BAKTERIE

bakterie = jednobuněčné organismy prokaryotického typu

  • většina má buněčnou stěnu, výjimka: mykoplazmata
  • neobsahují mitochondrie, ani plastidy
  • nukleotid (prokaryotické jádro neohraničené proti cytoplazmě membránou) tvoří jedna molekula kružnicové DNA
  • rozmnožují se nepohlavně, binárním dělením nebo pučením
  • jsou autotrofní i heterotrofní, všudypřítomné zapojené do koloběhu N, S, C
  • řada z nich patogenních

morfologie bakteriálních buněk:

  • bakterie kulovitého tvaru = koky
  • bakterie tyčkového tvaru = tyčky a tyčinky
    • mohou obsahovat endospory – spory uložené uvnitř buněk
    • plektridiální tvar (spora je na konci buňky)
    • klostridiální tvar (spor je uprostřed buňky)
    • bacilární tvar (endospora se nerozšíří)
    • bakterie se schopností tvořit endospory procházejí životním cyklem:
      • vegetativní stadium – buňky se množí dělením
      • sporulace – uvnitř se vytváří endospora, jakmile se vytvoří, buňky se přestávají dělit
      • klíčení endospor (germinace) a postgerminační vývoj – vytvoří se buňka schopná dalšího dělení
    • endospory – odolnost vůči podmínkám vnějšího prostředí (vysoké teploty, chemikálie)
  • zakřivené bakterie
    • tvar vibrioidní = vibria
    • tvar spirálovitý = spirily
    • tvar helikální (šroubovicový) = spirochéty
  • větvící se v bakteriální buňky
    • buňky bakterií se mohou pohybovat, nebo pohyblivé nejsou
    • pohyb zajišťuje bičík

fyziologie bakterií

  1. METABOLISMUS BAKTERIÍ
  • zdroje všech biogenních prvků
  • nejvýznamnější:
    • uhlík
      • syntéza aminokyselin, nukleotidů, cukrů lipidů…
    • dusík
      • tvorba imino- a aminoskupin (v aminokyselinách, nukleotidech…)
    • síra a fosfát
      • S – syntéza aminokyselin
      • F – syntéza ATP
    • růstové faktory
      • vitaminy, purinové a pyramidové báze, aminokyseliny
      • potřebují hotové růstové faktory = auxotrofní bakterie (nemají schopnost jejich syntézy)
      • prototrofní bakterie = mají schopnost jejich syntézy – nevyžadují je v prostředí

rozdělení bakterií podle zdroje výživy:

  1. Heterotrofní bakterie (uhlík získávají z organických sloučenin)
  • Aerobní – nejhojnější, za přítomnosti kyslíku oxidují živiny (hlavně cukry) na CO2 a H2O (jako při buněčném dýchání eukaryot)

octové kvašení (zvláštní druh aerobního metabolismu): alkohol (etanol) + O2 → kyselina octová + H2O

  • Anaerobní – bez přítomnosti kyslíku přeměňují živiny na energeticky méně bohaté látky, například:

mléčné kvašení: cukr → kyselina mléčná + CO2

máselné kvašení: kyselina mléčná → kyselina máselná (silný zápach) + CO2 + H2

  1. Autotrofní bakterie (uhlík získávají z oxidu uhličitého)

Zdrojem energie pro autotrofní bakterie může být:

  • Chemoautotrofní: oxidace anorganických látek (H2S, NH3, CH4 ), např. sirné bakterie, metanové bakterie, železité bakterie, nitrifikační bakterie…
  • Fotoautotrofní: světlo – purpurové bakterie (zvláštní fotosyntéza, při které nevzniká kyslík), sinice (klasická fotosyntéza, při které vzniká kyslík)

2. ROZMNOŽOVÁNÍ BAKTERIÍ

  • růst bakteriální populace = zvyšování počtu buněk bakterií způsobené jejich množením
  • binární dělení
  • menší počet bakterií: pučení

Binární dělení: je nepohlavní rozmnožování typické pro mnohé jednobuněčné organismy, při němž se jedna mateřská buňka rozdělí na dvě dceřiné, navzájem stejných rozměrů.

