4
Rozdělení organizmů podle stavby:
Podle dnešních poznatků obecné biologie je možno všechny organizmy žijící na Zemi rozdělit podle jejich stavby - z hlediska obecného principu uspořádanosti (podle toho, co je společné všem organizmům) na následující kategorie:
Virus (virus = latinsky zlá síla) je struktura nacházející se na hranici mezi živým a neživým (nebuněčný organismus). Je poměrně obtížné charakterizovat stavbu virové částice obecně. Viry se velmi liší velikostí – od částic o průměru okolo 800 nm (mimiviry), které lze spatřit i kvalitním světelným mikroskopem, až po částice o průměru okolo 20 nm, tj. o velikosti ribozómu. Některé viry jsou kromě obalového proteinu ještě obaleny polopropustnou membránou – například viry chřipky nebo HIV.
Ty nejprimitivnější viry obsahují pouze svoji genetickou informaci ve formě DNA nebo RNA, které jsou uloženy v kapsidě a několik málo proteinů tvořících virový obal. Ty složitější mohou navíc obsahovat 1-2 obalové membrány pocházející z napadené buňky (ta vnější je obvykle obohacena virovými proteiny sloužícími k rozpoznání hostitelské buňky a k usnadnění průniku dovnitř) a enzymy, které jim mají usnadnit invazi do buňky a expresi své DNA či RNA.
Viry nejsou schopny samostatné existence bez hostitelské buňky, tedy přesněji nejsou schopny se bez hostitelské buňky reprodukovat. Buňka slouží pouze jen jako biologická továrna a sklad náhradních dílů potřebných pro vznik nových virů. Po splnění této role dochází k destrukci této buňky a nové viry se šíří dál i mimo napadený organismus.
Viry napadající bakterie se nazývají bakteriofágové, viry napadající sinice se nazývají cyanofágové atd. Některé viry napadají člověka a mohou způsobovat onemocnění. Žádné virové onemocnění nelze léčit antibiotiky. Důvodem podávání antibiotik u těchto onemocnění je předcházení následných takzvaných „superinfekcí“, tedy infekcí způsobených bakteriemi, které s odstupem několika dní napadnou předchozím virovým onemocněním oslabený organismus.
Mezi vědci se stále vedou spory o to, zda považovat viry za živé organismy, či spíše za komplikovanější makromolekuly. Viry mají vlastní genom, jsou schopny reprodukce, vytvářejí vlastní proteiny a replikují vlastní DNA nebo RNA. Nic z toho však nedokážou bez hostitelské buňky, protože nemají žádný vlastní metabolismus, žádný zdroj energie. Funkční a infekční virus lze tak často složit pouhým smícháním jeho jednotlivých komponent. Například infekční virus tabákové mozaiky lze připravit smícháním chemicky syntetizované virové RNA a přečištěného virového obalového proteinu připraveného např. v modifikovaných bakteriích. Viry jsou tak někde na pomezí mezi živými organismy a neživou přírodou.
Druhy virů:
Bakteriofágy (viry parazitující v bakteriích):
Díky jejich jednoduchosti je možno tyto viry množit a sledovat při tomto rozmnožování. Právě u fágů byl poprvé zjištěn proces začleňování fágové NK do bakteriálního chromozómu bez zániku této buňky. Buňka pak při každém svém dělení produkuje fágovou NK, množství fágové NK se tak v organizmu zvyšuje viz obr. niže. Za určitých podmínek, zvýšení teploty atd. se může fágová NK z bakterie vyčlenit a utvořit funkční viriony. Rozvine se tak fágová infekce se všemi důsledky U některých virů bylo dokonce prokázáno, že mohou způsobit nádorový růst - rakovinu.
Dělení virů:
Všechny virové částice však musí obsahovat dědičnou výbavu viru – genom. Virový genom obsahuje od několika málo genů (virus tabákové mozaiky má pouhé 3 geny) až po několik tisíc (genom mimivirů obsahuje 1260 genů, tj. dvakrát více než nejjednodušší bakterie). Virové geny a jimi kódované proteiny většinou rozdělujeme na strukturální, tj. takové, které tvoří součást infekční virové částice (virionu) a nestrukturální – tj. většinou enzymy zodpovědné za replikaci viru a za přeprogramování hostitelské buňky pro potřeby viru. Jindy jsou rovněž geny rozdělovány na rané (early) a pozdní (late) podle toho, jak dlouho po infekci hostitelské buňky začne jejich exprese.
Napadení buňky virem:
Při infekci virem je důležité, aby se do buňky dostala NK viru. Ta využije buněčných organel k tvorbě vlastních bílkovin a svému rozmnožování. Takto se vytvoří celý nový virion, který buňku opouští. Tento proces může (ale nemusí) být provázen rozpadem buňky.
