Recyklace ribozomů u bakterií: proces

Bakterie patřily k řetězci vývoje života na Zemi. Vznikly cca před 3 miliardami let a ovlivnily jak vývoj prostředí, tak vývoj jiných druhů, neboť infekce jsou významnými faktory selekce. Již bylo popsáno více než 2000 druhů bakterií.

Struktura bakteriální buňky

DNA bakterií se nachází volně v cytoplazmě, není obalena membránou, proto nehovoříme o jádře. Je tvořena jedním kruhovým chromosomem. Ten je v tzv. nukleolární oblasti a je uchycen v jednom místě k cytoplazmatické membráně (OriC).

Nemají vytvořenou jadernou membránu ani jadérko. Transkripce i translace probíhají prakticky současně v cytoplasmě. Cytoplazma prokaryot má obdobné složení jako buněk eukaryotních. Nenacházejí se v ní ale žádné membránové struktury.

Bakteriální ribozomy mají odlišnou stavbu, než ty eukaryotní. Prokaryotní ribozomy jsou menší, než ty eukaryotní a jejich podjenotky mají odlišné složení. Malá podjednotka je tvořena 30 S (1 RNA, 21 molekul bílkovin) a velká 50 S (2 RNA, 34 molekul bílkovin). Odlišné stavby ribozomů lze využít při léčbě antibiotiky. Počet ribozomů je úměrný rychlosti růstu buňky (konstantní rychlost překladu asi 13 aminokyselin za sekundu). V daném okamžiku přítomna v buňce 1 mRNA svého druhu (celkem 1000). Mají krátkou dobu života (několik minut), ale zároveň mají rychlou adaptační odpověď.

Jeden nebo více malých kruhových chromosomů, které nejsou nezbytně nutné k přežití a dělení bakterie, jsou nazývány plazmidy. Jsou genetickými endosymbionty. Plazmid má schopnost integrace do chromosomu. V buňce se může nacházet 1-100 plazmidů (plazmidové číslo). Col plazmidy - tvorba bakteriocinů (např. F-faktor - geny pro tvorbu sex-pili, připojení b. F+ k b. F−, E. Degradace a oxidace toxických látek, rezistence na antibiotika, těžké kovy, produkce antibiotik, toxinů, tvorba restrikčních a modifikačních enzymů.

Čtěte také: Jak recyklovat starý šicí stroj

DNA dvoušroubovice je uzavřená do superhelicity - fyziologická je negativní, tj. více rozvolněná, negativní superhelicita je udržována enzymy topoizomerázami (I - uvolňuje, II - za spotřeby ATP vytváří). Dvoušroubovice je tvořena cca 3 Mbp o délce asi 1-2 mm (stupeň spiralizace závisí na transkripční aktivitě genů, které leží v daném úseku). Množství proteinů v okolí chromosomu je nekonstantní a závisí na intenzitě proteosyntézy (jsou to zejména DNA (nukleová kyselina) a RNA polymerázy). Zastoupení RNA v okolí chromosomu závisí na počtu aktuálně transkribovaných genů.

Při dělení se DNA přichycuje na mesosom. Duplikace DNA podléhá negativní regulaci - vyředění inhibitoru replikace v rostoucím objemu buňky. Při poškození DNA je aktivován SOS regulační systém.

Bakteriální stěna

Bakteriální stěna je tvořena několika vrstvami. Protože cytoplasmatická membrána je nezbytnou součástí všech bakterií, ostatní složky bakteriální stěny se mohou a nemusí vyskytovat. Sestává se z fosfolipidové dvouvrstvy, kterou prostupují transmembránové proteiny a glykoproteiny. Neobsahuje cholesterol a při nižších teplotách je vyšší podíl nenasycených mastných kyselin.

Hlavními složkami bakteriální stěny jsou peptidoglykanové polymery (mureiny), složené z dlouhých disacharidových a kratších peptidových řetězců, které dohromady tvoří jakousi mříž. Vyskytují se jen u některých bakterií. Extracelulární polymery se vyskytují jen u některých bakterií (např. E. coli). Přítomnost může být rozhodujícím faktorem patogenity mikroba (Haemophilus influenzae). Tvorba je ovlivňována okolním prostředím.

Glykokalyx mívá polysacharidový charakter (pneumokoky, klebsielly, hemofily, …). U Bacillus anthracis je tvořeno polypeptidy. Znázorňuje se negativním barvením (tuš). Jen u některých bakterií. Je tvořena polysacharidy. E. Kódováno tzv. Protein F (váže fibronektin, Str. Jsou tvořeny proteinem flagelinem, mají jednodušší stavbu než u eukaryot. Spirochety se pohybují změnou svého tvaru.

