Prokaryota

Nadříše : prokaryota- buňky před jádrem

 

Dělíme na 2 říše:

  • říše- archabakterie
  • říše- eubakterie– dělíme na 3 podříše
    • bakterie
    • Sinice
    • prochlorophyta

 

V buňce najdeme:

  • Jádro
  • Cytoplazmu
  • Buněčné povrchy
  • Další, specifické organel
  • 1) jádro– nukleotid- bakteriální chromozom

cyklická 1 makromolekula DNA

poskládá do 50 smyček ty jsou spojené RNA

nemá obal

je haploidní

zaujímá 20% objemu buňky

obsahuje genetickou informaci= 3500 genů

  • 2) cytoplazma- viskozní koncentrovaná směs org. A anorg. Látek= vytváří prostředí pro metabolické děje

jsou v ní uloženy :

  • zásobní látky- glykogen, poly-beta- hyroximáselná kyselina= ( zdroj uhlíku a energie) volutám( zásoba fosfátu) kapénka síry
  • plazmidy= malé cyklické DNA

buňka je může i ztratit, obsahují doplňkovou genetickou informaci(

méně d§ležité, postradatelné geny, např: rezistence vůči antibiotikům)

  1. rybozomy- několik 100-1000 v buňce, skládají se ze 2 jednotek:
    • malá: 1mol.rRNA+ 21mol. Bolkovin
    • velká: 2mol. rRNA+ 34mol. Bílkovin

 

nejsou ohraničeny membránou

probíhá na nich protosyntéza , naváže se mRNA

 

  • 3) buněčné povrchy
    • A) buněčná stěna: je pórovitá, tvoří ji vrstva mureinu+ další polysacharidy, lipidy
      • Funkce: je pevná, udává buňce tvar, vytváří mechanickou a chemickou ochranu, je permeabilní( propustná), je dvojího provedeníà bakterie GRAM+aGRAM

 

  • B) cytoplazmatická membrána:
    • Jediný membránový útvar u baterií
    • Stavba: 2vrstvy fosfolipidů, bílkoviny, sacharidy
    • Tloušťka 5-9um
    • U některých se vytváří klubíčkovitý tvar (mezozóm)
    • Fotosyntetizující prokaryota- vchlípením o doškrcením od povrchové membrány se vytváří systém tylakoidů( volné tylakoidy v plazmě, nikoli pravý plastid)

 

  • Funkce cytoplazmatické membrány:
    • Udržuje stálost vnitřního prostředí
    • Semipermeabilní = polopropustná (reguluje transport)
    • Místo metabolických pochodů ( enzymy dýchacího řetězce a pro syntézu lipidů, fotosyntéza)
    • Je plastická ( její část se může oddělit či včlenit)
    • Reguluje syntézu buněčné stěny
    • Podílí se na reakci buňky na podněty prostředí( světlo, dotyk, chemické vlivy)

 

  • 4) další, specifické organely
    • A) pouzdro= kapsulka

Je nad buněčnou stěnou, různě silné, směs polysacharidů,bílkovin

A lipidů, slizovitý charakter, zvyšuje odolnost buňky ochraňuje

Buňku před vnějšími vlivy

  • B) glykokalyx

Další vnější obal, plsťovitě propletená vlákna polysacharidů,

Umožňuje bakteriím přichytit se a přidržovat se povrchů(kameny

Zuby, sliznice)

cC) bičík

  • Vlákno mnohonásobně delší než buňka, tvoří jej flageliny=lobulární bílkoviny, je dutý, stočený do šroubovice, v cytoplazmě zakotven bazálním tělískem( dvě kruhovité destičky se otáčejí proti sobě- spotřeba energie, rotace na základě elektrického náboje- stator a rotor)
  • 1 i více, umožňuje pohyb 20-500um/s, pohyb buňky se uskutečňuje otáčením bičíku, šroubový pohyb, zřeďuje prostředí před buňkou, okolní prostředí tlačí vpřed, bičík táhne buňku, bakteriální bičík má jen desetinu tloušťky jako ekaryotický, není pokrytý plastickou membránou

 

Fimbrie- krátká křehká nepohyblivá vlákna na povrchu jen gramnegativních bakterií, fimbrie bývají ve větším počtu, stavba: bílkoviny uspořádané do duté šroubovice, funkce: umožňuje přilnutí k povrchu

