KAKO SE RAZMNOŽUJEJO BAKTERIJE? ASEKSUALNO IN SPOLNO RAZMNOŽEVANJE - BIOLOGIJA - 2025

Bakterije se razmnožujejo predvsem po aseksualnih poteh, kot je binarna cepitev, kar je postopek, s katerim se celica deli na dve enaki manjši celici. Vendar pa ti mikroorganizmi kažejo tudi vrsto spolne reprodukcije s postopkom, imenovanim "konjugacija".

Kar zadeva aseksualno razmnoževanje, prevladuje binarna cepitev, vendar obstajajo poročila o "nenavadnih" ali "alternativnih" vzorcih delitve v tej skupini enoceličnih organizmov, kot so brstenje, večkratna delitev in nastanek "medceličnih" potomcev. poimenovati jih nekaj.

Shema prokarionske celice (Vir: To vektorsko sliko je v celoti ustvaril Ali Zifan prek Wikimedia Commons)

Preden se potopite v različne mehanizme razmnoževanja bakterij, je pomembno, da se spomnite ključnih informacij, da razumete nekatere vidike teh bioloških procesov.

Splošne značilnosti bakterij

Bakterije so prokariotski organizmi, to je, da njihov genetski material ni zaprt v membransko strukturo, imenovano "jedro", ki obstaja v evkariotih.

Gre za izjemno uspešno in raznoliko skupino, sestavljeno iz večinoma enoceličnih organizmov, čeprav nekateri lahko tvorijo kolonije in nitke. Najdemo jih v skoraj vseh ekosistemih nad biosfero in so izrednega pomena za številne biološke procese, ki so značilni za večcelična živa bitja.

Bakterijske celice so majhne celice (premera največ nekaj mikronov), še posebej v primerjavi z evkariontskimi celicami. Njen citosol je občutno "enostavnejši" kot na primer živalska ali rastlinska celica, saj ni membranske organele.

V njeni notranjosti je veliko število ribosomov, skladiščnih granul različnih snovi, beljakovin različnih vrst ter velik krožni in prekomerno namotani kromosom, pa tudi majhne ekstrahromosomske molekule DNK, znane kot "plazmidi".

Celični plašč bakterij je precej poseben, saj ga sestavlja kompleksen polimer, imenovan "peptidoglikan", ki je sestavljen iz amino sladkorjev, povezanih s polipeptidi. Za njihovo razvrstitev se uporabljajo značilnosti stene in plazemske membrane teh organizmov.

Nekatere bakterije pokrivajo tudi "kapsula", ki obdaja njihovo celično steno in ima zaščitne funkcije. Druge bakterije so mobilne in imajo specializirane strukture, ki štrlijo iz njihove površine, na primer cilija in flagele.

Ker vseh bakterij ni mogoče gojiti in vitro v laboratoriju, so podatki, ki jih znanstvena skupnost upravlja glede njihovega metabolizma, razmnoževanja, morfologije in splošnih značilnosti, v veliki meri odvisni od podatkov, pridobljenih iz raziskav, izvedenih na vzorčnih vrstah.

Aseksualno razmnoževanje bakterij

Aseksualna reprodukcija je sestavljena iz tvorbe klonov iz posameznika, ki deluje kot "mati". Za razliko od spolne reprodukcije ta proces zahteva le eno celico, ki podvaja notranje komponente in se na primer deli na dve enaki hčerinski celici.

- Binarna cepitev

Binarna cepitev je tudi znana kot "delitev", glavna oblika razmnoževanja za večino bakterij v naravi. V tem postopku delitvena celica to stori tako, da ustvari dve manjši celici, ki sta gensko identični, začetna celica pa "izgine".

Delitvena celica mora nujno preiti predhodni "pripravljalni" postopek, s pomočjo katerega je podvojila svojo notranjo vsebino (kromosom, beljakovine, ribosomi itd.) In povečala vsebnost citosole na nekaj manj kot dvojno.

Binarna fisija (Vir: Binary_fission.svg: Narisal w: Uporabnik: JWSchmidt (w: Slika: Binary fission.png); Vektorizirano z w: Uporabnik: JTojnarderivativno delo: Ortisa prek Wikimedia Commons)

Dve kopiji bakterijskega kromosoma se izločata na oba pola delitvene celice, pa tudi del notranjega materiala, ki se je podvojil. Po tem se na določenem mestu v celici, imenovanem "mesto delitve", oblikuje "septum".

Septum je sestavljen iz "centripetalne" invazije citoplazemske membrane, ki predhodi sintezi nove celične stene in ločitvi obeh hčerinskih celic.

