細菌の生殖、無性生殖、性的および接合の定義
細菌細胞の再生
バクテリアは単細胞生物です。 バクテリアは、他の生物と同様に、その種を維持するために繁殖します。 生物の生殖能力は、生物と非生物を区別する性格です。 生命の生存が生殖に基づいている場合。
バクテリアの繁殖はバクテリアの繁殖です。 細菌は、無性生殖と性的生殖の2つの方法で繁殖します。 無性生殖は細胞分裂（トランスバースバイナリー）によって行われ、有性生殖は形質転換、形質導入、接合によって行われます。
ただし、有性生殖のプロセスは他の真核生物のプロセスとは異なります。 なぜなら、繁殖過程では、ユーカリオンでは通常のように細胞核の統一がなく、遺伝物質の交換（遺伝子組換え）の形でのみ発生するからです。
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無性生殖
無性生殖は、栄養繁殖（交尾ではない）としても知られています。 3つの方法で発生します。すなわち、横方向の二分裂、シュートの成長、および断片化です。
a）横方向の二分裂
このプロセスは、ほとんどの細菌で最も一般的です。 横方向の二分裂は無性生殖の過程であり、細胞壁の表面が横方向になった後、1つの細胞が2つの細胞に分裂します。 新しいセルはそれぞれ娘細胞と呼ばれます。 細胞分裂の過程で、2つの新しい生物が形成されます。
二分裂は次の3つの段階に分けることができます。
- 最初のフェーズでは、細胞質は垂直に成長するセプタムによって分割されます。
- 第二段階、隔壁の成長に続いて横壁があります。
- 3番目のフェーズ、2つの同一の娘細胞の分離。
すぐに分離して完全に放出されるバクテリアがあります。 一方で、分裂後も付着したままのバクテリアもあり、コロニーの形をしています。
キャプション ：
- DNAの複製と伸長。
- 原形質膜の細胞壁が分裂します。
- セプタムが形成され、DNAが分離します。
- セルは2つに分割され（セルが2つに分離されます）、各セルはこのプロセスを繰り返します。
b）シュートの成長
シュート成長法の場合、細菌細胞では、細胞の一端に小さな膨らみが成長して発達することから生殖が始まります。 この芽はゲノムを複製し、大きく成長し、娘細胞になり、最終的に親細胞から分離して新しい細菌になります。
c）断片化
不利な環境条件の間、バクテリアは一般に断片化法によって繁殖します。 細菌の原形質は区画化されてゴニディアを形成します。 良好な環境条件の後、これらのゴニディアは、各フラグメントでゲノム複製を行う新しい細菌になります。
糸状菌（放線菌など）は、新しい個体に成長する分生子胞子（生殖胞子）を生成することによって繁殖します。 放線菌は、細胞フィラメントの端に胞子を生成します。
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有性生殖
活用
コンジュゲーションとは、コンジュゲートブリッジを介して細菌細胞から別の細菌細胞に遺伝子材料を直接移動させることです。 最初は、2つの細菌細胞が互いに接近しており、次に2つの細胞を接続する突起またはブリッジ構造を形成します。 染色体転移とプラスミド転移は、接合ブリッジを介して起こります。 次に、組換え遺伝子材料を含む細胞が分離し、新しい特性（組換え特性）を持つ2つの細菌細胞を形成します。 コンジュゲートできる細菌の例は次のとおりです。 SalmonellatyphidおよびPseudomonassp. 染色体の移動は、で発生するように、性線毛を介して発生することもあります 大腸菌.
