Bakterie charakteryzują się podziałem. Główne typy podziału bakterii i czynniki ograniczające wzrost populacji
22. Jądro bakteryjne. Rodzaje podziału komórek bakteryjnych. proces podziału.
Rodzaje dywizji:
1. Binarne rozszczepienie poprzeczne o równej powierzchni, co prowadzi do powstania dwóch identycznych komórek potomnych. Dzięki tej metodzie podziału występuje symetria względem osi podłużnej i poprzecznej. Przy równym rozszczepieniu binarnym komórka macierzysta, dzieląc się, daje początek dwóm komórkom potomnym i w ten sposób sama znika.
2. Nierówne rozszczepienie binarne lub pączkowanie. Podczas pączkowania na jednym z biegunów komórki macierzystej powstaje niewielki wyrostek (pączek), który zwiększa się w procesie wzrostu. Stopniowo nerka osiąga wielkość komórki macierzystej, po czym oddziela się od niej. Ściana komórkowa nerki ulega całkowitej ponownej syntezie. W procesie pączkowania obserwuje się symetrię wyłącznie względem osi podłużnej. Podczas pączkowania z komórki macierzystej powstaje komórka potomna i w większości przypadków można znaleźć między nimi różnice morfologiczne i fizjologiczne: jest stara komórka macierzysta i nowa komórka potomna.
3. Powielanie przez wielokrotny podział, charakterystyczne dla jednej grupy jednokomórkowych cyjanobakterii, w wyniku czego powstają małe komórki, zwane baeocytami (gr. kochanie- mały, cyto- komórka), których liczba u różnych gatunków waha się od 4 do 1000. Uwolnienie baeocytów następuje poprzez rozbicie ściany komórkowej matki. Rozszczepienie wielokrotne opiera się na zasadzie równego rozszczepienia binarnego. Różnica polega na tym, że w tym przypadku po rozszczepieniu binarnym powstałe komórki potomne nie rosną, ale ponownie ulegają podziałowi.
23. Jądro bakteryjne. Formy wymiany informacji genetycznej u bakterii. Różnice w bakteriach.
Formy wymiany materiału genetycznego u bakterii:
1. poziomy
*transformacja - transfer materiału genetycznego, który polega na tym, że bakteria biorca wychwytuje (wchłania) fragmenty obcego DNA ze środowiska zewnętrznego.
A) Indukowana (sztucznie uzyskana) transformacja zachodzi w wyniku dodania do hodowli bakteryjnej oczyszczonego DNA, uzyskanego z kultur tych bakterii, których cechy genetyczne mają zostać przeniesione do badanej kultury.
B) Transformacja spontaniczna zachodzi w warunkach naturalnych i objawia się pojawieniem się rekombinantów podczas mieszania się komórek różnych genetycznie. Dzieje się tak na skutek uwolnienia DNA przez komórki do środowiska w wyniku ich lizy lub w wyniku aktywnego uwolnienia DNA przez żywe komórki dawcy.
*seksukcja
*transfekcja – wariant transformacji komórek bakteryjnych pozbawionych ściany komórkowej, przeprowadzany przez wirusowy (fagowy) kwas nukleinowy. Za pomocą transfekcji można wywołać infekcję wirusową u takich bakterii (bez ściany komórkowej). Transfekcję można również przeprowadzić innymi komórkami (niebakteryjnymi), jeśli zostanie do nich wprowadzony obcy DNA, zdolny do rekombinacji z DNA tych komórek, reprodukcji wirionów lub replikacji.
* koniugacja - proces wymiany materiału genetycznego (chromosomu i plazmidu), przeprowadzany poprzez bezpośredni kontakt pomiędzy komórkami dawcy i biorcy. Proces ten jest kontrolowany jedynie przez plazmidy koniugacyjne, które posiadają zestaw genów zwanych tra-operonem (tra - z angielskiego, transfer - transfer).
