باکتری ها با تقسیم مشخص می شوند. انواع اصلی تقسیم باکتریایی و عوامل محدود کننده رشد جمعیت
22. هسته باکتری. انواع تقسیم سلولی باکتریایی فرآیند تقسیم
انواع تقسیم بندی:
1. شکافت عرضی دوتایی مساوی، منجر به تشکیل دو سلول دختر یکسان می شود. با این روش تقسیم، تقارن با توجه به محورهای طولی و عرضی وجود دارد. با شکافت دوتایی برابر، سلول مادر، با تقسیم، دو سلول دختر ایجاد می کند و خود ناپدید می شود.
2. شکافت دوتایی نابرابر، یا جوانه زدن. هنگام جوانه زدن، یک جوانه کوچک در یکی از قطب های سلول مادر تشکیل می شود که در روند رشد افزایش می یابد. به تدریج کلیه به اندازه سلول مادر می رسد و پس از آن از سلول دوم جدا می شود. دیواره سلولی کلیه به طور کامل دوباره سنتز می شود. در فرآیند جوانه زدن، تقارن فقط با توجه به محور طولی مشاهده می شود. هنگام جوانه زدن، سلول مادر یک سلول دختر ایجاد می کند و در بیشتر موارد تفاوت های مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی را می توان بین آنها یافت: یک سلول مادر قدیمی و یک سلول دختر جدید وجود دارد.
3. تولید مثل با تقسیم چندگانهمشخصه یک گروه از سیانوباکترهای تک سلولی است که در نتیجه سلول های کوچکی به نام بائوسیت (یونانی. بائه- کم اهمیت، سیتو- سلول) که تعداد آنها در گونه های مختلف از 4 تا 1000 عدد متغیر است. آزادسازی بیوسیت ها با شکستن دیواره سلولی مادر اتفاق می افتد. شکافت چندگانه بر اساس اصل شکافت دوتایی برابر است. تفاوت در این واقعیت نهفته است که در این مورد، پس از شکافت دوتایی، سلول های دختر حاصل رشد نمی کنند، اما دوباره تحت تقسیم قرار می گیرند.
23. هسته باکتری. اشکال تبادل اطلاعات ژنتیکی در باکتری ها تنوع در باکتری ها
اشکال تبادل مواد ژنتیکی در باکتری ها:
1. افقی
* تبدیل - انتقال مواد ژنتیکی، که شامل این واقعیت است که باکتری گیرنده قطعات DNA خارجی را از محیط خارجی می گیرد (جذب می کند).
الف) تبدیل القایی (به طور مصنوعی به دست آمده) زمانی رخ می دهد که DNA خالص شده به کشت باکتریایی که از کشت آن باکتری ها به دست می آید، اضافه می شود که ویژگی های ژنتیکی آنها به فرهنگ مورد مطالعه منتقل می شود.
ب) دگرگونی خود به خودی در شرایط طبیعی رخ می دهد و در هنگام مخلوط شدن سلول های ژنتیکی متفاوت در پیدایش نوترکیب ها خود را نشان می دهد. این به دلیل DNA آزاد شده توسط سلول ها در محیط به دلیل لیز آنها یا در نتیجه انتشار فعال DNA توسط سلول های دهنده زنده رخ می دهد.
* جذب جنسی
* ترانسفکشن - گونه ای از تبدیل سلول های باکتریایی فاقد دیواره سلولی که توسط یک اسید نوکلئیک ویروسی (فاژ) انجام می شود. با کمک ترانسفکشن، امکان ایجاد عفونت ویروسی در چنین باکتری هایی (بدون دیواره سلولی) وجود دارد. ترانسفکشن همچنین می تواند با سلول های دیگر (غیر باکتریایی) انجام شود، اگر DNA خارجی به آنها وارد شود، قادر به ترکیب مجدد با DNA این سلول ها، یا تولید مثل ویریون ها یا تکثیر خود باشد.
* کونژوگاسیون - فرآیند تبادل مواد ژنتیکی (کروموزومی و پلاسمید) که با تماس مستقیم بین سلول های دهنده و گیرنده انجام می شود. این فرآیند فقط توسط پلاسمیدهای مزدوج کنترل می شود که دارای مجموعه ای از ژن ها به نام تراوپرون (tra - از انگلیسی، انتقال - انتقال) هستند.
این اپرون سنتز دستگاه انتقال، همانندسازی مزدوج و پدیده حذف سطح را کنترل می کند. دستگاه انتقال یک پرز اهداکننده ویژه است که با کمک آن تماس بین سلول های مزدوج برقرار می شود. پرزهای اهداکننده ساختارهای لوله‌ای نازک دراز (20-1 میکرومتر) از طبیعت پروتئینی با قطر داخلی حدود 3 نانومتر هستند.
برقراری ارتباط بین اهداکننده و گیرنده
کشیدن یک رشته DNA از یک اهدا کننده به یک گیرنده
تکمیل رشته DNA منتقل شده با یک رشته مکمل در سلول گیرنده
نوترکیبی بین کروموزوم منتقل شده (قطعات آن) و کروموزوم سلول گیرنده
تولید مثل مروزیگوت
تشکیل سلول‌هایی که ویژگی‌های اهداکننده و گیرنده را دارند
همانندسازی مزدوج یک رشته انتقال یافته از DNA کروموزومی یا پلاسمید نیز تحت کنترل ژن های پلاسمید انجام می شود. مثال کلاسیک پلاسمید مزدوج عامل جنسی یا F-plasmid (از انگلیسی . باروری- باروری). پلاسمید F می تواند هم در حالت خودمختار باشد و هم در کروموزوم سلولی ادغام شود. با قرار گرفتن در یک حالت خودمختار، تنها انتقال خود را کنترل می کند، که در آن یک سلول P~ (سلولی فاقد پلاسمید F) به یک سلول P+ (سلولی حاوی پلاسمید F) تبدیل می شود. پلاسمید F می تواند در مناطق خاصی از کروموزوم باکتریایی ادغام شود، در این صورت انتقال مزدوج کروموزوم سلول را کنترل می کند.
بنابراین، کونژوگاسیون با برقراری تماس بین دهنده و گیرنده با استفاده از پرز اهدا کننده آغاز می شود. دومی با گیرنده غشای سلولی سلول گیرنده ادغام می شود. اغلب چنین تماسی نه تنها بین دو سلول، بلکه بین بسیاری از سلول‌ها برقرار می‌شود و توده‌های جفت‌گیری را تشکیل می‌دهند. فرض بر این است که رشته DNA در طول کونژوگه از طریق کانال پرز اهداکننده کشیده می شود. از آنجایی که پل اهداکننده شکننده است، فرآیند کونژوگه می‌تواند در هر زمانی قطع شود. بنابراین در حین کونژوگه یا بخشی از یک کروموزوم یا به ندرت یک کروموزوم کامل می تواند منتقل شود. با کمک پلاسمیدهای F، فرکانس انتقال ژن بین باکتری ها به طور قابل توجهی افزایش می یابد.
* انتقال - انتقال مواد ژنتیکی از یک سلول دهنده به یک سلول گیرنده با کمک باکتریوفاژها. بین انتقال غیر اختصاصی و اختصاصی تمایز قائل شوید.
الف) انتقال غیر اختصاصی - انتقال تصادفی قطعات DNA از یک سلول باکتری به سلول دیگر.
ب) انتقال ویژه فقط توسط فاژهای متوسط انجام می شود که می توانند در مناطق کاملاً مشخص کروموزوم یک سلول باکتری قرار گیرند و ژن های خاصی را حمل کنند.
مکانیسم های مولکولی تنوع باکتریایی
باکتری ها به دلیل سادگی نسبی سازماندهی و طول عمر کوتاه خود، سریعتر از بسیاری از موجودات دیگر دستخوش تغییر می شوند. تنوع آنها بر اساس جهش ها و نوترکیبی های ژنتیکی است، به ویژه آنهایی که با مشارکت عناصر قابل انتقال رخ می دهند.
* جهش ها تغییراتی در ژنوتیپ هستند که به طور پایدار به ارث می رسند. جهش ها می توانند خود به خود یا القایی باشند.
الف) جهش های خود به خودی بدون هیچ گونه اثرات خاصی رخ می دهند، در نتیجه خطا در همانند سازی و ترمیم رخ می دهند. متوسط فراوانی جهش های خود به خودی حدود 1106 (یک جهش در هر 1 میلیون سلول) است.
