Nebuněční a prokaryotické organismy 

Osnova:

 

Nebuněční (praorganismy, viry)

Viry

„proč nebuněčné organismy?“

Stavba virionu

Rozmnožování viru

Průběh virové infekce – přilnutí viru na povrch buňky, vniknutí viru do buňky, lytický a lyzogenní cyklus …

Virová onemocnění rostlin, živočichů, člověka (DNA a RNA viry, retroviry)

Subvirové infekční jednotky (viroidy, virusoidy, priony)

 

Prokaryotické organismy (bakterie, sinice)

Struktura prokaryotické buňky

 

Bakterie

Struktura bakteriální buňky

Rozmnožování bakterií – nepohlavní, pohlavní

Rozdělení bakterií – podle základního metabolismu, stavby buněčné stěny, vztahu ke kyslíku,

vztahu k dusíku, tvaru bakteriální buňky, počtu a uspořádání bičíků …

Rozdělení bakterií životního prostředí (… půda, vzduch, voda, lidské tělo)

Bakteriální onemocnění člověka

 

Sinice

Struktura buňky sinic, jejich výskyt a význam

Tvary sinic (jednobuněčné, vláknité)

Zástupci sinic

 

 

 

Nebuněční (Subcellulata)

Nebuněční (Subcellulata)

Oddělení: Praorganismy (Eobionta, Progenota)

Oddělení: Viry (Vira)

 

Praorganismy (Eobionta, Pregenota)

– předpokládané primitivní živé soustavy, které vznikly v průběhu chemické revoluce z koacervátů

 

Viry (Vira)

– virus = nukleoproteinová částice vyznačující se schopností infikovat své hostitelské buňky a v nich se reprodukovat v závislosti na jejich translačním systému

– nebuněčné organismy schopné rozmnožování jen v hostitelských buňkách – nemají aparát pro syntézu bílkovin (ribozomy a tRNA) ani vlastní metabolický aparát => biologické chování je úzce spjato s biologií hostitelské buňky …intracelulární parazitismus

– nitrobuněční parazité => napadají rostliny, živočichy (včetně člověka), bakterie (bakteriofágy)

Virion

= částice viru schopna infikovat buňku a množit se v ní (nese genetickou informaci)

– velikost: 20-300nm

– podle typu NK se viry dělí na 2 skupiny:               DNA-viry (živočišné, bakteriofágy)

RNA-viry (většina rostlinných)

– nukleová kyselina je uložena v bílkovinném obalu = kapsid

– jednotkou kapsidu je kapsomera

– některé viriony mají okolo kapsidu membránový obal z bílkovin a fosfolipidů

– některé viriony mají uvnitř kapsidu také enzymy (potřebné k zahájení své reprodukce)

– virové bílkoviny jsou specifické a udělují viru antigenitu

Rozmnožování virů

– jako klidová forma mimo hostitelskou buňku v neživém prostředí (=virion)

– proniknutí viru do hostitelské buňky = virová infekce

– následný vývoj:

– latentní infekce – virus přetrvává v buňce, aniž by se replikoval

– perzistentní infekce – množí se v nepatrné míře bez škodlivých důsledků pro buňku

– provirus/profág – virový genom se začleňuje do genomu buňky a stává se jeho součástí

-> v provirovém stavu může virus ovlivnit funkce buňky, způsobit v ní změny nebo ji transformovat

– lýze buňky – virus je buňkou pomnožován, což vede k její destrukci -> v důsledku buňka zaniká

– nelytická infekce – virus je pomnožen a po uvolnění jeho potomstva se buňka uzdraví

– opět jako již zmnožený virion po rozpadu hostitelské buňky uvolňován do prostředí

 

* vstup viru do organismu – sliznicí dýchacích cest, zažívacího ústrojí a pohlavního ústrojí, poraněnou kůží

* virus se může pomnožit v buňkách v místě vstupu (rýma)

-> krví se šíří dál a dostává se k tzv. cílovým buňkám a zde se silně pomnoží => poškození buněk

 

 

 

Průběh virové infekce

1. přilnutí viru na povrch buňky

– hostitelská buňka musí mít na svém povrchu specifické receptory (buňka je citlivá na virus)

– u virů je nositelem specifity (antigenity) membránový obal (u virů bez obalu kapsid)

– permisivita buňky – tj. schopnost buňky uskutečnit genetický program nukleové kyseliny viru po vniknutí do buňky

