KĀ BAKTĒRIJAS VAIROJAS? ASEKSUĀLA UN SEKSUĀLA REPRODUKCIJA - BIOLOĢIJA - 2025

Baktērijas vairoties galvenokārt ar aseksuāliem ceļiem, piemēram, bināru dalīšanos, kas ir process, kurā šūna sadalās divās identiskās mazākās šūnās. Tomēr šiem mikroorganismiem ir arī seksuālās reprodukcijas veids, ko sauc par "konjugāciju".

Attiecībā uz aseksuālu reprodukciju pārsvarā ir binārā dalīšanās, taču ir ziņojumi par "neparastiem" vai "alternatīviem" dalīšanās modeļiem šajā vienšūnu organismu grupā, piemēram, pumpuru veidošanos, daudzkārtēju dalīšanos un "intracelulāru" pēcnācēju veidošanos. nosaukt dažus.

Prokarionu šūnas shēma (Avots: Šo vektora attēlu pilnībā izveidojis Ali Zifans, izmantojot Wikimedia Commons)

Pirms ienirt dažādos baktēriju pavairošanas mehānismos, ir svarīgi atcerēties galveno informāciju, lai saprastu dažus šo bioloģisko procesu aspektus.

Baktēriju vispārīgās īpašības

Baktērijas ir prokariotu organismi, tas ir, to ģenētiskais materiāls nav ieslodzīts membrānajā struktūrā, kas pazīstama kā "kodols" un kas eksistē eikariotos.

Tā ir ārkārtīgi veiksmīga un daudzveidīga grupa, kuru veido galvenokārt vienšūnas organismi, kaut arī daži var veidot kolonijas un pavedienus. Tie ir sastopami praktiski visās biosfēras ekosistēmās un ir ārkārtīgi svarīgi daudzos bioloģiskos procesos, kas raksturīgi daudzšūnu dzīvām lietām.

Baktēriju šūnas ir mazas šūnas (diametrā ne vairāk kā pāris mikroni), jo īpaši salīdzinājumā ar eikariotu šūnām. Tās citosols ir ievērojami "vienkāršāks" nekā, piemēram, dzīvnieku vai augu šūnām, jo ​​nav membrānas organelle.

Iekšpusē ir liels skaits ribosomu, dažādu vielu uzglabāšanas granulas, dažāda veida olbaltumvielas un liela, apļveida un superkoku hromosoma, kā arī mazas ārpushromosomālas DNS molekulas, kas pazīstamas kā “plazmīdas”.

Baktēriju šūnu apvalks ir diezgan īpašs, jo to veido sarežģīts polimērs ar nosaukumu "peptidoglikāns", kas sastāv no aminos cukuriem, kas saistīti ar polipeptīdiem. To klasificēšanai izmanto šo organismu sienas un plazmas membrānas īpašības.

Dažas baktērijas arī pārklāj ar "kapsulu", kas ieskauj viņu šūnu sienu un kurai ir aizsardzības funkcijas. Citas baktērijas ir mobilas un tām ir specializētas struktūras, kas izvirzītas no to virsmas, piemēram, cilijas un flagella.

Tā kā ne visas baktērijas var audzēt in vitro laboratorijā, zinātniskās sabiedrības pārvaldītā informācija par to metabolismu, vairošanos, morfoloģiju un vispārīgajām īpašībām lielā mērā ir atkarīga no datiem, kas iegūti pētījumos, kas veikti ar modeļa sugām.

Baktēriju neseksualu pavairošana

Aseksuālā reprodukcija sastāv no klonu veidošanās no indivīda, kas darbojas kā “māte”. Atšķirībā no seksuālās reprodukcijas, šim procesam nepieciešama tikai viena šūna, kas, piemēram, dublē savus iekšējos komponentus un sadala divās vienādās meitas šūnās.

- Binārā skaldīšana

Binārā skaldīšana, kas pazīstama arī kā “divdaļīga sadalīšanās”, ir dabiskās baktērijas galvenā reprodukcijas forma. Šajā procesā dalītā šūna to dara tādā veidā, ka tā ražo divas mazākas šūnas, kas ir ģenētiski identiskas, un sākotnējā šūna "pazūd".

Dalošajai šūnai obligāti ir jābūt izietotam iepriekšējam "sagatavošanās" procesam, kura laikā tā dubulto savu iekšējo saturu (hromosomu, olbaltumvielas, ribosomas utt.) Un palielina tās citosola saturu līdz gandrīz dubultā.

Binārā skaldīšana (Avots: Binary_fission.svg: Zīmējis w: Lietotājs: JWSchmidt (w: Attēls: Binārā dalīšanās.png); Vektora veidots w: Lietotājs: JTojnarderivatīvs darbs: Ortisa, izmantojot Wikimedia Commons)

Abas baktēriju hromosomas kopijas tiek izdalītas pret abiem dalāmās šūnas poliem, kā arī daļu no iekšējā materiāla, kas ir dublējies. Pēc tam šūnā, ko sauc par “dalīšanas vietu”, noteiktā vietā izveidojas “starpsiena”.

Starpsienu veido citoplazmas membrānas “centripetāla” invaginācija, kas notiek pirms jaunas šūnas sienas sintēzes un abu meitas šūnu atdalīšanas.

