ค้นพบวิธีการแพร่พันธุ์ของแบคทีเรีย

เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตอื่นๆ แบคทีเรียมีความสามารถในการสืบพันธุ์. การสืบพันธุ์ของแบคทีเรียนั้นมีความเฉพาะเจาะจงมาก เนื่องจากโดยทั่วไปแล้ว มันเกิดขึ้นผ่านการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ กล่าวคือ ไม่มีการแลกเปลี่ยน DNA ระหว่างแบคทีเรียสองชนิดที่ต่างกัน ในบางโอกาส แบคทีเรียสองชนิดสามารถแลกเปลี่ยนสารพันธุกรรมผ่านการเปลี่ยนแปลง การถ่ายทอดหรือการผันคำกริยา ถ้าอยากรู้ แบคทีเรียขยายพันธุ์อย่างไรการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศเกิดขึ้นเมื่อใดและอย่างไร และการแลกเปลี่ยน DNA ประเภทต่างๆ ระหว่างแบคทีเรียเกิดขึ้นได้อย่างไร เราขอแนะนำให้คุณอ่านบทเรียนนี้จากครูผู้สอนต่อไป!

โดยปกติแบคทีเรียจะแพร่พันธุ์โดยวิธี ฟิชชันไบนารีหรือสองพาร์ติชั่น. กระบวนการนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อสร้าง สองเซลล์ลูกสาว เช่นเดียวกับเซลล์เริ่มต้นหรือเซลล์ต้นกำเนิด. นั่นคือเรากำลังโคลนเซลล์เริ่มต้นดั้งเดิม มีเพียงเซลล์เดียวเท่านั้นที่มีส่วนร่วมในกระบวนการนี้ ดังนั้นจึงไม่มีการแลกเปลี่ยนสารพันธุกรรม: เป็นชนิดของ การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ.

เซลล์ต้นกำเนิดได้รับการหล่อเลี้ยงด้วยวิธีการต่างๆ ทั้งการเจริญเติบโตและการเจริญเติบโต เมื่อเซลล์มีขนาดใหญ่เกินกว่าจะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ กล่าวคือ อัตราส่วนพื้นผิวต่อขนาดมีขนาดเล็กเกินไป เซลล์จะถูกบังคับให้ทำซ้ำ เมื่อถึงจุดนั้น เซลล์จะเริ่มกระบวนการแบ่งสองส่วน อันดับแรก

เซลล์ทำซ้ำสารพันธุกรรมของมัน, สิ่งที่สามารถ DNA แบบสายเดี่ยวและแบบวงกลม. โมเลกุลดีเอ็นเอทั้งสองยังคงเกาะติดกันอย่างหลวมๆ และติดกับบริเวณใกล้ ๆ ของเยื่อหุ้มพลาสมา เนื่องจากแบคทีเรียเป็นสิ่งมีชีวิตประเภทโปรคาริโอต (ไม่มีนิวเคลียสหรือซองจดหมายนิวเคลียร์)

สารพันธุกรรมของแบคทีเรีย

หากต้องการทราบว่าแบคทีเรียมีการสืบพันธุ์อย่างไร คุณต้องรู้ว่าในบางกรณี แบคทีเรียก็มี สารพันธุกรรมเสริม. ข้อมูลทางพันธุกรรมนี้ยังต้องถูกคัดลอก เนื่องจากแม้ว่าจะไม่จำเป็นต่อการอยู่รอด แต่ก็ให้ข้อได้เปรียบเหนือแบคทีเรียอื่นๆ ที่ไม่มี สารพันธุกรรมเพิ่มเติมนี้เรียกว่า พลาสมิดและแบคทีเรียชนิดเดียวกันสามารถมีพลาสมิดได้มากกว่าหนึ่งชนิด หรือมีพลาสมิดตัวเดียวกันมากกว่าหนึ่งสำเนา

พลาสมิดทำได้ แบคทีเรียผลิตยาปฏิชีวนะ ที่โจมตีแบคทีเรียอื่น แต่ไม่ใช่ของเธอ หรือตรงกันข้าม มันสามารถทำให้มันดื้อต่อยาปฏิชีวนะ ธรรมชาติหรือที่มนุษย์สร้างขึ้น นี่คือลักษณะของแบคทีเรียที่ดื้อต่อยาปฏิชีวนะ แต่พลาสมิดยังมีประโยชน์อย่างมากในการวิจัย การสร้างวัคซีน ฯลฯ

การเจริญเติบโตของพลาสมาเมมเบรน

เมื่อคัดลอกสารพันธุกรรมของแบคทีเรียแล้ว เซลล์จะต้องทำซ้ำส่วนประกอบอื่นๆ ที่เป็นพื้นฐานเพื่อสร้างเซลล์อื่น เป็นโปรคาริโอต แบคทีเรียจำเป็น ทำให้พลาสมาเมมเบรนของคุณใหญ่ขึ้น พวกมันจึงสร้างส่วนประกอบพื้นฐานของเมมเบรน นั่นคือ ลิพิดและโปรตีน โมเลกุลเหล่านี้ถูกรวมเข้าไปในบริเวณระหว่างจุดเชื่อมต่อสองจุดของโมเลกุลดีเอ็นเอ ทำให้แยกออก

