Przejdź do zawartości

Biologia dla liceum/Prokarionty - bezjądrowce

Z Wikibooks, biblioteki wolnych podręczników.

Prokarionty- organizmy bezjądrowe[edytuj]

1. Pierwsze organizmy
[edytuj]

  • pojawiły się na Ziemi około 3,5 miliarda lat temu w postaci pojedynczych komórek o prostej budowie
  • prokariotyczne – gr. pro – przed i karyon – jądro
  • przypominały współczesne archeany i przypuszcza się, że to z nich powstały wszystkie grupy organizmów bezjądrowych a także eukarioty
  • organizmy bezjądrowe


2. Choroby bakteryjne
[edytuj]

a) bakterie chorobotwórcze

  • wykorzystują wiele sposobów atakowania i wywoływania chorób w organizmie człowieka
  • wytwarzają otoczki komórkowe chroniące je przed fagocytozą
  • produkują enzymy, np. koagulazy powodujące krzepnięcie krwi i hemolizyny wywołujące rozpad krwinek czerwonych u gospodarza
  • wytwarzają swoiste jady – toksyny, które zatruwają organizm człowieka

b) charakterystyka niektórych chorób bakteryjnych

    CHOROBA, SPOSÓB ZAKAŻENIA, OBJAWY, PROFILAKTYKA
  • Błonica (dyfteryt)

SZ: Maczugowiec błonicy (droga kropelkowa)
O: Osłabienie, bóle gardła, gorączka, zaczerwienienie gardła i migdałków, obrzęk podżuchwowy węzłów chłonnych,
P: Unikanie kontaktów z chorymi, obowiązkowe szczepienia ochronne

  • Dur plamisty (tyfus plamisty)


SP: Riketsje – pałeczki(przez wesz odzieżową lub głowową)
O: Wysoka gorączka, dreszcze, utrata przytomności, drobna plamista wysypka na ciele, halucynacje
P: Zwalczanie wszawicy, izolacja chorych, szczepienia ochronne

  • Gruźlica

SP: Prątki gruźlicy (prątki Kocha, mycobacterium tuberculosis)
O: Choroba groźna, przewlekła. Atakuje różne narządy, najczęściej płuca. Choroba społeczna w Polsce

  • Kiła (syfilis)

SP: Krętek blady Treponema pallidium(droga płciowa, z matki na dziecko przed lub podczas porodu)
O: Owrzodzenia na narządach płciowych, czerwona wysypka na ciele, bóle głowy, kości, stawów. Po wielu latach utajenia zapalenia stawów, uszkodzenie serca i układu nerwowego. Wcześnie wykryta całkowicie uleczalna, nieleczona kończy się śmiercią.
P: Higiena osobista, unikanie przypadkowych kontaktów seksualnych

  • Płonica (szkarlatyna)

SP: Paciorkowiec ropny (droga powietrzna)
O: Zapalenie gardła, gorączka (39-40C), wymioty, bóle brzucha i głowy, biegunka, szkarłatna wysypka
P: Izolacja chorych, dezynfekcja mieszkania po wyzdrowieniu chorego

  • Rzeżączka

SP: Dwoinki rzeżączki, Gonokok (Neisseria gonorrhoeae)(droga płciowa, wspólne używanie np. pościeli, ręczników)
'O:'Mężczyźni: ropny wyciek z cewki moczowej, pieczenie i ból przy oddawaniu moczu, w stanie przewlekłym zapalenie gruczołu krokowego
Kobiety: upławy, zaburzenie cyklu miesięcznego, bezpłodność, zapalenie stawów
P: Higiena osobista, unikanie przypadkowych kontaktów seksualnych

  • Salmonellozy

SP: Salmonella
O: W większości przypadków są to zatrucia pokarmowe, które w zależności od gatunku salmonelli mają cięższy lub lżejszy przebieg. Najcięższą salmonellozą jest dur brzuszny wywoływany przez S.thypi.

