Prokaryota a viry
Prokaryota a viry
Nadříše: Prokaryota
prokaryotní organismy = mají prokaryotní buňku
dělíme je do dvou říší: ARCHEA a BACTERIA
Stavba prokaryotní buňky
od eukaryot se liší velikostí a uspořádáním – nemá žádné membránové organely
(nahrazuje je zřasení cytoplazmatické membrány = např. chloroplasty u sinic), bičík rotuje
obsahuje jeden chromozóm – je volně v cytoplazmě
Buněčná stěna:
• chrání buňku před prasknutím a dalšími vnějšími vlivy (velice pevná, tuhá)
• tvořena molekulami cukrů a peptidů = peptidoglykanem
• plně propustná = permeabilní
Cytoplazmatická membrána:
• tenká vrstva, která obklopuje cytoplazmu = zajišťuje celistvost buňky
• tvořena dvouvrstvou fosfolipidů (hydrofilní x hydrofobní části) + molekulami
bílkovin (proteinů)
• chová se jako tekutá (fluidní) mozaika
• je polopropustná = semipermeabilní (při propuštění vysokomolekulárních látek je
třeba dodávat E)
Ribozómy:
• buněčné organely obsahujicí rRNA, probíhá na nich translace bílkovin (20 typů AK)
• jsou tvořeny velkou a malou podjednotkou
• mohou být přisedlé k membránám nebo volně v cytoplazmě
Chromozóm (bakteriální):
• nejdůležitější organela, jedna cyklická DNA (dvoušroubovice)
• DNA je jen zacyklená (nemá hystony), mitoticky ani meioticky se nedělí
Plazmidy:
• menší cyklické DNA v cytoplazmě bakteriálních buněk = mimochromozomální DNA
• nesou geny pro rezistenci (například na antibiotika), rozhodujicí o patogenitě
• využívají se jako přenašeče cizorodých genů v genovém inženýrství
Bičík:
• organela pohybu, ukotven v cytoplazmě
• rotuje, spotřebovává ATP
Říše: ARCHEA – archebacteria
pravděpodobně nejvíce podobné nejstarším organismů (není to jisté)
od Bacteria se liší:
• složením buněčné stěny – neobsahuje peptidoglykan (některé ji vůbec nemají)
• složením cytoplazmatické membrány – neobsahuje fosfolipidy, ale molekulami
izoprenoidů (atypických lipidů)
• ribozómy – jsou velmi podobné eukaryotním (podíleli se na evoluci eukaryotních org)
• tvary tyčinek, koků nebo vláken
často přežívají v extrémních podmínkách (některé druhy přežívají v horkých sirných
pramenech nebo v prostředí s vysokou konc. solí)
mohou produkovat methan nebo sulfan
nevytvářejí spory ani klidová stádia
Říše: BACTERIA – eubacteria
stavba:
• organely nejsou ohraničeny membránou
• ribozomy jsou volně rozptýleny v cytoplazmě
• hlavní sloužkou buněčné stěny je peptidoglykan
Podříše: Bakterie
jednobuněčné organismy s prokaryotickou buňkou (jádro = nukleoid – jeden kruhovitý
chromozóm)
mají buněčnou stěnu (kromě mikroplazmat)
žijí všude: voda, vzduch, půda, na povrchu i uvnitř těla, přežijí i vakuum
v nepříznivých podmínkách vytvářejí spóry (ztráta vody, vzniká silný obal)
zapojují se do koloběhu síry, dusíku a uhlíku
Morfologie bakterií:
velikost bakterii okolo (1 – 10μm)
rozdělení podle tvaru:
a) kulovitý (koky)
• diplokoky
• tetrakoky
• streptokoky (spála)
• stafylokoky
b) ovalný, tyčinka (bacil)
• streptobakterie
c) zakřivené bakterie
• vibrio (cholera)
• spirila
• spirocheta (syfilis)
d) větvící se bakterie
• mikobakterie
rozdělení podle bičíků:
• monotrichální
• amfitrichální
• peritrichální
• lofotrichální
Výživa bakterií:
rozdělení podle způsobu výživy:
1. ve vztahu ke zdroji E:
2. ve vztahu ke zdroji uhlíku:
• fototrofní – E ze Slunce
• chemotrofní – E přeměnou chemických látek (organických)
• autotrofní – z CO2
• heterotrofní – z chemických látek (organických)
mohou nastat i kombinace:
o fotoautotrofní = E (slunce), C (CO2)
o fotoheterotrofní = E (slunce), C (chemické látky)
o chemoautotrofní = E (chemické látky), C (CO2)
o chemoheterotrofní = E (chemické látky), C (chemické látky)
většina bakterií je chemoheterotrofní
3. ve vztahu ke zdroji O2:
