Nebunkové a prokaryotické organizmy

Nebunkové a prokaryotické organizmy

Vírusy
Sú nebunkové organizmy, viditeľné len elektrónovým mikroskopom. Ich veľkosť sa pohybuje v rozmedzí 15 – 300 nm. Definované ako molekulárne vnútrobunkové parazity na genetickej úrovni. Ich život je viazaný na konkrétneho hostiteľa, pretože samy nie sú schopné zabezpečiť si všetky životné funkcie. Nemajú vlastný proteosyntetický (ribozómy, t-RNA) a metabolický aparát (enzýmy umožňujúce látkovú premenu), bez hostiteľskej bunky nie sú schopné rásť a deliť sa. Virión je stavebná častica vírusu (infekčná častica).
Pod ich objav sa v roku 1892 podpísal D. I. Ivanovskij, ktorý zistil, že extrakt z chorých tabakových listov aj po prechode cez bakteriologické filtre opätovne vyvolával infikovanie zdravých rastlín. Tento objav poukázal na to, že musia existovať ešte menšie ako jednobunkové organizmy, ktoré by sa na filtri zachytili. Odbor študujúci vírusy je virológia.

Vírus obsahuje:
1) jednu alebo viac molekúl nukleovej kyseliny. Na rozdiel od bunkových organizmov je to vždy iba jeden druh nukleovej kyseliny, buď RNA alebo DNA molekula. Počet génov vírusu je rôzny, u najmenších vírusov 3 u niektorých 300.
2) kapsidu - bielkovinový obal chrániaci genetický materiál vírusu. Niekedy je členený na menšie častice - kapsoméry. Kapsida sprostredkúva naviazanie vírusu na membránu hostiteľskej bunky a môže obsahovať enzýmy umožňujúce začatie reprodukcie vírusu.
3) u niektorých vírusov je okolo kapsidy vytvorený lipoidový (lipoproteínový) obal.
Tvary vírusov:
a) guľovitý (vírus chrípky)
b) tyčinkovitý (vírus tabakovej mozaiky)
c) tvar mnohostenov
d) bakteriofág - vírus baktérií so špecifickou stavbou:
Hlavička obsahuje genetický materiál. Ten je chránený bielkovinovou kapsidou. Z hlavičky vystupuje bičík s tenkým kanálikom v jeho vnútri. Ním prechádza nukleová kyselina po infikovaní do bunky baktérie. Bičík je zakončený doštičkou, z ktorej vyrastajú tŕne a príchytné vlákna. Obidve štruktúry umožňujú absorpciu bakteriofága na povrch baktérie.
 
Rozmnožovací cyklus vírusov
1. Absorpcia - prichytenie vírusu na povrchu bunky
2. Penetrácia - preniknutie celého vírusu do bunky alebo vstreknutie iba jeho nukleovej kyseliny (pri bakteriofágoch). Vírusy najčastejšie prenikajú pinocytózou. Najčastejším vstupom do tela sú sliznice dýchacej a tráviacej sústavy a porušená pokožka. Vstup vírusu do organizmu a jeho následné poškodenie sa označuje ako viróza.
3. Namnoženie viriónov - ak sa do bunky dostane celý vírus, bunka rozloží jeho kapsidu ako cudzorodú bielkovinu. Tým nastane obnaženie nukleovej kyseliny vírusu, ktorá sa replikuje a môže vytvoriť veľké množstvo kópií. Po replikácií nastane tvorba kapsidy. Bielkoviny pre jej stavbu sa tvoria na ribozómoch hostiteľskej bunky.
Niekedy vírus a jeho genóm pretrváva v bunke bez toho, aby sa množil. Hovoríme o perzistencii vírusu. Naopak ak sa vírusová genetická informácia včlení do chromozómu hostiteľskej bunky, pri každom delení bunky je následne odovzdávaná do dcérskych buniek ako provírus. Tento jav označujeme lyzogémia alebo virogénia.
4. Uvoľnenie viriónov - bez zániku hostiteľskej bunky ale najčastejšie s rozpadom hostiteľskej bunky.
 
