Co je to buňka

19. 02. 2017 23:35:54
Buňku si lze představit jako nesmírně složitý molekulární stroj, fungující v podstatě jako analogový počítač. Vzájemná souhra jeho složek vytváří to, čemu říkáme život.

Co je to život

Vědci se doposud neshodli na definici života, a proto si pomáhají výčtem jeho projevů – „život je, když...“ Tyto výčtové definice jsou stále obecnější, aby do nich bylo možné zahrnout i jiné formy života nežli pozemské. Dnes se tedy říká, že je soustava živá, jestliže se jedná o otevřený dynamický systém, který je schopen vlastní replikace (reprodukce), reakce na prostředí (dráždivosti), je regulován komplexní sítí zpětných vazeb a vyznačuje se metabolismem (přeměnou látkovou), jehož aktivně využívá ke svému udržení.

O životě mimo naši planetu ovšem nic nevíme a nebudeme vědět přinejmenším do té doby, než nějaký nalezneme. K dispozici máme (prozatím) jenom ten pozemský. Výše uvedená definice byla vytvořena tak, aby zahrnula všechny nám známé živé organismy a naopak vyloučila jejich společenstva. Ta se sice vyznačují velice složitými vztahy, přeměnami látek a energií i reakcí na prostředí, avšak nedokáží replikovat sama sebe. Za jediný živý organismus tedy nelze považovat ani celou naši planetu, jak si představují stoupenci hypotézy Gaia.

Všechny nám známé živé organismy jsou založené na buňkách. Jsou tvořeny buď samostatně žijícími buňkami, anebo jejich soustavami, jejichž jednotlivé součásti nejsou schopny dlouhodobé samostatné existence. Tyto soustavy ovšem na rozdíl od společenstev většinou pocházejí z jediné buňky, která v sobě tak nese veškerou informaci potřebnou k vytvoření celé soustavy. Trochu se vymykají pouze viry, které postrádají jakékoli náznaky metabolismu. U nich se však vědci přou, zda je lze považovat za živé organismy. Ani viry se nicméně nedokáží množit bez toho, aby měly k dispozici buňky.

Buňka a její struktura

První buňky pozoroval již v 17. století nizozemský přírodovědec Antoni van Leewenhoek, jemuž se podařilo zdokonalit mikroskop. Jeho kolega anglický vědec Robert Hooke přibližně v téže době zavedl pojem „buňka“ (cell). Na základě dalších prací, např. i našeho přírodovědce Jana Evangelisty Purkyně, poté v roce 1838 pánové Matthias Jakob Schleiden a Theodor Schwann zavedli buněčnou teorii, v níž postulovali, že je vše živé tvořeno buňkami. Později do ní bylo ještě doplněno, že buňka může vzniknout pouze z jiné buňky. Přesto ještě dlouho existovaly země, které tuto teorii zpochybňovaly. Např. v Sovětském svazu za vrcholného stalinismu popírala většinu postulátů buněčné teorie vlivná akademička a bolševická kariéristka Olga Borisovna Lepešinská, současnice nechvalně proslulého Trofima Děnisoviče Lysenka, který zase odmítal genetiku coby „buržoazní pavědu“. Oba výtečníci zneužívali svých dobrých kontaktů v bolševické straně k likvidaci konkurentů a v rámci totalitního politického systému poškodili vědu v Sovětském svazu i v jeho satelitech (včetně Československa) na dlouhá léta. Dnes již nicméně prakticky nikdo s biologickým vzděláním o buněčné teorii nepochybuje.

