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)

Escherichia coli modelový organismus tyčinkovitá gramnegativní bičíkatá bakterie fakultativně anaerobní obývá tlusté střevo člověka tvorba vitamínů a antibiotik živí se nestrávenými zbytky (cukry) → heterotrofní výživa – kvašení pro člověka neškodná přítomnost E. coli ve vodě → důkaz prosakování splašků → možný druhotný zdroj infekce

nákazy (infekce) patogenní bakterie vstup a pomnožení v těle hostitele → onemocnění (příznaky) místní zánět toxiny zdroj → šíření - přímý/nepřímý přenos → vstupní brána inkubační doba (od vstupu do prvních příznaků) bacilonosič epidemie: pandemie x endemie sterilizace (teplo, UV), dezinfekce - antiseptika, antibiotika

nákazy přenášené pohlavním stykem

kapavka (gonorrhoea) Neisseria gonorrhoeae – diplokok přenos pohlavním stykem (výjimečně potřísněným prádlem) zánět sliznice pohlavních orgánů → hnisavé výtoky inkubační doba 2 - 14 dnů může postihnout i další orgány

syfilis (příjice) Treponema pallidum - Gramnegativní spirocheta přenos výhradně pohlavním stykem tři stádia: tvrdý vřed v místě vstupu mokvavá nebo suchá vyrážka (po 10 týdnech) napadení velkých cév, CNS, jater, kostí, kůže (po několika měsících, či letech → degenerace NS) inkubační doba: 3 dny (10 dní - 10 týdnů)

nákazy přenášené alimentární cestou

cholera Vibrio cholerae – zahnutý tvar vibrio střevní onemocnění příznaky: nevolnost, teplota, zvracení, průjmy → odvodnění tkání, poruchy krevního oběhu → pokles teploty pod 36°C bez léčby – smrt vyčerpáním přenos: znečištěná voda (infikovaná stolice, zvratky) inkubační doba 2 – 3 dny očkování výjimečně

břišní tyfus Salmonella typhi - obrvená tyčinkovitá bakterie střevní onemocnění příznaky: bolest hlavy, únava, horečka krvácivé průjmy různý průběh: lehké průjmy → proděravění střev přenos: přímo, nepřímo – voda, potraviny inkubační doba 14 – 16 dní očkování výjimečně

salmonelóza další bakterie rodu Salmonella → záněty střevní i žaludeční sliznice - tvorba toxinů → příznaky otravy nevolnost, malátnost, bolesti hlavy, svalů a kloubů, křeče břicha, zvracení, průjmy, horečka nemocný se po týdnu uzdraví přenos: potraviny (maso, vajíčka), přímo (člověk) výjimečně inkubační doba: 12 – 24 hod

botulismus = otrava botulotoxinem (termolabilní) neurotoxin - blokuje fci nervů → ochrnutí Clostridium botulinum - Grampozitivní tyčinka příznaky: pocení, zvracení a bolesti břicha, periferní obrny, další ochrnutí → ztížená artikulace, zácpy, … smrtelná dávka: 1 - 3 ng → udušení za plného vědomí přenos: potraviny - toxin/spory, infikovaná rána inkubační doba: 6 - 72 hodin antitoxin - po 6 - 8 měsících opětovné ovládání svalů, vegetativní poruchy nadále přetrvávají

! vyhlazování vrásek!

nákazy přenášené vzduchem

angína X angína pectoris - onemocnění srdce: Streptococcus pyogenes - streptokok postižení mandlí a hltanu zvýšená teplota, bolest v krku, … přenos přímo nebo nepřímo z nemocného člověka inkubační doba 1 - 3 dny X angína pectoris - onemocnění srdce: zúžení srdečních cév (ateroskleróza) → špatné zásobování kyslíkem → špatná činnost srdce

spála streptokoky spálová angína → spálová vyrážka (drobné skvrny na zrnité kůži po 12 - 24 h) → odlupování (po 2. - 4. týdnech) přenos přímo nebo nepřímo z nemocného člověka léčba penicilinem a paracetamolem

infekční zánět plic (pneumonie) Streptococcus pneumoniae (případně jiné mikroorganismy) postižení plicní tkáně → horečka, dušnost, bolest v hrudníku, kašel přenos: kapénky - styk s nemocným inkubační doba 1 - 2 dny očkování

tuberkulóza (TBC) Mycobacterium tuberculosis přenos vzduchem (kapénková infekce) inkubační doba: 6 - 8 týdnů onemocnění plic (i jiných orgánů) ložiska bakterií léčba - streptomycin očkování

