Základní vlastnosti živých organismů

Transkript

1 Základní vlastnosti živých organismů Růst a vývoj - diferenciace (rozrůznění) a specializace - ontogeneze vývoj jedince - fylogeneze vývoj druhu Rozmnožování a dědičnost - proces vzniku nového jedince - pohlavní splynutí samčí a samičí pohlavní buňky - nepohlavní dělení buněk, řízkování, pučení - dědičnost předání vlastností Pohyb - bičíky, brvy, panožky, ploutve, končetiny, celý povrch těla Dráždivost - schopnost reagovat na podměty z vnějšího prostředí -> udržování stálého vnitřního prostředí (homeostáze) - autoregulace Metabolismus - látková a energetická přeměna - organismus je otevřený systém, který s okolím vyměňuje látky, informace, energii Chemické složení - jednotný princip chemického složení - bílkoviny (stavební materiál) - nukleové kyseliny (nositelky genetické informace) - tuky - sacharidy - vysoká organizovanost - domény : Archea, Bakteria, Eukarya Vznik života na Zemi - Země vznikla před 4,6 mld. lety - život vznikl před 3,5 mld. lety Názory na vznik života - Kreační teorie svět stvořil Bůh (Carl Liné) - Teorie samooplození vznik organismů z neživé hmoty - Teorie panspermická zárodky putují vesmírem, při dopadu se rozšíří na Zemi - Oparinova teorie život vznikl z neživé hmoty 1

2 1. chemická evoluce (S. Miller) -> jednoduché bílkoviny - probiotický bujón = prapolévka - vznik koacervátů (A. Oparin) -> neživé organismy - kapénky bílkovin urychlují metabolismus - metabolon termodynamický otevřený systém - nelze rozmnožovat VZNIK ŽIVOTA SOUVISÍ SE VZNIKEM GENETICKÉHO KÓDU A ZABEZPEČENÍM REPLIKACE (ZDVOJENÍ) NUKLEOVÉ KYSELINY, KTERÁ OBSAHUJE GENETICKOU INFORMACI 2. biologická evoluce - eobionti (probionti) -> předchůdci organismů - přírodní výběr (přežije ten, který se lépe přizpůsobí prostředí a dokáže se rozmnožit) - 2. teorie o eudosymbióze - plastidy -> chloroplasty - chromoplasty - leukoplasty - základní mechanismy evoluce - četnost vzniku mutace Nebuněčné organismy viry = vnitřní parazité, nejsou schopni samostatné existence => - nemají vlastní metabolický aparát - nemají aparát pro syntézu bílkovin (ribozomy, t-rna) - nejsou schopni samostatného růstu a dráždivosti - k rozmnožování potřebují buňku - velikost: nanometru - VIRION = klidová forma viru, která je schopna infikovat hostitelskou buňku - složení: - nukleová kyselina => zde uložena genetická informace - DNA -> DNA viry - RNA -> RNA viry - kapsid = bílkovinný obal, který je složen z makromolekul bílkovin = kapsomery - některé viry mají membránový obal - tvořen z fosfolipidu a bílkovin - klasifikace virů - bakteriofág viry, které napadají bakterie - cyanofág viry, které napadají sinice - mykofág viry, které napadají houby - živočišné viry - rostlinné viry - rozmnožování virů lytický a lyzogenní cyklus 2

3 Lytický cyklus 1. vazba virionu na povrch hostitelské buňky - na povrchu hostitelské buňky musí být receptor 2. proniknutí (penetrace) viru do buňky (proces podobný fagocytóze) = virová infekce - u bakteriofága pouze NK, jinak pronikají celé viry 3. uvolnění NK z kapsidu enzymatickým rozložením 4. replikace (zdvojení) nukleové kyseliny 5. syntéza virových bílkovin v jádře či na ribozomech hostitelské buňky 6. zrání viru -> obalení NK, vznik kapsidu 7. uvolnění viru z hostitelské buňky -> rozpad buňky (lýza) Lyzogenní cyklus = začlenění virové nukleové kyseliny do chromozomu hostitelské buňky -> stává se součástí chromozomu a předává se dceřiných buňkám jako provirus (u bakteriofágu prefág) - za určitých podmínek (fyzikálních, chemických) může provirus udělat buňce nové vlastnosti -> buňka nádorová (onkogenní) Příklady virových onemocnění - způsobené RNA viry: - mozaiková onemocnění tabáku a rajčat - AIDS, zarděnky, příušnice, spalničky - rýma, chřipka, dětská obrna - kulhavka, vzteklina, slintavka - klíšťová encefalitida - způsobené DNA viry: - opar, bradavice, mononukleóza, neštovice Podvirové jednotky - viroidy - malé řetězce RNA bez kapsidu - způsobují onemocnění kulturních rostlin - bledost okurek - vřetenatost bramborových hlíz - zakrnělost chmele - priony - specifická infekční bílkovina (kódována strukturním genem hostitelské buňky) - infekce: - kuru - nemoc šílených krav (BSE) - Creutzfeldt-Jakobova nemoc) - scrapie (drbavka koz a ovcí 3

4 - virusoidy - jsou nukleové kyseliny (DNA a RNA), uzavřené v kapsidech některých virů vedle jejich nukleové kyseliny vlastní Prokaryotická buňka - prokaryotická pro(před) karyon(jádro) před jaderná - velikost 1-10 µm - tvar - kulovitý, tyčinkovitý - jednodušší než eukaryotická - žádné rozdělovací membrány Stavba - buněčná stěna - u všech kromě mykoplazmatu - látka stěny je polysacharid peptidoglykan=murein, u archeí pseudomurein - je pórovitá a plně propustná - funkce: - ochrana mechanická, chemická - udržuje stálé vnitřní prostředí - udržuje tvar - kompenzuje vysoký osmotický přetlak uvnitř buňky - cytoplazmatická membrána - stavba: - 2 vrstvy fosfolipidů - bílkoviny a sacharidy - funkce: - zajišťuje stálé vnitřní prostředí (teplota, tlak) - buněčné dýchání - je selektivně propustná a plastická 4

5 - cytoplazma - vyplňuje prostor buňky - zásobní jednotka - glykogen - poly-β-hydroxymáselná kyselina (zdroj uhlíku a energie) - volutin (zdroj fosforu) - někdy kapénky síry (sirné bakterie) - jaderná hmota - nukleoid - 1 chromozom, haploidní - 20% objemu buňky - chemicky holá molekula DNA x delší DNA než sama buňka - volně v plazmě - funkce řízení, genetická informace (3500 genů) - replikace (zdvojení) - z 1 bodu postupuje na obě strany kružnicové molekuly a končí v bodě, který je protilehlý počátku replikace - plazmidy - malé cyklické molekuly DNA v cytoplazmě (nesou doplňkovou informaci) - ribozomy - funkce tvorba bílkovin - další organely: - slizovitý obal - funkce zvyšuje odolnost - nad buněčnou stěnou - gykokalyx - další vnitřní obal - funkce umožňuje buňkám ulpívat na různých podkladech - bičík - organela pohybu - fimbrie - krátká nepohyblivá vlákna - umožňuje přilnutí k povrchu či konjugaci (rozmnožování) bakterií - mezozóm - vchlípenina cytoplazmatické membrány - pravděpodobně souvisí s dělením buněk - u heterotrofních organismů - thylakoidy - vchlípenina cytoplazmatické membrány - u fotosyntetizujících organismů - obsahují fotosyntetická barviva - plynové vakuoly - u fototrofních buněk - funkce nadnášejí buňku 5

6 - endospory - tvoří se u některých bakterií (uvnitř buňky) Prokaryota - doména ARCHEA - v buňkách pseidomureinu - termofilní ( C) - halofilní (koncentrace NaCl 12%) - metanogenní produkují methan (CH 4 ) - doména BAKTERIA - bez buněčné stěny (mykoplazmata) - grampozitivní s buněčnou stěnou - gramnegativní s buněčnou stěnou - cyanobakterie (sinice) Bakterie - tvar: - kulatý kok streptokok stafylokok - tyčinkovitý - spirála - spirochéta - mají bičík - výživa bakterií: - autotrofní - zdroj energie uhlík z CO 2 - fotoautotrofní energie ze slunečního záření - chemoautotrofní energie z anorganických látek - dusík získávají z dusitanů, dusičnanů a amoniku - heterotrofní - zdroj energie uhlík z organických látek - fotogeterotrofní energie ze slunečního záření - chemoheterotrofní energie z organických látek (dýchání, kvašení) - dusík získávají z bílkovin nebo z jiných organických látek 6

7 - aerobní - potřebují O 2 - anaerobní - obligátně anaerobní O 2 je pro ně jed - fakultativně anaerobní O 2 mohou i nemusí mít Rozmnožování bakterií - nepohlavní - dělení - pučení - pohlavní - bakterie se stává částečně diploidní (má 2 chromozomy) - výměna částí chromozomů - 3 způsoby: - TRANSFORMACE - živá buňka pojme část nukleové kyseliny z odumřelé bakterie - TRANSDUKCE - přenáší se část nukleové kyseliny přes viry (bakteriofágy) do jiné buňky - KONJUGACE - spojení Půdní bakterie - ovlivňují její úrodnost - humus obsahuje saprofytické bakterie -> rozkládají organické zbytky -> mineralizace - nitrifikační bakterie: amoniak a dusitany přeměňují na dusičnany (ty můžou rostliny využít) - denitrifikační bakterie - opak nitrifikačních - hlízkové bakterie - dokáží vázat vzdušný dusík a přeměnit ho na dusičnany - žijí v symbióze na kořenech bobovitých rostlin Význam bakterií - genové inženýrství inzulin - příprava potravin mléčné a octové kvašení (jogurty) - kvasné a hnilobné bakterie ve střevech - patogenní bakterie - způsobují onemocnění: borelióza, tetanus, syfilis, kapavka, tuberkulóza Sinice (cyanobakterie) - fotoautotrofní organismy - jednobuněčné nebo vláknité (vlákno přeměněno na stélku) - vždy ve slizovém obalu - nemají bičík, pohybují se drkavých pohybem (jen u vláknitých) - v tylakoidech mají chlorofyl A, β-karoten, fykoerythrin (červený), fykocianin (modrý) - zásobní látka: sinicový škrob - tlustostěnné buňky (heterocysty) -> schopnost vázat vzdušný dusík N 2 7

8 - akinety (arthrospory) - klidové buňky (klidové stádium) - význam při rozmnožování - rozmnožování - jednobuněčné dělení - vláknité tvorba hormogónií - výskyt a význam - voda, vlhká půda, skály, kůry stromů - vodní květ přemnožení sinic (odumírání vodních organismů, zamezený přísun kyslíku) - symbióza - mechorosty - kapraďorosty - cykasy - houba + sinice = lišejník - vznik travertinu - zvětrávání - stromatolity (sinice + bakterie) - pěstování rýže - lékařství - zástupci - sinivka - drkalka - jednořadka 8