V optickém mikroskopu se buňky jeví jakožto měchýřky naplněné tekutinou, v níž sem tam něco plave. Buněční vědci se již v 19. století naučili rozlišovat jednodušší buňky, v nichž nebyli schopni rozlišit žádné další struktury (dnes jim říkáme souhrnně Prokaryota a patří sem baktérie a archea), a buňky složitější, obsahující drobnější měchýřky (dnes se této skupině říká Eukaryota a zahrnuje živočichy, rostliny, houby a prvoky). Analogicky k orgánům (ústrojům) mnohobuněčných organismů byly tyto měchýřky pojmenovány organely (starší českou vědeckou terminologií ústroječky) a postupně byly roztříděny na jádro, mitochondrie, endoplazmatické retikulum, Golgiho komplex, lyzozómy a u rostlin ještě chloroplasty a vakuoly. Další rozvoj technik buněčné biologie (cytologie) a výzkum na úrovni biomolekul v rámci molekulární biologie poté odhalil, k čemu jednotlivé organely slouží. Dnes již tedy víme, že v buněčném jádře je uložena většina dědičné informace, mitochondrie slouží coby zdroj energie za spotřeby kyslíku, chloroplasty dokáží zachycovat energii slunečního záření a transformovat ji do biomolekul (přičemž kyslík je v tomto případě odpadní látkou), v endoplazmatickém retikulu probíhá syntéza proteinů, které mají být vloženy do membrán, udrženy uvnitř membránových váčků či sekretovány mimo buňku (tzv. drsné endoplazmatické retikulum), či lipidů biomembrán a některých sacharidů (tzv. hladké endoplazmatické retikulum), ve vakuolách jsou skladovány zásobní látky, v lyzozómech je stravováno to, co buňka pohltila, či nepotřebný buněčný obsah a Golgiho komplex slouží k přepravě váčků mezi buněčným povrchem a ostatními organelami či mezi organelami navzájem.

Výše popsaný obraz buňky je, nebo ještě donedávna byl, běžně vyučován ve školách (já jsem to ještě zažil). Je možné z něj pochopit, jak buňka vypadá, avšak jen málo z toho, jak funguje. Odtud tedy zřejmě plynou zkreslené, často magické představy nejrůznějších šarlatánů, kterým leckdo bez dalšího přírodovědného vzdělání snadno podlehne. Dnešní biologové už vědí, že buňku nepohání jakási záhadná vitální síla, jak si představovali badatelé v 19. století. Princip jejího fungování lze nalézt v jejím složení. To, co je uvnitř cytoplazmatické membrány či uvnitř měchýřků a organel, totiž není nepříliš zajímavý roztok solí, sacharidů a bílkovin, jakási „buněčná šťáva“, nýbrž poměrně hustá suspenze tvořená převážně bílkovinami (proteiny), v němž vodný roztok obsahující různé soli, sacharidy či další organické látky tvoří jen menšinovou složku. Buněčný obsah se svou konzistencí blíží spíše vaječnému bílku, který také obsahuje převážně bílkoviny a menší podíl vody. Celá buňka je vlastně výslednicí dokonalé souhry mnoha organických i anorganických molekul, vstupujících do nejrůznějších interakcí, na základě níž se projeví zcela nové vlastnosti hmoty, u jednodušších roztoků organických látek se nevyskytující. Výsledek této souhry je pak totožný s tím, čemu říkáme život.

