Определение бактериального размножения, бесполого, полового акта и конъюгации
Размножение бактериальных клеток
Бактерии - одноклеточные существа. Бактерии, как и другие живые существа, размножаются, чтобы поддерживать свой вид. Способность организмов к воспроизводству - это признак, который отличает живые существа от неживых. Где выживание жизни основано на воспроизводстве.
Бактериальное размножение - это размножение бактерий. Бактерии размножаются двумя способами, а именно бесполым и половым путем. Бесполое размножение осуществляется путем деления клеток (поперечно-бинарное), а половое размножение осуществляется путем трансформации, трансдукции и конъюгации.
Однако процесс полового размножения отличается от других эукариот. Потому что в процессе размножения не происходит объединения ядра клетки, как это обычно бывает у эукарионов, которое происходит только в форме обмена генетическим материалом (генетическая рекомбинация).
Также читайте статьи, которые могут быть связаны: Структура бактериальной клетки
Бесполое размножение
Бесполое размножение также известно как вегетативное размножение (не спаривание). Происходит 3 способами, а именно: поперечное двойное деление, рост побегов и фрагментация.
а) Поперечное двойное деление
Этот процесс чаще всего встречается у большинства бактерий. Поперечное бинарное деление - это процесс бесполого размножения, когда поверхность клеточной стенки становится поперечной, одна клетка делится на две клетки. Каждая новая клетка называется дочерней клеткой. В процессе деления клеток, в результате чего образуются два новых организма.
Бинарное деление можно разделить на три фазы, которые заключаются в следующем.
- На первом этапе цитоплазма делится перегородкой, которая растет перпендикулярно.
- На втором этапе рост переборки будет сопровождаться поперечной стенкой.
- Третий этап - разделение двух идентичных дочерних клеток.
Есть бактерии, которые сразу отделяются и выпускаются вместе. С другой стороны, есть также бактерии, которые остаются прикрепленными друг к другу после деления, такие бактерии находятся в виде колоний.
Подпись :
- Репликация и удлинение ДНК.
- Клеточная стенка плазматической мембраны делится.
- Образуется перегородка, и ДНК отделяется.
- Ячейка делится на 2 (разделение ячейки на две), и каждая ячейка повторяет процесс.
б) Рост побега
Для метода роста побегов в бактериальных клетках размножение начинается с роста и развития небольшой выпуклости на одном конце клетки. Эта почка воспроизводит геном, увеличивается в размерах, становится дочерней клеткой и в конечном итоге отделяется от родительской клетки, чтобы стать новой бактерией.
в) фрагментация
В неблагоприятных условиях окружающей среды бактерии, как правило, размножаются посредством метода фрагментации. Бактериальная протоплазма расчленяется, образуя гонидии. После благоприятных условий окружающей среды эти гонидии затем становятся новыми бактериями с репликацией генома в каждом фрагменте.
Нитчатые бактерии (например, актиномицеты) размножаются, производя конидиоспоры (репродуктивные споры), которые превращаются в новых особей. Актиномицеты продуцируют споры на концах клеточных нитей.
Также читайте статьи, которые могут быть связаны: Характеристики бактерий
Половое размножение
Конъюгация
Конъюгация - это перенос генного материала от бактериальной клетки к другой бактериальной клетке непосредственно через мостик конъюгата. Сначала две бактериальные клетки расположены близко друг к другу, а затем образуют выступ или мостиковую структуру, соединяющую две клетки. Хромосомный перенос и перенос плазмиды будут происходить через мостики конъюгации. Клетки, содержащие рекомбинантный генный материал, затем разделяются и образуют две бактериальные клетки с новыми свойствами (рекомбинантными свойствами). Примеры бактерий, которые могут конъюгировать, включают: Salmonella typhid и Pseudomonas sp.. Перенос хромосом также может происходить через половые пики, как это происходит в Кишечная палочка.
Бактериальная конъюгация часто рассматривается как эквивалент полового размножения или спаривания бактерий, поскольку она включает обмен генетическим материалом.
Во время конъюгации донорская клетка обеспечивает конъюгированный или мобилизуемый генетический элемент, который чаще всего является плазмидой или транспозоном. Большинство конъюгативных плазмид имеют систему, которая гарантирует, что клетка-реципиент больше не содержит тот же элемент.
Передаваемая генетическая информация часто оказывается полезной для получателя. Преимущества могут включать устойчивость к антибиотикам, толерантность к ксенобиотикам или способность использовать новые метаболиты. Такие полезные плазмиды можно считать бактериальными эндосимбионтами.
