Tabla de Contenidos
Τα βακτήρια είναι προκαρυωτικοί οργανισμοί που αναπαράγονται ασεξουαλικά. Η πιο συχνή μορφή αναπαραγωγής στα βακτήρια είναι μέσω της διαδικασίας που ονομάζεται δυαδική σχάση. Η δυαδική σχάση είναι η διαίρεση ενός μόνο κυττάρου, με αποτέλεσμα τον σχηματισμό δύο κυττάρων που είναι γενετικά πανομοιότυπα . Για να κατανοήσουμε τη διαδικασία δυαδικής σχάσης, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε την κυτταρική δομή των βακτηρίων, και αυτός είναι ο στόχος της πρώτης ενότητας αυτού του άρθρου.
Η κυτταρική δομή των βακτηρίων
Τα βακτήρια μπορούν να έχουν διάφορες μορφές. Τα πιο συνηθισμένα είναι τα σφαιρικά, τα ραβδοειδή και τα σπειροειδή. Γενικά, τα βακτήρια αποτελούνται από κυτταρικό τοίχωμα, κυτταρική μεμβράνη, κυτταρόπλασμα, μαστίγια, πυρήνα, πλασμίδια και ριβοσώματα. Ας δούμε τι είναι και τι λειτουργία έχει καθένα από αυτά τα εξαρτήματα.
- κυτταρικό τοίχωμα . Είναι το εξωτερικό κάλυμμα του κυττάρου, που το προστατεύει και του δίνει το εξωτερικό του σχήμα.
- κυτταρόπλασμα . Είναι μια ζελατινώδης ουσία που αποτελείται κυρίως από νερό και περιέχει ένζυμα, άλατα, διάφορα κυτταρικά συστατικά και διάφορα οργανικά μόρια.
- Κυτταρική μεμβράνη ή πλασματική μεμβράνη . Είναι μια μεμβράνη που περιβάλλει το κυτταρόπλασμα και ρυθμίζει τη ροή των ουσιών μέσα και έξω από το κύτταρο.
- Μαστίγια . Είναι μια σειρά από μακριές προεξοχές σε σχήμα μαστίγιου που προκαλούν την κίνηση του κυττάρου.
- Ριβοσώματα . Είναι οι κυτταρικές δομές που βρίσκονται στο κυτταρόπλασμα και είναι υπεύθυνες για τη σύνθεση πρωτεϊνών από τις πληροφορίες που έχει το DNA και που φτάνει στα ριβοσώματα μέσω του αγγελιαφόρου RNA (ριβονουκλεϊκό οξύ).
- πλασμίδια _ Είναι δομές που μεταφέρουν γονίδια, που σχηματίζονται από DNA (δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ) που αποκτά κυκλικό σχήμα και δεν συμμετέχει στην αναπαραγωγή των κυττάρων.
- Κυτταρικό νουκλεοειδές . Είναι η περιοχή του κυτταροπλάσματος που περιέχει το μοναδικό μόριο DNA του βακτηρίου.
δυαδική σχάση
Τα περισσότερα βακτήρια, συμπεριλαμβανομένων των Salmonella και Escherichia coli (και τα δύο πολύ σημαντικά βακτήρια για τον άνθρωπο, καθώς προκαλούν σοβαρές ασθένειες), αναπαράγονται με δυαδική σχάση. Στη διαδικασία που λαμβάνει χώρα σε αυτόν τον τύπο ασεξουαλικής αναπαραγωγής, το μοναδικό μόριο DNA του βακτηρίου αντιγράφεται και τα δύο αντίγραφα προσκολλώνται σε διαφορετικά σημεία της κυτταρικής μεμβράνης. Στη συνέχεια το κύτταρο αρχίζει να αναπτύσσεται και να επιμηκύνεται, αυξάνοντας έτσι την απόσταση μεταξύ των δύο μορίων DNA. Όταν το κύτταρο σχεδόν διπλασιάζει το αρχικό του μέγεθος, η κυτταρική μεμβράνη αρχίζει να καταρρέει προς το κέντρο του κυττάρου. Τελικά, σχηματίζεται ένα κυτταρικό τοίχωμα, διαχωρίζοντας τα δύο μόρια DNA και διαιρώντας το αρχικό κύτταρο σε δύο πανομοιότυπα θυγατρικά κύτταρα.
Η δυαδική σχάση έχει πολλά πλεονεκτήματα ως μορφή αναπαραγωγής κυττάρων. Ένα μόνο βακτήριο είναι ικανό να δημιουργήσει μεγάλο αριθμό νέων κυττάρων, με υψηλή ταχύτητα αναπαραγωγής. Κάτω από βέλτιστες συνθήκες, ορισμένα βακτήρια μπορούν να διπλασιάσουν τον πληθυσμό τους μέσα σε λίγες ώρες ή και λεπτά. Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι ότι δεν «χάνεται» χρόνος αναζητώντας σύντροφο, αφού η αναπαραγωγή είναι ασεξουαλική. Επιπλέον, τα κύτταρα που προκύπτουν από τη δυαδική σχάση είναι πανομοιότυπα με το αρχικό κύτταρο, πράγμα που σημαίνει ότι είναι κατάλληλα για να ζήσουν σε αυτό το περιβάλλον.
