Prokaryotní organismy

Prokaryotní organismy Objev prokaryota – 2.pol. 20 století - bakterie a sinice se podstatně liší od všech ostatních organismů DNA – velmi jednoduchá struktura, jednodušší syntéza bílkovin Prokaryota – na Zemi již asi 3,5 miliardy let = původní organismy, až poté eukaryota prokaryotní buňka – je schopna samostatné existence a rozmnožování

Prokaryota a eukaryota

Biologie prokaryotních organismů Mikrobiologie a její metody Existence bakterií byla prokázána pomocí mikroskopu bakteriologie=věda o bakteriích (mikrobiologie) práce s milióny organismů – pěstování = kultivace na živném prostředí (půda – vodný roztok solí a živin – Robert Koch) např. agarové půdy (z mořských řas) – rosol – lijí se horké do Petriho misek – na ztuhlý agar se očkují bakterie tekuté půdy – do větších skleněných nádob – pro pěstování většího množství bakterií Při této práci je důležitá sterilita!

Eubacteria a Archebacteria 20.století – rozdílnost různých druhů bakterií – vznik dvou skupin archebakterie jsou především metanogenní bakterie a bakterie žijící v horkých pramenech Liší se od eubakterií: - složením buněčné stěny (neobsahuje proteoglykan) - složením plazm. membrány - struktura genů i průběh syntézy bílkovin jsou podobnější poměrům eukaryot než u eubakterií Eubacteria Archebacteria

Eubacteria Archebacteria Eukaryota

Vlastnosti prokaryotních organismů na druhu Escherichia coli (E.coli) E.Coli – žije v tlustém střevě, živí se nestrávenými zbytky potravy = heterotrofní o. malá, protáhlá bakterie, větší počet bičíků lidskému zdraví neškodí – naopak – poskytuje hostiteli vitamin K dobrý pokusný mikrob – nejlépe prozkoumána

E.Coli je všestranná (anaerobní i aerobní) heterotrofní bakterie ve střevě žije v anaerobních podmínkách energii získává kvašením dokáže přežívat i mimo tělo – ve volné přírodě (žije i aerobně) – přítomnost ve vodě = do vody unikají splašky ze záchodů = zdroj infekce E.Coli je všestranná (anaerobní i aerobní) heterotrofní bakterie

Další bakterie a kyslík některé bakterie – vázány na přítomnost kyslíku = obligátně aerobní jiné bakterie – nesnášejí kyslík = obligátně anaerobní E.coli = fakultativně anaerobní bakterie (jejím klasickým životním prostředím je anaerobní prostředí, ale zvládne určitou dobu i v aerobním)

Produkty dýchání bakterií produkty kvašení u bakterií = organické kyseliny a alkoholy mnohé anaerobní bakterie produkují vodík metanogenní bakterie molekulární vodík oxidují pomocí CO2 na metan a vodu jako živiny bakterie využívají různé organické látky z přírody – např. také buničinu mnoho prokaryot využívá molekulární dusík jako zdroj pro syntézu organických látek

Fotosyntéza u prokaryot - sinice nejdokonalejší fotosyntéza – SINICE sinice – poměrně velké buňky (kolonie, vlákna) jsou schopné využívat molekulární dusík = organismy s nejmenšími nároky na výživu na Zemi Jedná se o autotrofní organismy

Fotosyntéza u bakterií a další autotrofní pochody syntéza organických látek z CO2 – při fotosyntéze nevzniká kyslík, místo vody rozkládají sulfan H2S na síru = přísně anaerobní nitrifikační bakterie – oxidují amoniak až na dusičnany jiné bakterie oxidují molekulární síru až na kyselinu sírovou Jedná se o autotrofní organismy = získávají energii z anorganických látek

Tvarová rozmanitost bakterií rozměry buněk – cca tisícina mm, sinice mohou být větší nejběžnější tvary bakterií: Tvary bakterií:  1 - diplokok (kapavka), 2 - streptokok (angína), 3 - stafylokok, 5 - vibrio, 7 - spirocheta (syfilis)

Řez buňkou sinice

Prokaryota v přírodě vyskytují se prakticky všude bakterie se namnoží všude, kde se nahromadí organické látky a je dostatečná vlhkost (mrtví živočichové – anaerobní hnilobné bakterie), likvidace trusu, kompost – zpracování organického odpadu na hnojivo, vlhké seno – mnoho tepla – samovznícení)