ب) جهش های القا شده با فرکانس بسیار بالاتری رخ می دهند، آنها در نتیجه قرار گرفتن در معرض جهش زاهای مختلف - عوامل فیزیکی و شیمیایی که به DNA آسیب می رسانند ایجاد می شوند: پرتوهای یونیزان، تابش UV، آنالوگ های مختلف بازهای DNA، ترکیبات آلکیله کننده، آکریدین ها، آنتی بیوتیک ها.
ج) جهش نقطه ای می تواند ناشی از: جایگزینی پایه، حذف (حذف) پایه، ظهور یک پایه اضافی (درج) باشد. جهش نقطه ای می تواند سه پیامد داشته باشد:
1) جایگزینی یک کدون با کدون دیگر، و بنابراین، یک اسید آمینه با دیگری.
2) تغییر در چارچوب خواندن، که منجر به تغییر در یک سری کامل از توالی های باقی مانده اسید آمینه می شود.
3) ظهور یک کدون "بی معنی" که منجر به خاتمه ترجمه در یک نقطه معین می شود.
سنتز پروتئین را می توان به طور کامل مسدود کرد. یک پروتئین تغییر یافته سنتز خواهد شد
همه اینها یا به از دست دادن برخی از ویژگی های فنوتیپی در جهش یافته منجر می شود، یا به ندرت منجر به ظهور یک ویژگی جدید در آن می شود.
نقض ژنوم می تواند نتیجه موارد زیر باشد:
*حذف های طولانی
* وارونگی (چرخش یک بخش کروموزوم به میزان 180 درجه)
* جابجایی (حرکت بخشی از کروموزوم از یک موقعیت به موقعیت دیگر)
همه اینها همچنین منجر به تغییر و اختلال در عملکردهای مختلف سلول (ارگانیسم) خواهد شد.
نقش بزرگی در تغییرپذیری باکتری‌ها و سایر ارگانیسم‌ها متعلق به عناصر ژنتیکی قابل انتقال است، یعنی ساختارهای ژنتیکی که می‌توانند دست‌نخورده در یک ژنوم خاص حرکت کنند یا از یک ژنوم به ژنوم دیگر، به عنوان مثال، از ژنوم پلاسمید به ژنوم دیگر حرکت کنند. باکتریایی و بالعکس سه دسته از عناصر قابل انتقال وجود دارد: عناصر IS، ترانسپوزون ها و اپیزوم ها.
# دنباله‌های درج (از انگلیسی، insertion sequence)، معمولاً اندازه‌های بیش از 2 هزار جفت پایه یا 2 کیلوبایت ندارند. (کیلوباز هزار جفت پایه است). عناصر IS تنها حامل یک ژن هستند که پروتئین ترانسپوزاز را کد می کند و با کمک آن عناصر IS به قسمت های مختلف کروموزوم وارد می شوند. آنها با اعداد مشخص می شوند: IS1، IS2، IS3 و غیره.
#ترانسپوزون ها بخش های بزرگتری از DNA هستند که توسط عناصر IS معکوس احاطه شده اند. آنها می توانند در قسمت های مختلف کروموزوم ادغام شوند یا از یک ژنوم به ژنوم دیگر حرکت کنند، یعنی مانند عناصر IS رفتار می کنند. علاوه بر ژن هایی که آنها را قادر به حرکت می کند، حاوی ژن های دیگری مانند ژن های مقاومت دارویی نیز هستند. ترانسپوزون‌ها در ژنوم پلاسمیدها، ویروس‌ها، پروکاریوتها و یوکاریوت‌ها یافت شده‌اند و مانند عناصر IS با شماره سریال Tp1، Tp2، Tp3 و غیره مشخص می‌شوند.
# اپیزوم‌ها شامل سیستم‌های خودتنظیم حتی بزرگ‌تر و پیچیده‌تر هستند که حاوی عناصر IS و ترانسپوزون‌ها هستند و می‌توانند در هر یک از دو حالت جایگزین خود - مستقل یا یکپارچه - در کروموزوم سلول میزبان تکثیر شوند. اپیزوم ها شامل فاژهای مختلف لیزوژنیک متوسط هستند. آنها با سایر عناصر قابل انتقال در داشتن پوسته پروتئینی خاص خود و چرخه تولید مثل پیچیده تر متفاوت هستند. اپیزوم ها خود ویروس هایی هستند که مانند سایر عناصر قابل انتقال، توانایی انتقال از یک ژنوم به ژنوم دیگر را به شکل دست نخورده دارند.
یکی از وظایف حیاتی پروکاریوت ها مانند هر موجود زنده دیگری تولید مثل است. در هسته خود، روند تولید مثل باکتری ها را می توان به عنوان افزایش تعداد افراد مشخص کرد که به دلیل تقسیم باکتری ها اتفاق می افتد.
میکروبیولوژی مدرن طرح های میتوز، میوز و آمیتوز را توصیف کرده است - اینگونه است که یوکاریوت ها تقسیم می شوند و پروکاریوت ها با تقسیم مستقیم تولید مثل می کنند.
پروکاریوت ها عمدتاً با تقسیم سلول باکتریایی والد به 2 سلول دختر یکسان تولید مثل می کنند. در شرایط مساعد، شکافت دوتایی هر 20 دقیقه اتفاق می افتد و در صورت بدتر شدن شرایط محیطی، زمان لازم برای رشد و تقسیم سلول افزایش می یابد. در صورت وجود شرایط نامطلوب خارجی، پروکاریوت ها تولید مثل را برای مدتی یا به طور کامل متوقف می کنند.
قبل از تقسیم سلول به نصف، یک دوره رشد سیتوپلاسم و تکثیر (دوبرابر شدن) کروموزوم باکتریایی، مانند عکس، انجام می شود.
تکرار کروموزوم باکتریایی حلقوی
افزایش اندازه سلول به دلیل تعدادی از فرآیندهای بیوسنتزی هماهنگ که به شدت کنترل می شوند رخ می دهد. روند رشد باکتری بی پایان نیست - هنگامی که پروکاریوت ها به اندازه بحرانی معین می رسند، تقسیم اتفاق می افتد.
مکانیسم تکثیر DNA باکتریایی
هنگام دوبرابر کردن DNA یک نوکلوئید (مشابه با هسته در یک سلول باکتریایی)، طرح زیر اجرا می شود:
- شروع - شروع تقسیم DNA تحت عمل یک replicon (یک دستگاه آنزیمی، بخشی از DNA حاوی اطلاعات در مورد تکرار).
- طویل شدن - ازدیاد طول، رشد زنجیره کروموزوم؛
- خاتمه تکمیل رشد زنجیره و مارپیچ شدن DNA در طول همانندسازی است.
به موازات تکثیر DNA، خود سلول رشد می کند و فاصله بین دو کروموزوم جدید که به وسیله مزوزوم ها به غشای سیتوپلاسمی متصل شده اند به تدریج افزایش می یابد. یک سلول پروکاریوتی مدتی پس از تکثیر شروع به تقسیم می کند. بدیهی است که تکثیر DNA است که فرآیند جداسازی را آغاز می کند.
فرآیند مشابهی برای میوز در یوکاریوت ها وجود ندارد. فرآیند میوز از بسیاری جهات با تولید مثل پروکاریوت ها متفاوت است. علاوه بر این، تقسیم سلول مادر به دو قسمت برای باکتری های گرم مثبت و گرم منفی ویژگی های خاص خود را دارد.
تولید مثل باکتری های گرم منفی
باکتری های گرم منفی دیواره سلولی نسبتاً نازکی دارند که اندامک حلقه ای، حلقه سپتال، تقریباً در مرکز آن قرار دارد. جداسازی باکتری ها با انقباض اندامک و ایجاد انقباض بین سلول های دختر اتفاق می افتد، همانطور که در عکس مشاهده می شود.
حلقه سپتال یک مجتمع پروتئینی پیچیده است که شامل بیش از 12 پروتئین مختلف است. با اتصال متوالی پروتئین ها به یکدیگر در یک توالی دقیق تشکیل می شود.
پروتئین های حلقه سپتوم وظایف زیر را برای تولید مثل انجام می دهند:
- اتصال رشته ها (پروتئین های حلقه) را در یک دنباله خاص به حلقه Z (شکل نابالغ اندامک حلقه) مدل کنید.
- اتصال حلقه Z به غشاء را فراهم می کند.
