Otázka: Charakteristika prokaryot
Předmět: Biologie
Přidal(a): katerina
NEBUNĚČNÉ ORGANISMY
-nemají typickou buněčnou strukturu a postrádají některé pro život charakteristické rysy
-zařazujeme sem: viry, prvobuněčné organismy = bakterie, sinice, prochlorofyta
VÝZNAM PROKARYOT
-prokaryota tvoří nadříši prvojaderných organismů
-do prokaryot řadíme:
1) říše: Nebuněčné organismy (Subcellulata)
a)oddělení: Praorganismy (Eobionta)
b)oddělení: Viry (Vira)
2)říše: Prvobuněčné organismy (Protocellulata)
a)oddělení: Bakterie (Bacteria)
b)oddělení: Sinice (Cyanophyta)
c)oddělení: Prochlorofyta (Prochlorophyta)
1)NEBUNĚČNÉ ORGANISMY
a)PRAORGANISMY (Eobionta)
-jsou to nebuněčné formace, směřovaly ke vzniku prokaryotické buňky
– známy z geologických vrstev – stáří odhadováno na 3 – 4 mld. let
-jsou předpokládané primitivní živé organismy (které vznikaly v průběhu chemické evoluce z koacervátů)
-jedná se pouze o shluky bílkovin, sacharidů a nukleových kyselin, které byly v lipidových obalech – lipozomech
→ nelze je podle buněčné teorie považovat za plnohodnotné živé organismy
-vyskytovala se u nich schopnost rozmnožování a metabolismu
-obsahovali organické látky (bílkoviny – stavební, enzymní funkce, NK – dědičnost)
b)VIRY (Vira)
-jde o infekční NK (nukleové kyseliny)
-jejich studiem se zabývá virologie
-byly objeveny ve 20. Století
-jsou to nebuněčné formace viditelní pouze elektronovým mikroskopem
-patří mezi nitrobuněčné parazity
-dokážou donutit hostitelskou buňku ke zmnožení jejich nukleové kyseliny (RNA nebo DNA) a jejich proteinů →nejsou schopny samostatného života
-nemají vlastní aparát pro syntézu bílkovin (ribozomy a tRNA)
→ani vlastní metabolický aparát
Složení a stavba těla:¨
– -jejich tělo netvoří pravá buňka
-jednotlivá částice viru schopná infikovat buňku a množit se v ní se nazývá virion
-velikost virionů je 20-300nm
-uvnitř virionů se nachází NK (buď RNA nebo DNA)
à rozlišujeme: •RNA-viry(většina rostlinných virů)
•DNA-viry(živočišné viry)
-okolo NK je bílkovinný obal (kapsid)
-některé viriony mají uvnitř kapsidu kromě NK ještě jeden nebo několik enzymů
→jsou potřebné k zahájení své reprodukce uvnitř hostitelské buňky
-některé viriony mají okolo kapsidu ještě membránový obal (který je tvořen bílkovinami a fosfolipidy)
→je tvořen makromolekulami bílkovin (=kapsomer)
-virové bílkoviny jsou vždy specifické – udělují viru antigenitu – rozeznávají specifické buňky hostitele s příslušnými receptory – mohou se navázat pouze na určité buňky
-viry bakterií se nazývají bakteriofágy
TVARY VIRŮ
•Kulovitý – virus chřipky
•Tyčinkový
•Tvar bakteriofága – viry likvidující bakterie
ROZMNOŽOVÁNÍ VIRŮ
-virus prochází základním životním cyklem
-mimo hostitelskou buňku je v klidové formě – v neživém prostředí (=virion)
-poté infikuje hostitelskou buňku → rozmnožuje se v ní
-po rozpadu buňky (=lýzi) je opět jako (zmnožený) virion uvolněn do prostředí
PRŮBĚH VIROVÉ INFEKCE
-vir přilne na povrch buňky (specificky), přichytává se virion
-celý virion (u živočišných buněk) proniká do hostitelské buňky
-rozpadá se kapsid a membránový obal → nebo jen NK (u bakteriofágů je vstříknuta bičíkem do hostitelské buňky) proniká do hostitelské buňky
-hostitelská buňka na základě enzymů replikuje virovou NK →a syntetizuje kapsomery
-okolo každé NK se vytvoří ochranný kapsid
-hostitelská buňka praskne (=lýze buňky) →virion se uvolní do prostředí
-nukleonové kyseliny virů se někdy můžou stát součástí genetické informace hostitelské buňky
à včlení se do chromozomů hostitelské buňky
-tento tzv. virový chromosom je předáván dceřinými buňkami jako provirus (buňka se nejčastěji stává nádorovou buňkou)
1. Fáze – adsorpce
– Přichycení viru na povrch buňky