  1. e) Mesosom
  • vchlípenina na cytoplazmatické membráně,
  • funkce:
    • na něj se váže konec DNA (rozpletení DNA), zřejmě aerobní respirace = dýchání v kyslíkaté atmosféře, možná souvislost s dělením buňky
  1. f) Talakoidy = Chromatofory
  • bakterie nemají chloroplasty. Místo nich obsahují chromatofory, což jsou membránové struktury, tvořené četnými záhyby plazmatické membrány, váčkovité vchlípeniny cytoplazmatické membrány nebo tělíska ohraničená membránou, obsahují fotosyntetická barviva (bakteriochlorofyl, karotenoidy)
  1. g) Endospory
  • tvoří se v nepříznivých podmínkách, mohou přežívat stovky let

 

  1. ŘÍŠE: ARCHEBAKTERIE
  • buněčná stěna neobsahuje murein, ale pseudomurein = peptidoglyken bez kyseliny muramové
  • žijí v extrémních životních podmínkách => třívrstevná cytoplazmatická membrána
  • dělí se na 4 typy:
  1. Metanové: anaerobní, produkují metan redukcí CO2, o odpadních vodách, v bahně, v půdě, v zažívacích traktech živočichů, využití: výroba bioplynu
    • rod: Methanobacterium, Methanococcus
  2. Extrémně halofilní: extrémně slanomilné, aerobní, obsahují pigment bakteriorodopsin – umožňuje přeměnu světelné energie na chemickou, v solných jezerech, Mrtvé moře, nasolené maso
    • rod: Halobacterium, Halococcus
  3. Termoacidofilní: aerobní i anaerobní, žijí ve vysokých teplotách (65 – 100°C), v kyselém prostředí (pH 1,5 – 5), vyžadují S a H2S, tedy sirná prostředí typu sopek s vysokou teplotou
    • Rod: Sulfolobus
  4. Haloalkalifilní: aerobní slanomilné, v zásaditém prostředí, (pH 8 – 9), výskyt v solných jezerech s obsahem uhličitanu sodného
    • Rod: Natrococcus, Natrobacterium

 

  1. ŘÍŠE: EUBAKTERIE
  • Buněčná stěna obsahuje murein = peptidoglikan

Murein = peptidoglikan

Mají pouze eubakterie

Gram pozitivní baktérie

  • Mají silnou vrstvu peptidoglykanu
  • Gramovým barvivem se barví do fialova

Gram negativní baktérie

  • Slabá vrstva peptidoglykenu je umístěna mezi dvěma plasmatickými membránami
  • Gramovým barvivem se barví do červena
  1. Tvar bakterií: je rozmanitý, rozlišujeme:
    • Kulovitý
    • Tyčinkovitý
    • Zakřivený

 

  • Bičíkaté bakterie
  1. Rozmnožování bakterií: rozlišujeme:
    • Nepohlavně – příčným dělením
      • Molekula DNA se zdvojí (replikuje), čímž vzniknou chromozomy dva. Mezitím roste buňka do délky. Uprostřed mateřské buňky se utvoří přehrádka, tvořená plazmatickou membránou a buněčnou stěnou. Tím se buňka rozdělí na dvě dceřiné buňky. V příznivých podmínkách se akt dělení může uskutečnit přibližně každých 20 minut.
  1. Nebo pučení
    • To probíhá tak, že zralá buňka začne na svém povrchu vytvářet novou buňka. Pokud dceřiná buňka doroste do dostatečné velikosti, je do ní vypuštěna DNA a buňku je odpojena
  • Tvorbou spor – sporulace, za nepříznivých podmínek, silný obal, zhuštěná cytoplazma, odolně + 100 °C až – 190 °C
  • Pohlavně – Výměnou genetické informace s jinou bakterií – cizí DNA se do buňky dostává 3 způsoby:
    1. Transformací – přijetí čisté DNA z okolního prostředí
    2. Transdukcí – přijetí DNA pomocí bakteriofágu
    3. Konjugací – přenos DNA z baktérie na bakterii plasmidem
  1. Vztah ke kyslíku: rozlišujeme:
    • Obligátně aerobní = kyslík je pro jejich metabolismus nepostradatelný
    • Obligátně anaerobní = kyslík k životu nepotřebují, rostou jen v jeho nepřítomnosti
    • Fakultativně anaerobní = mohou žít jak za přítomnosti, tak i za nepřítomnosti kyslíku, např.: Escherichia coli – ve střevech lidí anaerobní ve splašcích aerobní, pro nás symbiotická, vyrábí vitamín K, indikátor znečištění pitné vody
  2. Výživa bakterií:
    • Organismy dělíme podle toho, odkud získávají energii a odkud čerpají uhlík
    • Fototrofové = energii získávají ze světla
    • Chemotrofové = energie získávají rozkladem chemických látek
    • Autotrofní získávají uhlík z anorganických látek (CO2)
    • Heterotrofové získávají uhlík z organických látek (např. z glukosy)
  1. Metabolismus bakterií
  1. AUTOTROFNÍ bakterie
    1. Fotoautotrofové = uhlík získávají z anorganických látek (CO2), energii ze slunce, dusík z dusitanů, dusičnanů
    2. Chemoautortofové = uhlík získávají z anorganických látek energii z oxidací anorganických látek (např. H2S, NH3, FE++)
  2. HETEROTROFOFNÍ bakterie
    1. Fotoheterotrofové = získávají uhlík z organických látek (sacharidy, bílkoviny) a energii ze slunce, dusík z anorg. i org. látek
    2. Chemoheterotrofové = získávají uhlík z organických látek a energii oxidací organických látek kvašením nebo dýcháním, dusík z anorg. i org. Láte

