Otázka: Prokaryotní organismy
Předmět: Biologie
Přidal(a): M. Č
1. CHARAKTERISTIKA
protoplazma
– prvkové složení stejné jako u eukaryotní buňky (biogenní prvky C, O, H, N, P tvoří 97% sušiny)
– organické látky: bílkoviny, nukleové kyseliny, lipidy, polysacharidy
cytoplazma
– vyplňuje prostor buňky
– jedná se o směs koloidních roztoků rozpuštěných organických a anorganických látek (K, Mg, Ca, Cl, uhličitany, fosforečnany, …)
– probíhá zde metabolismus
– může obsahovat buněčné inkluze (granula) – krystalky různých látek (soli, zásobní látky – glykogen)
ribozomy
– nejsou ohraničeny membránou
– volné či přisedlé zevnitř k povrchové membráně
– počet dle metabolické aktivity (sta až tisíce)
– jsou na nich vazebná místa pro RNA + bílkovina
– probíhá zde syntéza bílkovin
granula
– zrna nebo kapky zásobních látek (glykogen, volutin)
jaderný aparát
jednoduchý chromozom
– jaderná hmota = nukleoid
– kruhová dvoušroubovice molekuly DNA na bílkovinném nosiči, uložená volně v cytoplazmě
– není ohraničená žádnou membránou
– slouží k přenosu genetické informace na dceřiné buňky
– funkce: řízení, genetická informace (asi 3500 genů) a replikace = zdvojení
plazmidy
– malé cyklické molekuly DNA v cytoplazmě
– zdroj doplňkové dědičné informace
– funkce: nese geny (např. rezistence vůči antibiotikům)
– mohou přecházet do jiných buněk
– využití: v genovém inženýrství (biotechnologie)
buněčné povrchy
buněčná stěna
– je mohutná, přisedá na lipoproteinovou membránu
– tvořena z peptidoglykenů
o murein (látka bílkovinné a sacharidové povahy), pseudomurein, peptidy, bílkoviny, polysacharidy
– je pórovitá
cytoplazmatická membrána
– stavba: 2 vrstvy lipidů, bílkoviny, sacharidy, model tekuté mozaiky
– tloušťka 5-9 mm
– u některých se vytváří klubíčkovitý útvar (mesozom = vchlípenina cytoplazmatické membrány, uložení trávicích enzymů)
– funkce:
o odděluje vnitřní prostředí od vnějšího
o polopropustná (semipermeabilní) – bílkovinné přenašeče
o organizuje replikaci DNA
o místo metabolických pochodů (enzymy dýchacího řetězce a pro syntézu lipidů, fotosyntéza)
o je plastická (její část se může oddělit či včlenit)
o může dojít k jejímu odškrcování a vzniku malých váčků (tylakoidů), které obsahují fotosyntetické pigmenty (fotosyntetické bakterie, sinice)
další obaly
slizovitý obal (pouzdra) = kapsula
– nad buněčnou stěnou
– stavba: hydratovaná vrstva polysacharidů, bílkovin a lipidů
– funkce: zvyšuje odolnost
glykokalyx
– další vnější obal
– stavba: písťovitě propletená vlákna polysacharidů
– funkce: lepkavý -> usnadňuje buňce přilnutí k povrchu
pohybové orgány
bičík
– složen z flagelinu
– funkce: pohyb, zřeďuje prostředí před buňkou
fimbrie
– krátká a křehká vlákna
– tzv. sex-fimbrie = umožňují přenos genetického materiálu mezi buňkami
2. BAKTERIE
– všudypřítomné (voda, půda, lidské tělo, předměty, …)
– schopny využívat jakýkoliv zdroj živin
– význam pozitivní i negativní
ekologie bakterií
v přírodě
1. rozkládači (destruenti, reducenti)
– podílejí se na rozkladu zbytků mrtvých těl rostlin i živočichů (organické hmoty), tlení, hnití
2. ovlivňují úrodnost půdy
3. složka samočistící schopnosti vod
vztah k ostatním organismům
1. hlavní složka mikroflóry v těle i na povrchu
2. poskytují organismu cenné látky
– žijící v symbióze: soužití s jinými organismy oboustranně prospěšné
o hlízkovití bakterie s bobovitými rostlinami – bakterie vážou dusík ze vzduchu
o Escherichia coli ve střevech člověka – vyrábí některé vitamíny (v jiném orgánu škodí)
