КАК РАЗМНОЖАЮТСЯ БАКТЕРИИ? БЕСПОЛОЕ И ПОЛОВОЕ РАЗМНОЖЕНИЕ - БИОЛОГИЯ - 2025

Бактерии размножаются в основном бесполыми путями, такими как бинарное деление, при котором клетка делится на две идентичные клетки меньшего размера. Однако эти микроорганизмы также демонстрируют тип полового размножения посредством процесса, называемого «конъюгацией».

Что касается бесполого размножения, преобладает бинарное деление, но есть сообщения о «необычных» или «альтернативных» паттернах деления в этой группе одноклеточных организмов, таких как почкование, множественное деление и образование «внутриклеточного» потомства. назвать несколько.

Схема прокарионной клетки (Источник: это векторное изображение полностью сделано Али Зифаном через Wikimedia Commons)

Прежде чем углубляться в различные механизмы размножения бактерий, уместно запомнить ключевую информацию, чтобы понять некоторые аспекты этих биологических процессов.

Общая характеристика бактерий

Бактерии - это прокариотические организмы, то есть их генетический материал не заключен в мембранную структуру, известную как «ядро», которая существует у эукариот.

Это чрезвычайно успешная и разнообразная группа, состоящая в основном из одноклеточных организмов, хотя некоторые из них могут образовывать колонии и волокна. Они встречаются практически во всех экосистемах биосферы и имеют огромное значение для многих биологических процессов, присущих многоклеточным живым существам.

Бактериальные клетки - это маленькие клетки (не более пары микрон в диаметре), особенно по сравнению с эукариотическими клетками. Его цитозоль значительно «проще», чем, например, цитозоль животной или растительной клетки, поскольку в нем нет мембранной органеллы.

Внутри находится большое количество рибосом, гранул-хранилищ различных веществ, белков разных типов и большая круглая и сверхспиральная хромосома, а также небольшие молекулы внехромосомной ДНК, известные как «плазмиды».

Клеточная оболочка бактерий довольно специфична, так как она состоит из сложного полимера, называемого «пептидогликан», который состоит из аминосахаров, связанных с полипептидами. Характеристики стенки и плазматической мембраны этих организмов используются для их классификации.

Некоторые бактерии также покрыты «капсулой», окружающей их клеточную стенку и выполняющей защитные функции. Другие бактерии мобильны и имеют специализированные структуры, выступающие из их поверхности, например реснички и жгутики.

Поскольку не все бактерии можно выращивать in vitro в лаборатории, информация об их метаболизме, размножении, морфологии и общих характеристиках, которой управляет научное сообщество, в значительной степени зависит от данных, полученных в результате исследований, проведенных с модельными видами.

Бесполое размножение бактерий

Бесполое размножение состоит из формирования клонов от особи, которая функционирует как «мать». В отличие от полового размножения, для этого процесса требуется только одна клетка, которая дублирует свои внутренние компоненты и, например, делится на две равные дочерние клетки.

- Бинарное деление

Бинарное деление, также известное как «двудольное», является основной формой размножения большинства бактерий в природе. В этом процессе делящаяся клетка делает это таким образом, что производит две генетически идентичные клетки меньшего размера, а исходная клетка «исчезает».

Делящаяся клетка обязательно должна была пройти предшествующий «подготовительный» процесс, посредством которого она удвоила свое внутреннее содержимое (хромосомы, белки, рибосомы и т. Д.) И увеличила свое цитозольное содержание почти вдвое.

Двоичное деление (Источник: Binary_fission.svg: нарисовано w: User: JWSchmidt (w: Image: Binary fission.png); векторизовано w: User: JTojnar, производная работа: Ortisa через Wikimedia Commons)

Две копии бактериальной хромосомы секретируются к обоим полюсам делящейся клетки, а также к некоторому дублированному внутреннему материалу. После этого в определенном месте клетки, называемом «местом деления», образуется «перегородка».

Перегородка состоит из «центростремительного» инвагинации цитоплазматической мембраны, которое предшествует синтезу новой клеточной стенки и разделению двух дочерних клеток.

