KAKO SE BAKTERIJE RAZMNOŽAVAJU? ASEKSUALNA I SEKSUALNA REPRODUKCIJA - BIOLOGIJA - 2026

Bakterije se razmnožavaju uglavnom aseksualnim putem poput binarne fisije, što je proces kojim se stanica dijeli na dvije identične manje stanice. Međutim, ti mikroorganizmi također pokazuju vrstu spolne reprodukcije kroz proces nazvan "konjugacija".

Što se tiče aseksualne reprodukcije, prevladava binarna fisija, ali postoje izvješća o "neobičnim" ili "alternativnim" obrascima dijeljenja u ovoj skupini jednoćelijskih organizama, poput pupoljka, višestruke diobe i stvaranja "unutarćelijskog" potomstva. nabrojati nekoliko.

Shema prokarionske ćelije (Izvor: Tu vektorsku sliku u potpunosti je napravio Ali Zifan putem Wikimedia Commonsa)

Prije nego što se udubite u različite mehanizme razmnožavanja bakterija, važno je zapamtiti ključne podatke kako biste razumjeli neke aspekte ovih bioloških procesa.

Opće karakteristike bakterija

Bakterije su prokariotski organizmi, to jest da njihov genetski materijal nije zatvoren u membransku strukturu poznatu kao "jezgra" koja postoji u eukariotima.

Izuzetno je uspješna i raznolika skupina, sastavljena uglavnom od jednoćelijskih organizama, iako neki mogu tvoriti kolonije i vlakna. Nalaze se u gotovo svim ekosustavima preko biosfere i od iznimne su važnosti za mnoge biološke procese svojstvene višećelijskim živim bićima.

Bakterijske stanice su male stanice (u promjeru ne više od nekoliko mikrona), posebno u usporedbi s eukariotskim stanicama. Citosol je znatno "jednostavniji" od životinjske ili biljne stanice, na primjer, jer nema membranske organele.

Unutar nje nalazi se veliki broj ribosoma, skladištenih granula različitih tvari, proteina različitih vrsta i veliki, kružni i superhlađeni kromosom, kao i male ekstrahromosomske molekule DNA poznate kao "plazmidi".

Stanični omotač bakterija je sasvim poseban, jer se sastoji od složenog polimera nazvanog "peptidoglikan", koji se sastoji od amino šećera povezanih s polipeptidima. Za njihovu klasifikaciju koriste se karakteristike stijenke i plazma membrane ovih organizama.

Neke bakterije prekrivene su i „kapsulom“ koja okružuje njihovu staničnu stijenku i koja ima zaštitne funkcije. Ostale bakterije su pokretne i imaju specijalizirane strukture koje strše iz njihove površine, poput cilija i flagela.

Kako se sve bakterije ne mogu uzgajati in vitro u laboratoriju, podaci kojima znanstvena zajednica upravlja s obzirom na njihov metabolizam, razmnožavanje, morfologiju i opće karakteristike u velikoj mjeri ovise o podacima dobivenim studijama provedenim na modelnim vrstama.

Aseksualna reprodukcija bakterija

Aseksualna reprodukcija sastoji se od formiranja klonova pojedinca koji djeluje kao "majka". Za razliku od seksualne reprodukcije, ovaj proces zahtijeva samo jednu stanicu koja duplicira svoje unutarnje komponente i dijeli se, primjerice, u dvije jednake kćeri.

- Binarna fisija

Poznata i pod nazivom „biparticioniranje“, binarna fisija je glavni oblik razmnožavanja većine bakterija u prirodi. U ovom procesu, stanica koja se dijeli to čini na takav način da stvara dvije manje stanice koje su genetski identične, a početna ćelija "nestaje".

Stanica koja razdvaja mora nužno je prošla prethodni "pripremni" postupak, kroz koji je udvostručila svoj unutarnji sadržaj (kromosom, proteine, ribosome itd.) I povećala svoj citosolni sadržaj na nešto manje od dvostrukog.

Binarna fisija (Izvor: Binary_fission.svg: Nacrtao w: Korisnik: JWSchmidt (w: Slika: Binary fission.png); vektorizirao w: Korisnik: JTojnarderivativni rad: Ortisa putem Wikimedia Commons)

Dvije kopije bakterijskog kromosoma izlučuju se prema polovima stanice koja dijeli, kao i dio unutarnjeg materijala koji se umnožavao. Nakon toga na određenom mjestu u ćeliji naziva se "mjesto podjele" formira septum.

Septum se sastoji od "centripetalne" invazije citoplazmatske membrane, koja prethodi sintezi nove stanične stijenke i odvajanju dviju kćeri.

