AKO SA MNOŽIA BAKTÉRIE? ASEXUÁLNA A SEXUÁLNA REPRODUKCIA - BIOLÓGIE - 2026

Baktérie sa množia hlavne asexuálnymi cestami, ako je binárne štiepenie, čo je proces, pri ktorom sa bunka delí na dve identické menšie bunky. Tieto mikroorganizmy však vykazujú aj druh sexuálnej reprodukcie prostredníctvom procesu nazývaného „konjugácia“.

Pokiaľ ide o asexuálnu reprodukciu, prevláda binárne štiepenie, existujú však správy o „neobvyklých“ alebo „alternatívnych“ vzorcoch delenia v tejto skupine jednobunkových organizmov, ako je pučanie, viacnásobné delenie a tvorba „vnútrobunkového“ potomstva. vymenovať zopár.

Schéma prokaryónovej bunky (Zdroj: Tento vektorový obrázok je úplne vytvorený pomocou Ali Zifan prostredníctvom Wikimedia Commons)

Pred ponorením do rôznych reprodukčných mechanizmov v baktériách je potrebné pamätať na kľúčové informácie, aby sme pochopili niektoré aspekty týchto biologických procesov.

Všeobecné vlastnosti baktérií

Baktérie sú prokaryotické organizmy, to znamená, že ich genetický materiál nie je uzavretý v membránovej štruktúre známej ako „jadro“, ktorá existuje v eukaryotoch.

Je to mimoriadne úspešná a rôznorodá skupina, ktorú tvoria hlavne jednobunkové organizmy, hoci niektoré môžu tvoriť kolónie a vlákna. Vyskytujú sa prakticky vo všetkých ekosystémoch v biosfére a sú nanajvýš dôležité pre mnohé biologické procesy spojené s mnohobunkovými živými vecami.

Bakteriálne bunky sú malé bunky (priemer nie viac ako pár mikrónov), najmä v porovnaní s eukaryotickými bunkami. Jeho cytosol je podstatne „jednoduchší“ ako napríklad živočíšna alebo rastlinná bunka, pretože tu nie sú žiadne membránové organely.

Vo vnútri sa nachádza veľké množstvo ribozómov, skladovacích granúl rôznych látok, proteínov rôznych typov a veľké, kruhové a supercoiled chromozómy, ako aj malé molekuly extrachromozomálnej DNA známe ako „plazmidy“.

Bunkový obal baktérií je celkom špecifický, pretože je tvorený komplexným polymérom nazývaným „peptidoglykán“, ktorý pozostáva z aminocukerín spojených s polypeptidmi. Charakteristiky steny a plazmatickej membrány týchto organizmov sa používajú na ich klasifikáciu.

Niektoré baktérie sú tiež pokryté „kapsulou“, ktorá obklopuje ich bunkovú stenu a ktorá má ochranné funkcie. Iné baktérie sú mobilné a majú špecializované štruktúry, ktoré vyčnievajú z ich povrchu, ako je napríklad cília a bičíky.

Pretože nie všetky baktérie sa môžu pestovať in vitro v laboratóriu, informácie, ktoré vedecká obec spravuje, pokiaľ ide o ich metabolizmus, reprodukciu, morfológiu a všeobecné charakteristiky, do veľkej miery závisia od údajov získaných zo štúdií uskutočnených na modelových druhoch.

Nepohlavná reprodukcia baktérií

Asexuálna reprodukcia spočíva v tvorbe klonov od jednotlivca, ktorý funguje ako „matka“. Na rozdiel od sexuálnej reprodukcie vyžaduje tento proces iba jednu bunku, ktorá duplikuje svoje vnútorné zložky a napríklad sa rozdelí na dve rovnaké dcérske bunky.

- Binárne štiepenie

Binárne štiepenie, známe tiež ako „bipartícia“, je hlavnou formou rozmnožovania väčšiny baktérií v prírode. V tomto procese to deliaca bunka robí tak, že produkuje dve menšie bunky, ktoré sú geneticky identické a pôvodná bunka „zmizne“.

Deliaca sa bunka musela nevyhnutne prejsť predchádzajúcim "prípravným" procesom, prostredníctvom ktorého zdvojnásobila svoj vnútorný obsah (chromozóm, proteíny, ribozómy, atď.) A zvýšila jej cytosolový obsah na takmer dvojnásobok.

Binárne štiepenie (Zdroj: Binary_fission.svg: Kreslil w: Používateľ: JWSchmidt (w: Obrázok: Binárny štiepenie.png);

Dve kópie bakteriálneho chromozómu sa sekretujú smerom k obidvom pólom deliacej bunky, ako aj k určitému vnútornému materiálu, ktorý sa duplikoval. Potom sa vytvorí „septa“ na špecifickom mieste v bunke zvanom „miesto delenia“.

Septum pozostáva z „centripetálnej“ invázie cytoplazmatickej membrány, ktorá predchádza syntéze novej bunkovej steny a separácii obidvoch dcérskych buniek.