fáze binárního dělení:

  1. mateřská buňka se prodlouží ve směru své podélné osy až na dvojnásobek původní délky
  2. před rozděláním se replikuje její chromozom (kružnicová DNA) = S-fáze
  3. uprostřed se začne tvořit příčná přehrádka (septum)
    • plazmatická membrána a buněčná stěna rozděluje mateřskou buňku na 2 dceřiné
  4. diferenciace buňky

dělení bakteriální buňky pučením:

  • zralá buňka začne na svém povrchu vytvářet „de novo“ novou buňku
  • pokud dceřiná buňka doroste do dostatečné velikosti, je do ní vpuštěna DNA a buňka (obvykle podstatně menší než mateřská) je odpojena
  • postupem času doroste a může se začít sama rozmnožovat
  • i zde samozřejmě předchází pučení replikace DNA

dynamika růstu bakteriální populace

  • v každém prostředí se bakterie množí tak dlouho, dokud zde nacházejí podmínky potřebné k dělení buněk
  • uzavřený systém: bakterie rostou v prostředí, jehož vlastnosti a složení se mění v závislosti na životní činnosti bakteriálních buněk
    • množení: střídání poklesu a vzestupu, takového prostředí se dosahuje statickou kultivací = dosáhnutí růstu, při němž po fázi růstu následuje pokles v důsledku vyčerpání živin
    • za takových podmínek se kultivují bakterie v laboratořích
  • otevřený systém: bakterie rostou v konstantním objemu živé půdy, do něhož se přidává kontinuálně čerstvá živná půda a stará se odčerpává tak, aby objem, ve kterém bakterie rostou, zůstal stejný
    • kontinuální kultivace: dodávaní do živného média stále nové živiny

Při statické kultivaci se rozlišují čtyři typické fáze růstu:

  1. Klidová fáze (lag fáze) — bakterie se ještě nemnoží tak rychle, zpravidla se enzymaticky připravují na růst v novém prostředí. Nastává syntéza RNA, enzymů a ostatních molekul
  2. Exponenciální fáze (log fáze, logaritmická fáze) — probíhá intenzivní množení bakterií a populace dosahuje exponenciálního růstu. To, jak je nárůst počtu bakterií prudký, je individuální vlastnost každého bakteriálního kmene, ale závisí i na vnějších podmínkách, exponenciální fáze trvá, dokud není vyčerpáno množství živin
  3. Stacionární fáze — postupně se zpomaluje rychlost množení buněk, až do stádia rovnováhy, kdy se počet buněk zhruba nemění. Akumulují se toxické produkty a je vyčerpáno živné médium
  4. Fáze odumírání — v této fázi již převyšuje počet odumřelých buněk počet buněk vzniklých

Vztah bakterií k některým faktorům v prostředí

vztah bakterií k molekulárnímu kyslíku rozlišujeme:

  1. obligátně (striktně) aerobní bakterie
    • rostou pouze za přístupu molekulárního kyslíku
    • energii získávají aerobní respirací
    • metabolismus = aerobně respirační
    • chemoautotrofní a chemoheterotrofní
  2. obligátně (striktně) anaerobní bakterie
    • rostou jen za nepřístupu molekulárního kyslíku
    • energii získávají kvašením nebo aerobní respirací
    • metabolismus = fermentativní nebo aerobně respirační
  3. fakultativně anaerobní bakterie
    • rostou za přístupu i nepřístupu kyslíku
    • energii získávají kvašením nebo aerobní respirací, případně anaerobní respirací
  4. aerotolerantní anaerobní bakterie
    • tolerují kyslík a rostou za je přítomnosti, i když ho nevyužijí jako akceptoru elektronů
  5. mikroaerobní bakterie

vliv teploty na růst bakterií:

minimální teplota – pod kterou bakterie nemůže růst

optimální teplota – bakterie dosahuje nejvyšší rychlosti růstu

maximální teplota – nad kterou bakterie růst nemůže

  • bakterie mezofilní
    • optimální teplota v rozmezí 20 – 45 °C
  • bakterie psychrofilní
    • optimální: kolem 15 °C
    • minimální: 0 °C a níž
  • bakterie termofilní
    • optimální: 45 – 70 °C
    • extrémně termofilní: 65 – 90 °C
  • bakterie hypertermofilní
    • optimální: 85 – 110 °C