• aerobní = žijí za přístupu O2
• anaerobní = žijí bez přístupu O2
• obligátně aerobní, obligátně anaerobní (O2 je pro ně jedovatý)
• fakultativně anaerobní = mohou žít s O2 i bez O2
4. ve vztahu k teplotě (optimální teplota = množení, růst):
• psychrofilní (15 – 20°C)
• mezotermní (20 – 45°C)
• termofilní (70°C)
• hypertermofilní (i kolem 100°C)
5. podle pH (kyselé nebo zásadité):
• acidofilní = 0 – 7 = kyselé
• alkalofilní = 7 – 15 = zásadité
• neutrofilní = 7 = neutrální prostředí
Prostředí bakterií:
a) půdní bakterie
o nejsvrchnější část = svrchnice (1mg ornice obsahuhje 1mld. bakterií = ovlivňují
úrodnost půdy)
o zapojují se do koloběhu dusíku
b) bakterie ve vzduchu
o dostávají se do vzduchu z půdy
o některé jsou neškodné, jiné způsobují nemoci
c) bakterie v lidském těle
o na povrchu se vyskytují jen v určitých místech (obličej, ústa, vlasy, podpaží,
horní cesty dýchací) = kůže je suchá
o ve střevech: E.Coli – žije v tlustém střevě, podílí se na trávení a tvorbě vit. B
o většinou patogenní (způsobují nákazy)
Rozmnožování bakterií:
většinou probíhá příčné dělení = molekuly DNA se zdvojí (k opačným pólům), buňka se
protáhně (uprostřed se vyvoří přehrádka) = vzniknou 2 dceřinné buňky
pohlavní rozmnožování (konjugace) = dva jedinci se spojí úzkým můstkem, potom
dojde k přesunu části DNA z 1. do 2. buňky = vždy jedním směrem
Zneškodnění bakterií:
sterilizace = odstranění všech živých organizmů (horká voda, pára, germicidní zářivky, UV)
dezinfekce = usmrcení škodlivých bakterií (patogenních) – antispetika: alkohol, H2O2, I, Cl,
mýdlo, rtuť
Systém bakterií:
dělíme je do tří oddělení:
a) gramnegativní s buněčnou stěnou
b) grampozitivní s buněčnou stěnou
c) bez buněčné stěny (mykoplazmata)
základním kritériem je GRAMOVO BARVENÍ (barvení buněčných stěn)
používaná látka: krystalová violeť + KI
• gramnegativní (GN) – částečně vymizí po kápnutí ethanolu (slabě růžová)
• grampozitivní (GP) – nevymizí po kápnutí ethanolu (modré, do fialova)
Gramnegativní s buněčnou stěnou = např.: SINICE (cyanophyta)
jednobuněčné, mnohobuněčné i koloniální organismy
obsahují barviva:
o bakteriochlorofyl = chlorofyl (zelené barvivo)
o fykoerytrin = červené barvivo
o fykocyanin = fialové barvivo
charakteristické znaky:
o nejstarší organismy na Zemi
o vyskytují se hlavně ve sladké vodě (vodní květ) – vylučuje cyanotoxyny (jedy)
o využívají se jako indikátory znečištění vody org. látkami
zástupci: sinivka, drkalka, jednořadka
MEDICÍNSKY VÝZNAMNÉ DRUHY BAKTERIÍ
patogenní bakterie = způsobují nemoci (v celkovém počtu bakterií jich ale málo))
Bakteriální nákazy člověka:
a) nákazy přenášené vzduchem (kápenková infekce – kašlání, hleny): angína
(Streptococcus pyogenes), tuberkulóza (Mycobacterium tuberculosis), záškrt, černý
kašel, spála (Streptokok), zápal plic
b) nákazy přenášené alimentární cestou (jídlo, pití): salmonelóza (Salmonella), bříšní
tyfus, úplavice (Shigella), cholera (Vibrio cholerae)
c) nákazy přenášené poraněnou kůží: tetanus (Clostridium tetanii)
d) nákazy přenášené pohlavním stykem: kapavka (Neisseria), syfilis (Treponema
pallidum – spirocheta)
e) nákazy přenášené přes přenašeče (zvířata, hmyz): borelióza (Borrelia) – přes klíšťata
z hlodavců na člověka, mor (Yersinia pestis) – přes blechu z krysy na člověka, skvrnitý
tyfus – přes veš šatní
Využití bakterií:
o potravinářství = kysané nápoje, sýry, zelí
o pharmacie = výroba antibiotik
o průmysl = čištění odpadních vod
o věda = genové inženýrství (DNA – zkoumání), zkoumají se plasmidy
Nadříše: Prokaryota
Říše: NEBUNĚČNÍ (Subcellulata) = VIRY
jsou to nejjednodušší organismy, nebuněčné a velice zjednodušené
jsou schopni se rozmnožovat jen v hostitelských buňkách = nemají vlastní
