Stavba Bakterii

STAVBA BAKTER. BUŇKY
prokariotická buňka - úplně samostatná, nemá jádro( haploidní), nemá organely, jiná stavba ribozónů, příjem živin celým povrchem ,peptidoglykan v buněčné stěně, anaerobní, schopnost vázat N, 0,8-1,0(m
1)Koky- koule 1(m - průměr, po dělení zůstávají spolu shluky:diplokoky,streptokoky(řetěz),tetráda(micrococcus),sarcina(krychle),stafylokoky(shluky)
2)Tyčinky- 0,2-1,2(m ( 1-10(m, delší než širší
a)nesporolující: rovná ( bakterium ) Pseudomonas, Lactobacillus , Escherichia,
vibrio(zahnutá) - Vibrium
spirila (esko) - Spirillum
spirocheta (vícekrát zahnuté) - Leptospira
b)sporulující ( bacily ): spora - klidový stav, plektridium - (spora na konci ),
klostridium - (spora uprostřed)
rody : Bacillus ( aerobní ),
Clostridium ( anaerobní )
Sporolactobacillus
3) Vláknité bakterie
a) Aktinomycety- 1bunečné, tvoří mycelium (vzdušné a substrátové) - tvorba konídií ,
- rozklady v půdě, antibiotika, některé patogenní (Streptomyces, Aktinomycetes, Nocardia)
b) Plejomorfní tyčinky- nepravidelné, větvené
rody : Mycobacterium (TBC),
Propionibacterium (díry v sýrech),
Rhizobium (hlízkové bakt.),
Bacteroides (trávicí ústrojí)
c) Sirné bakrérie buňky v dlouhých řetízkách s povrchovou vrstvou
Bičík- k pohybu, ne u všech, různý počet
-zakotven bazálním tělískem v cytoplazm. membráně, pohyb řízen chemotaxí,složení - bílkovina flagelín
- pohyb: aktivní, pasivní, Braunův
- umístnění a počet : monotricha - 1 bičík na pólu, Vibrium cholerae
amfitricha - na každém poĺu 1 a více, Spirilium volutans
peritricha - povrch buňky pokryt bičíky, Bacillus, Escherichia coli, Clostridium
lofotricha - svazek na 1 pólu, Pseudomonas
povrchové vláknité struktury
Fimbrie - bílkovinné vlákno k uchycení k povrchům

Pily- bílkovinné vlákno, též uchycení, sexpily- důležité při konjugaci
Glykokalyx- vláknitá strukt. z glykoproteinů a polysacharidů., f-ce: uchycení v proudném prostředí (střevo), podporuje metabolismus(exoenzymy)
Pouzdro, kapsula, slizový obal- ochranné struktury , kapsula má často antigenní char., z polysachridů
Buněčná stěna- obsahuje peptidoglykan (murein)´= N-acetylmuranová k. a N-acetylglukosamin (tvoří pružnou a pevnou síťovinu),
f-ce: tvar buňky, ochrana, antigenní vlastnosti, regulace příjmu živin
G+- fialová, 90 % z peptidoglykanů, protkána teichoovou kyselinou ( rezervoár P ), jednoduchá, jednopvrstevná, silná
(Bacillus, Clostridium, Lac-tobacillus, Streptococcus, Staphylococcus)
G-- červená, tři vrsvy (vnější membrána je dvojbrstevná- větší podíl lipidické složky a proteinů,
periplazmatický prostor - gel, peptidoglykanová vrstva), tenká
(Escherichia,Azobacter, Salmonella, Rhizobium, Pseudomonas)
Cytoplazmatická membrána- tenká, lipidické složky ( mastné, nepolární tedy hydrofóbní kyseliny + fosfolipidy spojeny glycerolem) a bílkoviny
fce: regulátor buňěčného metabolizmu, aktivní transport, semipermeabilní, řada enzymů, regulace osmózy, chemotaxe
Cytoplazma- voda + bílkoviny, umožňuje metabo-listické procesy
Ribozómy- nejfrekventovanější, v cytoplazmě,2 subjednotky,složení - RNA(60%) + bílkoviny(40%),
místo syntézy bílkovin
Nucleoid ( chromatin )- 1 kruhová 2vláknová DNA, při dělení se replikuje a zajišťuje dědičnost
Plazmidy- extrachromozomální DNA (1 kruhová 2vláknová ), postradatelné, nezávisle se replikuje
R-plazmidy- nesou dodatečnou gen. inf., zvišuje odolnost vůči okolí
F-plazmidy- účastní se přenosu gen. informace
hlavní fce - dodatečná gen. info, nástroj genových manipulací
Mesozóm- derivát ( vychlípenina ) plazmat. membrány, role v energetice a dělení buňky
Inkluse -granule sloužící k ukládání sloučenin uvnitř buňky
Spóra- žádný metab., vyšší poměr vázané vody,méně ribozómů, nepřijímá živiny z vnějšku, dlouhá životnost, více obalů, sporulace 10hodin v 7 fázích,vysoký S.- kyseliny dipikolinové , odolnost proti vnějším podmínkám,- Bacillus, Clostridium
životní cyklus s.b. - vegetativní buňka, sporulace, spóra, klíčení, vegetativní buňka
