Opredelitev razmnoževanja bakterij, nespolnega, spolnega in konjugacijskega
Razmnoževanje bakterijskih celic
Bakterije so enocelična bitja. Bakterije se, tako kot druga živa bitja, razmnožujejo, da ohranijo svoje vrste. Sposobnost organizmov za razmnoževanje je značaj, ki razlikuje živa bitja od neživih. Kjer preživetje življenja temelji na razmnoževanju.
Razmnoževanje bakterij je razmnoževanje bakterij. Bakterije se razmnožujejo na dva načina, in sicer nespolno in spolno. Nespolno razmnoževanje se izvaja s celično delitvijo (prečno binarno), spolno razmnoževanje pa s transformacijo, transdukcijo in konjugacijo.
Vendar se postopek spolnega razmnoževanja razlikuje od procesa drugih evkariontov. Ker v procesu razmnoževanja ne pride do poenotenja celičnega jedra kot običajno pri evkarionu, ki se zgodi le v obliki izmenjave genskega materiala (genska rekombinacija).
Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Struktura bakterijskih celic
Nespolno razmnoževanje
Nespolno razmnoževanje je znano tudi kot vegetativno razmnoževanje (ne parjenje). Pojavi se na 3 načine, in sicer: prečna binarna fisija, rast poganjkov in drobljenje.
a) Prečna binarna fisija
Ta postopek je najpogostejši pri večini bakterij. Prečna binarna cepitev je aseksualni reprodukcijski proces, potem ko je površina celične stene prečna, se ena celica razdeli na dve celici. Vsaka nova celica se imenuje hčerinska celica. V procesu delitve celic, kar ima za posledico nastanek dveh novih organizmov.
Binarno cepitev lahko razdelimo na tri faze, ki so naslednje.
- V prvi fazi je citoplazma razdeljena s septumom, ki raste pravokotno.
- V drugi fazi bo rast pregrade sledila prečni steni.
- Tretja faza, ločitev dveh enakih hčerinskih celic.
Obstajajo bakterije, ki se takoj ločijo in se popolnoma sprostijo. Po drugi strani pa obstajajo tudi bakterije, ki po delitvi ostanejo vezane ena na drugo, take bakterije so v obliki kolonij.
Napis:
- Replikacija in raztezek DNA.
- Celična stena plazemske membrane se deli.
- Nastane septum in DNA se loči.
- Celica se razdeli na 2 (ločitev celice na dve) in vsaka celica ponovi postopek.
b) Ustreli rast
Pri metodi rasti poganjkov se razmnoževanje bakterijskih celic začne z rastjo in razvojem majhne izbokline na enem koncu celice. Ta brst replicira genom, se poveča, postane hčerinska celica in se sčasoma loči od matične celice in postane nova bakterija.
c) Razdrobljenost
V neugodnih okoljskih razmerah se bakterije na splošno razmnožujejo z metodo drobljenja. Razdelitev bakterijske protoplazme v gonidijo. Po ugodnih okoljskih razmerah te gonide nato postanejo nove bakterije z replikacijo genoma v vsakem fragmentu.
Nitaste bakterije (kot je Actinomycetes) se razmnožujejo tako, da proizvajajo konidiopore (reproduktivne spore), ki rastejo v nove posameznike. Aktinomiceti proizvajajo spore na koncih celičnih filamentov.
Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Značilnosti bakterij
Spolno razmnoževanje
Konjugacija
Konjugacija je prenos genskega materiala iz bakterijske celice v drugo bakterijsko celico neposredno preko konjugiranega mostu. Sprva sta bakterijski celici tesno skupaj, nato pa tvorita štrlino ali mostno strukturo, ki povezuje obe celici. Kromosomski prenos in prenos plazmidov se bosta zgodila prek konjugacijskih mostov. Celice, ki vsebujejo rekombinantni genski material, se nato ločijo in tvorijo dve bakterijski celici z novimi lastnostmi (rekombinantne lastnosti). Primeri bakterij, ki se lahko konjugirajo, vključujejo: Salmonella typhid in Pseudomonas sp. Kromosomski prenos se lahko zgodi tudi skozi spolni jastuk, kot se zgodi v Escherichiacoli.
Konjugacija bakterij se pogosto šteje za enakovredno spolno razmnoževanje ali parjenje bakterij, ker vključuje izmenjavo genskega materiala.
Med konjugacijo darovalna celica zagotavlja konjugacijski ali mobilizacijski genetski element, ki je najpogosteje plazmid ali transposon. Večina konjugativnih plazmidov ima sistem, ki zagotavlja, da celica prejemnica ne vsebuje več istega elementa.
Prenesene genske informacije so pogosto koristne za prejemnika. Koristi lahko vključujejo odpornost na antibiotike, toleranco za ksenobiotike ali sposobnost uporabe novih presnovkov. Takšne koristne plazmide lahko štejemo za bakterijske endosimbionte.