Operon ten kontroluje syntezę aparatu transferowego, replikację koniugacyjną i zjawisko wykluczenia powierzchniowego. Aparat transferowy to specjalny kosmek dawcy, za pomocą którego nawiązuje się kontakt między komórkami koniugującymi. Kosmki dawcy to długie (1–20 µm) cienkie rurkowate struktury o charakterze białkowym, o średnicy wewnętrznej około 3 nm.
nawiązanie kontaktu między dawcą a biorcą
przeciągnięcie nici DNA od dawcy do biorcy
uzupełnienie przeniesionej nici DNA nicią komplementarną w komórce biorcy
rekombinacja pomiędzy przeniesionym chromosomem (jego fragmentami) a chromosomem komórki biorcy
reprodukcja merozygoty
powstawanie komórek noszących cechy dawcy i biorcy
Replikacja koniugacyjna przeniesionej nici chromosomalnego lub plazmidowego DNA jest również przeprowadzana pod kontrolą genów plazmidowych. Klasycznym przykładem plazmidu koniugacyjnego jest czynnik płciowy, czyli plazmid F (z angielskiego . płodność- płodność). Plazmid F może znajdować się zarówno w stanie autonomicznym, jak i zintegrowany z chromosomem komórkowym. Będąc w stanie autonomicznym, kontroluje jedynie swój transfer, w którym komórka P~ (komórka pozbawiona plazmidu F) zamienia się w komórkę P+ (komórka zawierająca plazmid F). Plazmid F może integrować się z pewnymi regionami chromosomu bakteryjnego, w którym to przypadku będzie kontrolował koniugacyjny transfer chromosomu komórkowego.
Zatem koniugacja rozpoczyna się od nawiązania kontaktu między dawcą a biorcą za pomocą kosmka dawcy. Ten ostatni łączy się z receptorem błony komórkowej komórki biorcy. Często taki kontakt nawiązuje się nie tylko pomiędzy dwiema komórkami, ale pomiędzy wieloma komórkami, tworząc współpracujące agregaty. Zakłada się, że podczas koniugacji nić DNA jest przeciągana przez kanał kosmka dawcy. Ponieważ mostek dawcy jest delikatny, proces koniugacji można przerwać w dowolnym momencie. Dlatego podczas koniugacji może zostać przeniesiona część chromosomu lub, rzadziej, cały chromosom. Za pomocą plazmidów F częstotliwość transferu genów między bakteriami znacznie wzrasta.
* transdukcja - przeniesienie materiału genetycznego z komórki dawcy do komórki biorcy za pomocą bakteriofagów. Rozróżnij transdukcję niespecyficzną i specyficzną.
A) Transdukcja nieswoista – losowy transfer fragmentów DNA z jednej komórki bakteryjnej do drugiej.
B) Specyficznej transdukcji dokonują jedynie umiarkowane fagi, które mogą zostać włączone do ściśle określonych regionów chromosomu komórki bakteryjnej i niosą ze sobą określone geny.
Molekularne mechanizmy zmienności bakterii
Bakterie, ze względu na względną prostotę swojej organizacji i krótką żywotność, ulegają zmienności szybciej niż wiele innych organizmów. Ich zmienność opiera się na mutacjach i rekombinacjach genetycznych, szczególnie tych zachodzących z udziałem elementów transpozycyjnych.
* Mutacje to zmiany w genotypie, które są dziedziczone w sposób trwały. Mutacje mogą być spontaniczne lub indukowane.
a) Mutacje spontaniczne zachodzą bez żadnych efektów specjalnych, powstają w wyniku błędów w replikacji i naprawie. Średnia częstotliwość spontanicznych mutacji wynosi około 1106 (jeden mutant na 1 milion komórek).
b) Mutacje indukowane występują ze znacznie większą częstotliwością, powstają w wyniku narażenia na różne mutageny - czynniki fizyczne i chemiczne uszkadzające DNA: promieniowanie jonizujące, promieniowanie UV, różne analogi zasad DNA, związki alkilujące, akrydyny, antybiotyki
c) Mutacje punktowe mogą być spowodowane: podstawieniem zasady, usunięciem (usunięciem) zasady, pojawieniem się dodatkowej zasady (insert). Mutacje punktowe mogą mieć trzy konsekwencje:
1) zastąpienie jednego kodonu innym, a co za tym idzie, jednego aminokwasu innym;
2) przesunięcie ramki odczytu, co doprowadzi do zmiany całego szeregu sekwencji reszt aminokwasowych;
3) pojawienie się „bezsensownego” kodonu, który doprowadzi do zakończenia translacji w danym momencie
syntezę białek można całkowicie zablokować. Zsyntetyzowane zostanie zmienione białko
Wszystko to doprowadzi albo do utraty jakiejś cechy fenotypowej u mutanta, albo, rzadziej, do pojawienia się w nim nowej cechy.