 

  1. Význam bakterií
  • Mineralizace = rozklad organických látek na látky anorganické za současného uvolnění tepla
  • Reducenti účastní se koloběhu látek v přírodě, zúrodňují půdu
  • Parazité = jsou původci různých onemocnění
  • Symbionti = pomáhají rozkládat tráveninu, výrábí vitamíny
  • Biotechnologie = použití ve výrobě a výzkumu
  1. Výskyt bakterií
  • Jsou kosmopolitní, najdeme je v nejrůznějších prostředích a extrémních podmínkách
    1. V půdě
    2. Ve vzduchu
    3. Ve vodě
    4. Na nebo v tělech organismů
    5. Půdní bakterie
  • Ovlivňují úrodnost, výživu rostlin, podílejí se na koloběhu látek v přírodě
  • 1 mg ornice / několik miliard bakterií
  • Koloběhu dusíku se účastní bakterie:
    1. Saprofytické – rozkládají org. Látky
    2. Nitrifikační – oxidují amonné soli na dusitany a dusičnany
    3. Nitrogenní – vazači vzdušného dusíku
    4. Denitrifikační – ochuzují půdu o dusitany a dusičnany
    5. b) bakterie ve vzduchu

– do vzduchu z půdy, vzduch obsahuje saprofyty a patogeny

– zdrojem jsou dále nemocní i zdraví lidé- zaschnutí+ pohyb= infekční prach

1 kapénka/několik tisíc bakterií

 

C)bakterie ve vodě

– ve všech typech vod, nejvíce ve zdravotně závadné vodě (splašky z domácností, kanalizace, průmyslová odpadní voda, splašky hnojiv z polí)

– eutrofizace vody- splašky z polí, obohacení o živiny, přemnožení řas, zaroste vodní hladina, znemožněná výměna plynů, ubývá kyslík, hynou organismy, hnilobné procesy, voda se postupně stává mrtvou

  1. D) bakterie a těla organismů

Kůže, ústa, dýchací cesty, močopohlavní trakt, zažívací trakt

Symbioti- bacjor přežvýkavců, střeva termitů

Patogenní- způsobují onemocnění člověka i živočichů

Bakterie vyvolávající onemocnění se šíří různým způsobem- přímo nebo nepřímo( vzduchem, vodou, potravinami, členovci)- napadají a rozrušují tkáně, vylučují jedovaté bílkoviny= toxiny

 

Nákazy člověka způsobené bakteriemi se šíří

  1. vzdušnou cestou kapénky)
  2. alimentární cestou (trávicí soustava, potrava)
  3. poraněnou kůží
  4. pohlavní cestou
  5. zvířaty
    • vzdušnou cestou-
  1. angína- streptococcus pyogenes, ID 3 dny
  2. spála- streptococcus pyogenes, ID 14 dní
  3. TBC- mykobacterium tuberculosis,ID 6-8 dní
  4. záškrt- corynebacterium diphteriae( duševní,povlaky),ID 2-5 dnů
  5. dávivý kašel- bordetella pertusis, ID 6-10 týdnů
  6. zápal plic- streptococcus pneumoniae,ID 1-2 dny
  7. meningitida- zánět mozkových blan- Neisseria meningitis,ID 1-4 dny

