КАК СЕ ВЪЗПРОИЗВЕЖДАТ БАКТЕРИИ? АСЕКСУАЛНО И СЕКСУАЛНО ВЪЗПРОИЗВЕЖДАНЕ - БИОЛОГИЯ - 2025

Бактериите се възпроизвеждат главно по асексуални пътища като бинарно делене, което е процес, при който една клетка се разделя на две еднакви по-малки клетки. Тези микроорганизми обаче проявяват и вид сексуална репродукция чрез процес, наречен "конюгиране".

По отношение на асексуалното възпроизводство преобладава бинарното делене, но има съобщения за "необичайни" или "алтернативни" модели на разделяне в тази група на едноклетъчни организми, като напъпване, многократно делене и образуване на "вътреклетъчно" потомство. да назовем няколко.

Схема на клетка на прокарион (Източник: Това векторно изображение е изцяло направено от Али Зифан чрез Wikimedia Commons)

Преди да се задълбочим в различните механизми за размножаване на бактериите, е уместно да запомните ключова информация, за да разберете някои аспекти на тези биологични процеси.

Обща характеристика на бактериите

Бактериите са прокариотни организми, тоест генетичният им материал не е затворен в мембранозната структура, известна като "ядрото", която съществува в еукариотите.

Това е изключително успешна и разнообразна група, съставена от главно едноклетъчни организми, въпреки че някои могат да образуват колонии и нишки. Те се намират в почти всички екосистеми над биосферата и са от изключително значение за много биологични процеси, присъщи на многоклетъчните живи същества.

Бактериалните клетки са малки клетки (не повече от няколко микрона в диаметър), особено в сравнение с еукариотните клетки. Цитозолът му е значително "по-прост" от този на животинска или растителна клетка, например, тъй като няма мембранна органела.

Вътре има голям брой рибозоми, гранули за съхранение на различни вещества, протеини от различни видове и голяма, кръгова и преохладена хромозома, както и малки екстра-хромозомни ДНК молекули, известни като "плазмиди".

Клетъчната обвивка на бактериите е доста особена, тъй като е съставена от сложен полимер, наречен "пептидогликан", който се състои от амино захари, свързани с полипептиди. Характеристиките на стената и плазмената мембрана на тези организми се използват за тяхната класификация.

Някои бактерии също са покрити от „капсула“, която заобикаля клетъчната им стена и която има защитни функции. Други бактерии са мобилни и имат специализирани структури, които стърчат от повърхността им, като реснички и жлези.

Тъй като не всички бактерии могат да се отглеждат in vitro в лаборатория, информацията, която научната общност управлява по отношение на техния метаболизъм, възпроизводство, морфология и общи характеристики, зависи до голяма степен от данните, получени от проучвания, проведени с моделни видове.

Асексуално възпроизвеждане на бактерии

Асексуалното възпроизвеждане се състои в образуването на клонинги от индивид, който функционира като „майка“. За разлика от сексуалното възпроизвеждане, този процес изисква само една клетка, която дублира вътрешните си компоненти и се разделя например на две равни дъщерни клетки.

- Бинарно делене

Известен още като "двуразделяне", бинарното делене е основната форма на възпроизвеждане на повечето бактерии в природата. В този процес делителната клетка прави по такъв начин, че произвежда две по-малки клетки, които са генетично идентични и първоначалната клетка "изчезва".

Разделителната клетка трябва непременно да е преминала през предходен "подготвителен" процес, чрез който удвои вътрешното си съдържание (хромозома, протеини, рибозоми и др.) И повиши съдържанието си в цитозола до малко под двойно.

Бинарно делене (Източник: Binary_fission.svg: Начертано от w: Потребител: JWSchmidt (w: Изображение: Binary fission.png); векторизирано от w: Потребител: JTojnarderivative work: Ortisa via Wikimedia Commons)

Двете копия на бактериалната хромозома се секретират към двата полюса на делителната клетка, както и част от вътрешния материал, който се е дублирал. След това се образува "септум" на определено място в клетката, наречено "място на разделяне".

Септумът се състои от "центропетна" инвагинация на цитоплазмената мембрана, която предхожда синтеза на нова клетъчна стена и разделянето на двете дъщерни клетки.