2. Fáze – penetrace
– Průnik NK do buňky
3. Fáze – replikace
– Syntéza
– Pomnožení NK
– Pomnožení nových virů
4. Fáze – lyze buňky
– Prasknutí buňky à nové viriony
VIROVÁ ONEMOCNĚNÍ
–rostliny – šarka (u švestek), kadeřavost listů, skvrnitost listů, mozaiková onemocnění tabáku, brambor, rajčat
– zvířata – kulhavka, slintavka hovězího dobytka, vzteklina lišek, myxomatóza králíků, mor u drůbeže, hovězího dobytka
–člověk – dětská obrna, rýma, chřipka, spalničky, příušnice, zarděnky, klíšťová encefalitida, opar, pásový opar, plané neštovice, bradavice, infekční žloutenka
PODVIROVÉ (SUBVIROVÉ INFEKČNÍ JEDNOTKY)
-jsou to původci závažných infekčních chorob rostlin a živočichů
•VIROIDY
-jsou tvořeny jednořetězcovou molekulou RNA
→neobklopenou bílkovinným kapsidem
-onemocnění rostlin: bledost okurek, zakrnělost chmelu, vřetenovitost bramborových hlíz
•PRIONY
-tvořeny pouze makromolekulami bílkovin
-jsou to původci smrtelných onemocnění ústřední nervové soustavy savců (např. nemoc šílených krav, Creutzfeldt-Jakobova choroba,…)
DĚLENÍ VIRŮ
1)Podle NK
a) RNA viry – dětská obrna, rýma, vzteklina, slinivka, kulhavka
b) DNA viry – opar, neštovice, bradavice
c) diplo-RNA viry – obsahují dvoušroubovici RNA
2)Podle hostitele
a) bakteriofágy – napadají bakterie
b) fytopatogenní viry – napadají rostliny (kadeřavost a skvrnitost rostlin)
c) zoopatogenní viry – napadají živočichy (mor, vzteklina)
– u člověka: chřipka, pásový opar, neštovice, zarděnky, obrna, žloutenky
– obranou je pouze očkování
-k jejich přenosu dojde vzduchem, potravinami, vodou či pohlavním stykem
d) mykoviry – napadají houby
e)retroviry – zvláštní typ
-donutí hostitelskou buňku přepsat svou RNA na DNA
→tato DNA se včlení do DNA hostitelské buňky (HIV způsobující AIDS)
f)onkoviry – způsobují nádorové onemocnění
2)PRVOBUNĚČNÉ ORGANISMY
-skládají se z prokaryotické buňky
-patří mezi jednobuněčné organismy
-netvoří tkáně ani pletiva
-tvoří je malá buňka (10x menší než eukaryotická)
-tyto organismy mají malý povrch → tím pádem i rychlý příjem a výdej látek
-uvnitř nejsou membránové struktury
-mají rychlý metabolismus a velkou spotřebu kyslíku
-růst buněk je nápadně rychlý
-mají velice krátký buněčný cyklus
Říše: EUBAKTERIE (bakterie, sinice)
a)BAKTERIE
-jejich BS je ze sacharidu – mureinu
-většinou heterotrofní
-velikost je v nanometrech
-existuje věda bakteriologie
→ Robert Koch – zabýval se jaká bakterie způsobuje jakou nemoc (Kochův bacil – tuberkulóza)
-Louis Pasteur – 19. Století
→přišel s vakcinací (preventivním očkováním)
-bakterie vznikají ze živé hmoty
-systém bakterií je založen na:
•Grammovo barvení : G+ (zbarví se silně – silná BS) a G– (zbarví se slabě – slabá buněčná stěna)
•fotosyntetizující x bez fotosyntézy
•počtu a umístění bičíku
•zda vytváří spory
•tvaru:
–kulovité (koky, diplokoky, tetrády, streptokoky, stafylokoky, sarciny)
–tyčinkovité (bacily – tvoří spory, vibria, spirily, spirochéty)
–stromečkové (aktinomycety, mykoplazmata)
•Buněčná stěna
-u bakterií z mureinu
-bakterie jsou bezbarvé
→Gramovo barvení (modré barvivo)
– podle něj dělíme bakterie na: •G+ (gram pozitivní)
•G– (gram negativní)
-bakterie se obarví na modro
→použití etanolu •G+ zůstanou modré
•G– budou červené
•Plasmatická membrána
-je to jediná biomembrána, kterou mají prokaryota
-na tylakoidech (vnitřních záhybech) jsou fotosyntetická barviva
•Ribosomy
– u buněk, které se nedělí jich je 100
-u dělících buněk – tisíce
-tvoří je RNA + BÍLKOVINY
-počet ribozomů závisí na tom, v jaké fázi je buňka
•Jádro (nukleoid)
-nemá žádný jaderný obal
→jádro není odděleno od cytoplasmy
-neobsahuje bílkoviny
-probíhá tu amitóza
-nejsou v něm jadérka
