Biologia

Bakterie i archeowce: budowa i różnorodność

Kurs
Biologia44 min

Systematyka

Bakterie i archeowce: budowa i różnorodność

01

Organizacja komórki i funkcje organelli

Kompartmentacja rozdziela reakcje w przestrzeni i pozwala utrzymywać odmienne warunki w organellach. Jądro przechowuje DNA, rybosomy syntetyzują białka, RER modyfikuje białka wydzielnicze i błonowe, a aparat Golgiego je sortuje.

Mitochondria i chloroplasty mają podwójną błonę, koliste DNA, rybosomy podobne do bakteryjnych i dzielą się przez przewężenie. Cechy te wspierają teorię ich endosymbiotycznego pochodzenia.

Lizosomy zawierają hydrolazy działające w kwaśnym środowisku, peroksysomy utleniają wybrane substraty i rozkładają H₂O₂, a wakuola roślinna magazynuje substancje i utrzymuje turgor.

  • Otoczka jądrowa jest ciągła z siateczką śródplazmatyczną.
  • Rybosomy 80S występują w cytozolu eukariontów, a 70S m.in. u bakterii i w organellach półautonomicznych.
  • RER jest szczególnie rozwinięte w komórkach intensywnie wydzielających białka.
  • SER uczestniczy w syntezie lipidów, detoksykacji i magazynowaniu Ca²⁺.
Schemat: Organizacja komórki i funkcje organelli

Najważniejsze elementy budowy i ich funkcje.

jądrorybosomRER/SERGolgimitochondriumchloroplast

Podstawa programowa: VI.1

02

Bakterie i archeowce: budowa, metabolizm i zmienność

Komórka prokariotyczna nie ma jądra otoczonego błoną ani typowych organelli błoniastych. DNA znajduje się w nukleoidzie, a dodatkowe geny mogą występować w plazmidach.

Ściana bakterii zawiera mureinę. Bakterie Gram-dodatnie mają grubą warstwę mureiny, a Gram-ujemne cienką warstwę i błonę zewnętrzną z lipopolisacharydem, co wpływa na barwienie i wrażliwość na leki.

Zmienność zwiększają mutacje oraz horyzontalny transfer genów: transformacja przez pobieranie DNA, transdukcja z udziałem bakteriofaga i koniugacja wymagająca kontaktu komórek.

  • Bakterie mogą być foto- lub chemoautotrofami oraz heterotrofami.
  • Endospora jest formą przetrwalną, nie sposobem rozmnażania.
  • Archeowce różnią się m.in. składem błon i brakiem mureiny.
  • Antybiotyki działające na bakterie nie leczą infekcji wirusowych.
Schemat: Bakterie i archeowce: budowa, metabolizm i zmienność

Najważniejsze elementy budowy i ich funkcje.

nukleoidplazmidmureinaGrammetabolizmtransfer genów

Podstawa programowa: VI.1

03

Ekologia populacji, ekosystemów i ochrona różnorodności

Siedlisko oznacza miejsce życia, a nisza obejmuje wymagania, tolerancję, zasoby i rolę gatunku. Zakres tolerancji ma minimum, maksimum i optimum; czynnik najbliższy granicy może ograniczać występowanie.

Dynamika populacji zależy od rozrodczości, śmiertelności, imigracji i emigracji. Wzrost logistyczny zwalnia przy zbliżaniu do pojemności środowiska z powodu konkurencji i ograniczenia zasobów.

Energia przepływa przez poziomy troficzne i jest tracona jako ciepło, natomiast pierwiastki krążą. Produkcja pierwotna stanowi podstawę sieci pokarmowej, a zmiana liczebności jednego gatunku może wywołać kaskadę troficzną.

Ochrona in situ zachowuje gatunki w naturalnym środowisku i chroni interakcje, a ex situ obejmuje np. banki genów i hodowle zachowawcze.

  • Konkurencja wewnątrzgatunkowa zwykle nasila się ze wzrostem zagęszczenia.
  • Sukcesja pierwotna zaczyna się bez gleby, wtórna po zaburzeniu z zachowaną glebą.
  • Bioindykator reaguje w przewidywalny sposób na warunki środowiska.
  • Różnorodność obejmuje poziom genetyczny, gatunkowy i ekosystemowy.
Schemat: Ekologia populacji, ekosystemów i ochrona różnorodności

Zależność między zmiennymi i jej interpretacja.

niszatolerancjapopulacjapojemnośćtrofiasukcesja

Podstawa programowa: VI.1

Najczęstsze błędy

Każda komórka eukariotyczna ma jądro

Poprawnie: Dojrzałe erytrocyty ssaków i człony rurek sitowych są przykładami wyspecjalizowanych komórek bez jądra.