Nato fili doživijo skrajšanje (umik) ali depolimerizacijo, tako da se celici približata in končno se zunanji membrani obeh celic dotakneta. Posledično peptidoglikan in celične membrane obeh celic začasno združita celico tako nastane luknja za prenos DNK iz moških (donatorskih) celic v ženske celice (recept). Prenos DNA torej poteka skozi stično točko, ne skozi fili. DNA iz moških celic se replikativno prenese v ženske celice.
Po končanem postopku konjugacije moška celica ne izgubi DNA. Po končanem konjugaciji se dve celici spet ločita in število celic se ne poveča (po konjugaciji ne nastanejo hčerinske celice). Zato je ta postopek konjugacije znan tudi kot neproduktivni spolni proces ali mehanizem. Dejavniki, ki vplivajo na postopek konjugacije, vključujejo; faktor F, prisotnost dajalnih fili in prisotnost prejemnika.
transdukcija
Proces prenosa bakterijskih genov prek virusnih posrednikov se imenuje transdukcija. Virusi, ki napadajo bakterije, se imenujejo bakteriofagi (fagi). Ta pojav sta prvič odkrila Lederberg in Zinder leta 1952. Obstajata dve vrsti fagov, ki imata različna življenjska cikla, in sicer virulentni fagi in zmerni fagi. Ti dve fazi sta povezani z načinom, kako virus transducira bakterije.
Virulentni fag je fag, ki takoj lizira in ubije svojega gostitelja. Medtem zmerni fagi določen čas živijo v svojih gostiteljih, ne da bi jih ubili. Propage je fag, katerega DNA je integrirana (združena) z gostiteljskim kromosomom. Fag, ki lahko izvede transdukcijo, ki povzroča rekombinacijo, je zmerni fag. To je zato, ker zmerni fagi lahko ohranijo bakterije pri življenju kot lizogene bakterije ali kot profagi. Virulentni fagi ne morejo postati profagi, ker so vedno lizirani.
Ko je DNA faga zapakirana v ovojnico, da tvori nove fage bakterije, lahko DNA faga nosi del DNA bakterij, ki jih že gosti. Poleg tega, ko fag okuži druge bakterije, bo fag vstavil svojo DNA, ki vsebuje nekaj DNA prejšnjih gostiteljskih bakterij. Tako fag ne samo vstavi svojo lastno DNA v bakterijsko celico, ki jo okuži, temveč vključuje tudi DNA drugih bakterij, ki se prenaša skupaj z DNA faga. Tako fag naravno prenese DNA iz ene bakterijske celice v drugo.
Obstajata dve vrsti transdukcije, in sicer splošna in posebna transdukcija. V splošni transdukciji lahko fagi nosijo kateri koli del kromosoma od bakterij, medtem ko lahko pri posebni transdukciji fagi nosijo le nekatere dele:
1. Splošna transdukcija
Ta vrsta transdukcije se zgodi, ko fag tiho prenese bodisi gen iz bakterijskega kromosoma ali plazmida. V splošni transdukciji, ko fag začne litični cikel, virusni encimi hidrolizirajo bakterijski kromosom v številne majhne koščke DNA. Transdukcija je bila dokazana pri bakterijskih vrstah. Ta postopek je močno orodje za razvoj novih bakterijskih sevov, kartiranje bakterijskih kromosomov in za številne druge genetske poskuse.
Transfuzija faga se začne s prisotnostjo fage vbrizgane gostiteljske celice. V gostiteljski celici nastanejo novi delci fagov in gostiteljski kromosom se uniči. Eden od nastalih delcev faga nosi naključni fragment bakterijske DNA in je shranjen v glavi faga. To se zgodi, ker endonukleazni encimi, ki igrajo vlogo pri pakiranju DNA fagov, po nesreči zapakirajo gostiteljsko DNA.
Ko se gostiteljska celica podvrže lizi, se pretvorjeni delci sprostijo skupaj z običajnim fagom. Preoblikovani delci se ne morejo samopodvajati, lahko pa vplivajo na druge celice, če si vbrizgajo nove gostiteljske celice. Kromosomi gostiteljskih celic se lahko rekombinirajo z DNA, ki jo prenašajo delci transdukcije. Do rekombinacije pride zaradi prisotnosti alelov iste narave tako iz gostiteljske DNA kot iz DNA, ki jo nosi fag. Bakterije, ki so lahko podvržene splošni transdukciji, na primer Salmonella thypimurium.
