Biologie

E-learning jako vzdělávací nástroj školy 3. tisíciletí

  • Full Screen
  • Wide Screen
  • Narrow Screen
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Prokaryotická buňka

Email Tisk PDF

Struktura prokaryotické buňky

Je vývojově primitivnější než buňka eukaryotická, typická buňka bakterií a sinic. Nemá vlastní jádro, obsahuje pouze jeden chromozóm. Její povrch je ohraničený buněčnou stěnou, pod kterou leží cytoplazmatická membrána (viz. sekce "Základy obecné biologie - základní strukturální typy živých soustav", 1. ročník).

340px-Structure_bacterienne
Obrzek č. 1 Stavba prokaryotické buňky; legenda k obrázku: A - pilusy, B - ribozomy, C - kapsula (pouzdro), D - buněčná stěna, E - bičík, F - cytoplazma, G - vakuola, H - plazmid, I - nukleoid (nepravé jádro, chromozom), J - cytoplazmatická membrána. (Zdroj: http://en.wikipedia.org).

U prokaryotických buněk lze rozlišit struktury vždy přítomné v buńkách prokaryot a struktury, které se vyskytují jen v některých prokaryotických buňkách.

Struktury přítomné v buňkách všech prokaryot    

  • Cytoplazmatická membrána - selektivně propouští látky mezi buňkou a prostředím (semipermeabilní), její tloušťka je 5-9 nm,  je plastická, část se může včlenit nebo oddělit místo metabolických dějů  (obsahuje enzymy dýchacího řetězce, aparát pro fotosyntézu a pro syntézu lipidů, syn. tuků). Na její stavbě se podílí dvojitá vrstva fosfolipidů, hydrofobní části jsou orientovány k sobě (zbytky mastných kyselin), hydrofilní molekuly směřují od sebe (zbytky kyseliny fosforečné)  a vmezeřené molekuly proteinů (bílkovin).

struktura_CM
Obrázek č. 2 Zjednodušené schéma buněčné membrány. (Zdroj: http://www.sci.muni.cz).
  • Buněčná stěna - je pevná, elastická, permeabilní (propustná) pro soli, nízkomolekulární a vysokomolekulární látky. Její základní složkou je peptidoglykan murein nebo pseudopeptidoglykan - pseudomurein. Představuje jediný pevný útvar buňky, zajišťuje její mechanickou ochranu a kompenzaci vnitřního přetlaku. Podle barvitelnosti buněčných stěn se dělí bakterie do dvou skupin:
  1. Grampozitivní bakterie (G+), obr. 3a - jejich buněčné stěny se barví nevratně (irreversibilně) modro-fialově (barvivo se zadrží v buněčné stěně a neodbarví se organickými rozpouštědly). Tyto bakterie mají velmi silné buněčné stěny, které mohou tvořit 10 až 20 % buňky. (Pozn. autora: barvení se provádí roztokem krystalové violeti a následným mořením v Lugolově roztoku - roztok jodu v jodidu draselném).
  2. Gramnegativní bakterie (G-), obr. 3b - buněčná stěna se po zbarvení odbarví organickými rozpouštědly a při použití dalšího barviva se barví červeně. Stavba jejich buněčné stěny je komplikovanější než u G+ bakterií, v porovnání s jejich buněčnými stěnami je tenčí. Na mureinovou složku se vážou fosfolipidy a složené cukry (lipopolysacharidy).
G_bakterie
G-bakterie
Obrázek č. 3a Mikroskopický obraz G+ bakterií (vlevo) a obrázek č. 3b Mikroskopický obraz G- bakterií (vpravo). (Zdroj: http://en.wikipedia.org).
  • Cytoplazma - vnitřní obsah buňky ohraničený biomembránou (cytoplazmatickou membránou). Obsahuje jak látky zásobní, tak produkty odpadního metabolismu buňky. její přesné složení nelze stanovit, je proměnlivé. Její hlavní funkce spočívá v tvorbě prostředí pro metabolické děje v buňce
  • Ribozomy - představují drobné váčky s proteiny (bílkovinami) - v počtu několik set až tisíc v jedné buňce, jsou typu 70S. Nejsou ohraničeny biomembránou, viz. sekce "Základy obecné biologie", 1. ročník. Jejich hlavní funkcí je syntéza bílkovin - jsou na nich vazebná místa pro molekuly RNA (ribonukleové kyseliny).
  • Inkluze - obsahují zásobní látky v prokaryotickém typu buňky, patří k nim zejména z cukrů glykogen důležitý pro tvorbu energie, tukovité látky, dále volutin (zdroj fosfátu při nedostatku živin) a někdy kapénky síry (sirné bakterie).
  • Nukleoid (nepravé jádro, chromozom) - má kružnicový tvar, je tvořen jedinou molekulou DNA (prokaryotická DNA je mnohokrát delší než vlastní buňka a je tudíž složitě svinuta v centru buňky, obsahuje až 3500 genů).  Není ohraničen proti cytoplazmě membránou. Jedna klička DNA je napojena na plazmatickou membránu, což má nenahraditelný význam pro dělení buňky. Prokaryotický chromozom replikuje z jediného místa, tzv. počátku replikace, který má sepcifickou sekvenci DNA. Replikace postupuje na obě strany kružnicové molekuly a končí v bodě, který je protilehlý počátku replikace. Hlavní funkcí prokaryotického chromozomu spočívá v zajištění základní genetické informace.
  

