Bakterite paljunemise, seksuaalse, seksuaalse ja konjugatsiooni määratlus
Bakterirakkude paljunemine
Bakterid on üherakulised olendid. Bakterid, nagu ka muud elusolendid, paljunevad oma liigi säilitamiseks. Organismide võime paljuneda on tegelane, mis eristab elusolendeid mitteelusatest. Kus elu püsimine põhineb paljunemisel.
Bakterite paljunemine on bakterite paljunemine. Bakterid paljunevad kahel viisil, nimelt mittesugulisel ja sugulisel teel. Aseksuaalne paljunemine toimub rakkude jagunemise teel (transversaalne binaarne), seksuaalne paljunemine aga transformatsiooni, transduktsiooni ja konjugatsiooni teel.
Seksuaalse paljunemise protsess erineb aga teistest eukarüootidest. Kuna paljunemisprotsessis ei toimu rakutuuma ühtlustumist, nagu tavaliselt eukarionis, mis toimub ainult geneetilise materjali vahetuse (geneetiline rekombinatsioon) kujul.
Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Bakterirakkude struktuur
Aseksuaalne paljunemine
Aseksuaalset paljunemist nimetatakse ka vegetatiivseks paljunemiseks (mitte paaritumiseks). Toimub kolmel viisil, nimelt: põiksuunaline binaarlõhustumine, võrse kasv ja killustatus.
a) põiki binaarne lõhustumine
See protsess on kõige tavalisem enamikes bakterites. Ristsuunaline binaarlõhustumine on mittesuguline paljunemisprotsess, pärast rakuseina pinna ristisuunas jagunemist üksik rakk kaheks rakuks. Iga uut rakku nimetatakse tütarrakuks. Rakkude jagunemise protsessis, mille tulemuseks on kahe uue organismi moodustumine.
Binaarse lõhustumise võib jagada kolmeks faasiks, mis on järgmised.
- Esimeses faasis jagatakse tsütoplasma vaheseinaga, mis kasvab risti.
- Teisele faasile, vaheseina kasvule järgneb põiki sein.
- Kolmas faas, kahe identse tütarraku eraldamine.
On baktereid, mis kohe eralduvad ja üldse vabanevad. Teiselt poolt on ka baktereid, mis jäävad pärast jagunemist üksteise külge, sellised bakterid on kolooniate kujul.
Pealkiri:
- DNA replikatsioon ja pikenemine.
- Plasma membraani rakusein jaguneb.
- Moodustub vahesein ja DNA eraldub.
- Rakk jaguneb kaheks (raku eraldamine kaheks) ja iga rakk kordab protsessi.
b) Lase kasvu
Võrsekasvumeetodi jaoks algab bakterirakkudes paljunemine raku ühes otsas oleva väikese kühmu kasvu ja arenguga. See pung kordab genoomi, kasvab suuremaks, muutub tütrerakuks ja eraldub lõpuks vanemrakust uueks bakteriks.
c) killustatus
Ebasoodsates keskkonnatingimustes paljunevad bakterid tavaliselt fragmenteerimismeetodi abil. Bakterite protoplasm lahterdub ja moodustub gonidiad. Pärast soodsaid keskkonnatingimusi muutuvad need gonidiad uuteks bakteriteks, kusjuures igas fragmendis on genoomi replikatsioon.
Rõngbakterid (näiteks Actinomycetes) paljunevad, tekitades konidiosporoore (paljunemispuure), mis kasvavad uuteks isenditeks. Aktinomütseedid tekitavad raku niitide otstes eoseid.
Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Bakterite omadused
Seksuaalne paljunemine
Konjugatsioon
Konjugatsioon on geenimaterjali ülekandmine bakterirakust teise bakterirakku otse konjugaat silla kaudu. Alguses on kaks bakterirakku lähestikku, moodustades seejärel väljaulatuva osa või sillastruktuuri, mis ühendab neid kahte rakku. Kromosomaalne ja plasmiidi ülekanne toimub konjugatsioonisildade kaudu. Rekombinantset geenimaterjali sisaldavad rakud eralduvad ja moodustavad kaks uute omadustega (rekombinantsed omadused) bakterirakku. Konjugeerivate bakterite näidete hulka kuuluvad: Salmonella tüüfid ja Pseudomonas sp. Kromosoomiülekanne võib toimuda ka sugupiluse kaudu, nagu see toimub Escherichiacoli.