2. Posebna transdukcija
Do specifične transdukcije običajno pride v določenih predelih gostiteljskega kromosoma, ki so neposredno integrirani v genom faga. V genom faga se lahko vključijo samo bakterijski geni blizu točke pritrditve. To se zgodi v nekaterih zmernih fagih. Ta pretvorjeni fag je nastal zaradi napake med ekscizijsko rekombinacijo profaga. Ker je DNK profaga vezana na gostiteljsko DNK, postopek replikacije nadzoruje gostitelj. Večina fage DNA se izrazi, ko je fag v fazi profaga.
Pri indukciji profaga je genom faga ločen od gostiteljske DNA. Ta postopek se imenuje ekscizija. Izločanje bo tvorilo fag, postopek je podoben tvorbi plazmida. Pri tipičnem izrezu se iz samega faga sprosti le DNA gostitelja. Toda v nekaterih pojavih nastanejo fagi, ki nosijo sosednje gostiteljske gene. Primer je profag, ki je integriran med genoma gal in bio v E-kromosomu. coli lahko med postopkom ekscizije nosi gen in bio gene skupaj z DNA faga. Ko se fag loči od gostiteljske DNA, se fag razmnožuje, dokler gostiteljska celica ne lizira. Fagi, ki nosijo gostiteljske gene, so okvarjeni fagi, ki lahko povzročijo rekombinacijo v celicah, ki se uporabljajo kot novi gostitelji.
Preobrazba
Transformacijo je leta 1982 uvedel Frederick Griffith na podlagi raziskav, ki jih bakterija lahko sprosti svoje fragmente DNA v medij, ki nato vstopi v druge bakterijske celice v kulturi to. ki so ugotovili, da obstajata dve vrsti bakterij vrste Streptococcus pneumoniae, ki sta neškodljivi in se lahko preoblikujeta v celice, ki povzročajo pljučnico z jemanjem DNA iz medija, ki vsebuje celice patogenih sevov, ki umreti.
Ta preobrazba se zgodi, ko živa nepatogena celica pobere košček DNA, ki vsebuje alel patogenosti (gen za celično plast, ki zaščititi bakterije pred imunskim sistemom gostitelja) tuji alel se nato vstavi v bakterijski kromosom in nadomesti prvotni alel za nepremazano stanje. Ta proces je genetska rekombinacija - rotacija segmentov DNA s prečkanjem. Ta preoblikovana celica ima zdaj en kromosom, ki vsebuje DNA, ki je prišel iz dveh različnih celic. Patogeni tip, ki ima polisaharidno kapsulo, se imenuje gladka, nepatogeni tip brez kapsule pa grobi tip.
Nato je Griffith poskušal odmrle celice S zmešati v suspenziji nepatogenih celic (hrapave, R) in mešanico vbrizgal v testne miši. Izkazalo se je, da je miš umrla.
Kot se je izkazalo, spremembe v R celicah niso bile samo lastnosti virulence. Griffith je izoliral R bakterijo iz trupov miši in izkazalo se je, da je R bakterija sprva imela morfologijo grobe kolonije, postanejo bakterije z gladko morfologijo kolonije, ena od značilnosti S. pneumoniae patogeni.
Potem je iz svojih poskusov Griffith ugotovil, da je bil odmrli S-bakterijski material odvzet in izražen v R-bakterijah, dokler R-bakterija ni postala virulentna (patogena). Ta pojav, ki ga je odkril Griffith, se imenuje DNA Transformation.
Transformacija je izraz tujega genskega materiala, ki vstopi skozi celično steno. V bistvu celična stena deluje tako, da zaščiti celico pred vstopom tujkov, vključno z DNA pod določenimi pogoji ima lahko ta celična stena nekakšno režo ali luknjo, v katero je mogoče vstopiti DNK. Dejansko je več kot 1% bakterijskih vrst sposobnih naravne transformacije, kjer proizvaja določene beljakovine, ki lahko prenašajo DNK skozi celično steno. Medtem se v laboratoriju bakterije spremenijo v kompetentne (izraz za bakterije, ki so se pripravljene za preoblikovanje), na primer z hlajenje v raztopini, ki vsebuje dvovalentne katione, kot je Ca2 +, da postane celična stena prepustna in prehodna plazmidna DNA.
Z izvajanjem tehnike toplotnega šoka - hlajenja, segrevanja in ohlajanja - bakterij lahko DNA vstopi v celico. To tehniko je leta 1972 izumil trio raziskovalcev Stanley Cohen, Annie Chang, Leslie Hsu. Naravna transformacija običajno vključuje ravnoverižno DNA (linearno), medtem ko umetna transformacija vključuje krožno verižno DNA (plazmid) (Muladno, 2002). Celice, ki so bile pretvorjene, se imenujejo transformanti. Nekateri primeri bakterij, ki izvajajo ta postopek, vključujejo Diplococcus pljučnico, Bacillus, Pseudomonas, Strepotococcus in Nesisseria. Sumimo, da je ta preobrazba način, kako bakterije prenesejo svoje lastnosti na druge bakterije. Na primer, patogene bakterije, ki sprva niso bile odporne na antibiotike, lahko zaradi preobrazbe postanejo odporne na antibiotike.