– soužití s jinými organismy, kdy si neškodí, ani výrazně neprospívají
o na kůži lidského těla, podobně na srsti zvířat, listech a květech rostlin
3. choroboplodné = patogenní
využití bakterií – průmysl
– například Lactobacillus – při kvašení potravin (sýry, zelí, ocet, víno, jogurty)
– například mléčné bakterie – k výrobě kyseliny mléčné, která se používá v pekařství, pivovarnictví, při barvení látek (!tato kyselina narušuje zubní sklovinu)
– při zpracování odpadu, v čistírnách odpadních vod, v septicích, při odstraňování ropných skvrn
– využití při výrobě butanolu a acetonu (sacharidy -> kyselina máselná -> butanol -> aceton)
– výroba některých vitaminů, antibiotik, enzymů, hormonů, léků a protilátek
– genové inženýrství (využití plazmidů)
přehled eubakterií
spirochety
– štíhlé, stočené
– Spirocheta – častá volně v přírodě, například ve vodě
– Treponema pallidum – původce příjice (syfilis, lues)
– Borrelia Burgdoferi – lymeská borelióza, přenášejí členovci (klíšťata), u nás onemocní ročně 2000 osob
G- aerobní tyčinky a koky
– Acetobacter aceti – octové kvašení (etanol -> kyselina octová)
G- fakultativně anaerobní tyčinky
– Escherichia coli
o malá protáhlá bakterie s vyšším počtem bičíků
o žije v tlustém střevě člověka
§ zde lidskému zdraví neškodí (ale jinde záněty – močové a pohlavní cesty)
o živí se nestrávenými zbytky potravy
o heterotrofní
o snadno se kultivuje na živých půdách – pokusný organismus, biotechnologie
o může přežívat i ve volné přírodě (splašky)
– Salmonella enteritidis
o průjmová onemocnění (salmonelozy), zdrojem hlavně výrobky z vajec a drůbeže
§ S. typhi – břišní tyfus, dlouhodobá a systémová horečka, silné bolesti hlavy, nevolnost, ztráta chuti k jídlu, zácpa, průjem, zvětšení sleziny, hygiena
– Shigella
o bakteriální úplavice (dyzentérie)
o usadí se a množí se v tlustém střevě a vylučuje se ve stolici nemocného, silné průjmy, krev ve stolici
– Yersinia pestis
o mor
o přenašeči: potkani, krysy, blechy
o přenos: kapénková infekce
o příznaky: vysoká horečka, bolesti hlavy, končetin a břicha
o léčba: antibiotika, …
– Legionella pneumophila
o tzv. legionářská choroba (záněty plic)
G- koky aerobní
– Neisseria gonorrhoea
o kapavka (gonorrhoea)
o onemocnění má obvykle charakter hnisavého zánětu sliznic vylučovacích a pohlavních orgánů
o někdy také může zasáhnout konečník, hltan nebo spojivky v očích, může vyústit v neplodnost
G+ koky
– aerobní a fakultativně anaerobní
– Micrococcus – v půdě, vodě
– Staphylococcus – časté infekce
o S. Auerus – hnisání
o S. Pneumonie – zápaly plic, mozkových plen
o S. Faecium – siláž
– Streptococcus pyogenes – hnisání, angíny, spála
G+ tyčinky a koky tvořící spóry
– Bacillus subtilis – senný bacil, volně, využití v biotechnologii
– Clostridium tetani – tetanus, velmi odolné spóry, tuhost a křečovité stahy svalstva
o C. Botulinum – klobásový jed (botulotoxin), způsobuje obrnu svalů
o C. Butyricum – máselné kvašení = anaerobní štěpení cukrů nebo kyseliny mléčné na kyselinu máselnou za vývoje oxidu uhličitého a vodíku
G+ nesporulující tyčinky
– Lactobacillus bulgaricus – v mléce, jogurtu (kvašení, podporuje trávení)
o L. vaginalis – běžný v poševní mikroflóře (pH mírně kyselé)
3. SINICE
– průkopníci života
– fototrofní
jedovaté sinice
– cyanotoxiny mají prokazatelný vliv na:
o oslabení imunitního systému
o způsobují malátnost a celkovou slabost, zažívací obtíže (zvracení, křeče, průjmy)