Sinice v přírodě patří mezi nejstarší organismy na Zemi převážně vodní organismy (ale i v půdě, na skalách, hory, polární oblasti) dokonalá fotosyntéza, schopnost asimilovat molekulární dusík „vodní květ“ – povlak ve sladkých vodách – znehodnocení vody: hnití odumřelých sinic + jedovaté látky cyanotoxiny (podobné alkaloidům, ale více toxické) nebezpečné pro lidi při koupání (kůže, otvory), ale i pitná voda z nádrží se sinicemi

Vodní květ v Baltském moři

Heterotrofní bakterie v přírodě ve vodách bohatých na organické látky v hlubších vrstvách spotřebují bakterie brzy všechen kyslík – vytvoří anaerobní prostředí – rozklad organických látek a redukce síranů vzniká sulfan H2S sulfan bývá často využíván sirnými fotosyntetickými bakteriemi při hladině je přítomen kyslík, který se za účasti bakterií oxiduje na sírany v bahně – převládá anaerobní prostředí – působí zde bakterie, které vytvářejí molekulární vodík a ten využívají metanogenní bakterie k redukci CO2 na metan v půdě – rozklad organických látek až na anorganické látky = živiny pro rostliny (rozloží i buničinu)

Symbióza s bakteriemi v přírodě nitrogenní bakterie = schopné vázat molekulární dusík – symbióza s kořeny rostlin (bobovité)- hlízky symbióza s živočichy – v trávicí soustavě přežvýkavců a termitů – bakterie zde rozkládají buničinu – živočichové mohou tuto hmotu využít na živiny – tvorba metanu – hlavní zdroj metanu na Zemi

Buničina = celulóza

Bakterie a člověk bakterie = nakažlivé choroby – ale jen zlomek všech bakterií toto způsobuje choroby bakteriální povahy – napadají a rozrušují tkáně a vylučování toxinů (jedovaté látky bílkovinné povahy) Dělení bakteriálních chorob: 1) TRÁVICÍ SOUSTAVA Infikovanou potravou nebo vodou – střevní onemocnění Cholera (Vibrio cholerae) – průjmy Tyfus, salmonelóza Prevence: dodržování hygieny, čerstvé potraviny

Bakterie a člověk 2) DÝCHACÍ SOUSTAVA přenos vzduchem – kapénková infekce Streptokok – angína, spála, zánět plic Streptokok bývá u zdravých lidí v těle přítomen Lék : PENICILIN Tuberkulóza – (Mycobacterium tuberculosis) – rozpad plicní tkáně – lék: STREPTOMYCIN

Bakterie a člověk 3) HNISÁNÍ RAN Stafylokok – hnisání Clostridium tetani – bacil tetanu – smrtelné křeče X očkování 4) POHLAVNÍM STYKEM kapavka – Neisseria gonorrhoeae – zánět pohlavních orgánů Syfylis(příjice)- spirochéta – zachvacuje i další orgány – smrt Včasná léčba antibiotiky Zlatý stafylokok

Hlavní fáze syfylis

Bakterie a člověk 5) ČLENOVCI A JEJICH NEMOCI Borelióza- spirochéty – horečnaté onemocnění přenášené klíšťaty, neléčeno – následky hlodavci v přírodě = rezervoár spirochét mor – přenašeč blecha – z potkanů – na člověka skvrnivka (skvrnitý tyfus) – přenašeč veš – smrtelné 6) Botulismus – Clostridium botulinum = anaerobní bakterie, žije v bahně – velmi jedovatý plyn (botulotoxin) - Může infikovat i lidské potraviny – uzeniny („klobásový jed“), masové, zeleninové konzervy – smrtelné otravy

Průmyslové využití bakterií zpracování mléka bakteriálním kvašením (jogurty) – dnes čisté kultury z laboratoře výroba organických kyselin – kysl. Octová, kyselina citrónová… Výroba aminokyselin Výroba antibiotik, insekticidů

Zneškodnění bakterií V nemocnicích, při výrobě potravin: horká voda – převaření přehřátá vodní pára – ničí i spóry bakterií – sterilizace přístrojů pomocí UV světla – sterilizace chemicky – fenoly, chlornanem, chloraminem pitná voda, bazény - chlor