusitany a potom dále na dusičnany. Při obou reakcích se uvolňuje energie. Nitrifikací se zvětšuje v půdě množství dusíkatých sloučenin, přijatelných kořeny rostlin. Denitrifikační baktérie půdu naopak ochuzují o dusíkaté sloučeniny, protože rozkládají nitráty, přičemž se uvolňuje dusík, který uniká do atmosféry. V rostlinném těle se uskutečňuje mnoho procesů výměny a přeměny látek. Mezi nimi má prvořadý význam příjem uhlíku z oxidu uhličitého za spoluúčasti světelné energie a jeho zabudování do organických sloučenin v procesech fotosyntézy. Světelná energie se mění na energii chemickou, pomocí níž se z oxidu uhličitého a vody tvoří sacharidy, neboli z anorganických látek látky organické, a do vzduchu uniká kyslík. Proto je fotosyntéza velmi důležitý fotochemický a biochemický proces, podmiňující život na naší planetě.   Chloroplast Fotosyntéza vyšších rostlin probíhá v chloroplastech uložených v cytoplazmě buněk. V jedné buňce zeleného listu jich bývá 20 až 100. Každý chloroplast je ohraničený dvojitou membránou, která uzavírá základní bílkovinnou plazmu - stroma. V ní je síť uzavřených membrán ve tvaru stlačených měchýřků, které se nazývají tylakoidy. Stupňovité na sebe uložené tylakoidy tvoří grana, která jsou pro velký obsah chlorofylu intenzívně zelená. Tylakoidy mají vrstevnatou strukturu. Jejich povrchová vrstva je bílkovinná, vnitřní lipidová.   Fotosyntetické pigmenty Pro fotosyntézu jsou důležité některá barviva - pigmenty - zejména zelená barviva - chlorofyly a a b, protože absorbují nejúčinnější modrou a červenou oblast spektra. Další pigmenty, zvláště karotenoidy, však spolu s chlorofylem b pouze zprostředkovávají přenášení fotonu elementárního množství elektromg. záření. Molekuly fotosyntetických pigmentů jsou v chloroplastech seskupené do systémů. Z mnoha molekul v systému může pohltit dopadající foton jen jedna molekula chlorofylu a. Při fotosyntéze je tedy nejdůležitější chlorofyl a, protože jeho molekula může absorbovat foton, a tím se dostane do excitovaného stavu, tj. do stavu s vyšší hladinou energie. Jeden z jejich elektronů se totiž obohatil o energii absorbovaného fotonu, a tím se zvětšila jeho energie. Tento elektron se z molekuly chlorofylu a uvolní a zachytí ho některý přenášeč. Molekula chlorofylu a se ztrátou elektronu ionizuje a chybějící elektron si hned doplní.   Činitelé ovlivňující intenzitu fotosyntézy Prvořadými podmínkami fotosyntézy jsou živé chloroplasty, světelná energie, voda a oxid uhličitý. Živé chloroplasty. Protože fotosyntéza je činností živého chloroplastu, tedy organely buňky, je ovlivňována stejnými činiteli prostředí, které ovlivňují život buňky. Světelná energie. Na průběh fotosyntézy má vliv kvalita (délka vlny), intenzita a doba působení světelné energie. List jako orgán fotosyntézy absorbuje jen asi 2% na něj dopadající světelné energie. CO2. Koncentrace CO2 v atmosféře je malá (0,03%). Rostliny jsou na ni přizpůsobené velkými dotykovými plochami aparátu fotosyntézy. Menší změny koncentrace CO2 intenzitu podstatně neovlivňují, ale jeho vysoký obsah fotosyntézu snižuje nebo zcela zastaví. Teplota. Fotosyntéza se uskutečňuje jen v určitém rozmezí teplot (0 až 60 ). Zvyšováním teploty k určité optimální hranici (asi 30 až 40 ) se fotosyntéza urychluje, další zvyšování teploty fotosyntézu zpomalí až zastaví. Voda. Je nezbytnou podmínkou života, tedy i fotosyntézy, současně je i materiálem pro fotolýzu.   