Prokaryota

členění organismů prokaryota a eukaryota prokaryota jsou mnohem jednodušší uspořádání DNA organizace syntézy proteinů

Prokaryota název z řeckého pro (před) a karyon (jádro) → prvojaderní vznik před 3,5 - 3 mld let → zřejmě nejstarší organismy na Zemi nejméně 2 mld let převládaly prokaryota → poté se objevily eukaryota (zřejmě vývoj právě z bakterií) → PROKARYOTNÍ BUŇKA

prokaryotní buňka schopná samostatné existence a rozmnožování jednodušší než buňka eukaryot minimální množství biomembrán nevytváří mnohobuněčný org., max kolonie kulovitý (oválný) nebo tyčinkovitý tvar velikost 1 - 10 μm

SLOŽENÍ součástí každé buňky: buněčná stěna, cytoplazmatická membrána, cytoplazma, nukleoid, ribozómy součástí některých buněk: pouzdro, bičík, fimbrie, plazmidy, inkluze, mesozomy, glykokalyx

buněčná stěna pokrývá celou buňku pevná → mechanická ochrana, tvar buňky propustná = permeabilní tvořena peptidoglykany (polysacharidy = dlouhé řetězce a peptidy = kratší příčné řetězce), lipidy několikanásobně silnější než PM

cytoplazmatická membrána šířka asi 7 nm obal buňky a případně vnitřních součástí tvořena 2 vrstvami fosfolipidů hydrofóbní ocas (řetězec MK) a hydrofilní hlavička (fosfát)

cytoplazmatická membrána polopropustná = semipermeabilní ! osmotický tlak ! vnořené bílkovinné přenašeče (specifické) iontové pumpy a kanály

cytoplazmatická membrána stavba je proměnlivá - jednotlivé části se mohou přesouvat - „plavat“ v membráně → fluidní mozaika rychlost pohybu se zvyšuje s rostoucí teplotou zpevněná molekulami cholesterolu plastická - oddělování a splývání váčků místo metabolických dějů aparát pro fotosyntézu, enzymy syntézy ATP, dýchací řetězec

cytoplazmatická membrána https://www.youtube.com/watch?v=S7-VFJHd0uA https://www.youtube.com/watch?v=yJ7UzGqqhwI

cytoplazma viskózní koncentrovaný roztok pH více méně neutrální anorganické látky K+, Mg2+, Ca2+, Cl-, HCO3-, fosforečnany, … i organické látky cukry, AK, organické kyseliny - neustálá přeměna bílkoviny - zajišťují metabolismus a další projevy proměnlivé složení prostředí pro metabolické děje obsahuje nukleoid a ribozomy

nukleoid „jádro“ jediná molekula DNA (chromozom) cirkulární až 1000x delší než buňka není oddělený od cytoplazmy

ribozomy místo syntézy proteinů = proteosyntéza velikost asi 20 x 30 nm složeny z rRNA a bílkovin 2 podjednotky velká - 2 molekuly rRNA + 31 bílkovin malá - 1 molekula rRNA + 21 bílkovin bez membrány jiné složení než u eukaryot

ribozomy

inkluze (granula) zásobní látky uložené v cytoplazmě glykogen β-hydroxymáselná kyselina (karboxylová kyselina - zdroj uhlíku a energie) volutin (zásoba fosfátu) síra (u sirných bakterií)

plasmidy obsahují další cirkulární molekulu DNA asi 1% celkové genetické informace: resistence na antibiotika a chemoterapeutika resistence na těžké kovy - degradace a oxidace produkce antibiotik a baktericidních látek mutualismus hlízkových bakterií a další

mesozom vchlípenina cytoplazmatické membrány funkce není dostatečně známa štěpení přijatých látek účast při respiraci a při dělení buňky další vchlípeniny cytopl. membrány: thylakoidy, chromatofory, chlorobiové váčky váčky ohraničené membránou fotosyntetická barviva – bakteriochlorofyl, karotenoidy, chlorofyl

mesozom

bičík vlákno delší než buňka z flagelinů (bílkoviny podobné myozinu) → duté vlákno stočené do šroubovice zakotven bazálním tělískem umožňuje pohyb (20-500 μm/s) 1 nebo i více, různě rozmístěných

bičík atricha - bez bičíku monotricha - 1 bičík lofotricha - 2 a více bičíků na konci těla amfitricha - 1 nebo více bičíků na obou pólech peritricha - bičíky umístěné po celém povrchu buňky

bičík

fimbrie = pili (pilus) křehká vlákna na povrchu buňky z bílkovin uspořádaných do šroubovice přilnutí k povrchu pohyb

pouzdro glykokalyx kapsula nad buněčnou stěnou hydratovaná vrstva lipidů, bílkovin a polysacharidů zvyšuje odolnost buňky vnější obal složen z polysacharidů umožňuje buňce, aby se mohla přichytit k podkladu

