2. Prokarionty – organizmy bezjądrowe

Królestwo: Bezjądrowe (Procaryota obejmujące bakterie – Monera)

               Podkrólestwo: Archeany (Archaea)

               Podkrólestwo: Eubakterie (Eubacteria)

2.1. Budowa komórki bakteryjnej (prokariotycznej)

·         Prokarionty to organizmy pozbawione jądra komórkowego.

·         Laseczki i niektóre maczugowce posiadają przetrwalniki (endospory).

·         Laseczki i pałeczki tworzą czasem różnego typu układy, m.in. proste lub rozgałęzione nici czy nieregularne skupiska.

·         Błona komórkowa zbudowana jest z białka i lipidy.

·         Ściana komórkowa zbudowana jest z sieci włókiem mureinowych.

·         Mureina to substancja białkowo-cukrowa.

·         W skład komórki proteobakteryjnej wchodzą: mezosom (oddychanie), błona komórkowa (oddychanie), ściana komórkowa, genofor w nukleoidzie (kulista cząsteczka DNA), rybosom (synteza białek).

·         W skład komórki sinicy wchodzą: tylakoidy z barwnikiem (oddychanie), nukleoid (DNA), ściana komórkowa, błony, rybosom (synteza białek).

·         Otoczki śluzowe chronią przed wyschnięciem i wchłonięciem.

·         Fimbrie to narządy służące do utrzymania bakterii przy podłożu oraz zostają wykorzystane w trakcie koniugacji.

·         Plazmidy to mniejsza cząsteczka DNA(od genoforu), znajdująca się w cytoplazmie.

·         W cytoplazmie znajdują się ziarna materiału zapasowego czyli np. glikogenu.

·         Endospory powstają wewnątrz komórki przez obudowę genoforu wraz z małą ilością cytoplazmy oraz błoną komórkowa i rybosomami, wielowarstwową ścianą złożoną z białek i cukrowców wysyconych tłuszczami.

·         Stan utajonego życia to anabioza.

2.2. Funkcje życiowe prokariontów

Odżywianie

·         Bakterie cudzożywne to heterotrofy. Wchłaniały one związki organiczne przez błonę i ścianę komórkową. Zbyt duże związki byłe trawione przez enzymy na zewnątrz.

·         Bakterie samożywne to autotrofy. Syntetyzowały one złożone związki organiczne z związków nieorganicznych. Energia potrzebna do tych syntez pochodziła z egzoenergetycznych reakcji chemicznych, czyli procesu zwanego chemosyntezą.

·         Obecnie chemosyntezy występują u bakterii nitryfikacyjnych (Nitcosomonas, Nitrobacter).

·         Bakteriochlorofil to podstawowy związek potrzebny do przeprowadzenie procesu fotosyntezy.

·         U sinic pojawił się inny typ chlorofilu: chlorofil a, który zwiększył efekty fotosyntezy.

·         Fotosynteza: 6H2O + 6CO2 + hv (energia świetlna) -> C6H12O6 + 6O2.

·         Fermentacja to proces oddychania beztlenowego. Proces ten polega na rozłożeniu cukrów co powoduje wydzielanie się energii. Produktem rozkładu (oddychania beztlenowego) może być: etanol, kwas mlekowy, kwas octowy itp. + CO2 + energia (Sarcina – etanol; Lactobacillus – kwas mlekowy).

Oddychanie wewnątrzkomórkowe

·         Bakterie, które oddychają beztlenowo to anaeroby.

·         Aeroby to bakterie, które oddychają używając tlenu. Proces oddychania z udziałem tlenu jest kilkakrotnie bardziej wydajny. Produktem takiej reakcji jest: CO2 + H2O + energia. 

Wiązania azotu cząsteczkowego

·         Niektóre prokarionty potrafią przyswajać N2, są nimi: b.tlenowe: Azobacter, Rhizobium; beztlenowe: Clostridium pasteurianum; oraz sinice. 

Rozmnażanie się – podział komórek

·         Organizmy posiadające genofor (jedna cząsteczka DNA) nazywamy haploidalnymi.

·         Prokarionty rozmnażają się bezpłciowo 3 sposobami, są nimi: podział komórki(mitoza), fragmentacja oraz koniugacja. 

·         Koniugacja

·         Koniugacja polega na łączeniu się bakterii za pomocą fimbrii i wymianą części materiału genetycznego najczęściej w postaci plazmidu, choć czasem też genoforu. Proces ten prowadzi do zwiększenia różnorodności genetycznej bakterii.

2.3. Systematyka prokariontów

Metody klasyfikacji

·         Prokarionty są organizmami mało zróżnicowanymi, dlatego ich klasyfikowanie jest trudne.

·         Kształty komórek nie odzwierciedlają ich naturalnych linii filogenetycznych.

·         Ogólne funkcje życiowe także nie pozwalają na naturalną klasyfikacje bakterii.

·         Hans Gram stworzył jedną z pierwszych metod klasyfikacji bakterii, która polegała na zabarwieniu bakterii, a następnie zaobserwowania które bakterie barwią się na niebiesko, a które na czerwono. Metodę tę nazywa się metodą Grama.

·         Bakterie które zabarwiają się na niebiesko określa się jako: Grama-dodatnie (G+), a na czerwono jako: Grama-ujemne (G-).

