11. Prokaryotická buňka a prvojaderní

EOBIONTA zákl. charakteristika

• Praorganismy

• Museli se vyznačovat všemi základními formami života, ačkoli v nedokonalé formě:

  • Museli obsahovat nukleovou kyselinu – nositel dědičné informace

  • Museli mít jednoduchý metabolismus

  • Museli mít schopnost autoreprodukce a schopnost dalšího vývoje

  • Bílkoviny = stavební a enzymatické složky

• Vyhynuly při vývoji sinic

• Sinice začaly vyrábět kyslík (globální kyslíková katastrofa), který zabil probionta

VIRY zákl. charakteristika

• nebuněčné „organismy“, nukleoproteinové struktury

• závislé na hostitelské buňce

• jsou to nitrobuněční parazité

• nemají vlastní aparát syntézy bílkovin (ribozomy a tRNA) → nemají svůj metabolismus

• virion = jednotlivá částice viru, schopná infikovat

• virus = označení pro onemocnění

VIRY stavba

• Nukleová kyselina (RNA nebo DNA)

• Bílkovinný obal = kapsid (podjednotky = kapsomery)

• některé mají: 

  • Membránový obal

    • Z membrány hostitelské buňky (skrytý před imunitou)

    • Např. vir chřipky

  • Enzymy (biokatalyzátory potřebné k zahájení reprodukce)

  • Hroty (zvyšují virulenci)

VIRY onemocnění (význam, příklady u Č, Z a R)

• význam: viry jsou původci různých druhů onemocnění postihující člověka, živočichy, rostliny, houby i bakterie

• nejčastěji viry pronikají do organismu přes poraněnou kůži, sliznicemi dýchacích cest a trávicího ústrojí

• U člověka:

  1. rýma

  2. chřipka

  3. spalničky

  4. příušnice

  5. zarděnky

  6. opar

  7. pásový opar

  8. plané neštovice

  9. bradavice

  10. klíšťová encefalitida

  11. infekční hepatitida (zánět jater)

  12. dětská obrna

  13. AIDS (způsobeno retrovirem HIV = RNA-virus, způsobuje ztrátu obranyschopnosti, napadá T-lymfocyty)

  14. leukémie

  15. EB virus (mononukléoza)

• U zvířat:

  1. slintavka

  2. kulhavka hovězího dobytka

  3. vzteklina lišek

  4. myxomatóza králíků

  5. mor u drůbeže

• U rostlin: většinou RNA-viry

  1. mozaika tabáku, brambor, rajčat

  • s virovým onemocněním často přichází i bakteriální

VIRY průběh infekce

1. Adsobce

• Přilnutí viru na buňku

• Mají k tomu speciální proteiny na povrch

2. Penetrace

• Virus proniká do buňky, většina proniká celým tělem, někteří pouze NK

3. Eklipse

• Hostitelská buňka vyrábí pro vir látky

• Virová NK se replikuje

•  Zároveň hostitelská buňka tvoří bílkoviny, které tvoří kapsid

4. Maturace

• Viry dospívají

5. Eluce

• Viry proniknou ven z buňky a napadají ostatní buňky

VIRY bakteriofág

= vir bakterií

• 2 cykly

• Lytický - pomnožení a únik z buňky

  • přilnutí viru na povrch buňky

  • vniknutí viru do buňky

    • replikace virové DNA (RNA)

    • vytvoření kapsidů

  • lýze buňky → hostitelská buňka praskne → uvolnění virů do okolí

• Lyzogenní - začlenění se do DNA hostitele

  → možnost mutace

  • přilnutí viru na povrch buňky

  • vniknutí viru do buňky

    • replikace virové DNA (RNA)

    • vytvoření kapsidů

  • začlenění DNA (RNA) viru do hostitelské buňky → provirus → předává se dceřiným buňkám

  • za určitých podmínek provirus uděluje hostitelské buňce nové vlastnosti (např. nádorová buňka)

VIRY obrana proti nim

• Imunitní systém

• Očkování 

  • Vakcína aktivní (vir, bakterie) a pasivní (protilátka)

  • Vakcinace = oslabený původce onemocnění, jenž je vpraven do organismu a v reakci na něj začne imunitní systém tvořit protilátky – při opětovném setkání s virem dokáží bílé krvinky velice rychle reagovat a tvořit dostatečné množství protilátek, a tím tak zabránit rozvinutí infekce)

• Účinné jsou antivirotika

  • ! antibiotika nefungují !

