ŠTRUKTÚRA PROKARYOTICKEJ A EUKARYOTICKEJ BUNKY

Každý organizmus sa skladá z buniek. Sú dva základné typy štruktúrne odlišných buniek:
prokaryotické a eukaryotické. Iba baktérie a archeóny (archebaktérie) majú bunky prokarytické.
Prvoky, riasy, rastliny, huby a všetky živočíchy majú bunky eukaryotické.
Prokaryotické a eukaryotické bunky sa líšia vo veľkosti a zložitosti štruktúry. Všetky bunky majú
niektoré základné znaky spoločné:
Všetky sú ohraničené membránou, ktorá sa nazýva plazmatická membrána.
Vo vnútri bunky je polotekutá substancia, cytosol (cytoplazma) v ktorej sa nachádzajú organely.
Cytosol je koncentrovaný vodný gél malých a veľkých molekúl. Je miestom mnohých chemických
reakcií, ktoré sú základom existencie bunky. Prebieha tu anaeróbna glykolýza aj syntéza proteínov.
Všetky bunky obsahujú chromozómy, v ktorých sú gény vo forme DNA.
Všetky bunky majú ribozómy, drobné organely, na ktorých sa syntetizujú bielkoviny podľa pokynov
vychádzajúcich z génov.
Hlavný rozdiel medzi prokaryotickými a eukaryotickými bunkami je v tom, že chromozómy
eukaryotickej bunky sú umiestnené v organele s biomembránou na povrchu, ktorá sa nazýva jadro.
Slovo prokaryotický je z gréckeho pro, predtým, a karyon, jadro (nukleus).

ŠTRUKTÚRA PROKARYOTICKEJ BUNKY

V prokaryotickej bunke je DNA sústredená do oblasti, ktorá sa nazýva nukleoid, od ostatnej časti
cytoplazmy ju neoddeľuje žiadna membrána. Naproti tomu eukaryotická bunka (gr. eu, skutočný,
a karyon) má skutočné jadro, ohraničené membránovým jadrovým obalom. Celá oblasť medzi jadrom
a plazmatickou membránou sa nazýva cytoplazma, čo je označenie aj pre vnútrajšok prokaryotickej
bunky. Vo vnútri cytoplazmy (v cytosole) sa nachádza množstvo membránou ohraničených organel so
špecializovanou štruktúrou a funkciou. V prokaryotickej bunke tieto organely chýbajú.
Eukaryotické bunky sú všeobecne oveľa väčšie ako bunky prokaryotické. Organizácia metabolizmu
určuje veľkosť buniek. Na dolnej hranici sa nachádzajú najmenšie bakteriálne bunky, ktoré majú
v priemere 0,1 až 1,0 mikrometra, nazývané mykoplazmy. Ide o najmenšie bunky s dostatkom DNA
na programovanie metabolizmu a dostatkom enzýmov a ďalšieho bunkového vybavenia na
uskutočňovanie činností nutných pre zachovanie a rozmnožovanie buniek. Nemajú bunkovú stenu,
počet génov v DNA je 640 a spôsobujú u človeka zápal pľúc. Väčšina baktérií má veľkosť 1 – 10 µm
v priemere, eukaryotické bunky majú v priemere 10 - 100 µm. Najväčší známy prokaryotický
organizmus je baktéria Thiomargarita namibiensis („sírová perla Namíbie“), ktorá využíva vo svojom
metabolizme zlúčeniny síry, má 0,75 mm a žije na pobrežných sedimentoch v africkom štáte
Namíbia.
Metabolické požiadavky ovplyvňujú veľkosť buniek. Akonáhle sa predmet určitého tvaru zväčšuje,
zvyšuje sa neúmerne rýchlo jeho objem vzhľadom k povrchovej ploche. Plazmatická membrána
funguje na rozhraní každej bunky ako selektívne priepustná bariéra, ktorá umožňuje dostatočný
prechod kyslíka, živín a odpadových látok, zabezpečujúci celý objem bunky. Na každom štvorcovom
mikrometri membrány tak môže prechádzať iba obmedzené množstvo určitej látky za sekundu.
Rozsah chemickej výmeny s extracelulárnym prostredím by nemusel byť adekvátny údržbe bunky
s veľmi rozsiahlou cytoplazmou. Potreba dostatočne veľkého povrchu na zaistenie objemovej kapacity
umožňuje vysvetliť mikroskopickú veľkosť väčšiny buniek. Väčšie organizmy všeobecne neobsahujú
väčšie bunky ako organizmy menšie, majú jednoducho len viac buniek.
Takmer všetky prokaryota majú okolo plazmatickej membrány bunkovú stenu. BS udržuje tvar
buniek, poskytuje im fyzickú ochranu a zabraňuje prasknutiu bunky v hypotonickom prostredí.
Hlavnou zložkou bunkovej steny je špeciálna látka peptidoglykan. Je to polymér, ktorý sa skladá
z modifikovaných cukrov naprieč spojených krátkymi polypeptidmi. Výsledkom je jednoduchá sieť
molekúl, ktorá obaľuje a ochraňuje bunku. Nad ňou sa môžu vyskytovať ďalšie látky, ktoré sa ale pri
jednotlivých druhoch svojim zložením odlišujú.
Podľa rozdielnej stavby bunkovej steny sa baktérie delia do dvoch základných skupín: gram-
pozitívne a gram-negatívne baktérie. Gram-pozitívne baktérie majú jednoduchšiu bunkovú stenu
a relatívne veľké množstvo peptidoglykanu. Steny gram-negatívnych baktérií sú štruktúrne zložitejšie,
obsahujú menej peptidoglykanu, vyskytuje sa v periplazmatickom priestore, t. j. medzi plazmatickou
membránou a vonkajšou membránou. Na povrchu bunkovej steny majú ešte vonkajšiu membránu,
ktorá sa skladá z lipopolysacharidov, t.j. polysacharidov viazaných na lipidy. V rámci patogénnych
baktérií sú gram-negatívne druhy oveľa viac nebezpečné ako gram-pozitívne. Lipopolysacharidy
vonkajšej membrány sú často jedovaté a vonkajšia membrána patogénnym organizmom takto
poskytuje ochranu pred obrannými reakciami svojho hostiteľa. Okrem toho gram-negatívne baktérie
sú častejšie ako gram-pozitívne rezistentné voči antibiotikám, pretože ich vonkajšia membrána bráni
vstupu liečiv dovnútra bunky. Mnohé antibiotiká, ako sú napr. penicilíny, potláčajú najmä u gram-
pozitívnych baktérií tvorbu priečnych spojok v peptidoglykane a zabraňujú tak vzniku funkčnej
bunkovej steny.