vztah bakterií k pH prostředí

acidofilní = optimální pH: 2 – 3,5

neutrofilní = optimální pH: 6,2 – 7,8

alkalofilní = optimální pH: 9 – 10,5

EKOLOGICKÝ VÝZNAM BAKTERIÍ

  1. rozklad anorganických látek v přírodě:
    • tvoří zde společenstva podílející se na látkových přeměnách a tím ovlivňují úrodnost půdy
    • mohou rozkládat (mineralizovat) zbytky rostlinných a živočišných těl a transformovat je na látky využitelné vyššími rostlinami
  2. koloběh dusíku
    1. nitrogenní bakterie
      • váží dusík z půdy a přeměňují ho na organické látky
    2. denitrifikační bakterie
      • redukují dusičnany na amoniak nebo plynný dusík
    3. nitrifikační bakterie
      • aerobní bakterie přeměňují amoniak na dusičnany

VÝZNAM PRO ČLOVĚKA

  • v potravinářství,
  • ve farmaceutickém průmyslu
  • v genetice
    • mléčné bakterie k tvorbě kyseliny mléčné – tvaroh, jogurt, kysané zelí, kysané okurky, siláž…
    • máselné bakterie zkvašují cukry na kyselinu máselnou a octovou – ocet
    • některé bakterie jsou schopny syntetizovat vitaminy a aminokyseliny
    • znečištěné vody představují pro bakterie výživu (zdroj uhlíku nebo energie) toho využíváme k čištění odpadních vod.
    • některé bakterie mají zase schopnost vytvářet antibiotika

Plazmid (též plasmid) je malá, většinou kruhová molekula DNA schopná replikace
  • V genovém inženýrství nám bakterie mohou posloužit díky tomu, že obsahují malé množství DNA – plazmidy 
  • plazmidy z bakterie izolujeme, napojíme na ně části DNA z chromozomů živočichů a rostlin a použijeme k produkci bílkovin, které bakterie samy nejsou schopny produkovat
  • takto lze například pomocí bakterií nasyntetizovat inzulín a další důležité látky

Patogen choroboplodný zárodek nebo původce nemoci) je biologický faktor (činitel), který může zapříčinit onemocnění hostitele.

Patogenní bakterie – původci nemocí

  • onemocnění dýchacích cest – angína (zánět krčních mandlí), zánět průdušek, zápal plic, záškrt, černý kašel, spála…
  • tetanus – bakterie vylučují botulotoxin (způsobuje ochrnutí svalů)
  • střevní onemocnění – cholera, úplavice, salmonelózy (jednou z nich je např. tyfus); dráždí střevo → těžké průjmy, hrozí dehydratace
  • borelióza – přenášena klíšťaty, dlouhá a komplikovaná léčba
  • kapavka – zánětlivé onemocnění pohlavních orgánů
  • syfilis (příjice) – postihuje nejen pohlavní orgány, ale v pokročilém stadiu napadá i nervovou soustavu
  • lepra (malomocenství) – napadá nervovou soustavu, kůži a sliznice
  • tuberkulóza – napadá plíce
  • mor – bakterie napadá plíce („černá smrt“) nebo mízní uzliny („dýmějový mor“); od 14. do 18. století v Evropě desítky milionů obětí

Léčba bakteriálních onemocnění

  • pomocí antibiotik (penicilin, tetracyklin, erytromycin, chloramfenikol ap.)
  • bakterie buď přímo ničí, nebo alespoň zastaví jejich množení
  • při nesprávném užívání (předčasné ukončení léčby) si mohou zbylé bakterie vůči antibiotiku vytvořit obranu (rezistenci)