Mixotrofie Mixotrofní rostliny žijí autotrofně - heterotrofním způsobem života. Přizpůsobují se tak stanovišti s nedostatečnou výživou, zejména s nedostatkem N (např. masožravé rostliny). Symbióza je prospěšné soužití dvou nebo více organismů. Symbioticky žijící organismy si vzájemně doplňují svou výživu např. o sloučeniny uhlíku, dusíku, o enzymy a růstové látky. V symbióze spolu mohou žít např. houby s řasami, nebo i se živočichy, např. v trávící soustavě živočichů specific. mikroflóra. Bobovité rostliny, v důsledku symbiózy s půdními baktériemi, mají schopnost vázat atmosférický dusík. Činností baktérií se tvoří na jejich kořenech hlízky, proto se půdní baktérie nazývají také hlízkovité. Střídavě žijí volně v půdě a kořenech bobovité rostliny, která jim dodává k jejich výživě sacharidy. Po příjmu dusíku z prostředí z nich tvoří dusíkaté sloučeniny, zejména bílkoviny, které vyživují bobovité rostliny, zejména v době květu a tvorby plodů. Po skončení života bobovité rostliny se zbývající baktérie dostanou do půdy a v následujícím roce se celý cyklus opakuje. Činnosti hlízkovitých baktérií se využívá v zemědělství při zeleném hnojení. Celé bobovité rostliny se zaorají do půdy, čímž se půdy obohatí o dusíkaté látky. Příkladem symbiózy autotrofních zelených řas s heterotrofními houbami jsou lišejníky. Řasa tvoří asimiláty, houba dodává vodu a minerální živiny. Mykorhiza je symbiózou hub s kořeny vyšších rostlin. Z nich odebírá houba organické látky tak, že hyfami přilne k povrchu kořenů, např. lesních stromů, přičemž pronikne i do mezibuněčných prostoru mezi pokožkou a korovými buňkami anebo až do živých buněk kořenových pletiv, anebo žije na povrchu kořene a současně její hyfy pronikají do buněk, jako u mnoha našich dřevin. Houba pomáhá rostlině získat více vody a minerálních živin a produkuje pro ni účinné látky, např. enzymy, vitamíny a růstové látky. Semena orchidejí klíčí jen v přítomnosti určitých druhů hub. Některé druhy hub zase vyrůstají jen v blízkosti určitých stromů (křemenáč osikový, klouzek modřínový aj.).

9. Vodní režim, růstové a vývojové procesy rostlin Příjem a vedení vody v rostlinách, růst a vývoj rostlin, vliv tepla a světla. Vodní režim Voda je rozpouštědlem látek, složkou struktury buněk, poskytuje rostlinám vodík i kyslík, a je tedy nezbytná pro optimální průběh fotosyntézy a dalších fyziologických pochodů. Aktivita vody v buňkách nezávisí na jejím množství ale na jejím stavu, který je vyjádřený vodním potenciálem buňky. Vyjadřuje se v jednotkách tlaku a udává, o kolik je aktivita v buňce nižší než aktivita čisté vody. Vodní potenciál čisté vody se pokládá za nulový. Vodní potenciál má několik složek. Z nich uvedeme zejména osmotický potenciál, což je záporná hodnota osmotického tlaku. Čím vyšší je osmotický tlak, tím nižší je osmotický potenciál. Tak na obsah buňky je tlakový potenciál. Obvykle se skládá z buněčné stěny - turgoru, z tlaku okolních buněk a z hydrostatického tlaku. Faktory ovlivňující příjem vody kořeny. Vyšší rostliny přijímají vodu kořeny. Kořenovými vlásky roste absorpční povrch kořenů desetkrát až patnáctkrát. Výjimkou jsou vodní rostliny, které přijímají vodu celým povrchem těla. Také suchozemské rostliny mohou částečně přijímat vodu i listy, např. z rosy. Je-li nedostatek vody v půdě, je příčinnou sníženého