černý kašel (dávivý kašel) Bordetella pertusis - kulovitá zánět horních dýchacích cest → záchvaty kašle ve 2. a 3. týdnu, zvracení přenos kapénkami - nemocné děti, nebo i mléčné výrobky inkubační doba 6 - 10 dní očkování

růže (erysipel) streptokoky mladí nebo naopak staří, lidé s oslabenou imunitou horečka → zarudnutí kůže na ohraničeném místě (po několika hodinách) autoinfekce: streptokokové z dýchacích cest postiženého na poraněnou kůži inkubační doba 2 - 5 dní

nákazy přenášené skrz poraněnou kůži

tetanus Clostridium tetani - bacil toxin blokující relaxaci svalů → ztuhnutí (žvýkací svaly, šíje), křeče smrt udušením přenos ránou ze znečištěné půdy (spory v TS hospodářských zvířat) inkubační doba 1 - 2 týdny očkování

trachom Chlamydia trachomatis zánět spojivek → vychlípení víček → zjizvení rohovky → slepota přenos: přímý styk s nemocným - dotek, infikované předměty denní potřeby, mouchy inkubační doba 5 - 12 dní ! chlamydie způsobují i pohlavní choroby !

nákazy přenášené zvířaty

mor černá smrt Yersinia pestis onemocnění lidí i zvířat více forem Gramnegativní tyčinka onemocnění lidí i zvířat více forem epidemie již od 6. století, v Čechách naposledy v 18. století morové sloupy dnes se v Evropě již nevyskytuje

skvrnitý tyfus Rikettsia prowazekii Gramnegativní, intracelulární horečka, zimnice, třesavka, bolesti, vyrážka bez léčení → kóma → smrt přenos krví nemocného vši, blechy, klíšťata inkubační doba 1 - 2 týdny možnost očkování

Lymská borelióza rod Borrelia Gramnegativní spirochety příznaky: teplota (horečka), bolesti hlavy, svalů a kloubů, únava, deprese, VYRÁŽKA bez léčby: postižení NS a srdce přenos: klíšťata (krev sající hmyz) inkubační doba 2 - 32 dní očkování jen v Americe

sněť slezinná = uhlák = antrax Bacillus anthracis - Grampozitivní tyčinka kožní: černý nekrotický puchýř plicní: vdechnutí, téměř 100% úmrtnost střevní: pozření, krvavé průjmy přenos: přímo i nepřímo, hovězí dobytek inkubační doba: 2 - 3 dny; 1 den očkování (druhá choroba světa) biologické zbraně

bakteriální nákazy rostlin

bakteriální nákazy rostlin průnik přes poranění nebo průduchy šíření hlavně napadenými semeny, případně vodou, hmyzem, nářadím, … měkká hniloba (mrkev, brambor, zelí, celer) vadnutí (rajče, vojtěška, kukuřice, fazol) skvrnitost (rajče, brambor) spála (hrách, fazol, ovocné stromy) rakovina → nádory (ovocné stromy)

Sinice fotosyntetizují - chlorofyl a široké rozšíření - i extrémy voda, půda, na skalách, horké prameny, pouště, ledovce vodní květ větší buňky (do 10 μm) některé tvoří kolonie, nebo vlákna silná BS (peptidoglykany) plynové vakuoly - nadlehčování pohyb pomocí slizu

Synechcoccus jednobuněčná Chmýřnatka (Anabaena) vlákna, váže vzdušný dusík, neurotoxiny Aphanizomenon vločky, vodní květ

Drkalka (Oscillatoria) Stigonema větvená vlákna vláknité kolonie Jednořadka (Nostoc) kolonie → slizovitá masa, fixace dusíku Mycrocystis - vodní květ

vodní květ