Prokariotske stanice

Sve što nas okružuje, a i naš organizam, stanište je različitih mikroorganizmima. Pogledaj videozapis koji prikazuje bakteriju roda Lactobacillus u probavnom sustavu čovjeka. Ona sudjeluje u održavanju ravnoteže crijevne mikroflore. Zatim odgovori na pitanja.

Kakvog je oblika Lactobacillus?
Koje još bakterije žive u našem probavnom sustavu?
U kakvom su simbiotskom odnosu s nama te bakterije?

Stanica je osnovna građevna i funkcionalna jedinica svakoga živog bića. U jednostaničnih organizama jedna stanica obavlja sve životne funkcije. U višestaničnih organizama svaka je stanica preuzela određenu ulogu kako bi zajedničkom sinergijom omogućila život organizmu.
Na temelju osnovnih strukturnih dijelova koji čine stanicu razlikujemo dva tipa stanica: prokariotsku i eukariotsku stanicu.

U prokariote ubrajamo arheje i bakterije.
Arheje imaju isti tip stanične organizacije kao i bakterije, ali se od njih razlikuju po građi stanične stijenke, molekuli rRNA i po sastavu membranskih lipida.

Arheje su mikroorganizmi koji, osim staništa s umjerenim ekološkim uvjetima, nastanjuju i staništa s ekstremnim uvjetima. Prouči u galeriji najpoznatije arheje.

Arheje imaju isti tip stanične organizacije kao i bakterije, ali se od njih razlikuju po

• građi stanične stijenke,
• molekuli rRNA i
• sastavu membranskih lipida.

Bakterije su najbrojnija skupina prokariota. Međusobno se razlikuju po veličini, obliku, staništu i metabolizmu. Oblik bakterija određen je s više različitih čimbenika, a to su pokretljivost, prianjanje na različite podloge, pristup hranjivim tvarima i mogućnost izbjegavanja predatora. Bakterije mogu aktivno mijenjati svoje oblike. Neke su promjene privremene, neke se ponavljaju, a neke nastaju tijekom razvoja specijaliziranih stanica (primjerice stvaranje spora). Dakle, oblik bakterije nije slučajan, nego ima biološko značenje, a to je lakše preživljavanje. 

Nakon stanične diobe neke se bakterije ne razdvajaju, nego oblikuju karakteristične grozdaste (staphylo-) ili lančaste (strepto-) oblike.

Bakterije se dijele i prema načinu prehrane na autotrofne i heterotrofne.

Autotrofne bakterije same sintetiziraju organske spojeve. Prema izvoru energije kojim se koriste za sintezu, dijelimo ih na fotoautotrofne i kemoautotrofne.

Heterotrofne bakterije koriste se gotovom organskom tvari iz okoline.

Prokariotske stanice imaju jednostavnu građu, veličine su od 0,2 do 10 μm. Nemaju pravu jezgru ni ostale organele omeđene membranom. Klikni na brojeve i doznaj više o građi prokariotske stanice.

Ovisno o debljini sloja peptidoglikana koji gradi staničnu stijenku, bakterije dijelimo na
gram-pozitivne i gram-negativne. Ta podjela bakterija zasniva se na metodi bojenja bakterija koju je 1884. godine osmislio Christian Gram. Svoju primjenu našlo je u dijagnostici zaraznih bolesti i određivanju antibiotskoga liječenja jer omogućuje prepoznavanje bakterija prema obliku i načinu rasta.

Neke vrste bakterija u nepovoljnim uvjetima mogu stvoriti zaštitnu strukturu koju nazivamo endospora. 

Bakterije se razmnožavaju nespolno – dvojnom diobom, pri čemu se jedna bakterijska stanica podijeli i nastaju dvije stanice kćeri koje su genski istovjetne. 

U povoljnim se uvjetima bakterije vrlo brzo razmnožavaju, primjerice bakterija E. coli se u optimalnim uvjetima dijeli svakih 20 – 30 minuta. Prouči sliku koja prikazuje E. coli i riješi zadatak.

