Ανακαλύψτε πώς αναπαράγει τα βακτήρια

Όπως τα υπόλοιπα ζωντανά όντα, τα βακτήρια έχουν την ικανότητα αναπαραγωγής. Η αναπαραγωγή βακτηριδίων είναι πολύ ιδιαίτερη δεδομένου ότι, γενικά, συμβαίνει μέσω της ασεξουαλικής αναπαραγωγής, δηλαδή, δεν υπάρχει ανταλλαγή DNA μεταξύ δύο διαφορετικών βακτηρίων. Σε ορισμένες περιπτώσεις, δύο διαφορετικά βακτήρια μπορούν να ανταλλάξουν γενετικό υλικό μέσω μετασχηματισμού, μεταγωγής ή σύζευξης. Αν θέλετε να μάθετε πώς αναπαράγονται τα βακτήρια, πότε και πώς πραγματοποιείται η ασεξουαλική αναπαραγωγή και πώς πραγματοποιούνται οι διαφορετικοί τύποι ανταλλαγής DNA μεταξύ βακτηρίων, σας ενθαρρύνουμε να συνεχίσετε να διαβάζετε αυτό το μάθημα από έναν ΔΑΣΚΑΛΟ!

Τα βακτήρια συνήθως αναπαράγονται μέσω του δυαδική σχάση ή διχοτόμηση. Αυτή η διαδικασία προορίζεται να δημιουργήσει δύο θυγατρικά κύτταρα, όπως το αρχικό κύτταρο ή το βλαστικό κύτταρο. Δηλαδή, κλωνοποιούμε το αρχικό κελί εκκίνησης. Μόνο ένα κύτταρο εμπλέκεται σε αυτήν τη διαδικασία, επομένως δεν υπάρχει ανταλλαγή γενετικού υλικού: είναι ένας τύπος ασεξουαλική αναπαραγωγή.

Το βλαστικό κύτταρο καλλιεργείται με διαφορετικές μεθόδους, αυξάνοντας και μεγαλώνει. Όταν το κελί είναι πολύ μεγάλο για να συνεχίσει να λειτουργεί αποτελεσματικά, δηλαδή, ο λόγος επιφάνειας προς μέγεθος είναι πολύ μικρός, το κελί αναγκάζεται να αναπαραχθεί. Σε αυτό το σημείο, το κελί ξεκινά τη διαδικασία διμερούς. Πρώτα, το κύτταρο αναπαράγει το γενετικό του υλικόΤι μπορεί να είναι Μονόκλωνο και κυκλικό DNA. Τα δύο μόρια DNA παραμένουν χαλαρά συνδεδεμένα μεταξύ τους και σε μια κοντινή περιοχή της μεμβράνης πλάσματος, καθώς τα βακτήρια είναι προκαρυωτικοί οργανισμοί (χωρίς πυρήνα ή πυρηνικό περίβλημα).

Το γενετικό υλικό των βακτηρίων

Για να μάθετε πώς αναπαράγονται τα βακτήρια, πρέπει να γνωρίζετε ότι, σε ορισμένες περιπτώσεις, τα βακτήρια έχουν επίσης συμπληρωματικό γενετικό υλικό. Αυτές οι γενετικές πληροφορίες πρέπει επίσης να αντιγραφούν αφού, αν και δεν είναι απαραίτητες για την επιβίωσή τους, τους δίνει πλεονεκτήματα σε σχέση με άλλα βακτήρια που δεν τα έχουν. Αυτό το πρόσθετο γενετικό υλικό ονομάζεται πλασμίδιο, και το ίδιο βακτήριο μπορεί να έχει περισσότερους από έναν τύπους πλασμιδίου ή περισσότερα από ένα αντίγραφα του ίδιου πλασμιδίου.

Τα πλασμίδια μπορούν να παράγουν ένα βακτήριο παράγει ένα αντιβιοτικό που προσβάλλει ένα άλλο βακτήριο αλλά όχι, ή αντίθετα, μπορεί να το κάνει ανθεκτικό σε ένα αντιβιοτικό, φυσικό ή τεχνητό. Έτσι εμφανίζονται τα βακτήρια ανθεκτικά στα αντιβιοτικά, αλλά τα πλασμίδια είναι επίσης πολύ χρήσιμα στην έρευνα, δημιουργώντας εμβόλια κ.λπ.

Ανάπτυξη της μεμβράνης πλάσματος

Μόλις αντιγραφεί το γενετικό υλικό του βακτηρίου, το κύτταρο πρέπει να αντιγράψει άλλα συστατικά που είναι βασικά για τη δημιουργία ενός άλλου κυττάρου. Όντας προκαρυωτικά, τα βακτήρια χρειάζονται Κάντε τη μεμβράνη του πλάσματος σας μεγαλύτερη, έτσι δημιουργούν βασικά συστατικά της μεμβράνης: λιπίδια και πρωτεΐνες. Αυτά τα μόρια ενσωματώνονται στην περιοχή μεταξύ των δύο σημείων σύνδεσης των μορίων DNA, αναγκάζοντάς τα να διαχωριστούν.