  • Tężec

SP: Laseczka tężca(zanieczyszczona ziemia w kontakcie ze zranioną skórą)
O: Mrowienie w okolicach rany, niepokój, bóle głowy, szczękościsk, utrudnione połykanie, bolesne skurcze i bóle mięśni
P: Szczepienia ochronne, przy zranieniu podanie surowicy przeciwtężcowej

  • Zapalenie płuc

SP:Różne bakterie (np. diplococcus pneumoniae)
O: Bóle gardła, głowy, kaszel, gorączka, osłabienie

  • Zgorzel (gangrena)

SP: Laseczka zgorzeli gazowej(zanieczyszczona ziemia w kontakcie ze zranioną skórą)
O: Martwica tkanek
P: przy zranieniu podanie surowicy przeciwtężcowej


3. Znaczenie
[edytuj]

  • w odległych epokach geologicznych prokarioty brały udział w tworzeniu złóż ropy naftowej, siarki, pokadów rud żelaza czy naturalnych złóż saletry amonowej
  • biorą udział w krążeniu materii w ekosystemach a także w obiegu pierwiastków w całej biosferze (np. azotu, węgla, wodoru, tlenu)
  • szczepy bakterii współcześnie wykorzystywane są na skalę przemysłow do produkcji alkoholi, kwasów organicznych (np. octowego), antybiotyków, hormonów, enzymów, witamin i aminokwasów
  • powodują kiszenie się kapusty, ogórków i oliwek
  • powodują zsiadanie się mleka
  • sinice ze względu na zdolność przyswajania wolnego azotu wykorzystuje się jako naturalny nawóz
  • biogaz powstający podczas beztlenowej fermentacji obornika jest stosowany do ogrzewania pomieszczeń i napędzania pojazdów
  • proces tlenowego i beztlenowego utleniania ścieków przez mikroorganizmy jest podstawą funkcjonowania biologicznych oczyszczalni ścieków
  • bakterie transgeniczne (zmienione genetycznie) – potrafią produkować ludzką insulinę, hormon wzrostu, czynniki krzepliwości krwi itp.

4. Komórka Procaryota[edytuj]

Budowa[edytuj]

  • 1. Błona komórkowa zewnętrzna- wytwarzana dodatkowo na zewnątrz ściany komórkowej przez bakterie o cienkiej ścianie
  • 2. Błona komórkowa
    • białkowo-lipidowa
    • otacza cytoplazmę
    • ulega w niektórych miejscach pofałdowaniu, tworząc wypuklenia na obszarze cytoplazmy o różnych kształtach

MEZOSOMY – niewielkie, koncentryczne, biorą udział w oddychaniu komórkowym i są miejscem przyczepu genoforu TYLAKOIDY/CHROMATOFORY – duże, blaszkowate twory wypełnione barwnikami

  • 3. Ściana komórkowa
    • na zewnątrz błony
    • zbudowana z misternej sieci włókien utworzonych z mureiny (polimeru białkowo-cukrowego), grubość ścian bywa różna
    • A. Otoczki śluzowe
  • dość często spotykane
  • w zależności od gatunku mają różną grubość
  • spełniają funkcje ochronne
  • chronią przed wyschnięciem lub wchłonięciem przez inne organizmy
  • w wypadku bakterii chorobotwórczych chronią przed rozłożeniem przez białe krwinki gospodarza
    • B. Pile
      • 1. Rzęski
  • składają się ze spiralnie skręconych włókien flageliny (białko zbliżone do miozyny występujące we włóknach mięśniowych)
  • osadzone są w zewnętrznych powłokach komórki za pomocą haczyka i kilku białkowych pierścieni, tworzących swoisty silnik wprawiający rzęskę w ruch obrotowy
      • 2. Fimbrie
  • występują zazwyczaj u bakterii o cienkiej ścianie komórkowej
  • mają postać delikatnych, białkowych rurek sterczących z cytoplazmy, tak, że niektóre komórki przypominają przez to sterczące jeże
  • ułatwiają bakteriom przytwierdzanie się do podłoża
  • pile płciowe służą do łączenia komórek bakteryjnych w trakcie procesu płciowego (koniugacji)
  • 4. Cytoplazma
    • A. Plazmidy
    • mniejsze od genoforu, koliste nici DNA
    • zawierają cząść informacji genetycznej bakterii, warunkującą np. odporność na antybiotyki
    • B. Rybosomy
    • struktury biorące udział w syntezie białek
    • mniejsze niż u eukariota
    • C. Ziarna materiału zapasowego
    • materiałem zapasowym jest zazwyczaj glikogen, wolutyna lub skrobia sinicowa (u sinic)
    • D. Nukleoid
    • obszar cytoplazmy nie odgraniczony żadną błoną
    • nie tworzy jądra komórkowego
      • 1. Genofor
      • pozwijana, kolista nić DNA zawarta w nukleoidzie
      • zapisana jest tu informacja genetyczna komórki
        • A. Endospory
        • struktury przetrwalnikowe tworzone przez laseczki i niektóre maczugowce
        • są swego rodzaju kapsułami ratunkowymi
        • powstają wewnątrz komórki przez obudowanie genoforu (wraz z pewną ilością cytoplazmy, błoną komórkową i rybosomami) wielowarstwową ścianką złożoną z białek i cukrowców wysycanych tłuszczami
        • odporne na wysoką i niską temperaturę, wiele czynników chemicznych, wysychanie, promienie UV, niekorzystne pH itd.
        • w stanie anabiozy (życia utajonego) mogą przebywać wiele lat, a w momencie poprawy warunków odtworzyć całą komórkę spelniającą wszystkie funkcje życiowe

