Základní taxony Každý organismus je do nich zařazen Říše (př. Živočichové) kmen, oddělení (př. Strunatci) Třída (př. Savci) Řád (př. Primáti) Čeleď (př. Hominidae) Rod (př. Homo) Druh (př. Homo sapiens sapiens)

Říše: Archebaktérie Říše: eubaktérie Nadříše Prokaryota Říše: Archebaktérie Říše: eubaktérie

Vztah organismů ke kyslíku Aeroby Anaeroby Fakultativní anaeroby obligátní aerobové = nemohou růst bez kyslíku fakultativní anaerobové = mohou žít jak za přítomnosti, tak i za nepřítomnosti kyslíku obligátní anaerobové = rostou jen v nepřítomnosti kyslíku

Říše: Archebaktérie Od ostatních prokaryot se liší: 1) BS z peptidoglykanu (NEOBSAHUJE kyselinu muramovou) = pseudomurein Nemusejí ji mít

Říše: Archebaktérie 2) Složením plazmatické membrány Vazba mezi glycerolem a mastnou kyselinou je éterová nikoliv esterová jako u bakterií a dochází k spojení dvojvrstvy lipidů v jednu

Plazmatická membrána

Říše: Archebaktérie Struktura genů i některé detaily v průběhu syntézy bílkovin jsou podobnější poměrům u eukaryot

Methanogenní archebaktérie Obligátně anaerobní Zástupce: Methanopyrus

Methanopyrus

Extrémně halofilní archebaktérie Aerobní Růst ve slaném jezeře (růžové plochy) Zástupce: Halobacterium

Halobacterium

Extrémně termofilní archebaktérie Aerobní: oxidují H2S nebo S na H2SO4 Anaerobní: redukují S na H2S Zástupce: Sulfolobus Horké prameny

Sulfolobus

Bez buněčné stěny Zástupce: Thermoplasma- acidofilní aerobní, termofilní

Říše Eubaktérie BS- peptidoglykan obsahující kys.muramovou= murein Sinice Prochlorophyta Bakterie

Podříše Sinice (cyanobacteria) Fotoautotrofní prokaryotické organismy evolučně nesmírně staré schopné žít téměř ve všech biotopech Zásobní látka hl.glykogen, málokdy polybetahydroxymáselná kyselina Český název sinice pochází z termínu “sinný” = modrý. To je v podstatě překlad “latinského” názvu, z řeckého cyanos = modrý.

Podříše Sinice (cyanobacteria) Buňka obsahuje: Chromozom, ribozomy, plazmatickou membránu, silnou buněčnou stěnu Thylakoidy (chlorofyl a, fykobiliny, karotenoidy) Slizový obal Plynové vakuoly karboxizomy Thylakoidy (vznikly nejspíš odškrcením z cytoplazmatické membrány) -jsou to ploché váčky s fotosyntetickým aparátem. V membráně thylakoidu jsou obsaženy chlorofyl a ,α- i β- karoten a xanthofyly (echinenon, myxoxanthofyl, zeaxanthin) a na povrchu thylakoidů fykobiliny (fykocyanin-modré barvivo, fykoerytrocyanin nebo fykoerytrin- červené) Plynové vakuoly- váčky ohraničené bílkovinnou membránou, propustné pro plyny a vodu. Fce nadnášení Karboxizomy-Obsahují enzym RUBISCO, který je mimo jiné zodpovědný za fixaci CO2 v Calvinově cyklu.

Podříše Sinice (cyanobacteria) Fotosyntéza Fixace vzdušného N2 (heterocysty) Výrazný geologický činitel- tvorba travertinu srážení rozpuštěných solí (vápenatých a železitých) z minerálních vod závisí na teplotě a koncentraci CO2. Sinice jsou schopné v těchto minerálních vodách žít. Jejich fotosyntézou se ve vodě sníží koncentrace CO2, soli se vysráží a vzniká hornina travertin. Některé sinice: Fixace vzdušného N2 a jeho redukce na amoniak v heterocystách. Ti co je nemají, tak v noci, když se zbaví všeho kyslíku (ten totiž inaktivuje enzym nitrogenázu, která je pro fixaci nezbytná)

Podříše Sinice (cyanobacteria) Vodní květ (hl.Mycrocystis) Některé jedovaté (kožní alergická reakce, příp.nevolnost žaludku, pálení očí ) Symbióza (lišejníky) Při eutrofizaci (přehnojení, obsahuje mnoho živin) rybníka se na hladině vytváří tzv. vodní květ - sinice se přemnoží a zakryjí hladinu. Odumřelé organismy vodního květu ubírají vodě kyslík a rostliny i živočichové pod vodou umírají. Sinice potřebují k masovému množení ve vodě alespoň tři faktory: světlo, vhodnou teplotu a dostatečnou koncentraci některých prvků ve vodě. Potřebují zejména fosfor a dusík, pokud nedokáží fixovat dusík vzdušný. Čím více je těchto látek ve vodě, tím více vodního květu naroste. Sinice na rozdíl od řas jsou nahoře na hladině

