Transcript Prokaryotní organismy

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
Eubacteria
dvou skupin
Archebacteria
• 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
Eukaryota
Vlastnosti prokaryotních organismů
na 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 = získávají
energii 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, salmonelóza
Prevence: 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 člověk
5) 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