 

  • alimentární cestou
    • Břišní tyfus- salmonela typhi,ID 14 – 16 dnů, krvácení ze střev
    • Paratyfy – Salmonella paratyphi, mírnější průběh než tyfus
    • Salmonelóza – Salmonella, ID 12 – 24 hodin, z protravy živočišného původu
    • Úplavice – Shigella dysenteriae, ID 2 – 3 dny, vodnatý průjem
    • Cholera – Vibrio cholerae, lidské výkaly a plankton ID 2 – 3 dny, + poruchy krevního oběhu
    • Stafylokoková enterotoxikóza – Staphylococcus aureus = zlatý stafylokok (produkuje toxický enterotoxin), otrava z potravin lezních měsících, ID několik minut-hodiny, bufety, jídelny, cukrárny
    • Botulismus (z latického botulus, „klobása“) je intoxikace (otrava), botulotoxinem, jedem produkovaným bakterií Clostridium botulinum, ID 12 hod – 3 dny, blokuje funkci nervů a vede k postupnému ochrnutí svalstva (včetně dýchacího) a smrti udušením za plného vědomí

3) Bakteriální nemoc způsobené poraněním kůže

  • Tetanus – Clostridium tetani, ID 7 – 21 dní,
  • Stafylokokové kožní nákazy – Staphylococcus aureus, ID 1 – 2 dny, hnisavé záněty, vředy
  • Trachom – chlamydie trachomatis – zánět spojivek oka, zjizvení rohovky až ztráta zraku,       ID 5 – 12 dnů

4) Pohlavním stykem

  • Syfylis – ID 3 – 10 dnů, Treponema pallidum, 3 stádia:
    1. Tvrdý vpřed na pohlavním ústrojí
    2. Do 10 týdnů vřed zmizí, na kůži se objeví mokvající i suché vyrážky
    3. Do 2 let zachvacuje celý organismus, velké cévy, CNS, játra, kosti, kůži, končí smrtí
  • Kapavka – G negativní Neisseria gonorhoeae, prudký zánět sliznic močopohlavního traktu,   ID 2 – 14 dnů

 

Téma: Bakteriální choroby, sinice

5) Nákazy přenášené zvířaty

  • Snět slezinná = antrax – bacillus antracit, ID 1-6 dní, Primárně se jedná o onemocnění hospodářských zvířat, zejména hovězího dobytka, nicméně může způsobovat těžké onemocnění i u člověka. Jedná se o častou náplň biologických zbraní.
  • Mor – lesirnia pestis, ID 2 – 6 dnů, přenášejí blechy a hlodavci, akutní závažná infekce celého těla, hnisající vředy po těle
  • Vlnivá horečka =bruceloza – Brucella abortus, ID 5 dnů – 2 týdny, horečka, slabost, pocení a neurčité bolesti, zdroj = hovězí dobytek a vepři, ale onemocnění bylo popsáno i u jelenů, koní, losů, zajíců
  • Lymská borelióza – Berrelia burgdorferi, ID 2 – 32 dnů, i několik měsíců, počáteční symptomy patři zvýšená teplota či horečka, bolest hlavy, únava, deprese, bolest svalů či kloubů a charakteristická kruhovitá vyrážka erythema migrans (EM). V případě neléčení nemoci zahrnují další symptomy klouby, srdce a centrální nervovou soustavu, přenašeč = klíště.

Technické využití bakterií = biotechnologie

  1. Kvašení mléčných bakterií – výroba kyseliny mléčné
  2. Máselná bakterie – kyselina máselná se dále kvasí na butanol a aceton
  3. Zrání sýrů
  4. Kysání mléka – kefír, jogurt
  5. Syntéza vitamínů a aminokyselin
  6. Čistění odpadních vod
  7. Výroba antibiotik
  8. Výroba kyseliny octové z etanolu
  9. Genové inženýrství – plazmidy – produkce inzulínů