เมื่อพลาสมาเมมเบรนเติบโตเพียงพอ จะเกิดการพับหรือการบุกรุกที่แต่ละด้านของเมมเบรน โดยเข้าไปใกล้กันมากขึ้น ในที่สุด การบุกรุกของเยื่อหุ้มพลาสมามาบรรจบกันที่ศูนย์กลาง รวมกัน และไซโตพลาสซึมถูกแบ่งออกเป็นสองส่วน กระบวนการแบ่งตัวของไซโตพลาสซึมนี้เรียกว่า ไซโตไคเนซิส. ในขณะเดียวกัน ที่ด้านนอกของพลาสมาเมมเบรน สารต่างๆ จะถูกสะสมที่ก่อตัวเป็น ผนังเซลล์แบคทีเรีย. ขึ้นอยู่กับการแบ่งของไซโตพลาสซึมที่เกิดขึ้น ไบพาร์ทิชันสามารถเป็นประเภทต่างๆ ได้: ปกติ, ตามยาว, ประเภทอะมีบา, ประเภทแฟลเจลเลต ฯลฯ

ด้วยการทำสำเนาประเภทนี้ รวดเร็วและมีประสิทธิภาพมาก แบคทีเรียประสบความสำเร็จในการสร้างอาณานิคมของสิ่งมีชีวิตนับล้าน ในไม่กี่นาที นอกจากนี้ เนื่องจากอัตราความผิดพลาดสูงที่แบคทีเรียสร้างขึ้นเมื่อทำซ้ำ DNA ของพวกมันทำให้ การกลายพันธุ์ซึ่งทำให้บุคคลในอาณานิคมของแบคทีเรียไม่ใช่สำเนาของกันและกัน สิ่งนี้ทำให้พวกเขาได้เปรียบหลายอย่างเมื่อต้องเอาชีวิตรอดตั้งแต่กำเนิด ความหลากหลาย และ ความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมรวมทั้งการปรากฏตัวของยาปฏิชีวนะ

บางครั้งแบคทีเรียก็สามารถ แลกเปลี่ยนสารพันธุกรรม ซึ่งกันและกัน ในกรณีนี้เรากำลังเผชิญกับfacing การสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ พูดอย่างเคร่งครัด ไม่ใช่การสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ เนื่องจากแม้ว่าจะเป็นการแลกเปลี่ยนข้อมูลทางพันธุกรรม แต่ก็ไม่เกี่ยวข้องกับการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ การหลอมรวมของพวกมัน หรือการปรากฏตัวของไซโกต มีกลไกสามอย่างที่บอกเราว่าแบคทีเรียขยายพันธุ์ในลักษณะที่เป็นเพศตรงข้ามได้อย่างไร: การเปลี่ยนแปลง การถ่ายทอด และการผันคำกริยา

โดย การเปลี่ยนแปลงเซลล์สามารถรวมเอาชิ้นส่วน DNA ขนาดเล็กที่อยู่ในสภาพแวดล้อมรอบๆ เข้าด้วยกันได้ไม่มากก็น้อย สารพันธุกรรมนี้มาจากแบคทีเรียเกือบทั้งหมดที่เมมเบรนในพลาสมาถูกทำลาย (พวกมันแตกตัวแล้ว) และเนื้อหาในเซลล์ของพวกมันก็หลุดออกจากภายนอก ผู้เขียนหลายคนสงสัยว่ากระบวนการนี้เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ แต่มีการศึกษาและใช้มานานหลายทศวรรษในการศึกษาวิจัยและอุตสาหกรรม

กลไกที่สองของการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศคือ การถ่ายโอน. ในกระบวนการนี้ a แบคทีเรียซึ่งเป็นไวรัสที่ติดเชื้อแบคทีเรียและใช้เพื่อสร้างสำเนาของตัวเองมากขึ้น แบคทีเรียส่งสัญญาณให้แบคทีเรียสร้างสำเนาดีเอ็นเอของพวกมัน ขณะคัดลอก แบคทีเรียจะแนะนำสำเนาของ DNA ของตัวเองเข้าไป เพื่อที่ว่าเมื่อแบคทีเรียนั้นแพร่เชื้อไปยังแบคทีเรียอื่น ก็จะนำชิ้นส่วนดีเอ็นเอของแบคทีเรียไปด้วย เมื่อได้รับแบคทีเรียตัวที่สอง สามารถตัดดีเอ็นเอชิ้นนั้น ทำสำเนา และเก็บบางส่วนไว้สำหรับตัวเอง

กลไกการสืบพันธุ์ของเพศตรงข้ามที่ดีที่สุดคือ ผัน. การผันคำกริยาเกิดขึ้นเมื่อมีพลาสมิดชนิดพิเศษที่เรียกว่า พลาสมิด F. พลาสมิดนี้มีข้อมูลทางพันธุกรรมที่ช่วยให้สามารถสร้างพิลิได้ Pili เป็นโครงสร้างทรงกระบอกที่ทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมระหว่างแบคทีเรียสองตัวและอนุญาตให้แลกเปลี่ยนพลาสมิด ด้วยวิธีนี้ แบคทีเรียที่มีพลาสมิด F (F +) จะเชื่อมต่อกับแบคทีเรียอื่นที่ไม่มี (F-) และบริจาคพลาสมิดสำเนาหนึ่งชุดขึ้นไปรวมถึงพลาสมิด F. แบคทีเรียนี้ก่อน F- จะกลายเป็น F + และมีพลาสมิดทั้งหมดที่ตัวแรกส่งผ่านไป เมื่อการแลกเปลี่ยนเสร็จสิ้น pili จะหายไป แบคทีเรียจะไม่เชื่อมต่ออีกต่อไป และตอนนี้ทั้งคู่สามารถแลกเปลี่ยน DNA กับแบคทีเรีย F อื่นได้