Látkové složení buněk

Hlavními prvky, které tvoří všechny pozemské formy života, jsou uhlík, vodík, kyslík a dusík. Živé organismy dále obsahují sodík, vápník, hořčík, síru, fosfor, železo a další tzv. biogenní prvky. Uvedené prvky tvoří jednak anorganické sloučeniny, mezi něž patří i veledůležité rozpouštědlo voda, bez něhož by život, jak jej známe, ani neexistoval. Živé buňky se ovšem kromě vody a různých anorganických solí skládají především ze sloučenin organických, což jsou vlastně všechno sloučeniny uhlíku. Ten má totiž mezi prvky unikátní vlastnost, že může tvořit dlouhé přímé i větvené řetězce pospojované jednoduchými, dvojnými i trojnými chemickými vazbami. Takový křemík sice může tvořit obdobné řetězce, ale pokud jsou delší, nebo dokonce větvené, jsou hodně křehké. Na uhlíkovou kostru jsou poté v organických sloučeninách navázány další atomy. Pokud je to jenom vodík, hovoříme o uhlovodících (nejjednodušší je metan, který obsahuje jenom jeden atom uhlíku a čtyři atomy vodíku, pak je to etan se dvěma atomy uhlíku, propan se třemi, butan se čtyřmi, atd.). Vodík ovšem může být nahrazen dalšími biogenními prvky za vzniku organických kyselin, alkoholů, aldehydů a ketonů, aminů, atd., atd., a také sám uhlík může být v uhlovodíkovém řetězci nahrazen jiným prvkem (např. kyslíkem u sacharidů, dusíkem např. u dusíkatých bází nukleotidů, apod.). Variabilita uhlíkových sloučenin je téměř nekonečná a jenom některé z nich se uplatňují v živých organismech, v nichž mohou mít úlohu jak strukturní, tak metabolickou. Hlavními biomolekulami jsou u všech forem života čtyři skupiny organických látek: cukry (sacharidy), tuky (lipidy), bílkoviny (proteiny) a nukleové kyseliny. Vedle nich se uplatňují i další organické látky, jejichž popis by přesáhl rámec tohoto článku. Některé z nich jsou meziprodukty při syntéze či naopak odbourávání oněch čtyř základních skupin biomolekul, jiné působí coby pomocné faktory různých enzymů, další fungují jakožto přenašeče signálů, apod.

Lipidy

Funkce lipidů je strukturní a zásobní. Jsou tvořeny dlouhými nepolárními uhlovodíkovými řetězci, které jsou prakticky nerozpustné ve vodě, jejíž molekuly jsou naopak silně polární (mají kladný pól – atomy vodíku – a záporný pól – atomy kyslíku). Ve vodných roztocích jsou proto molekuly lipidů nuceny shluknout se do podoby kapének (říká se tomu hydrofóbie, „strach z vody“, a stejný proces můžeme pozorovat v polévce jako mastná oka na její hladině). Tyto kapénky či jednotlivé molekuly lipidů jsou pak v komplexu s dalšími podpůrnými molekulami (většinou proteiny) skladovány, neboť představují velmi kvalitní zásobárnu energie. Vedle těchto zásobních lipidů existuje ještě skupina tzv. lipidů membránových, jejichž molekuly kromě dlouhých hydrofobních uhlovodíkových řetězců obsahují malou hydrofilní (ve vodě dobře rozpustnou) část (tzv. „hlavičku“). Hydrofóbní části těchto lipidů jsou ve vodném prostředí nuceny shluknout se, zatímco jejich hydrofilní hlavičky mají tendenci zůstávat na povrchu těchto struktur. Takto mohou vznikat dvojvrstvy s hlavičkami „vystavenými“ do vodného prostředí a hydrofobními částmi směřujícími dovnitř dvojvrstvy. A právě to je podstatou biologických membrán, které díky svému hydrofobnímu vnitřku oddělují jedno vodné prostředí od druhého. Všechny buňky jsou obklopeny cytoplazmatickou membránou, jež vytváří bariéru mezi buněčným obsahem a vnějším prostředím. Buňky eukaryontních organismů dále obsahují složitou soustavu membránových váčků, které umožňují oddělit vnitřky jednotlivých organel od okolní cytoplazmy. Složení vodného roztoku v organelách se tak může lišit proteinovým složením, obsahem iontů, pH, apod. Například uvnitř lyzozómů, které fungují jakožto „buněčný žaludek“, je velmi nízké pH a jsou zde aktivní enzymy, které rozkládají biomolekuly na základní stavební kameny. Tyto enzymy pochopitelně nemohou být aktivní v celém buněčném obsahu, neboť by buňku postupně stravovaly.