1. vniknutí (penetrace) viru do buňky

– u bakteriofágů vniká jen nukleová kyselina

– u živočišných buněk celý virus

1. – podle genetické informace obsažené v NK viru se v hostitelské buňce začnou syntetizovat enzymy => rozpad chromozomu hostitelské buňky

-> virová NK se replikuje

-> okolo každé NK se vytvoří kapsid (syntéza virových proteinů)

-> hostitelská buňka praskne (lýzuje) => viriony se uvolní do prostředí

*    – NK virů se někdy včleňují do NK (chromozomu) hostitelské buňky

=> tzv. virový chromozom je předáván dceřiným buňkám jako tzv. provirus

– za určitých podmínek může provirus udělit hostitelské buňce nové vlastnosti (např. buňka se stává

nádorovou)

 

Lytický cyklus viru = pomnožení viru v buňce, které vede k jejímu zániku

– pomnožené viriony infikují sousední buňky ve tkáni -> lytický cyklus se opakuje

-> infekce se šíří a vzniká nekrotické ložisko (=primární patologický projev infekční

choroby)

Lyzogenní cyklus = DNA bakteriofágu se začlení do chromozomu hostitelské buňky => profág

– bakteriální buňka obsahující profág je imunní vůči infekci stejným fágem (tj. je lyzogenní)

– může dojít ke zpětnému vystoupení profágu z bakteriálního chromozomu

-> replikuje se znovu a přechází do lytického cyklu

 

Virová onemocnění

1. u rostlin (RNA)

• mozaika (tabák, brambory, rajčata, …)
• zakrslost (brambory, …)

1. u zvířat (RNA i DNA)

• vzteklina (lišky)
• kulhavka a slintavka (hovězí dobytek)
• myxomatóza (králíci)
• mor (drůbež)

1. u člověka

– DNA

• opar, pásový opar
• neštovice
• bradavice
• mononukleóza
• záněty všech sliznic

– RNA

• rýma
• chřipka
• klíšťová encefalitida
• dětská obrna
• zarděnky, spalničky, příušnice
• virová hepatitida

* retroviry (RNA viry)

– jejich RNA je schopna pomocí enzymů přepsat svoji genetickou informaci do DNA (reverzibilní transkriptáza), která se následně včlení do chromozomu hostitelské buňky => hostitelská buňka produkuje viry (viriony)

• virus HIV (-> AIDS) – napadá T4-lymfocyty (bílé krvinky) -> virus se v nich množí a usmrcuje je => zcela se hroutí imunitní systém
• leukémie
• nádorová onemocnění

 

Subvirové infekční jednotky

– jsou jednodušší než viry

– původci infekčních chorob rostlin a živočichů

• viroidy

– tvořené jednořetězcovou molekulou RNA, která není obklopena kapsidem

– např. bledost okurek, zakrnělost chmele

• virusoidy (satelity)

– nukleové kyseliny (DNA i RNA), které jsou uzavřené v kapsidách některých virů (vedle jejich vlastní NK)

– např. M-satelity kvasinek kódující toxiny usmrcující jiné kmeny kvasinek

• priony

– specifický infekční protein bez NK

– 2 formy:            PrP^c – organismu vlastní bílkovina na povrchu nervových buněk

PrP^sc – infekční bílkovina, která mění nervovou tkáň na houbovitou nefunkční hmotu

– např. – BSE –nemoc šílených krav

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

– kuru – přenášená rituálním kanibalismem

 

 

Prokaryotické organismy

 

Nadříše: PRVOJADERNÍ (Prokaryota)

Doména: Bakteria

Oddělní: Bakterie (Bacteria)

Oddělní: Sinice (Cyanophyta)

Oddělní: Prochlorofyty (Prochlorophyta)

 

Struktura prokaryotické buňky

– jednobuněčné organismy – nikdy netvoří tkáně

– protoplast = živý obsah buňky

– rozlišujeme 6 biogenních prvků (C,O,N,H,P,S)

– obsahuje 4 biomolekulární látky (bílkoviny, NK, polysacharidy, lipidy)

 

– cytoplazma – viskózní, koncentrovaný roztok vyplňující prostor buňky

– jaderná hmota (nukleoid) – do kruhu stočená dvoušroubovice molekuly DNA (jediný chromozom)

– ribozomy – tělíska v cytoplazmě (při růstu buňky se počet výrazně zvyšuje)

– cytoplazmatický membrána – izoluje vnitřní prostředí buňky od vnějšího, má polopropustné vlastnosti

– buněčná stěna – tuhý obal – uděluje buňce tvar a poskytuje jí mechanickou ochranu před vnějšími vlivy

