Nebunkové a prvojadrové – prokyryotické organizmy

Vývoj živých systémov na Zemi prebiehal v 3 líniách, ktoré sú reprezentované 3 odlišnými skupinami organizmov: 1.  archeóny  Þ  prokaryota
2.  baktérie  Þ  prokaryota
3.  eukaryota 
Archeóny a baktérie sú prokaryotické organizmy, zaraďujeme ich medzi mikroorganizmy. Sú to jednobunkové organizmy, ktoré majú mikroskopické rozmery. Ich veľkosť sa udáva v mikrometroch a sú viditeľné svetelným mikroskopom. Štúdiom mikroorganizmov sa zaoberá mikrobiológia.  Medzi mikroorganizmy zaraďujeme aj vírusy. Ich veľkosť sa udáva v nanometroch a sú viditeľné iba elektrónovým mikroskopom. Štúdiom vírusov sa zaoberá virológia.
 
VÍRUSY
Pojem vírus pochádza z latinčiny a pôvodne sa ním nazývali akékoľvek faktory schopné vyvolať infekčné ochorenie. Objavil ich ruský fytopatológ Dimitrij Ivanovič Ivanovskij v roku 1892, keď zistil, že extrakt z chorých tabakových listov si zachováva svoju infekčnosť aj po prechode  cez najmenšie bakteriologické filtre.
Vírusy 
- sú  nebunkové organizmy.
 - skladajú sa z NK a bielkoviny /z hľadiska štruktúry živých systémov ide o nukleoproteínové častice/
 - nemajú vlastný metabolizmus
 - ich život je vždy spojený s konkrétnym hostiteľom – využívajú ho pre svoju reprodukciu
 - vírusy sú teda vnútrobunkové parazity.
NK tvorí genetický základ vírusu, niektoré druhy majú DNA, iné RNA. NK nesie neveľkú genetickú informáciu, iba niekoľko génov – od 3 – 300 /baktérie majú  dvetisíc, až tritisíc génov/.
Vírusová NK býva obalená bielkovinovým plášťom – kapsidom – chráni ju pred vplyvmi vonkajšieho prostredia. Kapsidy majú tvar mnohostena. NK a kapsid tvoria spolu časticu nazývanú virión. Pri niektorých druhoch vírusov /väčších, napr. vírus chrípky, HIV vírus/ sa na povrchu kapsidov nachádza ešte tukový /lipoidový/ obal,  ktorý má často výčnelky. Veľkosť vírusov je približne 15 – 300 nm.
 
Rozmnožovanie vírusov
Je zložitý mechanizmus. Prvá fáza prebieha na povrchu, ostatné 3 vo vnútri hostiteľskej bunky /niekedy sa popisujú iba 3 fázy/:

- vírus prilnie na povrch
- vnikne do hostiteľskej bunky
- rozmnožuje sa v hostiteľskej bunke, vznikne niekoľko 100 viriónov
- virióny sa uvolnia a hostiteľská bunka spravidla zaniká

Triedenie  /klasifikácia/vírusov je podľa viacerých kritérií.
Podľa typu hostiteľskej bunky:
-  bakteriálne vírusy – baktériofágy
-  rastlinné vírusy
-  živočíšne vírusy
 
Bakteriálne vírusy – bakteriofáfy
-  rozmnožujú sa v bunkách baktérií, do ktorých vniká iba ich NK
 
Rastlinné vírusy
-  prevládajú RNA-vírusy
-  spôsobujú virózy rastlín
-  najznámejší je vírus tabakovej mozaiky, ktorý spôsobuje ochorenie tabakových listov – jasnozelené a tmavozelené škvrny na ich povrchu
-  vírus mozaiky zemiakov;
Živočíšne vírusy
-  rozmnožujú sa v živočíšnych bunkách, aj v bunkách človeka
-  vyvolávajú závažné ochorenia človeka: kiahne, osýpky, detská obrna, besnota, chrípka, nádcha, žltačky, opar, zápal mozgových blán, zápal príušných žliaz, mononukleóza, AIDS a i.
-  živočíšne vírusy spôsobujú ochorenia hospodárskych zvierat, napr. slintačka, krívačka, mor hovädzieho dobytka, mor hydiny
 
Onkovírusy  - spôsobujú neregulovateľné delenie buniek /malígne nádory/
Vírusy /okrem bakteriofágov/ vnikajú do bunky pinocytózou.
 