- تشکیل اندامک حلقه ای را با جداسازی (جداسازی) کروموزوم هماهنگ کنید.
- سنتز پپتیدوگلیکان - مهمترین جزء دیواره سلولی باکتریایی که محافظت اسمزی را فراهم می کند.
- هیدرولیز پپتیدوگلیکان را برای جداسازی سلول های جدید انجام دهید.
انقباض در باکتری های گرم منفی تمام غشای سلولی - غشاهای سیتوپلاسمی (داخلی) و بیرونی و همچنین لایه نازکی از پپتیدوگلیکان مرتبط با آنها توسط لیپوپروتئین را می پوشاند.
در طول میوز یوکاریوتی، روش مشابهی برای تقسیم سلولی توسط انقباض رخ نمی دهد.
تولید مثل باکتری های گرم مثبت
ضخامت دیواره باکتری های گرم مثبت بیش از دو برابر باکتری های گرم منفی است.
روند تولید مثل باکتری های گرم مثبت شبیه میتوز نیست و با میوز یوکاریوتی متفاوت است. در پایان فرآیند تکثیر DNA، باکتری های گرم مثبت انقباض ایجاد نمی کنند، بلکه مانند عکس، سپتوم عرضی را سنتز می کنند. در فرآیند سنتز، مانند ایجاد انقباض در باکتری های گرم منفی، مزوزوم ها شرکت می کنند و سپتوم را از لبه تا مرکز ساختار سلول تشکیل می دهند.
شکافت دوتایی عرضی یک سلول پروکاریوتی باکتری همیشه متقارن طولی و عرضی است که یکی دیگر از تفاوت‌های بین فرآیند و میوز در ساختار سلولی یوکاریوت‌ها است.
در شرایط مساعد، شکافت دوتایی مستقیم سلول های باکتریایی را می توان هم در یک و هم در چندین صفحه انجام داد که برای میوز غیرممکن است. در صورتی که سلول ها پس از جدا شدن پراکنده نشوند، تشکیل انجمن هایی با اشکال مختلف رخ می دهد:
- هنگامی که یک سلول در یک صفحه بریده می شود، زنجیره ای از سلول های کروی یا میله ای تشکیل می شود (دیپلوکوک های کروی، زنجیره ای از باکتری های میله ای شکل، مانند عکس).
- هنگامی که در سطوح مختلف از هم جدا می شوند، خوشه های سلولی به اشکال مختلف مشاهده می شوند (زنجیره های استرپتوکوک، بسته های سارسین، دسته های استافیلوکوک).
انواع اشکال پروکاریوت ها که در عکس دیده می شود، برای میوز سلول های هسته ای کاملاً غیرقابل تحقق است.
چنین جداسازی عرضی نه تنها برای باکتری های گرم مثبت، بلکه برای سیانوباکتری های رشته ای نیز معمول است.
تقسیم چندگانه سیانوباکتری ها
یکی از انواع تولید مثل دوتایی پروکاریوت ها، تشکیل چندگانه پروکاریوت های دختر از سلول مادر است که نمونه ای از سیانوباکتری ها است و کاملاً مشخصه میوز نیست.
الف - تولید مثل سیانوباکتری از جنس Dermocarpa
ب - تولید مثل سیانوباکتری از جنس Chroococcidiopsis
در ابتدا رشد سیتوپلاسمی و همانندسازی کروموزوم رخ می دهد. سپس همانطور که در فیلم مشاهده می کنید، تقسیمات دوتایی متوالی در داخل لایه فیبریلار اضافی بدن مادر صورت می گیرد که منجر به تشکیل بائوسیت (سلول های کوچک) می شود. تعداد آنها می تواند از 4 تا 1000 واحد متغیر باشد و با نوع سیانوباکتری ها مرتبط است. همانطور که در فیلم مشاهده می شود، پس از پاره شدن دیواره پروکاریوت مادر، بائوسیت ها آزاد می شوند.
علاوه بر تقسیم مساوی، برخی از باکتری ها با جوانه زدن تکثیر می شوند.
جوانه زدن به عنوان یک مورد خاص از شکافت دوتایی
در فوتو و کموتروف ها، صرف نظر از منبع غذایی (اتوتروف یا هتروتروف)، امکان تولید مثل ارگانیسم با جوانه زدن یافت می شود.
مکانیسم فرآیند به شرح زیر است:
- کلیه در قطب سلول مادر تشکیل می شود.
- کلیه به اندازه بدن مادر رشد می کند (این را می توان در عکس مشاهده کرد) و یک دیواره سلولی جدید برای کلیه سنتز می شود.
- یک سلول دختر کامل از مادر جدا می شود.
اگر فرآیند جداسازی دودویی محدودیتی نداشته باشد، مانند میوز
برای یوکاریوت ها، جوانه زدن به واقعیت پیری پروکاریوت بستگی دارد. به طور متوسط، سلول مادر بیش از 4 کلیه را جدا نمی کند.
جوانه زدن ویژگی های خاص خود را دارد:
- فقط تقارن طولی حفظ شده است (به وضوح در عکس قابل مشاهده است).
- پس از جوانه زدن، یک سلول مادر و یک سلول دختر به دست می آید، در حالی که پس از تقسیم دوتایی، هیچ سلول مادری وجود ندارد - دو سلول دختر معادل وجود دارد.
- ارگانیسم های مادر و دختر یکسان نیستند، تفاوت بین آنها به وضوح قابل مشاهده است - روند پیری مشاهده می شود.
در شرایط مطلوب فیزیکی و شیمیایی، پروکاریوت ها می توانند به صورت تصاعدی تقسیم شوند و تمام جهان را از خود پر کنند. با این حال، در واقعیت این اتفاق نمی افتد، زیرا عواملی وجود دارند که از تقسیم باکتریایی جلوگیری می کنند.
عوامل محدود کننده تقسیم
با تمام تنوع گونه ها و سازگاری، باکتری ها به طور نامحدود تکثیر نمی شوند. مطالعات نشان داده است که رشد جمعیت باکتریایی مطابق با قانون تولید مثل میکروارگانیسم ها اتفاق می افتد و قابل توصیف عددی و گرافیکی است.
رشد جمعیت مرتبط با تقسیم باکتری ها شامل چند مرحله است:
- مرحله تاخیر - دوره سازگاری، زمانی که برای انطباق با شرایط زندگی جدید زمان می برد، تقسیم ارزش بالایی ندارد.
- فاز لگاریتمی - دوره با بیشترین تعداد تقسیمات و رشد نمایی جمعیت.
- فاز ثابت - زمانی که رشد یک کلنی باکتری به صفر می رسد، تقسیم باکتری ها با تعداد مرگ و میرها به دلیل منابع غذایی محدود برابر می شود.
- تاخیر رشد - به دلیل کاهش قابل توجه منابع غذایی و تجمع مواد زائد سمی رخ می دهد.
شرایط نامساعد باعث توقف تقسیم باکتریایی و در نتیجه مرگ اجتناب ناپذیر جمعیت می شود.
من به عنوان دامپزشک کار می کنم. من به رقص تالار، ورزش و یوگا علاقه دارم. من رشد شخصی و توسعه تمرینات معنوی را در اولویت قرار می دهم. موضوعات مورد علاقه: دامپزشکی، زیست شناسی، ساخت و ساز، تعمیر، سفر. تابو: فقه، سیاست، فناوری اطلاعات و بازی های رایانه ای.
باکتری ها - پروکاریوت ها (غیر هسته ای) ساده ترین اشکال سازماندهی موجودات زنده هستند. می توانید از مقاله ما دریابید که این موجودات چیست.
نحوه تولید مثل باکتری ها: راه ها
راه های زیادی برای تکثیر باکتری ها وجود ندارد: تقسیم ساده، جوانه زدن، کونژوگاسیون (برخی از دانشمندان آن را یک فرآیند جنسی در باکتری ها می دانند). بیایید در مورد هر یک از آنها با جزئیات صحبت کنیم.
متداول ترین روش تولید مثل در باکتری ها در محیط طبیعی شکافت عرضی هم اندازه است. این بدان معناست که سلول مادر پس از دو برابر شدن رشته DNA و همه اندامک ها، به دو قسمت تقسیم می شود و دو سلول دختر تشکیل می شود که در آنها ماده ژنتیکی مشابه مادر خواهد بود. بنابراین، باکتری به معنای واقعی کلمه خود را شبیه سازی می کند. فرآیند تقسیم با تشکیل سپتوم عرضی یا انقباض در قسمت استوایی سلول اتفاق می افتد.