Nadříše: Prokaryota

  1. podříše: sinice

Sinice = cyanobacteria

  1. Charakteristika:
    • Prokaryontní, autotrofní, do 10 mikrometrů, gramnegativní, fotosyntetizující – nejstarší fotosyntetizující organismy (3,5 mld)
    • Obsahují zelený chlorofyl a + další barviva:
      1. Žlutočervený beta-karoten
      2. Zelenomodrý fykocyanin
      3. Červený fykerytrin
    • Staré cca 3,5 mld let, cca 1,5 mld dominantní forma života na Zemi – hlavní producenti kyslíku na Zemi, dnes známo cca 241 druhů
  2. Životní formy:
    • Jednotlivé buňky
    • Shluky buněk v koloniích
    • Vlákna – mají specializované buňky
      1. HETEROCYTY = slouží k fixaci vzdušného dusíku
      2. AKINETY = klidové buňky určené k přetrvávání nepříznivých podmínek
  1. Fotosyntéza:
    • Probíhá v tylakoidech, donorem elektronů je voda, zdrojem uhlíku oxid uhličitý, hlavní produkt je sinicových škrob, vedlejší produkt kyslík!!
    • (některé sinice si zachovali fotosyntézu bakterií, tedy probíhá v anaerobním prostředí při dostatku si sirovodíku a vedlejším produktem je síra, nikdy ne kyslík!!)
  2. Rozmnožování:
    • Jednobuněčné sinice: příčným dělením
    • Mnohobuněčné:
      1. Pomocí HORMOGONIÍ = rozpadem vlákna (hormogonie = několika buněčné vlákno oddělené od mateřského vlákna, postupně doroste)
      2. Pomocí AKINET = klidová spora, vzniká spojením několika vegetativních buněk obklopených tlustou buněčnou stěnou, klící tak, že se změní v hormogonii, ta protrhne stěnu a dále roste
  1. Výskyt:
    • Kosmopolitní – všechny biotopy Země – sladkovodní i mořský plankton, extrémní stanoviště – horké prameny, poutě, polární oblasti, nárostech, v půdě, na smáčených stěnách…
    • Jsou součástí planktonu
    • Při přemnožení vytváří tzv. VODNÍ KVĚT: sinice vystupují k hladině, hromadí se v podobě zelené kaše, hlavně během léta, hladina se zbarví do zelenomodrá => úbytek kyslíku, úhyn ryb, rozpad odumřelých těl => zápach, mrtvá voda

 

  1. Význam:
    • Průkopníci života
    • Producenti kyslíku a fixaci dusíku
    • Symbióza s jinými organismy – s houbami = lišejníky, s mechy
    • Produkce jedovatých toxinů: Alergické reakce
  2. Zástupci:
    • Rod: NOSTOC = JEDNOŘADKA – v lišejnících, v půdě, beztvaré kolonie složené z vláken růžencovitých buněk v rosolovitém obalu. Umí fixovat dusík. Tvoří akinety.
    • Rod: OSCILLATORIA = DRKALKA – jednoduchá nevětvená vlákna bez specializovaných buněk, běžná půdní sinice, často se vyskytují na dně kaluží
    • 3. Rod: CHOROOCOCCUS = SINIVKA – vytváří slizovité kolonie o dvou až osmi buňkách, ve stojatých vodách či v mokřadních biotopech
    • Rod: MICROCYSTIS – buňky jsou spojeny slizem do kolonií. Druh Microcystis aeruginosa se podílí ve stojatých vodách na tvorbě vodního květu.
    • Rod: ANABAENA = RŮŽENCOVKA – rod vláknitých sinic, ve vodě jako součást planktonu, fixátoři vzdušného dusíku, jsou producenti neurotoxinů, což může působit problém v přírodě, zejména při přemnožení, heterocysty, specializované buňky, které fixují dusík na amoniak.
    • Rod: PHORMIDIUM – povlaky na kamenech v menších horských potocích a prameništích.
    • Rod: SPIRULINA – vláknité sinici s cylindrickými buňkami. Vlákna jsou stočena v levotočivou šroubovici. Vyskytuje se převážně v tropických a subtropických jezerech s vysokým pH a koncentracemi uhličitanů a hydrogenuhličitan.
  1. Podříše: PROCHLOROPHYTA
  • Prochlorofyta jsou prokaryotické autotrofní organismy. Jsou součástí nanoplanktonu oceánů a moří. Stavbou beněk se podobají sinicím. V tylakoidech obsahují chlorofyl a, chlorofyl b u prokariotického organismu potvrzuje vývojovou spojitost tohoto oddělení s eukaryotickými nižšími organismy. Znám jediný druh, žijící na povrchu těl mořských sumek.