Zoonózy - virózy prenosné zo živočíchov na človeka
a) vírus besnoty - prenáša infikovaná šelma, so slinami zvieraťa prenikajú virióny do krvného obehu obete, poškodzujú centrálnu nervovú sústavu, spôsobujú bolesť hlavy, krku, slinenie, kŕče svalstva, prenosné na človeka. Mení sa správanie nakazeného zvieraťa, plaché voľne žijúce zvieratá sa stávajú krotkými, prichádzajú do blízkosti obydlí. Očkovaciu látku pripravil L. Paster.
b) vírus krívačky a vírus slintačky - ochorenie dobytka a prasiat, prenosné na človeka
Všetky vyššie uvedené zoovírusy sú RNA vírusy!
 
Známe vírusové ochorenia človeka
Ak sa vírusové ochorenie rozšíri v určitej oblasti hovoríme o epidémii, ak prekročí svetadiely hovoríme o pandémii. Vírusové ochorenie sa lieči antivirotikami. Po prekonaní niektorých vírusových infekcií zostáva človeku doživotná imunita.
I) RNA vírusové ochorenia:
a) chrípka (influenza) - typ A, B, C, akútne infekčné ochorenie dýchacích ciest, antigén ľahko vytvára nové antigénne varianty, bunky voči nim nie sú imúnne
b) detská obrna (poliomyelitída) - akútne zasiahnutie centrálnej nervovej sústavy, ochrnutie, najmenší vírus
c) rubeola - vyrážky, horúčka, zdurenie lymfatických uzlín
d) mumps (zápal príušných žliaz) - vírusové postihnutie príušných žliaz, môžu byť napadnuté aj ostatné žľazy s vnútornou sekréciou, vysoké teploty, doživotná imunita
e) osýpky - svrbiace vyrážky na koži, doživotná imunita
f) AIDS (syndróm zlyhania imunity) - vírus HIV ničí T-lymfocyty, strata imunity
II) DNA vírusové ochorenia:
a) herpes simplex (opar) - mokvavé mechúriky na koži, najčastejšie pery, vírus zostáva v tele ako provírus
b) ovčie kiahne - horúčkovité ochorenie, typické pľuzgieriky
c) bradavice - kožné výrastky
d) hepatitída B - infekčný zápal pečene - žltačka
e) mononukleóza - vírus Epstein - Barrovej, napadnutie lymfatickej sústavy, poškodenie imunity
Mnohé vírusové ochorenia vyžadujú izoláciu pacienta pre obmedzenie šírenia nákazy. Proti niektorým infekčný vírusovým ochoreniam je povinné zákonné očkovanie (záškrt, tetanus, čierny kašeľ, detská obrna).
 
Samostatné skupiny vírusov:
a) pomalé vírusy - nedokáže ich zachytiť imunitný systém
b) onkogénne vírusy (onkovírusy) - spôsobujú neregulované delenie buniek
c) retrovírusy - schopné zmeniť nukleovú kyselinu hostiteľskej bunky včlením svojej genetickej informácie. Pretrvávajú ako provírusy.
 
Baktérie
Sú jednobunkové prokaryotické organizmy mikroskopických rozmerov od 1 - 10 μm, u spirochét až 500 μm. Obývajú rozličné biotopy, sú vo vzduchu, vo vode, v pôde, na povrchu i vo vnútri organizmov. Štúdiom baktérií sa zaoberá bakteriológia. Za zakladateľov tohto odboru považujeme L. Pasteura a R. Kocha.
R. Koch objavil pôvodcu tuberkulózy a L. Pasteur zaviedol do lekárskej praxe profylaxiu. Je to ochranný zákrok v čase, keď ešte nehrozí riziko infekcie. V dnešnom ponímaní ide o očkovanie, ktoré má predchádzať infekčným ochoreniam. Súčasne je známy zavedením pasterizácie (rýchle zahriatie medziproduktov kvasenia na vysokú teplotu).

