uabooks.top

Emlékezzetek, mi a kemoszintézis!? Hogyan történik a fotoszintézis a zöld növényekben?

A prokarióta sejtek működésének sajátosságai. Már tudjátok, hogy a prokarióták között vannak autotróf és heterotróf fajok. A heterotrófok között vannak szaprofiták, szimbiontrófok és paraziták. Az autotrófok között vannak fotot-rófok (zöld-, bíbor-, cianobaktériumok) és kemotrófok (nitrifikáló, vas-, kénbaktériumok, stb.). A baktériumok energiához juthatnak erjedés, aerob légzés, kemo-és fotoszintézis során. Mindezen folyamatok következtében ATP-mole-kulák szintetizálódnak.

Az erjedés - fermentatív anaerob folyamat, melynek során a szerves vegyületek molekulái lebomlanak és ATP-molekulák képződnek. Az erjedés folyamata segítségével az ember különböző élelmiszereket állít elő.

A fotoszintézis a prokarióták végbe mehet oxigén felszabadulásával és anélkül. Az első eset a baktériumokra jellemző, amelyekből hiányzik a klorofill, helyette baktérioklorofill található a bennük (zöld és bíbor kénbaktériumok). A második eset kaczián baktériumokra jellemző, amelyek rendelkeznek klorofillal.

A kemoszintetizáló organizmusokhoz tartoznak a nitrifikáló baktériumok (oxidálják az ammóniát nitritre, a nitriteket nitrátokra); kénbaktériumok (oxidálják a kénhidrogént kénné és a ként kénsavvá); hidrogén baktériumok (oxidálják a hidrogént vizzé); vasbaktériumok (a Fe²⁺ sóit oxidálják Fe³⁺ sókká); karboxibakté-riumok (a CO molekulákat oxidálják széndioxiddá (C0₂)).

A prokarióták szaporodása. A prokarióták sejtjei kizárólag ivartalan módon szaporodnak: osztódással (13. 1. ábra), ritkán bimbózással vagy többszörös osztódással (mint a cianobaktériumok). Osztódás előtt a sejt megnövekszik, örökítőanyaga (DNS-molekula) megkettőződik. Minden képződő utódsejt az örökítőanyag egy részét kapja. A baktérium sejtek megfelelő feltételek mellett 20 percenként osztódnak, ennek köszönhetően egyedszámuk gyorsan növekszik.

13. 1,1. ábra. A baktérium sejtek osztódásának szakaszai. Feladat: jellemezétek a baktérium sejt osztódásakor zajló eseményeket! 2. Baktériumsejt fényképe osztódás közben

Bár a prokarióták nem képesek az ivaros szaporodása, sejtjei képesek az örökletes információ cseréjére. Ez megtörténhet közvetlenül két sejt konjugációja által, vagy amikor a sejtek bizonyos távolságra vannak egymástól (ezt a folyamatot transzformációnak nevezzük). A konjugáció során a két szomszédos sejt között ideiglenes összeköttetés jön létre, amelyen keresztül a plazmi-dok DNS-e átadódik, ritkábban megtörténik a nukleoid DNS-ének átadása is (13. 2. ábra).

13. 2. ábra. A konjugáció folyamata a baktériumoknál: 1, 2 - két baktérium sejt között a sejtfal kinövéséből közvetlen kapcsolat jön létre; 3 — enzim közreműködésével megkettőződik a donor plazmid DNS-e; 4-а képződött DNS átjut a recipiens sejt citoplazmá-jába; 5-а recipiens sejt megkapta az örökletes információt, amellyel azelőtt nem rendelkezett

Transzformáció - a külső környezetben lévő szabad DNS-molekulák bekebelezésének folyamata.

A baktériumok transzformációját elsőként 1928-ban az angol orvos Frederick Griffith (1879-1941) figyelte meg. Ő két Pneumococcus baktériumtörzset (13. 3. ábra) vizsgált. Az egyik törzs sejtjei poliszacharid tokkal rendelkeztek, ami megvédte őket a gazda-szervezet (1) immunrendszerétől. A másik törzs sejtjei nem rendelkeztek ilyen tokkal, ezért bejutva a gazdaszervezetben (2) nem váltotta ki betegséget. Ugyanígy nem fertőzték meg az állatokat a hevítéssel elpusztított első törzs baktériumai (3). Ugyanakkor, ha a kísérleti egerekbe bejutatta az élő második törzs (nem patogén) és az első törzs (pa-togén) hevítéssel elpusztított sejtjeit, a kísérleti egerek elpusztultak (4). Feladat: próbáljátok megmagyarázni F. Griffiths eredményeit!

