Prokarióták - 2024 PDF
Document Details
Uploaded by RecordSettingForesight3890
Tags
Summary
Ez a dokumentum a prokariótákról szóló részletes leírást tartalmazza. A prokariótákról szóló információkkal, részletes magyarázatokkal és animációkkal. Megtalálhatóak a prokarióta szervezetek képletei és típusai.
Full Transcript
PROKARIÓTÁK 1 I. ÉLŐLÉNYEK ORSZÁGAI Az élőlények ma legelfogadottabb rendszere szerint 5 (6) országot különítünk el. Ezek közül 2 (ősbaktériumok + valódi baktériumok csoportja) a sejtmaggal nem rendelkező ún. prokarióta élőlényeket tömöríti. A másik 4 csoportba a sejtmagvas ún....
PROKARIÓTÁK 1 I. ÉLŐLÉNYEK ORSZÁGAI Az élőlények ma legelfogadottabb rendszere szerint 5 (6) országot különítünk el. Ezek közül 2 (ősbaktériumok + valódi baktériumok csoportja) a sejtmaggal nem rendelkező ún. prokarióta élőlényeket tömöríti. A másik 4 csoportba a sejtmagvas ún. eukarióta élőlények tartoznak (egysejtű eukarióták, növények, állatok, gombák) 2 PROKARIÓTÁK EUKARIÓTÁK ŐSBAKTÉRIUMOK ◦ EGYSEJTŰ EUKARIÓTÁK VALÓDI BAKTÉRIUMOK ◦ NÖVÉNYEK TÖBBSEJTŰ ◦ GOMBÁK EUKARIÓTÁK ◦ ÁLLATOK 3 II. PROKARIÓTÁK Első képviselőik mintegy 3,5 milliárd évvel ezelőtt jelentek meg a Föld tengereiben A prokarióták (sejtmagnélküliek) a legegyszerűbb sejtes szerveződésű, kozmopolita élőlények. Kozmopolita: a Földön mindenhol megtalálhatóak Sejtjükben nem különül el a sejtmag, örökítő anyaguk a sejtplazmában, szabadon található Heterotróf és autotróf szervezetek egyaránt vannak köztük. Két országra oszthatóak fel: 1. Ősbaktériumok 2. Valódi baktériumok 4 5 6 1. ŐSBAKTÉRIUMOK (Archae) ◦ Szélsőségesen tág tűrésű, egyszerű felépítésű szervezetek, különleges élőhelyeket népesítenek be ◦ Tág tűrés: szélsőséges környezeti hatásokat is elviselnek (pl. 0 – 100 °C) ◦ Élőhely alapján: vannak köztük sótűrő - halofil, metanogén=metánt termelő (kérődzők gyomrában, mélytengerekben), valamint hő-termofil- és savtűrő baktériumok (gejzírek peremén) ◦ A metanogén anaerob baktériumok szerepet játszanak a vizek tiszításában, biogáz (metán) termelésében. ◦ Elődjeik lehettek az első élőlények a Földön ◦ Az evolúció oldalágaként maradtak fenn 7 2. VALÓDI BAKTÉRIUMOK ◦ Ők a hagyományos értelemben vett baktériumok ◦ A ma ismert prokarióta fajok nagyobbik hányadát alkotják (a Földön szinte mindenhol megtalálhatóak) ◦ Méretük széles intervallumban mozog, jellemzően néhány mikrométeres nagyságúak (kb. 1-10 µm között) ◦ Megfigyelésük csak mikroszkóppal lehetséges ◦ A baktériumok magányosan vagy osztódás után együtt maradva sejttársulásként fordulhatnak elő. 8 A. FELÉPÍTÉSÜK a) SEJTFAL: ◦ Szerepe nagyon fontos (védelem, vizes közeg elviselése megakadályozza a kipukkadást (ozmózis!)) ◦ Minden baktériumra jellemző ◦ Anyaga: murein (aminosavakból és cukormolekulákból épül fel) ◦ A sejtfal által meghatározott méret tulajdonképpen a baktérium mérete (mikrométeres) 9 ◦ A sejtfal szilárd anyag, ezért alakja megadja a baktériumsejt alakját is: 1. Gömb alakú (coccus) pl. tüdőgyulladás baktériuma 2. Pálcika alakú (bacillus) pl. pestis, TBC 3. Csavarvonal alakú (spirillum) pl. szifilisz 4. Ívelt (vibrio) pl. kolera 10 FELÉPÍTÉSÜK B) NYÁLKÁS TOK: ◦ Nem minden baktériumra jellemző ◦ Sejtfal körül, kocsonyás szerkezetű, nyálkás tok ◦ Ebbe a tokba a baktériumok számukra haszontalan melléktermékeket választanak ki ◦ Össze is tapaszthatják az osztódó baktériumokat, így sejttársulást létrehozva ◦ Védelmet nyújthat az immunrendszerrel szemben, ahová bekerült (pl. tüdőgyulladást