Průběh virové infekce:
Mimo hostitelské buňky viry nevyvíjejí žádnou činnost, nemají metabolismus, nemůžou se rozmnožovat. Teprve když se dostanou do buňky /buňku infikují/ začínají být aktivní.
Ničení virů:
Proti virový chorobám nejsou účinná antibiotika používají se léky - antivirotika, dobrou ochranou je očkování, pitný režim, vitamíny atd.
Hostitelská buňka se při napadení buď nemění, nebo je poškozena, nebo hyne.
Viry způsobují velké množství významných infekčních chorob. Proti některým z těchto onemocnění je k dispozici účinná vakcína, proti některým virům byla vyvinuta léčiva specificky blokující některý virový enzym, tzv. virostatika.
Na virová onemocnění však nemá nejmenší vliv léčba antibiotiky, přestože jsou často u virových onemocnění chybně nasazována. Nadměrné používání antibiotik má naopak negativní účinek na vytváření rezistentních kmenů bakterií.
Hostitelská buňka se při napadení buď nemění, nebo je poškozena, nebo hyne.
Chřipka:
je nakažlivá nemoc způsobena RNA virem z čeledě Orthomyxoviridae. Velikost tohoto viru je průměrně 80 nm. Rychle se šíří světem v sezónních epidemiích, se značnými ekonomickými náklady kvůli výdajům na zdravotní péči a ztrátě produktivity. Primární genetické změny ve viru způsobily ve 20. století 3 chřipkové epidemie, nebo dokonce pandemie, kterým podlehly milióny lidí.
Hlavní zásady chřipkové hygieny a prevence:
Onemocnění způsobená viry:
Onemocnění u zvířat: kulhavka, slintavka hovězího dobytka, vzteklina lišek, myxomatóza králíků, mor u drůbeže.
Onemocnění u rostlin: mozaiková onemocnění tabáku, brambor, rajčat.
Onemocnění u člověka: AIDS, rýma, chřipka, žloutenka, spalničky, mononukleóza, příušnice, obrna, vzteklina, neštovice.
Obrázek 40: Neštovice
Obrázek 41: Mononukleoza
Obrázek 42: Žloutenka (jeden z příznaků)
(z řeckého bacteion = malý klacek či tyčka)
Jednobuněčné organizmy jsou tvořeny jednou buňkou. Tato buňka vykonává všechny životní funkce. Jednobuněčné prokaryotní organizmy nazýváme také mikroorganizmy (jsou velmi malé). Patří sem baktérie, sinice, některé řasy, jednobuněčné houby - kvasinky a prvoci.
Mikroorganizmy tvoří důležitou složku biosféry, podílejí se významným způsobem na koloběhu látek v přírodě (potravní řetězce - reducenti). Nejznámějšími a nejrozšířenějšími jednobuněčnými organizmy jsou bakterie.
Charakteristika bakterií:
Patří mezi prokaryotní organizmy. Jejich velikost závisí na stáří baktérií a jejich životních podmínkách. Mladší bakterie jsou větší a silnější.
Vědci:
LEEUWENHOEK – poprvé zpracoval informace o bakteriích (1676)
ROBERT KOCH – dokázal že původcem TBC je bakterie – Nobelova cena (1905)
A.FLEMING – první antibiotikum – penicillin (1928)
Tvary bakterií:
Obrázek 45: Spiril a spirochet
Obrázek 46: Campilobacter – vibrium
Význam bakterií:
Bakterie se nachází ve všech variabilních prostředích na planetě Zemi.
Využití v zemědělství:
V půdě se podílejí bakterie především na tvorbě půdní struktury tvorbou humusových složek, dále na mineralizaci biotických substrátů (čili přeměnu organických zbytků rostlin a živočichů na živiny dostupné rostlinám) a na obohacení půdy dusíkem. Význam bakterií v půdě je patrný z množství, v němž se vyskytují v půdě. Toto množství se řádově odhaduje v rozmezí desítek miliónů až několik miliard na 1g půdy. Aktivní povrch všech obsažených bakterií, kterým se s půdou setkají, dosahuje hodnoty až 500 ha. Díky tomuto obrovskému aktivnímu povrchu mohou bakterie účinně ovlivňovat průběh všech zásadních biochemických procesů v půdě.
Využití v průmyslu:
Bakterie, jako Lactobacillus, se (společně s kvasinkami a plísněmi) často již tisíce let používají k přípravě fermentovaných (kvašených) potravin, jako je sýr, sójová omáčka, nakládaná zelenina, kyselé zelí, ocet, víno a jogurt. Jogurt a kefír se vyrábí kvašením mléka za přítomnosti bakterií; mléko díky tomuto procesu dostává jiné příchuti. Mléčných bakterií se využívá při průmyslové produkci kyseliny mléčné. Ta totiž vzniká kvašením sacharidů. V průmyslu se též uplatňují enzymy získané z bakterií. Některé proteázy se přidávají do některých pracích prášků, ke štěpení škrobu se užívá amyláz, v medicíně našly uplatnění streptokinázy.
