KUINKA BAKTEERIT LISÄÄNTYVÄT? ASEKSUAALINEN JA SEKSUAALINEN LISÄÄNTYMINEN - BIOLOGIA - 2026

Bakteerit lisääntyvät pääasiassa epäseksuaalisten reittien, kuten binaarifission avulla, mikä on prosessi, jolla solu jakaantuu kahteen identtiseen pienempään soluun. Näillä mikro-organismeilla on kuitenkin myös tyypin sukupuolinen lisääntyminen prosessin avulla, jota kutsutaan "konjugaatioksi".

Aseksuaalisen lisääntymisen suhteen binaarifissio on hallitseva, mutta on ilmoitettu "epätavallisista" tai "vaihtoehtoisista" jakautumismalleista tässä yksisoluisten organismien ryhmässä, kuten orastelu, monijako ja "solunsisäisten" jälkeläisten muodostuminen. muutamia mainitakseni.

Kaavio prokaryonisolusta (Lähde: Tämän vektorikuvan on täysin valmistanut Ali Zifan Wikimedia Commonsin kautta)

Ennen kuin tutkitaan bakteerien lisääntymismekanismeja, on aiheellista muistaa avaintiedot näiden biologisten prosessien joidenkin näkökohtien ymmärtämiseksi.

Bakteerien yleiset ominaisuudet

Bakteerit ovat prokaryoottisia organismeja, ts. Niiden geneettistä materiaalia ei ole suljettu kalvorakenteeseen, jota kutsutaan "ytimeksi", jota esiintyy eukaryooteissa.

Se on erittäin menestyvä ja monimuotoinen ryhmä, joka koostuu pääasiassa yksisoluisista organismeista, vaikka jotkut voivat muodostaa pesäkkeitä ja säikeitä. Niitä esiintyy käytännöllisesti katsoen kaikissa biosfäärin ekosysteemeissä, ja ne ovat äärimmäisen tärkeitä monisoluisille eläville olennaisille biologisille prosesseille.

Bakteerisolut ovat pieniä soluja (halkaisijaltaan enintään pari mikronia) etenkin eukaryoottisoluihin verrattuna. Sen sytosoli on huomattavasti "yksinkertaisempi" kuin esimerkiksi eläin- tai kasvisolussa, koska siinä ei ole kalvoista organelliä.

Sen sisällä on suuri joukko ribosomeja, erilaisten aineiden säilytysrakeita, erityyppisiä proteiineja ja suuri, pyöreä ja superkelattu kromosomi sekä pieniä kromosomivälisiä DNA-molekyylejä, joita kutsutaan "plasmideiksi".

Bakteerien solukerros on varsin erityinen, koska se koostuu kompleksisesta polymeeristä, nimeltään "peptidoglykaani", joka koostuu polypeptideihin kytketyistä aminosokereista. Näiden organismien seinämän ja plasmamembraanin ominaisuuksia käytetään luokittelussa.

Joitakin bakteereja peittää myös "kapseli", joka ympäröi niiden soluseinää ja jolla on suojaavat toiminnot. Muut bakteerit ovat liikkuvia ja niillä on erikoistuneita rakenteita, jotka työntyvät esiin niiden pinnalta, kuten siliat ja flagella.

Koska kaikkia bakteereja ei voida kasvattaa in vitro laboratoriossa, tiedeyhteisön hallinnoima tieto niiden metaboliasta, lisääntymisestä, morfologiasta ja yleisistä ominaisuuksista riippuu suurelta osin mallilajeilla tehdyistä tutkimuksista saaduista tiedoista.

Bakteerien epäseksuaalinen lisääntyminen

Aseksuaalinen lisääntyminen koostuu kloonien muodostumisesta yksin, joka toimii “äitinä”. Toisin kuin seksuaalinen lisääntyminen, tämä prosessi vaatii vain yhden solun, joka kopioi sisäiset komponenttinsa ja jakautuu esimerkiksi kahteen yhtä suureen tytärsoluun.

- Binaarifissio

Tunnetaan myös nimellä "kaksiosainen", binaarifissio on tärkein lisääntymismuoto useimmille luonnossa oleville bakteereille. Tässä prosessissa jakautuva solu tekee niin, että se tuottaa kaksi pienempää solua, jotka ovat geneettisesti identtisiä, ja alkusolu "katoaa".

Jakautuvan solun on väistämättä käynyt läpi aiemman "valmistelevan" prosessin, jonka kautta se kaksinkertaisti sisäisen sisällön (kromosomi, proteiinit, ribosomit jne.) Ja kasvatti sytosolipitoisuutensa vajaa kaksinkertaiseksi.

Binaarifissio (Lähde: Binary_fission.svg: Piirränyt w: Käyttäjä: JWSchmidt (w: Kuva: Binary fission.png); vektoroinut w: Käyttäjä: JTojnarderivaattorityö: Ortisa Wikimedia Commonsin kautta)

Bakteerikromosomin kaksi kopiota eritetään jakautuvan solun molempia napoja kohti, samoin kuin osa sisäisestä materiaalista, joka on monistunut. Tämän jälkeen "väliseinä" muodostuu tiettyyn kohtaan solussa, jota kutsutaan "jakopaikaksi".

Väliseinä koostuu sytoplasmisen membraanin "centripetaalisesta" invaginaatiosta, joka edelsi uuden soluseinämän synteesiä ja kahden tytärsolun erottamista.

