baktérie sú prokaryotické organizmy že reprodukovať asexuálne. Bakteriálna reprodukcia sa najčastejšie vyskytuje prostredníctvom druhu bunkového delenia nazývaného binárne štiepenie. Binárne štiepenie zahŕňa rozdelenie jednej bunky, čo vedie k vytvoreniu dvoch geneticky identických buniek. Aby sme pochopili proces binárneho štiepenia, je užitočné pochopiť štruktúru bakteriálnych buniek.
Kľúčové jedlá
- Binárne štiepenie je proces, pri ktorom sa jedna bunka delí za vzniku dvoch navzájom geneticky identických buniek.
- Existujú tri bežné tvary bakteriálnych buniek: tyčinkovitý, sférický a špirálový.
- Bežné bakteriálne bunkové komponenty zahŕňajú: bunkovú stenu, bunkovú membránu, cytoplazmu, bičíkovicu, nukleoidnú oblasť, plazmidy, ako aj ribozómy.
- Binárne štiepenie ako prostriedok rozmnožovania má množstvo výhod, medzi ktoré patrí predovšetkým schopnosť reprodukcie vo veľkom počte veľmi rýchlym tempom.
- Pretože binárne štiepenie produkuje identické bunky, baktérie sa môžu geneticky meniť pomocou rekombinácie, ktorá zahŕňa prenos génov medzi bunkami.
Bakteriálna bunková štruktúra
baktérie majú rôzne tvary buniek. Najviac bežné tvary buniek baktérií sú sférické, tyčovité a špirálové. Bakteriálne bunky typicky obsahujú nasledujúce štruktúry: bunková stena, bunková membrána, cytoplazma, ribozómy, plazmidy, bičíkya nukleoidnú oblasť.
- Bunková stena: Vonkajší obal bunky, ktorý chráni bakteriálnu bunku a dáva jej tvar.
- cytoplazma: Gél podobná látka zložená hlavne z vody, ktorá obsahuje aj enzýmy, soli, zložky buniek a rôzne organické molekuly.
- Bunková membrána alebo plazmatická membrána: Obklopuje cytoplazmu bunky a reguluje tok látok dovnútra a von z bunky.
- bičíky: Dlhý, bičovitý výčnelok, ktorý pomáha pri bunkovej lokomócii.
- ribozómy: Bunkové štruktúry zodpovedné za proteín výroby.
- plazmidy: Nosenie génov, kruhové DNA štruktúry, ktoré nie sú zapojené do reprodukcie.
- Nukleoidná oblasť: Oblasť cytoplazmy, ktorá obsahuje jednu molekulu bakteriálnej DNA.
Binárne delenie
Väčšina baktérií vrátane Salmonella a E.coli, reprodukované binárnym štiepením. Počas tohto typu asexuálnej reprodukcie je singel DNA molekuly sa replikujú a obe kópie sa v rôznych bodoch pripájajú k internetu bunková membrána. Keď bunka začína rásť a predlžovať sa, zväčšuje sa vzdialenosť medzi dvoma molekulami DNA. Akonáhle baktéria zdvojnásobí svoju pôvodnú veľkosť, bunková membrána sa začne štiepiť dovnútra v strede. Nakoniec a bunková stena formy, ktoré oddeľujú dve molekuly DNA a delia pôvodnú bunku na dve zhodné dcérske bunky.
S binárnym štiepením sa spája množstvo výhod. Jedna baktéria je schopná rýchlo sa rozmnožovať vo veľkom počte. Za optimálnych podmienok môžu niektoré baktérie zdvojnásobiť počet svojich obyvateľov v priebehu niekoľkých minút alebo hodín. Ďalšou výhodou je to, že nie je čas zbytočne hľadať partnera, pretože reprodukcia je nepohlavná. Okrem toho sú dcérske bunky, ktoré sú výsledkom binárneho štiepenia, identické s pôvodnými bunkami. To znamená, že sa dobre hodia na život vo svojom prostredí.
Bakteriálna rekombinácia
Binárne štiepenie predstavuje účinný spôsob množenia baktérií, nie je to však bez problémov. Pretože bunky produkované týmto typom reprodukcie sú identické, všetky sú citlivé na rovnaké typy hrozieb, ako sú zmeny životného prostredia a antibiotiká. Tieto riziká môžu zničiť celú kolóniu. Aby sa zabránilo takýmto rizikám, baktérie sa môžu stať viac geneticky rozmanité pomocou rekombinácie. Rekombinácia zahŕňa prenos génov medzi bunkami. Bakteriálna rekombinácia sa uskutočňuje konjugáciou, transformáciou alebo transdukciou.
časovanie
Niektoré baktérie sú schopné prenášať ich kúsky gény iným baktériám, s ktorými prichádzajú do styku. Počas konjugácie sa jedna baktéria spája s druhou prostredníctvom štruktúry proteínovej trubice nazývanej a pilus. Gény sa touto skúmavkou prenášajú z jednej baktérie na druhú.
premena
Niektoré baktérie sú schopné absorbovať DNA zo svojho prostredia. Tieto zvyšky DNA najčastejšie pochádzajú z mŕtvych bakteriálnych buniek. Počas transformácie baktéria viaže DNA a transportuje ju cez membránu bakteriálnych buniek. Nová DNA sa potom včlení do DNA bakteriálnych buniek.
transdukcia
Transdukcia je typ rekombinácie ktorá zahŕňa výmenu bakteriálnej DNA prostredníctvom bakteriofágov. Bakteriofágy sú vírusy ktoré infikujú baktérie. Existujú dva typy transdukcie: všeobecná a špecializovaná transdukcia.
Akonáhle sa bakteriofág naviaže na baktériu, vloží do baktérie svoj genóm. Vírusový genóm, enzýmy a vírusové komponenty sa potom replikujú a zostavia v hostiteľskej baktérii. Po vytvorení nové bakteriofágy lyžujú alebo štiepia baktériu a uvoľňujú replikované vírusy. Počas procesu zostavovania sa však môže časť vírusovej DNA hostiteľa namiesto vírusového genómu enkapsovať vo vírusovom kapside. Keď tento bakteriofág infikuje ďalšiu baktériu, vstrekne fragment DNA z predtým infikovanej baktérie. Tento fragment DNA sa potom vloží do DNA novej baktérie. Tento typ transdukcie sa nazýva všeobecná transdukcia.
Pri špecializovanej transdukcii sa fragmenty DNA hostiteľskej baktérie začleňujú do vírusových genómov nového bakteriofágy. Fragmenty DNA sa potom môžu preniesť na akékoľvek nové baktérie, ktoré tieto bakteriofágy infikujú.
zdroje
- Reece, Jane B. a Neil A. Campbell. Campbell Biology. Benjamin Cummings, 2011.