příjmu vody nízký obsah pohyblivé vody v půdě. Při nadbytku vody v půdě trpí kořenový systém nedostatkem kyslíku. To vede ke snížení rychlosti dýchání kořenů, a tím se zpomalí i pohyb vody z půdy do kořenů. Vedení vody v rostlinách Voda v cévách dřeva se pohybuje od kořenů vzestupně ve směru poklesu vodního potenciálu. Tento proud vody označujeme jako transpirační proud, neboť je do značné míry působení transpirací, tj. odpařováním vody z povrchu listů. K pohybu vody od kořenové pokožky do trachejí a tracheid v kořenu dochází v důsledku postupného poklesu vodního potenciálu buněk primární kůry kořene. Přitom se uplatňuje i tzv. kořenový vztlak. Jde o tlak, který vytlačuje vodu do výše položených pletiv v rostlině. Je způsobeno bobtnáním a osmotickými silami protoplastů kořenových buněk. Při pohybu vody cévami se uplatňuje i koheze vody, tj. soudržnost jejich molekul a adheze vody, tj. její přilnavost ke stěně cévy. Tyto síly působí, že voda v cévách tvoří „vodní vlákna“ vyplňující cévy dřeva od oblasti kořenů až do listového parenchymu pohybující se vzhůru nasáváním kořenových buněk, kořenovým vztlakem a transpirací vody z listů. Při vedení vody se uplatňují i síly elektroosmotické. Růst Pojem růstu rostliny. Růstem rostliny rozumíme nezvratné přibývání hmoty rostliny spojené s dělením buněk, jejich zvětšováním (zvláště prodlužováním) i diferenciací. Podle toho se běžně rozeznávají tři růstové fáze buňky: embryonální prodlužovací diferenciační Buňky v embryonální fázi růstu jsou soustředěny v dělivých pletivech (meristémech) především na vrcholech stonků a kořenů, ale i v druhotných meristémech (kabinu a felogénu. V embryonální fázi dochází neustálým dělením buněk ke zvětšování jejich počtu. Naproti tomu v prodlužovací fázi roste objem buňky především vzhledem ke vzniku velkých centrálních vakuol. Stěny buněčné se rozepínají, neboť se v nich roztahuje síť celulózních micel, a tak roste plasticita. Embryonální růstová fáze trvá na rozdíl od fáze prodlužovací velmi dlouho. Například pupeny na ovocných stromech se embryonálně zakládají asi 20 měsíců, ale na jaře se plně rozvinou za 2 - 3 týdny. V některých pupenech se ovšem během embryonálního růstu počnou již zakládat květy. Také embryo po oplození vajíčka se záhy diferencuje v lodyžní a kořenový pól. Tento diferenciační růst, i když je s embryonálním růstem těsně spojený, je již typickým projevem vývoje rostliny. Růst rostlin je ovlivněn faktory vnějšími i vnitřními. K vnějším patří především teplota, světlo, voda a výživa, k vnitřním hlavně rostlinné hormony. Vnější faktory růstu Pro každý druh rostliny je možno stanovit tři důležité body teploty: teplotu, při níž růst začíná (minimum), teplotu, při níž růst je nejvyšší (optimum), teplotu, při níž růst ustává vzhledem k útlumu enzymatické a metabolické aktivity (maximum). Podle výše optima rozdělujeme rostliny na teplobytné a chladnobytné. Světlo je nezbytné pro růst zelených rostlin, potřebují je nutně k tvorbě asimilátů při fotosyntéze. Rostliny s dostatečným množstvím zásobních látek mohou však žít určitou dobu i ve tmě. Například klíčky na hlízách bramboru nebo stonky klíčícího bobu s bohatou zásobárnou živin v semenech rostou dlouho i ve tmě, ale lodyžní články se přitom nápadně prodlužují a listy zakrňují. Tento jev označujeme jako etiolizaci. Pozorujeme jej u všech rostlin, např. i při zastínění