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박테리아는 무성생식을 하는 원핵 생물입니다. 박테리아에서 가장 빈번한 번식 형태는 이분법이라는 과정을 통한 것입니다. 이분법은 하나의 세포가 분열되어 유전적으로 동일한 두 개의 세포가 형성되는 것입니다 . 이분열 과정을 이해하기 위해서는 박테리아의 세포 구조를 알아야 하며, 그것이 이 글의 첫 번째 섹션의 목적이다.
박테리아의 세포 구조
박테리아는 다양한 형태를 가질 수 있습니다. 가장 일반적인 것은 구형, 막대 모양 및 나선형입니다. 일반적으로 세균은 세포벽, 세포막, 세포질, 편모, 핵, 플라스미드, 리보솜으로 구성된다. 그것이 무엇이며 각 구성 요소가 어떤 기능을 가지고 있는지 봅시다.
- 세포벽 . 그것은 세포를 보호하고 외부 모양을 제공하는 세포의 외부 덮개입니다.
- 세포질 . 주로 물로 구성되어 있고 효소, 염, 다양한 세포 성분 및 다양한 유기 분자를 포함하는 젤라틴 물질입니다.
- 세포막 또는 원형질막 . 그것은 세포질을 둘러싸고 세포 안팎으로 물질의 흐름을 조절하는 막입니다.
- 편모 . 그것들은 세포를 움직이게 하는 일련의 길고 채찍 모양의 돌출부입니다.
- 리보솜 . 이들은 세포질에서 발견되는 세포 구조 로 DNA가 가지고 있는 정보로부터 단백질 합성을 담당하며 메신저 RNA(리보핵산)를 통해 리보솜에 도달한다.
- 플라스미드 _ 그것들은 원형을 획득하고 세포 재생산에 참여하지 않는 DNA(데옥시리보핵산)에 의해 형성된 유전자 운반 구조입니다.
- 세포 핵양체 . 박테리아의 단일 DNA 분자를 포함하는 세포질 영역입니다.
이분법
살모넬라 와 대장균 (심각한 질병을 유발하기 때문에 인간에게 매우 중요한 박테리아) 을 포함한 대부분의 박테리아는 이분법으로 번식합니다. 이러한 유형의 무성 생식에서 발생하는 과정에서 박테리아의 단일 DNA 분자가 복제되고 두 복제본 모두 세포막의 서로 다른 지점에 부착됩니다. 그러면 세포가 성장하고 늘어나기 시작하여 두 DNA 분자 사이의 거리가 늘어납니다. 세포가 원래 크기의 거의 두 배가 되면 세포막이 세포 중심을 향해 붕괴되기 시작합니다. 결국 세포벽이 형성되어 두 DNA 분자를 분리하고 원래 세포를 두 개의 동일한 딸 세포로 나눕니다.
이분법은 세포 재생의 한 형태로서 몇 가지 장점이 있습니다. 단일 박테리아는 빠른 번식 속도로 많은 수의 새로운 세포를 생성할 수 있습니다. 최적의 조건에서 일부 박테리아는 몇 시간 또는 몇 분 만에 개체 수를 두 배로 늘릴 수 있습니다. 또 다른 이점은 생식이 무성 생식이기 때문에 짝을 찾는 데 시간을 “낭비”하지 않는다는 것입니다. 또한 이분열로 생성된 세포는 원래의 세포와 동일하여 해당 환경에서 생활하기에 적합함을 시사한다.
세균 재조합
이분법은 박테리아의 효율적인 번식 형태입니다. 그러나 이러한 형태의 번식은 박테리아 군집에 특정 문제를 일으킬 수 있습니다. 이러한 형태의 번식을 통해 생산된 세포는 동일하기 때문에 환경 변화나 항생제와 같은 동일한 유형의 위협에 모두 취약합니다. 이러한 상황은 전체 박테리아 군락을 파괴할 수 있습니다. 이러한 위험을 피하기 위해 박테리아는 재조합 과정에서 유전적 변이를 도입할 수 있습니다 . 재조합은 세포 간의 유전자 전달을 포함합니다. 박테리아의 재조합 과정은 접합, 형질전환 및 형질도입의 세 가지 방식으로 발생할 수 있습니다.
컨쥬게이션 과정은 자신의 유전자를 접촉하게 되는 다른 박테리아로 전달할 수 있는 일부 박테리아에서 발생합니다. 컨쥬게이션 동안 한 박테리아는 필루스(pilus) 라고 하는 단백질로 만들어진 튜브와 같은 구조를 통해 다른 박테리아와 연결됩니다 . 유전자는 이 관을 통해 한 세균에서 다른 세균으로 전달됩니다.
일부 박테리아는 환경에서 DNA를 흡수할 수 있으며 이 과정을 변환 이라고 합니다 . 이 DNA 잔재는 일반적으로 죽은 박테리아 세포에서 나옵니다. 변형 중에 박테리아는 환경에서 DNA를 가져와 세포막을 가로질러 옮깁니다. 이 “재활용된” DNA는 세포의 DNA에 통합됩니다.
형질도입은 박테리오파지를 통한 세균 DNA의 교환을 포함 하는 재조합의 한 유형입니다 . 박테리오파지는 박테리아를 감염시키는 바이러스입니다. 변환에는 일반화 변환과 특수화 변환의 두 가지 유형이 있습니다.
박테리오파지가 박테리아에 부착되면 박테리아에 게놈을 삽입합니다. 바이러스 게놈, 효소 및 바이러스 구성 요소는 숙주 박테리아 내에서 복제되고 조립됩니다. 일단 형성되면 새로운 박테리오파지가 세포를 죽이거나 파괴하여 복제된 바이러스를 방출합니다. 그러나 바이러스가 박테리아에 부착하는 과정에서 숙주 박테리아의 DNA 중 일부는 바이러스 게놈 자체 대신 바이러스 캡시드에 싸여질 수 있습니다. 이 박테리오파지가 다른 박테리아를 감염시키면 이전에 감염된 박테리아의 DNA 조각을 주입합니다. 그런 다음 이 박테리아 DNA 조각을 새로운 박테리아의 DNA에 삽입합니다. 이러한 유형의 변환을 일반화된 변환이라고 합니다.
특화된 형질도입에서 숙주 박테리아의 DNA 단편은 새로운 박테리오파지의 바이러스 게놈에 통합되고 DNA 단편은 이러한 박테리오파지가 감염시키는 새로운 박테리아로 옮길 수 있습니다.
분수
- 리스, 제인 B., 닐 A. 캠벨. 캠벨 생물학 . 벤자민 커밍스, 2011.
