Bakteria są organizmy prokariotyczne że rozmnażają się bezpłciowo. Rozmnażanie bakteryjne najczęściej zachodzi przez rodzaj podziału komórek zwany rozszczepieniem binarnym. Rozszczepienie binarne obejmuje podział pojedynczej komórki, co powoduje utworzenie dwóch identycznych genetycznie komórek. Aby zrozumieć proces rozszczepienia binarnego, pomocne jest zrozumienie struktury komórek bakteryjnych.
Kluczowe dania na wynos
- Rozszczepienie binarne to proces, w którym pojedyncza komórka dzieli się, tworząc dwie komórki, które są genetycznie identyczne.
- Istnieją trzy popularne kształty komórek bakteryjnych: w kształcie pręta, sferyczne i spiralne.
- Do typowych składników komórek bakteryjnych należą: ściana komórkowa, błona komórkowa, cytoplazma, wici, region nukleoidowy, plazmidy, a także rybosomy.
- Rozszczepienie binarne jako sposób rozmnażania się ma wiele zalet, z których najważniejszą jest zdolność do reprodukcji w dużych ilościach w bardzo szybkim tempie.
- Ponieważ rozszczepienie binarne wytwarza identyczne komórki, bakterie mogą stać się bardziej zróżnicowane genetycznie poprzez rekombinację, która obejmuje transfer genów między komórkami.
Struktura komórek bakteryjnych
Bakteria mają różne kształty komórek. Najbardziej typowe kształty komórek bakteryjnych są kuliste, w kształcie pręta i spiralne. Komórki bakteryjne zazwyczaj zawierają następujące struktury: ściana komórkowa, Błona komórkowa, cytoplazma, rybosomyplazmidy wicii region nukleoidowy.
- Ściana komórkowa: Zewnętrzne pokrycie komórki, które chroni komórkę bakteryjną i nadaje jej kształt.
- Cytoplazma: Żelopodobna substancja złożona głównie z wody, która zawiera również enzymy, sole, składniki komórkowe i różne cząsteczki organiczne.
- Membrana komórkowa lub membrana plazmowa: Otacza cytoplazmy komórki i reguluje przepływ substancji do i z komórki.
- Wici: Długi, przypominający bicz występ występ, który pomaga w poruszaniu się komórek.
- Rybosomy: Struktury komórkowe odpowiedzialne za białko produkcja.
- Plazmidy: Niosący gen, okrągły DNA struktury, które nie biorą udziału w rozmnażaniu.
- Region nukleoidowy: Obszar cytoplazmy, który zawiera pojedynczą bakteryjną cząsteczkę DNA.
Binarne rozczepienie
Większość bakterii, w tym Salmonella i E coli, rozmnażają się przez podział binarny. Podczas tego rodzaju bezpłciowego rozmnażania singiel Cząsteczka DNA się replikuje i obie kopie dołączają, w różnych punktach, do Błona komórkowa. Gdy komórka zaczyna rosnąć i wydłużać się, odległość między dwiema cząsteczkami DNA wzrasta. Gdy bakteria prawie podwoi swój pierwotny rozmiar, błona komórkowa zaczyna szczypać do środka w środku. Wreszcie: Ściana komórkowa formy, które oddzielają dwie cząsteczki DNA i dzielą pierwotną komórkę na dwie identyczne komórki potomne.
Istnieje wiele korzyści związanych z reprodukcją poprzez rozszczepienie binarne. Pojedyncza bakteria jest w stanie rozmnażać się w dużych ilościach w szybkim tempie. W optymalnych warunkach niektóre bakterie mogą podwoić liczbę populacji w ciągu kilku minut lub godzin. Kolejną korzyścią jest to, że nie marnuje się czasu na poszukiwanie partnera, ponieważ rozmnażanie jest bezpłciowe. Ponadto komórki potomne powstałe w wyniku binarnego rozszczepienia są identyczne z komórką pierwotną. Oznacza to, że dobrze nadają się do życia w swoim otoczeniu.
Rekombinacja bakteryjna
Rozszczepienie binarne jest skutecznym sposobem rozmnażania się bakterii, jednak nie jest bez problemów. Ponieważ komórki wytworzone w wyniku tego rodzaju rozmnażania są identyczne, wszystkie są podatne na te same rodzaje zagrożeń, takie jak zmiany środowiskowe i antybiotyki. Zagrożenia te mogą zniszczyć całą kolonię. Aby uniknąć takich zagrożeń, bakterie mogą stać się bardziej zróżnicowany genetycznie poprzez rekombinację. Rekombinacja obejmuje transfer genów między komórkami. Rekombinacja bakteryjna odbywa się poprzez koniugację, transformację lub transdukcję.
Koniugacja
Niektóre bakterie są w stanie przenosić ich części geny do innych bakterii, z którymi się kontaktują. Podczas sprzęgania jedna bakteria łączy się z drugą poprzez strukturę rurki białkowej zwaną a pilus. Geny są przenoszone z jednej bakterii do drugiej przez tę probówkę.
Transformacja
Niektóre bakterie są w stanie pobrać DNA ze swojego środowiska. Te resztki DNA najczęściej pochodzą z martwych komórek bakteryjnych. Podczas transformacji bakteria wiąże DNA i transportuje je przez błonę komórkową bakterii. Nowe DNA jest następnie włączane do DNA komórki bakteryjnej.
Transdukcja
Transdukcja jest rodzajem rekombinacja która obejmuje wymianę bakteryjnego DNA przez bakteriofagi. Bakteriofagi są wirusy które infekują bakterie. Istnieją dwa rodzaje transdukcji: transdukcja uogólniona i specjalistyczna.
Gdy bakteriofag przyłącza się do bakterii, wprowadza genom do bakterii. Genom wirusowy, enzymy i składniki wirusowe są następnie replikowane i łączone w bakterii gospodarza. Po utworzeniu nowe bakteriofagi lizują lub rozszczepiają bakterię, uwalniając replikowane wirusy. Jednak podczas procesu składania niektóre bakteryjne DNA gospodarza mogą zostać zamknięte w wirusowym kapsydu zamiast w genomie wirusowym. Gdy bakteriofag infekuje inną bakterię, wstrzykuje fragment DNA z poprzednio zakażonej bakterii. Ten fragment DNA zostaje następnie wstawiony do DNA nowej bakterii. Ten rodzaj transdukcji nazywa się transdukcją uogólnioną.
W specjalistycznej transdukcji fragmenty DNA bakterii gospodarza zostają włączone do wirusowych genomów nowego bakteriofagi. Fragmenty DNA można następnie przenieść na każdą nową bakterię, którą zakażają te bakteriofagi.
Źródła
- Reece, Jane B. i Neil A. Campbell. Campbell Biology. Benjamin Cummings, 2011.