Niektoré bakteriálne bunky vylučujú lepivé látky, ktoré z vonkajšej strany bunkovej steny tvoria
ďalšiu ochrannú vrstvu, tzv. puzdro alebo kapsulu. Kapsuly umožňujú bunkám dobre sa prichytiť na
svoj substrát, poskytujú prokaryotickej bunke ďalšiu ochrannú vrstvu, čím sa stávajú baktérie pre
svoje hostiteľské bunky viac patogénne. Kapsuly zo želatíny k sebe viažu prokaryotické bunky, ktoré
žijú v kolóniách.
Prokaryota sa tiež môžu spojiť dohromady alebo nalepiť na nejaký povrch pomocou povrchových
výbežkov, tzv. pilusov. Napríklad Neisseria gonorrhoeae, ľudský patogén spôsobujúci kvapavku,
využíva pilusov na prichytenie na slizovité (mukózne) membrány v tele hostiteľa. Niektoré pilusy
majú význam pri konjugácii u baktérií, kde spájajú dve bunky pri prenose DNA z jednej bunky do
druhej.
Asi polovica všetkých prokaryot je schopná usmerneného pohybu. Pohyb sa uskutočňuje najčastejšie
pomocou bičíkov. Tie môžu byť rozptýlené po celom bunkovom povrchu alebo umiestnené na jednom
alebo obidvoch koncoch bunky. Bičíky prokaryot a eukaryot sa líšia štruktúrne aj funkčne. Bičíky
prokaryot nie sú pokryté plazmatickou membránou a ich šírka sa rovná desatine šírky eukaryotických
bičíkov.

ŠTRUKTÚRA EUKARYTICKEJ BUNKY

Okrem plazmatickej membrány obsahujú eukaryotické bunky rozsiahle a precízne usporiadané
vnútorné membrány, ktoré rozdeľujú bunku do kompartmentov – membránových organel. Jednotlivé
kompartmenty vytvárajú prostredie pre špecifické metabolické funkcie, takže aj navzájom
nezlučiteľné deje môžu v jednej bunke na seba nadväzovať.

Všeobecne sa biologické membrány skladajú z dvoch vrstiev fosfolipidov a ďalších lipidov. V tejto

lipidovej dvojvrstve sú zakotvené alebo pripojené k povrchu rôzne proteíny. Každý typ membrány má
jedinečné zloženie lipidov a proteínov charakteristické pre špecifickú funkciu tejto membrány.
Napríklad enzýmy v membránach mitochondrie fungujú pri bunkovom dýchaní.