MORFOLOGIE VIRÚ
- patogenní, podbuněčné ( acelulární )organismy., 10-300nm
typy : krystal s centrální DNA/RNA
holé virové částečky- kapsida
s pláštěm- virion = kapsida + plášť
Metabolismus- minimum enzymů (jen ty co narušují stěnu hostitele)
Reprodukce-
cykly: 1. Lytický c.: uchycení a penetrace (narušení) b.stěny, NK zasáhne do b. a dochází k syntéze NK, syntéza v. proteinů, kompletace virionů,lýza b. + uvolnění virionů
2. Lyzogenní c.: uchycení, NK proniká do b., zabudování NK viru do host. buňky - jejího chromosómu.(není poškozená, při rozmnožování se virová infekce šíří i do dceřiných b.= temperovaný virus), v určitých podmínkách může dojít k přechodu z lyzogen. c. na lytický c. = virulentní fág (velmi nebezpečný)
HB - živočišná, rostlinná, mikróbní ( bakteriofág, aktinofág, mykofág )
HOUBY
- eukaryotické, mono až polykariotické, nefotosyntetické, heterotrofní (saprofyté, parazité)/ chemoorganotrofní, kromě zygoty haploidní, převážně aerobní ( mimo bachoravých ),
buněčná stěna z chitinu, či celulosy
tvar : vláknitá struktura (hyfy, stélky, mycelium ) nebo holokarpické houby (vakovité)
rozmnožování: 1) vegetativní (fragmentace mycelia, pučení )
2) nepohlavní - spóry : (oidie, konidie (Deuteromycetes ), sporangiospory (Zygomycetes ) chlamydospory
3) pohlavní - antheridium ( samčí )+ oogonium ( samičí ) = produkce pohlavních spór bez meoisy, pohlavní sóry tvoří mycelium, dikaryotické mycelium - fúzí pohlavních mycelií, fúze jader a redukční dělení
Systematika hub
a) Chytridiomycota- 1buněčné, saprofyti a paraziti, asexuální zoospory, Synchytridium
b) Oomycota- 1bun. mycelium, diploidní, zoospóry, rozlišené pohlavní org., b. stěna obsahuje celulozu, parazité a saprofité - Perenospora, Pythium
c) Zygomycetes: mycelium bez přepážek, mnohojaderné, (Mucor, Rhizopus)- nepohl. rozmnož. sporangiosporami * pohlavně zygospórami, půdní houba - saprofité,kažení ovoce - rozklad glycidů
d) Ascomycetes (h. vřeckaté): holokarpické, mnohobuněčné, spory vznikají ve vřeckách- združeny v plodničkách, saprofyti a paraziti, mycelium vláknité a větvené, kvasinky ( Saccharomyces )
3 druhy: kleistothecium (koule), perithecium (lahev), apothecium (měsíček)
e) Deuteromycetes (h. nedokonalé): bez pohlavního rozmnož., konidioforová stadia hub, zemědělsky významné, většin asaprofitickýchch, půdních, spóry mohou být ve vzduchu
r.: Penicillium- mycelium(konidiofor(segmentov., prstovitě se větví); obyvatel půd, tvorba humusu, antibiotik, plísňových sýrů
r.: Aspergillus - v půdě, na povrchu rostl., na potravinách a i ve vzduchu, často vznikají toxiny (aftatoxin), (Aspergillus flavus)- půda- rozklad
r.: Fusarium - makrokonidie(srpkovité), v půdě (rozklad), patogenní
r.:Trichoderma- lepkavé konidie, v půdě, antibiotická a chitinolitická aktivita
r.: Alternaria - makrokonidie, v půdě, patogenní
r.: Clastosporium- makrokon. jsou řetězovit za sebou, rozklad oranických látek
d) Basidiomycetes (vyšší huby): složitý vývojový cyklus ( z haploidních sp=or se vytvoří mycelium, fúze 2 mycélií - dikaryotiké myc. a jeho růst, fúze jader - zygota...Boletus, Amanita
Význam hub
1) půda = hlavní substrát hub, mineralizace, humifikace, půdotvorné procesy, detoxikace
2) voda a vzduch = chybí živiny(transportní prostředí)
3) krmiva a potraviny = rozklad živin, vznik nežádoucích produktů, zhoršení organoleptických vl., produkce toxinů- mykotoxiny
4) původci chorob a mykózy
5) průmyslové využit = antibiotika, organické kys., detoxikace, potravinářství (vit., alkohol, mlékárenství), enzymy
PRVKOVÉ A LÁTK. SLOŽENÍ MIKROORGANISMÚ
1) Prvkové složení
Makroelementy- K, Mg, Ca, Na, Cl, C, N, H,O,P,S
Mikroelementy- Fe, Cu, Mo, Co, F, I, Zu, Au
2) Látkové složení
- voda (73-90%)- volná (60%), vázaná (20%)- součást struktury, sušina 10-27%, hlavně N-látky
Bílkoviny- f-ce: stavební, transportní, receptory, metabolická( holoenzym, apoenz., koenz.)