Sacharidy

Také sacharidy plní funkci jak strukturní, tak zdroje energie. Chemicky se jedná o cyklické uhlovodíky, v nichž je jeden atom uhlíku nahrazen kyslíkem a na další uhlíky jsou přivěšeny alkoholové funkční skupiny (-OH). Díky nim jsou sacharidy dobře rozpustné ve vodě, takže nevytvářejí žádné kapénky či shluky. Základními stavebními kameny sacharidů jsou monosacharidy (např. glukóza, fruktóza, ribóza, apod.) či jejich deriváty (v nich jsou některé alkoholové funkční skupiny nahrazeny jinými, obsahujícími např. dusík, apod.). Tyto monosacharidy poté mohou být vázány do delších řetězců (oligo- či polysacharidů). Zásobní sacharidy jsou skladovány ve formě dlouhých polymerů (např. v podobě glykogenu u živočichů či škrobu u rostlin; v obou případech se jedná o polymery tvořené glukózovými jednotkami), z nichž mohou být v případě potřeby odštěpovány jednotlivé molekuly monosacharidů a dále zpracovávány. Vlákna polysacharidů mohou sloužit i jakožto opora. Např. celulóza (tvořená také monomery glukózy) je součástí buněčných stěn u rostlin, chitin (sestávající z dusíkatých derivátů sacharidů, kupř. glukozaminu) vnější kostry hmyzu a jiné polysacharidy jsou i v našem těle složkou tzv. mezibuněčné hmoty (extracelulární matrix), v níž mohou být přítomny buď samotné, nebo navázané na proteiny. Větvené řetězce polysacharidů jsou např. připojeny k vláknité bílkovině kolagenu, která je důležitou součástí vaziva, jiné jsou součástí chrupavek třeba v kloubech (např. chondroitinsulfát, hyaluronová kyselina a další tajuplně znějící názvy z televizních reklam, apod.).

Proteiny

Bílkoviny (proteiny) se díky své takřka nekonečné rozmanitosti účastní prakticky všech buněčných pochodů. Coby enzymy (biokatalyzátory) usnadňují veškeré biochemické reakce, včetně syntézy a rozkladu lipidů, sacharidů či sebe sama. Proteiny dále umožňují přenos a integraci signálů, jež buňka dostává z vnitřního i vnějšího prostředí, a podílejí se i na organizaci biomembrán. Pomocí bílkovinných vláken (tzv. cytoskeletu, „buněčné kostry“) buňka může udržovat i měnit svůj tvar, či se jejich prostřednictvím pohybovat (bílkovinná vlákna jsou součástí bičíků i brv, jejich tvorba a odbourávání je principem vytváření panožek při měňavkovitém pohybu, apod.). V případě nouze pak mohou proteiny posloužit i jakožto zdroj energie nebo materiálu pro tvorbu dalších biomolekul. Postupnou přeměnou proteinů lze vytvářet i sacharidy či lipidy.

Z chemického hlediska jsou bílkoviny dlouhými řetězci aminokyselin (průměrně dvou set, avšak délka proteinového řetězce bývá značně proměnlivá). Těchto nepříliš složitých organických látek (organických kyselin obsahujících na své uhlovodíkové kostře kromě karboxylové skupiny –COOH i aminoskupinu –NH2) si lze sice představit nespočet různých druhů, avšak vzhledem k podstatě syntézy proteinů se u všech známých organismů (až na určité výjimky potvrzující pravidlo) uplatňuje pouhých dvacet druhů aminokyselin. Během syntézy či bezprostředně po ní se bílkovinné řetězce (za pomoci dalších proteinů) postupně sbalují a výsledné prostorové uspořádání proteinu (tzv. konformace), z něhož vyplývá i jeho funkce, přímo závisí na kombinaci aminokyselin v řetězci. Například kladně nabité aminokyseliny přitahují záporně nabité a shodné náboje odpuzují, hydrofóbní aminokyseliny se shlukují a „pokoušejí“ se oddělit od vodného prostředí, hydrofilní naopak zůstávají „vystaveny“ na povrchu proteinu, mezi některými aminokyselinami vznikají i slabé vazebné interakce, jako jsou Van der Waalsovy síly či vodíkové můstky, apod. Vezmeme-li si průměrný protein o dvou stech aminokyselinách, existuje jejich potencionálních kombinací celkem 20200, což je úctyhodné číslo, které si můžeme zjednodušeně představit coby jedničku a za ní 260 nul. Buňka samozřejmě z těchto možných kombinací využije jen malý zlomek, ale i to bohatě stačí k nepřeberné rozmanitosti proteinů. Prostorové uspořádání proteinu se navíc může měnit např. vazbou dalších bílkovinných řetězců či pomocí chemické modifikace jednotlivých aminokyselin v řetězci. Takto lze kupř. z neaktivního enzymu získat jeho plně aktivní formu, zprvu volný protein se může začít shlukovat do podoby vláken, dva proteiny spolu mohou začít interagovat, čímž se vzájemně dostanou do té správné pozice a může proběhnout určitá chemická reakce, apod. Právě na základě těchto snadno vyvolatelných změn prostorového uspořádání proteinů funguje přenos signálů uvnitř buňky. Lze v tom vlastně spatřovat jakési „přepínání spínačů“.

