Bakterie jsou prokaryotické organismy že reprodukovat asexuálně. Bakteriální reprodukce se nejčastěji vyskytuje prostřednictvím druhu buněčného dělení zvaného binární štěpení. Binární štěpení zahrnuje dělení jedné buňky, což má za následek vytvoření dvou geneticky identických buněk. Abychom pochopili proces binárního štěpení, je užitečné porozumět struktuře bakteriálních buněk.
Klíč s sebou
- Binární štěpení je proces, kterým se jedna buňka dělí na dvě buňky, které jsou geneticky identické.
- Existují tři běžné bakteriální buněčné tvary: tyčinkovité, kulové a spirálové.
- Běžné bakteriální buněčné složky zahrnují: buněčnou zeď, buněčnou membránu, cytoplazmu, bičíky, nukleoidní oblast, plazmidy a ribozomy.
- Binární štěpení jako prostředek reprodukce má řadu výhod, mezi nimiž je především schopnost velmi rychle se množit ve velkém počtu.
- Protože binární štěpení produkuje identické buňky, bakterie se mohou geneticky měnit pomocí rekombinace, která zahrnuje přenos genů mezi buňkami.
Struktura bakteriálních buněk
Bakterie mají různé buněčné tvary. Nejvíc běžné bakteriální buněčné tvary jsou kulovité, tyčovité a spirálové. Bakteriální buňky obvykle obsahují následující struktury: buněčná zeď, buněčná membrána, cytoplazma, ribozomy, plazmidy, flagellaa oblast nukleoidů.
- Buněčná stěna: Vnější obal buňky, který chrání bakteriální buňku a dává jí tvar.
- Cytoplazma: Gelu podobná látka složená hlavně z vody, která také obsahuje enzymy, soli, buněčné složky a různé organické molekuly.
- Buněčná membrána nebo plazmatická membrána: Obklopuje cytoplazmu buňky a reguluje tok látek dovnitř a ven z buňky.
- Flagella: Dlouhý, bičovitý výčnělek, který napomáhá buněčné lokomotivě.
- Ribosomy: Buněčné struktury odpovědné za protein Výroba.
- Plazmidy: Genové nošení, kruhové DNA struktury, které nejsou zapojeny do reprodukce.
- Nukleoidní oblast: Oblast cytoplazmy, která obsahuje jednu molekulu bakteriální DNA.
Binární dělení
Většina bakterií, včetně Salmonella a E-coli, reprodukovat binárním štěpením. Během tohoto typu asexuální reprodukce, singl DNA molekuly se replikují a obě kopie se připojují v různých bodech k buněčná membrána. Jak buňka začíná růst a prodlužovat, vzdálenost mezi dvěma molekulami DNA se zvětšuje. Jakmile bakterie zdvojnásobí svou původní velikost, buněčná membrána se začne ve středu tlačit dovnitř. Nakonec buněčná stěna formy, které oddělují dvě molekuly DNA a dělí původní buňku na dvě stejné dceřiné buňky.
S binárním štěpením je spojeno mnoho výhod. Jedna bakterie je schopna rychle se množit ve velkém počtu. Za optimálních podmínek mohou některé bakterie zdvojnásobit počet svých obyvatel během několika minut nebo hodin. Další výhodou je, že není ztrácet čas hledáním partnera, protože reprodukce je nepohlavní. Kromě toho jsou dceřiné buňky, které jsou výsledkem binárního štěpení, identické s původní buňkou. To znamená, že se dobře hodí pro život ve svém prostředí.
Bakteriální rekombinace
Binární štěpení je účinný způsob, jak se bakterie množí, není to však bez problémů. Protože buňky produkované tímto typem reprodukce jsou identické, jsou všechny citlivé na stejné typy hrozeb, jako jsou změny prostředí a antibiotika. Tato nebezpečí by mohla zničit celou kolonii. Aby se těmto rizikům zabránilo, bakterie se mohou stát více geneticky rozmanité pomocí rekombinace. Rekombinace zahrnuje přenos genů mezi buňkami. Bakteriální rekombinace se provádí konjugací, transformací nebo transdukcí.
Konjugace
Některé bakterie jsou schopné přenášet jejich kousky geny na jiné bakterie, se kterými přicházejí do styku. Během konjugace se jedna bakterie spojí s druhou prostřednictvím struktury proteinové zkumavky zvané a pilus. Geny jsou touto trubicí přenášeny z jedné bakterie na druhou.
Proměna
Některé bakterie jsou schopné přijmout DNA ze svého prostředí. Tyto zbytky DNA nejčastěji pocházejí z odumřelých bakteriálních buněk. Během transformace bakterie váže DNA a transportuje ji přes membránu bakteriálních buněk. Nová DNA je pak začleněna do DNA bakteriální buňky.
Převod
Transdukce je typ rekombinace to zahrnuje výměnu bakteriální DNA prostřednictvím bakteriofágů. Bakteriofágy jsou viry které infikují bakterie. Existují dva typy transdukce: generalizovaná a specializovaná transdukce.
Jakmile se bakteriofág připojí k bakterii, vloží do bakterie svůj genom. Virový genom, enzymy a virové komponenty se pak replikují a sestaví v hostitelské bakterii. Jakmile jsou vytvořeny, nové bakteriofágy lyží nebo rozštěpí bakterii a uvolní replikované viry. Během procesu sestavování však může být část bakteriální DNA hostitele enkapsována do virového kapsidu místo virového genomu. Když tento bakteriofág infikuje jinou bakterii, vstříkne fragment DNA z dříve infikované bakterie. Tento fragment DNA se poté vloží do DNA nové bakterie. Tento typ transdukce se nazývá generalizovaná transdukce.
Ve specializované transdukci se fragmenty DNA hostitelské bakterie začleňují do virových genomů nového bakteriofágy. Fragmenty DNA mohou být poté přeneseny na jakékoli nové bakterie, které tyto bakteriofágy infikují.
Zdroje
- Reece, Jane B. a Neil A. Campbell. Campbell biologie. Benjamin Cummings, 2011.