Bakterite konjugatsiooni peetakse sageli samaväärseks bakterite sugulise paljunemise või paaritumisega, kuna see hõlmab geneetilise materjali vahetamist.
Konjugatsiooni ajal annab doonorrakk konjugatiivse või mobiliseeritava geneetilise elemendi, mis on enamasti plasmiid või transposoon. Enamikul konjugatiivsetel plasmiididel on süsteem, mis tagab, et retsipientrakk ei sisalda enam sama elementi.
Ülekantav geneetiline teave on sageli retsipiendile kasulik. Kasu võib olla antibiootikumiresistentsus, ksenobiootikumitaluvus või võime kasutada uusi metaboliite. Selliseid kasulikke plasmiide võib pidada bakterite endosümbiontideks.
Siis kogeb fili lühenemist (tagasitõmbumist) või depolümerisatsiooni nii, et kaks rakku tulevad lähemale ja lõpuks puutuvad kokku kahe raku välimembraanid. Selle tulemusena viivad kahe raku peptidoglükaan ja rakumembraanid ajutiselt kokku tekitades seega augu DNA ülekandmiseks isastest (doonor) rakkudest naisrakkudesse (retsept). Nii et DNA kandumine toimub kokkupuutepunkti kaudu, mitte fili kaudu. Isasrakkudest pärinev DNA viiakse naisrakkudesse korduvalt.
Seetõttu ei kaota isasrakk pärast konjugatsiooniprotsessi lõppu DNA-d. Pärast konjugatsiooni lõppu eralduvad kaks rakku uuesti ja rakkude arv ei suurene (pärast konjugeerimist tütarrakke ei teki). Seetõttu on see konjugatsiooniprotsess tuntud ka kui reproduktiivne seksuaalne protsess või mehhanism. Konjugatsiooniprotsessi mõjutavate tegurite hulka kuuluvad: faktor F, doonorifilide olemasolu ja retsipiendi olemasolu.
transduktsioon
Bakteriaalsete geenide viiruse vahendajate kaudu viimise protsessi nimetatakse transduktsiooniks. Baktereid rünnavaid viirusi nimetatakse bakteriofaagideks (faagid). Esmakordselt avastasid selle nähtuse Lederberg ja Zinder 1952. aastal. On kahte tüüpi faage, millel on erinevad elutsüklid, nimelt virulentsed faagid ja parasvöötme faagid. Need kaks faasi on seotud viiruse bakterite ülekandmise viisiga.
Virulentne faag on faag, mis kohe lüüsib ja tapab peremeesorganismi. Vahepeal elavad parasvöötme faagid teatud aja oma peremeestes ilma neid tapmata. Propaas on faag, mille DNA on peremeesorganismi kromosoomiga integreeritud (ühendatud). Faag, mis suudab läbi viia rekombinatsiooni põhjustavat transduktsiooni, on parasvöötme faag. Seda seetõttu, et parasvöötme faagid võivad hoida baktereid elus lüsogeensete bakterite või propaagidena. Virulentsetest faagidest ei saa prohhage, sest need on alati lüüsitud.
Kui faagi DNA on pakendatud ümbrisesse uute faagibakterite moodustamiseks, võib faagi DNA kanda osa juba võõrustatavate bakterite DNA-st. Pealegi, kui faag nakatab teisi baktereid, sisestab faag oma DNA, mis sisaldab osa eelmiste peremeesbakterite DNA-st. Seega ei sisesta faag mitte ainult oma DNA nakatatavasse bakterirakku, vaid sisaldab ka teiste bakterite DNA, mida kantakse koos faagi DNA-ga. Seega kannab faag loomulikult DNA ühest bakterirakust teise.
