Bakterie er prokaryote organismer at reproducere aseksuelt. Bakteriel reproduktion forekommer oftest ved en slags celledeling kaldet binær fission. Binær fission involverer opdelingen af en enkelt celle, hvilket resulterer i dannelsen af to celler, der er genetisk identiske. For at forstå processen med binær fission er det nyttigt at forstå bakteriecellestruktur.
Key takeaways
- Binær fission er den proces, hvormed en enkelt celle deler sig og danner to celler, der er genetisk identiske med hinanden.
- Der er tre almindelige bakteriecelleformer: stavformet, sfærisk og spiral.
- Almindelige bakteriecellekomponenter inkluderer: en cellevæg, en cellulær membran, cytoplasma, flagella, en nukleoid region, plasmider såvel som ribosomer.
- Binær fission som reproduktionsmiddel har en række fordele, og blandt andet er evnen til at reproducere i høje tal med en meget hurtig hastighed.
- Da binær fission producerer identiske celler, kan bakterier blive mere genetisk varieret gennem rekombination, hvilket indebærer overførsel af gener mellem celler.
Bakteriel cellestruktur
Bakterie har forskellige celleformer. For det meste almindelige bakteriecelleformer er sfæriske, stavformede og spiralformede. Bakterieceller indeholder typisk følgende strukturer: en cellevæg, celle membran, cytoplasma, ribosomerplasmider, flagellerog en nukleoidregion.
- Cellevæg: En ydre afdækning af cellen, der beskytter bakteriecellen og giver den form.
- cytoplasma: Et gellignende stof, der hovedsageligt består af vand, der også indeholder enzymer, salte, cellekomponenter og forskellige organiske molekyler.
- Cellemembran eller plasmamembran: Omgiver cellens cytoplasma og regulerer strømmen af stoffer ind og ud af cellen.
- flageller: Lang, piskelignende fremspring, der hjælper med den cellulære bevægelse.
- ribosomer: Cellestrukturer ansvarlige for protein produktion.
- Plasmider: Genbæring, cirkulær DNA strukturer, der ikke er involveret i reproduktion.
- Nukleoid-region: Område af cytoplasmaen, der indeholder det enkelte bakterielle DNA-molekyle.
Binær fission
De fleste bakterier, inklusive Salmonella og E coli, reproduceres ved binær fission. Under denne type aseksuel gengivelse, singlen DNA-molekyle gentages og begge kopier knytter sig på forskellige punkter til celle membran. Når cellen begynder at vokse og forlænges, øges afstanden mellem de to DNA-molekyler. Når bakterien næsten fordobler sin oprindelige størrelse, begynder cellemembranen at klemme indad i midten. Endelig a cellevæg former, der adskiller de to DNA-molekyler og deler den originale celle i to identiske datterceller.
Der er en række fordele forbundet med reproduktion gennem binær fission. En enkelt bakterie er i stand til at reproducere sig i høje tal med en hurtig hastighed. Under optimale forhold kan nogle bakterier fordoble deres befolkningstal i løbet af minutter eller timer. En anden fordel er, at der ikke spildes tid på at søge efter en makker, da reproduktionen er aseksuel. Derudover er dattercellerne, der er resultatet af binær fission, identiske med den originale celle. Dette betyder, at de er velegnede til livet i deres miljø.
Bakteriel rekombination
Binær fission er en effektiv måde for bakterier at reproducere, men det er ikke uden problemer. Da cellerne produceret gennem denne type reproduktion er identiske, er de alle modtagelige for de samme typer trusler, såsom miljøændringer og antibiotika. Disse farer kan ødelægge en hel koloni. For at undgå sådanne farer kan bakterier blive mere genetisk varieret gennem rekombination. Rekombination involverer overførsel af gener mellem celler. Bakteriel rekombination opnås gennem konjugering, transformation eller transduktion.
konjugation
Nogle bakterier er i stand til at overføre stykker af deres gener til andre bakterier, som de kontakter. Under konjugering forbinder en bakterie sig selv til en anden gennem en proteinrørsstruktur kaldet a pilus. Gener overføres fra den ene bakterie til den anden gennem dette rør.
Transformation
Nogle bakterier er i stand til at optage DNA fra deres miljø. Disse DNA-rester kommer oftest fra døde bakterieceller. Under transformation binder bakterien DNA'et og transporterer det over bakteriecellemembranen. Det nye DNA inkorporeres derefter i bakteriecellens DNA.
Transduktion
Transduktion er en type rekombination der involverer udveksling af bakterielt DNA gennem bakteriofager. Bakteriofager er virus der inficerer bakterier. Der er to typer transduktion: generaliseret og specialiseret transduktion.
Når en bakteriofag fastgøres til en bakterie, indsætter den sit genom i bakterien. Det virale genom, enzymer og virale komponenter replikeres derefter og samles i værtsbakterien. Når de nye bakteriofager er dannet, lyserer eller opdeles bakterien og frigøres de replikerede vira. Under samleprocessen kan noget af værtens bakterielle DNA imidlertid blive indkapslet i det virale kapsid i stedet for det virale genom. Når denne bakteriofag inficerer en anden bakterie, indsprøjter den DNA-fragmentet fra den tidligere inficerede bakterie. Dette DNA-fragment indsættes derefter i DNA'et for den nye bakterie. Denne type transduktion kaldes generaliseret transduktion.
Ved specialiseret transduktion inkorporeres fragmenter af værtsbakteriets DNA i de virale genomer i det nye bakteriofager. DNA-fragmenterne kan derefter overføres til alle nye bakterier, som disse bakteriofager inficerer.
Kilder
- Reece, Jane B. og Neil A. Campbell. Campbell biologi. Benjamin Cummings, 2011.