BAKTÉRIE
Sú jednobunkové, fylogeneticky príbuzné prokaryotické organizmy. Reprezentujú samostatnú vývojovú líniu živých systémov. Fyziologicky sú rôznorodé, obývajú rôzne životné prostredia /biotopy/. Patria medzi mikroskopické organizmy, ich veľkosť je približne 1 – 10 mikrometrov. Ich štúdiom sa zaoberá bakteriológia – jedna z mikrobiologických vied. Jej zakladatelia sú francúzsky chemik Louis Pasteur /1822-1895/a nemecký lekár Robert Koch /1843-1910/.

I. Štruktúra baktérií
  1. Vonkajšia štruktúra
4 morfologické typy baktérií – guľovitý, tyčinkovitý, špirálovitý, vláknitý
1.  Guľovité baktérie  Þ  koky
a/ diplokoky  gonokoky  - kvapavka /Neisseria gonorrhoeae/
b/ streptokoky – retiazky  - angína /rod Streptococcus/
c/ stafylokoky – strapcovité  - vredy /rod Staphylococcus/
2. Tyčinkovité baktérie  Þ  bacily /vytvárajú spóry/
-  TBC /Kochov bacil/
3. Spirily a spirochéty
  - baktérie, ktoré majú špirálovito stočené bunky - syfilis /Treponema pallidum/
4. Vláknité baktérie
-  rozvetvené vláknité štruktúry tvoria aktinomycéty;

2.  Vnútorná štruktúra
-  sú oveľa jednoduchšie ako eukaryotické bunky
-  od vonkajšieho prostredia je bakt.bunka oddelená pevnou a pružnou bunkovou stenou – jej základ tvorí chemická zlúčenina, ktorá je typická iba pre baktérie – peptidoglykan /AMK a cukry/
-  pod BS je cytoplazmatická membrány;
-  vnútrobunkový priestor vypĺňa cytoplazma – v nej sú malé ribozómy /proteosyntéza/, bunkové inklúzie a genetický materiál, ktorý tvorí jedna molekula DNA, ktorá je bakteriálnym chromozómom /nukleoidom/ - má kruhovitý tvar a je pripojený vo vnútornej CM;
-  bakteriálny jadro /nepravé jadro/ nie je od cytoplazmy oddelené žiadnou membránou
-  pri mnohých druhoch je na povrchu vytvorené slizovité puzdro
-  pri baciloch sa často vyskytuje bičík /aj viac bičíkov/, kokovité baktérie nemajú bičíky;

II. Fyziologická charakteristika baktérií
Baktérie sú rôznorodé, líšia sa spôsobom získavania energie, vzťahom ku kyslíku, nárokmi na výživu.
 
1.  Podľa spôsobu získavania najdôležitejšieho biogénneho prvku – uhlíka sa baktérie delia na:
a/  autotrofné baktérie – primárnym zdrojom uhlíka je CO2
   b/  heterotrofné baktérie – primárnym zdrojom uhlíka sú organické zlúčeniny Þ saprofytické a parazitické
 
Autotrofné  baktérie podľa spôsobu získavania E sa delia na:
a/  fototrofné baktérie – primárnym zdrojom E je svetelná E
  sú to vlastne fotosyntetizujúce baktérie /prokaryota/, majú farbivá – bakteriochlorofyl, ktoré umožňujú premenu svetelnej E na chemickú E
b/ chemotrofné baktérie – primárnym zdrojom E je chemická E, získavaná oxidáciou, alebo kvasením organických, alebo anorgan. zlúčenín – sírne, železité, metánové, nitrifikačné baktérie
 
2.  Podľa vzťahu ku kyslíku sa baktérie delia na:
   a/  aeróbne baktérie – na svoju existenciu potrebujú kyslík
b/ anaeróbne baktérie – nepotrebujú kyslík na svoju existenciu, dokonca pôsobí toxicky
c/ fakultatívne anaeróbne baktérie – môžu existovať za prítomnosti aj bez prítomnosti kyslíka;

III.Rozmnožovanie baktérií
-  väčšina baktérií sa rozmnožuje priečnym delením  - predchádza mu replikácia /zdvojenie/ bakteriálneho jadra,  oddelenie nových jadier a rozdelenie bunky; generačná doba je 15 – 30 min.
-  pučanie – niektoré baktérie
-  vytvárenie spór
-  vláknité baktérie -  rozpadom vláken;

IV.Rozšírenie a diverzita baktérií
Iba 5% z celkovo odhadovaného počtu baktérií je známych. Obývajú rôzne byotopy. ª  Nachádzajú sa ako saprofyty /OL získavajú z organických zvyškov odumretých organizmov/ v rôznych typoch pôd, v sladkých aj morských vodách, ale aj vo vzduchu, kam sa dostávajú z pôdy.
ª Mnohé žijú symbioticky s rastlinami /hľúzkové baktérie na koreňoch bôbovitých rastlín/, živočíchmi /v bachore prežúvavcov – pomáhajú rozkladať celulózu/ a človekom / v hrubom čreve – hnilobné a kvasné baktérie – rozklad nestrávených zvyškov potravy/.
ª  Parazitické /patogénne/ baktérie svojimi patogénnymi schopnosťami spôsobujú závažné infekčné ochorenia, napr. v tráviacej sústave:
  – Escherichia  coli – kvasná baktéria - v hrubom čreve
- Salmonella - salmonelóza
  - Shigella - dizentéria
  - Vibrio cholerae – cholera, ťažké hnačkové ochorenie
respiračné ochorenia /DS/ - Streptococcus
    - Mycobakterium tuberculosis /tzv.Kochov bacil/ - TBC
    - Klebsiella
pôvodcovia pohlavných chorôb – Treponema pallidum – syfilis
    - Neisseria gonorrhoeae – kvapavka

V. Význam baktérií
·  Z ekologického hľadiska majú baktérie nezastupiteľné miesto pri obehu látok v prírode mineralizáciou organického materiálu. Schopnosť baktérií rozkladať organický substrát sa v prírodných podmienkach uplatňuje na samočistení vodných tokov a človek ju cielene využíva v biologických čističkách odpadových  vôd.

Iné baktérie  /napr.rod Pseudomonas/ pomáhajú pri ekologických haváriách, ako je kontaminácia pôdy a vodných zdrojov ropnými derivátmi alebo rôznymi toxickými látkami. K zníženiu zamorenia životného prostredia  syntetickými insekticídmi /chemické látky, ktoré sa používajú proti hmyzu/ prispieva vývoj mikrobiálnych insekticídov, väčšinou na báze baktérií, so špecifickosťou voči konkrétnemu druhu hmyzu.

·  V priemysle sa využíva napr. metabolická aktivita baktérií v mliekarenstve pri výrobe syrov, kefírov, jogurtov mliečnymi baktériami, ďalej vo farmaceutickom priemysle pri výrobe antibiotík, vitamínov a enzýmov, v kvasnom priemysle pri výrobe organických kyselín, plnohodnotných bielkovín. Baktérie sú schopné vyrobiť bielkoviny aj z netradičných surovín, ako sú odpadové látky v potravinárskych a kvasných výrobách, z celulózových odpadov, ba dokonca aj z ropy.

· Zo zdravotného hľadiska je závažný predovšetkým negatívny účinok baktérií vyplývajúci z aktivity patogénnych baktérií, ktoré spôsobujú ochorenia človeka, živočíchov a rastlín. Ich schopnosť rýchlo sa množiť a zlé hygienické, sociálne a ekonomické podmienky viedli v minulosti k veľkým epidémiám. Príkladom sú morové a cholerové epidémie v stredoveku a ranom novoveku. Napriek veľkému pokroku medicíny sú aj dnes mnohé infekčné ochorenia bakteriálneho pôvodu /napr.hnačky, pohlavné choroby/ problémom aj pre vyspelé krajiny.
 
ARCHEÓNY
Sú jednobunkové prokaryotické organizmy. Podobne ako baktérie tvoria samostatnú vývojovú líniu. Predtým ich považovali za baktérie. Podrobnejšie poznanie ich štruktúry a fyziológie koncom 70. rokov 20.st. ich jednoznačne odlíšilo od baktérií. Väčšina z nich žije vo fyziologicky extrémnych podmienkach, ako je vysoký tlak, teplota, kyslosť, alebo slanosť. V týchto podmienkach je schopných prežiť iba veľmi málo organizmov. Archeóny majú mikroskopické  rozmery a tvarovo sú rôznorodé. I keď ich vnútorná štruktúra je podobná baktériám, zásadný rozdiel medzi nimi je  v chemickom zložení makromolekúl, z ktorých sa skladajú. Týka sa to predovšetkým chemických zlúčenín podieľajúcich sa na stavbe bunkovej steny /neobsahuje peptidoglykan/, ďalej RNA, tukov a mnohých enzýmov. Prítomnosť špecifických chemických zlúčenín im umožňuje žiť v podmienkach z fyziologického hľadiska neprijateľných pre iné organizmy. Rozmnožujú sa priečnym delením.
Archeóny sa triedia do troch skupín: metanoarcheóny,  haloarcheóny  a termoarcheóny.