Podstatou činnosti soustavy programů, které řídí buněčné chování, je vzájemné působení mezi proteiny. Změna jediného proteinu vyvolá změny velké skupiny dalších, ty poté prostřednictvím přímých interakcí či např. pozměněním lokálních chemických poměrů v buňce ovlivní další proteiny a výsledkem jsou rozsáhlé kaskády dějů, jejichž vzájemná integrace určí to, jak buňka na daný podnět zareaguje. Tento složitý systém navzájem se ovlivňujících signálních sítí, vyznačující se značným množstvím zpětných vazeb, je aktivní neustále a jeho výstupem je právě to, co pomocí svých neobratných definicí označujeme jako život.

Nukleové kyseliny

Proteiny se během svých četných činností neustále opotřebovávají a jsou průběžně odstraňovány i doplňovány. Existují i proteiny, které jsou potřeba jen v určitých fázích života buňky, případně jen v určitých buněčných typech, a proto musejí být produkovány v přesně daný okamžik. Syntézu proteinů (kromě jiných proteinů, jež se na ní podílejí) zajišťuje čtvrtá velká skupina biomolekul, nukleové kyseliny. Opět se jedná o dlouhé polymery složené z jednotlivých základních kamenů. Těm se říká nukleotidy a skládají se z kostry tvořené cukrem (ribózou či deoxyribózou) a zbytkem kyseliny fosforečné (spojka mezi nukleotidy) a dále pak z dusíkaté báze, která určí identitu nukleotidu. V nukleových kyselinách doposud známých živých organismů se vyskytují pouze čtyři báze, případně jejich modifikace. U DNA je to adenin, guanin, cytozin a thymin (se zkratkami A, G, C a T), u RNA se namísto thyminu vyskytuje chemicky blízce příbuzný uracil (zkratka U). Nukleových kyselin rozlišujeme dva základní druhy. Stabilnější (a proto se vyskytujících v delších vláknech) je DNA (z anglického deoxyribonucleic acid, česká zkratka DNK podle názvu deoxyribonukleová kyselina se již téměř nepoužívá), v jejímž řetězci je přítomen cukr deoxyribóza. Méně stabilní je RNA, tvořená cukrem ribózou.