v příliš hustém porostu. Rostliny proto obecně rostou i v noci rychleji než ve dne, pokud není růst v noci bržděn příliš nízkými teplotami. Voda je nezbytná již v embryonální a zvláště pak v prodlužovací fázi, kdy dochází k vakuolizaci buňky. Také živiny, jež čerpá rostlina ze vzduchu i z půdy, jsou nezbytné k růstu. Velký nedostatek minerálních živin vede k zakrnělému růstu. Protikladem je gigantický růst související s hojnou výživou. Vnitřní faktory růstu a mechanismus působení rostlinných hormonů K nejvýznamnějším vnitřním faktorům růstu patří rostlinné hormony (fytohormony). Známe fytohormony růst povzbuzující (stimulátory) a fytohormony růst brzdící (inhibitory). K prvním patří auxiny, gibereliny a cytokininy, z druhých jsou nejdůležitější kyselina abscisová a látky fenolické. Všechny fytohormony s uplatňují při dělení buněk. Toto dělení je zvlášť nápadně podněcováno cytokininy. Jednotlivé typy fytohormonů se tvoří v určitých částech rostlinného těla. Auxiny se např. tvoří ve vrcholech lodyh, cytokininy v kořenech, gibereliny hlavně v nejmladších listech a v kořenech, inhibitory především v dospělých listech. Auxiny jsou většinou derivátu indolu. Zesilují nejen prodlužování buněk, ale i jejich dělení v kambiu a při zakládání druhotných kořenů. V některých případech je však auxin schopen brzdit růst. Brzdí např. vyrůstání postranních pupenů na lodyze. Auxin zvyšuje rychlost syntézy DNA a RNA a tím i syntézy bílkovin včetně četných enzymů, z nichž celulóza působí na změkčení stěny buněčné. Tím vzroste její roztažlivost (plasticita). Auxin však působí i na zvýšení propustnosti plazmatické membrány a na zesílený příjem vody a živin do buňky. Abscinová kyselina a další inhibitory brzdí především tím, že zastavují transkripci DNA, a tím působí proti giberelinům, které růst naopak nápadně podporují. Růstové korelace Růstové korelace jako projev celistvosti rostlinného těla Se vznikem rostlinných hormonů v jednotlivých částech těla rostliny a s jejich prouděním do jiných částí souvisejí tzv. růstové korelace. Korelačně brzdící (inhibiční) vliv dospělých listů můžeme snadno prokázat, rozřežeme-li např. lodyhu krtičníku hlíznatého na úseky, a to každý s jedním listovým párem, kde v úžlabí listů jsou pupeny. Pěstujeme-li ve vodní kultuře izolovaný lodyžní úsek s mladými listy z horní části lodyhy, přičemž jeden z obou vstřícných listů odstraníme, roste pouze pupen v úžlabí ponechaného listu. Pěstujeme-li však obdobně lodyžní úsek ze spodní části lodyhy s dospělými listy, vyrůstá naopak jen pupen v úžlabí odstraněného listu, zatímco ponechaný list brzdí pupen ve svém úžlabí. Že kořeny působí na růst stimulačně již svým metabolismem spojeným s tvorbou giberelinů a cytokuninů (tedy bez ohledu na funkci spojenou s příjmem vody a živin), snadno dokážeme, když např. klíční rostliny hrachu zbavíme kořene a pěstujeme spolu s rostlinami kořene nezbavenými ve vzduchu nasyceném vodními parami. Pak je růst lodyhy u rostlin zbavených kořene podstatně pomalejší než u rostlin s ponechaným kořenem. Vzájemný růstový vztah listů a kořenů je možno dobře pozorovat i na výmladcích na pařezech. Rozmnožování a vývoj Pohlavní a nepohlavní rozmnožování rostlin, rodozměna Rostliny se rozmnožují pohlavně a nepohlavně. Pohlavní rozmnožování se v životním cyklu rostlin střídá s nepohlavním. Pohlavní rozmnožování je charakterizováno tvorbou