Biologie a genetika
pro bakaláře

Pohyb a taxe, nativní preparáty

Pohyb a taxe

POHYB MOLEKUL - BROWNŮV MOLEKULÁRNÍ POHYB je náhodný pohyb mikroskopických částic v kapalném nebo plynném médiu. Tento pohyb poprvé zaznamenal v roce 1827 biolog Robert Brown, když pozoroval chování pylových zrn ve vodě. Podstatu tohoto jevu objasnil v roce 1905 Albert Einstein na základě kinetické teorie látek. Molekuly vody se v roztoku vlivem tepelného pohybu neustále srážejí, přičemž směr a síla těchto srážek jsou náhodné. Čím je částice menší, tím je pohyb výraznější.

POHYB BUNĚK/ORGANIZMŮ zahrnuje aktivní změnu tvaru jakékoliv součásti buňky, v užším pojetí se týká lokomoce (pohyb z místa na místo) buňky/organizmu. Na pohybu se podílí vlákna cytoskeletálního systému: mikrofilamenta (aktinová vlákna) a mikrotubuly. Jejich pohyb závisí na transformaci energie chemické v mechanickou, kterou realizují tzv. motorové proteiny (molekulové motory – dyneiny a kineziny asociované s mikrotubuly a myoziny I a II asociované s mikrofilamenty).

CYTOSKELET je součástí všech eukaryotních buněk. Jedná se o systém proteinových různě dlouhých vláken. Podle velikosti a funkce se vlákna cytoskeletu dělí na:

1. intermediární (střední) filamenta – z fibrilárních proteinů různých typů (keratiny, vimentiny, neurofilamenta, laminy), dodávají buňkám mechanickou pevnost, vytváří jejich vnitřní kostru a určují umístění některých organel v buňce. Na pohybu buněk se nepodílí.
2. mikrotubuly – z globulárních proteinů tubulinů, vytváří vlákna mitotického vřeténka, řasinky a bičíky. Bičíky a řasinky eukaryotních buněk mají v centru 2 samostatné mikrotubuly, na periferii 9 párů mikrotubulů (tj. struktura 9+2).
3. mikrofilamenta (aktinová vlákna) – z globulárních proteinů aktinů, vytváří kontraktilní prstenec při dělení živočišných buněk (cytokineze), účastní se améboidního a svalového pohybu.

AMÉBOIDNÍ POHYB (měňavkovitý) je založen na vysílání výběžků (panožek) ve směru pohybu buňky. Růst panožek je zprostředkován klouzáním mikrofilament za pomocí molekulového motoru myozinu I. Po přichycení panožky k podkladu dojde ke kontrakci zadní části buňky a přelití cytoplazmy ve směru vytvořené panožky. Pohyb je charakteristický pro jednobuněčné měňavky (améby); u živočichů se takto pohybují např. makrofágy při fagocytóze.

POHYB BIČÍKŮ A ŘASINEK EUKARYOT (tzv. kinocilií) je podmíněn klouzáním mikrotubulů poháněných molekulovými motory dyneiny. Hlavní strukturou kinocilií je svazek 10 párů mikrotubulů (struktura 9+2, tj. 9 párů po obvodu a 2 mikrotubuly ve středu, viz obr.). Kinocilie jsou na povrchu kryty cytoplazmatickou membránou a v buňce jsou pevně zakotveny v tzv. bazálních tělískách. Bičíky jsou dlouhé a jejich počet bývá malý (1-8). Pozorovat je lze u jednobuněčných eukaryotních organizmů s bičíky, ale i u buněk živočichů (spermie, plaménkové buňky protonefridií), modifikací bičíku je tzv. undulující membrána trypanosom. Řasinky (brvy) jsou krátké a většinou pokrývají celý povrch buňky. Pozorovat je lze především u jednobuněčných nálevníků, u živočichů nalezneme řasinky na tzv. řasinkovém epitelu (např. na povrchu ploštěnek a v dýchacích cestách savců). Modifikacemi brv jsou např. cirri (vzniklé splynutím skupiny brv v silnější útvar a mající pohybovou a opornou funkci), nebo membranelly (vzniklé splynutím řad brv a sloužící k přihánění potravy).