Transduktsiooni on kahte tüüpi, nimelt üldine transduktsioon ja spetsiaalne transduktsioon. Üldises ülekandes võivad faagid kanda bakteritest kromosoomi mis tahes osa, samas kui spetsiaalses transduktsioonis võivad faagid kanda ainult teatud osi:
1. Üldine ülekanne
Seda tüüpi transduktsioon toimub siis, kui faag kannab vaikselt kas geeni bakterikromosoomist või plasmiidist. Üldiselt transduktsioon, kui faag alustab lüütilist tsüklit, hüdrolüüsivad viiruseensüümid bakterikromosoomi paljudeks väikesteks DNA tükkideks. Transduktsiooni on tõestatud bakteriliikidel. See protsess on võimas vahend uute bakteritüvede väljatöötamiseks, bakterikromosoomide kaardistamiseks ja paljude teiste geneetiliste katsete jaoks.
Faagi transduktsioon algab faagiga süstitud peremeesraku olemasoluga. Peremeesrakus moodustuvad uued faagi osakesed ja peremeesorganismi kromosoom hävitatakse. Üks moodustunud faagiosakestest kannab juhuslikku bakteriaalse DNA fragmenti ja seda hoitakse faagi peas. See juhtub seetõttu, et faag-DNA pakkimisel rolli mängivad endonukleaasi ensüümid pakivad kogemata peremees-DNA-d.
Kui peremeesrakk läbib lüüsi, vabanevad ülekantud osakesed koos normaalse faagiga. Ülekantud osakesed ei saa ise paljuneda, kuid võivad uute peremeesrakkude süstimisel mõjutada teisi rakke. Peremeesrakkude kromosoomid võivad läbida rekombinatsiooni DNA-ga, mida kannavad transduktsiooniosakesed. Rekombinatsioon toimub sama olemusega alleelide olemasolu tõttu nii peremeesorganismi DNAst kui ka faagi kantud DNA-st. Bakterid, mis võivad läbida üldise transduktsiooni, näiteks Salmonella thypimurium.
2. Spetsiaalne transduktsioon
Spetsiifiline transduktsioon toimub tavaliselt peremeesorganismi kromosoomi spetsiifilistes piirkondades, mis on otseselt integreeritud faagi genoomi. Faagigenoomi saab integreerida ainult kinnituskoha lähedal olevaid bakterigeene. See juhtub teatud parasvöötme faagides. See konkreetne transdutseeritud faag moodustub vea tõttu propaagi ekstsisioonilisel rekombinatsioonil. Kuna prohaasi DNA on seotud peremeesorganismi DNA-ga, kontrollib replikatsiooniprotsessi peremeesorganism. Enamik faagi DNA-d ekspresseeritakse siis, kui faag on propaagifaasis.
Profaagide indutseerimisel eraldatakse faagi genoom peremeesorganismi DNA-st. Seda protsessi nimetatakse ekstsisiooniks. Ekstsisioon moodustab faagi, protsess sarnaneb plasmiidi moodustumisega. Tüüpilises ekstsisioonis vabaneb faagist endast ainult peremeesorganismi DNA. Kuid mõnel juhul moodustuvad faagid, mis kannavad külgnevaid peremeesgeene. Näiteks on profaag, mis on integreeritud E-kromosoomi gal- ja bio-geenide vahel. coli võib ekstsisiooniprotsessi käigus kanda gal- ja bio-geene koos faagi DNA-ga. Pärast faagi eraldumist peremees-DNA-st kordub faag kuni peremeesraku lüüsini. Peremeesgeene kandvad faagid on defektsed faagid, mis võivad põhjustada rekombinatsiooni rakkudes, mida kasutatakse uute peremeestena.
Muutumine
Ümberkujundamise viis sisse Frederick Griffith 1982. aastal, tuginedes uuringutele, mida bakter suudab vabastada oma DNA fragmendid söötmesse, mis seejärel siseneb kultuuri teistesse bakterirakkudesse seda. kes leidsid, et on kahte tüüpi Streptococcus pneumoniae tüüpi baktereid, mis on kahjutud ja mida saab muundada rakkudesse, mis põhjustavad kopsupõletikku, võttes DNA söötmest, mis sisaldab patogeensete tüvede rakke, mis surema.