Stavba bunky baktérií:
Povrch baktérií je chránený bunkovou stenou z peptidoglykanu (mureínu). Pod ňou sa nachádza cytoplazmatická membrána, ktorá sa na niektorých miestach preliačuje dovnútra cytoplazmy. Vytvára tylakoidy, v ktorých sú sústredené asimilačné pigmenty - bakteriochlorofyl a bakterioviridín. Tieto farbivá sú prítomné len u autotrofných druhov. V cytoplazme je prítomné jadro - bakteriálny chromozóm bez jadrovej membrány.
Doplnkovú genetickú výbavu nesú plazmidy. Sú to cyklické molekuly DNA, ktoré sa môžu ľahko včleniť do jadra. Niekedy obsahujú gény, ktoré zodpovedajú za rezistentnosť baktérií voči antibiotikám. V cytoplazme je veľké množstvo ribozómov.
Tvar baktérií býva rôzny a pohybujú sa pomocou jedného alebo viacerých bičíkov. Často tvoria kolónie s charakteristickým tvarom:
a. koky - baktérie guľovitého tvaru.Po rozdelení bunky môžu zostať novovzniknuté koky spolu a vytvárať dvojice - diplokoky, retiazky - streptokoky, strapcovité útvary - stafylokoky alebo balíčky - sarcíny.
b. bacily - tyčinkovité baktérie
c. spirily - zvlnené tyčinkovité baktérie
d. spirochéty - špirálovito stočené baktérie
e. vibriá - rožtekovito ohnuté baktérie
 
Rozdelenie baktérií:
I) podľa závislosti na kyslíku:
a) aeróbne - pre svoju existenciu potrebujú O2
b) anaeróbne - dokážu žiť v prostredí bez O2
c) fakultatívne anaeróbne - prispôsobia sa životu za prítomnosti, aj neprítomnosti O2
II) podľa zdroja uhlíka:
a) autotrofné - zdrojom je CO2, organické látky si tvoria fotosyntézou
b) heterotrofné - zdrojom sú organické látky, ktoré získavajú rôznym spôsobom:
- saprofytické druhy - rozkladajú odumreté telá rastlín a živočíchov
- parazitické druhy - parazitujú na živočíšnych alebo rastlinných hostiteľoch
- symbiotické druhy - spolunažívajú so živočíšnym alebo rastlinným organizmom
III) podľa zdroja dusíka:
a) nitrogénne druhy - sú schopné pútať vzdušný dusík do dusičnanov. Tieto baktérie (Azotobacter) vytvárajú na koreňoch bôbovitých rastlín malé hrčky, preto sa označujú ako hľúzkové. Po zaoraní rastlín sa vytvorené látky uvoľňujú do pôdy a obohacujú ju. To je podstatou zeleného hnojenia.
b) denitrifikačné druhy - rozkladajú dusičnany na molekulový dusík N2 (Bacillus denitrificans), ktorý sa uvoľňuje do atmosféry.
 
Rozmnožovanie baktérií:
Rozmnožovanie baktérií sa deje priečnym delením bunky - amitózou. Časové trvanie delenia je asi 15 - 30 minút.
Niektoré druhy baktérií napr. bacily majú schopnosť vytvárať spóry odolné voči nepriaznivým podmienkam (napr. nepriaznivé teploty, chemikálie). Najstaršie spóry sú známe z archeologických nálezísk egyptských múmií.
 
