KAIP BAKTERIJOS DAUGINASI? ASEKSUALUS IR SEKSUALINIS DAUGINIMASIS - BIOLOGIJA - 2025

Bakterijos dauginasi daugiausia neseksualiais keliais, tokiais kaip dvejetainis dalijimasis - tai procesas, kurio metu ląstelė dalijasi į dvi identiškas mažesnes ląsteles. Tačiau šie mikroorganizmai taip pat demonstruoja lytinį dauginimąsi per procesą, vadinamą „konjugacija“.

Kalbant apie aseksualų dauginimąsi, vyrauja dvejetainis dalijimasis, tačiau yra pranešimų apie „neįprastus“ ar „alternatyvius“ šios vienaląsčių organizmų grupės pasiskirstymo modelius, tokius kaip pumpurų išsiskyrimas, daugybinis dalijimasis ir „viduląstelinių“ palikuonių formavimasis. Išvardyti kelis.

Prokariono ląstelės schema (Šaltinis: šį vektorinį vaizdą visiškai sukūrė Ali Zifan per „Wikimedia Commons“)

Prieš pradedant gilintis į skirtingus bakterijų dauginimosi mechanizmus, svarbu atsiminti pagrindinę informaciją, kad būtų galima suprasti kai kuriuos šių biologinių procesų aspektus.

Bendrosios bakterijų savybės

Bakterijos yra prokariotiniai organizmai, tai yra, jų genetinė medžiaga nėra uždara membraninėje struktūroje, vadinamoje „branduoliu“, kuri egzistuoja eukariotuose.

Tai nepaprastai sėkminga ir įvairi grupė, kurią sudaro daugiausia vienaląsčiai organizmai, nors kai kurie iš jų gali sudaryti kolonijas ir gijas. Jie randami beveik visose biosferos ekosistemose ir yra nepaprastai svarbūs daugeliui biologinių procesų, būdingų daugialąsčiams gyviesiems dalykams.

Bakterijų ląstelės yra mažos ląstelės (ne daugiau kaip poros mikronų skersmens), ypač lyginant su eukariotinėmis ląstelėmis. Jo citozolis yra žymiai „paprastesnis“ nei, pavyzdžiui, gyvūno ar augalo ląstelių, nes nėra membraninių organelių.

Jo viduje yra daugybė ribosomų, skirtingų medžiagų laikymo granulės, skirtingo tipo baltymai ir didelė apvali ir suvyniota chromosoma, taip pat mažos papildomos chromosomos DNR molekulės, žinomos kaip „plazmidės“.

Bakterijų ląstelių danga yra gana ypatinga, nes ją sudaro sudėtingas polimeras, vadinamas „peptidoglikanu“, kurį sudaro aminorūgštys, sujungtos su polipeptidais. Jų klasifikavimui naudojamos šių organizmų sienelių ir plazminės membranos savybės.

Kai kurias bakterijas taip pat dengia kapsulė, apjuosianti jų ląstelių sienelę ir atliekanti apsaugines funkcijas. Kitos bakterijos yra mobilios ir turi specialias struktūras, išsikišančias nuo jų paviršiaus, tokias kaip žievės ir žiogeliai.

Kadangi ne visos bakterijos gali būti užaugintos in vitro laboratorijoje, mokslo bendruomenės valdoma informacija apie jų metabolizmą, dauginimąsi, morfologiją ir bendrąsias savybes didele dalimi priklauso nuo duomenų, gautų atlikus tyrimus su pavyzdinėmis rūšimis.

Neseksualus bakterijų dauginimasis

Neseksualų dauginimąsi sudaro klonų susidarymas iš asmens, kuris veikia kaip „motina“. Skirtingai nuo lytinio dauginimosi, šiam procesui reikia tik vienos ląstelės, kuri, pavyzdžiui, dubliuoja savo vidinius komponentus ir dalijasi į dvi lygias dukterines ląsteles.

- Dvejetainis dalijimasis

Taip pat žinomas kaip „dviejų dalių skaidymas“, dvejetainis dalijimasis yra pagrindinė daugumos gamtoje esančių bakterijų dauginimosi forma. Šiame procese dalijamoji ląstelė daro tai taip, kad sukuria dvi mažesnes, genetiškai identiškas ląsteles, o pradinė ląstelė „išnyksta“.

Dalinančioji ląstelė būtinai turėjo praeiti „parengiamąjį“ procesą, kurio metu ji padvigubino savo vidinį turinį (chromosomą, baltymus, ribosomas ir kt.) Ir padidino citozolinį kiekį iki vos dvigubai.

Dvejetainis dalijimasis (Šaltinis: Binary_fission.svg: Piešė w: Vartotojas: JWSchmidt (w: Paveikslėlis: Dvejetainis dalijimasis.png); Vektorius sukūrė w: Vartotojas: JTojnarvestinis darbas: Ortisa per Wikimedia Commons)

Dvi bakterijos chromosomos kopijos yra išskiriamos link abiejų dalijančiosios ląstelės polių, taip pat kaip ir dalis vidinės medžiagos, kuri dubliavosi. Po to tam tikroje ląstelės vietoje, vadinamoje „dalijimosi vieta“, susidaro „pertvara“.