Výskyt Je až neuvěřitelné, jak nesmírně rozmanitým přírodním podmínkám se sinice přizpůsobily. Potkáme je ve slaných vodách moří a oceánů, ve sladkých vodách jezer, rybníků a říčních tišin, ve sněhu Antarktidy stejně jako v teplém písku egyptských pouští, na stěnách mexických pyramid i římských katakomb. Tvoří povlaky na kamenech mořského i sladkovodního pobřeží i na skalách kolem horkých minerálních vývěrů. Rostou na dně věčně zamrzlých jezer polárních oblastí, tvoří barevné vrstvy v písku či hlíně vodních břehů. Žijí na stěnách sklepů i na plastových součástkách vodovodních instalací

Podříše Sinice (cyanobacteria) Tvorba kolonií- dlouhé vláknité útvary, tzv. trichomy Zástupci: V rámci kolonie dochází i k „dělbě práce“ – buňky se diferencují na tři různé typy, tzv. vegetativní buňky, heterocysty a akinety. Akinety mají především funkci rozmnožovací. Může z nich vyrůst nový trichom. Nejsou fotosynteticky aktivní a jsou velmi dobře vyzbrojeny proti nepříznivým vlivům prostředí (příliš vysokým či příliš nízkým teplotám, suchu, chemickým látkám). V podobě akinet mohou sinice dlouho přežívat i za podmínek neumožňujících růst trichomů (dormantní stadium). Metabolizmus se spouští teprve s diferenciací nového vlákna. Heterocysty slouží k účinné asimilaci (molekulární fixaci) atmosférického dusíku. Sinice vybavené heterocystami –organizmy z njeprimitivnějších – tedy dokážou něco, co nedovedou sebedokonalejší cévnaté rostliny: převádějí anorganický plynný dusík do organických látek, především proteinů a nukleových kyselin Oscillatoria Nostoc Anabaena Synechococcus Drkalka Jednořadka Chmýřnatka

Podříše Prochlorophyta „sinice“ bez fykobilinů organizace thylakoidů jako u chloroplastu – nejbližší příbuzný chloroplastů Obsahují chlorofyl a, chlorofyl b

Podříše Prochlorophyta Pláštěnec Didemnum molle- na povrchu prochlorophyta

Podříše Bakterie (Bacteria) Jednobuněčné prokaryotické organismy Heterotrofní i autotrofní Heterotrofní- používají jako stavební materiál org.látky, které jsou jim současně zdrojem E Autotrofní- schopné syntetizovat všechny org.sloučeniny z anorganických zdrojů

Podříše Bakterie (Bacteria) v hrsti hlíny je víc baktérií než je lidí co kdy žili na Zemi úspěšnost prokaryot je do značné míry dána rychlostí množení, v příhodných podmínkách i každých 20 minut (většinou však 1 – 3 hodiny)

Endospory za nepříznivých podmínek mohou vytvářet endospory bakterie zreplikuje chromosom a obalí jej pevnou stěnou, která bude obalem endospory z endospory se vyčerpá voda a metabolismus se stáhne na minimum zbytek buňky se následně rozpadne endospory vydrží var ve vodě pro jejich zabití je potřeba vařit při 121 oC za vysokého tlaku

Endospory endospory mohou přežít stovky let

Tvar buňky kulovitý: * koky * diplokoky * Terakoky * streptokoky * stafylokoky

Tvar buňky tyčinkovitý: * bacily

Tvar buňky zakřivený: * vibria * spirily- několikrát zvlněný * spirochety – tvar šroubovice

Tvar buňky Větvený Bičíkaté bakterie amfitricha lofotricha peritricha

Jaké bakterie vidíte na obrázku podle tvaru buňky? podle tvaru dělíme na: koky bacily spirily

Rozmnožování Nejčastěji dělením Občas pučením Občas pohlavně (konjugace)

Rozmnožování dělením

Rozmnožování pučením

Plazmid malá mlk DNA není nutný pro život Horizontální přenos genů konjugace – přenos DNA z baktérie na baktérii plasmidem transdukce – přijetí DNA pomocí bakteriofága transformace – přijetí čisté DNA z okolního prostředí

Konjugace

Transdukce

Transformace

Plazmid rezistence na antibiotika rezistence na těžké kovy

Buněčná stěna G+ (gram pozitivní) mechanicky odolnější neobsahuje lipidy G – (gram negativní) chemicky odolnější vnější membrána, fimbrie bez buněčné stěny

Buněčná stěna G+ G - bez stěny Staphylococcus aureus Clostridium tetani Listeria monocytogenes Salmonella typhymurium Yersinia pestis Bordetella pertussis mykoplazmata

Peptidoglykan mají pouze eubaktérie Gram pozitivní baktérie mají silnou vrstvu peptidogylkanu Gramovým barvivem se barví do fialova Gram negativní baktérie slabá vrstva peptidoglykanu je umístěna mezi dvěma plasmatickými membránami Gramovým barvivem se barví do červena

Gram pozitivní a Gram negativní baktérie Gram negativní baktérie jsou obecně pro člověka nebezpečnější, navíc jsou odolnější vůči antibiotikům