細菌の接合は、遺伝物質の交換を伴うため、細菌の有性生殖または交配と同等であると見なされることがよくあります。
接合中、ドナー細胞は、ほとんどの場合プラスミドまたはトランスポゾンである接合または可動性の遺伝的要素を提供します。 ほとんどの接合プラスミドには、レシピエント細胞に同じ要素が含まれないようにするシステムがあります。
転送される遺伝情報は、多くの場合、受信者にとって有益です。 利点には、抗生物質耐性、生体異物耐性、または新しい代謝物を使用する能力が含まれる場合があります。 このような有益なプラスミドは、細菌の内部共生生物と見なすことができます。
次に、フィリは短縮（収縮）または解重合を経験し、2つの細胞が近づき、最後に2つの細胞の外膜が接触します。 その結果、2つの細胞のペプチドグリカンと細胞膜は、領域の一時的な融合を実行します。 したがって、男性（ドナー）細胞から女性細胞にDNAを移すための穴ができます （レシピ）。 したがって、DNAの転送は、フィリではなく、接触点を介して行われます。 男性細胞からのDNAは複製的に女性細胞に移されます。
したがって、接合プロセスが完了した後、男性細胞はDNAを失うことはありません。 接合が完了すると、2つの細胞は再び分離し、細胞の数は増加しません（接合後、娘細胞は生成されません）。 したがって、この接合プロセスは、非生殖性のプロセスまたはメカニズムとしても知られています。 接合プロセスに影響を与える要因は次のとおりです。 ファクターF、ドナーフィリの存在およびレシピエントの存在。
形質導入
ウイルスを介して細菌の遺伝子を伝達するプロセスは、形質導入と呼ばれます。 バクテリアを攻撃するウイルスはバクテリオファージ（ファージ）と呼ばれます。 この現象は、1952年にLederbergとZinderによって最初に発見されました。 ライフサイクルが異なる2種類のファージ、すなわち毒性ファージと温和性ファージがあります。 これらの2つのフェーズは、ウイルスが細菌を感染させる方法に関連しています。
病原性ファージは、その宿主を即座に溶解して殺すファージです。 一方、温和なファージは、それらを殺すことなく、一定期間宿主に生息します。 プロページは、DNAが宿主染色体に組み込まれている（結合されている）ファージです。 組換えを引き起こす形質導入を行うことができるファージは、温和なファージです。 これは、温和なファージがバクテリアを溶原性バクテリアまたはプロファージとして生かし続けることができるためです。 毒性のあるファージは常に溶解しているため、プロファージになることはできません。
ファージDNAがそのエンベロープにパッケージされて新しいファージバクテリアを形成するとき、ファージDNAはそれがすでにホストしているバクテリアのDNAの一部を運ぶことができます。 さらに、ファージが別の細菌に感染すると、ファージは前の宿主細菌のDNAの一部を含むそのDNAを挿入します。 したがって、ファージは、感染した細菌細胞に自身のDNAを挿入するだけでなく、ファージDNAとともに運ばれる他の細菌からのDNAも取り込みます。 したがって、当然のことながら、ファージはDNAをある細菌細胞から別の細菌細胞に移します。
形質導入には、一般形質導入と特殊形質導入の2種類があります。 一般的な形質導入では、ファージは細菌から染色体の任意の部分を運ぶことができますが、特別な形質導入では、特定の部分だけがファージによって運ばれることができます。
1. 一般的な形質導入
このタイプの形質導入は、ファージが細菌の染色体またはプラスミドからいずれかの遺伝子を静かに移すときに起こります。 一般的な形質導入では、ファージが溶解サイクルを開始すると、ウイルス酵素が細菌の染色体を加水分解して多くの小さなDNA断片にします。 形質導入は細菌種で実証されています。 このプロセスは、新しい細菌株の開発、細菌染色体のマッピング、および他の多くの遺伝子実験のための強力なツールです。
ファージの形質導入は、ファージを注入した宿主細胞の存在から始まります。 新しいファージ粒子が宿主細胞で形成され、宿主染色体が破壊されます。 形成されたファージ粒子の1つは、ランダムな細菌DNAフラグメントを運び、ファージの頭部に保存されます。 これは、ファージDNAのパッケージングに役割を果たすエンドヌクレアーゼ酵素が誤って宿主DNAをパッケージングするために発生します。
宿主細胞が溶解すると、形質導入された粒子は通常のファージと一緒に放出されます。 変換された粒子は自己複製できませんが、新しい宿主細胞を注入すると他の細胞に影響を与える可能性があります。 宿主細胞の染色体は、形質導入粒子によって運ばれるDNAと組換えを受ける可能性があります。 組換えは、宿主DNAとファージによって運ばれるDNAの両方からの同じ性質の対立遺伝子の存在のために起こります。 サルモネラ菌などの一般的な形質導入を受ける可能性のある細菌。