Nukleové kyseliny jsou skutečnými informačními biomolekulami, neboť v sobě obsahují předpis pro pořadí aminokyselin ve všech buněčných proteinech (či aspoň jejich nehotových forem – prekurzorů), popřípadě klíč k tomu, jak tento předpis správně a také ve správnou dobu přečíst. Tou molekulou, která slouží k dlouhodobému uchování informace a jejímu přenosu do dalších generací, je DNA. RNA pak slouží k přepisu informace ze sekvence nukleotidů v DNA do sekvence aminokyselin v proteinech. V obou případech je využívána tzv. komplementarita dusíkatých bází. Guanin vytváří stabilní vodíkové vazby pouze s cytozinem, adenin v DNA pouze s thyminem a v RNA pouze s uracilem. Při syntéze vlákna nukleové kyseliny je tedy zařazen pouze takový nukleotid, jehož dusíkatá báze vytváří stabilní vodíkové vazby se svým komplementárním partnerem ve vlákně, které slouží jako předloha. Díky tomu je možné pomocí procesu zvaného replikace zkopírovat celé vlákno DNA. Ta se ve skutečnosti (jak zjistili James Watson a Francis Crick) v buňce vyskytuje coby šroubovice složená ze dvou navzájem si komplementárních vláken, takže jsou během replikace kopírována obě vlákna a následně jsou dceřiné dvojšroubovice zpravidla předány do dceřiných buněk během buněčného dělení.

DNA v buňce představuje jakousi knihovnu. V té lidské mohou knihy ležet dlouhé roky, aniž by si je kdo přečetl. Jiné knihy jsou čteny často, prakticky neustále (třeba povinná četba) a další knihy jenom občas, třeba když je student potřebuje do seminární práce. O tom, co se bude číst v buňce, rozhodují chemické modifikace samotné DNA i proteinů, které jsou na DNA navázány, a také složení proteinových komplexů asociovaných s DNA. Také tato informace se při dělení částečně předává do dceřiných buněk, proto se hovoří o tzv. epigenetické dědičnosti (není zapsána v sekvenci nukleotidů, a přesto se dědí). A právě to, co je v daném okamžiku čteno, poté ovlivňuje třeba to, jak buňka zareaguje na podněty z vnitřního i vnějšího prostředí, v jaké se právě nachází fázi buněčného cyklu, popřípadě jakého je vůbec charakteru. Po velmi dlouhou dobu si buněční biologové lámali hlavu, jak je možné, že téměř všechny buňky našeho těla mají v jádře shodnou genetickou informaci, a přesto se po diferenciaci (rozrůznění buněk v průběhu zárodečného vývinu) chovají odlišně: například máme buňky epitelu, svalové buňky, kostní buňky, nervové buňky, krevní buňky, apod. Jejich odlišné chování i vzhled spočívají právě v tom, které části jejich dědičné informace uložené v DNA byly v průběhu jejich vývoje čteny a které nikoli (často trvale či po určitou dobu jejich vývinu).