Membránové organely sú obklopené cytosolom s plazmatickou membránou na povrchu. Jadro je
hlavnou organelou každej bunky. Je obklopené dvojitou membránou – jadrovým obalom-
a komunikuje s cytosolom cez jadrové póry. Vonkajšia jadrová membrána plynulo prechádza do
endoplazmatického retikula, čo je sústava vzájomne prepojených membránových vačkov a trubičiek,
ktorá sa často rozťahuje takmer po celej bunke. ER je hlavným miestom syntézy nových membrán
bunky. K veľkej časti jeho cytosolového povrchu sú pripojené ribozómy, preto sa táto časť ER nazýva
drsné ER. Na ribozómoch prebieha syntéza proteínov, ktoré potom prechádzajú do lumen ER alebo
do jeho membrán. Hladkého ER je menej, v niektorých bunkách je ale rozsiahle a plní špecifické
funkcie; je miestom syntézy steroidných hormónov v bunkách nadobličiek a miestom detoxikácie
rôznych organických molekúl vrátane alkoholu v pečeňových bunkách.
Golgiho aparát sa nachádza obyčajne blízko jadra, prijíma proteíny a lipidy z ER, chemicky ich
upravuje a potom rozosiela na rôzne miesta v bunke. Lyzozómy sú malé váčky s tráviacimi
enzýmami, ktoré odbúravajú opotrebované organely i makromolekuly a častice, ktoré bunka pohltila
pri endocytóze. Peroxizómy sú malé guľaté organely s jednoduchou membránou. Obsahujú enzýmy
potrebné pri oxidačných reakciách, pri ktorých sa odbúravajú lipidy a ničia sa toxické molekuly.
Mitochondrie a chloroplasty majú na povrchu dvojitú membránu, prebieha v nich oxidačná
fosforylácia a fotosyntéza; obidve organely majú membrány, ktoré sa špecializujú na produkciu ATP.
Membránové organely sa udržiavajú na svojich pozíciách v bunke tak, že sú prichytené na
cytoskelet, presnejšie na mikrotubuly. Vlákna cytoskeletu predstavujú dráhy pre pohyb organel
v bunke a pre dopravu vačkov medzi nimi. Tento pohyb sprostredkujú motorové proteíny, ktoré
využívajú energiu z hydrolýzy ATP na pohon organel a vačkov pozdĺž vlákien.

Vznik membránových organel
Jednotlivé časti bunky sa zrejme vyvíjali po etapách. Predchodcovia prvých eukaryotických buniek
boli zrejme jednoduché mikrorganizmy podobné baktériám, ktoré mali plazmatickú membránu, ale

žiadne membrány vo vnútri. Plazmatická membrána zabezpečovala všetky funkcie závislé na
membránach vrátane syntézy ATP a lipidov, tak ako je tomu aj v súčasných baktériách. Baktérie
môžu s touto výbavou vystačiť, pretože majú malú veľkosť a preto vysoký pomer povrchu k objemu.
Súčasné euk. bunky majú objem 1000krát až 10 000krát väčší ako typická baktéria napr. E. coli.
Takéto veľké bunky majú malý pomer povrchu k objemu a nemohli by prežiť iba s cytoplazmatickou
membránou. Euk. bunky by zrejme nedosiahli takú veľkosť ako majú dnes bez vývoja vnútorných
membrán. Membránové organely vznikli v priebehu evolúcie dvomi spôsobmi:
Jadrové membrány a membrány ER, Golgiho aparátu, endozómov a lyzozómov vznikli z vchlípenín
plazmatickej membrány. Tieto membrány a organely tvoria endomembránový systém (sústavu
vnútorných membrán), ktorý komunikuje navzájom aj s okolím bunky prostredníctvom malých
vačkov, ktoré sa odškrcujú z jednej organely a fúzujú s inou.
Mitochondrie a chloroplasty majú pravdepodobne odlišný pôvod - endosymbiotický. Na rozdiel od
ostatných organel majú vlastnú krátku DNA a môžu podľa nej syntetizovať niektoré proteíny.
Mitochondrie a chloroplasty sa vyvinuli z baktérií, ktoré boli pohltené primitívnymi eukaryotickými
bunkami a žili s nimi v symbióze. To by vysvetľovalo, prečo majú dvojitú membránu, podobnosť ich
genómu s genómom baktérií a značnú podobnosť niektorých ich proteínov s baktériálnymi.

Endomembránový systém

Membrány eukaryotickej bunky sú súčasťou endomembránového systému. Tieto membrány sú
prepojené buď vďaka priamej fyzikálnej nadväznosti alebo pomocou prenosu membránových
segmentov typu drobných vezikúl. K endomembránovému systému patrí jadrový obal,
endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát, lyzozómy, rôzne typy vakuol a plazmatická membrána.

Endoplazmatické retikulum (ER)

ER je rozsiahly membránový systém, ktorý zaberá až polovicu všetkých membrán mnohých
eukaryotických buniek (chýba v spermiách). ER sa skladá zo siete membránových trubíc a sploštených
vakov nazývaných cisterny (latinsky cisterna, rezervoár tekutiny). Membrána ER oddeľuje vnútorný
kompartment, tzv. cisternálny priestor, od cytosolu. Pretože membrána ER nadväzuje na jadrový obal,
priestor medzi dvoma membránami jadrového obalu je prepojený s cisternálnym priestorom
(luminálny).
Existujú dve rozdielne ale navzájom prepojené oblasti ER, ktoré sa štruktúrne a funkčne odlišujú:
hladké ER a drsné ER. Hladké ER sa nazýva podľa toho, že na povrchu nemá ribozómy. Drsné ER
v elektrónovom mikroskope vidíme ako drsné, pretože cytoplazmatický povrch membrány je pokrytý
ribozómami.
Hladké endoplazmatické retikulum funguje pri rôznych metabolických pochodoch vrátane syntézy
fosfolipidov, metabolizmu uhľovodíkov a detoxikácie drog a jedov. Enzýmy hladkého ER sú dôležité
pri syntéze lipidov, a to vrátane tukov, fosfolipidov a steroidov. Medzi steroidy, ktoré produkuje
hladké ER v živočíšnych bunkách, patria pohlavné hormóny stavovcov a rôzne steroidné hormóny
vylučované nadobličkami. Bunky semenníkov a vaječníkov, ktoré syntetizujú a vylučujú tieto
hormóny, majú rozsiahle hladké ER. Hladké ER pečeňových buniek sa podieľa na metabolizme
uhľovodíkov. V pečeňových bunkách sa uhľovodíky ukladajú vo forme polysacharidu glykogénu.
Hydrolýzou glykogénu sa uvoľňuje glukóza z pečeňových buniek, čo má význam pri regulácii
koncentrácie cukrov v krvi. Prvým produktom glykogénovej hydrolýzy je glukóza-fosfát, iónová
forma cukru, ktorý nemôže opustiť bunku a dostať sa do krvi. Enzým ukotvený v membráne hladkého
ER pečeňových buniek odoberá fosfát z glukózy, ktorá sa potom môže uvoľniť do krvi.