-je 1n (=haploidní) → 1 chromozom = 1 molekula DNA (má1,5 nm – obsahuje 3-5genů)
-obsahuje asi 50 smyček
-prvobuněčné organismy mají málo membránových struktur
→mohou mít:
•Bičíky
-v různém počtu (1 a více)
-jsou uspořádány na jedné straně buňky (nebo na obou koncích)
-jsou jedním z taxonomických znaků
-tvoří je bílkovinná vlákna
-nemají bazální tělísko
•Pouzdro
-vyskytuje se nad buněčnou stěnou
-jde o obal, který dodává odolnost
-je z polysacharidů a bílkovin
•Fimbrie
=tenká vlákénka postavena kolmo k povrchu bakterie
à slouží k přichycení k povrchu
–1-2 sex-fimbrie – slouží k pohlavnímu rozmnožování
-jde o duté kanálky mezi bakteriemi
•Glykokalyx
-obsahuje spoustu tenkých vláken – z polysacharidů a bílkovin
-vytváří zdrsněný povrch
-umožňuje lepší přichycení a přilnutí k povrchu
•Spory
-tvoří je některé bakterie
-vznikají za nepříznivých podmínek
-spora má další obal navíc
→dochází ke ztloustnutí cytoplazmy
-spory se nedělí
-jsou odolné vůči teplotě, suchu a záření
Plazmid: jsou to mimojaderné molekuly DNA, uzavřené stočené do molekula DNA
– Je schopen se včlenit do DNA jiných buněk
– Nese doplňkovou informaci (př. Rezistenci vůči antibiotikům)
– Využití v genovém inženýrství(zavádění plazmidu s žádnými geny)
METABOLISMUS:
ROZMNOŽOVÁNÍ
-buňka roste do délky
-uprostřed mateřské buňky se utvoří přehrádky
-jsou tvořené plasmatickou membránou a buněčnou stěnou
à buňka se rozdělí na dvě dceřiné buňky
VÝSKYT:
1) Půda: nitrifikační b.: vážou N a obohacují tím půdu (hlízkové b.)
Denitrifikační b.: opak nitrifikačních
Hlízkové b.: žijí v symbióze na kořenech bobovitých rostlin, vážou vzdušný N
Aktinomycety: vytvářejí antibiotika (streptomycin, tetracyklin,..)
2) Vzduch: bakterie se sem dostávají ze země větrem¨
Kapénková infekce, infekční prach = zaschlé kapénky (usazuje se při zemi)
3) Voda: málo bakterií, prameny, horské toky
V moři ve všech hloubkách, vodou se přenáší bak. nemoci (cholera,tyfus,úplavice,..)
4) Lidské tělo: ve střevní mikroflóře
Kůže– pouze na vlhkých místech (meziprstí, podpaží, třísla)
Ústa: b. se živí bílkovinami ze slin – laktobacily: z cukrů dělají kys.mléčnou – odvápnění
z. skloviny – zubní kaz
dých. Cesty– jen v horní části, ve zdravých plicích b. nejsou
b. jsou zachycovány sliznicí v nose. Řasinkovým epitelem v pruduškách
střeva: Esterichia Coli: kvasí cukry
kvasné b: zkvašují nestravitelné polysacharidy (celulóza)
hnilobné b: zpracovávají zbytky bílkovin –„mrtvolné plyny“
VÝZNAM
1)jsou to saprofité = rozkladači humusu
2)biotechnologie
3)fermentace
– přeměna, = kvašení
můžeme vyrábět mléčné výrobky (jogurty)
→bakterie mléčného kvašení (jsou anaerobní) – produkují kys. mléčnou (má konzervační účinky → kysané zelí, kvašení okurek, siláže)
-výroba kys. octové – aerobní látky ( je potřebný kyslík)
-potravou je zředěný alkohol (do 12%)
4)výroba enzymů, hormonů, AK
5)výroba antibiotik, vitaminů
6)jsou patogenní
7) genové inženýrství (využití plazmidů)
-vyvolávají onemocnění
→je díky nim možná vakcinace a výroba přírodních antibiotik (x sulfonamidy = uměle vytvořená léčiva)
NEMOCI
Poranění – hnis(odumřelé bílé krvinky) – bakterie
Inkubační doba: doba od vniknutí inf. do propuknutí prvních příznaků
-angína,záněty horních cest dýchacích,mor, tyfus, cholera, salmonelóza, lepra (=malomocenství), spápa (diplokoky), syfilis (spirochéty, Treponema pallidum), Lymeská borelióza
-botulismus → botulin (salámový jed) – prudký jed, obsahují ho zkažené konzervy → dvojité vidění, nevolnost
Do rostlin pronikají skrz průduchy
Dobytek, ovce – sněť slezinná
Říše: ARCHEBAKTERIE
-nemají BS z mureinu, obsahuje pseudomurein
-jsou autotrofní, metanogenní (redukují CO2 a CH4)
– obývají extrémní prostředí (100°C prameny, s vysokým obsahem soli,.)
