Nebuněčné a prokaryotické organismy

Virus – definice, stavba, životní cyklus, dělení virů podle hostitele a podle typu nukleové kyseliny, virové nemoci.

Prokaryota – obecná charakteristika, stavba a tvar buňky, výživa prokaryot, význam bakterií v přírodě a v hospodářství, bakteriální nemoci.

Nebuněčné organismy

Různorodá skupina struktur nacházejících se na pomezí živých a neživých systémů
Viry, viroidy, virusoidy a priony
Vlastnosti:
- Biotropní – schopnost rozmnožování pouze v hostitelských buňkách
- Nitrobuněční (intracelulární) parazité
- Nemají vlastní aparát pro syntézu bílkovin a ani vlastní metabolický aparát – nejsou citliví na antibiotika

Viry

Nesplňují známky života – mimo hostitelskou buňku jsou neživé
Nitrobuněční parazité (intracelulární)
Nebuněčné částice à virus není buňka
Velikost – 15-390 nm
Hostitel
- Organismus, na jehož těle nebo uvnitř jehož těla cizopasí virus
- Hostitelem mohou být buňky eukaryotické i prokaryotické
- Využívají ho jako zdroj energie, zdroj stavebních bloků, zdroj enzymů pro vlastní životní cyklus, k množení
Virion
- Jednotlivá částice viru schopna infikovat buňku a pomnožit se v ní
- Sám o sobě nejeví žádné funkční vlastnosti života, neroste, nemá aktivní pohyb, nerozmnožuje se, v hostitelské buňce ožívá
Virová infekce
- Vniknutí nukleové kyseliny viru do hostitelské buňky, kde vytvoří bílkovinný obal a z nukleové kyseliny a bílkoviny vznikne několik set dalších virionů, které se dostávají z buňky a infikují další buňky
- Formy a důsledky:
  - Perzistence – virus nebo jeho genom přetrvávají v buňce bez replikace
  - Latentní infekce – virus koexistuje s buňkou, nepatrně se množí bez škodlivých důsledků pro buňku
  - Virogenie – virový genom se začlení do genomů buňky, může způsobit zásadní změnu buňky (transformace) – nejčastěji nádorová – při lysogenním cyklu
  - Lyze buňky – při lytickém cyklu, ale i na konci lysogenního, zánik buňky
- Tělesná stavba
  - Viry nemají buněčnou stavbu
  - Jejich tělo se skládá z bílkoviny a nukleové kyseliny (výjimečně i z lipidu)
- Dělení virů
  - Podle toho, jakou nukleovou kyselinu viry obsahují, je dělíme na:
    - DNA viry
    - RNA viry
  - Podle toho, jaké buňky jsou virům hostitelem, je dělíme na:
    - Bakteriální viry (bakteriofágy)
    - Rostlinné viry
    - Živočišné viry
    - Viry hub (mykoviry)
    - Viry sinic (cyanofágy)
  - Stavba viru
    - Viry se skládají pouze z bílkovin a nukleové kyseliny
    - Nukleová kyselina nese genetickou informaci a je někdy označována jako chromozom viru
    - Bílkoviny tvoří obal viru – kapsidu
    - Celek kapsidy a nukleové kyseliny se označuje jako nukleokapsida
    - Nukleová kyselina – nese veškeré geny viru, může být jednovláknitá nebo dvouvláknitá, DNA nebo RNA
    - Membránový obal živočišných virů – viriony některých velkých virů ukrývají nukleokapsid do membránového obalu odvozeného z biomembrány buňky, v níž virus dozrál (obvykle z plazmatické nebo jaderné membrány), objevují se ve fázi zrání (maturace)
  - Stavba bakteriofága
    - Hlavička, bičík, bičíková vlákna
    - Vnější vlákna bičíku jsou stažitelná, vnitřní ve formě trubičky (nekontraktilní)
  - Stavba rostlinného viru
  - Rostlinné viry nabírají nejčastěji spirálovitou strukturu
  - Nukleová kyselina je obalena kapsidou, která je tvořena dobře viditelnými kapsomerami – jednotlivé malé úseky kapsidy
  - Většinou jednořetězcová molekula RNA (mozaika květáku – dvouřetězcová DNA)
  - Stavba živočišného viru
  - Živočišné viry mají nejčastěji tvar kulovitý nebo oválný
  - Často jsou obalené
  - Často mají na povrchu hroty a kyjovité výběžky
  - Často obsahují více molekul nukleové kyseliny
  - DNA i RNA viry