Enzýmy hladkého ER pomáhajú zneškodňovať drogy a jedy, a to hlavne v pečeňových bunkách. Pri
detoxikácii sa pridávajú hydroxylové skupiny k látkam, ktoré sú potom rozpustnejšie a ľahšie sa
vyplavujú von z tela. Sedatívum fenobarbital a ďalšie barbituráty sú príkladom liečiv, ktoré môžu byť
v hladkom ER pečeňových buniek metabolizované. Barbituráty, alkohol a veľa ďalších liečív
v skutočnosti spúšťajú proliferáciu hladkého ER a s ním spojených detoxikačných enzýmov. Tak
dochádza k postupnému zvyšovaniu tolerancie na tieto lieky, čo znamená, že na dosiahnutie určitého
účinku, napr. ukľudnenie, sú nevyhnutné vyššie dávky. Vzhľadom na to, že niektoré detoxikačné
enzýmy majú relatívne široké spektrum účinku, môže proliferácia hladkého ER ako odpoveď na jednu
liečivú látku zvyšovať toleranciu voči iným liekom. Zneužívanie barbiturátov môže napríklad znížiť
účinok niektorých antibiotík. Membrány hladkého ER v svalových bunkách pumpujú vápenaté ióny
z cytosolu do cisternálneho priestoru. Ak je svalová bunka stimulovaná pomocou nervového impulzu,
prechádza vápnik rýchlo pozdĺž membrány ER do cytosolu a spúšťa kontrakciu svalovej bunky.
Drsné endoplazmatické retikulum sa podieľa na syntéze sekrečných proteínov. Napríklad bunky
pankreasu vylučujú do krvného obehu hormón inzulín. Väčšina sekrečných proteínov sú
glykoproteíny, proteíny, ktoré sú kovalentne spojené s uhľovodíkmi. Uhľovodík sa pripája
k proteínom v ER pomocou špecializovaných molekúl zabudovaných v membráne ER. Sekrečné
proteíny odchádzajú z ER zabalené v membránach vezikulov. Tieto vezikuly sa nazývajú transportné
vezikuly.
Okrem tvorby sekrečných proteínov je drsné ER továrňou na membrány, ktoré vznikajú na jednom
mieste pridávaním proteínov a fosfolipidov.
Slúži ako vstupná brána pre proteíny, ktoré sú určené pre iné organely aj pre samotné ER. Proteíny
určené pre GA, endozómy a lyzozómy, rovnako ako aj proteíny určené pre povrch bunky, najprv
vstupujú z cytosolu do ER. Všetky tieto proteíny sú na začiatku nasmerované do ER signálnou
sekvenciou – úsekom, ktorý pozostáva z 8 alebo viacej hydrofóbnych aminokyselín. Väčšina
proteínov vstupujúcich do ER začína prenikať membránou ER ešte predtým ako je ukončená syntéza
ich reťazcov. Preto je nutné, aby ribozóm, na ktorom syntéza prebieha, tesne prisadol na membránu
ER.
V cytosole existujú dve rozdielne populácie ribozómov:

-

membránové ribozómy, ktoré sú pripojené na cytosolový povrch membrány ER a vonkajšiu
jadrovú membránu. Vyrábajú bielkoviny, ktoré potom prechádzajú do ER.

-

voľné ribozómy – nie sú pripojené na žiadnu membránu a syntetizujú všetky ostatné proteíny
kódované jadrovou DNA.

Membránové a voľné ribozómy sú štruktúrne a funkčne rovnaké, líšia sa iba v proteínoch, ktoré práve
vytvárajú. Ak ribozóm práve syntetizuje proteín endoplazmatického retikula, signálna sekvencia
proteínu ho nasmeruje k membráne ER.
Signálne sekvencie pre ER nasmerujú k membráne ER najmenej dve zložky:

-

signál rozpoznávajúca častica (SRP), ktorá je prítomná v cytosole a viaže sa na signálnu
sekvenciu pre ER

-

SRP-receptor, ktorý je ponorený v membráne ER.

Naviazanie SRP na signálnu sekvenciu spôsobí spomalenie syntézy proteínu na ribozóme, kým sa
ribozóm a na ňom naviazaný SRP nenaviažu na SRP receptor. Po naviazaní na svoj receptor sa SRP
uvoľní a začne syntéza bielkoviny, pričom polypeptid sa teraz prevlieka do lumen ER translokačným
kanálom v membráne ER. SRP a jeho receptor tak fungujú ako molekulárne spojky, ktoré
zabezpečujú väzbu medzi ribozómami, ktoré syntetizujú proteíny so signálnou sekvenciou pre ER,
a dostupnými translokačnými kanálmi ER.

