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I batteri sono organismi procarioti che si riproducono asessualmente. La forma più frequente di riproduzione nei batteri è attraverso il processo chiamato fissione binaria. La fissione binaria è la divisione di una singola cellula, che porta alla formazione di due cellule geneticamente identiche . Per comprendere il processo di fissione binaria, è necessario conoscere la struttura cellulare dei batteri, e questo è l’obiettivo della prima sezione di questo articolo.
La struttura cellulare dei batteri
I batteri possono avere varie forme. I più comuni sono sferici, a forma di bastoncino ea forma di spirale. In generale, i batteri sono composti da parete cellulare, membrana cellulare, citoplasma, flagelli, nucleo, plasmidi e ribosomi. Vediamo cos’è e quale funzione ha ciascuno di questi componenti.
- parete cellulare . È il rivestimento esterno della cellula, che la protegge e le dà la sua forma esterna.
- citoplasma . È una sostanza gelatinosa composta principalmente da acqua e contenente enzimi, sali, vari componenti cellulari e varie molecole organiche.
- Membrana cellulare o membrana plasmatica . È una membrana che circonda il citoplasma e regola il flusso di sostanze dentro e fuori la cellula.
- Flagello . Sono una serie di lunghe protuberanze a forma di frusta che fanno muovere la cellula.
- Ribosomi . Sono le strutture cellulari che si trovano nel citoplasma e sono responsabili della sintesi delle proteine dall’informazione che il DNA possiede e che raggiunge i ribosomi attraverso l’RNA messaggero (acido ribonucleico).
- plasmidi _ Sono strutture portatrici di geni, formate da DNA (acido desossiribonucleico) che acquista una forma circolare e non partecipa alla riproduzione cellulare.
- Nucleoide cellulare . È l’area del citoplasma che contiene la singola molecola di DNA del batterio.
scissione binaria
La maggior parte dei batteri, tra cui Salmonella ed Escherichia coli (entrambi batteri molto importanti per l’uomo, poiché causano gravi malattie), si riproducono per scissione binaria. Nel processo che avviene in questo tipo di riproduzione asessuata, la singola molecola di DNA del batterio viene replicata ed entrambe le copie aderiscono a diversi punti della membrana cellulare. La cellula inizia quindi a crescere e ad allungarsi, aumentando così la distanza tra le due molecole di DNA. Quando la cellula raddoppia quasi le sue dimensioni originali, la membrana cellulare inizia a collassare verso il centro della cellula. Alla fine, si forma una parete cellulare che separa le due molecole di DNA e divide la cellula originaria in due cellule figlie identiche.
La fissione binaria ha diversi vantaggi come forma di riproduzione cellulare. Un singolo batterio è in grado di generare un gran numero di nuove cellule, con un’elevata velocità di riproduzione. In condizioni ottimali, alcuni batteri possono raddoppiare il loro numero di popolazione nel giro di poche ore o addirittura minuti. Un altro vantaggio è che non si “perde” tempo alla ricerca di un compagno, poiché la riproduzione è asessuata. Inoltre, le cellule risultanti dalla fissione binaria sono identiche alla cellula originaria, il che implica che sono adatte a vivere in quell’ambiente.
ricombinazione batterica
La fissione binaria è una forma efficiente di riproduzione per i batteri; tuttavia, questa forma di riproduzione potrebbe comportare alcuni problemi per una colonia di batteri. Poiché le cellule prodotte attraverso questo tipo di riproduzione sono identiche, sono tutte suscettibili agli stessi tipi di minacce, come i cambiamenti ambientali o gli antibiotici. Queste situazioni potrebbero distruggere un’intera colonia di batteri. Per evitare questi pericoli, i batteri possono introdurre variazioni genetiche nei processi di ricombinazione . La ricombinazione comporta il trasferimento di geni tra le cellule. I processi di ricombinazione dei batteri possono avvenire in tre modi: per coniugazione, per trasformazione e per trasduzione.
Il processo di coniugazione avviene in alcuni batteri che sono in grado di trasferire i loro geni ad altri batteri con cui entrano in contatto. Durante la coniugazione, un batterio si connette a un altro attraverso una struttura tubolare fatta di proteine chiamata pilus . I geni vengono trasferiti da un batterio all’altro attraverso questo tubo.
Alcuni batteri sono in grado di assorbire il DNA dal loro ambiente e questo processo è chiamato trasformazione . Questi resti di DNA provengono comunemente da cellule batteriche morte. Durante la trasformazione, il batterio prende il DNA dal suo ambiente e lo trasferisce attraverso la membrana cellulare. Questo DNA “riciclato” viene quindi incorporato nel DNA della cellula.
La trasduzione è un tipo di ricombinazione che comporta lo scambio di DNA batterico tramite batteriofagi . I batteriofagi sono virus che infettano i batteri. Esistono due tipi di trasduzione: trasduzione generalizzata e trasduzione specializzata.
Una volta che un batteriofago si attacca a un batterio, inserisce il suo genoma nel batterio. Il genoma virale, gli enzimi e i componenti virali vengono replicati e assemblati all’interno del batterio ospite. Una volta formati, i nuovi batteriofagi uccidono o rompono la cellula, rilasciando così i virus replicati. Tuttavia, durante il processo in cui il virus si attacca al batterio, parte del DNA del batterio ospite può essere racchiuso nel capside virale anziché nel genoma virale stesso. Quando questo batteriofago infetta un altro batterio, inietta il frammento di DNA dal batterio precedentemente infettato. Questo pezzo di DNA batterico viene quindi inserito nel DNA del nuovo batterio. Questo tipo di trasduzione è chiamato trasduzione generalizzata.
Nella trasduzione specializzata, i frammenti di DNA del batterio ospite vengono incorporati nei genomi virali di nuovi batteriofagi e i frammenti di DNA possono essere trasferiti a qualsiasi nuovo batterio che questi batteriofagi infettano.
Fontana
- Reece, Jane B. e Neil A. Campbell. Biologia Campbell . Benjamin Cummings, 2011.
