Chemické složení živé hmoty

1. Chemické složení živé hmoty Voda= základ všech organismů až 90% hmotnosti těla Minerální látky– osmotická hladina obvykle disociované vazba kationtů na bílkoviny Organické látky– mnoho různých sacharidy(cukry) lipidy(tuky) aminokyseliny– cca 200 bílkoviny– složeny z dvaceti druhů aminokyselin

2. Sacharidy • hydroxyaldehydy a hydroxyketony • monosacharidy– základní stavební jednotky – 3-4 atomy uhlíku • glukóza,fruktóza, galaktóza…… • disacharidy– 2 jednotky • sacharóza, maltóza, laktóza… • oligosacharidy– několik jednotek • polysacharidy– mnoho jednotek (tisíce) • celulóza, škrob, chitin…

3. O H N C H C O H 2 C H 3 Aminokyseliny • Látky obsahujícíkyselou karboxylovouskupinu azásaditou aminoskupinu • postranní řetězce různé • popsány stovky biologických aminokyselin • jen 20 tvoří základní strukturu bílkovin – kódované aminokyseliny (jejich pořadí je zakódováno v DNA)

4. Bílkoviny • Biopolymery složené z aminokyselin a nebílkovinných součástí • Rozmanité struktury a funkce • stavební, katalytická, obranná… • Primární struktura většiny bílkovin je zakódována v DNA • Aminokyseliny jsou spojené peptidovou vazbou – peptidy • peptidy jsou základem bílkovin

5. Bílkoviny • Primární struktura – pořadí aminokyselin • Sekundární struktura – uspořádání části peptidu do pravidelného motivu • Terciární struktura – prostorové uspořádání peptidu • Kvartérní struktura – spojení více peptidů do jednoho funkčního celku

6. O H C O C 2 O H C O C H C O C 2 O Lipidy • Látky obvykle málo rozpustné ve vodě • Mnoho různých chemických struktur • acylglyceroly, vosky, sfingomyeliny… • Acylglyceroly=glycerol+mastné kyseliny

7. Mikrobiální buňky • Buňka= základní jednotka živé hmoty • nezávislá životaschopnost = jedna buňka může tvořit celý organismus • organizovanost = buňka vykazuje a udržuje uspořádaný stav • dědičnost= nese informaci o své struktuře a může ji předat potomkům • rozmnožování= zachování života • metabolismus= biochemické reakce k udržení životních funkcí • otevřený systém= buňka si s okolím vyměňuje látky a energii

8. Obecná charakteristika buněk • Všechny živé buňky vykazují společné vlastnosti • od okolí ohraničené cytoplazmatickou membránou • většina buněk je navíc chráněná pevnou buněčnou stěnou • genetická informace je uložena v DNA • biochemické reakce jsou katalyzované enzymy (bílkovinné katalyzátory) • buňka si udržuje přibližně stálé vnitřní prostředí

9. Rozdělení buněk • Dosud všechny známé živé buňky lze zařadit do dvou základních skupin • prokaryotické • eukaryotické

10. Prokaryotické Nerozdělený vnitřní prostor buňky Bez organel Neoddělené jádro Menší (jednotky mm) Obvykle jeden chromozóm (molekula DNA) Menší genetická informace (~106-107 bp) Časté plasmidy Eukaryotické Vnitřní prostor buňky rozdělený membránami Různé organely Jádro oddělené membránou Větší (desítky mm až mm) Obvykle několik chromozómů (až desítky) Větší genetická informace (~108-1010 bp) Obvykle bez plasmidů Buňky

11. Prokaryotické Nerozdělený vnitřní prostor buňky Bez organel Neoddělené jádro Menší (jednotky mm) Obvykle jeden chromozóm (molekula DNA) Menší genetická informace (~106-107 bp) Časté plasmidy Eukaryotické Vnitřní prostor buňky rozdělený membránami Různé organely Jádro oddělené membránou Větší (desítky mm až mm) Obvykle několik chromozómů (až desítky) Větší genetická informace (~108-1010 bp) Obvykle bez plasmidů Buňky

12. Prokaryotické Nerozdělený vnitřní prostor buňky Bez organel Neoddělené jádro Menší (jednotky mm) Obvykle jeden chromozóm (molekula DNA) Menší genetická informace (~106-107 bp) Časté plasmidy Eukaryotické Vnitřní prostor buňky rozdělený membránami Různé organely Jádro oddělené membránou Větší (desítky mm až mm) Obvykle několik chromozómů (až desítky) Větší genetická informace (~108-1010 bp) Obvykle bez plasmidů Buňky

13. Prokaryotické Nerozdělený vnitřní prostor buňky Bez organel Neoddělené jádro Menší (jednotky mm) Obvykle jeden chromozóm (molekula DNA) Menší genetická informace (~106-107 bp) Časté plasmidy Eukaryotické Vnitřní prostor buňky rozdělený membránami Různé organely Jádro oddělené membránou Větší (desítky mm až mm) Obvykle několik chromozómů (až desítky) Větší genetická informace (~108-1010 bp) Obvykle bez plasmidů Buňky

14. Prokaryotické Nerozdělený vnitřní prostor buňky Bez organel Neoddělené jádro Menší (jednotky mm) Obvykle jeden chromozóm (molekula DNA) Menší genetická informace (~106-107 bp) Časté plasmidy Eukaryotické Vnitřní prostor buňky rozdělený membránami Různé organely Jádro oddělené membránou Větší (desítky mm až mm) Obvykle několik chromozómů (až desítky) Větší genetická informace (~108-1010 bp) Obvykle bez plasmidů Buňky