o respirační a alergická onemocnění (podráždění kůže, ekzémy, otoky, záchvaty kašle, dušení)
o poruchy jater a další zdravotní potíže
o některými pokusy byla potvrzena silná schopnost těchto toxinů vyvolávat nádory kůže a jater
o např. Mikrocystis, Anabaena
barviva sinic
– na záhybech cytoplasmatické membrány fixována fotosyntetická barviva
o chlorofyl (zelený)
o fykocyan (modrý)
o fykoerytrin (červený)
– buňky jsou většinou modrozelené, hnědozelené, olivově zelené nebo šedivé
– modrý fykocyan a červený fykoerytrin patří mezi fykobiliproteiny a jsou rozpustné ve vodě
– pomáhají zachytit světelnou energii, ale neúčastní se přímo fotosyntézy
– sinice obsahují chlorofyl a vždy je přítomný beta-karoten
– pravá fotosyntéza (O2)
struktura sinic
– jednobuněčné nebo vytvářejí jednoduchá či rozvětvená vlákna – kolonie
– buněčná stěna je čtyřvrstevná
– buňka (i kolonie slepené slizem) je uložena ve slizové pochvě
– systém tylakoidů (vzniklé vchlípením a odškrcením od cytoplazmatické membrány) s chlorofylem a, více méně uspořádaných kolem jaderné hmoty
– zásobní látkou je sinicový škrob a glykogen
– obsahují plynové vakuoly – nadnášejí se
jednobuněčné sinice
– jsou vývojově starší
– po dělení (rozmnožování) zůstávají často pohromadě, spojené vrstvami slizových obalů
– například Sinivka – tvoří dvou až čtyř buněční kolonie, vyskytuje se na dně mělkých rašelinných tůní v mohutných tmavozelených shlucích
vláknité sinice
– jsou vývojově mladší
– ukládají se za sebou ve slizové pochvě
– některé druhy (rod Anabaena – Chmýřnatka), mají vmezeřené heterocysty (tvarově odlišné buňky schopné poutat vzdušný kyslík) – v rýžovištích obohacují substrát o dusíkaté látky
– rozmnožování hormogonií (několikabuněčná vlákna se oddělují od mateřského a dorůstají nová)
– nepříznivé období – tvorba klidových spor – akinet (vzniknou spojením několika vegetativních buněk a vytvořením tlusté buněčné stěny)
jedovaté sinice
– Mikrocystis působí negativně na pohlavní žlázy a vývoj plodu (může dokonce vyvolat Downův syndrom)
– pokud je působení toxinů sinic dlouhodobé, mohou zdraví ohrozit i mnohem nižší koncentrace než bylo původně doloženo při jednorázových pokusech
– naše znalosti o působení těchto látek jsou stále ještě nedostatečné a vědecké týmy upozorňují, že nebezpečí pro naše zdraví může být mnohem větší
symbiotické sinice
– zástupci rodu Nostoc – Jednořadka tvoří s houbovitými vlákny stélky lišejníků
– první vegetace – osidlují holé skály a připravují podmínky pro pozdější uchycení jiných organismů
význam
– hospodářský: negativní vliv vodní květ
– sinice obsahují v sušině vysoké koncentrace proteinů (až 70%), mnohem více než například zelené řasy
– sinice rodu Arthrospira (známá pod komerčním názvem Spirulina) se pěstuje v mnoha zemích na výrobu vitamínových tablet, obsahuje mimo jiné ve velké míře vitaminy (B12) a karoteny, součást jídelníčku
– některé pigmenty sinic (fykobiliny), zejména (fykocyanin), se používají jako netoxická barviva, díky nimž se pozorují metabolické procesy probíhající v buňkách různých organismů
do budoucnosti
– jiné látky obsažené v sinicích by se mohly do budoucna stát výchozí surovinou pro výrobz protirakovinných a protizánětlivých léků, antibiotik a antivirotik
– kosmetické agentury NASA uvažují o zapojení sinic do stravy kosmonautů na budoucích vesmírných misích na velkou vzdálenost, některé sinice jsou schopné růst i na měsíční půdě
– uvažuje se o užití sinic pro výrobu biopaliv
