Cytologická charakteristika baktérií, siníc (prokaryotická bunka) (Charakteristika mikroorganizmov)

Cytologická charakteristika baktérií, siníc (prokaryotická bunka):

Pre prokaryotickú bunku platia tri kľúčové charakteristiky, ktoré ju odlišujú od eukaryotickej bunky:

1. organizácia bunkového jadra – je neoddelené od cytoplazmy membránou a tvorené jedinou do kruhu uzavretou dvojzávitnicovou molekulou DNA. Prokaryotická bunka je haploidná, nemá diploidnú fázu a ani mitózu. Rozmnožovanie je nepohlavné.

2. neprítomnosť bunkových organel – nie sú tu mitochondrie, chloroploasty, endoplazmatické retikulum a ani žiadne membránou ohraničené organely

3. vlastnosti ribozómov – majú inú veľkosť, hmotnosť a sedimentačnú schopnosť, označuje sa S. V prokaryotickej bunke sa označujú ribozómy ako 70S a v eukaryotickej ako 80S.

 Baktérie:

    Cytoplazma – je uzavretá v cytoplazmatickej membráne a nie je nositeľkou základných životných procesov, ale vytvára priaznivé prostredie pre funkciu jadrovej hmoty a ribozómov a je nevyhnutnou podmienkou pri ich činnosť. Obsahuje nukleoidy, ribozómy, membránové štrukturálne jednotky – mezozómy, zásobné látky a inkluzie. Je veľmi viskózna, obsahuje viac ako 50% všetkých proteínov bunky, prítomné sú tu molekuly m-RNA, t-RNA, prijaté živiny, intermediáty metabolizmu a jeho splodiny, početné katióny, anióny a granule zásobných látok. Obsahuje aj dva štruktúrne útvary nukleotid a ribozómy. Má mimoriadne vysoký obsah RNA.

 Jadro – zaberá asi 15% objemu celej bunky, nemá stály tvar, kokovité bunky sú mononukleoidné, paličkové môžu mať 1 – 2 nukleoidy, vo fáze rozmnožovania až 4. V jadre je uložená genetická informácia. Jadrové delenie je jednoduchšie, spočíva v zhotovení repliky dvojzávitnice DNA a v priestorovom oddelení oboch jadier, pôvodného od nového. Na jadrové delenie nadväzuje delenie bunkové.

  Plazmidy – predstavujú prídavnú ale nie nevyhnutnú genetickú informáciu baktérií. Majú rôzne fyziologické vlastnosti, ktoré podriaďujú: rezistencia na antibiotiká a chemoterapeutiká, na ťažké kovy, produkcia antibiotík, toxínov a biekovín toxicky pôsobiacich na iné baktérie, degradácia a oxidácia biologicky interných alebo toxických organických látok, ako sú uhľovodíky, toulén, tvorba reštrikčných a modifikačných enzýmov, schopnosť symbiózy hrčkotvroných baktérií s bôbovitými rastlinami

 Ribozómy –sú to štruktúry na povrchu ktorých prebieha syntéza bielkovín, skladajú sa z dvoch podjednotiek s rozličnou molekulovou hmotnosťou. Väčšia má 2/3 a menšia 1/3 hmoty ribozómu. Sú uložené voľne v cytoplazme v oblasti jadra 60%alebo po obvode cytoplazmatickej membrány 30%.

v     Rezervné látky – sú to najmä:

·        Glykogén – je nerozpustný polymér glukózy, má početne rozvetvené alfa 1 – 6 väzby. Bunka môže obsahovať až 50% glykogénu v sušine, je náhodne rozložený v cytoplazme vo forme teliesok neviditeľných vo svetelnom mikroskope

·        Kyselina poly – beta – hydroxymaslová – tvorí v cytoplazme kvapôčky viditeľné vo svetelnom mikroskope, môže tvoriť 60% sušiny baktérie

·        Volutín – je polyfosfát, môže sa vo forme metachromatických granuliek hromadiť v baktériách  a je zásobárňou molekúl fosfátu pre energetický metabolizmus