Ribozómy
Sú miestom syntézy proteínov. Sú to telieska zložené z rRNA a bielkovín v pomere 1 : 1. Sú prítomné
v cytoplazme prokaryotických a eukaryotických buniek, v matrix mitochondrií a v stróme
chloroplastov. V cytoplazme eukaryotických buniek sú ribozómy jednak voľné a jednak viazané na
membrány ER a vonkajšiu membránu jadrového obalu. V cytoplazme sú hojne zastúpené: 104 – 105,
závisí to od metabolického stavu bunky. Prokaryotické a eukaryotické ribozómy majú podobnú
štruktúru ale nie sú identické. Skladajú sa z dvoch podjednotiek – jedna je väčšia a druhá je menšia.
Prokaryotický ribozóm má mol. hmotnosť 2,8 x 106 a sedimentačný koeficient 70S. Jeho väčšia
podjednotka sedimentuje pri 50S, menšia podjednotka pri 30S.

Ribozóm eukaryotickej bunky má mol. hmotnosť 5 x 106 a sedimentačný koeficient 70S. Väčšia
podjednotka sedimentuje pri 60S a menšia pri 40S. Malú podjednotku tvorí asi 2000 nukleotidov 18S
rRNA a asi 33 polypeptidov. Veľkú podjednotku tvorí 5S rRNA (120 nukleotidov), 5,8S rRNA (160
nukleotidov), 28S rRNA (5000 nukleotidov) a asi 45 polypeptidov. Ribozómy mitochondrií
a chloroplastov sa podobajú prokaryotickým ribozómom, čo je jeden z argumentov
o endosymbiotickom pôvode týchto organel.

Na ribozóme sú štyri špecifické miesta, ktoré majú význam pri translácii. Je to jedno miesto pre väzbu
mRNA a tri miesta pre väzbu tRNA: miesto A (aminoacyl) pre väzbu tRNA, ktorá nesie
aminokyselinu, miesto P (peptidyl), kde sa viaže peptidyl-tRNA a miesto E (exit), kde tRNA opúšťa
rizbozómy. Funkciou ribozómov je organizovanie syntézy bielkovín: ribozóm umožňuje presnú
priestorovú orientáciu mRNA a aminoacyl-tRNA (ich kodónu a antikodónu)

a dvoch aktivovaných

aminokyselín tak, že genetická informácia sa plynulo číta a prekladá do polypeptidu.

Golgiho aparát (GA)
GA dokončuje, triedi a rozposiela bunkové produkty. Podieľa sa na syntéze a balení molekúl určených
pre export (sekréciu). Produkty ER sa tu upravujú ukladajú a potom rozposielajú na iné miesta. GA je
rozsiahly v bunkách, ktoré sa špecializujú na sekréciu.

GA sa skladá zo sploštených membránových vakov – cisterien, ktoré sú na sebe naskladané ako
taniere. Každý stoh obsahuje 3-20 cisterien.
Membrána každej cisterny oddeľuje jej vnútorný priestor od cytosolu. GA má rozlíšenú polaritu,
membrány cisterien na opačných koncoch systému sú odlišnej hrúbky a molekulárneho zloženia. Póly
Golgiho systému sa označujú ako strana cis a trans. Strana cis - vstupná sa zvyčajne nachádza
v blízkosti ER. Transportné vezikuly prenášajú materiál z ER do GA. Vačok, ktoré vznikol odškrtením
z ER svoju membránu a obsah svojho lumen pridáva na stranu cis tým, že splýva s Golgiho
membránou. Zo strany trans (výstupná, nasmerovaná k plazmatickej membráne) sa odškrcujú
vezikuly a putujú na iné miesta. Produkty ER sa modifikujú v priebehu ich transportu z pólu cis na pól
trans Golgiho systému. V GA sa syntetizujú určité makromolekuly, napr. polysacharidy vrátane
pektínov a ďalších necelulózových polysacharidov, ktoré produkujú rastlinné bunky a sú súčasťou ich
bunkových stien (celulózu produkujú enzýmy, ktoré sa nachádzajú v cytoplazmatickej membráne
a ktoré tento polysacharid ukladajú priamo na vonkajšom povrchu). Vylučované produkty GA
opúšťajú stranu trans ako súčasť transportných vezikulov, ktoré môžu potom splývať s plazmatickou
membránou alebo inou organelou..
Hlavnou funkciou GA je chemická modifikácia látok syntetizovaných v ER – glykozylácia,
sulfatácia, špecifická proteolýza – a ich distribúcia v bunke.
Doprava z ER do GA a z GA do ďalších častí endomembránovej sústavy sa uskutočňuje neustálym
pučaním a fúziou transportných vačkov alebo vezikulov. Medzi rôznymi organelami zabezpečujú
kyvadlovú dopravu rôzne typy transportných vačkov, pričom každý z nich nesie špecifický náklad
molekúl.
Vačky, ktoré pučia z membrány, majú zvyčajne na svojej cytosolovej strane špecifický proetínový
plášť, preto sa nazývajú obálené vačky. Akonáhle je pučanie ukončené, vačok stráca svoj plášť a jeho
membrána tak môže priamo interagovať s membránou, s ktorou bude fúzovať. Existuje niekoľko
druhov opláštených vačkov a každý z nich má svoj špecifický proteínový obal. Ten vytvaruje
membránu do vačka a pomáha zachytiť molekuly v priebehu transportu. Najznámejšie vačky sú tie
ktoré majú svoj plášť hlavne z proteínu klathrinu a ktorým sa hovorí klathrinové vačky. Pučia z GA
na začiatku sekrečnej dráhy smerujúcej von z bunky a z plazmatickej membrány na začiatku
endocytotickej dráhy smerujúcej do vnútra bunky.