Metanoarcheóny produkujú metán – redukciou CO2  vodíkom. Vyskytujú sa v bezkyslíkatom prostredí pôd, aj v tráviacej sústave prežúvavcov. Využívajú sa pri anaeróbnom čistení mestských odpadových vôd - vzniká bioplyn, obsahujúci najmä metán, využíva sa na vykurovanie. Haloarcheóny sú schopné rásť v prostredí s vysokým obsahom NaCl /až 20-26%/, niektoré druhy až v 30%/. Žijú v silne slaných jazerách Veľké slané jazero v USA v Mŕtvom mori v Izraeli. Termoarcheóny žijú v prostredí s teplotou 70-110 C. Redukujú síru na H2S, alebo sírovodík na H2SO4. Žijú v oblastiach činných podmorských sopiek a horúcich sírnych prameňoch.
 
HIV / AIDS
AIDS, slovo, ktoré pred  rokom 1981 nikto nepoznal. Rozpráva i píše sa o ňom veľa, ale stále je tu plno otázok. AIDS sa totiž dotýka nás všetkých. Žiadna iná choroba moderného veku nepriniesla so sebou toľko obáv, strachu a problémov ako AIDS.
HIV / AIDS.
Human – ľudský
Immunodeficiency – nedostatok imunity
Virus – vírus
HIV = ľudský vírus imunitnej nedostatočnosti
 
Acquired – získaný
Immune – imunita
Deficiency – nedostatok
Syndrom – súbor príznakov
AIDS = syndróm získaného zlyhania imunity
 
AIDS je ochorenie, ktoré v histórii medicíny nemá obdobu. Prvé popísané príznaky tohoto ochorenia pochádzajú z roku 1981, ale jeho pôvodca je ešte neznámy. HIV je vírus, ktorý je pôvodcom AIDS. Bol objavený v roku 1983
Aby sme pochopili, akú úlohu hrá vírus HIV pri vzniku AIDS, je treba objasniť si pojmy  - imunitný systém a vírusy.
Imunitný systém  je  obranný systém, ktorého úlohou je bojovať proti cudzorodým látkam – antigénom. Tvoria ho rôzne druhy bielych krviniek,  lymfocyty B, lymfocyty T a makrofágy. Lymfocyty B vykonávajú protilátkovú imunitu. Reagujú na prítomnosť cudzorodých látok tak, že vytvárajú proti nim protilátky, pomocou ktorých ich likvidujú. Ďalším typom bielych krviniek, ktoré zabezpečujú obranyschopnosť organizmu sú lymfocyty T, ktorých je viac druhov.

Niektoré zabezpečujú tzv. bunkovú imunitu. Postarajú sa o odvrhnutie transplantovaných tkanív a orgánov, alebo ničia pozmenené nádorové bunky. Iné druhy sú tzv. pomocné lymfocyty T, ktoré stoja v prvej obrannej línii. Ak vniknú do organizmu cudzorodé látky, napríklad baktérie, alebo vírusy, upozornia na to lymfocyty B, ktoré začnú proti cudzorodým látkam vytvárať protilátky.A práve jeden druh pomocných lymfocytov T, označovaný ako T CD4, je objektom napadnutia vírusom HIV. CD4 znamená označenie receptora, ktorý sa nachádza v obale tejto bielej  krvinky, a cez ktorý, ako cez dvere, vniká vírus HIV do vnútra. Obrazne povedané, vírus HIV predstavuje kľúč a receptor zámku na dverách. Tretím typom bielych krviniek, ktoré zabezpečujú obranyschopnosť organizmu sú makrofágy. Tieto bývajú tiež objektom napadnutia vírusom HIV.

Vírusy
Vírusy patria medzi nebunkové organizmy. Majú veľmi jednoduchú stavbu tela. To je príčinou toho, že nemajú vlastný metabolizmus a nemôžu sa preto sami reprodukovať. Preto môžu existovať iba v živej bunke, v ktorej parazitujú a donútia ju, aby ich reprodukovala.