- "Epätavallinen" epäseksuaalinen lisääntyminen

Aseksuaalinen lisääntymisprosessi ei ole sama kaikissa bakteeriryhmissä. Kuten alussa mainittiin, joillekin lajeille on ominaista orastava, toisille monijakoinen, solunsisäisten jälkeläisten muodostuminen jne.

Useiden solunsisäisten jälkeläisten muodostuminen

Monet grampositiivisten bakteerien, jotka kuuluvat vähän GC-pitoisuutta (Firmicutes), joukosta bakteerilajit lisääntyvät aseksuaalisesti prosessin avulla, joka tarkoittaa, että useat endospoorit (myös lepotilassa) tai iso aktiivisten jälkeläisten lukumäärä.

Monille suvulle tämän "monisoluisen jälkeläisen" muodostuminen on pääasiallinen lisääntymiskeino, joten binaarifissiota voi tapahtua harvoin tai ei ollenkaan.

Gemmation

Pistymistä bakteereissa on havaittu syanobakteereissa, firmuteissa ja planktomyceteissa sekä joissain proteobakteereissa.

Tämän prosessin kaavamaiset esitykset (vähän tutkittuja ja tunnettuja bakteereiden keskuudessa) kuvaavat, kuinka bakteerit, jotka lisääntyvät aseksuaalisesti tällä tavalla, levittävät solukappaleensa "fraktion" tai "keltuaisen", murto-osan, joka on huomattavasti pienempi kuin "emäsolu" joka on peräisin heistä ja joka ei todennäköisesti sisällä kaikkia jälkimmäisten sytosolisia komponentteja.

Joidenkin sinilevien bakteereiden tuottaminen

Jotkut sinilevät, kuten Stanieria-sukuiset, eivät koskaan lisääntyisi binaarifission avulla; sen sijaan ne jakautuvat prosessilla, joka alkaa pienellä solulla, joka tunnetaan baosyyttinä.

Baososyytin koko kasvaa asteittain, ja niin kasvaessaan kromosomaalinen DNA replikoituu useita kertoja peräkkäin. Kun baosyytti siirtyy sytoplasmisen jakautumisen vaiheeseen, se tuottaa suuria määriä uusia pieniä baosyyttejä, jotka vapautuvat murtumalla "emä" baososyytin ulkopinta.

Tämä prosessi tunnetaan myös muissa lajeissa pirstoutumisena.

Bakteerien lisääntyminen "seksuaalisesti"

Seksuaalinen lisääntyminen, sellaisena kuin se on tiedossa, koostuu kahden erikoistuneen sukupuolen, joita kutsutaan "sukusoluiksi", fuusioon, jonka kautta kaksi yksilöä vaihtaa geneettistä tietoa ja tuottaa jälkeläisiä geeneillä, jotka johtuvat molempien yhdistelmästä.

Vaikka bakteereissa ei tuoteta sukusoluja eikä erikoistuneita sukupuolisoluja, toisinaan kaksi erilaista solua vaihtaa geneettistä materiaalia toistensa kanssa, mikä voi tapahtua kolmella eri prosessilla:

- Muutos

- Transduktio

- Konjugaatio

Vaikka transformaatio ei sisällä uusien solujen tai erilaisten solujen tuotantoa, transformaatio on tapahtuma, jossa bakteeri voi hankkia DNA-fragmentteja toisesta bakteerista, joka on vapauttanut ne ympäristöön, jossa he elävät tai joka on kuollut ja hajoava.

Transduktio sitä vastoin liittyy bakteerien DNA: n yhdistelmään (eri bakteereista), mikä johtuu faagien osallistumisesta, jotka ovat viruksia, jotka hyökkäävät bakteereihin.

Lopuksi, konjugaatio, jolle ei ole tunnusomaista uusien yksilöiden tuottaminen, tarkoittaa geneettisen materiaalin suoraa siirtymistä solusta toiseen erikoistuneen rakenteen, joka tunnetaan nimellä "seksuaalinen pili", kautta.

Bakteerikonjugaatio (Lähde: johdannaisteos: Franciscosp2 (keskustelu) Bakteeri_konjugaatio_fi.png: Mike Jones Wikimedia Commonsin kautta)

Tämä viimeinen prosessi vaatii fyysistä kosketusta kahden solun välillä, ja malli-organismissa E. coli suoritettujen tutkimusten mukaan on olemassa "uros" luovuttajasoluja ja "naaras" reseptorisoluja.

Yleensä lahjoitetut ja vastaanotetut ovat plasmidi-DNA-molekyylejä, jotka sisältävät hyödyllistä geneettistä tietoa.

Viitteet

1. Angert, ER (2005). Vaihtoehdot binaarifissiolle bakteereissa. Luontoarvostelut, mikrobiologia, 3 (3), 214.
2. Helmstetter, CE (1969). Bakteerien lisääntymisjärjestys. Vuosikatsaus mikrobiologiaan, 23 (1), 223 - 238.
3. Lutkenhaus, J., & Addinall, SG (1997). Bakteerisolujen jako ja Z-rengas. Biokemian vuosikatsaus, 66 (1), 93-116.
4. Prescott, H., & Harley, JP Klein 2002. Mikrobiologia.
5. Scheffers, DJ (2001). Bakteerien lisääntyminen ja kasvu. els.
6. Solomon, EP, Berg, LR, ja Martin, DW (2011). Biologia (9. edn). Brooks / Cole, Cengage-oppiminen: Yhdysvallat.