Naruszenie genomu może być konsekwencją:
* rozszerzone usunięcia
*inwersje (obrót odcinka chromosomu o 180°)
* translokacja (przeniesienie odcinka chromosomu z jednej pozycji na drugą)
Wszystko to doprowadzi również do zmiany i zakłócenia różnych funkcji komórki (organizmu).
Dużą rolę w zmienności bakterii i innych organizmów odgrywają tzw. transpozycyjne elementy genetyczne, czyli struktury genetyczne, które mogą przemieszczać się w nienaruszonym stanie w obrębie danego genomu lub przemieszczać się z jednego genomu do drugiego, np. z genomu plazmidowego do bakteryjnego i odwrotnie. Istnieją trzy klasy elementów transpozycyjnych: elementy IS, transpozony i episomy.
# Sekwencje insercyjne (z angielskiego sekwencja insercyjna) mają zwykle rozmiary nieprzekraczające 2 tysięcy par zasad, czyli 2 kb. (kilozasada to tysiąc par zasad). Elementy IS niosą tylko jeden gen kodujący transpozazę białkową, za pomocą której elementy IS są wstawiane w różne regiony chromosomu. Są one oznaczone numerami: IS1, IS2, IS3 itd.
#Transpozony to większe segmenty DNA otoczone odwróconymi elementami IS. Potrafią integrować się z różnymi częściami chromosomu lub przemieszczać się z jednego genomu do drugiego, czyli zachowują się jak elementy IS. Oprócz genów umożliwiających im poruszanie się zawierają także inne geny, takie jak geny oporności na leki. Transpozony znaleziono w genomach plazmidów, wirusów, prokariotów i eukariontów i podobnie jak elementy IS są one oznaczone numerem seryjnym: Tp1, Tp2, Tp3 itd.
# Episomy obejmują jeszcze większe i bardziej złożone systemy samoregulujące zawierające elementy IS i transpozony i zdolne do replikacji w dowolnym z dwóch alternatywnych stanów – autonomicznym lub zintegrowanym – do chromosomu komórki gospodarza. Episomy obejmują różne umiarkowane fagi lizogenne; różnią się od wszystkich innych elementów transpozycyjnych posiadaniem własnej otoczki białkowej i bardziej złożonym cyklem reprodukcyjnym. Same episomy to wirusy, które podobnie jak inne elementy podlegające transpozycji mają zdolność przedostawania się z jednego genomu do drugiego w nienaruszonej formie.
Jedną z żywotnych funkcji prokariotów, jak wszystkich innych żywych istot, jest reprodukcja. U podstaw procesu rozmnażania bakterii można scharakteryzować wzrost liczby osobników, który następuje w wyniku podziału bakterii.
Współczesna mikrobiologia opisała schematy mitozy, mejozy i amitozy - w ten sposób eukarionty dzielą się, a prokarioty rozmnażają się przez bezpośredni podział.
Prokarioty rozmnażają się głównie poprzez podział macierzystej komórki bakteryjnej na 2 identyczne komórki potomne. W sprzyjających warunkach rozszczepienie binarne następuje co 20 minut, a w przypadku pogorszenia warunków środowiskowych wydłuża się czas potrzebny komórce na wzrost i podział. W przypadku niesprzyjających warunków zewnętrznych prokarioty zaprzestają rozmnażania się na jakiś czas lub całkowicie.
Sam proces podziału komórki na pół poprzedzony jest okresem wzrostu cytoplazmy i replikacji (podwojenia) chromosomu bakteryjnego, jak na zdjęciu.
Replikacje okrągłego chromosomu bakteryjnego
Wzrost rozmiaru komórki następuje w wyniku szeregu skoordynowanych procesów biosyntezy, które są ściśle kontrolowane. Proces wzrostu bakterii nie ma końca – gdy prokarioty osiągną określoną wielkość krytyczną, następuje podział.
