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Bakterien sind prokaryotische Organismen, die sich ungeschlechtlich vermehren. Die häufigste Form der Vermehrung bei Bakterien erfolgt durch den Prozess, der als binäre Spaltung bezeichnet wird. Binäre Spaltung ist die Teilung einer einzelnen Zelle, wodurch zwei genetisch identische Zellen entstehen . Um den Prozess der binären Spaltung zu verstehen, ist es notwendig, die Zellstruktur von Bakterien zu kennen, und das ist das Ziel des ersten Abschnitts dieses Artikels.
Die Zellstruktur von Bakterien
Bakterien können verschiedene Formen haben. Die häufigsten sind kugelförmig, stäbchenförmig und spiralförmig. Im Allgemeinen bestehen Bakterien aus Zellwand, Zellmembran, Zytoplasma, Geißeln, Zellkern, Plasmiden und Ribosomen. Mal sehen, was es ist und welche Funktion jede dieser Komponenten hat.
- Zellwand . Es ist die äußere Hülle der Zelle, die sie schützt und ihr ihre äußere Form verleiht.
- Zytoplasma . Es ist eine gallertartige Substanz, die hauptsächlich aus Wasser besteht und Enzyme, Salze, verschiedene Zellbestandteile und verschiedene organische Moleküle enthält.
- Zellmembran oder Plasmamembran . Es ist eine Membran, die das Zytoplasma umgibt und den Stofffluss in und aus der Zelle reguliert.
- Geißeln . Sie sind eine Reihe langer, peitschenförmiger Ausstülpungen, die die Bewegung der Zelle bewirken.
- Ribosomen . Sie sind die zellulären Strukturen , die im Zytoplasma zu finden sind und für die Synthese von Proteinen aus den Informationen verantwortlich sind, die die DNA enthält und die über Boten-RNA (Ribonukleinsäure) zu den Ribosomen gelangt.
- Plasmide _ Sie sind gentragende Strukturen, die von DNA (Desoxyribonukleinsäure) gebildet werden, die eine kreisförmige Form annimmt und nicht an der Zellvermehrung teilnimmt.
- Zellkernoid . Es ist der Bereich des Zytoplasmas, der das einzelne DNA-Molekül des Bakteriums enthält.
Zellteilung
Die meisten Bakterien, einschließlich Salmonella und Escherichia coli (beide sehr wichtige Bakterien für den Menschen, da sie schwere Krankheiten verursachen), vermehren sich durch binäre Spaltung. Bei dieser Art der asexuellen Fortpflanzung wird das einzelne DNA-Molekül des Bakteriums vervielfältigt und beide Kopien haften an unterschiedlichen Stellen der Zellmembran. Die Zelle beginnt dann zu wachsen und sich zu verlängern, wodurch sich der Abstand zwischen den beiden DNA-Molekülen vergrößert. Wenn die Zelle ihre ursprüngliche Größe fast verdoppelt, beginnt die Zellmembran zum Zentrum der Zelle hin zu kollabieren. Schließlich bildet sich eine Zellwand, die die beiden DNA-Moleküle trennt und die ursprüngliche Zelle in zwei identische Tochterzellen teilt.
Die binäre Spaltung hat als Form der Zellvermehrung mehrere Vorteile. Ein einzelnes Bakterium ist in der Lage, eine große Anzahl neuer Zellen mit hoher Vermehrungsgeschwindigkeit zu erzeugen. Unter optimalen Bedingungen können einige Bakterien ihre Populationszahl innerhalb von Stunden oder sogar Minuten verdoppeln. Ein weiterer Vorteil ist, dass keine Zeit mit der Suche nach einem Partner „verschwendet“ wird, da die Fortpflanzung asexuell ist. Darüber hinaus sind die aus der binären Spaltung resultierenden Zellen identisch mit der ursprünglichen Zelle, was bedeutet, dass sie für das Leben in dieser Umgebung geeignet sind.
bakterielle Rekombination
Die binäre Spaltung ist eine effiziente Form der Reproduktion für Bakterien; Diese Form der Vermehrung könnte jedoch zu gewissen Problemen für eine Bakterienkolonie führen. Da die durch diese Art der Reproduktion produzierten Zellen identisch sind, sind sie alle anfällig für die gleichen Arten von Bedrohungen wie Umweltveränderungen oder Antibiotika. Diese Situationen könnten eine ganze Bakterienkolonie zerstören. Um diese Gefahren zu vermeiden, können Bakterien genetische Variationen in Rekombinationsprozesse einführen . Rekombination beinhaltet die Übertragung von Genen zwischen Zellen. Die Rekombinationsprozesse von Bakterien können auf drei Arten erfolgen: durch Konjugation, durch Transformation und durch Transduktion.
Der Konjugationsprozess findet bei einigen Bakterien statt, die in der Lage sind, ihre Gene auf andere Bakterien zu übertragen, mit denen sie in Kontakt kommen . Während der Konjugation verbindet sich ein Bakterium mit einem anderen durch eine röhrenartige Struktur aus einem Protein namens Pilus . Durch diese Röhre werden Gene von einem Bakterium auf ein anderes übertragen.
Einige Bakterien sind in der Lage, DNA aus ihrer Umgebung aufzunehmen, und dieser Vorgang wird Transformation genannt . Diese DNA-Reste stammen üblicherweise von toten Bakterienzellen. Bei der Transformation nimmt das Bakterium DNA aus seiner Umgebung auf und überträgt sie über die Zellmembran. Diese „recycelte“ DNA wird dann in die DNA der Zelle eingebaut.
Die Transduktion ist eine Art der Rekombination, bei der bakterielle DNA über Bakteriophagen ausgetauscht wird . Bakteriophagen sind Viren, die Bakterien infizieren. Es gibt zwei Arten von Transduktion: generalisierte Transduktion und spezialisierte Transduktion.
Sobald sich ein Bakteriophage an ein Bakterium anheftet, fügt er sein Genom in das Bakterium ein. Das virale Genom, Enzyme und virale Komponenten werden innerhalb des Wirtsbakteriums repliziert und zusammengesetzt. Einmal gebildet, töten die neuen Bakteriophagen die Zelle oder brechen sie auf, wodurch die replizierten Viren freigesetzt werden. Während des Prozesses, in dem sich das Virus an das Bakterium anheftet, kann jedoch ein Teil der DNA des Wirtsbakteriums in das virale Kapsid anstatt in das virale Genom selbst eingeschlossen werden. Wenn dieser Bakteriophage ein anderes Bakterium infiziert, injiziert er das DNA-Fragment des zuvor infizierten Bakteriums. Dieses Stück Bakterien-DNA wird dann in die DNA des neuen Bakteriums eingefügt. Diese Art der Transduktion wird generalisierte Transduktion genannt.
Bei der spezialisierten Transduktion werden Fragmente der DNA des Wirtsbakteriums in die viralen Genome neuer Bakteriophagen eingebaut, und die DNA-Fragmente können in jedes neue Bakterium übertragen werden, das diese Bakteriophagen infizieren.
Brunnen
- Reece, Jane B. und Neil A. Campbell. Campbell-Biologie . Benjamin Cummings, 2011.