Lyzozómy
Sú to tráviace kompartmenty ohraničené membránou, ktoré obsahujú asi 50 hydrolytických enzýmov
potrebných na štiepenie makromolekúl. Ide o lyzozómové enzýmy, ktoré môžu hydrolyzovať
proteíny, polysacharidy, tuky a nukleové kyseliny. Tieto enzýmy fungujú v kyslom prostredí pri pH
okolo 5. Lyzozómová membrána udržuje toto pH pomocou transportu vodíkových iónov z cytosolu
dovnútra lyzozómov. Ak lyzozóm praskne alebo sa uvoľní jeho obsah, lyzozómové enzýmy nie sú
veľmi aktívne, pretože cytosol má neutrálne pH. Avšak rozsiahly únik z veľkého množstva lyzozómov

môže autolyticky bunku zničiť (samotrávením). Lyzozóm poskytuje bunke priestor pre bezpečné
štiepenie makromolekúl bez toho aby došlo k všeobecnej deštrukcii, ktorá
by nastala v prípade uvoľnenia veľkého množstva hydrolytických enzýmov.

Hydrolytické enzýmy a lyzozómová membrána sa vytvárajú na drsnom ER a potom sa
prenášajú do GA na ďalšie spracovanie, takže ER a GA všeobecne spolupracujú pri produkcii
lyzozómov obsahujúcich aktívne hydrolytické enzýmy. Lyzozómy vznikajú odškrcovaním
vezikul zo strany trans GA. Bielkoviny na vnútornom povrchu lyzozómovej membrány
a samotné tráviace enzýmy sú chránené pred deštrukciou vďaka trojrozmernej konformácii ,
ktorá chráni zraniteľné väzby pred enzymatickým útokom.
Lyzozómy uskutočňujú vnútrobunkové trávenie rôznych látok. Meňavky a mnoho
ďalších prvokov sa živí pohlcovaním potravy fagocytózou. Takto vytvorená potravová
vakuola potom splýva s lyzozómom, ktorého enzýmy potravu naštiepia. Tráviace produkty
vrátane jednoduchých cukrov, aminokyselín a ďalších monomérov prechádzajú do cytosolu
a využijú sa ako bunkové živiny. Aj niektoré ľudské bunky sú schopné fagocytózy, napr,
makrofágy, ktoré pomáhajú chrániť organizmus pred baktériami.

Lyzozómy využívajú svoje hydrolytické enzýmy aj na recykláciu vlastného organického
bunkového materiálu, tento dej sa označuje ako autofagocytóza. Dochádza k tomu vtedy, ak
lyzozóm pohltí inú organelu alebo malé množstvo cytosolu. Lyzozómové enzýmy pohltený
materiál rozoberú a organické monoméry sa vracajú do cytosolu, kde sa môžu znova využiť.
Vďaka lyzozómom sa bunka neustále sama obnovuje. Napríklad ľudská pečeňová bunka
každý týždeň recykluje polovicu svojich makromolekúl.
Programovaná smrť (deštrukcia) buniek vlastnými lyzozómovými enzýmami je dôležitá
pri vývoji mnohobunkových organizmov. Napríklad v priebehu premeny žubrienky na žabu
rozkladajú lyzozómy v bunkách chvosta práve tieto bunky. Ruky ľudského zárodku majú
plávacie blany tak dlho, kým tkanivo medzi prstami nie je odstránené pomocou lyzozómov.
Rôzne dedičné ochorenia (“lysosomal storage diseases“) ovplyvňujú lyzozómový
metabolizmus. Postihnutej osobe chýba funkčná verzia hydrolytického enzýmu, ktorý sa za
normálnych podmienok nachádza v lyzozómoch. Lyzozómy sú potom prepchaté
nestráviteľnými substrátmi, čo má vplyv na iné bunkové aktivity. Napríklad pri Pompeho
chorobe dochádza k poškodeniu pečene v dôsledku nahromadenia glykogénu, čo je následok
absencie lyzozómového enzýmu, ktorý je potrebný na štiepenia sacharidov. Pri Tay-
Sachsovej chorobe chýba enzým, ktorý rozkladá lipidy, v dôsledku hromadenia lipidov
v nervových bunkách dochádza k poškodeniu mozgu.