- "Nenavadna" aseksualna reprodukcija

Postopek aseksualne reprodukcije ni enak pri vseh skupinah bakterij. Kot je bilo omenjeno na začetku, je za nekatere vrste značilno brstičenje, za druge večkratno delitev, nastanek medceličnih potomcev itd.

Oblikovanje večceličnih potomcev

Mnoge vrste bakterij, ki spadajo v skupino gram-pozitivnih bakterij z nizko vsebnostjo GC (Firmicutes), se razmnožujejo aseksualno s postopkom, ki pomeni, da je več endospor (tudi v mirujočem stanju) ali veliko število aktivnih potomcev.

Za številne rodove je tvorba tega "večceličnih potomcev" glavno sredstvo za razmnoževanje, zato se lahko binarna cepitev redko ali sploh ne pojavi.

Gemation

Krvavitve v bakterijah so opazili pri cianobakterijah, trdnih tleh in planktomicitih ter pri nekaterih proteobakterijih.

Shematični prikaz tega procesa (malo raziskan in znan med bakterijami) ponazarja, kako bakterije, ki se na tak način razmnožujejo aseksualno, izločijo "frakcijo" ali "rumenjak" svojega celičnega telesa, delež, ki je znatno manjši od "matične" celice ki izvira iz njih in verjetno ne vsebuje vseh citosolnih komponent slednjih.

Proizvodnja baocitov v nekaterih cianobakterijah

Nekatere cianobakterije, kot so vrste Stanieria, se nikoli ne razmnožujejo z binarno cepitvijo; namesto tega se ločijo s postopkom, ki se začne z majhno celico, znano kot baeocit.

Baeociti se postopoma povečujejo in kromosomska DNK se mnogokrat zapored ponavlja. Ko baeocit vstopi v fazo delitve citoplazme, tvori veliko število novih drobnih baocitov, ki se sprostijo z razbijanjem zunanjega pokrova "materinega" baeocita.

Ta postopek poznamo tudi pri drugih vrstah kot razdrobljenost.

"Spolno" razmnoževanje bakterij

Spolno razmnoževanje, kot ga poznamo, sestavlja zlitje dveh specializiranih spolnih celic, imenovanih "gamete", skozi katere dva posameznika izmenjujeta genetske informacije in ustvarjata potomce z geni, ki izhajajo iz kombinacije obeh.

Čeprav se niti bakterije niti specializirane spolne celice ne proizvajajo z bakterijami, včasih dve različni celici izmenjujeta gensko snov, kar se lahko zgodi s tremi različnimi procesi:

- Preobrazba

- Transdukcija

- Konjugacija

Čeprav ne vključuje proizvodnje novih celic ali različnih celic, je transformacija dogodek, s katerim lahko bakterija pridobi fragmente DNK iz druge bakterije, ki jih je sprostila v okolje, v katerem živijo ali ki je umrla in razpadla.

Transdukcija ima po drugi strani povezano s kombinacijo bakterijske DNK (iz različnih bakterij) zahvaljujoč sodelovanju fagov, ki so virusi, ki napadajo bakterije.

Končno, konjugacija, za katero ni značilna proizvodnja novih posameznikov, gre za neposreden prenos genetskega materiala iz ene celice v drugo prek specializirane strukture, znane kot "spolni pili".

Konjugacija bakterij (Vir: izpeljano delo: Franciscosp2 (pogovor) Bacterial_Conjugation_en.png: Mike Jones prek Wikimedia Commons)

Ta zadnji postopek zahteva fizični stik med dvema celicama, in glede na študije, opravljene v modelnem organizmu E. coli, obstajajo "moške" darovalke in "ženske" receptorske celice.

Na splošno se dajejo in prejemajo molekule plazmidne DNA, ki vsebujejo koristne genetske informacije.

Reference

1. Angert, ER (2005). Alternativa binarni cepitvi v bakterijah. Nature Review Microbiology, 3 (3), 214.
2. Helmstetter, CE (1969). Zaporedje razmnoževanja bakterij. Letni pregled mikrobiologije, 23 (1), 223-238.
3. Lutkenhaus, J., & Addinall, SG (1997). Delitev bakterijskih celic in Z obroč. Letni pregled biokemije, 66 (1), 93-116.
4. Prescott, H., & Harley, JP Klein 2002. Mikrobiologija.
5. Scheffers, DJ (2001). Razmnoževanje in rast bakterij. eLS.
6. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biologija (9. edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: ZDA.