Životní cyklus viru
- Lytický cyklus – cyklus virulentního fága (končí lyzí – smrtí a rozpadem buňky)

fág se přichycuje na povrch buňky
stažitelná část bičíku se stáhne a trubice bičíku pronikne do buňky
přes trubici pronikne do buňky nukleová kyselina
nukleová kyselina se pomnoží a začínají se tvořit nové viriony (částice viru)
jakmile je nových virionů moc, dochází k lyzi buňky
- Lysogenní cyklus – cyklus mírného fága – fág se začlení do genomu buňky a dělí se s ní
Mírný fág se přichytí a jeho nukleová kyselina pronikne do buňky dutinou bičíku
Nukleová kyselina se začlení do genomu buňky
Je-li fágova nukleová kyselina začleněna do buňky, mluvíme o profágovi (provirus)
Profág se dělí spolu s buňkou a dostává se tak do dceřiných buněk
Při aktivaci dochází k přechodu lysogenního cyklu na lytický (k lyzi)

Viry – typy podle nukleové kyseliny

DNA viry (jednovláknové nebo dvouvláknové, kruhové nebo lineární)
1. Neobalené
  - Parvoviry – nádorové přeměny
  - Adenoviry – infekce dýchacích cest, virus Ebola
2. Obalené
  - Herpesviry – opary
  - Poxviry (největší) – myxomatózy – onemocnění jater králíků
3. RNA viry (jednovláknové nebo dvouvláknové, lineární)
  1. Neobalené
    - Pikornaviry – rýma, dětská obrna, slintavka
    - Reoviry – průjmy
  2. Obalené
    - Paramyxoviry – spalničky, zarděnky, příušnice, vzteklina, žlutá zimnice, encefalitida
    - Retroviry – HIV

Obrana proti virům
- Virostatika – blokují virové enzymy
  - Při očkování rozlišujeme pasivní a aktivní imunizaci
  - Při pasivní imunizaci jsou do těla vpraveny hotové protilátky
  - Při aktivní imunizaci je do těla vpraven oslabený původce nemoci a tělo si protilátky vytvoří samo
  - První očkování
    - Provedl roku 1796 Eduard Jenner
    - Pomocí hnisu, který obsahoval virus kravských neštovic, „očkoval“ chlapce
    - Když se setkal po šesti týdnech s virem pravých neštovic, byl proti němu imunní
    - V 19. století Louis Paster = základy imunologie a mikrobiologie
  - Využití virů
    - Molekulární biologie
      - I přes jejich odlišnost lze viry využít jako modelový systém pro poznávání základních biologických procesů v buňce
      - Biologická léčba – napadnutí bakteriální buňky
    - Genetika
      - Objev reverzní transkriptázy změnil základní dogma genetiky
        
        Základní mechanismy replikace DNA, transkripce, translace, přenos proteinů
        
        Stavba genomu
      - Nemoci:
        
        Mononukleóza
        
        Způsobena DNA viry
        
        Onemocnění jater
        
        Hepatitida B
        
        Způsobena DNA viry
        
        Infekční zánět jater
        
        Encefalitida
        
        Způsobena RNA viry
        
        Zánět mozkových blan
        
        Chřipka
        
        RNA viry
        
        Prudké onemocnění horních dýchacích cest
        
        Kapénková infekce
        
        Inkubační doba – 24 až 27 hodin
        
        Horečka, zimnice, bolest hlavy, svalů, kloubů, malátnost, kašel
        
        Mutace viru – problém s očkováním
        
        AIDS
        
        Retroviry
        
        Syndrom získaného selhání imunity
        
        Dlouhá inkubační doba – 2-4 roky
        
        Napadá lymfocyty, které zajišťují imunitu a tvoří protilátky, nemocný ztrácí imunitu
        
