Prokariotske stanice

Što su prokarioti?

Prokarioti su organizmi koji se sastoje od jedne prokariotske stanice, što znači da su uvijek jednostanični. Za razliku od eukariotske stanice, unutrašnjost prokariotske stanica nije membranama podijeljena na organele. Organeli su stanične strukture koje su obavijene membranom i na taj način odvojene od ostatka stanice. Drugim riječima, svi dijelovi prokariotske stanice slobodno se kreću u zajedničkom prostoru u citoplazmi i razasuti su posvuda po stanici.

U prokariote ubrajamo arheje i bakterije.

Arheje (Archaea) smatramo najstarijim oblicima života na Zemlji. Poznate su arheje koje žive u vrlo ekstremnim uvjetima, poput hidrotermalnih izvora duboko u oceanima, gdje su temperatura, tlak i kiselost vrlo visoki. Arheje ne žive samo u ekstremnim uvjetima već u velikom broju nastanjuju i staništa u kojima vladaju umjereni uvjeti. One se razlikuju od bakterija po građi stanične stijenke i metaboličkim reakcijama.

Posebna skupina bakterija su cijanobakterije koje, za razliku od ostalih bakterija, sadrže klorofil pa mogu proizvoditi hranu i kisik fotosintezom. Zbog toga su prije bile svrstane u skupinu algi, sve dok molekularne analize nisu pokazale da su zapravo srodne bakterijama.

Dijelovi prokariotske stanice

Prokariotska stanica, kao što smo već spomenuli, ne sadrži organele. Imenujte dijelove prokariotske stanice prikazane na slici, a zatim klikom na zelenu strelicu koja će se pojaviti kraj svakog točnog odgovora pročitajte opis njegove uloge.

Izmjena gena u bakterija

Bakterije u svoju stanicu mogu unijeti stranu molekulu DNA iz okoline ili pak mogu prenijeti molekulu DNA iz svoje stanice u drugu bakterijsku stanicu i obrnuto.

Tri su načina na koja to mogu činiti: konjugacijom, transdukcijom i transformacijom.

Tijekom konjugacije, dvije se bakterijske stanice međusobno povežu pilusom. Zatim bakterijska stanica koja sadrži određeni plazmid udvostruči diobom tu molekulu DNA, a jedna od kopija tog plazmida kroz pilus prelazi u drugu bakterijsku stanicu.

Transdukcija je proces pri kojem bakteriofag, prilikom uzimanja vlastite molekule DNA, slučajno uzima i dio molekule DNA bakterijske stanice te ju prenese u drugu bakteriju na koju se prihvati.

Transformacijom bakterija u svoju stanicu unosi stranu molekulu DNA iz svoje neposredne okoline.
U sva tri slučaja, bakterijska stanica dobije gene koje prije nije imala, a tako može preuzeti i gene za otpornost na antibiotike na koje do tad nije bila otporna.

Pogledajte galeriju slika koje prikazuju sva tri načina unosa molekule DNA u bakterijsku stanicu.

Zaštita od bakterija koje su uzročnici bolesti

Mnoge bakterije koje poznajemo mogu biti vrlo korisne za čovjeka, no postoje i one koje su patogene jer uzrokuju bolesti koje su često neizlječive.

• Možete li se sjetiti nekih korisnih bakterija?

Patogene bakterije uzrokuju bolesti nakon što uđu u neki organizam i u njemu se razmnožavaju. Pri tom oslabljuju zaraženi organizam koristeći tvari iz njegovih stanica kao izvor hrane te proizvode razne toksine kojima ga oštećuju.

Bolesti koje se prenose s jednog organizma na drugi nazivamo zaraznim bolestima. Navedite nekoliko zaraznih bolesti koje uzrokuju patogene bakterije.

• Na koje se načine zarazne bolesti mogu prenijeti na druge organizme?

Kako se, dakle, možemo najjednostavnije zaštititi od prijenosa bakterija?

Svi mi imamo razvijene neke higijenske navike kojima se svakodnevno štitimo od zaraza. Navedite nekoliko njih koje i sami prakticirate.

Jedna od najvažnijih higijenskih navika jest pranje ruku, čime sprječavamo prijenos bakterija dodirom. Prilikom kihanja i kašljanja, važno je prekriti nos i usta maramicom kako ne bismo širili zarazu. Hranu treba uvijek pripremati u čistom prostoru s čistim priborom, a vodu koja je sumnjive kvalitete najbolje je uopće ne piti.

Osim higijenskih navika, postoje i druge metode prevencije. Jedna od njih je sterilizacija, kojom se predmeti izlažu visokim temperaturama i tako se uništavaju bakterije i njihove spore. Dezinfekcija predmeta i prostora još je jedna metoda kojom pomoću kemikalija uništavamo bakterije. Možete li navesti nekoliko kemikalija koje se koriste za dezinfekciju? Što se može upotrijebiti za dezinfekciju rana, a što za dezinfekciju pri čišćenju stana?

