Vypracovala: Mgr. Jana Dolinská

 

 

 


 

 

Prokaryotické organizmy majú telo tvorené jednoduchším, prokaryotickým typom bunky. Patria k nim baktérie, sinice a archeóny.

 

 

Bactérie (Bacteria)

Baktérie sú jednobunkové prokaryotické organizmy mikroskopických rozmerov od 1- 10 μm, u spirochét až 500 μm. Tie, ktoré majú v bunkách asimilačné pigmenty, sa vyživujú autotrofne. Väčší podiel však predstavujú heterotrofné druhy baktérií. Štúdiom baktérií sa zaoberá bakteriológia. Za zakladateľov tohto odboru považujeme L. Pastera a R. Kocha. S. N. Vinogradskij sa považuje za zakladateľa pôdnej bakteriológie. Všetci traja bádatelia výrazne prispeli k odhaleniu tajomstva mikrosveta. R. Koch objavil pôvodcu tuberkulózy a L. Paster zaviedol do lekárskej praxe profylaxiu. Je to ochranný zákrok v čase, keď ešte nehrozí riziko infekcie. V dnešnom ponímaní ide o očkovanie, ktoré má predchádzať infekčným ochoreniam.

 

 

Stavba bunky baktérií:

Povrch baktérií je chránený bunkovou stenou z polysacharidu a aminokyselín - peptidoglykanu (mureínu). Pod ňou sa nachádza cytoplazmatická membrána, ktorá sa na niektorých miestach preliačuje dovnútra cytoplazmy. Vytvára tylakoidy, v ktorých sú sústredené asimilačné pigmenty – bakteriochlorofyl a bakterioviridín. Tieto farbivá sú prítomné len u autotrofných druhov. V cytoplazme je prítomné jadro - bakteriálny chromozóm (nukleoid) bez jadrovej membrány. Doplnkovú genetickú výbavu nesú plazmidy. Sú to cyklické molekuly DNA, ktoré sa môžu ľahko včleniť do jadra a podieľajú sa pri konjugácií baktérií. Replikujú sa nezávisle od jadra a vytvárajú množstvo kópií, ktoré si môžu baktérie počas konjugácie vymieňať, a tak obohacovať svoju genetickú výbavu. V cytoplazme je veľké množstvo ribozómov. Tvar baktérií býva rôzny a pohybujú sa pomocou jedného alebo viacerých bičíkov. Často tvoria kolónie s charakteristickým tvarom, okrajom, profilom i farbou.

 

 

Tvar baktérií:

a) koky – baktérie guľovitého tvaru. Po rozdelení bunky môžu zostať novovzniknuté koky spolu a vytvárať dvojice – diplokoky, retiazky – streptokoky, strapcovité útvary – stafylokoky alebo balíčky – sarcíny.

b) bacily – tyčinkovité baktérie pohybujúce sa pomocou jedného alebo viacerých bičíkov

c) spirily – zvlnené tyčinkovité baktérie

d) spirochéty – špirálovito stočené baktérie

e) vibriá – rožtekovito ohnuté baktérie

f) aktinomycéty – bohato rozvetvený tvar. Sú schopné tvoriť mycélium.

 

 

 

Zdroj: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/02/Bacterial_morphology_diagram_cs_(2).svg/450px-Bacterial_morphology_diagram_cs_(2).svg.png


Tvary baktérií


 

Fyziologická charakteristika baktérií:

Jednotlivé baktérie sa od seba odlišujú:

1) podľa zdroja uhlíka

a) autotrofné druhy – zdrojom uhlíka je CO2

b) heterotrofné druhy – zdrojom uhlíka sú organické látky

- saprofytické – rozkladajú odumreté telá rastlín a živočíchov

- parazitické - parazitujú na živočíšnych alebo rastlinných hostiteľoch

- symbiotické – spolunažívajú so živočíšnym alebo rastlinným organizmom

 

 

2) podľa získavania energie

a) fototrofné druhy – energiu získavajú zo svetla, sú schopné fotosyntézy, pretože majú v tylakoidoch asimilačné pigmenty

b) chemotrofné druhy – energiu získavajú oxidáciou substrátu atmosférickým kyslíkom

 

