Prokaryotní organismy

1. Prokaryotní organismy

2. 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

3. Prokaryota a eukaryota

4. 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!

5. 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

6. Eubacteria Archebacteria Eukaryota

8. Vlastnosti prokaryotních organismůna druhu Escherichiacoli (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

9. 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

10. 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)

11. 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

12. 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

13. 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

14. 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)

15. Řez buňkou sinice

16. 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)

17. 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

18. Vodní květ v Baltském moři

19. 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)

20. 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

21. Buničina = celulóza

22. 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

24. 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 – (Mycobacteriumtuberculosis) – rozpad plicní tkáně – lék: STREPTOMYCIN

25. Bakterie a člověk 3) HNISÁNÍ RAN • Stafylokok – hnisání • Clostridium tetani– bacil tetanu – smrtelné křeče X očkování 4) POHLAVNÍM STYKEM • kapavka – Neisseriagonorrhoeae– zánět pohlavních orgánů • Syfylis(příjice)- spirochéta – zachvacuje i další orgány – smrt • Včasná léčba antibiotiky Zlatý stafylokok

26. Hlavní fáze syfylis

27. 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

28. 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

29. 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