Autotrofní bakterie schopné syntetizovat všechny org.sloučeniny z anorganických zdrojů za pomoci E Fotoautotrofní: E ze slunečního světla Bakteriochlorofyl Chemoautotrofní: E získavají oxidací anorg.látek Nitrifikační bakterie Sirné bakterie Fototrofní bakterie- bakteriochlorofyl: zdrojem vodíku není voda, ale H2S nebo H2. Neprodukují O2

Heterotrofní bakterie Většina bakterií Používají jako zdroj uhlíku org.látky, které jsou jim současně zdrojem E Fotoheterotrofní: E sluneční svit Chemoheterotrofní: E oxidací org.látek a to kvašením nebo dýcháním Jako zdroj dusíku mohou používat anorg.látky (dusitany, dusičnany atd.), ale většinou používají org.látky (bílkoviny)

Kvašení (fermentace)= oxidace kyslíkem, který je součástí mlk nějaké org.látky tvořící se uvnitř buňky. Tudíž za nepřístupu vzdušného kyslíku. Méně efektivní než dýchání Dýchání (respirace)= oxidace vzdušným kyslíkem

Saprofytické bakterie živí se odumřelými zbytky org a rozkládají je

Funkce bakterií v přírodě 1) mineralizace organických látek - uzavírají koloběhy látek v přírodě 2) jsou příčinou mnoha onemocnění, některé mohou být v symbiose s hostitelským org . (Escherichia coli ) 3) význam v průmyslů 1)mineralizace organických látek (převedení org látek na anorg – teplo se uvolňuje), většina bakterií má opačné procesy, něž zelené rostliny, které tvoří org látky z látek anorg, za spotřeby světelné energie uzavírají koloběhy látek v přírodě 2)jsou příčinou mnoha onemocnění, některé mohou být v symbiose s hostitelským org. 3)význam v průmyslů – biotechnologie, antibiotika, aminokyseliny, vitamin C, enzymy pro výrobu textilií, potravinách, v čističkách vod Bacillus thuringiensis se po genetických úpravách používá k účinnému boji proti škodlivému hmyzu jiné geneticky upravené baktérie produkují lidský insulin jiné geneticky upravené baktérie se používají k odstraňování ropných skvrn. Tyto baktérie se živí ropnými uhlovodíky

Escherichia coli baktérie v našem tlustém střevu produkují vitamíny K a B12, které si sami vytvořit neumíme

Koloběh uhlíku

Koloběh dusíku

Nitrifikační bakterie- aerobní bakterie přeměňující NH3 na dusičnany Denitrifikační bakterie- anaerobní bakterie redukující dusičnany na plynný dusík nebo na NH3 unikající z půdy Hlízkovité bakterie- symbióza s bobovitými rostlinami. Fixují vzdušný dusík Bobovité- hrachor, tolice, jetel, atd.

Koloběh síry

Patogenní bakterie Pouze malá část Mohou vyvolat onemocnění lidského, zvířecího či rostlinného organismu Léčení: antibiotiky

Nemoci způsobované baktériemi PATOGEN VEKTOR/ REZERVOÁR EPIDEMIOLOGIE Anthrax Bacillus anthracis živočichové přímý kontakt nebo požití. Vzácné, ale s fatálními následky Botulismus Clostridium botulinum nedokonale připravená potrava požití nebo kontaktem s poraněnou tkání. Může být fatální Chlamydie Chlamydia trachomatis lidé, STD urogenitální infekce s možným napadením očí a respiračního traktu. Vzestup za posledních 20 let

Nemoci způsobované baktériemi PATOGEN VEKTOR/ REZERVOÁR EPIDEMIOLOGIE Cholera Vibrio cholerae lidské výkaly, plankton průjem a smrt dehydratací. Až 50 % mortalita. Ve Rwandě 1994 zemřelo 100 000 lidí Zubní kaz Streptococcus lidé bakterie na povrchu zubu vylučují kyseliny, které uvolňují vápník ze zubu Lepra (=malomocenství) Mycobacterium leprae lidé, pásovci jihovýchodní Asie, kontakt,celosvětově incidence 10 – 12 miliónů

Nemoci způsobované baktériemi PATOGEN VEKTOR/ REZERVOÁR EPIDEMIOLOGIE žaludeční vředy Helicobacter pylori lidé vzniká stresem nebo mor Yersinia pestis potkani, blechy, veverky 1346 zemřelo 25% obyvatel Evropy zápal plic Streptococcus, Mycoplasma, Chlamydium infekce plic, bez léčení smrtelná

Nemoci způsobované baktériemi PATOGEN VEKTOR/ REZERVOÁR EPIDEMIOLOGIE tuberkulóza Mycobactrium tuberculosis lidé infekce plic, lymfy a meningů. Incidence stoupá v souvislosti se vznikem kmenů odolných vůči antibiotikům tyfoidní horečka Salmonella typhi kontaminovaná voda, v USA 500 případů ročně tyfus Rickettsia typhi kdysi velké nebezpečí, infikované blechy, 70 % mortalita