pohlavních buněk (gamet). Střídá se s rozmnožováním nepohlavním, při čemž dochází k redukci počtu chromozómů a tvorbě haploidních nepohlavních výtrusů (spor.). Nepohlavní rozmnožování, při němž nedochází k redukci počtu chromozómů, se nazývá vegetativní. Střídání pohlavní generace (gametofytu) a nepohlavní generace (sporofytu) se nazývá rodozměna (metageneze). Fáze ontogeneze Fyziologicky se vývoj rostlinného jedince dělí na období embryonální, vegetativní, období dospělosti a stárnutí. V embryonálním období jsou všechny buňky tvořící rostlinu v embryonální fázi svého vývoje. U převážně většiny vyšších rostlin probíhá embryonální období nebo jeho část na mateřském jedinci. U řas s nejjednoduššími typy stélky nelze toto období odlišit od období vegetativního. Vegetativní období je charakterizováno růstem organismu a tvorbou trvalých pletiv. V tomto období se organismus rozmnožuje pouze vegetativně. V období dospělosti rostlinný jedinec nabývá schopnosti tvořit pohlavní buňky (gamety) nebo haploidní spory. Nástup další fáze ontogeneze neznamená ukončení dějů charakteristických pro období předcházející. Část buněk setrvává v embryonální fázi a tvoří dělivá pletiva, vegetativní růst a schopnost vegetativně se rozmnožovat trvá i v období dospělosti. Období stárnutí (senescence) je charakterizováno převahou katabolických pochodů a odumíráním rostliny, končí smrtí rostliny, což je nevratné zastavení všech metabolických dějů. Během ontogeneze většina rostlin prochází jedním nebo více obdobími metabolického klidu (dormance).

10. Vyšší rostliny Do podříše vyšší rostliny zařazujeme převážně autotrofní eukaryotické rostliny, které mají v tylakoidech chloroplastů chlorofyl a, b. Tělo vyšších rostlin má soustavu vodivých (někdy jsou potlačena) a krycích pletiv. Vývoj vyšších rostlin Vývojově vznikly vyšší rostliny ze skupiny zelených řas. Neprimitivnější známe již z kambia, spolehlivě až ze siluru. V devonu dochází k přechodu rostlin z vody na souš. Atmosféra obsahuje již dost kyslíku, vzniká ozónová vrstva jako vrstva ochranná před ultrafialovým zářením. V prvohorách dochází zejména k evoluci mechorostů, ke konci prvohor (přesněji v mladších prvohorách) se pak vytváří tři mohutné vývojové větve - plavuně, přesličky a kapradiny. Vývoj nahosemenných rostlin je zaznamenán v karbonu (semenné kapradiny) a jeho vrchol na samé konci prvohor vznikem cykasovitých a jinanovitých rostlin a zejména jehličnanů. Krytosemenné rostliny se pak objevují v druhohorách. Charakteristické znaky vyšších rostlin Přechod rostlin na souš souvisel se vznikem základu kořene, který upevňuje rostlinu v půdě a čerpá z půdy anorganické látky. S tím souvisí potřeba odvádět anorganické a organické látky - vzniká soustava vodivých pletiv - vyvíjí se cévní svazek, který má dvě části: část dřevní (xylém) - jeho nejdůležitější součástí jsou cévy a cévice tj. protáhlé buňky se zdřevnatělými stěnami, jejichž přepážky jsou rozpuštěny (u cévy). Odvádějí anorganické látky z kořene do nadzemní části rostliny. Tyto buňky zároveň rostlinu zpevňují. V době své činnosti jsou odumřelé. část lýková - její nejdůležitější součástí jsou sítkovice tj. sloupce protáhlých buněk, které zůstávají živé; buněčné stěny jsou na kratších stranách proděravělé, tvoří sítko přes které prochází cytoplazma. Sítkovice vedou organické látky ze zelených částí rostliny na místa