VIRY podvirové infekční jednotky

• Jednodušší než viry, původci závažných infekčních chorob rostlin a živočichů:

• Viroidy = tvořeny jednořetězcovou molekulou RNA, nemají bílkovinné kapsidy

  • mohou narušit metabolismus či zastavit růst celé rostliny

  • původci rostlinných onemocnění: bledost okurek, zakrnělost chmele, vřetenovitou bramborových hlíz

• Virusoidy = malé úseky RNA ve virech

  • Zvyšují virulenci

PRIONY zákl. charakteristika

• 2 formy

  • Nevinná forma – běžně v těle člověka (v neuronech) – důležitá při ukládání paměti

  • Smrtící forma – liší se konformací – stačí 1 a spustí řetězovou změnu formu nevinných prionů na smrtící

    • → infekční bílkoviny - nemají genetickou informaci

• Velmi odolné

• Dlouhá infekční doba

PRIONY nemoci

• Creutzfeldova-Jakobova nemoc (CJD) – degenerativní onemocnění mozečku člověka

  • Lidská varianta BSE

  • Nákaza ze skotu

  • Příznaky: ztráta stability, špatné vyslovování, třes 🡪 smrt

• Nemoc šílených krav (BSE)

  • Dobytek krmen masokostní moučkou z ostatního dobytku

• Scrapie (klusavka, drbavka koz a ovcí) – zvířata si neustálým drbáním stírají srst

• Kuru (na Nové Guineje) – přenášené kanibalismem (pojídání mozku zemřelých)

PROKARYOTA zákl. charakteristika

• Evolučně první

• Bakterie, sinice, prochlorofyta

• Jednobuněčné organismy

• Vznik před 3,5 mld. let

• Zásobní látka: kys. hydroxymáselná

PROKARYOTA stavba

• Plazmatická membrána

• Buněčná stěna (peptidoglykan)

• Cytoplazma

• Ribozomy – k tvorbě bílkovin

• Kružnicová DNA (nukleoid)

• Plazmidy – malé kruhové molekuly DNA – schopnost pronikat z jedné buňky do druhé

• Bičík, brvy

PROKARYOTA dělení

1) Podle používaného zdroje energie

a) fototrofní = světlo

b) chemotrofní = oxidace redukované látky

2) Podle používaného zdroje uhlíku

a) autotrofní = oxid uhličitý

b) heterotrofní = jednoduchá organická látka – glukóza, methan

tyto dvě dvojice fyziologických variant se u prokaryot volně kombinují

PROKARYOTA příklady kombinací

Příklady kombinací

fotoautotrofní prokaryota (fotosyntetizující bakterie, sinice, prochlorofyty)

chemoautotrofní prokaryota (bakterie, vodíkové, železité, nitrifikační bakterie)

chemoheterotrofní prokaryota

• zdroj energie: organické látky (glukóza, lipid, protein)

• zdroj uhlíku: jednoduchá organická látka

• zdroj dusíku: organická látka

• vyžadují vitaminy

Typ výživy	Zdroj energie	Zdroj uhlíku
AUTOTROFNÍ
Fotoautotrofní	světlo	CO2
Chemoautotrofní	anorganické látky	CO2
HETEROTROFNÍ
Fotoheretotrofní	světlo	organické látky
chemoheterotrofní	organické látky	organické látky

