Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Evropský sociální fond Gymnázium, Praha 10, Voděradská 2 Projekt LITERACY Prokaryotní organismy charakteristika, systém

Prokaryotní organismy Bakterie + Archaea prokaryotní buňka (menší a jednodušší než eukaryotní) jednobuněčné, obvykle nežijí samostatně, ale tvoří různé kolonie, vlákna, shluky buněk s určitou mírou specializace vodní, půdní, na povrchu a uvnitř jiných organismů, ve vzduchu některé druhy snášejí různá extrémní prostředí (vysoké teploty, radioaktivita, extrémně kyselé nebo zásadité prostředí …) více variant metabolismu oproti eukaryotům

Buňka bakterie

Tvary prokaryotních buněk

Tvary prokaryotních buněk

Buněčná stěna bakterie Grampozitivní (G+) Gramnegativní (G – )

Ukotvení bičíku bakterie v plazmatické membráně

Pohyb bakterií plavou pomocí bičíků, bakterie mohou mít žádný, jeden nebo více (až stovky) bičíků bičík se pohybuje otáčením kolem své podélné osy (pohání bakterii jako lodní šroub) bakterie se mohou rovněž pohybovat klouzavým pohybem po pevném nebo polotekutém povrchu pohyb je orientovaný podle obsahu látek ve vnějším prostředí a koordinovaný s ostatními jedinci v kolonii

Jádro (chromozom) a plazmid bakterie

Dělení buňky bakterie

Dělení buňky bakterie s plazmidem

Přenos genetické informace mezi jedinci Transformace přenos volné DNA Transdukce přenos prostřednictvím bakteriofága Konjugace spojení buněk a přenos plazmidu

Konjugace bakterií

Sporulace a dormance adaptace bakterií k nepříznivým podmínkám (málo živin, vyschnutí, nízká nebo vysoká teplota) Sporulace – tvorba spor typické pro G+ tyčinky – bacily část buněk v populace hyne a rozkládá se, zbylé buňky se přeměňují na spory a využívají látky z uhynulých buněk spory mají nižší obsah vody, silnější buněčnou stěnu, nízký metabolismus, vysokou odolnost Dormance klidové stadium bakterie vyvolané nepříznivými podmínkami menší velikost, silnější buněčná stěna, vyšší odolnost, zpomalený metabolismus G– i G+ bakterie

Vznik spor typické pro některé G+ bakterie (bacily)

Metabolismus prokaryot Varianty metabolismu organismů se rozlišují zejména z hlediska zdroje energie a stavebních organických látek Zdroj energie 1.Světlo = fototrofní organismy 2.Oxidace chemických látek = chemotrofní organismy Zdroj organických látek 1.Organismus si je sám vyrábí z anorganických látek = autotrofní organismy 2.Organismus je získává v potravě a upravuje je pro svou potřebu = heterotrofní organismy

Hlavní varianty metabolismu Zmíněné typy se mohou všemi způsoby kombinovat, takže existují čtyři výsledné varianty: 1.Fotoautotrofní organismy = rostliny, sinice, některé bakterie 2.Fotoheterotrofní organismy = některé bakterie 3.Chemoautotrofní organismy = některé bakterie 4.Chemoheterotrofní organismy = většina bakterií, živočichové, houby, prvoci

Hlavní varianty metabolismu Dalším kritériem je rozdělení podle vztahu k přítomnosti kyslíku. 1.Aerobní – život v přítomnosti kyslíku. V současné době tato varianta výrazně převažuje, většina organismů je aerobních. 2.Anaerobní – život bez přítomnosti kyslíku – různá speciální prostředí (bahno na dně vod, sirné prameny, vnitřek těla živočichů, kaly, odpadní vody …) – různé druhy bakterií a archeí. Evolučně původní varianta. 3.Fakultativně anaerobní – podle prostředí mohou žít bez kyslíku i s kyslíkem, typické např. pro půdní, bahenní, střevní.. bakterie.

Hlavní energetické procesy v buňkách 1. Dýchání (respirace) rozklad glukózy (nebo jiných látek) a tvorba ATP. u většiny organismů za aerobních podmínek některé druhy bakterií jsou schopné anaerobní respirace – vytvoření ATP v dýchacím řetězci za anaerobních podmínek, konečný akceptor elektronů je místo kyslíku jiná látka – např. CO 2, oxidované sloučeniny dusíku, síry

2. Kvašení rozklad glukózy nebo jiných látek a tvorba ATP za anaerobních podmínek u prokaryotních organismů existuje řada variant kvašení, substrátem jsou nejčastěji cukry, laktát, aminokyseliny produktem může být etanol, organické kyseliny (kyselina mléčná, octová, máselná), CO 2, aceton, butanol, amoniak atd. nízký výtěžek energie, aerobní metabolismus je mnohonásobně účinnější Hlavní energetické procesy v buňkách

3. Fotosyntéza získávání energie ze světla (primární pochody – vznik ATP) syntéza sacharidů (glukózy) za využití ATP z primárních pochodů (sekundární pochody – Calvinův cyklus) probíhá za anaerobních (u bakterií) nebo aerobních (u sinic a eukaryot) podmínek probíhá za přítomnosti fotosyntetických barviv (bakteriochlorofyl, chlorofyl) Hlavní energetické procesy v buňkách

4. Chemosyntéza u chemoautotrofních (= chemolitotrofních) bakterií, za aerobních podmínek získávání energie (ATP) oxidací anorganické látky, např.:H 2,H 2 S, S, HN 3, NO 2 -, FeS 2, Fe 2+ ATP se využívá k tvorbě sacharidů podobně jako v sekundárních pochodech fotosyntézy (v Calvinově cyklu) Hlavní energetické procesy v buňkách

TYPzdroj energiezdroj Czdroj Haerobní / anaerobní počet druhů fotoautotrofnísvětloCO 2 H2OH2Oaerobnítisíce fotoautotrofnísvětloCO 2 H 2 S, S, H 2, anaerobnídesítky chemoautotrofní (chemolitotrofní) oxidace anorganické látky, např.: H 2,H 2 S, S, HN 3, NO 2 -, FeS 2, Fe 2+ CO 2 H2OH2Ovětšinou aerobní desítky chemoheterotrofnírozklad organické látky organická látka aerobní i anaerobní tisíce fotoheterotrofnísvětlojednoduchá organická látka jednoduchá organická látka anaerobnídesítky

Systém dvě vývojové linie: Bakterie + Archaea obtížnější definice druhu a dalších taxonů než u eukaryot (mezidruhová výměna genetické informace, velká variabilita uvnitř jednoho druhu, morfologická a fyziologická podobnost bakterií z různých skupin) v praktické mikrobiologii se často používá systém bakterií založený na morfologických a fyziologických vlastnostech (např. charakter buněčné stěny, tvar buňky, metabolismus) umělý systém, neodpovídá fylogenezi celkem 30 skupin přesnější systém založený na fylogenezi je vytvořen na základě analýzy genomu jednotlivých bakterií

Systém

Použité zdroje a literatura Rosypal, S. a kol.: Nový přehled biologie. Scientia. Praha Schindler, J.: Ze života bakterií. Academia. Praha Internetové zdroje obrázků: terialshapes.jpghttp:// terialshapes.jpg

Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Evropský sociální fond Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu LITERACY Autor: Předmět: Datum: Gymnázium, Praha 10, Voděradská 2 Projekt LITERACY