Prokaryotní organismy

Prokaryotní organismy

• Objev prokaryota – 2.pol. 20 století - bakterie a sinice se podstatně liší od všech ostatních organismů

• DNA – velmi jednoduchá struktura, jednodušší syntéza bílkovin

• Prokaryota – na Zemi již asi 3,5 miliardy let = původní organismy, až poté eukaryota

• prokaryotní buňka – je schopna samostatné existence a rozmnožování

Prokaryota a eukaryota

Biologie prokaryotních organismů

• Mikrobiologie a její metody- Existence bakterií byla prokázána pomocí mikroskopu- bakteriologie=věda o bakteriích (mikrobiologie)- práce s milióny organismů – pěstování = kultivace na

živném prostředí (půda – vodný roztok solí a živin – Robert Koch)

- např. agarové půdy (z mořských řas) – rosol – lijí se horké do Petriho misek – na ztuhlý agar se očkují bakterie

- tekuté půdy – do větších skleněných nádob – pro pěstování většího množství bakterií

- Při této práci je důležitá sterilita!

Eubacteria a Archebacteria

• 20.století – rozdílnost různých druhů bakterií – vznik dvou skupin

• archebakterie jsou především metanogenní bakterie a bakterie žijící v horkých pramenech

• Liší se od eubakterií:- složením buněčné stěny (neobsahuje proteoglykan)- složením plazm. membrány- struktura genů i průběh syntézy bílkovin jsou podobnější poměrům eukaryot než u eubakterií

Eubacteria

Archebacteria

Eubacteria Archebacteria Eukaryota

Vlastnosti prokaryotních organismůna druhu Escherichia coli (E.coli)

• E.Coli – žije v tlustém střevě, živí se nestrávenými zbytky potravy = heterotrofní o.

• malá, protáhlá bakterie, větší počet bičíků

• lidskému zdraví neškodí – naopak – poskytuje hostiteli vitamin K

• dobrý pokusný mikrob – nejlépe prozkoumána

E.coli

• ve střevě žije v anaerobních podmínkách• energii získává kvašením • dokáže přežívat i mimo tělo – ve volné přírodě

(žije i aerobně) – přítomnost ve vodě = do vody unikají splašky ze záchodů = zdroj infekce

E.Coli je všestranná (anaerobní i aerobní) heterotrofní bakterie

Další bakterie a kyslík

• některé bakterie – vázány na přítomnost kyslíku = obligátně aerobní

• jiné bakterie – nesnášejí kyslík = obligátně anaerobní

• E.coli = fakultativně anaerobní bakterie (jejím klasickým životním prostředím je anaerobní prostředí, ale zvládne určitou dobu i v aerobním)

Produkty dýchání bakterií

• produkty kvašení u bakterií = organické kyseliny a alkoholy

• mnohé anaerobní bakterie produkují vodík• metanogenní bakterie molekulární vodík oxidují

pomocí CO2 na metan a vodu• jako živiny bakterie využívají různé organické

látky z přírody – např. také buničinu• mnoho prokaryot využívá molekulární dusík jako

zdroj pro syntézu organických látek

Fotosyntéza u prokaryot - sinice

• nejdokonalejší fotosyntéza – SINICE• sinice – poměrně velké buňky (kolonie, vlákna)• jsou schopné využívat molekulární dusík =

organismy s nejmenšími nároky na výživu na Zemi

Jedná se o autotrofní organismy

Fotosyntéza u bakterií a další autotrofní pochody

• syntéza organických látek z CO2 – při fotosyntéze nevzniká kyslík, místo vody rozkládají sulfan H2S na síru = přísně anaerobní

• nitrifikační bakterie – oxidují amoniak až na dusičnany

• jiné bakterie oxidují molekulární síru až na kyselinu sírovou

Jedná se o autotrofní organismy = získávajíenergii z anorganických látek

Tvarová rozmanitost bakterií

• rozměry buněk – cca tisícina mm, sinice mohou být větší

• nejběžnější tvary bakterií:• Tvary bakterií: 1 - diplokok (kapavka), 2 - streptokok (angína), 3 -

stafylokok, 5 - vibrio, 7 - spirocheta (syfilis)

Řez buňkou sinice

Prokaryota v přírodě

• vyskytují se prakticky všude • bakterie se namnoží všude, kde se nahromadí

organické látky a je dostatečná vlhkost (mrtví živočichové – anaerobní hnilobné bakterie), likvidace trusu, kompost – zpracování organického odpadu na hnojivo, vlhké seno – mnoho tepla – samovznícení)