Затем фили подвергаются укорочению (втягиванию) или деполимеризации, в результате чего две клетки сближаются и, наконец, соприкасаются внешние мембраны двух клеток. В результате пептидогликан и клеточные мембраны двух клеток выполняют временное объединение в таким образом создается отверстие для переноса ДНК от мужских (донорских) клеток к женским клеткам. (рецепт приготовления). Таким образом, передача ДНК происходит через точку контакта, а не через фили. ДНК из мужских клеток репликативно переносится в женские клетки.
Следовательно, после завершения процесса конъюгации мужская клетка не теряет ДНК. После завершения конъюгации две клетки снова разделяются, и количество клеток не увеличивается (после конъюгации дочерние клетки не образуются). Следовательно, этот процесс конъюгации также известен как нерепродуктивный половой процесс или механизм. Факторы, влияющие на процесс конъюгации, включают: фактор F, наличие донора fili и присутствие реципиента.
трансдукция
Процесс передачи бактериальных генов через вирусных посредников называется трансдукцией. Вирусы, атакующие бактерии, называются бактериофагами (фагами). Это явление было впервые обнаружено Ледербергом и Зиндером в 1952 году. Есть два типа фагов с разными жизненными циклами, а именно вирулентные фаги и фаги умеренного климата. Эти две фазы связаны с тем, как вирус трансдуцирует бактерии.
Вирулентный фаг - это фаг, который немедленно лизирует и убивает своего хозяина. Между тем фаги умеренного климата какое-то время живут у хозяев, не убивая их. Пропаж - это фаг, ДНК которого интегрирована (соединена) с хромосомой хозяина. Фаг, который может выполнять трансдукцию, вызывающую рекомбинацию, - это умеренный фаг. Это связано с тем, что фаги умеренного климата могут поддерживать жизнь бактерий в виде лизогенных бактерий или профагов. Вирулентные фаги не могут стать профагами, потому что они всегда лизируются.
Когда ДНК фага упаковывается в свою оболочку для образования новых фаговых бактерий, ДНК фага может нести часть ДНК бактерий, которые уже являются хозяевами. Кроме того, когда фаг заражает другие бактерии, фаг вставляет свою ДНК, которая содержит часть ДНК предыдущих бактерий-хозяев. Таким образом, фаг не только вставляет свою собственную ДНК в бактериальную клетку, которую он заражает, но также включает ДНК других бактерий, которая переносится вместе с ДНК фага. Таким образом, фаг естественным образом переносит ДНК от одной бактериальной клетки к другой.
Есть два вида трансдукции, а именно общая трансдукция и специальная трансдукция. При обычной трансдукции фаги могут нести любую часть хромосомы бактерий, в то время как при специальной трансдукции фаги могут переносить только определенные части:
1. Общая трансдукция
Этот тип трансдукции происходит, когда фаг незаметно переносит ген из бактериальной хромосомы или плазмиды. В общем случае трансдукции, когда фаг начинает литический цикл, вирусные ферменты гидролизуют бактериальную хромосому на множество мелких фрагментов ДНК. Трансдукция была продемонстрирована у видов бактерий. Этот процесс является мощным инструментом для разработки новых бактериальных штаммов, картирования бактериальных хромосом и для многих других генетических экспериментов.
Трансдукция фага начинается с присутствия клетки-хозяина, инъецированной фагом. В клетке-хозяине образуются новые фаговые частицы, и хромосома хозяина разрушается. Одна из образующихся фаговых частиц несет случайный фрагмент бактериальной ДНК и хранится в головке фага. Это происходит потому, что ферменты эндонуклеазы, которые играют роль в упаковке фаговой ДНК, случайно упаковывают ДНК хозяина.
Когда клетка-хозяин подвергается лизису, трансдуцированные частицы высвобождаются вместе с нормальным фагом. Трансдуцированные частицы не могут самовоспроизводиться, но могут влиять на другие клетки, если они вводят новые клетки-хозяева. Хромосомы клетки-хозяина могут подвергаться рекомбинации с ДНК, переносимой частицами трансдукции. Рекомбинация происходит из-за наличия аллелей одинаковой природы как из ДНК хозяина, так и из ДНК, переносимой фагом. Бактерии, которые могут подвергаться общей трансдукции, например Salmonella typimurium.
