3. Charakteristické vlastnosti prokaryotních organismů

a) Přehled přirozeného systému živé přírody
a. Prvojaderní X jaderní
b. Jednotlivé říše a podříše
c. Další systematické jednotky

b) Srovnání buňky prokaryotické a eukaryotické

c) Stavba a specifika prokaryotní buňky
a. Obaly
b. Chromozom a jaderná hmota
c. Rozmnožování
d. Způsoby výživy
e. Vztah ke kyslíku

d) Nebuněčné organismy
a. Praorganismy
b. Viry

e) Prvobuněční
a. Bakterie
b. Sinice

f) Způsoby studia a význam těchto organismů pro člověka

Přehled přirozeného systému živé přírody
• TYPY TAXONOMIE
1. FENETICKÁ – na základě podobnosti
2. FYLOGENETICKÁ – zkoumání dědičné informace
3. EVOLUČNÍ – spojení předchozích dvou

• DRUHY KATEGORIÍ
1. ZÁKLADNÍ
2. DOPLŇKOVÉ – vytvořeny ze základních – např podřád
3. DODATEČNÉ – nemají pevně stanovené místo

• PRVOJADERNÍ (prokaryota)
o Říše NEBUNĚČNÍ (subcellula), př. Viry
o Říše PRVOBUNĚČNÍ (protocellulata), př. Bakterie, sinice, prochlorofyta ( v tělech sumek – kombinace chlorofylu A,B)

• JADERNÍ (eukaryota)
o Říše ROSTLINY (Plantae)
– Podříše NIŽŠÍ (protobionta)
– Podříše VYŠŠÍ (cormobionta
o Říše HOUBY (fungi)
o Říše ŽIVOČICHOVÉ (animalia)
– Podříše JEDNOBUNĚČNÍ (prvoci, protozoa)
– Podříše MNOHOBUNĚČNÍ (metazoa, polycytozoa)
TAXONY: Říše (regnum) – Kmen (fylum) – Oddělení (divisio) – Třída (chassis) – Řád (ordo) – Čeleď (familia) – Rod (genus) – Druh (species)

Srovnání buňky prokaryotické a eukaryotické
Viz otázka číslo 2

Stavba a specifika prokaryotní buňky
• Obaly : buněčná stěna, cytoplazmatická membrána
• Chromozom : dlouhý, do kruhu zapletený řetězec, má molekulu DNA
• Jaderná hmota = nukleoid : je haploidní (volně v cytoplazmě, neohraničená obalem, tvořená jednou šroubovicí DNA)
• Rozmnožování : příčné dělení
• Způsob výživy = trofie : autotrofní (zdrojem uhlíku je vzdušný CO2, zdrojem energie je světlo (fotoautotrofní) nebo chemický roklad látek (chemoautotrofní)
• Vztah ke kyslíku : aerobní, anaerobní, fakultativně aerobní