Čtěte také: Zodpovědný přístup k recyklaci kávových kapslí

Rozmnožování bakterií a genetika

Bakterie se množí pomocí nepohlavního dělení velmi rychle. Délka jednoho reprodukčního cyklu je 20-150 min (čím příznivější podmínky, tím je cyklus kratší). Množení je regulováno množstvím živin a koncentrací produktů bakteriálního metabolizmu. Nepohlavní dělení začíná prodlužováním buňky a replikací kruhového chromosomu bakterie. Replikace je zahájena v místě OriC - místo připojení chromosomu na plazmatickou membránu. Genetická shoda klonů (dceřiných buněk) je přitom omezená náhodnými mutacemi.

Tvorba nového úseku membrány mezi těmito dvěma úpony posunuje nově vzniklé dceřiné chromosomy od sebe. Může tedy nastat situace, kdy se buňky vzdálí dostatečně a vytvoří se septum nebo se obě dceřiné buňky od sebe oddělí - tzv. Probíhá oběma směry proti sobě, je semikonzervativní. Syntézu i opravy řídí DNA-polymeráza. Vedoucí řetězec vede od 5' k 3' konci, syntéza kontinuálně. Zaostávající vlákno - syntéza Okazakiho fragmentů - spojovány ligázou.

Bakteriální mutace jsou bodové nebo větší změny - delece, inverze, inzerce. Mnohé mutace vedou k přerušení metabolické dráhy - auxotrof (nevyroste na kultivačním médiu, kde chybí onen produkt). Je zde i možnost vzniku výhodných znaků - schopnost odolat bakteriofágům, chemikáliím či ATB.

Jsou to malé, cirkulární molekuly DNA nezávislé na bakteriálním chromozomu se samostatnou replikací. Rekombinace je přerušení a opětovné spojení DNA s výměnou jejích segmentů. 1. Dochází k vnesení nových genů a vzájemné výměně mezi párem homologních sekvencí DNA. Přesouvání uvnitř genomu i z plazmidu na chromosom, označujeme jako „skákavé geny“. Přesunem transpozonů se mohou spouštět a vypínat určité geny. Od viru se liší tím, že postrádají reprodukční cyklus, od plazmidu neschopností samostatné replikace a existence mimo chromosom. 2. Některé bakterie mění své vlastnosti přeskupením vlastních genů. Rozlišujeme poté místní inverzi a genovou konverzi, např. u gonokoků (Neisseria gonorrhoeae), kdy dochází ke změně antigenního složení a vzniku nových sérotypů.

Metabolismus a ekologie bakterií

Uplatňují se jako dekompozitoři v procesu recyklace látek v přírodě. Živí se produkty rozpadu a mrtvou organickou hmotou. Jsou schopné získávat energii fotosyntézou nebo oxidací anorganických látek. anaerobní bakterie: neschopné přežít v přítomnosti kyslíku. Ohrožují proto pacienty s poruchami prokrvení tkání, např. Escherichia coli je tyčinkovitá bakterie, která se pohybuje za pomoci bičíků. Je součástí střevní mikroflóry všech teplokrevných živočichů. Své místo má v tlustém střevě a dolní části tenkého střeva. Jako součást střevní mikroflóry je člověku prospěšná. Produkuje řadu látek, které brání rozšiřování patogenních bakterií. Kromě toho se podílí na tvorbě některých vitamínů. Tato bakterie má významnou roli při produkci insulinu.

Čtěte také: Výzvy v recyklaci tvrzených plastů

V genovém inženýrství nám bakterie mohou posloužit díky tomu, že obsahují malé množství DNA - plazmidy. Plazmidy z bakterie izolujeme, napojíme na ně části DNA z chromozomů živočichů a rostlin a použijeme k produkci bílkovin, které bakterie samy nejsou schopny produkovat. Takto lze například pomocí bakterií nasyntetizovat inzulin a další důležité látky.

tags: #recyklace #ribozomů #bakterií #proces

Oblíbené příspěvky:

• Vzor práce environment
• Kůrovcová kalamita v ČR a klimatická změna
• Zábava a učení s logickými hrami
• Charitativní aktivity NAKO Pardubice
• ArcelorMittal Ostrava a skládka v Radvanicích