 

3) závislosť na kyslíku

a) aeróbne druhy – pre svoju existenciu potrebujú O2

b) anaeróbne druhy – dokážu žiť v prostredí bez O2

c) fakultatívne anaeróbne druhy – prispôsobia sa životu za prítomnosti, aj neprítomnosti kyslíka

 

 

4) podľa zdroja dusíka

a) amonizačné druhy – zabezpečujú rozklad bielkovín na plynný dusík N2

b) nitrifikačné druhy – zabezpečujú oxidáciu NH4+ na dusitany (Nitrosomonas)

c) nitratačné druhy – zabezpečujú oxidáciu dusitanov na dusičnany (Nitrobacter)

d) nitrogénne druhy - sú schopné pútať vzdušný dusík do anorganických zlúčenín dusitanov (Azobacter, Rhizobium)

e) denitrifikačné druhy – rozkladajú dusičnany na molekulový dusík N2 (Bacillus denitrificans)

 

 

5) podľa farbenia Grama

a) G – pozitívne G+ - farbia sa anilínovými farbami na fialovo

b) G – negatívne G- - farbia sa anilínovými farbami na červeno

 

 

Rozmnožovanie baktérií:

Rozmnožovanie baktérií sa deje priečnym delením – amitózou. Pred vlastným delením prebehne replikácia bakteriálneho chromozómu. Materská bunka sa začne predlžovať. Súčasne nastáva rozchod chromozómov a následné rozdelenie bunky. Generačná doba baktérií je za priaznivých podmienok asi 15 – 30 minút. Niektoré baktérie sa rozmnožujú pučaním.

Pri baktériách sa pozoruje proces konjugácie. Schopnosť konjugácie majú baktérie, ktoré majú fertilný plazmid. Počas konjugácie baktérií dochádza k ich dočasnému spojeniu a k výmene genetického materiálu.

Niektoré druhy baktérií napr. bacily majú schopnosť vytvárať spóry (sporulácia) odolné voči nepriaznivým podmienkam (napr. nedostatok substrátu, nepriaznivé teploty, chemikálie). Keď spóry vzniknú vo vnútri bakteriálnej bunky, označujú sa ako endospóry. Ak sa spóra dostane do vhodného prostredia, klíči a vytvorí sa bunka schopná ďalšieho delenia. Najstaršie spóry sú známe z archeologických nálezísk egyptských múmií.

 

 

 

Príklady druhov:

 

  • Skupina saprofytov – živia sa odumretými zvyškami alebo zvyškami potravy v tele človeka

Escherichia coli – tvorí prirodzenú, užitočnú mikroflóru tráviacej sústavy človeka. Pri zníženej odolnosti tela spôsobuje zápaly. Ak sa baktérie E. coli nájdu v zdrojoch vody alebo potravinách poukazuje to na zdroj fekálneho znečistenia

Streptococcus faecalis – tvorí prirodzenú mikroflóru tenkého čreva

 

  • Skupina patogénov – sú príčinou rôznych ochorení

Steptococcus pneumoniae je hlavným pôvodcom zápalu pľúc (streptokoky – spôsobujú hnisavé zápaly – hnisavá angína, zápal stredného ucha, zápal pohrudnice...)

Salmonella, Schigella – ich prítomnosť v tráviacom systéme človeka sa prejaví hnačkami. Vhodným prostredím na ich namnoženie sú mliečne výrobky a majonézy.

 

Treponema pallidum - pôvodca pohlavného ochorenia syfilisu. Je to chronické, pomaly prebiehajúce ochorenie prvotne postihujúce pohlavné orgány tvorbou vredov.

 

Neisseria gonorrhoeae - pôvodca pohlavného ochorenia kvapavky. Ochorenie sa ľahko lieči penicilínom.

 

Mycobacterium tuberculosis (Kochov bacil) – v minulosti vyvolával závažne pľúcne ochorenie – tuberkulózu. Ochorenie je opäť na vzostupe. Baktérii sa dobre darí vo vlhkom a teplom prostredí.

 

Staphylococcus aureus - vyvoláva nemocničné infekcie spôsobujúce pneumóniu s ďalšími komplikáciami.