metabolismus
k množení používají metabolický aparát hostitelských buněk = vnitrobuněčný parazit
rostlin, živočichů a bakterií (bakteriofág)
VIRION = jednotlivá virová částice (velikost okolo 0,2μm), infikuje buňku = infekční částice
Struktura virionu:
• uvnitř je nukleová kys. = DNA nebo RNA
• na povrchu je obal = KAPSID (hlavička + krček) = tvořený spec. virovými bílkovinami,
je kódovaný virovou nukleovou kys. (nukleová kys. + kapsid = nukleokapsid),
bílkovinný obal virus chrání + je nositelem specifických skupin (umožní zachycení
viru na buňce a jeho vstup do ní)
• vnější obal = membránový obal (ne všichni) – membránové lipidy jsou z hostitelské
buňky, ale mem. proteiny jsou jeho
viry dělíme na:
• viry bakterií = bakteriofágy
• rostlinné viry
• živočišné viry
Bakteriální viry (bakteriofágy)
uvnitř hlavičky se nacházejí nukleové kys. DNA nebo RNA
zbytek = KAPSID = je budován bílkovinami
množení bakterofágů:
a) mírné bakteriofágy = jejich DNA se začlení do bakteriálního chromozómu (jeho DNA),
vznikne PROFÁG (stav, kdy se DNA začlení do bakt. chromozómu)
b) virulentní bakteriofágy = množí se až do úplného zničení hostitelské buňky
průběh infekce = vir se zachytí na povrchu (pomocí příchytných vláken), poté vstříkne
do buňky svou nukleovou kys. která pronikne do jádra, poté dojde k replikaci, transkripci a
translaci (vše co potřebují k životu si vezmou z hostitelské buňky, ta zaniká)
dělení bakterofágů (podle obsažené NK):
1) DNA-viry = obsahují DNA (jedno nebo dvouvláknová)
2) RNA-viry = obsahují RNA (pouze jednovláknová)
3) retroviry = RNA-viry, které obsahují reverzní transkriptázu – po vstupu do buňky
ihned přepíše virovou RNA na DNA = ta se může začlenit do chromozómu hostitelské
buňky a sním se replikuje, syntetizují se na ní také molekuly mRNA (nutné pro
syntézu nových virionů a reverzní transkriptázy)
Rostlinné viry:
mají jednodušší stavbu než bakteriofág (mají vždy RNA), jsou přenášeny např. mouchy
nebo mšicemi
např.: virus tabákové mozaiky = rozkládá chlorofyl (světlé skvrny na listech) – vyléčení je
prakticky nemožné
Živočišné viry:
mají jednosušší stavbu než bakterifág
virová nákaza = vstup virů do organismu: přes sliznice dýchacích cest, trávicí ústrojí,
sliznice pohlavního nebo močového ústrojí, přes poraněnou kůži
některé viry se mohou pomnožit v místě nákazy (rýma) nebo až v cílových buňkách
(orgánech)
Infekce virem:
1) DNA-viry = virová DNA pronikne do jádra, kde ji buněčné enzymy začnou replikovat
a obstarají i transkripci virových genů, poté virové mRNA přejdou do cytoplazmy,
kde se na buněčných ribozómech syntetizují virové bílkoviny = vytvoří kapsid který
uzavře virovou DNA = hotové viriony poté opustí buňku
typy DNA virů:
• neštovice, opar, dětská obrna, bradavice, hepatitida B
2) RNA-viry = potřebují k množení replikázu RNA (žádná buňka ji nemá), RNA-virus
může obsahovat gen pro replikázu RNA (virová RNA slouží jako mRNA), který buňka
přeloží a na vlastní náklady replikuje virovou RNA a vytváří bílkoviny = kapsidy
(některé RNA-viry už mají replikázu ve virionu)
typy RNA virů:
• zarděnky, chřipka, spalničky, příušnice, opar, rýma, infekční žloutenka,
vzteklina
3) retroviry
typy retrovirů:
• virus HIV (AIDS) = nejdříve se navenek neprojejevuje, jen se množí (člověk už
je ale velice infekční), rakovina (nádorový růst)
4) PRIONY = specifické infekční proteiny (nemají NK, jen specifické úseky), způsobují
smrtelná onemocnění lidí a zvířat
typy prionů:
• BSE – nemoc šílených krav
• Creuzfeld-Jakobova choroba – napdá lidi
• Spongioformní encefalopatie – poškozuje mozkovou tkáň (je houbovitá), která
poté ztrácí svou funkci
(profág = životní cyklus viru)