 

Bakterie (Bacteria)

– prokaryotní jednobuněčné organismy

 

Struktura bakteriální buňky

– DNA:            nukleoid = jaderná hmota

plazmidy = kruhové molekuly DNA, které mohou pronikat do buňky

– buď samostatně v cytoplazmě, nebo včleněné do centrální DNA

– základní složkou buněčné stěny je peptidoglyken

(zásobní látky: glykogen, kyselina poly-β-hydroxymáselná)

– nad buněčnou stěnou může být pouzdro (tvořené bílkovinou nebo polysacharidem)

– někdy na povrchu:       – fimbrie – nepohyblivé

– bičíky – pohyblivé

– fotosyntetizující bakterie mají na některých místech membránu vychlípenou -> vytvářejí váčky obsahující bakteriochlorofyl (umožňuje přeměnu světelné energie na energii chemickou)

– za nepříznivých podmínek vytváří bakteriální buňka sporu (nemnoží se, velká tepelná odolnost)

 

Rozmnožování bakterií

1. nepohlavní rozmnožování

– dělení – replikace DNA -> 2 chromozomy -> každý přejde k opačnému pólu buňky -> buňka roste do délky  -> uprostřed mateřské buňky se utvoří přehrádka -> buňka se rozdělí na 2 dceřiné buňky

1. pohlavní rozmnožování

– dva jedinci si vyměňují část genetického materiálu (chromozomu)

– pohlaví určuje přítomnost či nepřítomnost F-faktoru (F⁺– samčí; F^–-samičí)

1. pučení

– výjimečný způsob

– na povrchu buňky se vytvoří nová buňka = pupen -> syntetizuje se jeho buněčná stěna -> mateřská buňka do ní vyšle své rozdělené jádro -> dceřiná buňka se oddělí a dorůstá

 

Rozdělení bakterií

• podle základního metabolismu

Metabolismus bakterií
zdroj uhlíku:	CO2		organické látky
	autotrofní		heterotrofní
zdroj dusíku:	anorg. látka, amonné soli, dusičnany, dusitany aj.		anorg. látka, amonné soli, dusičnany, dusitany aj.	org. látky, proteiny, peptidy, AMK aj.
zdroje energie:	sluneční světlo	anorganická látka	sluneční světlo	organická látka
	fotoautotrofní	chemoautotrofní	fotoheterotrofní	chemoheterotrofní

 

PODLE ZDROJE UHLÍKU

• autotrofní – dovedou syntetizovat některé látky z oxidu uhličitého
• heterotrofní – jako zdroj uhlíku přijímají organické látky

 

VZTAH BAKTERIÍ KE KYSLÍKU

• striktně aerobní bakterie – rostou jen za přítomnosti kyslíku, energii získávají aerobní respirací
• striktně anaerobní bakterie – rostou jen za nepřítomnosti kyslíku, energii získávají kvašením nebo anaerobní respirací
• fakultativně anaerobní bakterie – rostou v ne/přítomnosti kyslíku, energii získávají an/aerobní respirací
• aerotolerantní anaerobní bakterie – rostou v přítomnosti kyslíku, který nevyužívají

 

VZTAH BAKTERIÍ K DUSÍKU

• nitrogenní bakterie – vážou molekulární dusík z půdy a přeměňují ho na organické látky, žijí na kořenech bobovitých rostlin, tzv. vazači dusíku
• nitrifikační bakterie – aerobní bakterie přeměňující amoniak na dusičnany
• denitrifikační bakterie – anaerobní bakterie redukující dusičnany na plynný dusík

 

• Podle stavby buněčné stěny
• Gram-pozitivní – stěna tvořená proteoglykanem a polysacharidy

– při barvení se barvivo dostává do buněk -> získávají fialovou barvu

• Gram-negativní – stěna tvořená tenkou vrstvou proteoglykanu a vrstvou lipopolysacharidy

– nezabarví se

 

 

 

 

 

• Podle tvaru bakteriální buňky

1. tvar kulatý
2. tvar tyčinkovitý

• Podle počtu a uspořádání bičíků
• Podle životního prostředí

1. Půdní bakterie

• saprofytické bakterie – rozkládají mrtvá těla živočichů

                                                        – živí se odumřelou organickou hmotou, kterou rozkládají

                                                           na CH₄, H₂O, NH₃, CO_2, H₂S, … (tato přeměna = mineralizace)

