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細菌は、無性生殖を行う原核生物です。細菌の最も頻繁な繁殖形態は、二分裂と呼ばれるプロセスによるものです。二分裂は、単一の細胞の分裂であり、その結果、遺伝的に同一の 2 つの細胞が形成されます。二分裂過程を理解するためには、細菌の細胞構造を知る必要があり、それがこの記事の最初のセクションの目的です。
細菌の細胞構造
細菌にはさまざまな形態があります。最も一般的なのは、球状、棒状、らせん状です。一般に細菌は、細胞壁、細胞膜、細胞質、鞭毛、核、プラスミド、リボソームから構成されています。それが何であり、これらの各コンポーネントが持つ機能を見てみましょう。
- 細胞壁。それは、細胞を保護し、その外形を与える、細胞の外側の覆いです。
- 細胞質。主に水で構成され、酵素、塩、さまざまな細胞成分、さまざまな有機分子を含むゼラチン状の物質です。
- 細胞膜または原形質膜。細胞質を取り囲み、細胞内外への物質の流れを調節する膜です。
- べん毛。それらは、細胞を動かす一連の長いむち状の隆起です。
- リボソーム。それらは、細胞質に見られる細胞構造であり、DNA が持っている情報からタンパク質を合成し、メッセンジャー RNA (リボ核酸) を介してリボソームに到達します。
- プラスミド_ それらは遺伝子を運ぶ構造であり、DNA (デオキシリボ核酸) によって形成され、円形を獲得し、細胞の再生には関与しません。
- 細胞核様体。細菌の単一のDNA分子を含むのは細胞質の領域です.
二分裂
サルモネラ菌 や 大腸菌(どちらも深刻な病気を引き起こすため、人間にとって非常に重要な細菌)を含むほとんどの細菌は 、二分裂によって繁殖します。このタイプの無性生殖で行われるプロセスでは、細菌の単一の DNA 分子が複製され、両方のコピーが細胞膜の異なる点に付着します。その後、細胞は成長と伸長を開始し、2 つの DNA 分子間の距離が増加します。細胞が元のサイズのほぼ 2 倍になると、細胞膜は細胞の中心に向かって崩壊し始めます。最終的に、細胞壁が形成され、2 つの DNA 分子が分離され、元の細胞が 2 つの同一の娘細胞に分割されます。
二分裂には、細胞再生の一形態としていくつかの利点があります。単一の細菌は、増殖速度が速く、多数の新しい細胞を生成することができます。最適な条件下では、一部の細菌は数時間または数分で個体数を 2 倍にすることができます。別の利点は、繁殖は無性であるため、配偶者を探すのに「無駄」にならないことです。さらに、二分裂によって生じた細胞は元の細胞と同一であり、その環境での生活に適していることを意味します。
細菌組換え
二分裂は細菌の効率的な繁殖形態です。ただし、この形式の繁殖は、細菌のコロニーに特定の問題を引き起こす可能性があります。この種の生殖によって生成される細胞は同一であるため、それらはすべて、環境の変化や抗生物質などの同じ種類の脅威の影響を受けやすくなります. これらの状況は、バクテリアのコロニー全体を破壊する可能性があります. これらの危険を回避するために、細菌は組換えプロセスに遺伝的変異を導入することができます。組換えには、細胞間の遺伝子の移動が含まれます。細菌の組換えプロセスは、接合、形質転換、および形質導入の 3 つの方法で発生します。
接合プロセスは、接触する他の細菌に自分の遺伝子を移すことができる一部の細菌で発生します。接合中、ある細菌は線毛と呼ばれるタンパク質でできたチューブ状の構造を介して別の細菌に接続します 。遺伝子は、この管を通してある細菌から別の細菌に移されます。
一部のバクテリアは環境から DNA を取り込むことができ、このプロセスは形質転換と呼ばれます。これらの DNA の残骸は、通常、死んだバクテリアの細胞に由来します。形質転換中、細菌はその環境から DNA を取得し、細胞膜を介して転送します。この「リサイクルされた」DNA は、細胞の DNA に組み込まれます。
形質導入は、バクテリオファージを介した細菌 DNA の交換を伴う組換えの一種です。バクテリオファージは、細菌に感染するウイルスです。変換には、一般化された変換と特殊化された変換の 2 種類があります。
バクテリオファージが細菌に付着すると、そのゲノムを細菌に挿入します。ウイルスゲノム、酵素、およびウイルス成分は、宿主細菌内で複製および組み立てられます。いったん形成されると、新しいバクテリオファージは細胞を殺すか壊して開き、複製されたウイルスを放出します。しかし、ウイルスが細菌に付着する過程で、宿主細菌の DNA の一部がウイルスゲノム自体ではなく、ウイルスキャプシドに包まれることがあります。このバクテリオファージが別の細菌に感染すると、以前に感染した細菌の DNA 断片を注入します。この細菌 DNA の断片は、新しい細菌の DNA に挿入されます。このタイプの変換は、汎化変換と呼ばれます。
特殊な形質導入では、宿主細菌の DNA の断片が新しいバクテリオファージのウイルスゲノムに組み込まれ、DNA 断片はこれらのバクテリオファージが感染する新しい細菌に移されます。
噴水
- リース、ジェーン B.、およびニール A. キャンベル。 キャンベル生物学。ベンジャミン・カミングス、2011年。