2. Специальная трансдукция
Специфическая трансдукция обычно происходит в определенных областях хромосомы хозяина, которые непосредственно интегрированы в геном фага. В геном фага могут быть интегрированы только гены бактерий, близкие к точке прикрепления. Это происходит у некоторых умеренных фагов. Этот конкретный трансдуцированный фаг образуется из-за ошибки во время эксцизионной рекомбинации профага. Поскольку ДНК профага связана с ДНК хозяина, процесс репликации контролируется хозяином. Большая часть фаговой ДНК экспрессируется, когда фаг находится в фазе профага.
При индукции профага геном фага отделяется от ДНК хозяина. Этот процесс называется иссечением. При эксцизии образуется фаг, процесс аналогичен образованию плазмиды. При типичном вырезании из самого фага высвобождается только ДНК хозяина. Но при некоторых явлениях образуются фаги, несущие соседние гены-хозяева. Примером является профаг, который интегрирован между генами gal и bio на Е-хромосоме. coli может нести гены gal и bio вместе с ДНК фага в процессе удаления. После отделения фага от ДНК-хозяина фаг реплицируется до лизиса клетки-хозяина. Фаги, несущие гены-хозяева, являются дефектными фагами, которые могут вызывать рекомбинацию в клетках, используемых в качестве новых хозяев.
Трансформация
Преобразование было введено Фредериком Гриффитом в 1982 году на основании исследования, согласно которому бактерия может высвобождает свои фрагменты ДНК в среду, которая затем входит в другие бактериальные клетки в культуре что. который обнаружил, что существует два типа бактерий типа Streptococcus pneumoniae, которые безвредны и могут трансформироваться в клетки, вызывающие пневмонию, путем взятия ДНК из среды, содержащей клетки патогенных штаммов, которые умри.
Эта трансформация происходит, когда живая непатогенная клетка захватывает фрагмент ДНК, который содержит аллель патогенности (ген клеточного слоя, который защитить бактерии от иммунной системы хозяина) чужеродный аллель затем вставляется в бактериальную хромосому, заменяя исходный аллель для состояния без покрытия. Этот процесс является генетической рекомбинацией - вращением сегментов ДНК путем кроссинговера. Эта трансформированная клетка теперь имеет одну хромосому, содержащую ДНК, полученную из двух разных клеток. Патогенный тип, имеющий полисахаридную капсулу, называется гладким, а непатогенный тип без капсулы - беспатогенным типом.
Затем Гриффит попытался смешать мертвые S-клетки с суспензией непатогенных клеток (грубая, R) и ввел смесь тестируемым мышам. Оказывается, мышь умерла.
Как оказалось, изменения в R-клетках были не просто признаками вирулентности. Гриффит выделил R-бактерии из туш мышей, и оказалось, что R-бактерии изначально имели морфологию грубые колонии, становятся бактериями с гладкой морфологией колоний, одной из характеристик S. pneumoniae возбудители.
Затем, исходя из своих экспериментов, Гриффит пришел к выводу, что существует остаточный материал от мертвых S-бактерий, который был взят и экспрессирован в R-бактериях до тех пор, пока R-бактерии не стали вирулентными (патогенными). Это явление, открытое Гриффитом, называется трансформацией ДНК.
Трансформация - это выражение чужеродного генетического материала, проникающего через клеточную стенку. По сути, клеточная стенка защищает клетку от проникновения посторонних предметов, включая ДНК. при определенных условиях эта клеточная стенка может иметь какую-то щель или отверстие, в которое можно попасть ДНК. Фактически, более 1% видов бактерий способны к естественной трансформации, когда они производят определенные белки, которые могут переносить ДНК через клеточную стенку. Между тем, в лаборатории бактерии превращаются в компетентные (термин, обозначающий бактерии, готовые к трансформации), например, с помощью охлаждая его в растворе, содержащем двухвалентные катионы, такие как Ca2 +, чтобы сделать клеточную стенку проницаемой и проходимой для плазмидная ДНК.
Используя технику теплового шока - охлаждение, нагрев и повторное охлаждение - бактерии, ДНК может проникнуть в клетку. Этот метод был изобретен тремя исследователями Стэнли Коэном, Энни Чанг, Лесли Хсу в 1972 году. В естественной трансформации обычно участвует ДНК с прямой цепью (линейная), тогда как в искусственной трансформации участвует ДНК с кольцевой цепью (плазмида) (Muladno, 2002). Клетки, подвергшиеся трансформации, называются трансформантами. Некоторые примеры бактерий, осуществляющих этот процесс, включают Diplococcus pneumonia, Bacillus, Pseudomonas, Strepotococcus и Nesisseria. Предполагается, что эта трансформация является способом передачи бактериями своих свойств другим бактериям. Например, патогенные бактерии, которые изначально не были устойчивы к антибиотикам, могут стать устойчивыми к антибиотикам в результате трансформации.