Mechanizm replikacji DNA bakterii
Podczas podwajania DNA nukleoidu (analogicznie do jądra w komórce bakteryjnej) realizowany jest następujący schemat:
- inicjacja - początek podziału DNA pod wpływem replikonu (aparat enzymatyczny, odcinek DNA zawierający informację o duplikacji);
- elongacja - wydłużenie, wzrost łańcucha chromosomowego;
- zakończenie oznacza zakończenie wzrostu łańcucha i helisy DNA podczas replikacji.
Równolegle z replikacją DNA rośnie sama komórka i stopniowo zwiększa się odległość pomiędzy dwoma nowymi chromosomami przyczepionymi za pomocą mezosomów do błony cytoplazmatycznej. Komórka prokariotyczna zaczyna się dzielić jakiś czas po replikacji. Oczywiście to duplikacja DNA uruchamia proces separacji.
Podobny proces nie występuje w przypadku mejozy u eukariontów. Proces mejozy różni się pod wieloma względami od reprodukcji prokariotów. Ponadto podział komórki macierzystej na dwie części dla bakterii Gram-dodatnich i Gram-ujemnych ma swoją własną charakterystykę.
Rozmnażanie się bakterii Gram-ujemnych
Bakterie Gram-ujemne mają stosunkowo cienką ścianę komórkową, na której mniej więcej pośrodku znajduje się organella pierścieniowa, czyli pierścień przegrodowy. Rozdzielenie bakterii następuje poprzez skurcz organelli i utworzenie zwężenia między komórkami potomnymi, jak widać na zdjęciu.
Pierścień przegrodowy to złożony kompleks białkowy, który obejmuje ponad 12 różnych białek. Powstaje w wyniku sekwencyjnego łączenia białek ze sobą w ścisłej kolejności.
Białka pierścienia przegrodowego pełnią następujące funkcje niezbędne do reprodukcji:
- modelować przyłączanie włókien (białek pierścieniowych) w określonej kolejności do pierścienia Z (niedojrzała forma organelli pierścieniowych);
- zapewnić połączenie pierścienia Z z membraną;
- koordynować tworzenie organelli pierścieniowych z segregacją (oddzieleniem) chromosomu;
- syntetyzować peptydoglikan – najważniejszy składnik ściany komórkowej bakterii, zapewniający ochronę osmotyczną;
- przeprowadzić hydrolizę peptydoglikanu w celu oddzielenia nowych komórek.
Zwężenie u bakterii Gram-ujemnych obejmuje wszystkie błony komórkowe - błonę cytoplazmatyczną (wewnętrzną) i zewnętrzną, a także cienką warstwę peptydoglikanu związaną z nimi przez lipoproteiny.
Podczas mejozy eukariotycznej nie występuje podobna metoda podziału komórek przez zwężenie.
Rozmnażanie się bakterii Gram-dodatnich
Grubość ścianki bakterii Gram-dodatnich jest ponad dwukrotnie większa niż bakterii Gram-ujemnych.
Proces rozmnażania bakterii Gram-dodatnich nie jest podobny do mitozy i różni się od mejozy eukariotycznej. Pod koniec procesu replikacji DNA bakterie Gram-dodatnie nie tworzą zwężenia, ale syntetyzują poprzeczną przegrodę, jak na zdjęciu. W procesie syntezy, podobnie jak w tworzeniu zwężenia u bakterii Gram-ujemnych, biorą udział mezosomy, tworząc przegrodę od krawędzi do środka struktury komórkowej.
Poprzeczny podział binarny bakteryjnej komórki prokariotycznej jest zawsze symetryczny wzdłużnie i poprzecznie, co stanowi kolejną różnicę między procesem a mejozą w strukturze komórkowej eukariontów.