A jak se sekvence nukleotidů v DNA převádí do sekvence aminokyselin v proteinu? K tomu jsou potřeba různé molekuly RNA. Všechny jsou syntetizovány podle předlohy v DNA v procesu, který se nazývá transkripce (přepis) a který opět využívá komplementarity dusíkatých bází. Úseky DNA, které jsou přepisovány do RNA, se nazývají geny. Některé z RNA mají pouze regulační úlohu během syntézy proteinů či transkripci. Další formou RNA je tzv. ribozómová RNA (rRNA), která vytváří velké buněčné struktury zvané ribozómy, v nichž jsou proteiny syntetizovány. Pro vlastní čtení genetické informace jsou pak důležité jednak transferová RNA (tRNA) a jednak mediátorová či „messenger“ RNA (mRNA). Do mRNA je přepisována ta sekvence DNA, podle níž je syntetizován aminokyselinový řetězec. tRNA představuje klíč, na základě něhož je genetická informace čtena. Je to vlastně dešifrovací zařízení, které čte genetický kód. Polynukleotidové vlákno je v tRNA prostorově uspořádáno do podoby trojlísku. Jedna jeho smyček obsahuje tzv. antikodón, přesně určenou trojici nukleotidů. Ta na základě komplementarity páruje s trojicí nukleotidů v mRNA, tzv. kodónem. Každé konkrétní trojici nukleotidů v kodónu je přiřazena konkrétní aminokyselina. Vzhledem k tomu, že máme 4 různé nukleotidy, existuje celkem 64 jejich možných kombinací v kodónu (4 x 4 x 4). Základních aminokyselin, které se vyskytují v proteinech, je ovšem pouze 20. Tento rozpor lze vysvětlit tím, že je příslušné aminokyselině zpravidla přiřazeno více kodónů. Ke třem kombinacím nukleotidů není přiřazena žádná aminokyselina ani tRNA a představují signál pro ukončení syntézy proteinového vlákna (tzv. STOP-kodóny). První kodón, jímž začíná syntéza proteinového řetězce, má vždy sekvenci AUG a kóduje aminokyselinu methionin (proto se nazývá iniciační kodón). Syntéza proteinového řetězce na základě nukleotidové sekvence v mRNA (tzv. translace neboli překlad genetické informace) pak probíhá následovně. Každá tRNA s konkrétní sekvencí antikodónu má na sobě navázanou konkrétní aminokyselinu. Během translace je vlákno mRNA čteno postupně od iniciačního kodónu (AUG). Na jednotlivé kodóny jsou v ribozómech přikladány svými antikodóny tRNA, a pokud nastane stoprocentní komplementarita mezi kodónem a antikodónem, je do proteinového řetězce přidána aminokyselina, která je na tRNA přivěšena. Ribozóm se zároveň po mRNA posune tak, že se do místa, kde probíhá čtení, dostane následující kodón. Syntéza skončí, pokud se do místa, v němž probíhá čtení kodónu, dostane STOP-kodón, k němuž není přiřazena žádná tRNA. Výsledkem je proteinové vlákno, jehož sekvence aminokyselin odpovídá původní sekvenci nukleotidů ve vlákně DNA.

Proces převodu genetické informace ze sekvence nukleotidů v DNA do sekvence aminokyselin v proteinu se nazývá genová exprese a genetický kód, který je přitom využíván, je společný úplně všem známým živým organismům. Odchylky jsou jenom drobné (jeden z antikodónů může např. za některých podmínek kódovat 21. aminokyselinu selenocystein, první vloženou aminokyselinou u baktérií není methionin, ale jeho derivát formylmethionin, apod.), což jasně nasvědčuje společnému původu veškerého pozemského života. Zároveň tohoto faktu, že mají společný genetický kód baktérie, rostliny, živočichové i houby, využívají genetičtí inženýři. Do savčí buňky můžeme třeba vložit genetickou sekvenci kódující zelený fluorescenční protein z medúzy a výsledkem je zeleně fluoreskující savčí buňka. Jindy třeba, pokud chtějí biotechnologové nějaký savčí protein získat ve značném množství, nemusejí ho už izolovat z poražených zvířat. Stačí sekvenci DNA pro jeho syntézu vložit do baktérií, které lze snadno množit a jichž lze během krátké doby napěstovat obrovské množství. Baktérie ten protein budou produkovat jako vlastní, poté jej lze izolovat a použít třeba v medicíně. Tento postup zachránil život milionům diabetiků s cukrovkou 1. typu, jimž se nedostává inzulínu, neboť buňky slinivky břišní, které jej produkují, zničil jejich vlastní imunitní systém. Pokud jim není inzulín dodáván uměle, je jejich choroba smrtelná. Když bylo zjištěno, co cukrovku 1. typu způsobuje, začal být pacientům podáván inzulín izolovaný ze slinivek poražených krav. Tento postup je ovšem náročný a každá kráva poskytne jenom omezené množství inzulínu. Izolace z krav je tedy velmi drahá a ne každý pacient si mohl takto připravený inzulín dovolit. To skončilo, když genetičtí inženýři začali inzulín produkovat ve velkém v baktériích.

Co je tedy buňka?

Buňka je nádherný, velice komplexní molekulární stroj, otevřený a dynamický systém, který sám sebe udržuje složitou soustavou zpětných vazeb a je schopen vlastní reprodukce. Jeho fungování se pokoušejí porozumět různé obory molekulární a buněčné biologie. Za dlouhé desítky let výzkumu se toho ví již skutečně hodně, a proto bych se ve svých článcích chtěl věnovat popularizaci těchto poznatků.