• nitrifikační bakterie = aerobní bakterie

                                                        – oxidují amoniak (amonné soli) na dusičnany

• denitrifikační bakterie – anaerobní bakterie

                                                        – redukují dusičnany na amoniak nebo plynný dusík

• hlízkovité bakterie – žijí v symbióze s kořeny bobovitých rostlin

                                                                  – fungují jako „vazači dusíku“

                                                                  – vážou na sebe vzdušný dusík a mění ho na organickou formu

• sirné bakterie – z odumřelých pletiv a tkání uvolňují sulfan H₂S – rozloží ho

                                                                                                                                                        – využívají ho

• chemoautotrofní sirné bakterie – uvolněnou síru oxidují na sírany = zdroj síry pro rostlinu
• bakterie produkující antibiotika – produkce bakterií

                                                        – antibiotika = látky, které brzdí růst bakterií nebo je zabíjejí

1. Bakterie ve vzduchu

– do vzduchu se dostávají převážně z půdy

– mnoho druhů, mohou způsobovat různé choroby (na 1m³ vzduchu – 5-30 tisíc bakterií)

– šíření bakterie – kapénková infekce (mluvení, kašel, dýchání, smrkání, …)

1. Bakterie ve vodě

– pramenitá voda – málo bakterií

– s přibývajícím organickým znečištěním vody přibývá i počet bakterií

– částečně i samočisticí schopnost

– zdravotně závadná voda => různá onemocnění (cholera, mor, tifus)

1. Lidské tělo jak prostředí bakterií …bakteriální onemocnění člověka
2. kůže

– suchá kůže – nevhodná pro život bakterií / vlhká kůže – ideální pro život bakterií

– výměšky kožních žláz jsou živiny pro bakterie -> tuky bakterie rozkládají na páchnoucí mastné kyseliny

• Clostrium tetani -> tetanus – dostane se do rány a vylučuje toxin -> vyvolává

křeče svalů (žvýkacích, šíjových a hrudníku)

• Staphylococus aureus -> hnisání ran kůže

1. ústa

– vlhko, teplo, živiny => ideální pro život bakterií

• stafylokoky
• streptokoky (angína, spála)
• laktobacily – rozkládají sacharidy a vzniká kyselina mléčná

-> odvápnění zubní skloviny -> zubní kazy

1. dýchací cesty

• Mycobacterium tuberculosis -> tuberkulóza

– rozpad plicní tkáně, poté střev, ledvin, kůže

– kapénková infekce

• Korynobakterie -> záškrt – silná angína -> může vést až k smrti udušením

– produkuje toxin, který může napadnout srdeční

sval

• koky -> černý kašel – dávivý kašel
• streptokoky -> angína, spála, zánět plic

1. střeva

• Escherichia coli – tyčinkovitá bakterie, obývá tlusté střevo, kde působí jako

symbiont (pozitivně)

– kvasí cukry na kyselinu mléčnou

– produkuje vitamíny B₁₂ a K

– produkuje antibiotika

– součástí střevní mikroflóry

-> některé její kmeny způsobují záněty močových cest

• Salmonella -> salmonelóza – tyčinkovitá bakterie

– horečky, bolesti břicha a hlavy, průjmy

• Salmonalla typhi -> břišní tyfus – únava, schvácenost, silné průjmy, krvácení ze střev
• Shigella -> střevní úplavice – tyčinkovitá bakterie

– bolest břicha, teplota, vodnatá stolice s hlenem a krví

• Vibrio cholerae -> cholera – nejčastěji znečištěnou vodou

– produkuje toxiny -> ty dráždí střevní sliznici v sekreci vody                                                               (odvodnění organismu)

– celková schvácenost

• Stafylokoky -> stafylokoková enterotoxikáza

– bakterie vylučují jed = enterotoxin

– bolesti břicha, zvracení, průjem

– nesprávně uskladněné potraviny

 

 

1. pohlavní orgány

• Treponema pallidum -> syfilis

– tři stádia – vředy -> vyrážka -> napadá NS=>demence

– 2 roky bez příznaků

• Neisseria gonorhoae -> kapavka

– bakterie jsou diplokoky

– silné záněty sliznice pohlavních orgánů

1. Nákazy přenášené zvířaty

• Bacilis anthracis -> antrax – napadá hospodářská zvířata, ale je přenosná i na člověka