-probíhá u nich fotosyntéza
b)SINICE
– 2 mld. let staré, ovládaly praoceány, první fotosyntetizující organismy, vyskytují se jako samostatné org. shluky buněk nebo v koloniích nebo jako vlákna
-mají kulovitě protáhlé tvary kulovité
BUŇKA:
-buňka je uložena ve slizové pochvě, sliz – umožňuje jim snadnější pohyb, vytváří pochvy
–BS slizovatí, má 4 vrstvy mureinu
-zásobní látkou je sinicový škrob
-vchlípením a odškrcením od cytoplasm. membrány vznikl systém tylakoidů s chlorofylem a
→které jsou uspořádány okolo jaderné hmoty
Spec. struktury: FYKOBILIZOMY: zrníčka na povrchu tykaloidů obsahující další barviva
AEROTOPY: vzdušné válevy
HETEROCYTY: váží vzdušný kyslík
BARVIVA: chlorofyl, β-karoten, fykocyanin (modrý), fykoerytrin (červený)
à podle převládající barvy vypadá výsledná barva sinic ( šedo-zelená, modro-zelená,… )
ROZMNOŽOVÁNÍ
-jednobuněčné sinice se rozmnožují dělením
-vláknité pomocí hormogonií = rozpad vlákna – dorůstají a vytváří klidové spory = akinety
VÝSKYT
-rostou ve vodě, ve vlhké půdě, na skalách, na kůře stromů
-na rybnících a jezerech se vytváří „ vodní květ“ při přemnožení řasami
Významní fixátor vzdušného kyslíku
-barvu Rudého moře podmiňuje Trichodesmium erythraeum
ZÁSTUPCI:
•Anabena – obsažena ve vodním květu
•Gleocapsa
•Microcystis
•Nostoc – „jednořadka“
•Oscilatoria – „drkalka“ – pohybuje se pomocí slizu
•Trichodesmium erythraeum – zbarvuje Rudé moře
VÝZNAM
1)historický – změnili bezkyslíkatou atmosféru na kyslíkatou
2)s houbami tvoří lišejníky
3)symbióza sinic s rýží
4)Arthrospire (Spirulina) – výroba vitaminových tablet
5)do budoucna se stanou protilátky na rakovinu, antivirotika, antibiotika
6)zapojení do potravin kosmonautů, biopaliva
VODNÍ KVĚT: voda bohatá na živiny(splašky) – přemnožení vodních org.(=eutrofizace vody) – vyčerpání kyslíku – odumírání org. – zahnívání vody
Obsahují látky, které způsobují alergie, mohou produkovat toxiny
Projevy: střevní a žaludeční potíže, bolest hlavy, až závažnější jaterní potíže
STROMATOLITY: jedny z nejstarších geologic. Útvarů, vznikly působením sinic
Hřibovité útvary – vznikají především usazováním CaCO3 v pochvách sinic
c)PROCHLOROFYTA
-prokaryotické autotrofní organismy
-jsou součástí nanoplanktonu oceánů a moří
-v tylakoidech mají obsažen chlorofyl a, chlorofyl b, karotenoidy
VÝZNAM
1)historický
2)sledování typu barev -jak šel vývoj
-Siniceà prochlorophytaà zelené řasy à vývoj všech vyšších rostlin
3)žijí na primitivních strunatcích àpláštěnci (sumky)
FYZIOLOGIE PROKARYOT
-způsob výživy u prokaryot (u bakterií všechny typy):
1)AUTOTROFNÍ VÝŽIVA
-živí se sami – vytváří si organické látky
a)Fotoautotrofie
– uhlík přijímají v podobě CO2 à organické látky
-je zapotřebí světlo
-u sinic: fotosyntéza – dochází k produkci kyslíku
-u bakterií není produkován kyslík
-místo vody používají při fotosyntéze H2S, H2
-mají pouze fotosystém 1
2)Chemoautotrofie (Chemosyntéza)
-je pouze u bakterií