- "Neobična" aseksualna reprodukcija

Proces aseksualne reprodukcije nije isti kod svih skupina bakterija. Kao što je spomenuto na početku, neke vrste karakteriziraju pupoljkom, druge mnogostrukom podjelom, formiranjem unutarćelijskog potomstva itd.

Formiranje višećelijskih potomaka

Mnoge vrste bakterija koje pripadaju skupini gram-pozitivnih bakterija s niskim sadržajem GC-a (Firmicutes) razmnožavaju se aseksualno procesom koji podrazumijeva da su više endospora (također uspavane) ili velike broj aktivnih potomaka.

Za mnoge loze tvorba ovog "višećelijskog potomaka" glavno je sredstvo za razmnožavanje, tako da se binarna fisija može dogoditi rijetko ili uopće ne.

Pupljenje

Prskanje u bakterijama uočeno je u cijanobakterijama, čvorištima i planktomicetima, kao i nekim proteobakterijama.

Shematski prikazi ovog procesa (malo proučavani i poznati među bakterijama) prikazuju kako bakterije koje se na taj način reproduciraju aseksualno, izbacuju "frakciju" ili "žumance" svog staničnog tijela, udio koji je znatno manji od stanice "majke" koja ih potiče i koja vjerojatno ne sadrži sve citosolne komponente potonjeg.

Proizvodnja baeocita u nekim cijanobakterijama

Neke cijanobakterije, poput roda Stanieria, nikada se ne razmnožavaju binarnom fisijom; umjesto toga, oni se dijele postupkom koji započinje malom stanicom koja je poznata kao baeocit.

Baeocit se progresivno povećava, i dok to čini, kromosomska DNA se umnožava mnogo puta zaredom. Kad baeocit uđe u fazu podjele citoplazme, on stvara veliki broj novih sićušnih baocita, koji se oslobađaju razbijanjem vanjskog pokrova "majčinog" baocita.

Ovaj je postupak poznat i kod drugih vrsta kao fragmentacija.

"Seksualna" reprodukcija bakterija

Spolna reprodukcija, kako je nama poznato, sastoji se od spajanja dvije specijalizirane spolne stanice zvane "gamete", kroz koje dvije jedinke razmjenjuju genetske informacije i proizvode potomstvo s genima koji nastaju iz kombinacije obaju.

Iako se niti bakterije niti specijalizirane spolne stanice ne proizvode u bakterijama, ponekad dvije različite stanice međusobno razmjenjuju genetski materijal, što se može dogoditi kroz tri različita procesa:

- Transformacija

- Transdukcija

- Konjugacija

Iako ne uključuje proizvodnju novih ili različitih stanica, transformacija je događaj kojim bakterija može dobiti fragmente DNK iz druge bakterije koja ih je pustila u okoliš u kojem žive ili koja je umrla i raspadala se.

Transdukcija, s druge strane, ima veze s kombinacijom bakterijske DNK (iz različitih bakterija) zahvaljujući sudjelovanju faga, koji su virusi koji napadaju bakterije.

Konačno, konjugacija, za koju nije karakteristična proizvodnja novih jedinki, odnosi se na izravan prijenos genetskog materijala iz jedne stanice u drugu kroz specijaliziranu strukturu poznatu kao "seksualni pili".

Konjugacija bakterija (Izvor: izvedenica: Franciscosp2 (razgovor) Bacterial_Conjugation_en.png: Mike Jones putem Wikimedia Commons)

Ovaj posljednji postupak zahtijeva fizički kontakt između dvije stanice i prema istraživanjima koja su provedena u modelnom organizmu E. coli postoje „muške“ stanice donora i „ženske“ receptore.

Općenito, ono što se daje i prima su molekule plazmidne DNA koje sadrže korisne genetske informacije.

Reference

1. Angert, ER (2005). Alternativa binarnoj fisiji u bakterijama. Prirodne recenzije Mikrobiologija, 3 (3), 214.
2. Helmstetter, CE (1969). Slijed reprodukcije bakterija. Godišnji pregled mikrobiologije, 23 (1), 223-238.
3. Lutkenhaus, J., i Addinall, SG (1997). Podjela bakterijskih stanica i Z prsten. Godišnji pregled biokemije, 66 (1), 93-116.
4. Prescott, H., i Harley, JP Klein 2002. Mikrobiologija.
5. Scheffers, DJ (2001). Reprodukcija i rast bakterija. Els.
6. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biologija (9. izd.). Brooks / Cole, Cengage Learning: SAD.