Obr.: Příčný řez kinocilií – struktura 9+2.

SVALOVÝ POHYB je založen na zkracování sarkomer (základní kontraktilní jednotka svalu) svalového vlákna v důsledku posunu aktinových vláken podél myozinových. Impulzem pro svalový stah je nervový vzruch, který vyvolá uvolnění Ca²⁺ iontů ze sarkoplazmatického retikula (speciální název pro endoplazmatické retikulum ve svalových buňkách). Vápenaté ionty se váží na protein troponin C a způsobí změnu jeho konformace a následně i změnu konformace tropomyozinu, který je navázán na aktinové vlákno. Aktinové vlákno se uvolní z vazby a může reagovat s myozinovým vláknem (tvořeno molekulovým motorem myozinem II) a dojde ke svalovému stahu. Stah se uvolní načerpáním Ca²⁺ iontů do sarkoplazmatického retikula vápenatými pumpami, aktinové vlákno je opět zablokováno tropomyozinem a svalový stah odezní.

Obr.: Sarkomera – základní kontraktilní jednotka svalu.

TAXE jsou usměrněné pohyby jednobuněčných eukaryot (prvoků) a živočichů na působení podnětu (podráždění).

• fototaxe - pohyb ke světlu
• oxygenotaxe - pohyb do prostředí se zvýšenou koncentrací kyslíku
• chemotaxe - pohyb vyvolaný přítomností chemické látky

Taxe mohou být pozitivní nebo negativní podle toho, jestli je vyvolaný pohyb orientován směrem k podnětu nebo opačně.

Nativní preparáty

NATIVNÍ PREPARÁTY jsou preparáty připravené ze živých objektů neovlivněných žádným fixačním roztokem. Nelze je dlouhodobě uchovávat a není možné pozorovat některé detaily, které nejsou obarveny. Jako médium pro pozorování slouží tekutina, ve které se studované objekty vyskytují za přirozených podmínek (voda, krevní sérum, plazma, kultivační média), nebo tzv. izotonické roztoky, např. fyziologický roztok, nebo PBS (phosphate buffered saline, fosfátem pufrovaný fyziologický roztok). Některé objekty je možné pozorovat pouze položené na podložním skle a přikryté krycím sklem bez použití tekutého média (např. různé kožní deriváty - chlupy a peří, chitinové části členovců - blanitá křídla, šupiny). Pozorování rychle se pohybujících organizmů se usnadní přidáním některých viskózních látek (glycerol, želatina, arabská guma), které zvyšují odpor tekutiny a brzdí tak pohyb organizmů, nebo přidáním některých narkotik (voda s několika kapkami éteru, chloroformu nebo CO₂), které v malých dávkách vedou ke zpomalení pohybu. K omezení pohybu někdy stačí zvýšení tlaku na krycí sklo, odsátí přebytečné tekutiny apod. Preparát by neměl být příliš hustý, proto je dobré tekuté objekty ředit, části tkání je vhodné separovat na podložním skle preparační jehlou nebo rozdrtit druhým podložním sklem (kompresní preparát). Jinou metodou je příprava nativního otiskového preparátu, tj. přiložení řezné plochy objektu na podložní sklo, přikápnutí kapky tekutiny, přikrytí krycím sklem a pozorování částic, které ulpěly na skle. Pro dlouhodobé pozorování nativních preparátů slouží různé typy vlhkých komůrek. Ke zvýraznění některých struktur, které jsou pozorovatelné jen v živých organizmech, se používá vitální barvení.

ÚKOLY - Pohyb a taxe, nativní preparáty (viz úkoly)

Tyto výukové materiály byly spolufinancovány Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR.