Stavba bakteriální buňky
Vnitrobuněčné vlastnosti bakteriální buňky jsou ve srovnání s eukaryoty velmi jednoduché. Bakterie neobsahují organely ve stejném smyslu jako eukaryota. Místo toho jsou chromozomy a snad i ribozomy jedinými snadno pozorovatelnými vnitrobuněčnými strukturami, které se vyskytují u všech bakterií. Existují však specializované skupiny bakterií, které obsahují složitější vnitrobuněčné struktury, z nichž některé jsou popsány níže.
Bakteriální DNA a plazmidyUpravit
Na rozdíl od eukaryot není bakteriální DNA uzavřena uvnitř jádra vázaného na membránu, ale nachází se uvnitř bakteriální cytoplazmy. To znamená, že přenos buněčné informace prostřednictvím procesů translace, transkripce a replikace DNA probíhá ve stejném prostoru a může interagovat s dalšími cytoplazmatickými strukturami, především s ribozomy. Bakteriální DNA se může nacházet na dvou místech:
- Bakteriální chromozom, který se nachází v oblasti nepravidelného tvaru známé jako nukleoid
- Extrachromozomální DNA, která se nachází mimo oblast nukleoidu jako kruhové nebo lineární plazmidy
Bakteriální DNA není zabalena pomocí histonů do chromatinu jako u eukaryot, ale místo toho existuje jako vysoce kompaktní svinutá struktura, jejíž přesná povaha zůstává nejasná. Většina bakteriálních chromozomů je kruhová, i když existují některé příklady lineární DNA (např. Borrelia burgdorferi). Obvykle je přítomen jeden bakteriální chromozom, i když byly popsány i některé druhy s více chromozomy.
Kromě chromozomální DNA obsahuje většina bakterií také malé nezávislé kousky DNA zvané plazmidy, které často kódují vlastnosti, které jsou pro jejich bakteriálního hostitele výhodné, ale nejsou pro něj nezbytné. Plazmidy může bakterie snadno získat nebo ztratit a mohou být přenášeny mezi bakteriemi jako forma horizontálního přenosu genů. Plazmidy lze tedy popsat jako další chromozomální DNA v bakteriální buňce.
Ribosomy a další multiproteinové komplexyUpravit
Vnitrobuněčné membrányEdit
Ačkoli to není typické pro všechny bakterie, některé mikroby obsahují vnitrobuněčné membrány navíc k jejich cytoplazmatickým membránám (nebo jako jejich rozšíření). Dříve se předpokládalo, že bakterie mohou obsahovat membránové záhyby označované jako mezosomy, ale později se ukázalo, že se jedná o artefakty vzniklé v důsledku chemických látek používaných k přípravě buněk pro elektronovou mikroskopii. Příklady bakterií, které obsahují vnitrobuněčné membrány, jsou fototrofy, nitrifikační bakterie a bakterie oxidující metan. Intracelulární membrány se vyskytují také u bakterií patřících do málo prozkoumané skupiny Planctomycetes, i když tyto membrány se více podobají organelárním membránám u eukaryot a jejich funkce je v současné době neznámá. Chromatofory jsou intracelulární membrány vyskytující se u fototrofních bakterií. Slouží především k fotosyntéze a obsahují bakteriochlorofylové pigmenty a karotenoidy.
CytoskeletUpravit
Prokaryotický cytoskelet je souhrnný název pro všechna strukturní vlákna u prokaryot. Kdysi se mělo za to, že prokaryotické buňky cytoskelet nemají, ale nedávný pokrok ve vizualizačních technologiích a určování struktury ukázal, že filamenty v těchto buňkách skutečně existují. Ve skutečnosti byly u prokaryot nalezeny homology všech hlavních cytoskeletálních proteinů u eukaryot. Cytoskeletální prvky hrají u různých prokaryot zásadní roli při dělení, ochraně, určování tvaru a polarity buněk.
Struktury pro ukládání živinUpravit
Většina bakterií nežije v prostředí, které by vždy obsahovalo velké množství živin. Aby se bakterie přizpůsobily těmto přechodným hladinám živin, obsahují několik různých způsobů skladování živin v době hojnosti pro použití v době nedostatku. Mnoho bakterií například ukládá přebytečný uhlík ve formě polyhydroxyalkanoátů nebo glykogenu. Některé mikroby ukládají rozpustné živiny, například dusičnany, ve vakuolách. Síra se nejčastěji ukládá ve formě elementárních granulí (S0), které mohou být uloženy buď intra-, nebo extracelulárně. Granule síry jsou zvláště časté u bakterií, které využívají sirovodík jako zdroj elektronů. Většinu z výše uvedených příkladů lze pozorovat pomocí mikroskopu a jsou obklopeny tenkou nejednotnou membránou, která je odděluje od cytoplazmy.
InkluzeEdit
Inkluze jsou považovány za neživé složky buňky, které nemají metabolickou aktivitu a nejsou ohraničeny membránami. Nejčastějšími inkluzemi jsou glykogen, kapičky lipidů, krystaly a pigmenty. Volutinová granula jsou cytoplazmatické inkluze složené z anorganického polyfosfátu. Tyto granule se nazývají metachromatické granule, protože vykazují metachromatický efekt; při barvení modrými barvivy methylenovou modří nebo toluidinovou modří se jeví jako červené nebo modré.