یکی دیگر از روش های تکثیر که باکتری ها در طبیعت و بدن انسان استفاده می کنند، جوانه زدن است که کمی با تقسیم تفاوت دارد. بنابراین، سلول مادر "به نصف" تقسیم نمی شود، بلکه یک سلول دختر (کلیه) را در یکی از قطب های خود "رشد" می کند. سلول مادر اغلب می تواند تا 4 سلول دختر رشد کند، پس از آن پیر می شود و می میرد. جوانه زدن، مانند تقسیم، کلون های ژنتیکی سلول مادر را تولید می کند.
فرآیند جنسی در باکتری ها
یکی دیگر از راه های تولید مثل باکتری ها که در آن ساده ترین فرآیند جنسی وجود دارد، کونژوگاسیون است. اغلب، باکتری های ساکن در بدن انسان یا حیوان به آن متوسل می شوند. آنها بر خلاف یوکاریوت ها (جانداران هسته ای)، گامت تشکیل نمی دهند و سلول های زایا (گامت ها) را با هم ادغام نمی کنند.
در جریان چنین تولید مثلی، دو سلول باکتری با هم تماس پیدا می‌کنند، یک پل مزدوج را تشکیل می‌دهند و ژن‌ها را مبادله می‌کنند و در نتیجه سلول‌های ژنتیکی جدید تشکیل می‌شوند. به این فرآیند نوترکیبی ژنتیکی نیز می گویند. باکتری هایی مانند E.coli (Escherichia coli) و برخی دیگر از باکتری های گرم منفی و گرم مثبت از طریق جنسی تولید مثل می کنند.
صفحه 2
راه اصلی تکثیر باکتری ها از طریق تقسیم سلول به دو قسمت (شکافت دوتایی) است. در این حالت، غشای پلاسمایی و دیواره داخل آن فرو می‌روند و آن را از وسط می‌بندند. هجوم غشاء بین نقاط اتصال دو مولکول DNA دایره ای دختر رخ می دهد که در نتیجه سلول های دختر کپی هایی از کروموزوم مادری فراهم می شود. باکتری ها توانایی تشکیل اندوسپور را دارند. برخی از اندوسپورها دارای غشاهای چند لایه متراکم هستند، در برابر عوامل محیطی تهاجمی مقاوم هستند و توانایی جوانه زنی را برای مدت طولانی حفظ می کنند.
فرآیند جنسی در باکتری ها انتقال DNA از یک سلول به سلول دیگر و به دنبال آن نوترکیبی ژنتیکی است. تبادل مواد ارثی می تواند از طریق کونژوگاسیون (تماس مستقیم با سلول)، انتقال (انتقال DNA توسط ویروس باکتریوفاژ)، یا تبدیل (جذب قطعات DNA از خارج) انجام شود. با این حال، جهش ها منبع جهانی تنوع هستند. آنها در ترکیب با سرعت تولید مثل باکتری ها، توانایی بالایی برای سازگاری با شرایط محیطی برای این موجودات فراهم می کنند.
انواع مختلفی از باکتری ها می توانند تقریباً از هر ترکیب آلی به عنوان منبع انرژی استفاده کنند - نه تنها از مواد مغذی مانند قندها، اسیدهای آمینه و چربی ها، بلکه مواد زائد مانند اوره و اسید اوریک موجود در ادرار و موادی که مدفوع را تشکیل می دهند. یکی از انواع باکتری ها حتی می تواند از پنی سیلین به عنوان یک سوبسترای مغذی استفاده کند که بسیاری از باکتری ها را از بین می برد.
همچنین ببینید
عوامل اصلی محیط آبی و تأثیر آنها بر موجودات
مقدمه در سیاره ما، موجودات زنده بر چهار زیستگاه مسلط شده اند. محیط آبی اولین محیطی بود که حیات در آن پدید آمد و گسترش یافت. تنها پس از آن موجودات زنده زمین را تصرف کردند...
مهندسی ژنتیک
مقدمه مهندسی ژنتیک رشته ای از بیوتکنولوژی است که شامل اقدامات بازآرایی ژنوتیپ ها می شود. ماهیت مهندسی ژنتیک به درک این موضوع برمی گردد که هر موجودی، خواه آن ...
آسپسیس در بیوتکنولوژی
مقدمه فرآیندهای بیوتکنولوژیک به طور کلی تحت شرایط آسپتیک انجام می شود. آسپسیس مجموعه ای از اقدامات با هدف جلوگیری از ورود مواد خارجی به محیط است.
برخی از میکروارگانیسم ها با اسپورزایی (اکتینومیست ها و قارچ ها) و جوانه زدن (مخمر) تولید مثل می کنند، برخی از میکروارگانیسم ها از طریق جنسی تولید مثل می کنند، اما بیشتر آنها به صورت غیرجنسی (به صورت رویشی) تولید مثل می کنند. در شرایط مساعد، تولید مثل با سرعت غیرعادی پیش می رود - هر 20-30 دقیقه، سلول باکتری مادر به دو سلول دختر تقسیم می شود. سلول دختر در نهایت تبدیل به سلول مادر می شود و همچنین تقسیم می شود. بنابراین، تقسیم باکتری ها به صورت تصاعدی پیش می رود. اگر چنین تقسیم‌بندی بدون مانع پیش می‌رفت، در عرض 48 ساعت یک باکتری می‌توانست صدها میلیارد سلول ایجاد کند و در عرض پنج روز چنین جرمی ایجاد می‌کرد که حوضه‌های تمام دریاها و اقیانوس‌ها را پر می‌کرد. با این حال، این اتفاق نمی افتد، زیرا میکروارگانیسم ها تحت تاثیر عوامل محیطی مختلف قرار می گیرند.
تقسیم سلولی با افزایش یکنواخت در نیتروژن کل، RNA و پروتئین در سیتوپلاسم انجام می شود. سپس همانندسازی (دوبرابر شدن) DNA اتفاق می افتد. در یک سلول در حال تقسیم، پیوندهای هیدروژنی بین مارپیچ‌های DNA شکسته شده و مارپیچ‌های DNA دختر تشکیل می‌شوند (شکل 25).
برنج. 25. فرآیند شکافت دوتایی پروکاریوت های میله ای شکل
3 - کشش سلول;
- تشکیل یک پارتیشن؛
5- تقسیم سلولی
بلافاصله پس از همانندسازی DNA، به دلیل بیرون زدگی دو لایه از غشای سیتوپلاسمی به سمت یکدیگر، ازدیاد طول سلول و تشکیل سپتوم عرضی آغاز می شود. بیشتر اوقات، سپتوم در وسط سلول مادر تشکیل می شود که در نتیجه سلول های دختر تقریباً یک اندازه هستند. بین لایه‌های سپتوم، دیواره سلولی تشکیل می‌شود.
در فرآیند تولید مثل، یکی از نیمه های سلول به طور مداوم تاژک ها را حفظ می کند. در مرحله نهایی تولید مثل باکتری، تاژک تیک ها در نیمه دیگر رشد می کنند.
رشد و تولید مثل میکروارگانیسم ها به عوامل مختلف محیطی و ویژگی های گونه بستگی دارد. مشاهده رشد میکروارگانیسم های کشت شده در یک محیط غذایی مایع در مخازن بسته نشان می دهد که رشد زیست توده به منبع انرژی نیاز دارد، وجود اجزای لازم برای سنتز زیست توده، عدم وجود بازدارنده در محیط که مانع رشد سلولی می شود، حفظ محیط زیست. شرایط فیزیکی و شیمیایی لازم تحت این شرایط، رشد میکروارگانیسم ها را می توان به طور مشروط به چند مرحله یا دوره متوالی تقسیم کرد (شکل 26):
1. فاز تاخیر (انگلیسی: تاخیر - تاخیر) - دوره بین کاشت باکتری و شروع تولید مثل. در این دوره، کشت باکتری با محیط غذایی سازگار می شود. این خود را در تجمع مقدار بهینه آنزیم های لازم، در غیر فعال شدن برخی از بازدارنده های موجود در محیط، در جوانه زدن هاگ ها و غیره نشان می دهد. در شرایط مساعد، اندازه باکتری ها افزایش می یابد و برای تقسیم آماده می شوند. مرحله تاخیر می تواند از 10 دقیقه تا چند ساعت طول بکشد، اما به طور متوسط 4-5 ساعت است.