potřeby. Před vnějšími vlivy chrání rostlinu soustava krycích pletiv. Mohou být např. z kutinu - vytváří pak kutikulu. Styk s vnějším ovzduším se uskutečňuje pomocí průduchů, které umožňují výměnu plynů a regulují vypařování vody. Průduch se skládá ze dvou buněk svěracích (obsahují chloroplasty), mezi nimiž je průchodová štěrbina. Vyšší rostliny dělíme podle vývojových větví do několika oddělení: ryniofyty (Rhyniophyta) mechorosty (Bryophyta) plavuně (Lycopodiophyta) přesličky (Bquisetpphyta) kapradiny (Polypodiophyta) rostliny nahosemenné (Pinophyta) rostliny krytosemenné (Magnoliophyta) Oddělení: Ryniofyty Nejjednodušší vyšší rostliny rostoucí v siluru a devonu. Jejich podzemní část s funkcí kořene se nazývá rhizomoid, nadzemní stonek - telom. Středem telomu probíhá dřevostřední cévní svazek. Telomy byly buď sterilní (asimilační funkce) nebo fertilní - nesly výtrusnici s nepohyblivými výtrusy (spory). Z výtrusu vyrůstala rostlina podobná rostlině nesoucí výtrusnici, která nesla haploidní samčí (spermatozoid) a samičí (vaječná buňka) pohlavní částice, jejichž splynutím vznikla diploidní zygota, z níž vyrostla nová rostlina nesoucí výtrusnici. Takový vývoj je příkladem rodozměny neboli střídání pohlavní (gametofyt) a nepohlavní (sporofyt) generace. Pohlavní a nepohlavní generace jsou samostatné, mají podobný tvar. Je to tzv. stejnotvará (izomorfní) rodozměna. Oddělení: Mechorosty Vyšší rostliny, u nichž soustava vodivých pletiv dosáhla jen omezeného stupně vývoje a u nichž má v individuálním vývoji převahu gametofyt na sporofytem. Vývojově nejpůvodnější mechorosty mají jednoduchou lupenitou stélku zakončenou zeleným štětem s tobolkou, v jejichž pokožce bývají průduchy. Většina mechorostů má stélku rozlišenou na příchytná vlákna, lodyžku a lístky. Příchytná vlákna mají funkci kořenů. V lodyžce je u některých mechorostů nedokonalé vodivé pletivo. Na povrchu je lodyžka kryta pletivem. Na lodyžku navazuje štět s tobolkou, který má u většiny mechorostů krátké trvání. Tobolka je kryta kutikulou. Střídání generací u mechorostů Z jednobuněčného výtrusu (ln) vyklíčí zelený prvoklíček. Na něm se vyvíjí jednoduché zelené rostlinky, které jsou buď jednodomé nebo dvoudomé. Samčí pohlavní ústrojí se nazývají pelatky, samičí pohlavní ústrojí zárodečníky. V pelatkách se tvoří samčí pohlavní buňky - spermatozoidy, které se ve vodním prostředí pohybují pomocí bičíků. V zárodečnících je nepohyblivá samičí pohlavní buňka - vaječná buňka. Oplozením, které se děje ve vodním prostředí, vzniká zygota (2n), z níž se vyvine válcovitý štět s tobolkou. Uvnitř tobolky vzniknou redukčním dělením výtrusy (ln). Během individuálního vývoje procházejí mechorosty různotvarou rodozměnou, v níž převažuje gametofyt (prvoklíček - mechová rostlinka) nad sporofytem (štět s tobolkou). Mechorosty dělíme podle vývojových větví na dvě třídy: 1. Játrovky - mají lupenitou stélku zástupci: porostnice mnohotvará 2. Mechy zástupci: rody měřík + trávník ploník jalovcový ploník ztenčený bělomech sivý rašeliník (udržuje vysoké procento vody ve specifických buňkách hyalocystách) Oddělení: Plavuně, přesličky, kapradiny Vyšší rostliny, které mají tělo rozlišené na nadzemní stonek s listy a podzemní kořeny. Vývojově původnější jsou u nich vedlejší kořeny. Vývojově původnější jsou u nich vedlejší kořeny. Pokožku kořenů tvoří jediná vrstva buněk, jejichž vnější stěny