Sinice v přírodě

• patří mezi nejstarší organismy na Zemi• převážně vodní organismy (ale i v půdě, na skalách,

hory, polární oblasti)• dokonalá fotosyntéza, schopnost asimilovat molekulární

dusík• „vodní květ“ – povlak ve sladkých vodách –

znehodnocení vody: hnití odumřelých sinic + jedovaté látky cyanotoxiny (podobné alkaloidům, ale více toxické)

• nebezpečné pro lidi při koupání (kůže, otvory), ale i pitná voda z nádrží se sinicemi

Vodní květ v Baltském moři

Heterotrofní bakterie v přírodě• ve vodách bohatých na organické látky• v hlubších vrstvách spotřebují bakterie brzy všechen kyslík –

vytvoří anaerobní prostředí – rozklad organických látek a redukce síranů vzniká sulfan H2S

• sulfan bývá často využíván sirnými fotosyntetickými bakteriemi• při hladině je přítomen kyslík, který se za účasti bakterií oxiduje

na sírany• v bahně – převládá anaerobní prostředí – působí zde bakterie,

které vytvářejí molekulární vodík a ten využívají metanogenní bakterie k redukci CO2 na metan

• v půdě – rozklad organických látek až na anorganické látky = živiny pro rostliny (rozloží i buničinu)

Symbióza s bakteriemi v přírodě

• nitrogenní bakterie = schopné vázat molekulární dusík – symbióza s kořeny rostlin (bobovité)- hlízky

• symbióza s živočichy – v trávicí soustavě přežvýkavců a termitů – bakterie zde rozkládají buničinu – živočichové mohou tuto hmotu využít na živiny – tvorba metanu – hlavní zdroj metanu na Zemi

Buničina = celulóza

Bakterie a člověk• bakterie = nakažlivé choroby – ale

jen zlomek všech bakterií toto způsobuje

• choroby bakteriální povahy – napadají a rozrušují tkáně a vylučování toxinů (jedovaté látky bílkovinné povahy)Dělení bakteriálních chorob:

1) TRÁVICÍ SOUSTAVA • Infikovanou potravou nebo vodou –

střevní onemocnění• Cholera (Vibrio cholerae) – průjmy• Tyfus, salmonelózaPrevence: dodržování hygieny, čerstvé

potraviny

Bakterie a člověk

2) DÝCHACÍ SOUSTAVA• přenos vzduchem – kapénková

infekce• Streptokok – angína, spála,

zánět plic• Streptokok bývá u zdravých lidí

v těle přítomen• Lék : PENICILIN• Tuberkulóza – (Mycobacterium

tuberculosis) – rozpad plicní tkáně – lék: STREPTOMYCIN

Bakterie a člověk

3) HNISÁNÍ RAN• Stafylokok – hnisání• Clostridium tetani – bacil

tetanu – smrtelné křeče X očkování

4) POHLAVNÍM STYKEM• kapavka – Neisseria

gonorrhoeae – zánět pohlavních orgánů

• Syfylis(příjice)- spirochéta – zachvacuje i další orgány – smrt

• Včasná léčba antibiotiky

Zlatý stafylokok

Hlavní fáze syfylis

Bakterie a člověk5) ČLENOVCI A JEJICH NEMOCI• Borelióza- spirochéty – horečnaté

onemocnění přenášené klíšťaty, neléčeno – následky

• hlodavci v přírodě = rezervoár spirochét

• mor – přenašeč blecha – z potkanů – na člověka

• skvrnivka (skvrnitý tyfus) – přenašeč veš – smrtelné

6) Botulismus – Clostridium botulinum = anaerobní bakterie, žije v bahně – velmi jedovatý plyn (botulotoxin)

- Může infikovat i lidské potraviny – uzeniny („klobásový jed“), masové, zeleninové konzervy – smrtelné otravy

Průmyslové využití bakterií

• zpracování mléka bakteriálním kvašením (jogurty) – dnes čisté kultury z laboratoře

• výroba organických kyselin – kysl. Octová, kyselina citrónová…

• Výroba aminokyselin• Výroba antibiotik, insekticidů

Zneškodnění bakterií

• V nemocnicích, při výrobě potravin:• horká voda – převaření• přehřátá vodní pára – ničí i spóry bakterií –

sterilizace přístrojů• pomocí UV světla – sterilizace• chemicky – fenoly, chlornanem, chloraminem• pitná voda, bazény - chlor