Nebuněčné organismy (subcellulata)
• Praorganizmy – Eobionta – první živé organismy na Zemi (před 4 miliardami let), hypotetické org.
• Viry
o Charakteristika – jsou nebuněčné částice o velikosti přibližně 28 – 200nm, jsou schopny se rozmnožovat a růst pouze v hostitelské buňce, nemají vlastní metabolismus (tato vlastnost se nazývá biotrofie), jde o tzv. intracelulární parazity. Virus znamená latinsky jed. Viry nejsou viditelné optickým mikroskopem, pouze elektronovým. Proti virovým onemocněním nejsou účinná antibiotika, pomáhá však očkování.
o Stavba – jsou tvořeny jednotlivými částicemi – viriony. Každý virion je složen z jedné, či více molekul nukleové kyseliny (RNA nebo DNA). Nukleová kyselina je uložena v bílkovinném plášti – kapsidě, která nukl. kyselinu chrání, nebo může zprostředkovat vazbu viru na buněčnou stěnu hostitelské buňky.
o Evoluce – je nejasná, existují 3 hypotézy: vznikly souběžně s buňkami, nebo osamostatněním genetického materiálu buňky, nebo redukc parazitických baktérií
o Fáze virové infekce
– Lytická nebo lyzogenní – lyzogenní – virus přežívá jako součást buněčné NK – provirus
1. virion přilne na povrch buňky
2. celý virion nebo pouze nukleová kyselina proniká do hostitelské buňky
3. NK vyvolá v buňce podle svých genů syntézu bílkovin, nutné pro rozmnožení virů
4. replikace NK a tvorba kapsidu viru
5. vznik nových virionů, které se z buňky uvolní a mohou napadat další.
o Formy virové infekce
– vir pronikne do buňky a přetrvává v ní, aniž by se množil – tzv. stadium persistence
– vir se množí pomalu, buňka jím není omezena – tzv. latentní infekce
– virový genom se začlení do genomu buňky – virogenie a změní ho – transformace
– virus se množí v buňce překotně, rozleptá cytoplazmatickou membránu a napadá další buňky, vzniká nekrotické ložisko, které způsobí lavinové šíření choroby, vir se může dostat do krevního oběhu a je roznesen po celém těle.
o Napadení buňky virionem = viróza; napadené místo = ložisko infekce
o Rozdělení virů:
– podle typu kyseliny, kterou obsahují- DNA, RNA – jednořetězcové, dvouřetězcové
– typ hostitele – bakteriofágy, zooviry (způsobují vzteklinu, slintavku, kulhavku, u lidí – obrna, rýma, chřipka, spalničky, příušnice, zarděnky, encefalitida, opary, plané neštovice, bradavice, žloutenka, mykoviry, fytoviry – napadají rostliny, způsobují deformaci listů, hnědé skvrny. Patří sem virus tabákové mozaiky, brambor, rajčat, přenášeny hmyzem – mšice,
o Viroidy – nejjednodušší viry, nemají obal, jednu RNA, napadá rostlinou buňku – chmel, chryzantémy, brambory, okurky
o Priony – nemají NK, jen makromolekuly specifických bílkovin. Způsobují změnu nervové soustavy – zabíjí mozkové buňky. Např. BSE u skotu, tzv. nemoc šílených krav, Creutzfeldt -Jakobovu nemoc u člověka
o Virus HIV – napadá a ničí T – lymfocyty -» ztráta imunitní obrany. Někdy způsobí AIDS. Přenášen z matky na plod, krví – transfuze, injekční jehly, pohlavním stykem, (určitě nepřenášen slinami, hygienickými potřebami). Zdrojem viru HIV jsou šimpanzi, makakové.