Cechy[edytuj]

  • komórki kilkakrotnie mniejsze od komórek innych organizmów

(zazwyczaj od 0,5 do 10µm)

  • niektóre ruchliwe bakterie (krętki) dochodzą do 500µm długości, czyli prawie 0,5mm
  • mogą przybierają różne kształty

5. Odżywianie bakterii[edytuj]

  • 1. Heterotrofy
  • pierwotnie komórki prokariotyczne formowały się w środowisku o dużej zawartości związków organicznych i dlatego były heterotroficzne
  • korzystały ze związków organicznych wchłaniając je bezpośrednio przez błonę i ścianę komórkową
  • zbyt duże związki były rozkładane (trawione) przez enzymy wydzielane na zewnątrz
  • taki sposób odżywiania do dziś zachowała większość bakterii lądowych i wodnych
  • związki, z których korzystają pochodzą z rozkładu martwych organizmów roślinnych, zwierzęcych i innych
    • A. Protrofy
    • wystarczy im do życia kilka (czasami jeden) związków organicznych
    • B. Auksotrofy
    • muszą mieć dostęp do jakiegoś bardziej złożonego związku (nap. witaminy czy aminokwasu)
  • 2. Autotrofy
  • powstały, gdy w środowiskach zaczęło brakować wolnych związków organicznych
  • same wytwarzają (syntezują) złożone związki organiczne z prostych związków nieorganicznych
    • A. Procesy chemosyntezy
    • pierwotnie energia potrzebna do tych syntez pochodziła z egzoenergetycznych reakcji chemicznych, czyli procesów chemosyntezy
    • dzisiaj ten typ odżywiania występuje u bakterii nitryfikacyjnych:

Nitrosomonas – utlenia amoniak NH3 do soli kwasu azotowego(III) Nitrobacter – utlenia sole kwasu azotowego(III) do soli kwasu azotowego(V)

    • występuje także w komórkach bakterii siarkowych, żelazowych i innych
    • B. Procesy fotosyntezy
    • niektóre bakterie wykorzystywały do syntezy związków organicznych energię świetlną w procesie fotosyntezy
    • podstawowym związkiem umożliwiającym zmianę energii świetlnej na chemiczną był zapewne bakteriochlorofil – związek występujący u niektórych współczesnych bakterii fotoautotroficznych (np. u bakterii purpurowych
    • około 2,8 miliarda lat temu u sinic (cyjanobakterii) pojawił się chlorofil a
    • proces fotosyntezy przy wykorzystaniu tego chlorofilu jest wydajniejszy
    • źródłem wodoru niezbędnego do syntezy cukrów stała się woda, a produkt uboczny (tlen cząsteczkowy) uwalniał się do otoczenia
    • ten tlen produkowany przez sinice doprowadził około 2 miliardów lat temu do przebudowy składu chemicznego całej ziemskiej atmosfery


CO2 + H2O ----(CHLOROFIL/ EN. ŚWIETLNA-----> glukoza + O2


6. Oddychanie bakterii[edytuj]

  • 1. Beztlenowe Fermentacja


Anaeroby

  • pierwotniejszy sposób uzyskania energii (w czasach powstania pierwszych prokariotów w atmosferze i wodzie nie było wolnego tlenu cząsteczkowego)
  • oddychanie zachodzi w cytoplazmie i polega na rozkładzie (utlenianiu) cukrów
  • wydziela się wówczas energia
  • końcowe produkty:

Lactobacillus – kwas mlekowy (bakterie powodują zsiadanie się mleka) Sarcina – etanol

  • może to być także kwas octowy i inne związki
  • proces mało wydajny


glukoza ----> etanol + CO2 + ENERGIA

  • 2. Tlenowe


Aeroby

  • z chwilą pojawienia się w atmosferze wolnego tlenu cząsteczkowego niektóre bakterie zaczęły go używać do całkowitego utleniania cukrowców do dwutlenku węgla i wody
  • uzyskuje się tu kilkakrotnie więcej energii niż podczas fermentacji
  • końcowe (tlenowe) etapy oddychania zachodzą na błonie komórkowej
  • biorą w nim być może udział mezosomy


glukoza + O2 -----> CO2 + H2O + ENERGIA

7. Królestwo bezjądrowe/ procaryota[edytuj]

Podkrólestwo: ARCHEANY/ARCHEBAKTERIE ARCHAEA[edytuj]

  • specyficzna budowa chemiczna błony komórkowej
  • nie mają mureny w ścianie komórkowej
  • mają odmienne właściwości kwasu RNA
  • wykazują podobieństwo do eukariota w strukturze materiału genetycznego DNA i budowie rybosomów
  • zamieszkują środowiska wyjątkowo nieprzyjazne dla innych organizmów (solanki, gorące i kwaśne źródła, ścieki)
  • żyjąc w warunkach ekstremalnych zdają się być bezpośrednimi potomkami pierwszych organizmów (wyjściowych zarówno dla prokariota i eukariota)

Podkrólestwo: EUBAKTERIE/BAKTERIE WŁAŚCIWE EUBACTERIA[edytuj]

  • 1. Krętki Spirochaetae
    • śrubowato skręcone
    • mają bardzo cienką ścianę komórkową (G-)
    • dzięki temu mogą poruszać się ruchem wijącym i skracać długość komórki
    • cudzożywne – saprofityczne (odżywiające się martwą materią organiczną) lub pasożytnicze
  • 2. Promieniowce Actinomycetes
    • komórki mają grube ściany (G+), tworzące rozgałęzione kolonie przypominające strzępki grzybów
    • żyją zazwyczaj w glebie
    • zdarzają się wśród nich groźne pasożyty
  • 3. Proteobakterie Proteobacteria
    • najpospolitsze formy prokariotów (G-) i (G+)
    • w większości heterotroficzne
    • spotykane także chemotrofy i autotrofy wykorzystujące bakteriochlorofil
    • mają zazwyczaj sztywną, mureinową ścianę komórkową
    • niektóre zaopatrzone są w wici
    • są to wszystkie ziarniaki, pałeczki, laseczki, przecinkowce, śrubowce
  • 4. Sinice/Cyjanobakterie Cyanobacteria
    • jednokomórkowe lub kolonijne organizmy wodne (spotykane też na powierzchni gleby lub śniegu)
    • samożywne – przeprowadzają fotosyntezę za pomocą chlorofilu zlokalizowanego w blaszkowych tylakoidach
    • mają specyficzne barwniki fotosyntetyczne z grupy fikobilin – czerwoną fikoerytrynę i niebieską fikocyjaninę, które łącznie z chlorofilem nadają komórkom charakterystyczną siną barwę
    • potrafią wiązać wolny azot cząsteczkowy przy użyciu wyspecjalizowanych komórek – heterocyst
    • materiałem zapasowym komórek jest skrobia sinicowa (zbliżona budową do zwierzęcego glikogenu)

8. Formy bakterii[edytuj]

  • Kuliste
    • ziarniaki (Coccus)poszczególne komórki nie łączą się ze sobą
    • dwoinki (Diplococcus) powstają w wyniku połączenia dwóch komórek powstałych po ostatnim podziale
    • paciorkowce (Streptococcus) długie sznurki połączonych ziarniaków
    • gronkowce (Staphylococcus) tworzą nieregularne skupiska
    • pakietowce (Starcia) układają się w mniej lub bardziej złożone sześciany
  • Wydłużone Cylindryczne
    • laseczki (Bacillus) mogą tworzyć różnego typu układy (proste lub rozgałęzione nici, pakiety przypominające cygara w pudełkach, nieregularne skupiska)
    • pałeczki (Bacterium) nie mają wcale przetrwalników, mogą tworzyć różnego typu układy (proste lub rozgałęzione nici, pakiety przypominające cygara w pudełkach, nieregularne skupiska)
    • maczugowce (Corynebacterium) mają nieregularne przetrwalniki, przypominają czasem sękatą maczugę
  • Skręcone Spiralne
    • przecinkowce (Vibrio) –przypominają przecinek
    • śrubowce (Spirillum) tworzą kilka pełnych skrętów
    • krętki (Spirocheta) skręcone wielokrotnie, przypominają korkociągi
  • Rozgałęzione
    • prątki (Mycobacterium) mają kształt pałeczek z niewielkimi, krótkimi odgałęzieniami
    • promieniowce (Actinomyces) silnie rozgałęzione, połączone ze sobą na kształt sieci