Vakuoly
Sú to vnútrobunkové váčky ohraničené membránou - tonoplastom, ktoré plnia rôzne funkcie pri
údržbe bunky.
Potravové vakuoly vznikajú pri fagocytóze potravy u prvokov a primitívnych mnohobunkových
organizmov.
Mnoho sladkovodných prvokov má kontraktilné vakuoly (zmršťujúce, pulzujúce), ktoré pumpujú
prebytočnú vodu von z bunky. Napr. Paramecium žije v stojatej vode, ktorá je voči bunke hypotonická
a stiahnuteľná vakuola tohto sladkovodného prvoka vyrovnáva osmózu vylievaním vody von z bunky.
Funguje ako pumpa a je to osmoreguláčná evolučná adaptácia .
Zrelé rastlinné bunky zvyčajne obsahujú veľkú centrálnu vakuolu (CV) obklopenú membránou –
tonoplastom , ktorý je súčasťou ich endomembránového systému. CV vzniká postupne splývaním
menších vakuol odvodených z ER a GA a je spravidla najväčším kompartmentom rastlinnej bunky,
tvorí až 80 % (aj viac) zrelej bunky. Zvyšok cytoplazmy tvorí úzky pás medzi vakuolárnou

membránou a plazmatickou membránou. Tonoplast je, podobne ako všetky bunkové membrány, pri
prenose látok selektívny (výberový), takže roztok vo vnútri vakuoly – bunková šťava – má iné
zloženie ako cytosol. CV rastlinnej bunky je univerzálnym kompartmentom. Ukladajú sa v nej do
zásoby niektoré organické zložky, napr. proteíny sa hromadia vo vakuolách zásobných buniek semien.
Sú hlavnou zásobárňou anorganických iónov – draslíka a sodíka. Rastlinné bunky využívajú svoje
vakuoly ako likvidačné miesta vedľajších produktov metabolizmu, ktoré by ohrozovali bunku
v prípade nahromadenia v cytosole, preto sa zaraďujú aj k lyzozómom. Niektoré vakuoly obsahujú
pigmenty, ktoré farbia bunku, napr. červené a modré pigmenty okvetných lístkov, ktoré lákajú
opeľovače. Vakuoly pomáhajú rastline chrániť sa pred predátormi, a to vďaka obsahu jedovatých
zložiek alebo látok, ktoré sú pre živočíchy nestráviteľné. Vakuola hrá hlavnú úlohu pri raste
rastlinných buniek, ktoré sa pri vstrebávaní vody svojimi vakuolami predlžujú, čo umožňuje zväčšenie
bunky s minimálnymi investíciami do novej cytoplazmy.

Mitochondrie
Organizmy sú otvorené systémy, ktoré premieňajú energiu získanú zo svojho okolia.
V eukaryotických bunkách sú mitochondrie a chloroplasty organelami, ktoré premieňajú energiu na
také formy, ktoré môžu bunky využívať na prácu - ATP. Mitochondrie sú miestom bunkového
dýchania – ide o katabolický dej, pri ktorom sa vytvára ATP získavaním energie z cukrov a tukov
pomocou kyslíka. Aj keď mitochondrie a chloroplasty majú na povrchu po dve biomembrány, nepatria
k endomembránovému systému. Ich membránové proteíny sa nevytvárajú na ER ale na voľných
ribozómoch v cytosole a tiež na ribozómoch, ktoré sa nachádzajú vo vnútri samotných organel. Tieto
organely obsahujú nielen ribozómy ale aj malé množstvo DNA, ktorá programuje syntézu proteínov
na vlastných ribozómoch. Mitochondrie a chloroplasty sú semiautonómne bunkové organely, ktoré
dorastajú a rozmnožujú sa v bunke.

Mitochondrie vyrábajú ATP. Zdrojom energie pre syntézu ATP je oxidácia cukrov a mastných
kyselín molekulárnym kyslíkom na vodu a oxid uhličitý. Princíp syntézy ATP – elektróny
s vysokou energiou odobraté organickým látkam sa postupne odovzdávajú medzi membránovými
enzýmami vnútornej membrány pričom postupne strácajú energiu. Táto energia sa využíva na
transport protónov z jednej strany membrány na druhú. Tým vzniká protónový gradient; ak sa tento
gradient prechodom protónov cez membránu vyrovnáva, môže sa energia využiť na syntézu ATP.

Mitochondrie sú valcovité štruktúry pripojené na mikrotubuly cytoskeletu, majú priemer 0,5-1 µm,
nachádzajú sa vo všetkých eukaryotických bunkách, vrátane buniek rastlín, živočíchov, húb
a prvokov. Niektoré bunky majú jednu veľkú mitochondriu, častejšie však bunka obsahuje stovky
alebo dokonca tisíce mitochondrií; počet zodpovedá metabolickej aktivite danej bunky. Sú dlhé 1-10

µm. Sú obklopené dvomi membránami, každá predstavuje fosfolipidovú dvojvrstvu
s charakteristickým súborom ukotvených proteínov. Vonkajšia membrána je hladká, obsahuje
poriny, ktoré vytvárajú v membráne nešpecifické kanály a môžu nimi prechádzať aj väčšie molekuly.
Vnútorná membrána je zvrásnená, vytvára záhyby – kristy, obsahuje 20% zvláštneho fosfolipidu
kardiolipínu, ktorý zrejme spôsobuje to, že membrána je silne nepriepustná pre ióny.