Prvobuněční – baktérie
o Charakteristika – jednobuněčné organismy s prokaryotickou buňkou, jsou významnými dekompozitory – odbourávají odpadní produkty a mrtvá těla organismů, některé druhy bakterií se využívají v průmyslu, např. při kvasné výrobě nebo při výrobě různých látek (kys. octové, antibiotik, aminokyselin atd.)bakterie střevní mikroflory pomáhají vstřebávat živiny a vitamíny z potravy, mohou být auto i heterotrofní
o Stavba – většinou jsou heterotrofní, některé jsou autotrofní (zdrojem C je CO2) – chemoautotrofní, fotoautotrofní (bakteriochlorofyl). Malá část provádí fotosyntézu. V buněčné stěně je peptidoglykan, z mureinu – drží tvar, permeabilní. Na povrchu mají často slizové pouzdro složené z polysacharidů (funkce ochranná), některé druhy mají bičíky (jeden nebo víc, funkce pohybová) nebo fimbrie (funkce přilnavosti). Zásobní látkou je glykogen. V cytoplazmě se nacházejí malé kruhové molekuly DNA = plazmidy. V nepříznivých podmínkách vytváří endospóry (ztráta vody, vznik silného obalu, odolávají od +100 do -190 °C). Buňka baktérií je složena z 90 % vodou, zbytek jsou biogenní prvky
o Vztah ke kyslíku – aerobní (rozkladové b.), anaerobní (sirné b.), fakultativně anaerobní
o Rozmnožování bakterií – příčné dělení – molekula DNA se zdvojí (replikace), chromozómy přejdou na opačné póly buňky, která se ta prodlouží, uprostřed se utvoří přehrádka z cytoplazmatické membrány -» 2 dceřiné buňky
o POHLAVNÍ ROZMNOŽOVÁNÍ
1. KONJUGACE – spojení dvou bakterií přes sexualní pilus – výměna části nukleoidu/plazmidu
2. TRANSFORMACE- získání genetické informace z okolí pinocytózou například
3. TRANSDUKCE – vnesení dědičné informace do bakterie bakteriofágem
o Tvar těla:
1. kulovité, tzv. koky, které mohou tvořit dvojice = diplokoky, řetízky = streptokoky, hroznovité útvary = stafylokoky,
2. tyčinkovité = bacily,
3. zakřivené – vibria, spirila, spirochét, větvené = aktinomycety
o Bakterie podle stavby bun. stěn, které ovlivňuje jejich barvitelnost:
1. grampozitivní – stěna je tvořena silnou vrstvou peptidoglykenu, je barvitelná
2. gramnegativní – stěna je tvořena tenkou vrstvou peptidoglykanu, vnější membrána je z proteinů, barvivo se ze stěny vymývá
o Příklady baktérií:
1. Nitrifikační – přeměňují (oxidují) amonné soli na dusitany až dusičnany
2. Sirné – oxidují sirovodík
3. Hlízkové – symbióza s bobovitými rostlinami, obohacující půdu o dusík, „vazači dusíku“
4. Kvasné – zkvašují sacharidy -> kvašení octové, mléčné, máselné, (pro výrobu octa, sýra, jogurtů)
5. Hnilobné – rozkládají bílkoviny, způsobují hnití
6. Patogenní = choroboplodné – způsobují nemoci živočichů a člověka, např.: zápal plic, streptokoky způsobují angínu, spálu, záněty hltanu, patrových mandlí, stafylokoky způsobují hnisavá onemocnění – vředy. Další nemoci: kapavka, při neléčení poškozuje klouby, šlachy. Meningokoky způsobují hnisavý zánět mozkových blan – smrtelné, salmonely způsobují průjmová onemocnění, vibria způsobují TBC, malomocenství, lymská borelióza – postižení kloubů, svalů a nervové soustavy (ochrnutí), syfilis = přijíce – nebezpečná pohlavní choroba, při neléčení se dostává až do CNS
7. Escherichia coli – fakultativně aerobní, žije ve střevech člověka, dodává mu draslík.
8. Riketsie – způsobují například skvrnitý tyfus. Velice malé bakterie žijící uvintř buněk
o Obrana proti patogenním baktériím – tělo se brání tvorbou protilátek, vzniká imunita: přirozená – aktivní – prodělání choroby, pasivní – očkování oslabenými zárodky nemoci umělá: očkování protilátkou. Léčení bakteriálních nemocí: – antibiotika, sulfoamidy

Prvobuněční – Sinice (Cyanophyty)
o Charakteristika – jsou tvořeny prokaryotní buňkou, jsou to autotrofní organismy. Vyskytují se téměř všude, jsou velmi odolné – ve slané i sladké vodě, v půdě, ve skalách, kůrách stromů, pouštích i na ledovcích, ale i v horkých pramenech. Počátek vývoje již ve starohorách, kdy produkovaly kyslík (stáří kolem 3 miliard let).
o Stavba – slizové pouzdro, buněčná stěna, cytoplazmatická membrána, chromozom, ve které plavou pseudovakuoly a tylakoidy. Ty obsahují chlorofyl A plus další barviva: ß- karoten, fykocyanin, fykoeritrin, atd
o Klidové spory – akinety
o Buňky vázající vzdušný dusík – heterocysty
o Podle zastoupení jednotlivých barviv můžou být sinice:
1. Zelené
2. Modré
3. Hnědočervené
4. Červené
o Zásobní látkou je škrob
o Rozmnožování – příčným dělením u jednobuněčných sinic se většinou dceřiné buňky neoddělí od mateřské a vznikají kolonie
o Význam sinic: producenti kyslíku, osidlují nehostinná místa, jsou součástí fytoplanktonu, ale při přemnožení vypouští toxické látky, vzniká vodní květ = eutrofizace yody – vzniká v době, kdy je teplo, přítoky a odtoky jsou minimální, vlévá se voda z polí, lesů, sinice se namnoží – kvete voda, která zčerná z důvodů přemnožení se sinic – vzájemně se udusí, hnijí. Sinice vytváří toxické látky, které způsobují alergické reakce. Jsou součástí lišejníků (sinice + houba).

Prvobuněční – Prochlorophyty
Chlorofyl a + b a karotenoidy
Způsoby studia a význam těchto organismů pro člověka
• Pro Biosféru – udržují dynamickou rovnováhu (koloběh prvků, mineralizace)
• Saprofité – žijí v uhynulých organismech
• Parazitizmus – nemoci -» smrt
• Biotechnologie – příprava potravin