3. مرحله رشد لگاریتمی یا نمایی، دوره شدیدترین تقسیم باکتری است. باکتری ها هر 20-40 دقیقه تقسیم می شوند. در طول این مرحله، باکتری ها به ویژه آسیب پذیر هستند، که با حساسیت بالای سلول های در حال رشد به عوامل محیطی توضیح داده می شود. مدت رشد تصاعدی بستگی به غلظت مواد مغذی در بستر دارد و به طور متوسط 5-6 ساعت است.
5. فاز رشد ساکن در اثر تخلیه تدریجی محیط، تجمع آنزیم های لیتیک در آن، مهار شیمیایی رشد سلول های میکروبی توسط محصولات متابولیک ایجاد می شود. این فاز با افزایش مقاومت باکتری ها در برابر بسیاری از عوامل شیمیایی و فیزیکی متفاوت از فاز قبلی است. با شروع این مرحله، تعداد سلول‌های زنده به حداکثر میزان خود می‌رسد و بسته به نوع میکروارگانیسم‌ها و ویژگی‌های کشت آنها، چندین ساعت در این حداکثر باقی می‌مانند. در پایان این مرحله، برخی از میکروارگانیسم ها فرآیند اسپورزایی را تجربه می کنند.
6. مرحله نهایی فرآیند تولید مثل - مرحله پیری و مرگ - با مرگ باکتری ها به دلیل تخلیه محیط غذایی و تجمع محصولات متابولیک در آن مشخص می شود. اتولیز میکروارگانیسم ها به عنوان یک تظاهر شدید از بی ثباتی سلولی پس از توقف رشد مشاهده می شود. مدت این مرحله می تواند از چند ساعت تا چند هفته باشد.
تاریخ انتشار: 1394/11/11; خواندن: 2315 | نقض حق چاپ صفحه
studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018. (0.002 s) ...
باکتری ها مانند همه موجودات زنده تولید مثل می کنند. این اغلب با تقسیم عرضی ساده در سطوح مختلف اتفاق می افتد. در این حالت، ترکیبات مختلفی از سلول ها تشکیل می شود: اتصالات زوج، سلول های تک، خوشه ها، زنجیره ها، بسته ها و غیره.
برخی از میکروارگانیسم ها با اسپورزایی (اکتینومیست ها و قارچ ها) و جوانه زدن (مخمر) تکثیر می شوند، برخی از میکروارگانیسم ها از طریق جنسی تولید مثل می کنند، اما بیشتر آنها به صورت غیرجنسی (به صورت رویشی) تولید مثل می کنند.
در شرایط مساعد، تولید مثل با سرعت غیرعادی پیش می رود - هر 20-30 دقیقه، سلول باکتری مادر به دو سلول دختر تقسیم می شود. سلول دختر در نهایت تبدیل به سلول مادر می شود و همچنین تقسیم می شود.
بنابراین، تقسیم باکتری ها به صورت تصاعدی پیش می رود. اگر چنین تقسیم‌بندی بدون مانع پیش می‌رفت، در عرض 48 ساعت یک باکتری می‌توانست صدها میلیارد سلول ایجاد کند و در عرض پنج روز چنین جرمی ایجاد می‌کرد که حوضه‌های تمام دریاها و اقیانوس‌ها را پر می‌کرد. با این حال، این اتفاق نمی افتد، زیرا میکروارگانیسم ها تحت تاثیر عوامل محیطی مختلف قرار می گیرند.
تقسیم سلولی با افزایش یکنواخت در نیتروژن کل، RNA و پروتئین در سیتوپلاسم انجام می شود.
سپس همانندسازی (دوبرابر شدن) DNA اتفاق می افتد. در یک سلول در حال تقسیم، پیوندهای هیدروژنی بین مارپیچ‌های DNA شکسته می‌شود و مارپیچ‌های تک دختری DNA تشکیل می‌شوند (شکل 25).
25. فرآیند شکافت دوتایی پروکاریوت های میله ای شکل
1 - تشکیل تک مارپیچ DNA.
2 - دو برابر شدن (تکثیر) DNA.
3 - کشش سلول;
- تشکیل یک پارتیشن؛
4 - پایان تشکیل پارتیشن و تشکیل دیواره سلولی محدب.
5- تقسیم سلولی
بلافاصله پس از همانندسازی DNA، به دلیل بیرون زدگی دو لایه از غشای سیتوپلاسمی به سمت یکدیگر، ازدیاد طول سلول و تشکیل سپتوم عرضی آغاز می شود.
بیشتر اوقات، سپتوم در وسط سلول مادر تشکیل می شود که در نتیجه سلول های دختر تقریباً یک اندازه هستند. بین لایه‌های سپتوم، دیواره سلولی تشکیل می‌شود.
مارپیچ منفرد DNA در سلول های جدید به عنوان الگویی برای ایجاد مارپیچ دوم عمل می کند که در نتیجه یک مارپیچ دوگانه از DNA با پیوندهای هیدروژنی بازسازی شده و تشکیل یک نوکلوئید جدید ایجاد می شود.
در فرآیند تولید مثل، یکی از نیمه های سلول به طور مداوم تاژک ها را حفظ می کند.
در مرحله نهایی تولید مثل باکتری، تاژک تیک ها در نیمه دیگر رشد می کنند.
رشد و تولید مثل میکروارگانیسم ها به عوامل مختلف محیطی و ویژگی های گونه بستگی دارد. مشاهده رشد میکروارگانیسم های کشت شده در یک محیط غذایی مایع در مخازن بسته نشان می دهد که رشد زیست توده به منبع انرژی نیاز دارد، وجود اجزای لازم برای سنتز زیست توده، عدم وجود بازدارنده در محیط که مانع رشد سلولی می شود، حفظ محیط زیست. شرایط فیزیکی و شیمیایی لازم
تحت این شرایط، رشد میکروارگانیسم ها را می توان به طور مشروط به چند مرحله یا دوره متوالی تقسیم کرد (شکل 26):
برنج. 26. منحنی رشد معمولی جمعیت میکروارگانیسم ها 1 - فاز تاخیر.
2 - مرحله رشد سریع 3 - فاز رشد لگاریتمی (نمایی)؛
4 - فاز عقب ماندگی رشد; 5 - فاز رشد ثابت. 6- مرحله پیری و مردن.
فاز تاخیر (انگلیسی: تاخیر - تاخیر) - دوره بین کاشت باکتری و شروع تولید مثل. در این دوره، کشت باکتری با محیط غذایی سازگار می شود. این خود را در تجمع مقدار بهینه آنزیم های لازم، در غیر فعال شدن برخی از بازدارنده های موجود در محیط، در جوانه زدن هاگ ها و غیره نشان می دهد. در شرایط مساعد، اندازه باکتری ها افزایش می یابد و برای تقسیم آماده می شوند.
مرحله تاخیر می تواند از 10 دقیقه تا چند ساعت طول بکشد، اما به طور متوسط 4-5 ساعت است.
2. فاز رشد تسریع شده پس از مرحله تاخیر مشاهده می شود و با افزایش سرعت تقسیم میکروارگانیسم ها و تجمع زیست توده مشخص می شود.
3. مرحله رشد لگاریتمی یا نمایی، دوره شدیدترین تقسیم باکتری است.
باکتری ها هر 20-40 دقیقه تقسیم می شوند. در طول این مرحله، باکتری ها به ویژه آسیب پذیر هستند، که با حساسیت بالای سلول های در حال رشد به عوامل محیطی توضیح داده می شود. مدت رشد تصاعدی بستگی به غلظت مواد مغذی در بستر دارد و به طور متوسط 5-6 ساعت است.
4. مرحله کاهش، دوره انتقالی از رشد نمایی به مرحله رشد ثابت است. در طی این مرحله، مواد مغذی بستر و تجمع محصولات متابولیکی در آن کاهش می یابد که از شدت تولید مثل میکروارگانیسم ها می کاهد.
فاز رشد ثابت به دلیل تخلیه تدریجی محیط، تجمع آنزیم های لیتیک در آن و مهار شیمیایی رشد سلول های میکروبی توسط محصولات متابولیک ایجاد می شود. این فاز با افزایش مقاومت باکتری ها در برابر بسیاری از عوامل شیمیایی و فیزیکی متفاوت از فاز قبلی است. با شروع این مرحله، تعداد سلول‌های زنده به حداکثر میزان خود می‌رسد و بسته به نوع میکروارگانیسم‌ها و ویژگی‌های کشت آنها، چندین ساعت در این حداکثر باقی می‌مانند.