Enzymy- biokatalyzátory, snižují aktivační E., pracují za normálního P., specifické bílkoviny
Holoenzym - koenzym * apoenzym
Koenzym - snadno odělitelný kofaktor
a) exoenzymy (vnější metabol.) a endoenzymy ( uvnitř buňky )
b) konstituční (zákl. metabol. dráhy, přítomny trvale ) a adaptivní ( indukce substrátem )
c) třídy podle typu reakce
oxidoreduktázy (přenos Na)
transferázy (přenos funkčn. skup.)
hydrolázy ( hydrolytické štěpení makromol. v přítomn.H2O) (proteinázy, glykosidázy, lipázy)
lyázy (odštěpují funkční skupiny, nehydrolitické -bez H2O štěpení vazeb C-C, C-O, C- N)
isomerázy (mění optické vlastnosti slouč., přeměny isomerů )
ligázy (syntéza složitých molekul za současného rozkladu ATP)
VÝŽIVA MIKROORGANISMÚ
Živny - zdroj stavebních látek a E.( u chemotrofů ), jako ionty
C - 50% sušiny, organ / anorgan -pro autotrofy
N - AM, NK, Bílk., organ / anorgan
- NH4 - snadný průnik do buňky, AMK
- NO3 - nutná redukce, v anaerobních podmínkách zdroj O
- N2 - redukce až na kys. glutamovou či asparagovou, Nitrogenasa, typické u diazotrofů
( Clostridium, Azobacter, Rhizobium )
P - výstavba nukleotidů, fosfolipidů, NK, minerální / organ.
S - součást AM, vit., hormonů, minerální SO4 / organ -S-S-, -SH
K, Na, Ca, Cl, I
Transport živin- přes cytoplazm. m.
1. prostá- pasivní difúze (ve směru koncentr. spádu,Cl, NO2, H2O..., bez E.)
2. zprostředkovaná difůze (ve směru koncentr. spádu přenašeč- bílkovina, lipoprot., Mg, Ca, Zu, Mg, náročná na E.)
3. aktivní transport (i proti konc. spádu, bílk. přenašeči, energet. náboj)
4. translokace (přenos skupin spojený s přestavbou substrátu -glycidy...., typický pro eukaryota)
Způsob výživy
Autotrofní- zdroj C je CO2, komplexní enzym. aparát(syntéza jiných látek(značná spotřeba E.
(chem., světelná), vývojově starší
Heterotrofní - nutný C z org. slouč., mezerovitý enzymat. aparát (saprofyti, paraziti, symbionti)
Mixomorfní (Metabióza )- využití org. C. i CO2, vzájemné soužití po sobě, připravují si navzájem podm. pro život
Získávání en.
Fototrofní- svět. E., fotosynt .(O2)
Chemotrofní- E ze štěpení chemických vazeb (oxid.-redukč. přeměny)
Podle donorů elektronů: Litotrofní ( anorg. l.)
Organotrofní (org. l.)