Súčasné bakteriálne nákazy:
Alimentárne potravinové nákazy - pôvodcami sú patogénne baktérie v potravinách, ktoré sa z rôznych príčin premnožili.
a) salmonelóza - spôsobuje ju 120 typov patogénnej baktérie Salmonella alebo Schigella. Ich prítomnosť v tráviacom systéme človeka sa prejaví do 48 hodín hnačkami, horúčkami a žalúdočnými problémami. Vhodným prostredím na ich namnoženie sú mliečne výrobky, majonézy, zmrzlina, plody mora, mäsové a vaječné výrobky. Medzi ťažké formy salmonelózy patrí týfus.
b) listerióza - spôsobuje ju patogénna baktéria Listeria monocytogenes. Napáda bunky imunitného systému, čo sa prejavuje vysokým horúčkami alebo zdurením lymfatických uzlín. Prevenciou je dodržiavanie tepelnej úpravy a hygieny jedál (jedlo je potrebné zahriať na 70°C, uskladňovať pod 5°C).
c) botulizmus - pôvodcom je Clostridium botulinum, baktéria produkujúca neurotoxín - najjedovatejšiu látku (vydrží aj 4 - 5 hodinový var). Prvé príznaky sa objavujú až po 18 - 96 hodinách s prejavmi poruchy videnia, straty reči, neschopnosti prehĺtať.

Escherichia coli - tvorí prirodzenú, užitočnú mikroflóru tráviacej sústavy človeka. Pri zníženej odolnosti tela spôsobuje zápaly. Ak sa baktérie E. coli nájdu v zdrojoch vody alebo potravinách poukazuje to na zdroj fekálneho znečistenia.)
 
Príklady bakteriálnych ochorení v minulosti:
I) šarlach
II) škvrnitý týfus
III) záškrt
 
Súčasné bakteriálne ochorenia:
a) syfilis - pôvodca Treponema pallidum. Je to chronické, pomaly prebiehajúce ochorenie prvotne postihujúce pohlavné orgány tvorbou vredov.
b) kvapavka - pôvodca Neisseria gonorrhoeae. Ochorenie sa ľahko lieči penicilínom.
c) tuberkulóza - pôvodca Mycobacterium tuberculosis (Kochov bacil). V minulosti závažne pľúcne ochorenie je opäť na vzostupe. Baktérii sa dobre darí vo vlhkom a teplom prostredí.
d) zápal pľúc - pôvodca Steptococcus pneumoniae. Streptokoky spôsobujú hnisavé zápaly - hnisavá angína, zápal stredného ucha, zápal pohrudnice...
 
Liečba bakteriálnych ochorení:
Bakteriálne ochorenia sa liečia antibiotikami, t.j. výlučkami mikroskopických húb a niektorých baktérií. Prvé antibiotikum - penicilín - bolo objavené A. Flemingom. Časté a nesprávne užívanie antibiotík môže viesť k rezistencii (odolnosti) baktérií. Rezistentné baktérie obsahujú gén pre bielkoviny, ktoré ich chránia pred účinkom antibiotík. Náhradou za liečenie antibiotikami môžu byť probiotiká, symbiotické, telu prospešné baktérie.
 
Význam baktérií:
Hoci mnohé druhy baktérií boli a sú pôvodcami nebezpečných ochorení živočíchov, človeka (cholera, mor) i rastlín, ich význam v prirodzených ekosystémoch je nezastupiteľný. Plnia dôležitú úlohu dekompozítorov (reducentov), rozkladajú odumretú hmotu organizmov a mineralizujú ju.
Ich úloha sa využíva aj pri samočistení vodných tokov a v súčasnosti aj pri fungovaní biologických čistiarní odpadových vôd. V poľnohospodárstve sa používajú mikrobiálne insekticídy (Bacillus thuringiensis - proti húseniciam mlynárika kapustového). Okrem toho využívajú poľnohospodári vo svoj prospech aj symbiózu hľúzkových baktérií s koreňmi bôbovitých rastlín (napr. ďatelina). V mliekarenstve sa šľachtené druhy baktérií využívajú v kvasných procesoch na prípravu kefírov, jogurtov a kyslých mliek (napr. Bifidus essensis, Lactobacillusbulgaricus). Farmácia využíva ich produkciu antibiotík a vitamínov. V tele človeka žijú symbiotické baktérie, ktoré napr. napomáhajú tráviacim procesom