Bakterije so prokariotski organizmi da razmnoževati aseksualno. Razmnoževanje bakterij se najpogosteje pojavlja z nekakšno delitvijo celic, imenovano binarna cepitev. Binarna cepitev vključuje delitev ene same celice, kar ima za posledico tvorbo dveh celic, ki sta gensko identični. Da bi razumeli postopek binarne cepitve, je koristno razumeti strukturo bakterijskih celic.
Ključni odvzemi
- Binarna cepitev je postopek, s katerim se posamezna celica deli, da tvori dve celici, ki sta med seboj gensko enaki.
- Obstajajo tri skupne oblike bakterijskih celic: v obliki palice, sferične in spiralne oblike.
- Skupne sestavine bakterijskih celic vključujejo: celično steno, celično membrano, citoplazmo, flagele, nukleoidno območje, plazmide in ribosome.
- Binarna cepitev kot sredstvo za razmnoževanje ima številne prednosti, glavna med njimi je sposobnost razmnoževanja v velikem številu z zelo hitro hitrostjo.
- Ker z binarno cepitvijo nastajajo enake celice, lahko bakterije s pomočjo rekombinacije postanejo bolj gensko raznolike, kar vključuje prenos genov med celicami.
Struktura bakterijskih celic
Bakterije imajo različne oblike celic. Večina skupne oblike bakterijskih celic so sferične, v obliki palice in spirale. Bakterijske celice običajno vsebujejo naslednje strukture: celično steno, celična membrana, citoplazma, ribosomi, plazmidi, flagelein nukleoidno regijo.
- Celične stene: Zunanja prevleka celice, ki ščiti bakterijsko celico in ji daje obliko.
- Citoplazma: Gel podobna snov, sestavljena predvsem iz vode, ki vsebuje tudi encime, soli, celične sestavine in različne organske molekule.
- Celična membrana ali plazma membrana: Obdaja citoplazmo celice in uravnava pretok snovi v celico in iz nje.
- Flagela: Dolga štrleča štrlina, ki pomaga pri celični gibljivosti.
- Ribosomi: Celične strukture, odgovorne za: beljakovine proizvodnja.
- Plazmidi: Nošenje genov, krožno DNK strukture, ki niso vključene v razmnoževanje.
- Nukleoidna regija: Območje citoplazme, ki vsebuje eno samo bakterijsko molekulo DNA.
Binarna fisija
Večina bakterij, tudi Salmonela in E.coli, reproducirajo z binarno cepitvijo. Med to vrsto aseksualne reprodukcije je samski Molekula DNA se ponavlja obe kopiji sta na različnih točkah pritrjeni na celična membrana. Ko celica začne rasti in se razteza, se razdalja med dvema molekulama DNK povečuje. Ko bakterija skoraj podvoji svojo prvotno velikost, se celična membrana začne v sredini vtisniti navznoter. Končno a celične stene tvori del, ki loči dve molekuli DNK in prvotno celico razdeli na dve enaki hčerinske celice.
Številne prednosti so povezane z razmnoževanjem z binarno cepitvijo. Posamezna bakterija se lahko hitro razmnožuje v velikem številu. Pod optimalnimi pogoji lahko nekatere bakterije v nekaj minutah ali urah podvojijo svoje število prebivalstva. Še ena prednost je, da za iskanje partnerja ne izgubljamo časa, saj je razmnoževanje aseksualno. Poleg tega so hčerinske celice, ki izhajajo iz binarne cepitve, identične originalni celici. To pomeni, da so v svojem okolju zelo primerni za življenje.
Rekombinacija bakterij
Binarna cepitev je učinkovit način, da se bakterije razmnožujejo, vendar ne gre brez težav. Ker so celice, ustvarjene s to vrsto razmnoževanja, identične, so vse dovzetne za iste vrste groženj, kot so spremembe v okolju in antibiotiki. Te nevarnosti bi lahko uničile celo kolonijo. Da bi se izognili takim nevarnostim, lahko bakterij postane več gensko raznolik z rekombinacijo. Rekombinacija vključuje prenos genov med celicami. Bakterijska rekombinacija se izvede s konjugacijo, transformacijo ali transdukcijo.
Konjugacija
Nekatere bakterije so sposobne prenesti koščke svojih geni z drugimi bakterijami, s katerimi stopijo v stik. Med konjugacijo se ena bakterija poveže z drugo s strukturo beljakovinskih cevi, imenovano a pilus. Po tej epruveti se geni prenašajo iz ene bakterije v drugo.
Transformacija
Nekatere bakterije so sposobne prevzeti DNK iz svojega okolja. Ti ostanki DNK najpogosteje prihajajo iz mrtvih bakterijskih celic. Med transformacijo bakterija veže DNK in jo prenaša po membrani bakterijskih celic. Nova DNK se nato vključi v DNK bakterijske celice.
Transdukcija
Transdukcija je vrsta rekombinacija ki vključuje izmenjavo bakterijske DNK skozi bakteriofage. Bakteriofagi so virusi ki okužijo bakterije. Obstajata dve vrsti transdukcije: posplošena in specializirana transdukcija.
Ko se bakteriofag pritrdi na bakterijo, vstavi svoj genom v bakterijo. Nato se virusni genom, encimi in virusne komponente replicirajo in sestavijo v gostiteljsko bakterijo. Ko se novi bakteriofagi lizirajo ali cepijo, odprejo bakterijo in sprostijo ponovljene viruse. Med postopkom sestavljanja pa se lahko del bakterijske DNK gostitelja namesto v virusni genom nahaja v virusni kapsidi. Ko ta bakteriofag okuži drugo bakterijo, vbrizga fragment DNA iz prej okužene bakterije. Ta fragment DNK se nato vstavi v DNK nove bakterije. To vrsto transdukcije imenujemo generalizirana transdukcija.
Pri specializirani transdukciji se delci DNK gostiteljske bakterije vključijo v virusne genome novega bakteriofagi. Fragmenti DNK se lahko nato prenesejo na kakršne koli nove bakterije, ki jih ti bakteriofagi okužijo.
Viri
- Reece, Jane B. in Neil A. Campbell. Campbell Biology. Benjamin Cummings, 2011.