- „Neobvyklá“ asexuálna reprodukcia

Proces asexuálnej reprodukcie nie je rovnaký vo všetkých skupinách baktérií. Ako bolo spomenuté na začiatku, niektoré druhy sa vyznačujú pučením, iné viacnásobným delením, tvorbou vnútrobunkových potomkov atď.

Tvorba viacnásobného vnútrobunkového potomstva

Mnoho línií baktérií patriacich do skupiny grampozitívnych baktérií s nízkym obsahom GC (Firmicutes) sa reprodukuje asexuálne prostredníctvom procesu, ktorý znamená, že mnoho endospor (tiež spiacich) alebo veľké počet aktívnych potomkov.

Pre mnoho línií je tvorba tohto „mnohonásobného vnútrobunkového potomstva“ hlavným prostriedkom rozmnožovania, takže binárne štiepenie sa môže vyskytnúť zriedkavo alebo vôbec.

reprodukcie púčiky

Nárast v baktériách sa pozoroval v cyanobaktériách, firmicute a planctomycetes, ako aj v niektorých proteobaktériách.

Schematické znázornenie tohto procesu (málo študované a známe medzi baktériami) ilustruje, ako baktérie, ktoré sa takýmto spôsobom asexuálne rozmnožujú, zbavujú „frakciu“ alebo „žĺtok“ z ich bunkového tela, frakciu, ktorá je podstatne menšia ako „materská“ bunka. ktorý ich vytvára a ktorý pravdepodobne neobsahuje všetky cytosolické zložky posledne menovaných.

Produkcia baocytov v niektorých cyanobaktériách

Niektoré cyanobaktérie, ako napríklad rody Stanieria, sa nikdy množia binárnym štiepením; namiesto toho sa delia procesom, ktorý začína malou bunkou známou ako baeocyt.

Veľkosť baeocytov sa postupne zväčšuje a chromozomálna DNA sa mnohokrát opakuje. Keď baeocyt vstúpi do fázy cytoplazmatického delenia, produkuje veľké množstvo nových malých baeocytov, ktoré sa uvoľňujú porušením vonkajšej vrstvy „materského“ baeocytu.

Tento proces je známy aj u iných druhov ako fragmentácia.

„Sexuálna“ reprodukcia baktérií

Sexuálna reprodukcia, ako ju poznáme, spočíva vo fúzii dvoch špecializovaných sexuálnych buniek nazývaných „gaméty“, prostredníctvom ktorých si dvaja jednotlivci vymieňajú genetické informácie a produkujú potomstvo s génmi, ktoré sú výsledkom kombinácie oboch.

Aj keď v baktériách nie sú produkované gaméty ani špecializované sexuálne bunky, niekedy si dve rôzne bunky navzájom vymieňajú genetický materiál, ktorý sa môže vyskytnúť prostredníctvom troch rôznych procesov:

- Transformácia

- Transdukcia

- Manželstvo

Hoci to nezahŕňa produkciu nových buniek alebo rôznych buniek, transformácia je udalosť, pri ktorej baktéria môže získať fragmenty DNA z inej baktérie, ktorá ich uvoľnila do prostredia, v ktorom žijú alebo ktoré uhynulo a rozpadlo sa.

Na druhej strane, transdukcia súvisí s kombináciou bakteriálnej DNA (z rôznych baktérií) vďaka účasti fágov, čo sú vírusy, ktoré napadajú baktérie.

Nakoniec, konjugácia, ktorá sa nevyznačuje produkciou nových jedincov, je o priamom prenose genetického materiálu z jednej bunky do druhej prostredníctvom špecializovanej štruktúry známej ako „sexuálna pili“.

Bakteriálna konjugácia (Zdroj: odvodené dielo: Franciscosp2 (talk) Bacterial_Conjugation_en.png: Mike Jones prostredníctvom Wikimedia Commons)

Tento posledný proces vyžaduje fyzický kontakt medzi dvoma bunkami a podľa štúdií uskutočnených na modelovom organizme E. coli existujú „mužské“ darcovské bunky a „ženské“ receptorové bunky.

Vo všeobecnosti sú darované a prijímané molekuly plazmidovej DNA, ktoré obsahujú užitočné genetické informácie.

Referencie

1. Angert, ER (2005). Alternatívy binárneho štiepenia baktérií. Nature Reviews Microbiology, 3 (3), 214.
2. Helmstetter, CE (1969). Sekvencia bakteriálnej reprodukcie. Ročný prehľad o mikrobiológii, 23 (1), 223-238.
3. Lutkenhaus, J., a Addinall, SG (1997). Delenie bakteriálnych buniek a kruh Z. Ročný prehľad biochémie, 66 (1), 93-116.
4. Prescott, H. a Harley, JP Klein 2002. Mikrobiológia.
5. Scheffers, DJ (2001). Bakteriálna reprodukcia a rast. Els.
6. Solomon, EP, Berg, LR a Martin, DW (2011). Biológia (9. vydanie). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.