* Heterotrofní

• Paraziti = žijí z živých organismů

• Saprofyti = žijí z odumřelých organismů

PROKARYOTA fyziologie

1. Archea

2. Bakteria

ARCHEA (prokaryota) popiš + dělení

= jednobuněčné organismy

• jejich buněčná stěna neobsahuje murein

• zástupci:

a) methanové bakterie – anaerobní, chemosyntetizující – produkují methan

• součást trávicího traktu zvířat a člověka

b) halofilní bakterie – silně koncentrované slané vody

c) termální bakterie – horké prameny u podmořských vulkanických výlevů

d) acidofilní bakterie – kyselé vody s pH menší než 2

BAKTERIA (prokaryota) popiš + dělení

= jednobuněčné organismy

• jejich jaderná hmota není ohraničena vůči cytoplazmě biomembránou

• nedělí se mitoticky, jaderná hmota = nukleoid

• BS tvořena peptidoglykenem

• zástupci:

a) purpurové bakterie, zelené bakterie – fotosyntetizující, 1 fotosystém

b) aerobní heterotrofové – ztratili fotosyntetická barviva

• pravděpodobná endosymbióza – přeměna na mitochondrie

c) sinice, prochlorofyty – fotosintetizující, 2 fotosystémy

• asimilační barvivo – chlorofyl a

• pravděpodobná endosymbióza – vznik chloroplastů

BAKTERIE (prokaryota) zákl. charakteristika

• Stavba viz. prokaryota

  • Buněčná stěna peptidoglykan

  • u fotosyntetizujících - bakteriochlorofyl

• Rozmnožování dělením

• Při nepříznivých podmínkách ztrácí bakterie část vody → zahustí se cytoplazma → vytvoří se SPORA

BAKTERIE (prokaryota) dělení

1. Podle kyslíku

   1. aerobní – potřebují k životu kyslík

   2. anaerobní – nemohou žít v přítomnosti kyslíku

   3. fakultativně aerobní – v přítomnosti kyslíku dýchají jej, v jeho nepřítomnosti dýchají látky jiné (dusičnany, nebo fermentují org. látku)

2. Podle dusíku

   1. nitrogenní – váží dusík z půdy a přeměňují ho na organické látky – žijí na kořenech bobovitých rostlin

   2. nitrifikační – aerobní bakterie přeměňují amoniak na dusičnany

   3. denitrifikační – anaerobní bakterie redukují dusičnany na amoniak či dusík

3. Podle tvaru

   1. Kulovitý (kok, stropktokok)

   2. Tyčinkovitý (bacilus, vibrio)

BAKTERIE (prokaryota) stavba

jako prokaryota

• Plazmatická membrána

• Buněčná stěna (peptidoglykan)

• Cytoplazma

• Ribozomy – k tvorbě bílkovin

• Kružnicová DNA (nukleoid)

• Plazmidy – malé kruhové molekuly DNA – schopnost pronikat z jedné buňky do druhé

• Bičík, brvy

BAKTERIE (prokaryota) význam

• Koloběh živin v přírodě

  • nitrifikační bakterie – aerobní bakterie přeměňující amoniak na dusičnany (rostliny využívají dusičnany jako zdroj dusíkaté výživy) – rostliny pak slouží jako potrava pro býložravce a všežravce – ti se stávají potravou masožravců – na konci potravního řetězce se mrtvá těla rostlin a živočichů stanou potravou pro saprofytické bakterie

  • denitrifikační bakterie – anaerobní bakterie, které redukují dusičnany na plynný dusík nebo amoniak unikající z půdy (význam pro provzdušňování půdy)

• Dekompozitoři

• Střevní mikroflóra

• Výroba organických látek - mléčné, octové kvašení

• Parazité

1. Užitečné bakterie

• Escherichia coli

• Lactobacillus

  • Ve střevu pomáhají trávení (prospívají střevnímu mikrobiomu)

  • V mléčných výrobcích, kysané zelí

• Clostridium botuli - botulotoxin

  • V konzervách, při botoxu ve slabé koncetraci

• Hlízkové bakterie

  • Žijí v symbióze s rostlinami - bobovité - luštěniny

  • dovedou vázat vzdušný dusík a přeměnit ho na organickou formu, tzv. vazači dusíku

2. Patogenní bakterie - bakteriální onemocnění

• Onemocnění dýchacích cest: angína (streptokok), zánět průdušek, zápal plic (pneumokoky), záškrt, černý kašel, spála (streptokoky)