در پایان این مرحله، برخی از میکروارگانیسم ها فرآیند اسپورزایی را تجربه می کنند.
6. مرحله نهایی فرآیند تولید مثل - مرحله پیری و مرگ - با مرگ باکتری ها به دلیل تخلیه محیط غذایی و تجمع محصولات متابولیک در آن مشخص می شود. اتولیز میکروارگانیسم ها به عنوان یک تظاهر شدید از بی ثباتی سلولی پس از توقف رشد مشاهده می شود.
مدت این مرحله می تواند از چند ساعت تا چند هفته باشد.
تاریخ انتشار: 1394/11/11; خواندن: 2316 | نقض حق چاپ صفحه
studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018. (0.001 s) ...
تولید مثل میکروارگانیسم ها - تقسیم دوتایی میکروارگانیسم های تک سلولی (باکتری ها، ریکتزیا، تک یاخته ها، مخمرها) که در نتیجه آن دو فرد دختر جدید تشکیل می شود که دارای اطلاعات ژنتیکی سلول مادر هستند. قارچ های مخمر مانند می توانند با جوانه زدن، هاگ ها تکثیر شوند. کپک ها و اکتینومیست ها معمولاً توسط هاگ ها تکثیر می شوند.
باکتری ها
آنها با تقسیم عرضی ساده تولید مثل می کنند.
باکتری ها سلول های هاپلوئید هستند. ترکیب سلول های باکتریایی شامل کپسول، دیواره سلولی، غشای سیتوپلاسمی، سیتوپلاسم است که در آن مزوزوم ها، ریبوزوم ها، نوکلوئیدها و انکلوژن ها قرار دارند. برخی از سلول های باکتریایی تاژک دارند و هاگ تشکیل می دهند.
برخلاف سلول‌های حیوانی، ساختارهای داخلی سلول‌های باکتریایی مانند مزوزوم‌ها، ریبوزوم‌ها و نوکلوئید غشاهایی ندارند که آنها را از سیتوپلاسم جدا می‌کند.
با توجه به روش تغذیه، باکتری ها به اتوتروف و هتروتروف، با توجه به روش تنفس - به هوازی و بی هوازی تقسیم می شوند.
اکتینومیست ها
آنها با هاگ و تقسیم عرضی (بند زدن) هیف ها تکثیر می شوند.
یک موقعیت میانی بین قارچ ها و باکتری ها اشغال کنید. در میان قارچ های تابشی، شبکه ای از گونه های بیماری زا وجود دارد - عوامل ایجاد کننده اکتینومیکوز. بسیاری از اکتینومیست ها تولید کننده آنتی بیوتیک هستند. (سانتی متر.
آنتی بیوتیک ها). در Burgey "Determinant" اکتینومیست ها استرپتومیست نامیده می شوند.
مخمر
2 نوع تولید مثل مخمر وجود دارد - رویشی (غیر جنسی) و جنسی با تشکیل هاگ. در بیشتر گونه های مخمر، تکثیر رویشی با جوانه زدن و به ندرت با تقسیم (Schizosaccharomyces) انجام می شود. اسپوروژنیک. مخمر فقط با جوانه زدن تکثیر می شود. تولید مثل جنسی در شرایط نامطلوب رخ می دهد، زمانی که مخمر از جوانه زدن متوقف می شود و به کیسه های (آسی) با هاگ - آسکوسپور تبدیل می شود.
فرآیند جنسی شامل پیوند (همجوشی) 2 سلول رویشی با به هم رساندن آنها و تشکیل یک کانال جفتی است که در آن بخش هایی از پلاسما و هسته سلول با هم ادغام می شوند که کاریوگامی نامیده می شود و با تشکیل یک زیگوت دیپلوئید که نشان دهنده 2 سلول متصل است. توسط یک کانال کوپلاسیون
تقسیم کاهشی یا میوز همراه با نصف شدن تعداد کروموزوم ها، بلافاصله و بدون فرآیند جنسی رخ می دهد و زیگوت با 4 هاگ هاپلوئید به اسکیت تبدیل می شود، بنابراین نسل رویشی این گونه هاگ ها هاپلوئید است. هاگ ها بدون جفت شدن جوانه می زنند. مخمر Zygosaccharomyces به این ترتیب تولید مثل می کند. در مخمر ساکارومایسس، فرآیند جنسی زمانی اتفاق می افتد که هاگ ها یا سلول های جوانه زده از آنها با هم ادغام می شوند و یک زیگوت دیپلوئیدی تشکیل می دهند که بلافاصله شروع به جوانه زدن می کند و فرزندان دیپلوئیدی را تشکیل می دهد.
میوز درست قبل از تشکیل هاگ رخ می دهد.
قارچ کپک زدن
قارچ ها تولید مثل رویشی، جنسی و غیرجنسی دارند.
تکثیر رویشی را می توان با جداسازی از توده اصلی میسلیوم قسمت های آن، که می تواند به طور مستقل رشد کند، و همچنین با جوانه زدن میسلیوم یا سلول های فردی در قارچ های مخمر انجام داد.
تولیدمثل جنسی شامل ادغام سلول های زاینده و در نتیجه یک زیگوت است.
تولید مثل غیرجنسی با کمک تشکیلات خاصی به نام هاگ انجام می شود. هاگ ها می توانند در داخل هاگ های ویژه یا در انتهای خروجی های خاص میسلیوم - کنیدیوفورها ایجاد شوند.
روش اصلی تکثیر قارچ های کپک با کمک هاگ است. کپک به طرز باورنکردنی سریع رشد می کند.
در قالب نان معمولی، نقاط سیاه کوچک را می توان تشخیص داد - اسپورانژیا، که در آن هاگ تشکیل می شود. یک اسپورانژیوم حاوی 50000 هاگ است که هر یک از آنها قادر است صدها میلیون هاگ جدید را تنها در چند روز تولید کند! و اگر شرایط مساعد باشد، کپک به سرعت روی کتاب، کفش یا درخت افتاده در جنگل ظاهر می شود.
باکتری ها: فعالیت حیاتی باکتری ها با رشد مشخص می شود- تشکیل اجزای ساختاری و عملکردی سلول و افزایش خود سلول باکتری، و همچنین تولید مثل- خود تولید مثل، منجر به افزایش تعداد سلول های باکتریایی در جمعیت می شود.
باکتری ها تکثیر می شوندبا شکافت دوتایی به نصف، کمتر با جوانه زدن.
اکتینومیست ها، مانند قارچ ها، می توانند توسط هاگ تکثیر شوند. برای یک گروه از سیانوباکترهای تک سلولی، تقسیم چندگانه توصیف شده است (یک سری تقسیمات دوتایی متوالی سریع، که منجر به تشکیل 4 تا 1024 سلول جدید می شود). اکتینومیست ها که باکتری های منشعب هستند با تکه تکه شدن سلول های رشته ای تکثیر می شوند.باکتری های گرم مثبت با رشد پارتیشن های تقسیم سنتز شده به داخل سلول تقسیم می شوند و یک پارتیشن عرضی از محیط به مرکز با مشارکت مزوزوم ها سنتز می کنند.
و گرم منفی - با انقباض (در محل تقسیم، انحنای تدریجی فزاینده CPM و دیواره سلولی به سمت داخل پیدا می شود.)، در نتیجه تشکیل شکل های دمبلی شکل، که از آن دو سلول یکسان تشکیل می شود. . هنگام جوانه زدن، کلیه تشکیل می شود و در یکی از قطب های سلول مادر رشد می کند، سلول مادر علائم پیری را نشان می دهد و معمولا نمی تواند بیش از 4 سلول دختر تولید کند.
در باکتری های دیگر، علاوه بر تولید مثل، یک فرآیند جنسی مشاهده می شود، اما در ابتدایی ترین شکل.
روند جنسی باکتری ها با فرآیند جنسی یوکاریوت ها متفاوت است، زیرا باکتری ها گامت تشکیل نمی دهند و همجوشی سلولی رخ نمی دهد. با این حال، رویداد اصلی فرآیند جنسی، یعنی تبادل مواد ژنتیکی، در این مورد نیز رخ می دهد. به این حالت نوترکیبی ژنتیکی می گویند.