βακτηριακό ανασυνδυασμό
Η δυαδική σχάση είναι μια αποτελεσματική μορφή αναπαραγωγής για τα βακτήρια. Ωστόσο, αυτή η μορφή αναπαραγωγής θα μπορούσε να οδηγήσει σε ορισμένα προβλήματα για μια αποικία βακτηρίων. Δεδομένου ότι τα κύτταρα που παράγονται μέσω αυτού του τύπου αναπαραγωγής είναι πανομοιότυπα, είναι όλα ευαίσθητα στους ίδιους τύπους απειλών, όπως περιβαλλοντικές αλλαγές ή αντιβιοτικά. Αυτές οι καταστάσεις θα μπορούσαν να καταστρέψουν μια ολόκληρη αποικία βακτηρίων. Για να αποφευχθούν αυτοί οι κίνδυνοι, τα βακτήρια μπορούν να εισάγουν γενετικές παραλλαγές στις διαδικασίες ανασυνδυασμού . Ο ανασυνδυασμός περιλαμβάνει τη μεταφορά γονιδίων μεταξύ των κυττάρων. Οι διαδικασίες ανασυνδυασμού των βακτηρίων μπορούν να συμβούν με τρεις τρόπους: με σύζευξη, με μετασχηματισμό και με μεταγωγή.
Η διαδικασία σύζευξης συμβαίνει σε ορισμένα βακτήρια που είναι ικανά να μεταφέρουν τα γονίδιά τους σε άλλα βακτήρια με τα οποία έρχονται σε επαφή. Κατά τη σύζευξη, ένα βακτήριο συνδέεται με ένα άλλο μέσω μιας δομής σαν σωλήνα που αποτελείται από πρωτεΐνη που ονομάζεται pilus . Τα γονίδια μεταφέρονται από το ένα βακτήριο στο άλλο μέσω αυτού του σωλήνα.
Ορισμένα βακτήρια είναι ικανά να πάρουν DNA από το περιβάλλον τους και αυτή η διαδικασία ονομάζεται μετασχηματισμός . Αυτά τα υπολείμματα DNA προέρχονται συνήθως από νεκρά βακτηριακά κύτταρα. Κατά τη διάρκεια του μετασχηματισμού, το βακτήριο παίρνει DNA από το περιβάλλον του και το μεταφέρει μέσω της κυτταρικής μεμβράνης. Αυτό το «ανακυκλωμένο» DNA στη συνέχεια ενσωματώνεται στο DNA του κυττάρου.
Η μεταγωγή είναι ένας τύπος ανασυνδυασμού που περιλαμβάνει την ανταλλαγή βακτηριακού DNA μέσω βακτηριοφάγων . Οι βακτηριοφάγοι είναι ιοί που μολύνουν βακτήρια. Υπάρχουν δύο τύποι μεταγωγής: η γενικευμένη μεταγωγή και η εξειδικευμένη μεταγωγή.
Μόλις ένας βακτηριοφάγος προσκολληθεί σε ένα βακτήριο, εισάγει το γονιδίωμά του στο βακτήριο. Το ιικό γονιδίωμα, τα ένζυμα και τα ιικά συστατικά αντιγράφονται και συναρμολογούνται εντός του βακτηρίου ξενιστή. Μόλις σχηματιστούν, οι νέοι βακτηριοφάγοι σκοτώνουν ή διασπούν το κύτταρο, απελευθερώνοντας έτσι τους αναδιπλασιαζόμενους ιούς. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κατά την οποία ο ιός προσκολλάται στο βακτήριο, μέρος του DNA του βακτηρίου-ξενιστή μπορεί να εγκλωβιστεί στο ιικό καψίδιο αντί για το ίδιο το ιικό γονιδίωμα. Όταν αυτός ο βακτηριοφάγος μολύνει ένα άλλο βακτήριο, εγχέει το θραύσμα DNA από το προηγουμένως μολυσμένο βακτήριο. Αυτό το κομμάτι βακτηριακού DNA στη συνέχεια εισάγεται στο DNA του νέου βακτηρίου. Αυτός ο τύπος μεταγωγής ονομάζεται γενικευμένη μεταγωγή.
Στην εξειδικευμένη μεταγωγή, θραύσματα του DNA του βακτηρίου ξενιστή ενσωματώνονται στα ιικά γονιδιώματα νέων βακτηριοφάγων και τα θραύσματα DNA μπορούν να μεταφερθούν σε οποιοδήποτε νέο βακτήριο μολύνουν αυτοί οι βακτηριοφάγοι.
Κρήνη
- Reece, Jane B. και Neil A. Campbell. Campbell Biology . Benjamin Cummings, 2011.