Metabolismus bakterií
Katabolismus- rozklad, uvolnění energie, produkce metabolitů či l. pro další syntézu, fermentace, respirace ADP(+ P + E)(ATP
Anabolismus- biosyntéza, syntetizovat spotřebované l. či matabolity pro další život důležité, zužitkování en. z katabolismu, ale i l. pro další synt.,spotřeba en., syntéza AK,bílk.,lipidů; význam ATP:(po-hyb, aktivní transport živ., teplo, bioluminiscence (přeměna chem. na světel.), el. potenciál), ATP(ADP
ATP- adenosintrifosfát, na ukl. en., adenosin, ribóza, 3P, anhydridová vazba- koncentruje v sobě velké množ. en.(33kJ)
NAD- nikotinamid dinukleotid, NADH, NADHP, universální přenašeč H+- oxid.-red. procesy(zdroj energie; aerobní- aerob. respirace, anaer.an. respirace, fermentace
Katabolický metabolismus- v mitochondriích, zdroj en. pro chemotrfy jsou C-látky,
celulóza(hydrolýza)(glukóza(glykolýza)(pyruvát
---- fermentace - donor i akcepror je organická látka, ANAEROBNÍ podmínky
- produky - (etanolová, mléčná,máselná,propionová.,acetonbutnová)
---- respirace- donor je organická látka i anorganická neúplná, akceptor O2 ( anorg.l.) /
úplná aerobní - součástí je krebsův c. a dýchací řetězec (pyruvátu po CO2+vodu +38 ATP
neúplná aerobní respirace - akceptor O2 ( otové, citrónové kvašení )
anaerobní respirace - akceptor O2 z oraganických sl. ( denitrifikace, desulfurizace )
respirace anorganických látek - akceptor je anorgan. l. NÉ O2

Glykolýza-zákl. dráha zprac. C-l.; Glukóza+ATP(Gluk. 6-fosfát+ADP(Frukt. 6-P+ATP(Fruk.6- P+ATP(fruk.1,6-diPADP(Glyceraldehyd-2P+rozštěp. na 2triózy+fosfohydroxiaceton(kys. pyrohroznová ( pyruvát ); čistý zisk 2ATP
Kresbův cyklus-navazuje na glykolýzu, vstupuje do něj pyruvát (dekarboxilace+KoA)(acetylkoen- zymA(jde přímo do K.Cyklu; zisk 36ATP
Lipidy - hydrolasa : vznik glycerolu a MK ( b-oxidace, acetyl-Koa, Krebs.)
Bílkoviny - proteasy, deaminace ( transaminace )
Vztah ke kyslíku
a) aerobní - potřebují O2 ze vzduchu-akceptor H, aerobní respirace, Bacillus, Penicillium
b) obligátní anaerobní - O2 nepotřebují či je toxický, fermentace,anaerobní respirace (metanové b.), Clostridium, Bacteroides
c) fakult. anaerob- v přít. O2 i( aeroní resp. ) v nepřít., O2 ( fermentace ) ,neškodí- metabolismus se nemění
( fermentace - mléčné baktérie ) , Sacharomycetes
d) mikroaerofilové - vyžadují nízké konc. O2
Anabolický metabolismus
1) asimilace N2-postupná redukce N, N2(2NH(2NH2(2NH3(2NH4 - přímá aminace
2) asimilace CO2-autotrofy, obrácená glykolýza, Kalvinův cyklus, spotřebe E.
3) biosyntéza bílk.- v ribozómech vznik peptid.vazby mezi AM., 3 etapy: iniciace, elongace, terminace
4) syntéza NK-syntéze nukleotidů, DNA-replikace, RNA-transkripce
5) lipidy a polysacharidy-glycerol a mast. kys.-ligázou,glikosidická vazba mezi cukry
6) syntéza AM - aminace, transaminace
Regulace metabolismu
a) Allosterická regulace- souvisí s prostor. formou enzymu- uchycení substrátu, regulace pozice
b) Zpětná vazba- inhibice reakce konečným produktem
c) vliv kvality substrátu,množství EN., koncentrace či kvality S, vliv fyzikálních faktorů
d) Pasterův efekt-O reguluje metabolismus u některých fakultativních org. Sacharomyces
g) kyslíkový efekt , kdy O2 blokuje, či je toxický pro metabolismus
e) kompetetivní inhibice - soutěžení I s S o místo na E
f) Kompartmentace - vazba na určité buněčné struktury v buňce
h) sigma faktor - iniciace syntheasy ( transkripce ) m-RNA jako matrice pro syntezu EN., v ribosomech
RÚST A MNOŽENÍ MIKROORGANISMÚ
Životní cyklus buňky - období mezi 2 děleními - Generační doba
Autoreprodukce gen. materiálu-fáze:G1-klidová, S-replikace, G2-klidová
M-mitóza(E.coli-20minut)
Růstová křivka-popisuje nárůst,zdvojení populace
1. kontinuální-regul. živin, snaha udržení v exponenciální fázi, lepší využití fermentoru