        Projevy:
        
        Úbytek hmotnosti, nechutenství, únava, opakovaná zvýšená teplota, kašel, průjmy, noční pocení, někdy kožní vyrážky
        
        Přenos:
        
        Pohlavní stykem, znečištěním injekční stříkačky, transfuzí
        
        Pojmy:
        
        Nekrotické ložisko – nové viriony napadají další buňky a lytický cyklus se lavinovitě šíří, vzniká nekrotické ložisko (ložisko tvořené mrtvými buňkami) à projevem virové infekční choroby
        
        Receptor – molekulární struktura ve stěně buňky, na kterou se může vir navázat, každý virus má pouze úzký okruh buněk, které mu umožňují se navázat na molekulární strukturu ve své stěně

Viroidy

Ještě jednodušší než viry
Nemají bílkovinný obal
Jedná se jen o parazitickou nukleovou kyselinu
Parazité rostlinných buněk
Nemohou napadnout člověka
Způsobují zakrslost, epinastie – horní strana roste rychleji než spodní, žluté skvrny na listech

Priony

Nejjednodušší částice
Nelze hovořit o organismu
Jedná se o parazitickou bílkovinu
Ukládá se v mozku savců
Způsobuje Creuetzweldt-Jacobovu chorobu (nemoc šílených krav)

Prokaryotické organismy

Prokaryotická
- Předbuněčná, předjaderná
- Pro (před), karyon (jádro)
Zástupci:
- Bakterie, sinice
- Aktinomycety – půdní
- Mykoplazmata – nejjednodušší
- Rickettsie – buněční parazité
- Chlamydie
Velikost – buňky velmi malé (1-2 µm)
Tvar – kulovitý (koky), tyčinkovitý (bacily)
Podstatně jednodušší než eukaryotické buňky
Metabolismus:
- velký povrch à rychlý metabolismus
- rychlejší komunikace s prostředím, rychlejší metabolismus (např. 100x rychlejší spotřeba kyslíku než srdeční sval)
- absence rozdělujících membrán
výživa:
- chemotrofie – zisk energie rozkladem organických látek
- fototrofie – zdrojem je světlo
rozmnožování – dělením
kosmopolitní rozšíření
přečkají teploty v rozmezí -190 až +100 stupňů celsia
v nepříznivém období tvoří spory (endospory), zmenšují obsah vody
stavba:
1. DNA – nukleoid
2. Tylakoid
3. Pouzdro
4. Buněčná stěna
5. Plazmatická membrána
6. Ribozómy
7. Mesozóm
8. Fimbrie
9. Glykokalyx
10. Bičík
Jaderná hmota
- Nukleoid
- 1 bakteriální chromozóm, 1 DNA, haploidní buňka = 1 sada genů
- Volně v plazmě
- 1000x delší DNA než sama buňka
- 20% objemu buňky
- Nese genetickou informaci (asi 3500 genů)
Buněčná stěna
- U většiny prokaryot
- Tvořena lipoproteinem a fospolipidy
- Je pórovitá = propustná (permeabilní)
- Ochrana mechanická a chemická
- Udržuje vnitřní prostředí a tvar
- Kompenzuje vysoký osmotický přetlak uvnitř buňky
- Typickou látkou buněčné stěny je peptidoglykan (murein, pseudomurein, peptidy, bílkoviny, polysacharidy)
- Grampozitivní (buněčná stěna silná) x gramnegativní (buněčná stěna tenká a na vnější straně je vnější lipoproteinová membrána)
Cytoplazmatická membrána
- Jediný membránový útvar u bakterií je povrchová membrána
- Stavba – 2 vrstvy fosfolipidů, bílkoviny, sacharidy (model tekuté mozaiky)
- Stálost vnitřního prostředí
- Semipermeabilní (reguluje transport)
- Místo metabolických pochodů
- Je plastická (její část se může odděit, včlenit)
- Podílí se na reakci rostlinné buňky na podněty prostředí (světlo, dotyk,…)
Základní cytoplazma
- Neutrální vodní roztok, který vyplňuje prostor buňky
- Funkce: vytváří prostředí pro metabolické děje, v ní obsaženy organely
Plazmidy
- Malé cyklické molekuly DNA v cytoplazmě
- Charakteristická pro bakterie
- Funkce: nese doplňkové geny (např. rezistence vůči antibiotikům)
- Využití: genové inženýrství
Ribozómy
- Volné či přisedlé zevnitř k povrchové membráně
- Počet dle metabolické aktivity (sta až tisíce)
- Funkce: syntéza nových polypeptidů (bílkovin)
Slizový obal (pouzdro) = kapsula
- Nad buněčnou stěnou
- Stavba
  - Vrstva polysacharidů, bílkovin, lipidů a jiné
- Funkce: zvyšuje odolnost
Glykokalyx (další vnější obal)
- Plsťovitě propletená vlákna polysacharidů
- Fuknce: umožňuje buňkám na základě působení elektrostatických sil ulpívat na různých předmětech nebo se přichytnout na povrch sliznice
Bičík (vlákno delší než obal)
- Molekuly bílkovin (flagelinů) podobných myozinu tvoří duté vlákno stočené do šroubovice, v cytoplazmě zakotven bazálním tělískem
- Funkce: pohyb – šroubový pohyb, zřeďuje prostředí před buňkou, okolní prostředí tlačí vpřed, bičík táhne buňku
Thylakoidy
- Váčkovité vchlípeniny cytoplazmatické membrány
- Obsahují fotosyntetická barviva (bakteriochlorofyl, karotenoidy, chlorofyl a)
- Na povrchu thylakoidů přichycená zrníčka (fykobilizomy) obsahující modré a červené pigmenty