Iako u bakterija ne postoji spolni način razmnožavanja, one mogu izmijeniti genski materijal na tri načina: konjugacijom, transdukcijom i transformacijom.

Svaki od ova tri načina prouči u galeriji.

U prokariotskom organizmu odvijaju se svi biokemijski procesi potrebni za život. Zato ovi jednostanični organizmi mogu živjeti samostalno. Ponekad tvore kolonije spacifične formacije koja se naziva biofilm. Unutar takvih kolonija, jedinke su uspostavile interakciju koja im osigurava veću otpornost na različita dezinfekcijska sredstva i antibiotike.

Cijanobakterije su gram-negativne bakterije. Njihove su stanice veće od bakterijskih stanica i nemaju bičeve za pokretanje. U staničnoj stijenci imaju pektin koji u doticaju s vodom bubri pa stvaraju sluzaste tvorevine. Procesom fotosinteze stvaraju atmosferski kisik i cijanoficejski škrob. 

Cijanobakterije su kozmopoliti – široko rasprostranjene vrste. Obitavaju u slatkim i slanim vodama, tlu, kori drveća, ali i u ekstremnijim okolišima kao što su pustinje i termalni izvori. Uzrokuju cvjetanje voda. Klikni na karticu, doznaj više o tome i provedi malo istraživanje.

Iako su cijanobakterije jednostanični organizmi, njihove se stanice mogu udružiti u kuglaste ili nitaste kolonije povezane zajedničkim sluzavim ovojem. Jednostanični oblici razmnožavaju se dvojnom diobom, a kolonijalni se oblici razmnožavaju fragmentacijom, tj. kidanjem kolonije na manje dijelove.

Bakterije se nalaze posvuda i utječu na gotovo sve životne procese na Zemlji. Njihov utjecaj na okoliš u kojemu žive i živa bića s kojim dijele taj okoliš može biti pozitivan, negativan ili neutralan.
Kao što je spomenuto, saprofitske bakterije sudjeluju u kruženju tvari u prirodi. Klikni na karticu i doznaj više o tome.

U procesu vrenja ili fermentacije, saprofitske bakterije imaju važnu ulogu. Vrenje je proces nepotpune razgradnje organskih molekula pri čemu se oslobađa mala količina energije, a može biti aerobno (octeno vrenje) i anaerobno (mliječno-kiselinsko i maslačno vrenje). Klikni na krugove i doznaj više o pojedinom vrenju.

Na ljudskom tijelu žive milijuni bakterija. Pogledaj vidozapis i razmisli o tome jesu li i koliko te bakterije korisne/ štetne za čovjeka.

U ljudskome probavnom sustavu živi više od 500 različitih vrsta bakterija koje čine crijevnu mikrofloru. To su tzv. dobre bakterije koje pomažu u održavanju zdravoga probavnog i imunosnog sustava. 

Izloženost stresu i neuravnotežena prehrana mogu uzrokovati različite bolesti i poremetiti crijevnu floru. Klikni na karticu i doznaj kako održati ravnotežu crijevne flore.

Samo mali broj bakterijskih vrsta uzrokuje bolesti u čovjeka. Patogene bakterije su one bakterije čiji produkti metabolizma djeluju toksično na naše tijelo. Prouči u tablici neke od patogenih bakterije i bolesti koje uzrokuju. Još detaljnije informacije te načine liječenja i prevencije, pročitaj u dokumentu u prilogu.

Da bi se spriječilo širenje patogenih bakterija, provode se postupci sterilizacije i pasterizacije.

Bakteriologijom, granom koja istražuje bakterije, bavi se određeni broj znanstvenika. Neki od njih se bave primjenom bakterija u genetičkom inženjerstvu gdje se njima koriste za umnožavanje gena i za različita istraživanja na molekularnoj razini. Pogodni su genetički objekti jer se lako uzgajaju na hranjivim podlogama. Hranjive podloge sadrže sve tvari koje su bakterijama neophodne za rast i razmnožavanje.