neobsahují kutin. Na apikální části kořene vznikají z buněk pokožky kořenové vlásky, které zvyšují absorpci kořene. Vzrostlý vrchol kořene je chráněn čepičkou. Plavuně, přesličky, kapradiny mají v kořenech radiální cévní svazky - paprsčitě se střídají část dřevní a lýková. Střídání generací u plavuní, přesliček a kapradin Druhy v těchto odděleních procházejí různotvarou rodozměnou, v níž převládá sporofyt na gametofytem. Pohlavní generace - gametofyt - se nazývá prokel. Prokel má rozmanitý tvar, může být oboupohlavný (nese pelatky i zárodečníky) i jednopohlavný. U vývojově pokročilejších druhů dochází k rozlišení výtrusů: na samčích výtrusnicových listech se vytvářejí samčí výtrusnice, které obsahují drobně samčí výtrusy (mikrospory), jež dávají vznik samčím proklům s pelatkami na samičích výtrusnicových listech vznikají samičí výtrusnice obsahující velké samičí výtrusy (makrospory), které dávají vznik samičím proklům se zárodečníky Taková rodozměna se nazývá různotvará různovytrusá rodozměna. Na ni pak navazuje vývojový stupeň, na němž dochází k vývoji vajíčka a semene. Plavuně, přesličky a kapradiny jsou paralelní vývojové větve, které se začaly vyvíjet v prvohorách. PLAVUNĚ Rostliny, u kterých vyrůstají na plazivém stonku vzpřímené větve zakončené vidlicí obvykle 2 výtrusnicových klasů. Všechny druhy plavuni jsou u nás chráněny. Zástupci: plavuň vidlečka PŘESLIČKY Přesličky jsou byliny s článkovanými oddenky a lodyhami s drobnými nazelenalými šupinovitými listy vyrůstajícími v přeslenu. Z plazivého oddenku vyrůstá na jaře hnědá lodyha ukončená výtrusnicovým klasem tvořeným výtrusnicovými listy. V nich vznikají výtrusy se 4 hapterami, které spojují výtrusy ve shluky. Ty jsou pak větrem odnášeny pryč od mateřské rostliny. V létě pak z oddenku vyrůstá zelená letní lodyha. Zástupci: přeslička rolní přeslička lesní KAPRADINY Rostliny, u kterých vyrůstají z oddenku velké složené listy. Mladé lístky jsou spirálovitě stočené. Na rubu listu vyrůstají výtrusnice sdružené do výtrusnicových kupek. Kupky jsou až do zralosti chráněné blanitou ostěrou. Stěna výtrusnic není ve všech částech stejná. Obsahuje i buňky s nerovnoměrně tlustými stěnami, které jsou uspořádány do prstence. Zástupci: hasivka orličí - naše největší kapradina sleziník červený papratka samičí osladič obecný Význam vyšších rostlin Vyšší rostliny jsou vlastně nejvyšším stupněm vývoje rostlin vůbec. Jejich hlavní význam spočívá v tom, že produktem jejich fotosyntézy je kyslík a organická látka - glukóza, důležité pro život všech živočichů i člověka. S tím souvisí i skutečnost, že mnoho vyšších rostlin slouží člověku i živočichům jako potrava a dodává do těla látky, které tělo není schopno samo vyrobit. Chceme-li mluvit o významu vyšších rostlin podrobněji, nesmíme opomenout, že z rostlinné hmoty (převážně plavuní, přesliček a kapradin) nahromaděné v prvohorách vznikaly sloje kamenného uhlí. Těla rostlin (např. dřevo), různé rostlinné výtažky jsou výchozí surovinou pro řadu průmyslových odvětví (dřevařský, kosmetický, farmaceutický průmysl apod.). Rostliny regulují vodní systém v přírodě (např. mechorosty jsou schopny zadržet množství vody a chrání tak půdu před vyschnutím; rašeliniště jsou často napajedly pro vodní toky), ovlivňují podnebí. Všeobecně můžeme říci, že každá rostlina má svůj specifický význam jak pro přírodu, tak pro člověka.

---