A prokarióták örökítőanyaga változatosabbá válhat vírusok közreműködésével is (10. 3. ábra). A gének átvételének folyamatát egyik baktériumból a másikba bakteriofágok segítségével transzdukciónak hívjuk. A vírussal fertőzött baktérium szert tehet új tulajdonságokra. Például, az ember egyes patogén baktériumai, főként a kolera vibrio - a kolera kórokozója -, és a clostridium nem egyik faja - a tetanusz kórokozója - akkor képes előállítani a saját toxinját, amikor a genomjukba beépül a megfelelő bakteriofág örökítőanyaga, amely rendelkezik örökletes információval a toxinról.

Feladat: a bakteriofágok példáján idézetek fel, hogyan történik baktériumoknál transzdukció folyamata!

A kedvezőtlen körülmények túlélése a prokarióta sejteknél. Rossz körülmények között egyes prokariótáknál megfigyelhető a spóraképződés vagy a betoko-zódás. Spóraképződés közben az anyasejt citoplazmájának egy részét többrétegű sejtfal borítja be, spórákat képezve (13.4., A. ábra). Lelassulnak az anyagcsere folyamatok. Az ilyen spórák a csekély víztartalmuk következtében ellenállóvá válnak a magas hőmérséklet ellen: néha képesek kibírni a több percig tartó forralást. A spórák szintén kibírják a jelentős dózisú ionizáló sugárzást, a különböző kémiai vegyületek hatását, stb. A prokarióták spórái általában az életképesség fenntartását szolgálják a kedvezőtlen körülmények között, illetve segítik a sejtek terjedését széllel, vízben, más organizmusok által. Kedvező körülmények között a spórák „kinőnek”, vagyis a sejtek elhagyják a sejt falat és megújítják az aktív élet tevékenységet.

Egyes prokarióták képesek betokozódni (13.4, B. ábra). Ilyenkor a sejt egészét borítja be vastag sejtfal. A prokarióták cisztái ellenállóak a sugárzással, kiszáradással szemben, de a spóráktól eltérően nem képesek kibírni a magas hőmérsékletet.

13.4. ábra. A spóraképződés (A) és a betokozódás (В) sémája. В - a borrelia sejtje (1) és spórája (2) (ez a baktérium egy az ember számára veszélyes betegséget okoz - a borreliózist, a Lyme-kórt; a Borrelia nemzetség néhány faja gyulladást okoznak az ember belső szerveiben; a kórokozót a fertőzött kullancsok viszik át). Feladat: határozzátok meg, milyen felépítése van a borrelia sejtjének!

Már tudjátok, hogy egyes baktérium csoportok egyedi tulajdonsága a légköri nitrogén megkötésének képessége, amelynek tartalma a légköri levegőben meghaladja a 78 %-ot. A növények, amelyek számára feltétlen szükségesek a nitrogén vegyületek, nem képesek megkötni azt a levegőből. A nitrogén vegyületekkel a növényeket a szim-bionta nitrogén megkötő baktériumok biztosíthatják, főként a gyökérgümő baktériumok. Egyes többsejtű cianobaktériumok szintén képesek megkötni a légköri nitrogént. Náluk megfigyelhető a sejt differenciáció. Mivel a molekuláris oxigén a légköri nitrogén megkötését biztosító enzimeket inaktívvá teszi, a fonalas cianobaktériumok különleges sejteket - heterocisztákat hoznak létre, amelyeket kívülről vastag fal borít.

1. A fotoszintézis folyamatának milyen sajátosságai vannak a prokariótáknál? 2. Prokarióták melyik csoportjai képesek a kemoszintézisre? 3. Hogyan használhatja fel az ember a kemoszintetizáló baktériumokat? 6. Hogyan tudják túlélni a prokarióták a kedvezőtlen feltételeket? 7. A prokarióták melyik csoportjai képesek megkötni a légköri nitrogént?

A korábban megszerzett tudás alapján támasszátok alá, hogy miért kifizetődőbb energetikailag az organizmusok számára a szerves vegyületek oxidációja, mint azok anaerob lebontása!

Tankönyv 10. osztálya számára Biológia és ökológia Osztapcsenko, Bálán,  Kompanec, Ruskovszkij