Процесс трансформации проходит в несколько этапов, а именно на первом этапе, когда молекула двухцепочечной ДНК связывается с рецепторами на поверхности клетки. Эта привязка обратима. Второй этап - взятие донорской ДНК, которое необратимо. В это время донорская ДНК становится устойчивой к ферменту ДНКазы в среде. Затем третий этап - это превращение молекул донорной ДНК в виде двойных цепей в одноцепочечные молекулы путем нуклеотидной деградации одной из цепей. Переходите к четвертому этапу - интеграции (ковалентной вставке) всей или части одной цепи донорской ДНК в хромосому реципиента. Наконец, пятая стадия - сегрегация и фенотипическая экспрессия интегрированных генов-доноров (Tsen, 2002).
Также читайте статьи, которые могут быть связаны: Характеристики микоплазменных бактерий в биологии
Время генерации бактерий
Время генерации - это время, необходимое клеткам для деления популяции в два раза. У всех видов не одно и то же время генерации. кишечная палочка Время генерации составляет 15-20 минут.
Время генерации зависит от: адекватности питательных веществ, pH, интенсивности света, кислорода, воды, генетики и других факторов роста клеток. Следовательно, если питательные вещества и другие факторы роста находятся в оптимальных условиях для бактериальные клетки делят свои клетки, тогда за определенное время будет получена достаточная популяция бактерий Много.
Время генерации у различных бактерий
Также читайте статьи, которые могут быть связаны: Типы, среда обитания, определение бактерий и болезнетворных бактерий
Рост бактериальных клеток
Рост - это процесс увеличения размера, вещества или массы организма. например, мы, макро-существа, как говорят, растут, когда мы становимся выше, становимся больше или набрать вес. У одноклеточных организмов рост определяется как рост колонии, а именно увеличение количества колоний, чем больше размер колонии. или количество микробов в колонии увеличивается, рост микробов определяется как увеличение количества микробных клеток. один.
Термин бактериальный рост относится к увеличению количества клеток, а не к развитию отдельных клеточных организмов. Бактерии обладают способностью к экспоненциальному размножению, потому что их репродуктивная система представляет собой поперечное бинарное деление, при котором каждая клетка делится на две клетки.
-
Фаза настройки (фаза задержки)
Время настройки обычно составляет 2 часа. Бактерии не размножаются в этой фазе, но метаболическая активность очень высока, эта фаза является подготовкой к следующей фазе. -
Фаза деления (логарифмическая фаза / экспоненциальная фаза)
Если умножить на удвоение, количество микробов возрастает в геометрической прогрессии, для большинства бактерий эта фаза длится 18-24 часа. В середине этой фазы рост идеален, деление происходит регулярно, все материалы в клетке находятся в равновесии (сбалансированный рост). -
Стационарная фаза (стационарная фаза)
Увеличение количества бактерий, увеличение количества токсичных продуктов обмена. Некоторые бактерии начинают умирать, деление тормозится, в один прекрасный день количество живых бактерий остается прежним. -
Фаза спада (период спада)
Количество живых бактерий уменьшается и уменьшается, условия окружающей среды ухудшаются. У некоторых видов бактерий появляются аномальные формы (инволюционные формы).
Библиография
- Кэмпбелл и др. 2002. Биология Том 1. Джакарта: Эрланга
- Mangunwardoyo Wibowo. 2002. Трансформация фрагментов хромосомной ДНК Xanthomonas campestris в Escherichia coli. Отделение биологии факультета математики и естественных наук Индонезийского университета. Том 6: с. 22. Итак, наука. Джакарта, Индонезия.
- Муладно. 2002. Относительно технологии генной инженерии. Библиотека молодых предпринимателей и Фонд USESE, Богор. 123 страницы.
- Рассел П.Дж. 1992. Генетика третье издание. Нью-Йорк (Нью-Йорк): Издательство Харпер Коллинз.
- Сухарсоно и др. 2010. Выделение и клонирование фрагментов кДНК, кодирующих ген H + -АТФазы плазматической мембраны из Melastoma malabathricum L. Богорский сельскохозяйственный институт. Том 1: 67-74. Дж. Агрон. Богор, Индонезия.
- Tsen et al. 2002. Трансформация природных плазмид в Escherichia coli. Журнал биомедицинских наук. 9:246-252
- Земля Дидима Боленга. 2015. Бактериология. Маланг: УММ