Proces transformacije poteka v več fazah, in sicer v prvi fazi, ko se dvoverižna molekula DNA veže na receptorje na celični površini. Ta vezava je reverzibilna. Nato je druga faza jemanje ireverzibilne donorske DNA. Takrat DNA darovalca postane odporna na encim DNAaze v mediju. Nato je tretja stopnja pretvorba molekul donorske DNA v obliki dvojnih verig v enoverižne molekule z razgradnjo nukleotidov ene od verig. Nadaljujte s četrto stopnjo, integracijo (kovalentno vstavitev) celotnega ali dela posamezne verige donorske DNA v prejemnikov kromosom. Nazadnje je peta stopnja ločevanje in fenotipska ekspresija integriranih darovalnih genov (Tsen, 2002).
Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Značilnosti bakterij mikoplazme v biologiji
Čas nastanka bakterij
Čas generacije je čas, ki je potreben za delitev celic, da se populacija podvoji. Vse vrste nimajo enakega časa generacije. Escherichia coli Čas generiranja je 15-20 minut.
Čas generacije je odvisen od: ustreznosti hranil, pH, jakosti svetlobe, kisika, vode, genetike in drugih rastnih dejavnikov. Če so torej hranila in drugi rastni dejavniki v optimalnih pogojih za a bakterijske celice, da razdelijo svoje celice, bo v določenem času pridobljena zadostna populacija bakterij Veliko.
Čas generacije pri različnih bakterijah
Preberite tudi članke, ki so lahko povezani: Vrste, habitati, opredelitev bakterij in bakterij, ki povzročajo bolezni
Rast bakterijskih celic
Rast je postopek povečevanja velikosti ali snovi ali mase organizma. na primer za makro bitja naj bi rasli, ko postanemo višji, večji oz zrediti se. Pri enoceličnih organizmih je rast opredeljena kot rast kolonij, in sicer povečanje števila kolonij, večja kot je velikost kolonije ali se snov ali masa mikrobov v koloniji povečuje, je rast mikrobov opredeljena kot povečanje števila mikrobnih celic sam.
Izraz rast bakterij se nanaša na povečanje števila celic in ne na razvoj posameznih celičnih organizmov. Bakterije se lahko eksponentno razmnožujejo, ker je njihov reproduktivni sistem prečna binarna cepitev, kjer se vsaka celica razdeli na dve celici.
-
Faza prilagajanja (faza zaostanka)
Čas prilagajanja običajno traja 2 uri. V tej fazi se bakterije niso razmnožile, vendar je presnovna aktivnost zelo visoka, ta faza je priprava na naslednjo fazo. -
Faza delitve (logaritmična faza / eksponentna faza)
Če pomnožimo s podvojitvijo, se število mikrobov eksponentno poveča, pri večini bakterij pa ta faza traja 18 - 24 ur. Sredi te faze je rast idealna, delitev poteka redno, vsi materiali v celici so v ravnovesju (uravnotežena rast). -
Stacionarna faza (stacionarna faza)
Povečanje števila bakterij, povečanje števila strupenih presnovnih produktov. Nekatere bakterije začnejo umirati, delitev je zavirana, nekega dne število živih bakterij ostane enako. -
Faza upada (obdobje upada)
Število živih bakterij se zmanjšuje in zmanjšuje, razmere v okolju postanejo slabe. Pri nekaterih vrstah bakterij se pojavijo nenormalne oblike (involucijske oblike).
Bibliografija
- Campbell et al. 2002. Biologija zvezek 1. Džakarta: Erlangga
- Mangunwardoyo Wibowo. 2002. Transformacija fragmentov kromosomske DNA Xanthomonas campestris v Escherichia coli. Oddelek za biologijo, Fakulteta za matematiko in naravoslovje, Univerza v Indoneziji. 6. zvezek: str.22. Torej znanost. Džakarta, Indonezija.
- Muladno. 2002. Glede tehnologije genskega inženiringa. Knjižnica mladih podjetnikov in fundacija USESE, Bogor. 123 strani.
- Russell PJ. 1992. Tretja izdaja genetike. New York (NY): založnik Harper Collins.
- Suharsono et al. 2010. Izolacija in kloniranje fragmentov cDNA, ki kodirajo gen za plazemsko membrano H + -ATPazo iz Melastoma malabathricum L. Kmetijski inštitut Bogor. Letnik 1: 67-74. J Agron. Bogor, Indonezija.
- Tsen in sod. 2002. Naravna transformacija plazmida v Escherichia coli. Journal of Biomedical Science. 9:246-252
- Didimus Boleng Land. 2015. Bakteriologija. Malang: UMM