Bakterie

Typy
Kvasné – alkoholové kvašení – víno, pivo, mléčné kvašení – zákys, jogurt, kyška
Hnilobné – rozklad organických zbytků (probíhá i ve střevech)
Humus obsahuje saprofytické (mineralizační) bakterie à obsahují organické zbytky na anorganické látky
Nitrifikační bakterie – amoniak a dusitany přeměňují na dusičnany
Denitrifikační bakterie – opak
Hlízkovité bakterie – dokážou vázat vzdušný dusík a přeměnit ho na dusičnany, žijí v symbióze na kořenech bobovitých rostlin
Patogenní:
- Angína
  - Bílé povlaky na mandlích a v dutině ústní
  - Bolesti v krku, zvýšená teplota
  - Při komplikacích bakteriální postižení ledvin, srdce, kloubů
- TBC = tuberkulóza
  - Souchotiny
  - Chronický kašel s krvavým sputem (hemophoe)
  - Horečka, noční pocení
  - Ztráta tělesné hmotnosti
  - Infekce dalších orgánů
- Pneumonie = zápal plic
  - Kašel, bolesti na prsou
  - Horečka a obtíže při dýchání
  - Častá příčina smrti (rozvojové země, starší lidé, ležáci, kojenci)
- Tyfus, salmonelóza
  - Způsobují bakterie salmonela
  - Tyfus – horečky, bolesti břicha, nechutenství, ospalost, krvácivá stolice
  - Salmonelóza – průjmy, dehydratace
- Spála
- Zubní kaz
- Cholera – průjmovité onemocnění, ztráty vody až 26 litrů za den
- Tetanus – strnutí šíje – křeče a ztráta koordinace svalových pohybů, blokování svalového stahu
- Kapavka – nejběžnější pohlavně přenosná infekce, hnisavý zánět sliznic vylučovacích a pohlavních orgánů
- Syfilis
  - Pohlavně přenosná infekce
  - Spirochéta Pallidum
  - Má 4 stádia:
    - Primární – měkký vřed
    - Sekundární – vyrážky na kůži a sliznicích, klidové stádium – 5-15 let
    - Terciární – postih nervové soustavy (demence), postižení kardiovaskulárního systému nebo tvorba měkkých nádorů kdekoliv na těle

Nebuněčné a prokaryotické organismy