2. 特別な形質導入
特定の形質導入は通常、ファージゲノムに直接組み込まれている宿主染色体の特定の領域で起こります。 付着点に近い細菌遺伝子のみがファージゲノムに組み込まれることができます。 これは、特定の温和なファージで発生します。 この特定の形質導入されたファージは、プロファージの切除組換え中のエラーのために形成されます。 プロファージDNAは宿主DNAに結合しているため、複製プロセスは宿主によって制御されます。 ほとんどのファージDNAは、ファージがプロファージ段階にあるときに発現します。
プロファージ誘導では、ファージゲノムが宿主DNAから分離されます。 このプロセスは切除と呼ばれます。 切除はファージを形成し、プロセスはプラスミドの形成と同様です。 典型的な切除では、宿主のDNAのみがファージ自体から放出されます。 しかし、いくつかの現象では、隣接する宿主遺伝子を運ぶファージが形成されます。 一例は、E染色体上のgal遺伝子とbio遺伝子の間に組み込まれているプロファージです。 コリは、切除プロセス中にファージDNAとともにgalおよびbio遺伝子を運ぶことができます。 ファージが宿主DNAから分離した後、ファージは宿主細胞が溶解するまで複製します。 宿主遺伝子を運ぶファージは、新しい宿主細胞で組換えを引き起こす可能性のある欠陥のあるファージです。
変換
変換は、細菌ができるという研究に基づいて、1982年にフレデリックグリフィスによって導入されました そのDNAフラグメントを培地に放出し、培地は培養中の他の細菌細胞に入ります。 それ。 Streptococcus pneumoniaeタイプには、無害で形質転換可能な2種類の細菌があることを発見した人 病原性株の細胞を含む培地からDNAを採取することにより、肺炎を引き起こす細胞に 死ぬ。
この形質転換は、生きている非病原性細胞が、たまたま病原性の対立遺伝子（細胞層の遺伝子）を含むDNAの断片を拾い上げたときに起こります。 細菌を宿主の免疫系から保護します）次に、外来対立遺伝子が細菌の染色体に挿入され、コーティングされていない状態の元の対立遺伝子が置き換えられます。 このプロセスは遺伝子組換えであり、乗換えによるDNAセグメントの回転です。 この形質転換された細胞は、2つの異なる細胞に由来するDNAを含む1つの染色体を持っています。 多糖類の莢膜を持つ病原性のタイプは滑らかと呼ばれ、莢膜のない非病原性のタイプはラフタイプと呼ばれます。
次に、グリフィスは、死んだS細胞を非病原性細胞（ラフ、R）の懸濁液に混合しようとし、その混合物をテストマウスに注入しました。 マウスが死んだことが判明しました。
結局のところ、R細胞の変化は単なる病原性の特徴ではありませんでした。 グリフィスはマウスの死骸からR菌を分離し、R菌は最初は形態を持っていたことが判明しました 粗いコロニーは、S。pneumoniaeの特徴の1つである滑らかなコロニー形態を持つ細菌になります 病原体。
それから、彼の実験から、グリフィスは、Rバクテリアが毒性（病原性）になるまで、Rバクテリアで採取され発現された死んだSバクテリアからの残留物があると結論付けました。 グリフィスによって発見されたこの現象は、DNA変換と呼ばれます。
形質転換は、細胞壁を通って入る外来遺伝物質の発現です。 基本的に、細胞壁はDNAを含む異物の侵入から細胞を保護するように機能します 特定の条件下では、この細胞壁には、入ることができるある種のギャップまたは穴がある可能性があります DNA。 実際、細菌種の1％以上が自然変換が可能であり、細胞壁を越えてDNAを運ぶことができる特定のタンパク質を生成します。 一方、実験室では、細菌は、例えばによって有能な（形質転換する準備ができている細菌の用語）に変換されます Ca2 +などの2価の陽イオンを含む溶液で冷却して、細胞壁を透過性にし、通過できるようにします。 プラスミドDNA。
「ヒートショック」技術（冷却、加熱、再冷却）を実行することにより、DNAは細胞に侵入することができます。 この技術は、1972年にスタンリーコーエン、アニーチャン、レスリースーの3人の研究者によって発明されました。 自然変換には通常、直鎖DNA（線形）が含まれますが、人工形質転換には環状DNA（プラスミド）が含まれます（Muladno、2002）。 形質転換された細胞は、形質転換体と呼ばれます。 このプロセスを実行する細菌のいくつかの例には、Diplococcus pneumonia、Bacillus、Pseudomonas、Strepotococcus、およびNesisseriaが含まれます。 この変換は、バクテリアがその特性を他のバクテリアに伝達する方法であると疑われています。 たとえば、最初は抗生物質に耐性がなかった病原菌は、形質転換により抗生物質に耐性を持つようになる可能性があります。