تقسیم سلولی با تکثیر کروموزوم باکتری بر اساس یک نوع نیمه محافظه کار انجام می شود (زنجیره DNA دو رشته ای باز می شود و هر رشته توسط یک رشته مکمل تکمیل می شود) که منجر به دو برابر شدن مولکول های DNA هسته باکتری می شود - نوکلوئید تکثیر DNA در سه مرحله انجام می شود: شروع، افزایش طول یا رشد زنجیره و پایان.
تولیدمثل اسپیروکت ها: تقسیم سلولی-تقسیم سلولی در باکتری ها، که در آن سلول مادر دو سلول دختر ایجاد می کند. در سه مرحله انجام می شود:
1) همانندسازی مولکول DNA کروموزوم دایره ای متصل به مزوزوم که آن نیز به دو قسمت تقسیم می شود.
2) رقیق شدن با کمک مزوزوم های دو کروموزوم حلقه دختر.
3) تقسیم سیتوپلاسم توسط سپتوم عرضی که از محیط تا مرکز سلول تشکیل می شود.
پرورش قارچ:
اکثر قارچ ها قادر به تولید مثل رویشی، غیرجنسی و جنسی مناسب هستند.
پلئومورفیسم مشخصه است - وجود چندین نوع هاگ به طور همزمان، به عنوان مثال، غیرجنسی و جنسی.
تولید مثل رویشی
- بخش هایی از میسلیوم
- تشکل های تخصصی: آرتروسپورها (ایدیا) با دیواره های نازک یا هاگ های کلامیدیا با ضخیم ها، با برخی تفاوت ها، هنگامی که میسلیوم از هم جدا می شود، تشکیل می شوند و سپس باعث ایجاد یک جدید می شوند.
- جوانه زدن هیف ها یا سلول های منفرد (مثلاً در مخمر).
آسکوسپورها در کیسه‌داران و بازیدیوسپورها در smuts نیز جوانه می‌زنند. جوانه های حاصل به تدریج جدا می شوند، رشد می کنند و در نهایت خودشان شروع به جوانه زدن می کنند.
تولید مثل غیرجنسی
در واقع تولید مثل غیرجنسی از طریق هاگ اتفاق می افتد.
بسته به روش تشکیل، هاگ های درون زا و اگزوژن متمایز می شوند.
- هاگ های درون زا(اسپورانژیوسپورها) مشخصه قارچهای پایینی هستند.
آنها در داخل سلول های خاصی به نام اسپورانژیا تشکیل می شوند.
- اختلافات برون زامعمولاً کنیدیا نامیده می شوند و در قارچ های بالاتر و برخی پایین تر یافت می شوند.
آنها در بالا یا در طرف هیف های خاص - کندیوفورهای عمودی که می توانند ساده یا منشعب باشند تشکیل می شوند.
آنها با یک پوسته متراکم پوشیده شده اند، بنابراین کاملاً پایدار هستند، اما بی حرکت هستند. آنها را می توان توسط جریان هوا یا حیوانات برداشت و در فواصل قابل توجهی حمل کرد. هنگام جوانه زدن، آنها یک لوله رشد و سپس هیف می دهند.
تولید مثل جنسی
صرف گامت
برای قارچ های پایین تر، همجوشی گامت های هاپلوئید با ایزوگامی، ناهمسانی (هتروگامی) یا اووگامی مشخص می شود.
در مورد اوگامی، اندام تناسلی رشد می کند - اوگونیا(مونث) و آنتریدیا(نر). در طول لقاح، تشکیل اوسپورها- این یک زیگوت است که با یک پوسته ضخیم پوشیده شده است، مدتی را در حالت استراحت می گذراند و سپس جوانه می زند.
سرعت و مراحل تولید مثل باکتری در شرایط ثابت
هنگام رشد باکتری در یک محیط غذایی مایع، رشد کشت نزدیک به پایین، منتشر یا سطحی (به شکل فیلم) مشاهده می شود.
رشد یک کشت دوره‌ای از باکتری‌هایی که روی یک محیط غذایی مایع رشد می‌کنند به چند مرحله یا دوره تقسیم می‌شوند:
1. فاز تاخیر؛
2. مرحله رشد لگاریتمی؛
3. مرحله رشد ثابت یا حداکثر غلظت باکتری.
4. مرحله مرگ باکتریایی
این مراحل را می توان به صورت گرافیکی به عنوان بخش هایی از منحنی تولید مثل باکتری به تصویر کشید، که منعکس کننده وابستگی لگاریتم تعداد سلول های زنده به زمان کشت آنها است.
مرحله تاخیر - دوره بین کاشت باکتری و شروع تولید مثل.
مدت زمان فاز تاخیری به طور متوسط 4-5 ساعت است و در عین حال اندازه باکتری ها افزایش می یابد و برای تقسیم آماده می شوند. مقدار اسیدهای نوکلئیک، پروتئین و سایر اجزاء افزایش می یابد.
مرحله رشد لگاریتمی (نمایی) دوره ای از تقسیم شدید باکتری ها است. مدت زمان آن حدود 5-6 ساعت است در شرایط رشد بهینه باکتری ها می توانند هر 20-40 دقیقه تقسیم شوند.
در طول این مرحله، باکتری ها آسیب پذیرترین هستند، که با حساسیت بالای اجزای متابولیک یک سلول به سرعت در حال رشد به بازدارنده های سنتز پروتئین، اسیدهای نوکلئیک و غیره توضیح داده می شود.
سپس مرحله رشد ثابت می آید، که در آن تعداد سلول های زنده بدون تغییر باقی می ماند و حداکثر سطح (غلظت M) را تشکیل می دهد. مدت آن بر حسب ساعت بیان می شود و بسته به نوع باکتری، خصوصیات و کشت آنها متفاوت است.
فرآیند رشد باکتری ها با مرحله مرگ تکمیل می شود که با مرگ باکتری ها در شرایط تخلیه منابع ماده غذایی و تجمع محصولات متابولیک باکتری ها در آن مشخص می شود. مدت آن از 10 ساعت تا چند هفته متغیر است. شدت رشد و تکثیر باکتری ها به عوامل زیادی از جمله ترکیب بهینه محیط غذایی، پتانسیل ردوکس، pH، دما و غیره بستگی دارد.
سرعت رشد باکتری ها هم به شرایط خارجی و هم به ویژگی های فیزیولوژیکی خود سلول بستگی دارد.
در صورت وجود شرایط مساعد، رشد یک سلول باکتریایی با تولید مثل به پایان می رسد. راه اصلی تکثیر بیشتر باکتری ها، تقسیم سلولی به نصف است. تقسيم قبل از تكثير (دوبرابر شدن) كروموزوم انجام مي شود. این دو فرآیند ارتباط نزدیکی با هم دارند. فرکانس تکثیر با سرعت رشد سلول تنظیم می شود. همانندسازی کروموزوم باکتریایی به روشی که قبلا توضیح داده شد انجام می شود (به بخش 3.2.5 مراجعه کنید).
مطالعه توزیع یکنواخت مواد ژنتیکی بین سلول‌های دختری که در نتیجه تقسیم سلول مادر ایجاد شد، به G. Jacob، S. Brenner و T. Cousin (1963) اجازه داد تا مفهوم replicon را فرموله کنند. رپلیکون واحد همانندسازی است؛ بخشی از DNA حاوی عناصر تنظیمی لازم برای همانندسازی مستقل است. در باکتری ها، این کروموزوم ها و پلاسمیدها هستند. هر رپلیکون حاوی حداقل دو جایگاه است که در کنترل تکثیر نقش دارند: یک ژن مشابه ساز ساختاری (ژن آغازگر) که سنتز پروتئین آغازگر را تعیین می کند و یک مکان تکرار کننده ویژه که سیگنال های شروع تکثیر کروموزوم را تشخیص می دهد.
پس از دوره معینی از رشد، سلول به وضعیت فیزیولوژیکی خاصی می رسد. از غشای سیتوپلاسمی، رپلیکون سیگنال هایی در مورد نیاز به همانندسازی کروموزوم و آمادگی سلول برای تقسیم دریافت می کند. تحت تأثیر سیگنال ها، فعالیت ژن ساختاری فعال می شود و پروتئین آغازگر سنتز می شود.
با عمل بر روی شبیه ساز، شروع به تکثیر می کند.