 

Clostridium botulinum – baktéria produkujúca neurotoxín – najjedovatejšiu látku (vydrží aj 4-5 hodinový var). Prvé príznaky sa objavujú až po 18 - 96 hodinách s prejavmi poruchami videnia, straty reči, neschopnosti prehĺtať.

 

Bacillus anthracis – spôsobuje antrax. Antrax je primárne ochorenie bylinožravých živočíchov. Najrozšírenejší je kožný antrax. Prejavuje sa po niekoľkých dňoch vyrážkou v mieste vstupu spór a rozmnoženia patogéna. Vyrážka sa neskôr zmení na čierny pľuzgier. Pľúcna forma antraxu je tá, ktorá sa používa ako biologická zbraň. Rýchle šírenie choroby spojené s nekrózou tkaniva vedie k smrti do 24 hodín.

 

 

 

Význam baktérií:

Hoci mnohé druhy baktérií boli a sú pôvodcami nebezpečných ochorení živočíchov, človeka (cholera, mor) i rastlín ich význam v prirodzených ekosystémoch je nezastupiteľný. Plnia dôležitú úlohu dekompozítorov (reducentov), rozkladajú odumretú hmotu organizmov a mineralizujú ju.

Ich úloha sa využíva aj pri samočistení vodných tokov a v súčasnosti aj pri fungovaní biologických čistiarní odpadových vôd. V poľnohospodárstve sa používajú mikrobiálne insekticídy (Bacillus thuringiensis – proti húseniciam mlynárika kapustového). Okrem toho využívajú poľnohospodári vo svoj prospech aj symbiózu nitrifikačných a nitrogénnych baktérií s koreňmi bôbovitých rastlín (napr. ďatelina). Na koreňoch sa vytvárajú malé hrčky s veľkým množstvom baktérií. Preto sa tieto baktérie označujú ako hľúzkové. Podieľajú sa na tvorbe organických látok, ktoré sa po zaoraní rastlín uvoľňujú do pôdy. To je podstata zeleného hnojenia. V mliekárenstve sa šľachtené druhy baktérií využívajú v kvasných procesoch na prípravu kefírov, jogurtov a kyslých mliek (napr. Bifidus essensis, Lactobacillus bulgaricus). Farmácia využíva ich produkciu antibiotík a vitamínov.

 

 

 

Sinice (Cyanophyta)


Sinice sú najstaršie prokaryotické organizmy na Zemi. Nachádzajú sa vo vode, osídľujú pôdu, kôru stromov, skaly. Niektoré druhy žijú v symbióze s hubami, čím vytvárajú nové organizmy - lišajníky. Sinice ako prvé osídľujú novovzniknuté vulkanické ostrovy, pretože sa dokážu prispôsobiť nehostinným podmienkam. Tie, ktoré žijú vo vode sú súčasťou fytoplanktónu. Slúžia ako potrava pre organizmy v ďalších stupňoch potravových vzťahov.

V niektorých systémoch sú sinice zaraďované k nižším rastlinám spolu s riasami, v iných sú priraďované k baktériám ako Cyanobacterie. Ich bunky sú však väčšie ako bunky baktérií. Ich existencia je viazaná na svetlo. Sú to autotrofné druhy.

 

 

Stavba bunky siníc:

Cytoplazma sa delí na vonkajšiu časť – chromatoplazmu a vnútornú časť - centroplazmu. V chromatoplazme sú sústredené predovšetkým tylakoidy obsahujúce fytosynteticky účinné farbivá. Patrí k nim chlorofyl a, ß – karotén, červené farbivo - fykoerytrín a modré farbivo - fykocyanín. Červené farbivo sa vyskytuje len u niektorých druhov a umožňuje využívať svetlo s malou vlnovou dĺžkou. Modré farbivo - fykocyanín dodáva siniciam sivozelenú farbu. Fotosyntézou si vytvárajú zásobnú látku – sinicový škrob. Súčasťou vonkajšej cytoplazmy sú aj plynové vakuoly – pseudovakuoly, ktoré znižujú hmotnosť bunky. Sú prítomné najmä u druhov, ktoré sú súčasťou fytoplanktónu (napr. Microcystis).

