Prokaryota.

Prezentace na téma: "Prokaryota."— Transkript prezentace:

1 Prokaryota

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

3 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

4 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 μm

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

6 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

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

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

9 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

10 cytoplazmatická membrána

11 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

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

13 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

14 ribozomy

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

16 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

17 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

18 mesozom

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

20 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

21 bičík

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

23 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

24

25 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

26 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

27 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

28 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)

29

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

31 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

32 Archea

33 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

34

35 koky kulovitý tvar, různé uspořádání

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

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

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

39 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

40 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

41 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

42 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

43 Bakterie

44 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

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

46 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

47 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

48 nákazy přenášené pohlavním stykem

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

50 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)

51

52 nákazy přenášené alimentární cestou

53 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

54

55 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

56 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

57 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: ng → udušení za plného vědomí přenos: potraviny - toxin/spory, infikovaná rána inkubační doba: hodin antitoxin - po měsících opětovné ovládání svalů, vegetativní poruchy nadále přetrvávají

58 ! vyhlazování vrásek!

59 nákazy přenášené vzduchem

60 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 dny X angína pectoris - onemocnění srdce: zúžení srdečních cév (ateroskleróza) → špatné zásobování kyslíkem → špatná činnost srdce

61

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

63

64 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 dny očkování

65

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

67 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 dní očkování

68 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 dní

69 nákazy přenášené skrz poraněnou kůži

70 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 týdny očkování

71

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

73 nákazy přenášené zvířaty

74 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

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

76 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 dní očkování jen v Americe

77 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: dny; 1 den očkování (druhá choroba světa) biologické zbraně

78

79 bakteriální nákazy rostlin

80 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)

81

82 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

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

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

85 vodní květ