形質転換プロセスはいくつかの段階で起こります。つまり、二本鎖DNA分子が細胞表面の受容体に結合する最初の段階です。 このバインディングは可逆的です。 第二段階は、不可逆的なドナーDNAを採取することです。 このとき、ドナーDNAは培地中のDNAase酵素に耐性を示します。 次に、第3段階は、鎖の1つをヌクレオチド分解することにより、二本鎖の形のドナーDNA分子を一本鎖分子に変換することです。 第4段階、ドナーDNAの一本鎖の全部または一部のレシピエントの染色体への組み込み（共有結合挿入）に進みます。 最後に、第5段階は、統合されたドナー遺伝子の分離と表現型の発現です（Tsen、2002）。
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バクテリアの生成時間
生成時間は、集団が2倍になるまで細胞が分裂するのにかかる時間です。 すべての種が同じ生成時間を持っているわけではありません。 大腸菌 生成時間は15〜20分です。
生成時間は、栄養素の適切性、pH、光強度、酸素、水、遺伝学、およびその他の細胞増殖因子によって異なります。 したがって、栄養素や他の成長因子が最適な状態にある場合 バクテリア細胞が細胞を分裂させると、一定の時間内に十分なバクテリアの集団が得られます たくさん。
さまざまなバクテリアの生成時間
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細菌の細胞増殖
成長は、生物のサイズまたは物質または質量を増加させるプロセスです。 たとえば、私たちマクロクリーチャーは、背が高くなったり、大きくなったり、大きくなったりすると成長すると言われています。 体重が増加する。 単細胞生物では、成長はコロニーの成長として定義されます。つまり、コロニーの数が増えるほど、コロニーのサイズが大きくなります。 または、コロニー内の微生物の物質または質量が増加している場合、微生物の増殖は微生物細胞の数の増加として定義されます 一人で。
細菌の増殖という用語は、個々の細胞生物の発達ではなく、細胞数の増加を指します。 細菌は、生殖系が横方向の二分裂であり、各細胞が2つの細胞に分裂するため、指数関数的に増殖する能力があります。
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調整フェーズ（ラグフェーズ）
調整時間は通常2時間続きます。 この段階では細菌は繁殖していませんが、代謝活性は非常に高く、この段階は次の段階の準備です。 -
分裂期（対数期/指数期）
倍増すると、細菌の数は指数関数的に増加します。ほとんどの細菌では、この段階は18〜24時間続きます。 この段階の途中で成長が理想的であり、分裂が定期的に発生し、セル内のすべての材料のバランスが取れています（バランスの取れた成長）。 -
固定相（定常相）
バクテリアの数を増やし、有毒な代謝産物の数を増やします。 いくつかのバクテリアは死に始め、分裂は抑制され、ある日生きているバクテリアの数は同じままです。 -
衰退期（衰退期）
生きているバクテリアの数が減ったり減ったりして、環境条件が悪くなります。 一部の種類の細菌では、異常な形態（対合形態）が現れます。
参考文献
- キャンベル等。 2002. 生物学第1巻。 ジャカルタ：Erlangga
- MangunwardoyoWibowo。 2002. Xanthomonascampestris染色体DNA断片の大腸菌への形質転換。 インドネシア大学数学自然科学部生物学科。 第6巻：22ページ。 だから科学。 ジャカルタ、インドネシア。
- ムラドノ。 2002. 遺伝子工学技術について。 若い起業家図書館とUSESE財団、ボゴール。 123ページ。
- ラッセルPJ。 1992. 遺伝学第3版。 ニューヨーク（NY）：ハーパーコリンズ出版社。
- スハルソノ他 2010. Melastoma malabathricumLからの原形質膜H + -ATPaseの遺伝子をコードするcDNAフラグメントの単離とクローニング。 ボゴール農業研究所。 第1巻：67-74。 Jアグロン。 インドネシア、ボゴール。
- Tsen etal。 2002. 大腸菌における天然プラスミドの形質転換。 生物医学ジャーナル。 9:246-252
- ディディムスボレンランド。 2015. 細菌学。 マラン：UMM