- "Neparasta" aseksuāla reprodukcija

Aseksuālās reprodukcijas process nav vienāds visās baktēriju grupās. Kā minēts sākumā, dažām sugām raksturīga pumpuru veidošanās, citām - daudzkārtēja dalīšana, intracelulāru pēcnācēju veidošanās utt.

Vairāku starpšūnu pēcnācēju veidošanās

Daudzas baktērijas, kas pieder grampozitīvu baktēriju grupai ar zemu GC saturu (Firmicutes), reproduktīvi aseksiski notiek, izmantojot procesu, kas nozīmē, ka vecāku “pasīvās” šūnas iekšienē veidojas vairākas endosporas (arī neaktīvas) vai liela šūna. aktīvo pēcnācēju skaits.

Daudzām sugām šī "vairāku intracelulāru pēcnācēju" veidošanās ir galvenais reprodukcijas līdzeklis, tāpēc binārā skaldīšana var notikt reti vai vispār nenotikt.

Gemmācija

Pūšanās baktērijās ir novērotas zilaļģēm, firmicutiem un planktomicetiem, kā arī dažām proteobaktērijām.

Šī procesa shematiski attēlojumi (maz pētīti un zināmi baktēriju vidū) parāda, kā baktērijas, kas šādā veidā vairojas aseksuāli, izdala sava ķermeņa “frakciju” vai “dzeltenumu” - frakciju, kas ir ievērojami mazāka par “mātes” šūnu kas ir viņu izcelsme un kas, iespējams, nesatur visus pēdējos citosoliskos komponentus.

Baeocītu veidošanās dažās zilaļģēs

Dažas zilaļģes, piemēram, Stanieria ģints, nekad neatveido ar bināru dalīšanos; tā vietā viņi dalās ar procesu, kas sākas ar mazu šūnu, kas pazīstama kā baeocīti.

Baeocīti pakāpeniski palielinās, un līdz ar to hromosomu DNS atkārtojas daudzas reizes pēc kārtas. Kad baeocīts nonāk citoplazmas dalīšanās fāzē, tas rada lielu daudzumu jaunu sīku baeocītu, kas izdalās, sašķeļot "mātes" baeocītu ārējo apvalku.

Šis process ir pazīstams arī ar citām sugām kā sadrumstalotība.

Baktēriju "seksuāla" pavairošana

Seksuālā reprodukcija, kā mēs to zinām, sastāv no divu specializētu dzimumšūnu, kas tiek sauktas par "gametām", saplūšanas, caur kurām divi indivīdi apmainās ar ģenētisko informāciju un rada pēcnācējus ar gēniem, kas rodas abu apvienojuma rezultātā.

Kaut arī baktērijas neražo ne gametas, ne specializētas dzimumšūnas, dažreiz divas dažādas šūnas apmainās ar ģenētisko materiālu savā starpā, kas var notikt trīs dažādos procesos:

- Pārvērtības

- Pārveidošana

- konjugācija

Lai arī tā nav saistīta ar jaunu šūnu vai dažādu šūnu ražošanu, transformācija ir notikums, kurā baktērija var iegūt DNS fragmentus no citas baktērijas, kas tos ir atbrīvojusi vidē, kurā viņi dzīvo, vai kas ir mirusi un sadalījusies.

Transdukcija, no otras puses, ir saistīta ar baktēriju DNS (no dažādām baktērijām) kombināciju, pateicoties fāgu līdzdalībai, kas ir vīrusi, kas uzbrūk baktērijām.

Visbeidzot, konjugācija, kurai nav raksturīga jaunu indivīdu rašanās, ir saistīta ar ģenētiskā materiāla tiešu pārvietošanu no vienas šūnas uz otru, izmantojot specializētu struktūru, kas pazīstama kā "seksuālie pili".

Baktēriju konjugācija (Avots: atvasināts darbs: Franciscosp2 (saruna) Bacteria_Conjugation_en.png: Maiks Džounss, izmantojot Wikimedia Commons)

Šis pēdējais process prasa fizisku kontaktu starp divām šūnām, un saskaņā ar pētījumiem, kas veikti ar paraugu organismu E. coli, ir “vīriešu” donoru šūnas un “sieviešu” receptoru šūnas.

Parasti ziedotās un saņemtās ir plazmīdu DNS molekulas, kas satur noderīgu ģenētisko informāciju.

Atsauces

1. Angerts, ER (2005). Alternatīvas binārai skaldīšanai baktērijās. Daba apskats Mikrobioloģija, 3 (3), 214.
2. Helmsteters, CE (1969). Baktēriju reprodukcijas secība. Ikgadējais mikrobioloģijas pārskats, 23. (1), 223.-238.
3. Lutkenhaus, J., & Addinall, SG (1997). Baktēriju šūnu dalīšana un Z gredzens. Gada bioķīmijas pārskats, 66 (1), 93–116.
4. Preskots, H., & Harley, JP Klein 2002. Mikrobioloģija.
5. Šefers, dīdžejs (2001). Baktēriju pavairošana un augšana. eLS.
6. Zālamans, EP, Bergs, LR un Martins, DW (2011). Bioloģija (9. edn). Brūka / Kola, Cengagas mācīšanās: ASV.