2. diauxie- mikrob má k dispozici 2 substráty, nejdřív využívá lehce přístupnou a pak hůře
růst - zvětšování tím , že se látky ukládají v růstových zónách
A ) Vsádková kultivace - množení buněk v uzavřeném prostředí
I-lag fáze - přizpůsobení, syntéza enzymů a dalších komponentů, ovlivněna stářím buňky a kvalitou prostředí
II-fáze fyziolog. mládí - počet buněk mírně roste, kultura citlivá na vnější prostředí
III-fáze logaritmická - rychlý nárůst, nejkratší generační doba, max.produkce primárních metabolitů CO2, kys., alk., a spotřeba živ., nejméně citlivé
IV-fáze stacionární-přírůstek = úbytek (vyčerpání živin, nahromadění metabolitů), produkce sekund.metabolitů
V-fáze stáří ( odumírání ) - klesá počet buněk v generaci
Stanovení počtu b. v populaci: N=N0.2t/(
t-doba kultivace, (-generační doba
B ) Kontinuální kultivace
Otevřený systém - regulace živin, metabolitů, množství buněk ( logaritmické fázi )
1. CHEMOSTAT -sterilní médium je doplňováno a kultivační s buňkami odstraňováno
- rychlost výměny je limitováno spotřebou živin a dobou zdvojení
2. TURBIDOSTAT - regulovaný počet v populaci, v = variabilní, živiny v nadbytku
C ) další kultivace : u monokultur
submersní - růst v celém profilu prostředí
povrchová - na povrchu S
polyauxye - růst.křivka podle dodeje živin
synchronizovaná - max.buněk ve stejné části životního cyklu
homogenní / heterogenní - konc.živin, buněk a metabolitů ve fermentoru
k.s imobilizovanými enzymy - buňky uchyceny na nosiči
k.smíšených kultur : symbiosa více kultur
mutualismus - výhodné pro oba
komensalismus - pro jednoho výhodné, druhý není ovlivněn
parasitismus
antagonismus - jeden poškozován, druhý není ovlivněn
kompetice - oba poškozováni, soutěžení
syntrofismus - spolupráce
predace - jeden je kořistí

PROMĚNLIVOST BAKTERIÍ
Fenotypická - dočasné, reakce na vnější podmínky, velikost buňky, přítomnost bičíku, adaptivních enzymů, disociace kolon., vliv na vlastnosti kolonií - S - hlenovité, toxičtější, odolnější+ R - drsné
Genotypové změny - změny v uspořádání nukleotidů v DNA, delece, přesmyk
1. mutace - zařazení, ztracení nebo přehození bází
- typy - spontální-neznámá příčina, - indukovaná-UV-záření, (-zář.
vlastnosti : spontální, dědičné, nárazovité, nezávislé, řídké, specifické

2. sexuální procesy - až u eukaryontních organismů, kdy zygota je nositelem vlastností obou rodičů
3. parasex. procesy- přenosy genů
a) konjugace - jde o předání info.donora akceptorovi, podmínkou je gen. odlišnost, přítomnost sexpylu, nositel je F.plasmid
b) transdukce - gen. info přenáší vektor, jež během své replikace přijal DNA hostitele (virus, plasmid, kosmid-umělí )
- typy příjmu - rekombinantní- fragment DNA se váže na chromosom
- abortivní - DNA nevstupuje do chromosomu
- plasmidový
c) transformace - buňka přijímá fragment DNA a zabudovává jej do chromozómu, málo pravděpodobný
d) extrachromozomální přenos genů - podílí se především plasmidy R, které se replikují nezávisle na buňce,snadno přestupují při konjugaci a mají schopnost zabudovávat se do chromozómů (možný i mezidruhový přenos), zvýšená gen.variabilita

4. genové manipulace
1. získání DNA pro přenos - fragmentace DNA donora, využití mRNA (reverzní transkriptáza), syntéza genů, knihovny genů, nákup genu
2. výběr vhodného vektoru - nejčastěji R - plasmid, nutná přítomnost markerů a mapa plasmidu
3. tvorba rekonbinantního vektoru - otevření restrinkční ribonukleázou, uložení genu ligasou
4. tvorba rekombinantní buňka - úkolem vpravit rekombinovaný vektor do buňky akceptora
5. výběr rekombinantní buňky -hraje roli marker
6. klonování - upevnění vlastností díky namnožení a sledování stability
7. zabezpečení exprese genu -vytvoření vhod