Vírus HIV
Keď vírus HIV vnikne do bielej krvinky, do troch týždňov až troch mesiacov sa proti nemu vytvoria protilátky. Protilátky dosahujú v krvi vysoké hladiny najmä v 6 – 8 týždni, na ktorých zotrvávajú počas celého obdobia infekcie. A práve prítomnosť protilátok prezrádza, že v organizme je prítomný vírus HIV. Hovoríme, že dotyčný je HIV pozitívny.

Vírus HIV, podobne ako vírus chrípky je veľmi premenlivý. Často mení svoj bielkovinový obal. Preto protilátky neposkytujú obranu a je veľmi ťažké pripraviť proti nim trvalo účinnú očkovaciu látku. Ich veľká premenlivosť má za následok, že počas ich rozmnožovania v hostiteľskej bunke vznikajú nové mutanty vírusu HIV. Niektoré z nich sú schopné napádať aj nervové bunky.
 
Model prirodzeného priebehu infekcie HIV
- Infekcia – vírus HIV je prítomný v krvi, protilátky ešte nie sú vytvorené.
- Horúčkovité ochorenie –  objaví sa okolo tretieho týždňa u niektorých postihnutých. Príznaky podobné ako pri chrípke a zväčšené uzliny.
 
- Vznik protilátok – v priebehu troch mesiacov, zriedka i neskôr.
- Bezpríznakový dlhodobý priebeh – vírus HIV prenikol do bunkového jadra lymfocytu T CD4, alebo makrofágu. Stáva sa súčasťou niektorého chromozómu, ako tzv. provírus. Postupne ubúdajú napadnuté biele krvinky. Môže trvať rôzne dlho, niekoľko rokov.
- Postupný rozvoj klinických príznakov imunitnej nedostatočnosti – v priebehu dvoch rokov u 90% postihnutých dochádza k narušeniu funkcií imunitného systému, ktoré však ešte nestačia pre vznik klinických príznakov ochorenia.
- Postupujúca nedostatočnosť imunitného systému – vznik ARC /AIDS Related Complex/ - súbor príznakov súvisiacich s AIDS. Dostavujú sa horúčky, hnačky, nočné potenie, niekedy i pásový opar. Postihnutí nie sú zdraví, avšak ich ochorenie nespĺňa kritéria definitívne rozvinutého klinického obrazu AIDS. Úbytok lymfocytov T CD4 nadobúda stredný stupeň, porucha imunity. Oportúnne infekcie spôsobujú mikróby, ktoré sa za fyziologických podmienok neprejavujú ako choroboplodné.
- Opakujúce sa oportúnne infekcie a vznik nádorov – rozvinutý klinický obraz AIDS. Výrazná imunitná nedostatočnosť. Značný úbytok T CD4, oportúnne infekcie, nádorové ochorenia, postihnutie nervovej sústavy. choroboplodné. Ich patogenita je výrazná až vtedy, keď je imunitný systém vážne ohrozený. Takéto stavy majú potom agresívny klinický priebeh. Liečiť ich možno iba obtiažne a často vznikajú znovu. Najčastejšie sa jedná o zápal pľúc spôsobený prvokom Pneumocystys carinii. Toto ochorenie sa ťažko prenáša do okolia pacienta. Ak ide o oportúnne infekcie spôsobené bacilom tuberkulózy, salmonelózy, alebo vírusom ovčích kiahní, treba uskutočniť vhodné opatrenia, pretože sa ľahšie prenášajú.

· Koncové štádium nákazy
 
Prenos vírusu HIV
Vírus HIV bol dokázaný v každej telesnej tekutine, ktorá obsahuje biele krvinky. Napriek tomu, že sa nachádza vo viacerých telesných tekutinách, prenáša sa iba prostredníctvom niektorých z nich:
-  krv
-  semeno
-  vaginálny sekrét
-  materské mlieko
 
Aby došlo k prenosu vírusu HIV z infikovanej osoby, musí sa preniesť do krvi druhej osoby. Čím väčšie množstvo vírusu sa nachádza v telesnej tekutine, tým menšie množstvo stačí na prenos HIV. Najväčšia koncentrácia HIV je v krvi, preto stačí na jeho prenos iba kvapka krvi.
Vírus HIV sa nachádza aj v slinách, slzách, pote, ale jeho koncentrácia je veľmi malá. Doteraz nebol zaznamenaný prenos HIV prostredníctvom týchto telesných tekutín.
 
Aktivity, ktorými sa vírus HIV prenáša
· krv -  transfúzia, transplantácia
  -  intravenózne užívanie drog
· semeno, vaginálny sekrét – pohlavný styk
· materské mlieko – dojčenie