– může být zneužita jako náplň biologických zbraní

– bakterie vytvářejí spory a přežívají v suché půdě

– 3 formy:     – plicní    – vdechnutím bacilu

– selhání dýchání

– bez lékaře – smrt do 24 hodin

– kožní    – přes kontakt s nemocnými zvířaty

– červený puchýř -> černý vřed

– úmrtnost 20%

– střevní – konzumace masa nakažených zvířat

– krvavé průjmy, zvracení

– úmrtnost 25-60%

• Yersinia pestis -> mor – přenašeč: blecha morová -> tu přenáší krysy

– 2 formy:     – plicní    – vdechnutím

– těžký zánět plic

– smrt za 4 dny

– dýmějová – zduření uzlin -> vředy -> rozpad

kožní tkáně

1. Bakteriální nákazy rostlin

– bakterie se dostávají do rostlin v místě poranění pokožky nebo průduchy

– nemoci:

• měkká hniloba (mrkev, brambory)
• vadnutí (rajčata, kukuřice)
• skvrnitost (rajčata)
• rakovina – nádory (ovocné stromy)

 

* zdroj nákazy – organismus (člověk, zvíře, …), ve kterém přežívají původci infekčních onemocnění

– znečištěná voda

* šíření nákazy – přímý přenos (polibek, pohlavní styk, kousnutí infikovaným zvířetem, …)

– nepřímý přenos (vzduchem – kapénkami, slinami, potravinami, …)

* inkubační doba – doba, která je zapotřebí k tomu, aby se bakterie po vniknutí do organismu pomnožily a

vyvolaly první příznaky nemoci

* bacilonosič – nemá příznaky onemocnění, ale je zdrojem nákazy (uvolňuje do okolí patogenní bakterie)

* epidemie – hromadné rozšíření nakažlivé nemoci

* pandemie – rozšíření nakažlivé nemoci ve velkém rozsahu (kontinenty)

* endemie – onemocnění jen v určité oblasti

* patogenní bakterie – jsou příčinou onemocnění (nákaz) …ne všechny bakterie jsou patogenní

* vakcinace – vpravení oslabených bakterií/virů do organismu v malých dávkách => tvorba protilátek

*antibiotika – A. Fleming, rezistence!! …odolnost bakterií

Sinice (Cyanophyta)

– prokaryotní, jednobuněčné, fotoautotrofní organismy

 

Struktura buňky sinic

– slizový obal – buď obaluje samostatně buňku, nebo tvoří vlákno

– buněčná stěna – má 4 vrstvy, tvoří ji peptydoglykan murein

– cytoplazmatická membrána – polopropustná

– cytoplazma – vyplňuje buňku, nukleoplazma DNA, chromoplazma

– tylakoidy – obsahují pigmenty: – chlorofyl a (zelený)

– β-karoten (oranžový)

– fykocyan (modrý)

– fykoerytrin

(červený)

– zásobní látky: škrob

– pseudovakuoly – plynné vakuoly – nadnášejí sinice

 

Výskyt sinic:

– voda, vlhká půda, skála, kůra stromů, …

– na Zemi se vyskytovaly již před 3 miliardami let (obohacovaly praatmosféru kyslíkem)

– v létě ve stojatých vodách se sinice přemnožují a vytváří tzv. „vodní květ“ (eutrofizace vody – hodně živin)

-> produkují toxiny -> otrava vodních živočichů (smrt), člověka (alergie)

Význam sinic:

– producenti kyslíku

– potrava

– lázeňství (součást bahen, lišejníků)

– fungují jako vazači dusíku

 

Tvary sinic:

1. jednobuněčné sinice

– vývojově starší

– spojeny slizovým obalem

– tvoří kolonie

– rozmnožování – příčné dělení

 

 

1. vláknité sinice

– vývojově mladší

– buňky uloženy ve slizovém pouzdru za sebou

– ve vlákně mohou být specializované buňky – heterocysty – jsou větší, mají tlustou buněčnou stěnu, váží vzdušný dusík

– rozmnožování – pomocí hormogonií (=specializovaná několikabuněčná vlákna) -> oddělí se od mateřského a dorůstá v nová

– vytvářejí klidové spory – akinety (=válcovité organely, které obsahují směs plynů a nadlehčují sinice, které tak mohou ve vodě splývat)

Zástupci sinic

• růžencovka (Anabaena) – rýžová pole
• chmýřatka
• Mykrocystis – slizovité povlaky na bahně
• drkálka (Oscilatoria) – vytváří chomáče na jezerech a rybnících, „vodní květ“
• Spirulina
• jednořadka (Nostoc) – v mechu, planktonu, lišejníku
• Trichodesmium erythraeum – zapříčiňuje zbarvení Rudého moře