·        Síra – vyskytuje sa len pri tých, ktoré ju využívajú ako zdroj energie pri nedostatku vonkajších zdrojov

v     Cytoplazmová membrána -  ohraničuje povrch bakteriálnej cytoplazmy, reprezentuje 10 – 26% sušiny baktérie, je hrubá asi 8 nm a jej stavba sa principiálne nelíši od iných biologických membrán. Jej základom je tekuté kontinuum dvojvrstvy fofolipidov, na ktorej po oboch stranách plávajú ponorené molekuly bielkovín, ktoré sú pútané hydrofóbnymi a elektrostatickými silami. Bielkoviny tvoria prevažne 70% hmotnosti membrány a lipidy asi 30%. Z lipidov sú to najmä: fosfolipidy, fosfatidilglycerol a fosfatidyletanolamín. Charakteristickým rysom je neprítomnosť cholesterolu. Je na nej lokalizovaných mnoho enzýmových aktivít, transformuje energiu. Pri fotosyntetických baktériách je nositeľom transformácie svetelnej energie na energiu protónového gradientu a pri chemotorfných je nositeľom enzýmov respiračného reťazca vytvárajúceho protónový gradient. Tretia funkcia je recepcia signálov z okolia, ktoré regulujú správanie sa bunky.

    Bunková stena – je nad cytoplazmatickou membránou. Je zložené z peptidoglykánu, heteropolyméru typického iba pre prokaryonty. Rozlišujeme:

·        Grampozitívnu BS – asi 20 nm hrubá a tvorí ju mohutná vrstva peptodoglykánu, cez ktorú prenikajú až na povrch lineárne reťazce teichových kyselín, neobsahuje lipidy, výnimky sú iba mykobaktérie, korynebaktérie či nokardie a neobsahuje ani bielkoviny

·        Gramnegatívna BS – je tenšia asi 10 nm, má nižšiu hmotnosť, ale zložitejšiu stavbu. Tvorí ju tenká vrstva peptidoglykánu, nad ktorou je membrána a nazýva sa vonkajšia membrána. Priestor medzi oboma membránami je periplazmový priestor. Je v ňom veľa hydrolytických enzýmov, ktoré sú vylučované do prostredia. Nad cytoplazmovou membránou je periplazmový priestor obsahujúci peptidoglykán a molekuly lipoproteínu. Z vonkajšej strany je uzavretý vonkajšou membránou, v ktorej sú okrem fosfolipidov aj lipopolysacharidy.

  Doplnkové štrukúry:

·        Púzdro – je to polymér, ktorý tvorí kondenzovanú od prostredia dobre definovanú a dobre oddelenú vrstvu, ktorá obklopuje baktériu

·        Glykokalyx – je to polymér, ktorý tvorí riedku sieťovinu vytŕčajúcu z bunky

·        Sliz – riedka hmota splývajúca v celok

·        S – vrstva – je bielkovinová

·        Fimbrie – sú početné, pomerne krátke, rigidné, rovné vlákna vyčnievajúce všetkými smermi von z povrchu baktérie, sú krátke a ľahko sa odlamujú, vyskytujú sa len pri gramnegatívnych baktérií, je ich niekoľko 100 sú duté a zložené z proteínových podjenotiek

·        Bičíky – umožňujú bunkám pohyb. Rýchlosť pohybu je 1 – 2 μm/s a vlákno bičíka je dlhé 20 μm a hrubé 30 nm. Rozoznávame:

1. monotrichá – jediný polárny bičík, ktorý umožňuje priamočiary pohyb  dopredu

2. lofotrichá – dva alebo viaceré bičíky na oboch koncoch, pohyb je vlnovitý a to buď dopredu aj dozadu

3. amfytrichá – bunky majú po jednom bičíku na každom póle a pohyb je priamočiary dipredu a dozadu

4. peritrichá – bunky majú bičíky po celom povrchu  a pohybujú sa v ľubovoľnom smere