Όταν η μεμβράνη του πλάσματος έχει αναπτυχθεί επαρκώς, εμφανίζεται μια πτυχή ή εισβολή σε κάθε πλευρά της μεμβράνης, πλησιάζοντας και πιο κοντά. Τέλος, οι εισβολές της μεμβράνης πλάσματος αγγίζουν στο κέντρο, ενώνονται και το κυτταρόπλασμα χωρίζεται σε δύο. Αυτή η διαδικασία διαίρεσης του κυτταροπλάσματος ονομάζεται κυτοκίνηση. Ταυτόχρονα, στο εξωτερικό μέρος της μεμβράνης του πλάσματος εναποτίθενται ουσίες σχηματισμού που σχηματίζουν το βακτηριακό κυτταρικό τοίχωμα. Ανάλογα με το πού συμβαίνει η διαίρεση του κυτοπλάσματος, ο διχοτόμος μπορεί να είναι διαφορετικών τύπων: κανονικός, διαμήκης, τύπος αμοιβάδας, τύπος μαστιγίου κ.λπ.

Με αυτόν τον τύπο αναπαραγωγής, πολύ γρήγορο και αποτελεσματικό, βακτήρια επιτυγχάνουν στη δημιουργία αποικιών εκατομμυρίων οργανισμών σε λίγα λεπτά. Επιπλέον, λόγω του υψηλού ποσοστού σφαλμάτων που κάνουν τα βακτήρια κατά την αντιγραφή του DNA τους, πολλά μεταλλάξεις, που κάνουν τα άτομα μιας βακτηριακής αποικίας να μην είναι ακριβείς κλώνοι μεταξύ τους. Αυτό τους δίνει πολλά πλεονεκτήματα όσον αφορά την επιβίωση από τότε που δημιουργεί ποικιλία και το ικανότητα προσαρμογής στις περιβαλλοντικές αλλαγές, συμπεριλαμβανομένης της εμφάνισης αντιβιοτικών.

Μερικές φορές μπορεί τα βακτήρια ανταλλαγή γενετικού υλικού ο ένας με τον άλλο. Σε αυτήν την περίπτωση αντιμετωπίζουμε ένα παρασεξουαλική αναπαραγωγή αυστηρά, όχι σεξουαλικής αναπαραγωγής, καθώς, αν και είναι ανταλλαγή γενετικών πληροφοριών, δεν περιλαμβάνει τη δημιουργία γαμετών, τη σύντηξή τους ή την εμφάνιση ζυγώτη. Υπάρχουν τρεις μηχανισμοί που μας λένε πώς τα βακτήρια αναπαράγονται με έναν παράσιτο τρόπο: μετασχηματισμός, μεταγωγή και σύζευξη.

Μέσω του μεταμόρφωσηΤα κύτταρα είναι ικανά να ενσωματώνουν λίγο πολύ μικρά θραύσματα DNA που βρίσκονται στο περιβάλλον που τα περιβάλλει. Αυτό το γενετικό υλικό προέρχεται σχεδόν εξ ολοκλήρου από βακτήρια των οποίων η μεμβράνη του πλάσματος έχει σπάσει (έχουν λύσει) και όλο το κυτταρικό τους περιεχόμενο έχει πάει έξω. Πολλοί συγγραφείς αμφιβάλλουν ότι αυτή η διαδικασία συμβαίνει φυσικά, αλλά έχει μελετηθεί και χρησιμοποιηθεί εδώ και δεκαετίες σε ερευνητικές και βιομηχανικές μελέτες.

Ο δεύτερος μηχανισμός της παρασεξουαλικής αναπαραγωγής είναι μεταγωγή. Σε αυτή τη διαδικασία α βακτηριοφάγος, οι οποίοι είναι ιοί που μολύνουν βακτήρια και τα χρησιμοποιούν για να δημιουργήσουν περισσότερα αντίγραφα τους. Οι βακτηριοφάγοι σηματοδοτούν τα βακτήρια να δημιουργήσουν αντίγραφα του DNA τους. Κατά την αντιγραφή του, το βακτήριο εισάγει αντίγραφα του δικού του DNA σε αυτό, έτσι ώστε όταν αυτός ο βακτηριοφάγος μολύνει άλλο βακτήριο, θα πάρει το θραύσμα του βακτηριακού DNA μαζί του. Το δεύτερο βακτήριο, μετά τη λήψη του, μπορεί να κόψει αυτό το κομμάτι DNA, να δημιουργήσει αντίγραφα και να διατηρήσει μερικά για το ίδιο.

Ο απόλυτος παρασεξουαλικός αναπαραγωγικός μηχανισμός είναι σύζευξη. Η σύζευξη συμβαίνει όταν υπάρχει ένας ειδικός τύπος πλασμιδίου πλασμίδιο F. Αυτό το πλασμίδιο μεταφέρει γενετικές πληροφορίες που του επιτρέπουν να σχηματίσει ένα τσίλι. Το Pili είναι κυλινδρικές δομές που δρουν ως γέφυρα μεταξύ δύο βακτηρίων και τους επιτρέπουν να ανταλλάσσουν πλασμίδια. Με αυτόν τον τρόπο, ένα βακτήριο με το πλασμίδιο F (F +) συνδέεται με ένα άλλο που δεν το έχει (F-), και δωρίζει ένα ή περισσότερα από τα πλασμιδικά του αντίγραφα, συμπεριλαμβανομένου του πλασμιδίου F. Αυτό το βακτήριο, πριν από το F-, γίνεται F + και έχει όλα τα πλασμίδια που το πρώτο πέρασε σε αυτό. Μόλις ολοκληρωθεί η ανταλλαγή, το τσίλι εξαφανίζεται, τα βακτήρια δεν συνδέονται πλέον και τώρα και τα δύο μπορούν να ανταλλάξουν DNA με άλλα βακτήρια F.