·         Jak zauważono bakterie należące do grupy Grama-dodatnie (czyli barwiące się na niebiesko), mają grubą ścianę mureinową, natomiast bakterie z grupy Grama-ujemne (barwiące się na czerwono)mają cienką ścianę i dwie błony komórkowe (zewnętrzną i wewnętrzną).

Podział systematyczny

Archeany (archebakterie):	Bakterie właściwe (eubakterie):
Archeany są bliższe komórką eukariotycznym od innych prokariontów, z powodu występowania podzielonego na odcinki DNA (jak u eukariontów), brakiem mureiny w ścianie komórkowej oraz budową rybosomów. Archebakterie wydają się wyraźnymi potomkami pierwotnych organizmów, dlatego też żyją w ekstremalnych warunkach, niedostępnych dla innych istot.	Sinice: samożywne, najczęściej wodne organizmy jednokomórkowe bądź kolonijne. Prócz chlorofilu a, posiadają takie barwniki jak fikocyjanina i fikoerytryna. Niektóre z sinic potrafią wiązać wolny azot, dzięki heterocystą, czyli wyspecjalizowanymi komórkom.
	Promieniowce: najczęściej organizmy Grama-dodatnie, żyją w glebie (czyli są sporofitami), choć występują też w postaci pasożytów, tworzą rozgałęzione kolonie.
	Krętki: bakterie śrubowato skręcone, poruszają się ruchem wijącym.
	Proteobakterie: najpospolitsze formy prokariontów, mają zazwyczaj sztywną mureinową ścianę komórkową.

2.4. Występowanie i znaczenie prokariontów

·         Organizmy prokariotyczne występują w zasadzie wszędzie.

·         Bakterie spełniają ważne funkcje biologiczne i gospodarcze.

·         W 1g żyznej gleby może żyć nawet 700mln bakterii, a w 1g mułu dennego 100 mln, są to najczęściej saprofity.

·         Bakterie zajmują poziom troficzny reducentów m.in. liczne grupy promieniowców (f. rozgałęzione)

·         Saprofity te są pożywienie dla protistów (organizmy eukariotyczne).

·         Bakterie (heterotroficzne), które żyją wewnątrz innych organizmów wielokomórkowych, mogą być: symbiontami, komensalami lub pasożytami.

·         Prokarionty symbiotyczne charakteryzują się tym, że ich relacje między organizmem, w którym żyją, są obustronnie korzystne. Przykłady: Bacteroides (bakteria trawiąca celulozę) żyje w żwaczu przeżuwaczu np. owcy; Pillotina w jelicie termitów; Rhizobium (przyswaja N2) z roślinami motylkowymi (groch, fasola, łubin, wyka).

·         Prokarionty komensaliczne to bakterie, które korzystają z dostarczonego przez organizm - w którym żyją - pokarmu i schronienia. Same jednak nic do tego współżycia nie wnoszą. Przykład: Escherichia coli (pałeczka okrężnicy) z człowiekiem (żyje w końcowej części przewodu pokarmowego).

·         Pasożyty natomiast szkodzą swojemu żywicielowi. Niszczą tkankę i wytwarzają substancje toksyczne, które zatruwają organizm, co wywołuje choroby.

·         Powszechne choroby bakteryjne człowieka:

Nazwa choroby:	Bakteria:	Dolegliwości:
Dur brzuszny (tyfus)	Salmonella typhi	Gorączka, wyczerpanie, ból brzucha.
Gruźlica	Mycobacterium tuberculosis	Wilgotny kaszel, osłabienie, chudnięcie, brak apetytu, gorączka, krwioplucia.
Zapalenie płuc	Diplococcus pneumoniae	Suchy kaszel, mała gorączka, ból gardła.
Kiła	Treponema pallidium	Opryszczka, zapalenia, bolesność.
Rzeżączka	Neisseria gonorrhoeae	Ropny wyciek z cewki moczowej, pieczenie i ból przy oddawaniu moczu lub zaburzenia cyklu miesiączkowego.

·         Inne choroby: błonica, tężec (skurcze mięśni), czerwonka bakteryjna (krwiste wymioty, luźne stolce), trąd(utrata czucia i tkanki), cholera (biegunka, wymioty), dżuma (wysoka gorączka, dreszcze, rozszerzenie żył).

·         Dawniej organizmy prokariotyczne brały udział w tworzeniu się złóż ropy naftowej, siarki, rud żelaza, złóż saletry potasowej.

·         Człowiek wykorzystuje bakterie prokariotyczne do: produkcji: alkoholi, kwasów organicznych, antybiotyków , hormonów, enzymów, witamin, aminokwasów; używa ich do: kiszenia kapusty, ogórków, oliwek, zsiadania się mleka; sinice stosuje jako nawozy; biogaz powstający podczas oddychania beztlenowego używany jest do ogrzewania pomieszczeń i napędzania pojazdów; bakterie stosuje się także do oczyszczania ścieków. Człowiek nauczył się zmieniać bakterie genetycznie, dzięki czemu takie bakterie mogą: wytwarzać ludzką insulinę, hormon wzrostu czy czynniki krzepliwości krwi.

·         Bakterie wywołują choroby u ludzi, niszczą żywność oraz drewno.