-zdroj uhlíku je CO2à organické látky
-k vytvoření organických látek nepotřebují světlo
–energie potřebná k redukci CO2 se získává oxidací organických nebo anorganických látek
•Chemolitotrofie
-oxidují se jednoduché anorganické látky
H…………vodíkové bakterie
H2S……….sirné bakterie
Fe2+……….železné bakterie
Mn2+………manganaté bakterie
NH3……….nitrifikační bakterie
•Chemoorganotrofie
-nemusejí při oxidaci využívat kyslík
→využívají dusičnany (NO3–)
-přechází na anaerobní proces (= fermentace)
-využití glukosy
CH4……….metanové bakterie
2)HETEROTROFNÍ VÝŽIVA
-má dvě podoby:
•parazitismus
-bakterie získávají látky ze svých hostitelů
•saprofitismus (rozkladači,dekompozitoři)
-získávají organické látky z odumřelých organizmů
-organické látky mění na minerální (=MINERALIZACE)
-mají nezastupitelnou roli v koloběhu přírody
-vztah ke kyslíku prokaryot:
a) Aerobní organismy
– žijí v prostředí, kde ji kyslík nutný pro jejich život
b) Anaerobní organismus
– pro ně je kyslík toxický
a) Fakultativně anaerobní
– pokud v prostředí kyslík je, využívají ho k oxidaci
– pokud v prostředí není, oxidují jiným způsobem (NO3– nebo přecházejí na fermentaci)
-vztah k dusíku:
•organismy schopné poutat vzdušný dusík
– bakterie AZOTOBACTER (N2)
•symbiotické organismy
– bakterie RHIZOBIUM RADICOLA (bakterie hlíz)
→žijí s kořeny bobovitých rostlin
-bakterie získávají organické látky z kořenů rostlin – dodávají rostlině dusík
-rostlina má přebytek dusíku
à bílkoviny slouží jako zásobní látky (náhrada za maso – hrách, fazole, čočka, pícniny, jetel, vojtěška)
•nitrifikační bakterie
– aerobní (potřebují kyslík)
-NH3 (oxidují) → dusitany NO2 à na dusičnany NO3 (významné látky pro rostliny)
–obohacují půdu o „dusík“ (NO3)
•denitrifikační bakterie
-anaerobní (špatný přístup kyslíku)
-prospěšné dusičnany přeměňují na dusík
à jde do atmosféry
–ochuzují půdu o dusík
GENETIKA PROKARYOT
JADERNÁ DĚDIČNOST
-1 chromosom s 3000-5000genů – dlouhý chromosom
-je zde jádro – molekula DNA
-nejsou tu jadérka ani bílkoviny
-je zásadní pro buňku
→geny se musí replikovat, aby dceřiné buňky měly geny
MIMOJADERNÁ DĚDIČNOST
•Plasmidy
=kruhové molekuly DNA
-počet genů v plasmidech je malý (2desítky až stovky genů)
-plasmidů může být jeden typ ale i více typů
→mohou se replikovat (zdvojovat) nezávisle na jádrech
-do plasmidu se může další gen včlenit a naopak (45g à 43g)
→může se včlenit i do jádra a naopak
-některé plasmidy: můžou konjugováním přecházet z jedné buňky do buňky druhé
→pomocí sex-fimbrií (využitelné u některých buněk)
-v plasmidech je doplňková genetická informace
ROZMNOŽOVÁNÍ PROKARYOT (BAKTERIÍ)
•Amitóza
=přímé dělení
•Nepohlavní přímé dělení
•Pohlavní rozmnožování
– souvisí se změnou genetické informace (jak se může pozměnit)
•Transformace
= přímé proniknutí části DNA do prokaryotické buňky
•Konjugace
=průnik konjugovaných plastidů do jiné bakteriální buňky
→pomocí sex-fimbrie
•Transdukce
-jde o přenos částic DNA pomocí bakteriofága