See transformatsioon toimub siis, kui elus mittepatogeenne rakk võtab kätte tüki DNA, mis juhtumisi sisaldab patogeensuse alleeli (rakukihi geen, mis kaitsta baktereid peremeesorganismi immuunsüsteemi eest), seejärel sisestatakse võõras alleel bakterikromosoomi, asendades katmata seisundi esialgse alleeli. See protsess on geneetiline rekombinatsioon - DNA segmentide pöörlemine üle ristumise. Sellel transformeeritud rakul on nüüd üks DNA sisaldav kromosoom, mis pärineb kahest erinevast rakust. Patogeenset tüüpi, millel on polüsahhariidkapsel, nimetatakse siledaks ja mittepatogeenset tüüpi ilma kapslita rave tüüpi.
Seejärel proovis Griffith surnud S-rakke segada mittepatogeensete (töötlemata, R) rakkude suspensioonis ja süstis segu testhiirtele. Selgub, et hiir suri.
Nagu selgus, ei olnud R-rakkude muutused ainult virulentsuse tunnused. Griffith eraldas hiire korjustest R-bakterid ja selgus, et R-bakteritel oli algul morfoloogia töötlemata kolooniad, muutuvad bakterite sileda koloonia morfoloogiaga, mis on üks S. pneumoniae omadusi haigustekitajad.
Seejärel jõudis Griffith oma katsete põhjal järeldusele, et surnud S-bakteritest oli järelejäänud materjali, mis võeti ja ekspresseeriti R-bakterites, kuni R-bakterid muutusid virulentseks (patogeenseks). Seda Griffithi avastatud nähtust nimetatakse DNA transformatsiooniks.
Transformatsioon on rakuseina kaudu siseneva võõra geneetilise materjali väljendus. Põhimõtteliselt toimib rakusein, et kaitsta rakku võõrkehade, sealhulgas DNA, sisenemise eest teatud tingimustel võib sellel rakuseinal olla mingisugune tühimik või auk, kuhu saab siseneda DNA. Tegelikult on rohkem kui 1% bakteriliikidest, mis on võimelised looduslikuks muundumiseks, kus nad toodavad teatud valke, mis suudavad DNA-d läbi rakuseina kanda. Vahepeal muundatakse laboris bakterid kompetentseteks (termin bakteriteks, mis on valmis transformeeruma), näiteks selle jahutamine lahuses, mis sisaldab kahevalentseid katioone nagu Ca2 +, et muuta rakusein läbilaskvaks ja läbitavaks plasmiidne DNA.
Soojusšoki meetodi - jahutamise, kuumutamise ja taasjahutamise - bakterite abil võib DNA rakku siseneda. Selle tehnika leiutas teadlaste kolmik Stanley Cohen, Annie Chang, Leslie Hsu 1972. aastal. Looduslik transformatsioon hõlmab tavaliselt sirge ahelaga DNA (lineaarne), kunstlik transformatsioon aga ümmarguse ahelaga DNA (plasmiid) (Muladno, 2002). Transformatsiooni läbinud rakke nimetatakse transformantideks. Mõned selle protsessi läbiviivate bakterite näited hõlmavad Diplococcus pneumonia, Bacillus, Pseudomonas, Strepotococcus ja Nesisseria. Kahtlustatakse, et see muundumine on bakterite viis oma omaduste edastamiseks teistele bakteritele. Näiteks võivad patogeensed bakterid, mis ei olnud algselt antibiootikumide suhtes resistentsed, muutumise tõttu muutuda antibiootikumide suhtes resistentseks.
Transformatsiooniprotsess toimub mitmes etapis, nimelt esimene etapp, kus kaheahelaline DNA molekul seondub rakupinna retseptoritega. See sidumine on pöörduv. Seejärel võtab teine etapp pöördumatu doonori DNA. Sel ajal muutub doonori DNA resistentseks söötmes oleva DNAase ensüümi suhtes. Seejärel on kolmas etapp doonor-DNA molekulide muundamine kaheahelaliste vormide abil ühe ahela molekulideks ühe ahela nukleotiidide lagundamise kaudu. Jätkake neljandat etappi, doonori DNA ühe ahela kogu või osa integreerimine (kovalentne sisestamine) retsipiendi kromosoomi. Viiendaks etapiks on integreeritud doonorigeenide segregatsioon ja fenotüüpne ekspressioon (Tsen, 2002).
Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Mükoplasmabakterite omadused bioloogias
Bakterite tekitamise aeg
Generatsiooni aeg on aeg, mis kulub rakkude jagunemiseks populatsiooni kahekordistumiseks. Kõigil liikidel ei ole sama põlvkonna aeg. Escherichia coli Selle põlvkonna aeg on 15–20 minutit.
Genereerimise aeg sõltub toitainete piisavusest, pH-st, valgustugevusest, hapnikust, veest, geneetikast ja muudest rakkude kasvufaktoritest. Seega, kui toitained ja muud kasvufaktorid on optimaalsetes tingimustes a bakterirakke oma rakkude jagamiseks, saadakse teatud aja jooksul piisav bakteripopulatsioon Palju.
Generatsiooni aeg erinevates bakterites
Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Tüübid, elupaigad, bakterite määratlus ja haigusi põhjustavad bakterid
Bakterirakkude kasv
Kasv on organismi suuruse, aine või massi suurendamise protsess. näiteks meie, makroelukad, väidetavalt kasvavad, kui saame pikemaks, kasvame suuremaks või kaalu juurde võtma. Üherakulistes organismides on kasvu määratletud kui koloonia kasv, nimelt kolooniate arvu suurenemine, seda suurem on koloonia suurus või mikroobide aine või mass koloonias suureneb, mikroobide kasvu määratletakse kui mikroobirakkude arvu kasvu üksi.
Mõiste bakterite kasv viitab pigem rakkude arvu suurenemisele kui üksikute rakuorganismide arengule. Bakteritel on võime paljuneda eksponentsiaalselt, kuna nende paljunemissüsteem on põiki binaarne lõhustumine, kus iga rakk jaguneb kaheks rakuks.
-
Reguleerimisfaas (viivitusfaas)
Reguleerimisaeg kestab tavaliselt 2 tundi. Bakterid pole selles faasis paljunenud, kuid metaboolne aktiivsus on väga kõrge, see faas on ettevalmistus järgmiseks faasiks. -
Jagamisfaas (logaritmiline faas / eksponentsiaalne faas)
Korrutades kahekordistamisega, kasvab mikroobide arv eksponentsiaalselt, enamiku bakterite puhul kestab see faas 18 - 24 tundi. Selle faasi keskel on kasv ideaalne, jagunemine toimub regulaarselt, kõik rakus olevad materjalid on tasakaalus (tasakaalustatud kasv). -
Statsionaarne faas (statsionaarne faas)
Bakterite arvu suurendamine, mürgiste ainevahetusproduktide arvu suurendamine. Mõni bakter hakkab surema, jagunemine on pärsitud, ühel päeval jääb elusbakterite arv samaks. -
Langusetapp (langusperiood)
Elusbakterite arv väheneb ja väheneb, keskkonnatingimused muutuvad halvaks. Mõnes tüüpi bakterites ilmnevad ebanormaalsed vormid (involutsioonivormid).
Bibliograafia
- Campbell jt. 2002. Bioloogia 1. köide. Jakarta: Erlangga
- Mangunwardoyo Wibowo. 2002. Xanthomonas campestris'e kromosomaalsete DNA fragmentide transformatsioon Escherichia coli'ks. Indoneesia ülikooli matemaatika-loodusteaduskonna bioloogia osakond. Vol 6: lk 22. Nii et Teadus. Jakarta, Indoneesia.
- Muladno. 2002. Geenitehnoloogia tehnoloogia osas. Noorte ettevõtjate raamatukogu ja USESE fond, Bogor. 123 lehte.
- Russell PJ. 1992. Geneetika kolmas väljaanne. New York (NY): kirjastus Harper Collins.
- Suharsono jt. 2010. Melastoma malabathricum L. plasmamembraani H + -ATPaasi geeni kodeerivate cDNA fragmentide eraldamine ja kloonimine Bogori põllumajandusinstituut. Vol 1: 67-74. J Agron. Bogor, Indoneesia.
- Tsen jt. 2002. Looduslik plasmiidi transformatsioon Escherichia colis. Journal of Biomedical Science. 9:246-252
- Didymus Bolengi maa. 2015. Bakterioloogia. Malang: UMM