Tarpą sudaro „centripetalinė“ citoplazminės membranos invazija, kuri vyksta prieš naujos ląstelės sienos sintezę ir dviejų dukterinių ląstelių atskyrimą.

- „Neįprastas“ nelytinis dauginimasis

Asexual reprodukcijos procesas nėra vienodas visose bakterijų grupėse. Kaip minėta pradžioje, kai kurioms rūšims būdingas pumpurų išsiskyrimas, kitoms - daugialypis padalijimas, tarpląstelinių palikuonių formavimasis ir kt.

Daugialąstelinių palikuonių formavimasis

Daugybė gramteigiamų bakterijų, priklausančių mažo GC turinčio bakterijų grupei (firmicutai), dauginasi aseksualiai per procesą, kuris reiškia, kad kelios endosporos (taip pat neveikiančios) arba didelės aktyvių palikuonių skaičius.

Daugeliui giminaičių šios „daugybinės tarpląstelinės atžalos“ formavimas yra pagrindinė reprodukcijos priemonė, todėl dvejetainis dalijimasis gali įvykti retai arba išvis nepasireikšti.

Gemmacija

Mėlynosios bakterijos, firmicutai ir planktomicetai, taip pat kai kurios proteobakterijos buvo pastebėti susiformavę bakterijose.

Scheminės šio proceso pažiūros (mažai tirtos ir žinomos tarp bakterijų) iliustruoja, kaip tokiu būdu aseksualiai dauginančios bakterijos išskiria savo ląstelės kūno „frakciją“ arba „trynį“, frakciją, žymiai mažesnę už „motinos“ ląstelę. kuris yra jų kilmė ir tikriausiai neturi visų pastarųjų citozolinių komponentų.

Baeocitų gamyba kai kuriose melsvabakterėse

Kai kurios melsvabakterės, pavyzdžiui, Stanieria genties, niekada neatsinaujina dvejetainio dalijimosi metu; vietoj to jie dalijasi procesu, kuris prasideda nuo mažų ląstelių, žinomų kaip baeocitai.

Baeocitas palaipsniui didėja, o jam didėjant, chromosomų DNR dauginasi iš eilės. Baeocitui patekus į citoplazmos dalijimosi fazę, susidaro daug naujų mažyčių baeocitų, kurie išsiskiria sulaužydami išorinį „motinos“ baoocito dangą.

Šis procesas taip pat žinomas kitoms rūšims kaip suskaidymas.

„Seksualinis“ bakterijų dauginimasis

Lytinį dauginimąsi, kaip mes žinome, sudaro dviejų specializuotų lytinių ląstelių, vadinamų „gametomis“, susiliejimas, per kurias du individai keičiasi genetine informacija ir generuoja palikuonis genais, atsirandančiais dėl abiejų kombinacijų.

Nors nei gametos, nei specializuotos lytinės ląstelės bakterijose nėra gaminamos, kartais dvi skirtingos ląstelės keičiasi genetine medžiaga tarpusavyje, o tai gali įvykti trimis skirtingais procesais:

- Pertvarka

- Transdukcija

- Konjugacija

Nors tai nereiškia naujų ląstelių ar skirtingų ląstelių gamybos, transformacija yra įvykis, kurio metu bakterija gali įgyti DNR fragmentus iš kitos bakterijos, išleidusios jas į aplinką, kurioje gyvena, ar mirusi ir suirusi.

Kita vertus, transdukcija yra susijusi su bakterijų DNR (iš skirtingų bakterijų) deriniu, nes dalyvauja fagai, virusai, kurie puola bakterijas.

Galiausiai konjugacija, kuriai nėra būdingas naujų individų gimimas, yra tiesioginis genetinės medžiagos perkėlimas iš vienos ląstelės į kitą per specializuotą struktūrą, vadinamą „lytiniais piliais“.

Bakterijų konjugacija (Šaltinis: darinys: Franciscosp2 (aptarimas) Bakterijų_konjugacija_lt.png: Mike'as Jonesas per „Wikimedia Commons“)

Šis paskutinis procesas reikalauja fizinio sąlyčio tarp dviejų ląstelių ir, remiantis tyrimais, atliktais modeliniame organizme E. coli, yra „vyriškų“ donorų ląstelių ir „moteriškų“ receptorių ląstelių.

Paprastai dovanojamos ir gaunamos plazmidės DNR molekulės, turinčios naudingos genetinės informacijos.

Nuorodos

1. Angertas, ER (2005). Dvinarės dalijimosi bakterijomis alternatyvos. Gamtos apžvalgos, mikrobiologija, 3 (3), 214.
2. Helmstetteris, CE (1969). Bakterijų dauginimosi seka. Metinė mikrobiologijos apžvalga, 23 (1), 223–238.
3. Lutkenhaus, J., & Addinall, SG (1997). Bakterijų ląstelių dalijimasis ir Z žiedas. Metinė biochemijos apžvalga, 66 (1), 93–116.
4. Prescott, H., & Harley, JP Klein 2002. Mikrobiologija.
5. Scheffersas, DJ (2001). Bakterijų dauginimasis ir augimas. eLS.
6. Saliamonas, EP, Bergas, LR ir Martinas, DW (2011). Biologija (9-asis leidimas). Brooks / Cole, Cengage mokymasis: JAV.