Mitochondria są całkowicie niezależne od jądra

Poprawnie: Mają własne DNA, lecz większość ich białek jest kodowana w jądrze i importowana z cytozolu.

Bakterie nie mają DNA, bo nie mają jądra

Poprawnie: Mają chromosom w nukleoidzie oraz często plazmidy; brak jądra oznacza brak otoczki jądrowej.

Koniugacja jest rozmnażaniem płciowym

Poprawnie: Jest transferem DNA między komórkami i nie zwiększa bezpośrednio ich liczby.

Zadania z odpowiedziami

1. Komórka wydzielnicza

Wskaż organelle szczególnie rozwinięte w komórce produkującej i wydzielającej enzym białkowy.

  1. 1.Określ miejsce syntezy białka.
  2. 2.Wskaż drogę modyfikacji i sortowania.
  3. 3.Dodaj organellum dostarczające ATP.
Odpowiedź

Rozwinięte są rybosomy i RER, aparat Golgiego, pęcherzyki wydzielnicze oraz mitochondria. Białko przechodzi szlakiem RER → Golgi → pęcherzyki → błona.

2. Oporność na antybiotyk

Wyjaśnij, dlaczego stosowanie antybiotyku może zwiększać udział bakterii opornych.

  1. 1.Wskaż istniejącą zmienność populacji.
  2. 2.Określ czynnik selekcyjny.
  3. 3.Porównaj przeżycie i rozmnażanie bakterii wrażliwych i opornych.
Odpowiedź

Antybiotyk eliminuje głównie bakterie wrażliwe. Bakterie z allelem oporności częściej przeżywają i rozmnażają się, dlatego częstość tego allelu rośnie.

3. Kaskada troficzna

Przewidź wpływ spadku liczebności drapieżnika na roślinożerców i rośliny.

  1. 1.Wskaż bezpośrednią relację drapieżnik–ofiara.
  2. 2.Przewidź zmianę presji roślinożerców.
  3. 3.Zapisz pośredni skutek dla biomasy roślin.
Odpowiedź

Mniejsza presja drapieżnicza może zwiększyć liczebność roślinożerców, co nasila zgryzanie i obniża biomasę roślin — jest to kaskada odgórna.

Podsumowanie

  • Otoczka jądrowa jest ciągła z siateczką śródplazmatyczną.
  • Rybosomy 80S występują w cytozolu eukariontów, a 70S m.in. u bakterii i w organellach półautonomicznych.
  • Kompartmentacja rozdziela reakcje w przestrzeni i pozwala utrzymywać odmienne warunki w organellach. Jądro przechowuje DNA, rybosomy syntetyzują białka, RER modyfikuje białka wydzielnicze i błonowe, a aparat Golgiego je sortuje.
  • Bakterie mogą być foto- lub chemoautotrofami oraz heterotrofami.
  • Endospora jest formą przetrwalną, nie sposobem rozmnażania.
  • Komórka prokariotyczna nie ma jądra otoczonego błoną ani typowych organelli błoniastych. DNA znajduje się w nukleoidzie, a dodatkowe geny mogą występować w plazmidach.
  • Konkurencja wewnątrzgatunkowa zwykle nasila się ze wzrostem zagęszczenia.

Słownik pojęć

Kompartmentacja
Podział wnętrza komórki na przedziały o różnych funkcjach i warunkach.
Organelle półautonomiczne
Mitochondria i chloroplasty mające część własnego aparatu genetycznego.
Endosymbioza
Trwałe współżycie, w którym jeden organizm żyje wewnątrz drugiego.
Nukleoid
Obszar cytoplazmy prokarionta zawierający chromosom.
Plazmid
Mała, zwykle kolista cząsteczka DNA replikująca się niezależnie.
Horyzontalny transfer genów
Przekazywanie DNA między organizmami poza dziedziczeniem rodzic–potomstwo.
Nisza ekologiczna
Zespół wymagań, zasobów i relacji określających funkcjonowanie gatunku.
Pojemność środowiska
Maksymalna trwała liczebność populacji możliwa przy danych zasobach.

Lekcja ukończona

Następna lekcja