Pasterizacija je također metoda prevencije, a koristi se za uništavanje bakterija iz hrane i pića pa se takve namirnice mogu konzumirati kroz dulje vrijeme, odnosno imaju dulji rok trajanja. Zašto je važno paziti na rok trajanja prehrambenih proizvoda, osobito konzerviranih? Koja je poznata, vrlo opasna bakterija koja se može razviti u konzerviranim proizvodima?

Organizam ima razvijen svoj vlastiti sustav za obranu od štetnih mikroorganizama.

Kiseli pH u želudcu uništava brojne bakterije, kao i sluzavi sloj koji prekriva dišni sustav i sprječava bakterijama ulazak u pluća. Koža je također organ koji štiti od ulaska raznih štetnih bakterija u organizam. Ako bakterije ipak prođu ove barijere i uđu u organizam, „dočekat“ će ih imunološki sustav koji sudjeluje u borbi protiv štetnih bakterija i ostalih mikroorganizama.

Metode prevencije koje nadopunjuju prirodni imunitet u borbi protiv bakterija su uzimanje antibiotika i cijepljenje.

Antibiotici su potrebni nakon što je organizam već zaražen patogenim bakterijama koje se u njemu vrlo brzo razmnožavaju i pritom ga oslabljuju toksinima koje izlučuju. Antibiotici djeluju isključivo na bakterije i ne pomažu u liječenju virusnih infekcija. Određeni antibiotici djeluju na točno određene dijelove bakterijske stanice, pa je stoga važno uzimati onaj antibiotik koji najefikasnije uništava određeni tip bakterija. Primjerice, antibiotik koji djeluje na sintezu DNA onemogućit će bakteriji stvaranje DNA pa time i razmnožavanje i sintezu svih tvari potrebnih za život stanice. Neredovito i nepravilno uzimanje antibiotika stvara uvjete u kojima neke bakterije mogu preživjeti stvarajući pri tome otpornost na taj antibiotik. Stoga je važno razumno i ne prečesto koristiti antibiotike, već samo u situacijama kada smo sigurni da su nam oni potrebni.

Cijepljenjem omogućujemo organizmu da razvije otpornost na uzročnike nekih vrlo opasnih bolesti protiv kojih se prirodni imunološki sustav ne može boriti sam. Ako je dovoljno velik broj ljudi u populaciji cijepljen protiv nekog patogena, širenje zaraze može se u potpunosti zaustaviti, tako da se ta bolest više uopće ne pojavljuje. No, to ne znači da je taj patogen u potpunosti uništen ni da je bolest iskorijenjena. Bez prevencije cijepljenjem, nema više takozvane kolektivne imunosti, a patogen ponovno dobiva priliku razmnožavati se i proširiti zarazu, često vrlo brzo. Ako velik broj ljudi nije cijepljen, s vremenom možemo potpuno izgubiti kontrolu nad širenjem takve zaraze, koja će uzrokovati epidemiju bolesti sve bržim širenjem unutar populacije.

Cijanobakterije

Cijanobakterije, za razliku od drugih bakterija, sadrže klorofil pa imaju sposobnost fotosinteze. Zelene su boje, a mnogi ih još uvijek nazivaju i modrozelenim algama jer se dugo smatralo kako spadaju u alge. Međutim, danas znamo da nisu povezane s algama, koje su eukarioti.

• Koja je osnovna razlika između prokariota i eukariota?

Stanice cijanobakterija imaju jednake dijelove kao bakterijske stanice, uz dodatak takozvanih tilakoidnih membrana, u kojima se nalazi zeleni pigment klorofil.

• Prisjetite se čemu služi klorofil.

Iako su mikroskopske veličine, cijanobakterije su odgovorne za proizvodnju velikih količina kisika i smatra se da bez njih na Zemlji ne bi bilo dovoljno kisika za sve nas, pa tako ne bi bilo ni života kakav danas poznajemo. Mogu stvarati dugačke lance međusobno povezanih stanica, koje nazivamo kolonijama. Kolonije mogu sadržavati i heterociste, specifične stanice koje mogu vezati atmosferski dušik i pomoću njega stvarati spojeve poput bjelančevina i nukleinskih kiselina, procesom nitrofiksacije. Cijanobakterije mogu živjeti na različitim staništima, od mora, preko kopnenih voda, do vlažnih kopnenih staništa. Zbog velike količine mineralnih tvari iz otpadnih voda i drugih izvora zagađenja, ponekad se pretjerano razmnože pa mogu uzrokovati cvjetanje kopnenih voda.

Tijekom te pojave može doći do smanjenja količine otopljenog kisika u vodi zbog velike aktivnosti bakterija koje razgrađuju stanice mrtvih cijanobakterija i pri tome troše kisik. Na taj način ugrožava se i sav ostali živi svijet tog staništa jer se iscrpljuju izvori kisika potrebni drugim organizmima.

Za kraj…

Antibiotici su štetni za bakterije jer djeluju na određene dijelove bakterijskih stanica, bez kojih ona ne može preživjeti.

• Prisjetite se građe bakterijske stanice pa pokušajte zaključiti na koje bi dijelove stanice antibiotik mogao djelovati da uništi bakteriju i koju bi funkciju bakterija time izgubila.
• Za koje dijelove bakterijske stanice ne bi imalo smisla napraviti antibiotike?