یک تعامل هماهنگ بین سیستم تکثیر کروموزوم و تقسیم سلولی وجود دارد: تقسیم سلولی همیشه قبل از دو برابر شدن کروموزوم انجام می شود. پس از تکمیل تکثیر، تقسیم سلولی آغاز می شود. در باکتری‌های گرم مثبت و سیانوباکتری‌ها، این امر با تشکیل یک سپتوم عرضی که سلول مادر را به دو سلول دختر معادل جدا می‌کند، انجام می‌شود.
تقسیم بندی به شرح زیر است.
در آغاز
یک غشای سیتوپلاسمی دولایه سنتز می شود. سپس دو غده در سمت داخلی دیواره سلولی تشکیل می شود. آنها به شدت رشد می کنند و با نفوذ به شکل حلقه در داخل سلول بین لایه های غشای سیتوپلاسمی تشکیل شده، یک سپتوم دوتایی را تشکیل می دهند که سلول را به نصف تقسیم می کند.
تقسیم اکثر باکتری های گرامر دقیق
از طریق انقباض رخ می دهد. در این حالت، ژنوم ها در امتداد قطب های سلول واگرا می شوند، غشای سیتوپلاسمی و دیواره سلولی کشیده می شوند و از محیط به مرکز سلول بیرون زده تا زمانی که با یکدیگر تماس پیدا کنند. در نتیجه، سلول به دو سلول دختر تبدیل می شود. تقسیم سلولی با تشکیل سپتوم یا انقباض را باینری در ارتباط با تشکیل دو سلول دختر یکسان می گویند.
علاوه بر شکافت دوتایی توصیف شده، باکتری ها روش دیگری برای تولید مثل دارند - جوانه زدن. باکتری های جنس Hyphomicrobium، Pedomicrobium و غیره، که در گروه باکتری های جوانه زن متحد شده اند، با جوانه زدن تکثیر می شوند.
این موجودات شبیه چوب های دراز (0.5×2 میکرون)، گاهی اوقات گلابی شکل هستند که به هیف یا پروتز (برآمدگی) ختم می شوند.
تولید مثل در این باکتری ها با تشکیل کلیه در انتهای هیف یا مستقیماً روی سلول مادر آغاز می شود.
کلیه تبدیل به یک سلول دختر می شود، تاژک تشکیل می دهد و از سلول مادر جدا می شود. با رسیدن به حالت بالغ، تاژک از بین می رود و روند رشد تکرار می شود.
برخلاف شکافت دوتایی، در طول جوانه زدن، سلول اصلی به عنوان سلول والد و سلول تازه تشکیل شده سلول دختر باقی می ماند.
تفاوت های مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی بین آنها وجود دارد.
اکتینومیست ها توسط قطعات میسلیوم و هاگ تکثیر می شوند. در برخی (جنس Micromonospora)، هاگ های منفرد روی هیف های میسلیوم رویشی تشکیل می شوند، در برخی دیگر (جنس Streptomyces و غیره)، زنجیره ای از هاگ در انتهای هیف های میسلیوم هوایی تشکیل می شوند. کونیدیوفورها نامیده می شوند.
قطعات میسلیوم و هاگ ها در شرایط مساعد رطوبت و دما جوانه می زنند و موجودات جدیدی را به وجود می آورند.
سیانوباکتری های رشته ای، علاوه بر شکافت دوتایی، در تکه های تریکوم و هورموگونی تولید مثل می کنند. دومی رشته های کوتاه شده ای است که از سلول های رویشی کوچک با همان شکل و اندازه تشکیل شده است. هنگامی که سلول های میانی تریکوم (رشته ها) می میرند، هورمگونیا از غلاف تریکوم مادر خارج می شود، رشد می کند، تقسیم می شود و تریکوم های جدید را تشکیل می دهد.
هورموگونیا برخلاف تریکوم مادری هتروسیست ندارد و هرگز غلاف ندارد.
صرف نظر از اینکه روند تولید مثل باکتری ها به کدام سمت می رود، سرعت این فرآیند بسیار زیاد است: به اندازه نسل هایی که یک فرد در پنج هزار سال گذشته تغییر می کند، در 24 ساعت می تواند تغییر کند.
سرعت تولید مثل بستگی به شرایط زیادی دارد و برای هر نوع باکتری متفاوت است. در صورت وجود مواد مغذی لازم در محیط، دمای مطلوب و اسیدیته محیط، می توان تقسیم هر سلول را پس از 30-20 دقیقه تکرار کرد (E. coli). با چنین سرعت تولید مثل، 472 * 1019 سلول (273، 72 نسل) می تواند از یک سلول در روز تشکیل شود.
تولید مثل فشرده از اهمیت بیولوژیکی زیادی برای باکتری ها برخوردار است. حفظ میکروارگانیسم ها در سطح زمین را تضمین می کند. هنگامی که شرایط نامساعدی رخ می دهد، به صورت انبوه می میرند، اما کافی است چند سلول در جایی زنده بمانند، زیرا در شرایط مناسب، نسل زیادی از سلول ها را به وجود می آورند.
جمعیت های میکروبی در زیستگاه های طبیعی، مانند خاک یا آب، به طور مداوم در راستای تغییر شرایط زندگی در حال تغییر هستند.
اما در شرایط آزمایشگاهی بر روی محیط های غذایی، تغییر در جمعیت میکروارگانیسم ها به صورت طبیعی اتفاق می افتد.
و همچنین در بخش "تولید باکتری"
اکتینومیست ها(Actinomyces) ترجمه شده از لاتین - قارچ تابشی، گروه جداگانه ای از میکروارگانیسم ها با تعدادی از ویژگی های مورفولوژیکی از پایین ترین گونه های قارچ و باکتری های غیر اسپورساز.
مورفولوژی اکتینومیست ها
ساختار اکتینومیست هادارای ویژگی های مشابه با قارچ های رشته ای است، کرکس های میسلیوم دارای ضخامت متوسط 0.7 میکرون هستند که بین 0.5-1.2 میلی متر متغیر است که بسیار کمتر از قارچ ها است.
برای تارها، مستقیم یا کمی خمیده، بدون پارتیشن عرضی، انشعاب تک پایه یا در برخی موارد پیچ خورده مشخص است. غشای سلولی در ترکیب دارای تعدادی از ویژگی های باکتری های گرم مثبت است.
تولید مثل اکتینومیست ها
اکتینومایس ها با جوانه زدن میسلیوم زیرلایه در بستر و میسلیوم هوایی که از اسپورانژیوفورها رشد می کند، تکثیر می شوند.
میوه داران بسته به گونه، شکل فرهای متفاوتی از شکل پیچ خورده تا مستقیم یا موج دار دارند.
برخی از گونه‌های اکتینومیست‌ها شاخه‌های اسپور دارند که به صورت حلقه‌ها یا دسته‌هایی مرتب شده‌اند، اغلب به‌صورت تک‌پایه‌ای بر روی نخ‌های میسلیوم آویزان می‌شوند.
تشکیل هاگ با تکه تکه شدن یا قطعه بندی اتفاق می افتد.
تکه تکه شدن- این فرآیند خرد کردن پروتوپلاست شاخه هاگ دار به یک صد یا بیشتر توده کوچک حاوی ماده بازوفیل و هسته ای است.
توده ها، تبدیل به هاگ، در یک زنجیره طولانی در گیاه حامل هاگ قرار دارند.
تقسیم بندی- این فرآیند تقسیم بخش های اسپور به بخش های میله ای شکل است که با کمک پارتیشن های عرضی گرد شده و به هاگ تبدیل می شوند.
پوسته هاگ ها در گونه های مختلف دارای سطحی صاف، گاهی برآمده، دندانه دار، خاردار و مودار است. رشد روی سطح پوسته ها به وضوح از طریق میکروسکوپ الکترونی قابل مشاهده است.
در بیشتر موارد، اکتینومیست ها آئروفیل و مزوفیل هستند، اما ترموفیل ها نیز گسترده شده اند، بسیاری از گونه های آنها قادر به تشکیل رنگدانه های رنگ های مختلف هستند.
اکتینومیست ها با داشتن مجموعه ای متنوع از آنزیم ها قادر به سنتز مواد مختلف و انتشار آنها در مقادیر زیاد در محیط هستند. در میان این مواد با فعالیت فیزیولوژیکی بالا، بسیاری از ویتامین ها، برخی اسیدهای آمینه، سموم، کاروتنوئیدها، فیتوهورمون ها و غیره وجود دارد.
همچنین قابل ذکر است که اکتینومیست ها می توانند انواع آنتی بیوتیک ها را تشکیل دهند.
بارگذاری...