- «Необычное» бесполое размножение

Процесс бесполого размножения не одинаков у всех групп бактерий. Как упоминалось в начале, для одних видов характерно почкование, для других - множественное деление, образование внутриклеточного потомства и т. Д.

Формирование множественного внутриклеточного потомства

Многие линии бактерий, принадлежащих к группе грамположительных бактерий с низким содержанием GC (Firmicutes), воспроизводятся бесполым путем посредством процесса, который подразумевает, что внутри родительской «спящей» клетки формируются множественные эндоспоры (также неактивные) или большая клетка. количество активных потомков.

Для многих ветвей образование этого «множественного внутриклеточного потомства» является основным средством воспроизводства, поэтому бинарное деление может происходить редко или не происходить вовсе.

почкование

Почкование бактерий наблюдается у цианобактерий, фирмикутов и планктомицетов, а также у некоторых протеобактерий.

Схематические изображения этого процесса (малоизученного и известного среди бактерий) иллюстрируют, как бактерии, размножающиеся таким образом бесполым путем, сбрасывают «фракцию» или «желток» своего клеточного тела, фракцию, которая значительно меньше, чем «материнская» клетка. который их порождает и, вероятно, не содержит всех цитозольных компонентов последнего.

Производство баеоцитов у некоторых цианобактерий

Некоторые цианобактерии, например цианобактерии рода Stanieria, никогда не размножаются путем деления на две части; вместо этого они делятся посредством процесса, который начинается с маленькой клетки, известной как баоцит.

Баеоцит прогрессивно увеличивается в размере, и при этом хромосомная ДНК многократно реплицируется подряд. Когда баоцит вступает в фазу цитоплазматического деления, он производит большое количество новых крошечных беоцитов, которые высвобождаются путем разрушения внешнего покрытия «материнского» баоцита.

Этот процесс также известен у других видов как фрагментация.

«Половое» размножение бактерий

Половое размножение, как мы его знаем, состоит из слияния двух специализированных половых клеток, называемых «гаметами», посредством которых два человека обмениваются генетической информацией и производят потомство с генами, которые являются результатом их комбинации.

Хотя в бактериях не образуются ни гаметы, ни специализированные половые клетки, иногда две разные клетки обмениваются генетическим материалом друг с другом, что может происходить посредством трех различных процессов:

- Преобразование

- Трансдукция

- Спряжение

Хотя трансформация не связана с образованием новых клеток или других клеток, трансформация - это событие, посредством которого бактерия может приобретать фрагменты ДНК от другой бактерии, которая выпустила их в среду, в которой они живут, или которая умерла и распалась.

С другой стороны, трансдукция связана с комбинацией бактериальной ДНК (от разных бактерий) благодаря участию фагов, которые являются вирусами, атакующими бактерии.

Наконец, конъюгация, которая не характеризуется появлением новых особей, связана с прямым переносом генетического материала от одной клетки к другой через специализированную структуру, известную как «половые пили».

Бактериальная конъюгация (Источник: производная работа: Franciscosp2 (обсуждение) Bacterial_Conjugation_en.png: Майк Джонс через Wikimedia Commons)

Этот последний процесс требует физического контакта между двумя клетками, и, согласно исследованиям, проведенным на модельном организме E. coli, существуют «мужские» донорские клетки и «женские» рецепторные клетки.

Как правило, дарят и получают молекулы плазмидной ДНК, содержащие полезную генетическую информацию.

Ссылки

1. Ангерт, ER (2005). Альтернативы бинарному делению у бактерий. Обзоры природы микробиологии, 3 (3), 214.
2. Хельмштеттер, CE (1969). Последовательность размножения бактерий. Ежегодный обзор микробиологии, 23 (1), 223-238.
3. Люткенхаус, Дж., И Аддиналл, С.Г. (1997). Деление бактериальной клетки и Z-кольцо. Ежегодный обзор биохимии, 66 (1), 93-116.
4. Прескотт, Х. и Харли, Дж. П. Кляйн 2002. Микробиология.
5. Схефферс, DJ (2001). Бактериальное размножение и рост. ELS.
6. Соломон, Е.П., Берг, Л.Р., и Мартин, Д.В. (2011). Биология (9-е изд.). Брукс / Коул, Cengage Learning: США.