Tabla de Contenidos
Бактериите са прокариотни организми, които се размножават безполово. Най-честата форма на възпроизвеждане при бактериите е чрез процес, наречен бинарно делене. Бинарното делене е деленето на една клетка, което води до образуването на две клетки, които са генетично идентични . За да се разбере процесът на бинарно делене, е необходимо да се знае клетъчната структура на бактериите и това е целта на първия раздел на тази статия.
Клетъчната структура на бактериите
Бактериите могат да имат различни форми. Най-често срещаните са сферични, пръчковидни и спираловидни. Като цяло бактериите се състоят от клетъчна стена, клетъчна мембрана, цитоплазма, флагела, ядро, плазмиди и рибозоми. Нека да видим какво е това и каква функция има всеки от тези компоненти.
- клетъчна стена . Това е външната обвивка на клетката, която я защитава и й придава външната форма.
- цитоплазма . Това е желатиново вещество, съставено главно от вода и съдържащо ензими, соли, различни клетъчни компоненти и различни органични молекули.
- Клетъчна мембрана или плазмена мембрана . Това е мембрана, която обгражда цитоплазмата и регулира потока на вещества в и извън клетката.
- Камшичета . Те са поредица от дълги издатини с форма на камшик, които карат клетката да се движи.
- Рибозоми . Те са клетъчните структури , които се намират в цитоплазмата и са отговорни за синтеза на протеини от информацията, която има ДНК, и която достига до рибозомите чрез информационна РНК (рибонуклеинова киселина).
- плазмиди _ Те са геноносещи структури, образувани от ДНК (дезоксирибонуклеинова киселина), която придобива кръгла форма и не участва в клетъчното размножаване.
- Клетъчен нуклеоид . Това е областта от цитоплазмата, която съдържа единичната ДНК молекула на бактерията.
бинарно делене
Повечето бактерии, включително Salmonella и Escherichia coli (и двете много важни бактерии за хората, тъй като причиняват сериозни заболявания), се възпроизвеждат чрез бинарно делене. В процеса, който протича при този тип асексуално размножаване, единичната ДНК молекула на бактерията се репликира и двете копия се придържат към различни точки на клетъчната мембрана. След това клетката започва да расте и да се удължава, като по този начин увеличава разстоянието между двете ДНК молекули. Когато клетката почти удвои първоначалния си размер, клетъчната мембрана започва да се свива към центъра на клетката. В крайна сметка се образува клетъчна стена, която разделя двете ДНК молекули и разделя оригиналната клетка на две идентични дъщерни клетки.
Бинарното делене има няколко предимства като форма на клетъчно възпроизвеждане. Една единствена бактерия е способна да генерира голям брой нови клетки с висока скорост на възпроизвеждане. При оптимални условия някои бактерии могат да удвоят броя на популацията си за няколко часа или дори минути. Друго предимство е, че не се „губи“ време в търсене на партньор, тъй като размножаването е безполово. В допълнение, клетките, получени в резултат на бинарно делене, са идентични с оригиналната клетка, което означава, че те са подходящи за живот в тази среда.
бактериална рекомбинация
Бинарното делене е ефективна форма на възпроизвеждане на бактериите; обаче, тази форма на възпроизвеждане може да доведе до определени проблеми за колония от бактерии. Тъй като клетките, произведени чрез този тип възпроизвеждане, са идентични, всички те са податливи на едни и същи видове заплахи, като промени в околната среда или антибиотици. Тези ситуации могат да унищожат цяла колония от бактерии. За да избегнат тези опасности, бактериите могат да въведат генетични вариации в процесите на рекомбинация . Рекомбинацията включва трансфер на гени между клетките. Процесите на рекомбинация на бактериите могат да възникнат по три начина: чрез конюгация, чрез трансформация и чрез трансдукция.
Процесът на конюгация възниква при някои бактерии, които са способни да прехвърлят своите гени към други бактерии, с които влизат в контакт. По време на конюгацията една бактерия се свързва с друга чрез подобна на тръба структура, изградена от протеин, наречена пилус . Чрез тази тръба гените се прехвърлят от една бактерия в друга.
Някои бактерии са способни да поемат ДНК от околната среда и този процес се нарича трансформация . Тези ДНК остатъци обикновено идват от мъртви бактериални клетки. По време на трансформацията бактерията взема ДНК от околната среда и я пренася през клетъчната мембрана. Тази „рециклирана“ ДНК след това се включва в ДНК на клетката.
Трансдукцията е вид рекомбинация, която включва обмен на бактериална ДНК чрез бактериофаги . Бактериофагите са вируси, които заразяват бактериите. Има два вида трансдукция: генерализирана трансдукция и специализирана трансдукция.
След като бактериофагът се прикрепи към бактерия, той вмъква своя геном в бактерията. Вирусният геном, ензимите и вирусните компоненти се репликират и сглобяват в бактерията гостоприемник. Веднъж образувани, новите бактериофаги убиват или разрушават клетката, като по този начин освобождават репликираните вируси. Въпреки това, по време на процеса, при който вирусът се прикрепя към бактерията, част от ДНК на бактерията гостоприемник може да се обвие във вирусния капсид вместо в самия вирусен геном. Когато този бактериофаг инфектира друга бактерия, той инжектира ДНК фрагмента от предишната заразена бактерия. Тази част от бактериалната ДНК след това се вмъква в ДНК на новата бактерия. Този тип трансдукция се нарича генерализирана трансдукция.
При специализирана трансдукция, фрагменти от ДНК на бактерията гостоприемник се включват във вирусните геноми на нови бактериофаги и ДНК фрагментите могат да бъдат прехвърлени във всяка нова бактерия, която тези бактериофаги заразяват.
Фонтан
- Рийс, Джейн Б. и Нийл А. Кембъл. Биология на Кембъл . Бенджамин Къмингс, 2011 г.