9. Metoda Hansa Grama z 1884 roku[edytuj]

  • Gram-dodatnie (G+)
    • barwią się na niebiesko
    • mają grubą ścianę mureinową
  • Gram-ujemne (G-)
    • barwią się na czerwono
    • mają cienką ścianę
    • występuje u nich podwójna błona komórkowa


10. Rozmnażanie bakterii[edytuj]

  • wszystkie bakterie mają jedną cząsteczkę DNA (pojedynczy zestaw genów)
  • są haploidalne
  • 1. Amitoza Podział bezpośredni
  • genofor nie tworzy nawet jednego klasycznego chromosomu, podział bakterii polega na podwojeniu (replikacji) cząsteczki DNA, rozdzielenia obu nitek i przedzielenia cytoplazmy mniej więcej w połowie
  • kolejne podziały w sprzyjających warunkach zachodzą nawet co 15 minut
  • 2. Fragmentacja kolonii
  • nitkowate kolonie pewnych bakterii (promieniowce, niektóre sinice) mogą też rozmnażać się poprzez fragmentację, czyli rozerwanie kolonii na mniejsze fragmenty

11. Koniugacja[edytuj]

  • wymiana materiału genetycznego pomiędzy osobnikami
  • w trakcie procesu bakterie łączą się ze sobą za pomocą fimbrii i wymieniają części materiału genetycznego w postaci plazmidów bądź fragmentów genoforu
  • proces prowadzi do zwiększenia różnorodności genetycznej bakterii

12. Wiązanie azotu cząsteczkowego[edytuj]

  • wszystkie organizmy potrzebują azotu ale tylko niektóre prokarioty potrafią przyswajać jego postać cząsteczkową bezpośrednio z atmosfery, gdzie tego pierwiastka jest najwięcej (78%)
  • jest to złożona biochemicznie umiejętność i wymaga dużych nakładów energii
  • posiadało ją kilka bakterii glebowych
  • dzięki zdolności do asymilacji wolnego azotu bakterie mogą żyć w środowiskach bardzo ubogich w związki azotowe
  • obumierając same stają się źródłem przyswajalnego azotu dla organizmów eukariotycznych
  • w ten sposób prokarioty uczestniczą w obiegu azotu w przyrodzie
    • Azotobakter – tlenowce
    • Rhizobium – symbionty roślin
    • Clostridium pasteurianum – beztlenowce
    • Gleocapsa i Nostoc – sinice wodne

13. Występowanie[edytuj]

  • Środowisko zewnętrzne
    • Saprofity
    • bakterie wodne i glebowe
    • w ekosystemach tworzą wraz z innymi organizmami poziom troficzny destruentów (promieniowce)
    • są pożywieniem dla protistów
  • Inne organizmy
    • 1. Symbioty
    • współżycie jest obustronnie korzystne
    • bakterie umożliwiające trawienie celulozy (Bacterioides)
    • żyjące w żwaczu przeżuwaczy
    • żyjące w jelicie termitów (krętek Pillotina)
    • żyjące w specjalnie ukształtowanych brodawkach roślin motylkowatych, takich jak groch, fasola, łubin, wyka (Rhizobium)
    • 2. Pasożyty
    • szkodzą swemu gospodarzowi
    • niszczą tkanki i wytwarzają substancje toksyczne (jady), które zatruwają organizm i wywołują stany chorobowe
    • 3. Komensale
    • bakterie korzystają z dostarczanego przez organizm pokarmu i schronienia
    • same nic nie wnoszą do tego współżycia, nie przeszkadzają i nie szkodzą
    • np. pałeczki okrężnicy (Escherichia coli) żyjące w końcowej części przewodu pokarmowego człowieka