okozó baktérium tokos variánsa) ◦ A tok egyes anyagai mérgezőek lehetnek az ember vagy más élőlények számára (pl. ilyen méreganyagokat találunk a tetanusz, ételmérgezések kórokozói, torokgyík kórokozójának tokjában is) 11 FELÉPÍTÉSÜK c) SEJTHÁRTYA: ◦ Sejtfal alatt található, foszfolipid kettősréteg ◦ Feladata: kettős. Egyrészt elválasztja a külső közegtől a sejtplazma vizes oldatát, másrészt szabályozott formában lehetőséget ad kémiai részecskék átjutására (sejtplazma és a külső tér között) 12 FELÉPÍTÉSÜK D) SEJTPLAZMA (CITOPLAZMA): ◦A baktériumsejtek legnagyobb tömegű sejtalkotója ◦Vizes rendszer, megtalálhatóak benne: felépítő és lebontó folyamatok anyagai, enzimek, szabadon úszó DNS 13 ◦ Sejtplazmában található még: 1. Örökítőanyag (genom): ◦ Feltekeredett DNS-gyűrű (baktériumkromoszóma): ◦ Tartalmazza az összes gént, amely a baktérium működéséhez szükséges 2. Plazmid: ◦ Gyűrűs DNS-molekula ◦ A benne található információ nem kötelező része a bakteriális genomnak ◦ Viszont számos feladat köthető hozzá: pl. ivaros szaporodás, antibiotikumokkal szembeni ellenálló 4. Mezoszómák: képesség - Felületnövelő betüremkedések, 3. Riboszómák: amelyek bizonyos mértékig ◦ Fehérjeszintézis helyei helyettesítik az önálló membránrendszereket a sejten belül 14 FELÉPÍTÉSÜK e) BAKTERIÁLIS CSILLÓK ◦ A baktériumok egy része ún. csillók segítségével képes mozogni. (aktív mozgás/passzív mozgás) ◦ A bakteriális csillók vékony, rendszerint a sejt hosszát akár többszörösen is meghaladó hosszúságú fehérjékből felépülő sejtfelszíni képződmények. ◦ A csillók száma baktériumfajtól függően egy és néhány száz között változhat. (Ha egy, akkor azt ostornak nevezzük.) ◦ A csillók kémiailag és szerkezetileg is eltérnek az eukarióták hasonló funkciójú képződményeitől. 15 MOZGÁSUK AKTÍV MOZGÁS PASSZÍV MOZGÁS ◦ Az élőlény a saját energiáját ◦ Az élőlény külső energia (ATP-t) használja fel a hatására mozdul el, mozog mozgáshoz (pl. vízáramlással) 16 B. BAKTERIOSPÓRA (ENDOSPÓRA): ◦ A baktériumok átmentő rendszere (nem a szaporodást szolgálja!!!, tehát nem olyan, mint a növényi spóra!) ◦ Kedvezőtlen körülmények között képesek olyan képletek létrehozására, amelyek biztosítják túlélésüket ◦ A bakteriospóra képződése: a) baktériumok igen vastag sejtfalat fejlesztenek b) eközben a sejtplazma elveszíti víztartalma nagyobb részét is, ami a fagyás káros hatásai ellen védi a sejtet ◦ A bakteriospórából kedvező körülmények között ismét szaporodni képes baktérium alakul ki. 17 C. SZAPORODÁSUK ◦ Kedvező körülmények között igen gyorsan képesek szaporodni Ivartalan és ivaros szaporodásra is képesek ◦ 1. Ivartalan szaporodás (kettéhasadás, hasadás) - Egy baktérium hozza létre (genetikailag azonosak) - Gazdaszervezetbe jutva ezzel a szaporodási úttal, rövid idő alatt nagy egyedszámot érnek el - Örökítő anyagukat megkettőzik - Osztoznak a sejtalkotójukon - Majd kettéhasadnak - Az így létrejövő utódsejtek ezután újra növekedésnek indulnak 18 2. Ivaros FOLYAMATOK: - A baktériumoknál hiányzik az eukariótáknál megszokott ivaros szaporodás formája. Nincs meiózis, mitózis és nincs az ivarsejtek összeolvadásához hasonlító megtermékenyítés. - Ugyanakkor ismertek olyan ún. ivaros folyamatok, melynek során a baktériumok bizonyos körülmények között képesek más egyedekből vagy fajokból származó DNS szakaszok felvételére. Ennek következtében a sejtek rekombinálódnak és új tulajdonságokra tehetnek szert. - A DNS-átvitel 3 módon történhet, mindhárom esetben a génátadás egyirányú! 