Bakteerit olemme prokaryoottiset organismit että lisääntyä aseksuaalisesti. Bakteerien lisääntyminen tapahtuu yleisimmin sellaisella solujakautumisella, jota kutsutaan binaarifissioon. Binaarifissiossa tapahtuu yhden solun jakautuminen, mikä johtaa kahden geneettisesti identtisen solun muodostumiseen. Binaarisen fissioprosessin ymmärtämiseksi on hyödyllistä ymmärtää bakteerisolujen rakenne.
Avainsanat
- Binaarifissi on prosessi, jolla yksi solu jakautuu muodostaen kaksi solua, jotka ovat geneettisesti identtisiä toistensa kanssa.
- On olemassa kolme yleistä bakteerisolumuotoa: sauvan muotoinen, pallomainen ja kierre.
- Tavallisiin bakteerisolukomponentteihin kuuluvat: soluseinä, solumembraani, sytoplasma, flagella, nukleoidialue, plasmidit sekä ribosomit.
- Binaarifissiolla lisääntymiskeinona on useita etuja, joista tärkein on kyky lisääntyä suurina määrinä erittäin nopeasti.
- Koska binaarifissio tuottaa identtisiä soluja, bakteerit voivat muuttua geneettisesti rekombinaation avulla, johon sisältyy geenien siirto solujen välillä.
Bakteerisolujen rakenne
Bakteerit niiden solumuodot ovat erilaisia. Eniten yleiset bakteerisolujen muodot ovat pallomaisia, sauvan muotoisia ja spiraalimaisia. Bakteerisolut sisältävät tyypillisesti seuraavat rakenteet: soluseinä, solukalvo, sytoplasma, ribosomit, plasmidit, siimojaja nukleoidialue.
- Soluseinän: Solun ulkokuori, joka suojaa bakteerisolua ja antaa sille muodon.
- sytoplasma: Geelimäinen aine, joka koostuu pääasiassa vedestä ja joka sisältää myös entsyymejä, suoloja, solukomponentteja ja erilaisia orgaanisia molekyylejä.
- Solukalvo tai plasmamembraani: Ympäröi solun sytoplasmaa ja säätelee aineiden virtausta soluun ja siitä pois.
- siimoille: Pitkä, piiskamainen ulkonema, joka auttaa solun liikkumista.
- ribosomit: Solurakenteet, jotka vastaavat proteiini tuotantoon.
- plasmidit: Geenikantaja, pyöreä DNA- rakenteet, jotka eivät osallistu lisääntymiseen.
- Nukleoidialue: Sytoplasman alue, joka sisältää yksittäisen bakteerin DNA-molekyylin.
Binaarifissio
Suurin osa bakteereista, mukaan lukien salmonella ja E. coli, lisääntyminen binaarifission avulla. Tämän tyyppisen aseksuaalisen lisääntymisen aikana sinkku DNA-molekyyli toistuu ja molemmat kopiot kiinnittyvät eri kohdissa solukalvo. Kun solu alkaa kasvaa ja pidentyä, kahden DNA-molekyylin välinen etäisyys kasvaa. Kun bakteeri melkein kaksinkertaistaa alkuperäisen koon, solukalvo alkaa puristua sisäänpäin keskeltä. Lopuksi a soluseinän muodostaa, joka erottaa kaksi DNA-molekyyliä ja jakaa alkuperäisen solun kahteen identtiseen tytär solut.
Binaarifission kautta tapahtuvaan lisääntymiseen liittyy joukko etuja. Yksi bakteeri pystyy lisääntymään suurina määrinä nopeasti. Optimaalisissa olosuhteissa jotkut bakteerit voivat kaksinkertaistaa väestömääränsä muutamassa minuutissa tai tunnissa. Toinen etu on se, että parin etsimiseen ei kuluteta aikaa, koska lisääntyminen on aseksuaalia. Lisäksi binaarifissiosta johtuvat tytärsolut ovat identtisiä alkuperäisen solun kanssa. Tämä tarkoittaa, että ne soveltuvat hyvin elämäksi ympäristössään.
Bakteerien rekombinaatio
Binaarifissi on tehokas tapa bakteerien lisääntymiseen, mutta se ei ole ilman ongelmia. Koska tämän tyyppisellä lisääntymisellä tuotetut solut ovat identtisiä, ne kaikki ovat alttiita samantyyppisille uhkille, kuten ympäristömuutoksille ja antibiootit. Nämä vaarat voivat tuhota kokonaisen siirtokunnan. Tällaisten vaarojen välttämiseksi bakteereista voi tulla enemmän geneettisesti monimuotoinen rekombinaation kautta. Rekombinaatio sisältää geenien siirron solujen välillä. Bakteerien rekombinaatio toteutetaan konjugoimalla, transformoimalla tai transduktiolla.
konjugaatio
Jotkut bakteerit kykenevät siirtämään paloja niiden geenit muille bakteereille, joihin he ovat yhteydessä. Konjugaation aikana yksi bakteeri yhdistää itsensä toiseen proteiiniputkirakenteen, nimeltään a, kautta pilus. Geenit siirretään bakteerista toiseen tämän putken kautta.
muutos
Jotkut bakteerit kykenevät ottamaan DNA: n ympäristöstään. Nämä DNA-jäänteet tulevat yleisimmin kuolleista bakteerisoluista. Transformoinnin aikana bakteeri sitoo DNA: ta ja kuljettaa sen bakteerisolumembraanin läpi. Uusi DNA sisällytetään sitten bakteerisolun DNA: hon.
transduktio
Transduktio on eräs tyyppi rekombinaatio johon sisältyy bakteeri-DNA: n vaihto bakteriofaagien kautta. Bakteriofaagit ovat virukset jotka tartuttavat bakteereja. Transduktiota on kahta tyyppiä: yleistetty ja erikoistunut transduktio.
Kun bakteriofagi kiinnittyy bakteeriin, se insertoi genominsa bakteereihin. Viruksen genomi, entsyymit ja viruskomponentit replikoidaan sitten ja kootaan isäntäbakteerin sisällä. Muodostuneensa jälkeen uudet bakteriofaagit hajottavat tai jakaa bakteerin vapauttaen replikoituneet virukset. Kokoonpanoprosessin aikana osa isännän bakteeri-DNA: sta saattaa kuitenkin koteloitua viruskapsidiin virusgenomin sijasta. Kun tämä bakteriofagi tartuttaa toisen bakteerin, se injektoi aiemmin tartunnan saaneen bakteerin DNA-fragmentin. Tämä DNA-fragmentti insertoidaan sitten uuden bakteerin DNA: hon. Tämän tyyppistä transduktiota kutsutaan yleiseksi transduktioksi.
Erikoistuneessa transduktiossa isäntäbakteerin DNA: n fragmentit sisällytetään uuden virusgenomiin bacteriophages. DNA-fragmentit voidaan sitten siirtää mihin tahansa uusiin bakteereihin, jotka nämä bakteriofaagit tartuttavat.
Lähteet
- Reece, Jane B. ja Neil A. Campbell. Campbell-biologia. Benjamin Cummings, 2011.