15. Prokaryotické Nerozdělený vnitřní prostor buňky Bez organel Neoddělené jádro Menší (jednotky mm) Obvykle jeden chromozóm (molekula DNA) Menší genetická informace (~106-107 bp) Časté plasmidy Eukaryotické Vnitřní prostor buňky rozdělený membránami Různé organely Jádro oddělené membránou Větší (desítky mm až mm) Obvykle několik chromozómů (až desítky) Větší genetická informace (~108-1010 bp) Obvykle bez plasmidů Buňky

16. Prokaryotické Nerozdělený vnitřní prostor buňky Bez organel Neoddělené jádro Menší (jednotky mm) Obvykle jeden chromozóm (molekula DNA) Menší genetická informace (~106-107 bp) Časté plasmidy Eukaryotické Vnitřní prostor buňky rozdělený membránami Různé organely Jádro oddělené membránou Větší (desítky mm až mm) Obvykle několik chromozómů (až desítky) Větší genetická informace (~108-1010 bp) Obvykle bez plasmidů Buňky

17. Cytoplazmatická membrána • Zajišťuje oddělení vnitřního prostoru od vnějšího • Často zprohýbaná • Polopropustná • Fosfolipidová dvojvrstva • Fluidně mozaikový model • Součástí bílkoviny (až 70%)

19. Fosfolipidy O R C C H 1 2 R C C H O 2 O H C O P O X 2 O R1, R2 – zbytky mastných kyselin X – hydrofilní skupina

20. Fosfolipidy • Lipidy, mající jednu mastnou kyselinu nahrazenou fosfátem • Na fosfátu bývá navázána hydrofilní skupina (cholin, serin…) • Fosfolipidy jsoupovrchově aktivní látky (tenzidy) • část molekuly je hydrofilní (fosfát) • část je lipofilní (zbytky mastných kyselin) • ve vodném prostředí mají tendenci sdružovat se lipofilními konci a tvořit dvojvrstvu

21. Propustnost membrán • Propustnost závisí na hustotě • Hustotu zvyšují • nasycené mastné kyseliny (těsnější uspořádání) • steroly (cholesterol, ergosterol…) – jen u některých skupin organismů – výplň mezer • Přes membránu mohou projít jen malé molekuly bez náboje, lipofilní a ploché molekuly snadněji • Pro ostatní látky má buňka specializované bílkovinnépřenašeče

22. Buněčná stěna • Z pevného materiálu, obvykle sacharidu • Bakterie, Archea– peptidoglykan • Rostliny– celulóza • Houby– chitin • Živočichové – bez stěny • Dává buňce tvar • Ochrana před osmotickým šokem, ale jen do určité míry • Buňka s odstraněnou stěnou = protoplast

23. Osmóza • Zapříčiněná polopropustností biologických membrán • Přes membránu projde voda a malé molekuly bez náboje • Ostatní látky neprojdou • Snaha dosáhnout rovnováhy = stejné koncentrace látek uvnitř a vně buňky • Odlišná koncentrace látek se vyrovnává přesunem vody

24. Hypotonické prostředí

25. Hypotonické prostředí H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O

26. Hypotonické prostředí

27. Hypertonické prostředí

28. Hypertonické prostředí H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O

29. Hypertonické prostředí

30. Hypotonické prostředí

31. Hypotonické prostředí H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O

32. Hypotonické prostředí

33. Hypertonické prostředí

34. H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O Hypertonické prostředí

35. Hypertonické prostředí

36. Cytoplasma • Polotekutá výplň buňky • Bílkoviny, lipidy, sacharidy, minerály, voda, meziprodukty metabolismu… • Lokálně uspořádaná

37. Genetická informace • Genetická informace buněk je uložena v DNA • 1 molekula DNA = chromozóm • V buňce může být více chromozómů • bakterie a archea = obvykle jeden chromozóm • eukarya = obvykle více chromozómů (i desítky)

38. Genetická informace • Ploidie= počet kopií všech chromozómů • haploidní buňka= 1 sada chromozómů • diploidní buňka= 2 sady chromozómů(eukarya) • Homologní chromozómy– tvoří pár • geny pro stejnou věc na stejných místech • různá konkrétní forma genu (alela) • např. funkční a nefunkční gen, různá barva apod.

39. Další obecné součásti buněk • Bílkoviny • enzymy(katalýza biochemických reakcí) • stavební funkce(cytoskelet = vnitřní podpora buňky) • informační funkce(přenos signálů) • obranná funkce(toxiny, protilátky…)

40. Další obecné součásti buněk • Ribozómy– kuličky složené z bílkovin a RNA • průměr cca 20 nm • zajišťují syntézu polypeptidových řetězců • množství kolísá podle potřeby buňky tvořit bílkoviny • u prokaryot 102-104

41. Další obecné součásti buněk • Inkluze – váčky obalené membránou • Zásobní látky – polysacharidy, lipidy, polykyseliny… • Nízkomolekulární látky • meziprodukty metabolismu • signální látky • odpadní látky • …

42. Strom života Rostliny Houby Archea Bacteria Živočichové Eukarya Společný předek

43. Složení mikrobiálních buněk !!! 3 základní domény života, ale jen 2 základní typy buněk !!!

44. Bakteriální buňky

45. Chemické složení bakteriálních buněk

46. Velikost a tvar bakteriálních buněk • Tvarová variabilita není velká • tyčinky • koky (kulovité bakterie) • vibria (zahnuté tyčinky) • spirální • pleomorfní (proměnlivé tvary) • Časté je neúplné oddělení více bakteriálních buněk • shluky • vlákna(pseudomycelia) • tvar shluků závisí na způsobu dělení

47. Kruhové bakterie - koky Kok Diplokok Tetráda Sarcina Stafylokok Streptokok

48. Staphylococcus epidermidis

49. Streptococcus sp.

50. Oválné bakterie Oválné Tyčinkovité Palisády Diplobakterie Streptobacily