Mnohdy se v biotechnologii přistupuje k cílenému šlechtění bakterií za účelem zlepšení jejich vlastností. V praxi to znamená hledat v kultuře náhodné mutanty, bakterie s, nebo bez určitého plazmidu, nebo je cíleně rekombinovat a mutovat. Uvažuje se například o šlechtění bakterií fixujících dusík.
Využití v ochraně životního prostředí:
Schopnost bakterií rozkládat mnohé látky se využívá především v zpracovávání (např. toxického) odpadu i jiných způsobech bioremediace. V čistírnách odpadních vod je velmi často podporován růst aerobních rozkladných bakterií tím, že je odpadní voda promíchávána kyslíkem za vzniku tzv. aktivovaného kalu, rozkladných bakterií se však na podobném principu využívá i v různých domácích septicích. Bakterie schopné trávit uhlovodíky v ropě jsou využívány při čištění ropných skvrn, na pláže se někdy přidává hnojivo, aby se růst bakterií podpořil (např. po havárii tankeru Exxon Valdez). V chemickém průmyslu se bakterie používají k produkci nejrůznějších chemických látek, případně léků či agrochemikálií. Bakterie se rovněž používají namísto pesticidů v biologickém boji proti škůdcům. V tomto ohledu je známá půdní bakterie Bacillus thuringiensis (BT).
Využití ve výzkumu:
Ve výzkumu se bakterií využívá kvůli rychlému růstu a poměrně snadné manipulaci s nimi. Bakterie jsou modelové organismy pro molekulární biologii, genetiku a biochemii. Vědci například cíleně mutují DNA bakterií a následné fenotypy zkoumají — tímto způsobem se zjišťuje funkce genů, enzymů a metabolických cest, jejich značná část se dá později aplikovat i na komplexnější organismy. Modelovým organismem je zejména bakterie Escherichia coli Schopnosti některých patogenních bakterií inkorporovat plazmidy do DNA hostitele se využívá v genetickém inženýrství: zejména Agrobacterium tumefaciens je používaná při cílené přípravě geneticky modifikovaných plodin. Pomocí geneticky upravených bakterií se také vyrábí inzulin a další hormony, enzymy, růstové faktory či protilátky.
Onemocnění způsobená bakteriemi:
Cholera, záštkr, Malomocenství, Listerióza, Černý kašel, Salmonelóza, Spála, Syfilis, Tetanus, Tuberkulóza, Tyfus, Dýmějový mor, Tularémie
Obrázek 48: Spála "jahoda"
Obrázek 49: Tuberkuloza
Očkování proti nebezpečným nemocem u dětí se provádí téměř od prvního dne jejich narození. Novorozená miminka dostanou svoji první vakcínu ještě v porodnici a v průběhu prvních dvou let podstoupí očkování proti většině onemocnění zařazených v systému povinného očkování.
Při každém očkování proti infekčním nemocem musí být dítě zdravé . Vždy se musí dodržet odstup mezi jednotlivými dávkami daného očkování, ale i mezi různými typy očkování. Jestliže dítě onemocní, musí lékař časový plán přizpůsobit zdravotnímu stavu dítěte.
Očkování, odborně vakcinace je proces, při kterém je podáván antigen s cílem navodit stav imunizace organismu. Účelem očkování je zabránit rozvoji řady infekčních nemocí a propuknutí epidemii. Očkování je doporučené také při cestování. Vakcína sama onemocnění způsobit nemůže, protože obsahuje jen neživé nebo oslabené mikroorganismy.
Každé dítě má svůj očkovací průkaz, což je dokument, v kterém je uvedeno, proti kterým nemocem bylo již dítě očkováno. Pediatr do očkovacího průkazu zaznamenává datum, druh očkování, název i číslo vakcíny. Očkovací průkaz je tak nejen velice praktický, ale i důležitý, lze z něho vyčíst, proti kterým infekčním nemocem je dítě očkováno, tedy i chráněno a rodiče by měli tento dokument pečlivě uschovat.
V České republice platí určitý řád v očkování, který se nazývá očkovací kalendář. Ten stanovuje, proti kterým nemocem a kdy bude dítě očkováno.
Přehled nemocí, proti kterým se děti povinně očkují:
Všechny nemoci, proti kterým se provádí povinné očkování, jsou nakažlivé, velice nepříjemné a i v dnešní době mohou být pro děti smrtelné. Existuje ještě řada zemí, ve kterých na infekční nemoci umírá mnoho dětí, jelikož zde zatím nefunguje plošné, povinné očkování proti infekčním chorobám.
Dětský očkovací kalendář
Dán v ČR legislativou. Obsahuje přehled očkování a přeočkování proti infekčním chorobám, jenž by mělo každé dítě absolvovat.
Základní očkování:
Přeočkování:
