Prvobunkové organizmy

Prvobunkové organizmy (Protocellulata) sa nazývajú aj prvojadrové alebo prokaryotické organizmy. Predstavujú evolučne najstarší, najjednoduchší a najmenší typ bunky, pričom ich veľkosť sa zvyčajne pohybuje v rozmedzí 0,2–5 µm. Tvorí výlučne telá jednobunkových organizmov (ktoré však niekedy môžu tvoriť kolónie), konkrétne baktérií, archeónov a siníc. Najpočetnejším predstaviteľom tejto ríše sú baktérie. Prvýkrát boli pozorované v roku 1683 vynálezcom mikroskopu ANTHONYM VAN LEEUWENHOEKOM (1632–1723). Ich najzákladnejšou črtou je, že nemajú jadro oddelené od cytoplazmy jadrovou membránou a postrádajú vnútrobunkovú kompartmentáciu (membránové organely) typickú pre eukaryotické bunky. Na druhej strane majú vyvinutú bunkovú stenu, ktorá však chýba živočíšnym bunkám a je iného zloženia ako u rastlín alebo húb.

Prokaryoty sú najpočetnejšie a najrozšírenejšie organizmy na svete. Je to tým, že ich premenlivý a vysoko prispôsobivý metabolizmus im umožňuje žiť takmer všade. Určité typy baktérií, ako napríklad fototrofné (autotrofné) baktérie či sinice získavajúce energiu zo svetla, alebo heterotrofné baktérie rozkladajúce organické látky, majú vysoko prispôsobivý metabolizmus. Niektoré archeóny a špecifické sinice dokonca vyžadujú podmienky, ktoré sú pre eukaryoty úplne neprijateľné, ako sú extrémne vysoké teploty termálnych prameňov.

Okrem toho ich vysoká rýchlosť reprodukcie im umožňuje využiť prechodne výhodné podmienky. Schopnosť mnohých baktérií tvoriť rezistentné kľudové štádiá, takzvané spóry (endospóry), prípadne cysty, im dovoľuje prežiť aj mimoriadne nepriaznivé podmienky ako sucho či extrémne zmeny teplôt. V dôsledku veľmi krátkeho životného cyklu prebieha evolúcia týchto organizmov oveľa rýchlejšie, pričom u niektorých z nich je umožnená aj medzidruhová výmena genetickej informácie.

Štruktúra prokaryotickej bunky link

Keďže ide o mimoriadne jednoduché bunky, v ich cytoplazme sa nenachádzajú žiadne membránové organely (ako napríklad mitochondrie či Golgiho aparát). Štruktúru prokaryotickej bunky môžeme rozdeliť na vnútorné zložky a bunkové povrchy s externými štruktúrami.

Vnútorné štruktúry link

• cytoplazma (cytosol) – hustá gélovitá tekutina, ktorá vypĺňa vnútro bunky a sú v nej voľne uložené všetky ostatné vnútorné zložky
• nukleoid – genetický materiál je voľne uložený v špecifickej oblasti cytoplazmy; tvorí ho zvyčajne len jedna kruhová, u niektorých druhov však lineárna molekula dvojvláknovej DNA (bakteriálny chromozóm), ktorá na rozdiel od eukaryotov neobsahuje bielkovinové zložky (históny)
• plazmidy – malé, dodatočné kruhové molekuly DNA uložené voľne v bunke, ktoré sa dokážu replikovať nezávisle od hlavného chromozómu a nesú doplnkové informácie (napríklad gény zodpovedné za rezistenciu voči antibiotikám)
• ribozómy – drobné štruktúry slúžiace na tvorbu bielkovín (proteosyntézu); prokaryotické ribozómy sú voľne rozptýlené v cytoplazme a sú menšie (majú sedimentačnú konštantu 70S) ako eukaryotické
• tylakoidy – nachádzajú sa výlučne u fotosyntetizujúcich baktérií (napríklad siníc), pričom ide o vchlípeniny cytoplazmatickej membrány nesúce asimilačné farbivá; nie sú však obalené membránou ako u plastidov eukaryotických buniek (žiadne prokaryoty nemajú plastidy)

Bunkové povrchy a externé štruktúry link

• cytoplazmatická membrána – oddeľuje bunku od prostredia, reguluje výmenu látok a plní dôležitú metabolickú funkciu (sú tu umiestnené enzýmy dýchacieho reťazca a enzýmy na tvorbu lipidov, keďže bunka nemá mitochondrie)
• bunková stena – pevná vrstva chrániaca bunku pred osmotickými výkyvmi prostredia (výnimku tvoria veľmi malé baktérie zo skupiny Mycoplasma); u baktérií obsahuje peptidoglykán, na základe ktorého množstva rozoznávame grampozitívne baktérie a gramnegatívne baktérie (archeóny peptidoglykán neobsahujú)
• kapsula (puzdro) – ochranná slizovitá vrstva z polysacharidov a bielkovín vylučovaná na vonkajší povrch bunkovej steny, ktorá bunke pomáha prilepiť sa na povrchy a chráni ju pred vyschnutím či imunitným systémom hostiteľa
• bičík (flagellum) – slúži na aktívny pohyb v tekutom prostredí za potravou (chemotaxia); tvorí ho špeciálna bielkovina flagelín a pohybuje sa rotáciou (nemá štruktúru 9+2 mikrotubulov ako bičíky vyšších organizmov)
• fimbrie (pilusy) – krátke tenké vlákna na povrchu slúžiace primárne na priľnutie na povrch substrátu; špeciálne konjugatívne pilusy slúžia na vytvorenie dočasného mostíka k inej bunke pri výmene genetickej informácie (konjugácii)

Mnohé druhy baktérií môžu tvoriť kolónie. Každá bunka je však individuálne sa vyživujúci a rozmnožujúci jedinec bez akejkoľvek diferenciácie v rámci kolónie. Prvobunkové organizmy sú teda výlučne jednobunkové organizmy.

Systém prokaryot link

V rámci systematického členenia existuje historický rozdiel medzi tradičným prístupom dlhodobo využívaným v pedagogike a modernými fylogenetickými poznatkami založenými na molekulárnej biológii.

Tradičný systém link

Na základe staršieho systému živej prírody, ktorý vypracoval ROBERT WHITTAKER v roku 1969, sa pre zjednodušenie a stredoškolské potreby všetky prvobunkové organizmy zaradili do jedinej spoločnej ríše Monera. Je to ekvivalent ríše prvobunkových organizmov (Protocellulata). Z dôvodu výučby možno umelo rozlíšiť v rámci prokaryot viacero oddelení, ktoré sa od seba odlišujú špecifickými fyziologickými črtami:

Súčasný fylogenetický systém link

Moderné analýzy sekvencií DNA a ribozomálnej RNA ukázali, že spájať všetky prokaryoty do jednej ríše je chybné a neprirodzené. V súčasnosti sa organizmy nedelia na najvyššej úrovni do ríš, ale do troch domén, pričom prvobunkové organizmy tvoria hneď dve z nich:

• doména Baktérie (Bacteria / Eubacteria) – evolučne najstaršia vetva; z fylogenetického hľadiska sem patria aj sinice (cyanobaktérie), ktoré nie sú oddelenými nižšími rastlinami, ale plnohodnotnými fotosyntetizujúcimi baktériami
• doména Archey (Archaea / Archebaktérie) – pôvodne sa archeóny považovali len za zvláštne baktérie žijúce v extrémnych podmienkach, no molekulárne dáta potvrdili, že tvoria úplne samostatnú vývojovú líniu