Fyziológia bunky

Základnou podmienkou pre udržanie existencie živých sústav je schopnosť príjmať z okolitého prostredia potrebné látky a udržiavať ich gradient. Vytvorenie a udržanie rozdielnych koncentrácií medzi vonkajším a prostredím a živým objektom, ako aj v živom objekte, je možné len vtedy, ak sú živé objekty a ich časti oddelené od vonkajšieho prostredia (semipermeabilnou) membránou priepustnou pre rôzne látky s rôznou mernou hmotnosťou. Ochranná membrána živočíšnych buniek je tvorená cytoplazmovou membránou. Z hľadiska funkcie neslúžia membrány len k ohraničeniu bunky proti vonkajšiemu prostrediu, ale sú tiež podkladom všetkých bunkových organel a tým aj ich funkcií. Celkový podiel membrán dosahuje v niektorých prípadoch až 80% hmoty bunky.

Lipidové komponenty membrán pozostávajú z 36% cholesterínu, 50% kefalínu a lecitínu a 13% sfingomyelínu. Lipidy tvoria asi 20–50%, bielkoviny 40–80% a sacharidy 4–5% celkovej hmoty cytoplazmovej membrány. Bielkoviny cytoplazmovej membrány spôsobujú jej rozmanitú enzymatickú aktivitu. Jej najdôležitejšou aktivitou je ATP–ázová aktivita, ktorá má význam pre čerpanie energie z ATP pre akýkoľvek aktívny prenos látok cez cytoplazmatickú membránu.

Molekulárnobiologické usporiadanie cytoplazmovej membrány sa zakladá na tom, že lipidová vrstva membrány, ktorá sa skladá z molekúl fosfolipidov, má amfipatický charakter. To v podstate znamená, že jedna strana týchto podlhovastých molekúl je polárna a hydrofilná, pričom druhá strana je apolárna a hydrofóbna.

K štruktúrnym derivátom a modifikáciám cytoplazmovej membrány patria výbežky, alebo hlboké záhyby cytoplazmovej membrány a membránové spojky medzi susednými bunkami.

K výbežkom, alebo k hlbokým záhybom cytoplazmovej membrány zaraďujeme mikroklky, pseudopódie (panôžky), pinocytárne vezikuly a hlboké záhyby cytoplazmovej membrány. K membránovým spojkám a kontaktom medzi susediacimi bunkami patria dezmozómy, gap junction, zonula occludens, zonula adhaerens, macula adhaerens a prstovité (digitálne) mezibunkové spojenia.

Cytoplazmová membrána má vlastnosť polopriepustnej (semipermeabilnej) blany. Riadi prechod látok do bunky a von z bunky, súčasne však utvára aj osmotickú bariéru bunky t .j. udržuje osmotickú rovnováhu buniek. Látky, ktoré vstupujú do bunky, sú látky potrebné pre normálny priebeh metabolických procesov, látky na krytie energetickej potreby buniek, látky na výstavbu bunkových štruktúr a regulačné látky. Látky, ktoré bunka vylučuje sú látky škodlivé alebo nadmerne sa hromadiace, ktoré sa musia vylúčiť, látky potrebné pri funkcii iných buniek (enzýmy, hormóny, cytokíny, protilátky) a ochranné látky (napr. ochranné obalové látky).

Bunka svoj príjem a výdaj látok aktívne reguluje, to znamená, že tieto procesy nezávisia vždy od koncentrácie látok v jej okolí a nezávisia ani od veľkosti ich molekúl, ani od ich chemického zloženia. Bunka zhromažďuje alebo vydáva látky aj proti koncentračnému spádu, to znamená, že ide o vysoko aktívny energický proces so spotrebou veľkého množstva energie z ATP. Bunka teda vynakladá energiu, pričom vychytáva iba látky, ktoré potrebuje, čiže jedná sa o selektívnu permeabilitu.

Vstup látok do buniek prebieha nasledovnými mechanizmami: fyzikálnymi mechanizmami (difúzia, osmóza), aktívnym transportom, pinocytózou a fagocytóza.