Vnútorná časť cytoplazmy – centroplazma obsahuje predovšetkým ribozómy, zásobné látky a jadro v podobe kruhovej DNA molekuly. Jadro nie je od cytoplazmy oddelené jadrovou membránou a má typickú stavbu prokaryotickej bunky.

Nad cytoplazmatickou membránou sa nachádza bunková stena. Jej vonkajšia vrstva slizovatie a niektorým druhom uľahčuje „drgavý“ pohyb (napr. drgavka).

 

 

Rozmnožovanie:

  • amitózou u jednobunkových druhov
  • vegetatívnym rozmnožovaním - rozpadom vlákien siníc
  • tvorbou spór – akinéty – tie umožňujú prežiť nepriaznivé podmienky

Zástupcovia:

rad: Chroococcales – zahŕňa jednobunkové sinice žijúce v kolóniach

Microcystis – sinica, ktorá pri masovom rozvoji vytvára tzv. vodný kvet.

Ľudia ho identifikujú podľa zeleno sfarbenej vody s množstvom zrnitých útvarov. Sú to premnožené sinice, ktoré vylučujú do vodného prostredia toxíny. V takejto vode je zákaz kúpania, pretože toxíny vyvolávajú zápaly kože a alergie.


rad: Oscillatoriales – zahŕňa jednobunkové alebo vláknité sinice

Oscillatoria (Drgavka) – má špecifický druh pohybu

Nostoc – vytvára husto spletené retiazkovité vlákna, žije prisadnuto na kameňoch, vodných rastlinách alebo sa voľne vznáša.

Anabaena (Anabéna) – podieľa sa na vytváraní tzv. vodného kvetu

 

 

 

Archeóny

Tvarom i stavbou sa podobajú baktériám. Líšia sa od nich chemickým zložením. Ich bunková stena neobsahuje peptidoglykan. Žijú v extrémnych podmienkach.

 

 

 

Rozdeľujú sa do 3 skupín:

1. metanoarcheóny – žijú v bezkyslíkatom prostredí, často v odpadových vodách ale aj v tráviacej sústave prežúvavcov. Redukujú CO2 na metán CH4.

2. haloarcheóny – žijú v prostredí s vysokou koncentráciou NaCl, ako napr. Veľké slané jazero v USA (Halobacterium).

3. termoarcheóny – vyskytujú sa v prostredí s vysokou teplotou od 70 – 110°C, v oblastiach činných podmorských sopiek i sírnych prameňov. Sú schopné redukovať síru na sulfán H2S, alebo oxidovať sulfán na kyselinu sírovú.

Archeóny majú pre svoje unikátne vlastnosti veľký význam v biotechnológiách. Anaeróbne formy sa využívajú pri čistení odpadových a priemyselných vôd, pričom produkujú bioplyn. Niektoré haloarcheóny sú schopné rozkladať aromatické uhľovodíky a produkujú látky, ktoré sa používajú pri výrobe novej generácie ekologicky neškodných plastických látok. Archeóny sa môžu využívať na ťažbu kovov založenej na využití ich metabolickej aktivity – biometalurgia.

 

 

 

 

 

 

 

Použitá literatúra:

Ušaková, K. et al.: Biológia pre gymnázia 2. 1. vyd. Bratislava : MEDIA TRADE. 2000. 87 s. ISBN: 80-08-03095-X

Ušaková, K. et al.: Biológia pre gymnázia 1. 1. vyd. Bratislava : MEDIA TRADE. 1999. 87 s. ISBN: 80-08-02983-8

Križan, J. : Maturita z biológie. 1. vyd. Bratislava : Príroda. 2004. 280 s. ISBN 80-07-01145-5

Bašovská, M. et al.: Biológia pre 2. ročník gymnázií. 5. vyd. Bratislava : SPN. 1996. 283 s. ISBN: 80-08-02428-3

Pado, R.: Pôda – biologický filter Zeme. Liptovský Mikuláš : Občianske združenie TATRY. 2004. 127 s.

Baranec, T. et al.: Systematická botanika. 1. vyd. Nitra : UNIVERSUM. 1998. 205 s. ISBN 80-967111-2-1

http://www.bioweb.genezis.eu/index.php?cat=1&file=archeony