- "Необичайно" асексуално възпроизвеждане

Асексуалният процес на размножаване не е един и същ при всички групи бактерии. Както бе споменато в началото, някои видове се характеризират с пъпчивост, други с многократно разделяне, с образуването на вътреклетъчно потомство и др.

Образуване на множество вътреклетъчни потомства

Много родове бактерии, принадлежащи към групата на грам-положителни бактерии с ниско съдържание на GC (Firmicutes), се възпроизвеждат асексуално чрез процес, който предполага, че множество ендоспори (също в състояние на сън) или големи брой активни потомци.

За много родове образуването на това "множество вътреклетъчно потомство" е основното средство за възпроизвеждане, така че бинарното делене може да се случи рядко или изобщо да не се случи.

напъпване

Набъбването на бактерии се наблюдава при цианобактерии, твърди частици и планктомицети, както и в някои протеобактерии.

Схематичните изображения на този процес (малко проучени и известни сред бактериите) илюстрират как бактериите, които се възпроизвеждат асексуално по този начин, хвърлят "фракция" или "жълтък" на своето клетъчно тяло, фракция, която е значително по-малка от "майчината" клетка който произхожда от тях и който вероятно не съдържа всички цитозолни компоненти на последния.

Производството на беоцити в някои цианобактерии

Някои цианобактерии, като тези от рода Stanieria, никога не се възпроизвеждат чрез бинарно делене; вместо това те се разделят чрез процес, който започва с малка клетка, известна като баеоцит.

Баеоцитът прогресивно се увеличава по размер и тъй като го прави, хромозомната ДНК се възпроизвежда много последователни пъти. Когато баеоцитът навлезе във фазата на цитоплазменото делене, той произвежда голям брой нови мънички беоцити, които се отделят чрез разрушаване на външното покритие на "майчиния" баеоцит.

Този процес е известен и при други видове като фрагментация.

"Сексуално" възпроизвеждане на бактерии

Сексуалната репродукция, както я познаваме, се състои от сливането на две специализирани полови клетки, наречени „гамети“, чрез които два индивида обменят генетична информация и произвеждат потомство с гени, които са резултат от комбинацията и на двете.

Въпреки че нито гамети, нито специализирани полови клетки се произвеждат в бактерии, понякога две различни клетки обменят генетичен материал помежду си, което може да възникне чрез три различни процеса:

- Трансформацията

- Трандукция

- Конюгирането

Въпреки че не включва производството на нови клетки или различни клетки, трансформацията е събитие, чрез което бактерията може да придобие ДНК фрагменти от друга бактерия, която ги е освободила в околната среда, в която живеят или която е умряла и се е разпаднала.

Трансдукцията, от друга страна, има връзка с комбинацията от бактериална ДНК (от различни бактерии) благодарение на участието на фаги, които са вируси, които атакуват бактериите.

И накрая, конюгирането, което не се характеризира с производството на нови индивиди, се отнася до директния трансфер на генетичен материал от една клетка в друга чрез специализирана структура, известна като "сексуални пили".

Бактериална конюгация (Източник: производна работа: Franciscosp2 (беседа) Bacterial_Conjugation_en.png: Майк Джоунс през Wikimedia Commons)

Този последен процес изисква физически контакт между две клетки и според проучванията, проведени в моделния организъм E. coli, има „мъжки“ донорски клетки и „женски“ рецепторни клетки.

Като цяло това, което се дарява и получава, са плазмидни ДНК молекули, които съдържат полезна генетична информация.

Препратки

1. Angert, ER (2005). Алтернативи на бинарното делене в бактериите. Nature Reviews Microbiology, 3 (3), 214.
2. Helmstetter, CE (1969). Последователност на размножаване на бактерии. Годишен преглед на микробиологията, 23 (1), 223-238.
3. Lutkenhaus, J., & Addinall, SG (1997). Делене на бактериални клетки и Z пръстен. Годишен преглед на биохимията, 66 (1), 93-116.
4. Prescott, H., & Harley, JP Klein 2002. Микробиология.
5. Scheffers, DJ (2001). Бактериална репродукция и растеж. Елс.
6. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Биология (9-ти изд.). Брукс / Коул, Cengage Learning: САЩ.