• Střevní onemocnění: cholera (vibrio), úplavice, salmonelóza, tyfus

• Pohlavní nemoci: kapavka, syfilis

• Tetanus – bakterie vylučují botulotoxin

• Borelióza – přenášena klíšťaty

• Lepra – napadá nervovou soustavu, kůži, sliznice

• Tuberkulóza – napadá plíce

• Mor – bakterie napadají plíce a mízní uzliny

• Možnost chránit se očkováním

• Zabírá léčba antibiotiky

  • Některé bakterie se časem vůči nim mohou stát rezistentní

  • Nutnost dobrat antibiotika až do konce

SINICE (prokaryota) zákl. charakteristika

• Fotoautotrofní (zdroj uhlíku: anorganické látky, zdroj E: světlo)

• Nejodolnější organismy

• Producenti kyslíku – fotosyntéza

  • Nejstarší fotosyntetizující organismy

• Rozmnožují se příčným dělením

• Často vytváří kolonie

• Vytvářejí klidové spory – AKINETY – spojení buněk vytvoření tlusté stěny

SINICE (prokaryota) stavba

• Nukleoid = jaderná hmota, obsahuje DNA

• Cytoplazma

• Ribozomy – tvorba bílkovin

• Cytoplazmatická membrána

• Buněčná stěna – peptidoglykan

• Tylakoidy – chlorofyl a

• Asimilační barviva: chlorofyl a, B-karoten

  • proteinová barviva: fykocyan (modrý), fykoerytrin (červený)

  • různé zbarvení, nejčastěji modrozelené

• Zásobní látka: sinicový škrob

• Slizovépouzdro – zde jsou buňky uloženy

SINICE (prokaryota) dělení

• Jednobuněčné sinice / vláknité sinice

1. Jednobuněčné sinice = vývojově starší

• po dělení zůstávají často pohromadě spojené vrstvami slizových obalů

2. Vláknité sinice = vývojově mladší

•  vyvinuta slizová pochva, v níž jsou buňky uloženy za sebou  

• rozmnožování: hormogoniemi (několikabuněčná vlákna, která se oddělují od mateřského vlákna a dorůstají v nová)

• tvoří akinety = klidové spory, vznikající spojením několika vegetativních buněk a vytvářejí kolem sebe tlustou BS – akinety klíčí tak, že se jejich obsah přemění v hormogonii, která protrhne BS

SINICE (prokaryota) význam

• Jsou symbiotické s houbami a vytváří lišejníky

  • sinice: vytváří organ. látky

  • houba: zabezpečuje vodu, minerální látky, chrání

• Schopné vázat vzdušný dusík a obohacovat tak substrát

  • Systém tylakoidů s chlorofylem A

• Tvoří VODNÍ KVĚT – povlak stojatých vod

  • Nepříjemný zápach

  • Mohou do vody některé druhy vypouštět toxiny → vyrážky a alergické reakce

PROKARYOTA genetika

• Prokaryota jsou haploidní organismy (n)

  • mají pouze 1 sadu chromozomů, které jsou součástí do kruhy stočené DNA

• Ke změně genetické informace, která se projeví změnou vlastností buňky, dochází 2 způsoby:

  a) mutace

  b) příjem části cizí molekuly DNA (z centrálního chromozomu nebo z plazmidů)

• Nově přijatá část DNA zůstává v cytoplazmě buňky (= plazmid)

• Nově přijatá část DNA se začleňuje do centrální chromozomální DNA (= episomální plazmid)

• Nově přijatá část DNA je včleněna na místo homologického úseku původního chromozomu procesem crossing-over (= rekombinace)

  • např. pohlavní rozmnožování: Escheridia coli (konjugace – genetická rekombinace, vzájemná výměna částí genetické informace)

PROCHLOROFYTA popsat

• Evoluční význam

• Chlorofyl a,b

• Prokaryotické, fotoautotrofní organismy patřící do domény Bakteria

• Součást nano planktonu v oceánech, na dně

• Stavbou buněk se podobají sinicím (základní typ – prokaryotická buňka)

• Fotosyntéza, 2 fotosystémy, produkce glukózy a kyslíku

• Evoluce: nález chlorofylu b potvrzuje spojitost s eukaryotními nižšími organismy