Autor: Jan Švadlenka | neděle 19.2.2017 23:35 | karma článku: 21.97 | přečteno: 741x

Další články blogera

Tato rubrika neobsahuje žádné články...

Další články z rubriky Věda

Dana Tenzler

Barvy v kuchyni (3) - přírodní červená

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, čím se vlastně barví velikonoční vajíčka? Jakými přírodními nebo umělými barvivy se dá jídlo barvit dnes a jak tomu bylo v minulosti? (délka blogu 3 min.)

28.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 0.00 | Přečteno: 41 | Diskuse

Zdenek Slanina

Problém co začal už Arrhenius: Kysličník uhličitý a doba ledová - a teď i sopečné aktivity

Už S. Arrhenius řešil vztah obsahu CO2 v atmosféře i k době ledové. Tehdy hlavně ukázal, že jeho navyšování v atmosféře povede k nárůstu její teploty. Nyní výzkumy z univerzity v Sydney ukazují na roli sopek v nástupu ochlazování.

26.3.2024 v 5:22 | Karma článku: 21.73 | Přečteno: 502 |

Martin Tuma

Berte Viagru, dokud si na to vzpomenete

Rozsáhlá studie odhalila významné snížení výskytu Alzheimerovi nemoci u pravidelkných uživatelů Viagry

25.3.2024 v 14:17 | Karma článku: 13.60 | Přečteno: 303 | Diskuse

Dana Tenzler

Barvy v kuchyni (2) - průmyslová žlutá

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, čím se vlastně barví velikonoční vajíčka? Jakými přírodními nebo umělými barvivy se dá jídlo barvit dnes a jak tomu bylo v minulosti? (délka blogu 3 min.)

25.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 13.85 | Přečteno: 179 | Diskuse

Dana Tenzler

Barvy v kuchyni (1) - přírodní žlutá

Blíží se Velikonoce. Napadlo vás někdy, čím se vlastně barví velikonoční vajíčka? Jakými přírodními barvivy se dá jídlo barvit dnes a jak tomu bylo v minulosti? První díl seriálu o barvách.

21.3.2024 v 8:00 | Karma článku: 18.08 | Přečteno: 283 | Diskuse
Počet článků 30 Celková karma 0.00 Průměrná čtenost 840

Buněčný biolog se zájmem o historii i veřejné dění. Vášnivý turista a člen ODS. ------- V tomto blogu bych rád popularizoval přírodní vědy, protože když občas vidím seznam článků v rubrice Věda, mám dojem, že by jí slušel jiný název, například "Dojmy, okultismus a mimozemšťané". Čest světlým výjimkám.

† únor 2021

Rána pro britskou monarchii. Princezna Kate má rakovinu, chodí na chemoterapii

Britská princezna z Walesu Kate (42) se léčí s rakovinou. Oznámila to sama ve videu na sociálních sítích poté, co se...

Smoljak nechtěl Sobotu v Jáchymovi. Zničil jsi nám film, řekl mu

Příběh naivního vesnického mladíka Františka, který získá v Praze díky kondiciogramu nejen pracovní místo, ale i...

Rejžo, jdu do naha! Balzerová vzpomínala na nahou scénu v Zlatých úhořích

Eliška Balzerová (74) v 7 pádech Honzy Dědka přiznala, že dodnes neví, ve který den se narodila. Kromě toho, že...

Kam pro filmy bez Ulož.to? Přinášíme další várku streamovacích služeb do TV

S vhodnou aplikací na vás mohou v televizoru na stisk tlačítka čekat tisíce filmů, seriálů nebo divadelních...

Stále víc hráčů dobrovolně opouští Survivor. Je znamením doby zhýčkanost?

Letošní ročník reality show Survivor je zatím nejkritizovanějším v celé historii soutěže. Může za to fakt, že už...