prokarB

Obrzek č. 4 Stavba prokaryotické buňky. (Zdroj: Kolektiv autorů: Biologie I - pracovní sešit, Gymnázium v Klatovech, 1995).

Struktury přítomné v některých prokaryotických buňkách

  • Mezozomy - jsou jen u grampozitivních bakterií, vznikají vchlípením cytoplazmatické membrány (tvoří měchýřky). Pravděpodobně ovlivňují dělení buněk.
  • Chromatofory - jsou přítomné u fototrofních bakterií, mají stejnou funkci jako chloroplasty v rostlinné buňce. Obsahují pigmenty absorbující sluneční záření a karotenoidy. Vznikají vchlípením cytoplazmatické membrány.
  • Kapsula (pouzdro) - umožňuje bakteriím odolávat proti fagocytóze (pohlcení). Dělení bakterií podle přítomnosti pouzdra:
  1. S - formy: mají pouzdro (hladký povrch), tyto bakterie označujeme pojmem "pouzdraté".
  2. R - formy: nemají na svém povrchu pouzdro (drsný povrch), tyto bakterie označujeme pojmem "bezpouzdré".
Některé bakterie tvoří slizovitá pouzdra - makrokapsuly, např. bakterie rodu Bacillus. Pouzdro zvyšuje odolnost buňky proti vnějším vlivům. Je tvořené především z molekul polysacharidů, ale též bílkovin, lipidů a jiných látek.
  • Pochva - mají ji tzv. pochvaté bakterie. Jsou to obaly trubkovitého tvaru. Uvnitř obalů jsou řetízky buněk, typikcé pro Streptokoky.
Streptokoky
Obrázek č. 5 Stavba streptokoků obalených pochvou - EM. (Zdroj: http://www.sci.muni.cz).
  • Bičíky - umožňují pohyb bakteriálním buňkám. Dutý bičík koření v cytoplazmě buněk, tzv. bazálním tělískem. Buňka může mít jeden nebo více bičíků různě umístěných na svém povrchu. Bičíkatá vlákna tvoří molekuly globulárních bílkovin - flageliny (bílkovina podobná myosinu).
tvary_bakteri_podle_bik
Obrázek č. 6 Tvary bakterií podle tvaru a počtu bičíků; legenda k obrázku č. 6: A - monotricha, B - lofotricha, C - amfitricha, D - peritricha. (Zdroj: http://cs.wikipedia.org).
  • Fimbrie (pilusy) - krátká křehká vlákna na povrchu buněk, obvykle v počtu 1-400. Jsou typické jen u gramnegativních bakterií. V porovnání s bičíky jsou tenčí a kratší. Tvoří je molekuly bílkovin, jsou nepohyblivé. Pravděpodobně napomáhají při konjugaci bakterií (rozmnožování) a usnadňují lepší přilnavost k povrchu buněk, ale též neživé hmoty.
  • Plynové vakuoly - "pseudovakuoly", jsou typické u fototrofních prokaryotických buněk. Představují váčky ohraničené biomembránou z bílkovin, propustné pro vodu a plyny.
  • Endospory - tvoří se u některých grampozitivních bakterií, jsou typické např. pro bakterie rodu Bacillus nebo Clostridium. Jejich hlavní funkcí je ochrana buněk proti nepříznivým životním vlivům, např. výrazným teplotním výkyvům. Vznikají v procesu sporulace - nejprve se rozdělí nukleoid (replikace DNA) a jedna jeho část přejde do vznikající spory. Cytoplazma se zahustí (buňka ztratí část vody), poté se postupně vytvoří tuhý několikavrstevný obal. Díky sporulace mohou některé bakterie odolávat teplotám + 100 °C až - 190 °C. Za příznivých podmínek začne spora klíčit. 
Opakovací otázky:
  1. Popište stavbu nepravého jádra prokaryotické buňky.
  2. Které organismy mají prokaryotickou buňku?
  3. Popište organely vždy přítomné u prokaryot.
  4. Popište uspořádání bičíků u peritrich, lofotrich a amfitrich.
  5. Jak se dělí bakterie podle přítomnosti pouzdra?
  6. Popište proces sporulace u bakterií. Jaký význam má tento děj?


Navigace: 1. ročník Základy obecné biologie Prokaryotická buňka