Sinice

  • obsahují chlorofyl,
  • provádějí fotosyntézu jako zelené rostliny: CO2 + H2O → glukóza + O2
  • většinou mají modrozelenou barvu
  • buňky obsahují slizové pouzdro
  • jednobuněčné nebo vytvářejí vlákna (řetězce spojených buněk)
  • mohou žít i v silně znečištěných vodách, vyžadují dostatek minerálních živin (hlavně dusičnanů a fosforečnanů)
  • často uvnitř obsahují měchýřky vyplněné plynem → plavou na hladině, kde vytvářejí povlak, tzv. „vodní květ“ (brání přístupu světla k řasám a dalším rostlinám pod hladinou)
  • do vody uvolňují toxické látky (poškozují vodní živočichy, u lidí způsobují vyrážky a alergie) při přemnožení a následném úhynu (hlavně v létě) se rychle rozkládají → rychlý úbytek kyslíku z vody a masový hynutí ryb; velké nebezpečí pro vodárenské nádrže (např. Želivka)

Evoluční význam: Sinice byly první fotosyntetizující organismy, díky nimž se v atmosféře vytvořil kyslík. Ze sinic vznikly chloroplasty v buňkách rostlin.

Bakterie – video

Materiály ke stažení:

zápisStáhnout
PLStáhnout
PL- řešeníStáhnout

Zdroje obrázků ve videu:

BAKTERIE:

  1. obrázek: https://c1.primacdn.cz/sites/default/files/0/67/4157856-istock-615889954.jpg
  2. obrázek: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/39/Arrangement_of_cocci_bacteria_cs2.svg/1200px-Arrangement_of_cocci_bacteria_cs2.svg.png
  3. obrázek: wikipedie
  4. obrázek: wikipedie
  5. obrázek: wikipedie
  6. obrázek: fvhe.vfu.cz
  7. obrázek: https://encrypted-tbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcRHFaEXdJOOfkDPQdKbEDFdFJDXZ9jySLZzqEzS-BWISWnXtBbgVyMoJrJTqX4gAdzueRc&usqp=CAU
  8. obrázek: https://www.biotrade.cz/obrazky/web/1053_st.jpg
  9. obrázek: akcniceny.cz
  10. obrázek: zdravi.doktorka.cz
  11. obrázek: pucov.eu
  12. obrázek: rohlik.cz
  13. obrázek: fb.cuni.cz
  14. obrázek: prozeny.cz
  15. obrázek: zdraví.doktorka.cz
  16. obrázek: nzip.cz
  17. obrázek: https://www.mediciproockovani.cz/wp-content/uploads/2020/06/2051-1024×683.jpg
  18. obrázek: nzip.cz
  19. obrázek: blesk.cz
  20. obrázek: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/01/Erythema_migrans_-_erythematous_rash_in_Lyme_disease_-_PHIL_9875.jpg/225px-Erythema_migrans_-_erythematous_rash_in_Lyme_disease_-_PHIL_9875.jpg
  21. obrázek: lidovky.cz
  22. obrázek: https://zdravi.euro.cz/leky/wp-content/uploads/2020/01/kapavka-2.jpg
  23. obrázek: https://servis.idnes.cz/fbimg.aspx?foto=ELI44e563_kapavka_bmp.jpg&c=A120801_144122_zdravi_pet&ona
  24. obrázek: https://zdravi.euro.cz/leky/wp-content/uploads/2019/02/7.-Syfilis.jpg
  25. obrázek: wikipedie.org
  26. obrázek: https://ct24.ceskatelevize.cz/sites/default/files/styles/scale_1180/public/2012095-an_introduction_to_dermatology_1905_nodular_leprosy.jpg?itok=oLMBiPJx
  27. obrázek: wikiskripta.eu
  28. obrázek: https://www.prazskyden.cz/wp-content/uploads/2019/03/tuberkuloza.jpg
  29. obrázek: priznaky-projevy.cz
  30. obrázek: wikipedie.org
  31. obrázek: zdravi.eu
  32. obrázek: Pharmy data s.r.o.
  33. obrázek: novinky.cz
  34. obrázek: wikipedia.org

35. obrázek: https://ct24.ceskatelevize.cz/sites/default/files/styles/scale_1180/public/images/2133034-cyanobacteria_aggregation2.jpg?itok=–Cx4Tn5