Plynové vakuolyUpravit
Plynové vakuoly jsou membránově vázané vezikuly vřetenovitého tvaru, které se vyskytují u některých planktonních bakterií a sinic a které zajišťují vztlak těchto buněk tím, že snižují jejich celkovou hustotu. Pozitivní vztlak je nutný k tomu, aby se buňky udržely v horních částech vodního sloupce a mohly pokračovat ve fotosyntéze. Jsou tvořeny bílkovinným obalem, který má vysoce hydrofobní vnitřní povrch, takže je nepropustný pro vodu (a zabraňuje kondenzaci vodní páry uvnitř), ale propustný pro většinu plynů. Protože plynová vezikula je dutý válec, může se při zvýšení okolního tlaku zhroutit. Přírodní výběr vyladil strukturu plynového měchýřku tak, aby maximalizoval svou odolnost proti vybočení, včetně vnějšího zpevňujícího proteinu GvpC, který se podobá zelenému vláknu v opletené hadici. Existuje jednoduchý vztah mezi průměrem plynového měchýřku a tlakem, při kterém se zhroutí – čím je plynový měchýřek širší, tím je slabší. Širší plynové měchýřky jsou však účinnější a poskytují větší vztlak na jednotku bílkoviny než úzké plynové měchýřky. Různé druhy vytvářejí plynové měchýřky různého průměru, což jim umožňuje kolonizovat různé hloubky vodního sloupce (rychle rostoucí, vysoce konkurenceschopné druhy s širokými plynovými měchýřky v nejsvrchnějších vrstvách; pomalu rostoucí, na tmu přizpůsobené druhy se silnými úzkými plynovými měchýřky v hlubších vrstvách). Průměr plynového měchýřku také pomůže určit, které druhy přežívají v různých vodních plochách. V hlubokých jezerech, kde dochází v zimě k promíchávání, jsou buňky vystaveny hydrostatickému tlaku vytvářenému plným vodním sloupcem. Tím se vyberou druhy s užšími a silnějšími plynovými měchýřky.
Buňka dosahuje své výšky ve vodním sloupci syntézou plynových měchýřků. Jak buňka stoupá vzhůru, je schopna zvýšit své sacharidové zatížení zvýšenou fotosyntézou. Pokud je však příliš vysoko, buňku postihne fotobuňka a možná smrt, sacharidy produkované během fotosyntézy zvyšují hustotu buňky a způsobují její potopení. Denní cyklus hromadění sacharidů z fotosyntézy a katabolismu sacharidů během temných hodin stačí k tomu, aby se vyladila poloha buňky ve vodním sloupci, aby se buňka dostala nahoru k hladině, když je hladina sacharidů nízká a potřebuje fotosyntézu, a aby se po doplnění hladiny sacharidů mohla potopit mimo dosah škodlivého UV záření. Extrémní nadbytek sacharidů způsobí výraznou změnu vnitřního tlaku v buňce, což způsobí, že se plynové měchýřky vyboulí a zhroutí a buňka se potopí ven.
MikrokomparentyEdit
Bakteriální mikrokomparenty jsou rozšířené, membránou vázané organely, které jsou tvořeny bílkovinným obalem, jenž obklopuje a uzavírá různé enzymy. poskytují další úroveň organizace; jsou to oddíly uvnitř bakterií, které jsou obklopeny polyedrickými bílkovinnými obaly, nikoliv lipidovými membránami. Tyto „polyedrické organely“ lokalizují a kompartmentalizují bakteriální metabolismus, což je funkce, kterou u eukaryot plní organely vázané na membránu.
KarboxysomyUpravit
Karboxysomy jsou bakteriální mikrokompartmenty, které se nacházejí u mnoha autotrofních bakterií, jako jsou sinice, knallgasbakterie, nitroso- a nitrobakterie. Jsou to bílkovinné struktury, které svou morfologií připomínají hlavičky fágů a obsahují enzymy fixace oxidu uhličitého u těchto organismů (zejména ribulosa bisfosfát karboxylázu/oxygenázu, RuBisCO a karboanhydrázu). Předpokládá se, že vysoká lokální koncentrace těchto enzymů spolu s rychlou přeměnou bikarbonátu na oxid uhličitý pomocí karboanhydrázy umožňuje rychlejší a účinnější fixaci oxidu uhličitého, než je možné uvnitř cytoplazmy. Je známo, že podobné struktury ukrývají glyceroldehydratázu obsahující koenzym B12, klíčový enzym fermentace glycerolu na 1,3-propandiol, u některých Enterobacteriaceae (např. Salmonella).
MagnetosomyEdit
Magnetosomy jsou bakteriální mikročástice vyskytující se u magnetotaktických bakterií, které jim umožňují vnímat magnetické pole a orientovat se podle něj (magnetotaxe). Ekologická role magnetotaxe není známa, ale předpokládá se, že se podílí na určování optimálních koncentrací kyslíku. Magnetosomy jsou složeny z minerálu magnetitu nebo greigitu a jsou obklopeny lipidovou dvojvrstvou membrány. Morfologie magnetosomů je druhově specifická
.