1. Konjugáció 2. Transzformáció 3. Transzdukció 19 1. KONJUGÁCIÓ: - Két baktériumra van hozzá szükség. A két baktérium között egy plazmahíd (pílus) jön létre. - A folyamat során az egyik egyed (donor) plazmidjának egy darabjáról másolat készül, és ez jut be a másik egyedbe (recipiens). - Így az utóbbi egyed keverve tartalmazza a tulajdonságokat meghatározó örökítőanyagot (genetikai változatosság) - Osztódásával a két eredeti egyed tulajdonságainak keverékével rendelkező utódok jönnek létre. - A folyamat egy plazmid irányítása alatt áll. 20 2.TRANSZFORMÁCIÓ: ◦ A sejt a környezetéből idegen DNS-t vesz fel és a rajta elhelyezkedő gént vagy géneket beépíti a saját genetikai anyagába. ◦ Az ivaros folyamat után a megváltozott információtartalmú. - rekombinálódott - sejtek hasadással szaporodnak tovább. 21 3. TRANSZDUKCIÓ: ◦ A génátvitel azon módja, amikor az egyik baktérium sejtből a másikba bakteriofágok (baktériumokat fertőző vírusok) segítségével jut át a genetikai információ. ◦ A vírus DNS és a baktérium DNS rekombinálódik. 22 23 III. BAKTÉRIUMOK ÉLETMÓDJA 1. Csoportosítás szénforrás alapján: - Autotróf: azok az élőlények, amelyek képesek szervetlen anyagokból előállítani saját testük szerves anyagait - Heterotróf: azok az élőlények amelyek saját testük szerves anyagait, más élőlények szerves anyagaiból építik fel 2. Csoportosítás energiaforrás alapján: - Fototrófok: azok az élőlények, amelyek saját testük szerves anyagainak előállításához a fény energiát használják fel - Kemotrófok: azok az élőlények amelyek saját testük szerves anyagainak előállításához kémiai energiát használnak. A kemotrófok lehetnek: autotrófok (kemoautotrófia), és heterotrófok (kemoheterotrófia) 3. Oxigén szükség alapján: - Aerob - Anaerob 24 I. AUTOTRÓFOK KEMOAUTOTRÓFOK/ FOTOTRÓFOK KEMOSZINTETIZÁLÓK: ◦ A szükséges energia a fény ◦ A szükséges energia valamilyen energiájából származik. szervetlen anyag oxidációjából ◦ A folyamat a fotoszintézis. származik. ◦ Pl. kékbaktériumok/ ◦ Pl. nitrifikálók az ammóniát cianobaktériumok oxidálják nitrit, illetve nitrát ionná, amiből nyerik a szerves anyagok felépítéséhez szükséges energiát. 25 II. HETEROTRÓFOK: ◦ A heterotróf baktériumok életmód szerint tovább csoportosíthatjuk: 1. Szimbionta: mindkét fél számára előnyös együttélés. Pillangósvirágú növények (bab, borsó) gyökérgümőiben élő nitrogénkötő baktériumok Növényevő állatok beleiben élő cellulózbontó baktériumok Ember beleiben coli baktériumok 2. Szaprofiták: elpusztult élőlények szerves anyagait, vagy azok számára haszontalan anyagokat bontják le. A szerves anyagokat visszaalakítják CO2-á és vízzé, ami lehetővé teszi az autotrófok számára történő felvételt. Így létrejön az anyagok folyamatos körforgása. tejsavbaktérium: tejcukor - tejsavvá 3. Paraziták: megbetegedést okoznak, a gazdaszervezet anyagait használja fel, ami a gazdaszervezetnek is kellene! Chlamydia fajok 26 NITROGÉN CIKLUS: 1. Nitrogénkötő baktérium: - Növény gyökérgümőiben (szimbiózis) és talajban - Szimbiózis (szerves anyag, ammóniumion) - Levegő N2 alakítja át NH4+ 2. Nitrifikáló baktérium: - Aerob folyamat - Ammónia NO2- NO3- 3. Denitrifikáló baktréium: - Anaerob folyamat - NO3- N2 4. Lebontó baktériumok: - Ammonifikáció 27 KÓROKOZÓ BAKTÉRIUMOK - A baktérium fertőzés tünetei: láz, fejfájás hányás, hasmenés, gyulladások. - A tüneteket a baktériumsejt által termelt méreganyagok (baktériumtoxinok okozzák). - A toxinok lehetnek: neurotoxinok (idegi jelátviteli folyamatokat megzavarók), citotoxinok (sejtek enzimműködését károsítók), enterotoxinok (bélműködés zavarát okozók). - Védekezés: higiénia, védőoltások, antibiotikum 28 BAKTÉRIUMOK ÁLTAL OKOZOTT MEGBETEGEDÉSEK: 1. Szalmonella: - ételmérgezés, fertőzött étel fogyasztása után kialakuló gyomor-bélrendszeri betegség - a fertőzés lázzal, görcsös hasfájással, hasmenéssel jár - fokozottan ügyelni kell a folyadék pótlásra 2. TBC (tuberculosis): - elsődlegesen a tüdő szövetének pusztulásával járó betegség, később az egész szervezetre kiterjedhet - megelőzése: BCG-oltással 3. Tetanusz: - talajban élő anaerob baktérium toxinja által okozott merevgörccsel járó bénulás, kezeletlen esetben halálos - a baktérium méreanyaga (toxinja) az ideg-izom jelátvitelben szereplő anyag - acetilkolin - lebomlását gátolja, ami miatt súlyos izomgörcsök alakulnak ki - a légzőizmok görcse fulladásos halálhoz vezet 29 4. Szamárköhögés (pertussis): - különböző kórokozók okozzák, rohamokban jelentkező, hurutos köhögés jellemzi 5. Diftéria (torokgyík): - álhártyás gyulladás, amely leginkább a mandulákon, ritkábban a gégében alakul ki - súlyos szövődménye a szívizom károsodás, illetve gégében jelentkezve fulladást okoz 6. Lyme-kór: - kullancs által terjesztett bakteriális fertőzés - először bőrtünetekkel, majd ízületi és izomfájdalommal jár, majd idegrendszeri elváltozást okoz 30 MAGYARORSZÁGON KÖTELEZŐ VÉDŐOLTÁSOK: 1. BCG: 0-4 hetes korban 2. DTP (Diftéria + Tetanusz + Pertussis elleni kombinált): 2,3,4,18 hónapos, majd 6 és 11 éves korban (vagy kiemelt esetekben pl. mély, szúrt, földdel szennyezett sérülés esetén, emlékeztető oltás) 3. Hepatitis B: 12 éves korban 4. Bárányhimlő: 13 és 16 hónapos korban 31 Louis Pasteur: - kidolgozta a hőkezeléssel való élelmiszer tartósítást (pasztörizálás) - kidolgozta a veszettség elleni védőoltást Semmelweis Ignác: - “az anyák megmentője” - rájött, hogy a gyermekágyi lázat az orvosok és orvostanhallgatók okozzák azzal, hogy boncolás után, fertőtlenítetlen kézzel vizsgálták a várandós kismamákat - a kórházakban nélkülözhetetlen higiéniára először hívta fel a figyelmet - fertőtlenítésként klórmeszes kézmosást ajánlott kollégáinak 32 Antibiotikum rezisztencia: - Rezisztens (ellenálló) kórokozó baktérium: képes a szaporodásra antibiotikum alkalmazása esetén is (gyógyszerekkel szembeni ellenálló képesség) - Ez a tulajdonság általában plazmidokhoz kötött - Megfelelő antibiotikumos kezelés: Rezisztens baktérium < nem rezisztens baktérium - Nem megfelelő antibiotikumos kezelés: Rezisztens baktérium > nem rezisztens baktérium 33 PROKARIÓTÁK JELENTŐSÉGE ◦ Környezettani jelentőség: Lebontók, fotoszintetizálók, körfolyamatok létrehozói (nitrogénciklus), vizek öntisztulása, túlnépesedéskor populáció létszámát szabályozhatják ◦ Egészségügyi: paraziták betegséget okoznak, szimbiózisban élők hozzájárulnak az egészséges működéshez (az emberi szervezetben élő mikrobák összességét (baktérium, gomba, egyéb mikroorganizmus) mikrobiomnak nevezzük ◦ Ipari jelentőség: hulladékfeldolgozás, szennyvíztisztítás, olajfoltok megszüntetése tengereken, óceánokon, biogáz termelők, élelmiszergyártás, gyógyszeripar (B12 vitamin) ◦ Mezőgazdasági szerep: pillangósvirágú baktériumok (vetésforgóban), biológiai védekezés (olyan baktériumok alkalmazása, amelyek megölik a kártékony rovarokat, gombákat) ◦ Evolúciós jelentőség: elsőként megjelenő élőlények, megkezdik az oxigén légkör kialakítását, eukarióták ősei. 34