Vnútorná membrána rozdeľuje mitochondriu na dva vnútorné kompartmenty – medzimembránový
(intermembránový) priestor, čo je úzka oblasť medzi vnútornou a vonkajšou membránou,
a mitochondriálnu matrix – kompartment obklopený vnútornou membránou. Matrix obsahuje veľa
enzýmov, ktoré metabolizujú pyruvát a mastné kyseliny, enzýmy Krebsovho cyklu, enzýmy
metabolizujúce lipidy (tzv. β-oxidácia mastných kyselín), mitochondriálnu DNA, ribozómy, tRNA
a proteosyntetické enzýmy. Niektoré kroky bunkového dýchania sú katalyzované pomocou enzýmov
v matrix. Iné proteíny, ktoré fungujú pri respirácii, vrátane enzýmov potrebných pre tvorbu ATP, sú
zabudované do vnútornej membrány. Kristy dodávajú vnútornej membráne veľký povrch, čo zvyšuje
produktivitu bunkového dýchania.
Nové mitochondrie vznikajú autoreprodukciou. Každý chromozóm je v mitochondriách vo viacerých
kópiách, v bunkách človeka 5-10, v kvasinkách až 50.

Chloroplasty
Majú evolučný pôvod v cyanobaktériách, ktoré sa endosymbiózou stali súčasťou primitívnych euk.
buniek. Majú tri membránové sytémy. Sú iba v rastlinných bunkách, sú miestom fotosyntézy.
Premieňajú slnečnú energiu na energiu chemickú absorpciou slnečného svetla a jeho využitím na
syntézu organických látok z oxidu uhličitého a vody. Chloroplasty patria k plastidom. Amyloplasty sú
bezfarebné plastidy, ktoré ukladajú škrob (amylózu) hlavne v koreňoch a hľuzách. Chromoplasty
obsahujú farbivá, ktoré dodávajú ovociu a kvetinám ich oranžové a žlté zafarbenie. Chloroplasty
obsahujú zelené farbivo chlorofyl, enzýmy a ďalšie molekuly, ktoré sa podieľajú na fotosyntetickej
produkcii cukrov. Tieto organely šošovkovitého tvaru majú veľkosť 2krát 5 µm a nachádzajú sa
v listoch a ďalších zelených orgánoch rastlín a rias. Chloroplasty majú na povrchu dve membrány,
ktoré sú oddelené úzkym medzimembránovým priestorom. Vo vnútri chloroplastu je ďalší
membránový systém v podobe sploštených vačkov – tylakoidov. V niektorých oblastiach sú tylakoidy
poukladané na sebe ako hracie žetóny, každý stĺpec sa označuje ako granum. Tekutina vo vnútri sa
nazýva stroma a obsahuje chloroplastovú DNA, ribozómy a veľa enzýmov. Tylakoidná membrána
rozdeľuje vnútro chloroplastu na dva kompartmenty: tylakoidný priestor a stroma. Membrána
tylakoidov obsahuje molekuly absorbujúce svetlo, enzýmy transportujúce elektróny a ATP syntetázu.
Ich tvary sú plastické, rastú, príležitostne sa zaškrcujú a tak sa rozmnožujú. Sú pohyblivé a v bunke sa
spolu s mitochondriami a ďalšími organelami posúvajú pozdĺž cytoskeletu.

Chloroplastová DNA je prokaryotického typu, ale väčšia, obsahuje asi 180 000 párov báz, je
v stróme vo viacerých kópiách (20-80). Chloroplasty vznikajú autoreprodukciou zvyčajne
delením nezrelých foriem – proplastidov.

Peroxizómy
Peroxizómy vytvárajú a degradujú H2O2, ktorý vzniká pri rôznych metabolických pochodoch.
Peroxizóm je špecializovaný metabolický kompartment guľatého tvaru ohraničený jednoduchou
membránou. Sú podobné lyzozómom, ale nevznikajú odškrcovaním z GA. Peroxizómy obsahujú
enzýmy (oxidačné, katalázu), ktoré prenášajú vodík z rôznych substrátov na kyslík, pričom sa ako
vedľajší produkt vytvára peroxid vodíka. Niektoré peroxizómy využívajú kyslík na štiepenie mastných
kyselín na menšie molekuly, ktoré sa môžu potom prenášať do mitochondrií ako palivo pre bunkové
dýchanie. Peroxizómy v pečeni zneškodňujú alkohol a ďalšie nebezpečné zlúčeniny pomocou prenosu
vodíka z týchto jedov na kyslík. Samotný H2O2 vytvorený peroxizómom je toxický, ale organela
obsahuje enzým, ktorý premieňa H2O2 na vodu.
Špecializované peroxizómy nazývané glyoxyzómy sa nachádzajú v rastlinných semenách
v tukovom zásobnom tkanive, kde premieňajú zásobné tuky na cukry. Tieto organely obsahujú
enzýmy, ktoré zahajujú premenu aj mastných kyselín na cukor a umožňujú tak ich využitie ako zdroja
energie a zdroja uhlíka, pokiaľ klíčky nie sú schopné fotosynteticky produkovať svoj vlastný cukor.