ROZMNOŽOVÁNÍ dělením 1 buňka → 2 nové buňky bez výměny genet. info po dosažení určité velikosti přichycení nukleoidu k mesozomu → zdvojení (replikace) nukleoidu (DNA) → oddělení kopií DNA a tvorba přepážky (CM, BS) → oddělení buněk

konjugace u bakterií výměna genet. info, ale nevzniká další buňka dárcovská buňka (donor) vytvoří pilus (fimbrie) → napojí se na přijímající buňku (recipient) → rozdělení dvou řetězců plasmidové DNA → jeden řetězec je předán přijímající buňce → oddělení buněk → dotvoření druhých řetězců plasmidové DNA

ROZMNOŽOVÁNÍ transformace donor a recipient nejsou v kontaktu bakterie získává geny z jiných (většinou usmrcených) bakterií volná DNA - přichycení na BS → průnik do cytoplazmy → výměna za část DNA nukleoidu

VÝŽIVA způsoby získávání živin a energie autotrofie = samoživení schopnost syntetizovat všechny org. látky z anorg. zdrojů heterotrofie = cizoživení org. látky přijímají z vnějšího prostředí fototrofie = světloživení zdrojem energie je sluneční záření chemotrofie = látkoživení chemoorganotrofie získávání energie oxidací org. l. (glukóza, …) chemolitotrofie získavání energie oxidací anorg. l. (sulfan, síra)

SYSTÉM nový systém Prokaryota Archea Bakteria bakterie sinice starý systém nový systém Prokaryota Archea Bakteria bakterie sinice Eukaryota 6 supergrup

Archea jiné složení buněčné stěny, nebo ji vůbec nemají jiné složení plazmatické membrány (izoprenoidy) v mnohém podobné eukaryotním buňkám často extrémní stanoviště vysoký obsah solí metanogenní bakterie (abaerobně) horké sirné prameny (100° C) nepohlavní rozmnožování (někdy konjugace) kmeny: Nanoarchaeota, Korarchaeota, Euryarchaeota, Crenarchaeota, Thaumarchaeota, Aigararchaoeta, Geoarchaeota

Archea

Bakterie rozmnožování vlhko, teplo (30° C) tvary nepohlavní konjugace příčné dělení, pučení někdy b. zůstávají spojené konjugace spory, cysty vlhko, teplo (30° C) sušení potravin, horečka, převáření slunce tvary koky, tyčinky, zakřivené, větvící se a bičíkaté

koky kulovitý tvar, různé uspořádání

tyčinky samostatně, dvojice, řetízky uvnitř někdy (endo)spory - vysoce odolné → bacily

zakřivené pokroucené tyčinky jednou → vibria zvlněné → spirily šroubovice → spirochety

větvící se bičíkaté úplně → aktinomycety částečně → mykobakterie jeden, dva, trsy nebo po celém povrchu

Bakterie členění podle výživy aerobní - prostředí s kyslíkem anaerobní - málo nebo žádný kyslík obligatorně anaerobní, fakultativně anaerobní autotrofní - zdrojem C je CO2 zdrojem N jsou anorganické látky fotoautotrofní - E slunečního záření schopné fotosyntézy – bakteriochlorofyl oxidují molekulární vodík na vodu – zdrojem je sirovodík chemoautotrofní (chemolitotrofní) - E oxidací anorg. látek nitrifikační bakterie - oxidují amonné soli na dusitany a dusitany na dusičnany sirné bakterie - oxidují síru nebo siřičitany na sírany bakterie oxidující methan na CO2 a H2O

Bakterie heterotrofní - zdrojem C jsou org. látky zdrojem N anorganické, ale spíš org. látky fotoheterotrofní nejméně druhů bakterií zdrojem C především organické kyseliny chemoheterotrofní naprostá většina kvašení (fermentace) oxidace kyslíkem org. látky bez přístupu vzdušného kyslíku alkoholové, mléčné, máselné, polysacharidy, AK energeticky nevýhodné dýchání (respirace) oxidace vzdušným kyslíkem glukóza → CO2 + H2O energeticky výhodnější

Bakterie členění podle způsobu života členění podle prostředí saprofytismus → rozkladači, nitrifikační bakt. parazitismus → patogenní bakterie mutualismus → především střevní bakterie, hlízkové bakterie (vzdušný N) členění podle prostředí půda → většina, úrodnost půdy, mineralizace vzduch → prach, průmyslové oblasti, uzavřené místnosti - saprofytické i patogenní voda → znečištěné vody, moře lidské tělo → kůže, ústa, dýchací cesty, střeva

Bakterie členění podle typu buněčné stěny Grampozitivní bakterie velké množství peptidoglykanů v BS po G. barvení zůstanou fialové Gramnegativní bakterie více vrstev BS BS méně odolná mechanicky, lépe chemicky po G. barvení zůstanou růžové

Bakterie

význam biotechnologické procesy genové inženýrství výroba kys. mléčné, kys. octové, kys. máselné, … mléčné výrobky (sýry, jogurty, kefír) aminokyseliny, vitamíny, antibiotika, bioplyn genové inženýrství součást ekologického řetězce rozkladači (dekompozitoři - heterotrofní bakterie) čištění odpadních vod producenti (fotoautotrofní bakterie) komensálové a mutualisté trávení, produkce vitaminu K2

význam toxické a alergenní látky patogenní bakterie původci nemocí přímé účinky (destrukce buněk, toxiny) nepřímé účinky (vysílení organismu, vstup další infekce, imunopatologie)