W sprzyjających warunkach bezpośredni binarny podział komórek bakteryjnych można przeprowadzić zarówno w jednej, jak i kilku płaszczyznach, co jest niemożliwe w przypadku mejozy. W przypadku, gdy komórki po rozdzieleniu nie ulegają rozproszeniu, dochodzi do tworzenia się asocjacji o różnych kształtach:
- gdy komórka jest przecięta w jednej płaszczyźnie, powstają łańcuchy komórek kulistych lub pręcików (kuliste diplokoki, łańcuch bakterii w kształcie pręcików, jak na zdjęciu);
- po rozdzieleniu w różnych płaszczyznach obserwuje się skupiska komórek o różnych formach (łańcuchy paciorkowców, pakiety sarcyn, pęczki gronkowców).
Różnorodność form prokariotów, którą widać na zdjęciu, jest całkowicie niemożliwa do zrealizowania w przypadku mejozy komórek jądrowych.
Taka separacja poprzeczna jest charakterystyczna nie tylko dla bakterii Gram-dodatnich, ale także dla cyjanobakterii nitkowatych.
Wielokrotny podział sinic
Jedną z odmian binarnego rozmnażania prokariotów jest wielokrotne powstawanie prokariotów potomnych z komórki macierzystej, co jest typowe dla sinic i jest całkowicie nietypowe dla mejozy.
A - rozmnażanie sinic z rodzaju Dermocarpa
B - rozmnażanie sinic z rodzaju Chroococcidiopsis
Początkowo następuje wzrost cytoplazmy i replikacja chromosomów. Następnie, jak widać na filmie, wewnątrz dodatkowej warstwy włóknistej organizmu matki zachodzą kolejne podziały binarne, które prowadzą do powstania baeocytów (małych komórek). Ich liczba może wahać się od 4 do 1000 jednostek i jest związana z rodzajem cyjanobakterii. Baeocyty są uwalniane po pęknięciu ściany matczynego prokariota, jak widać na filmie.
Oprócz równego podziału niektóre bakterie rozmnażają się poprzez pączkowanie.
Pączkowanie jako szczególny przypadek rozszczepienia binarnego
U foto- i chemotrofów, niezależnie od źródła pożywienia (autotrofy lub heterotrofy), stwierdza się możliwość rozmnażania organizmu przez pączkowanie.
Mechanizm procesu jest następujący:
- na biegunie komórki macierzystej powstaje nerka;
- nerka rośnie do rozmiarów ciała matki (widać to na zdjęciu) i syntetyzowana jest nowa ściana komórkowa dla nerki;
- pełnoprawna komórka potomna jest oddzielona od matki.
Jeśli proces separacji binarnej nie ma granic, jak w przypadku mejozy
w przypadku eukariontów pączkowanie zależy od faktu starzenia się prokariota. Średnio komórka macierzysta oddziela nie więcej niż 4 nerki.
Pączkowanie ma swoje specyficzne cechy:
- zachowana jest jedynie symetria wzdłużna (wyraźnie widoczna na zdjęciu);
- po pączkowaniu otrzymuje się komórkę matkę i komórkę potomną, natomiast po podziale binarnym nie ma komórki matki - powstają dwie równoważne komórki potomne;
- organizm matki i córki nie jest identyczny, różnice między nimi są wyraźnie widoczne – obserwuje się proces starzenia.
W sprzyjających warunkach fizycznych i chemicznych prokarioty są w stanie dzielić się wykładniczo i wypełniać sobą cały świat. Jednak w rzeczywistości tak się nie dzieje, ponieważ istnieją czynniki hamujące podział bakterii.
Czynniki ograniczające podział
Przy całej różnorodności gatunkowej i zdolnościach adaptacyjnych bakterie nie rozmnażają się w nieskończoność. Badania wykazały, że wzrost populacji bakterii przebiega zgodnie z prawem reprodukcji mikroorganizmów i daje się opisać numerycznie i graficznie.
Wzrost populacji związany z podziałem bakterii składa się z kilku faz:
- faza opóźnienia - okres adaptacji, kiedy przystosowanie się do nowych warunków życia wymaga czasu, podział nie ma dużej wartości;
- faza logarytmiczna – okres o największej liczbie podziałów i wykładniczym wzroście populacji;
- faza stacjonarna – czas, w którym wzrost kolonii bakteryjnej zmierza do zera, podział bakterii wyrównuje się z liczbą zgonów spowodowanych ograniczonymi zasobami pożywienia;
- opóźnienie wzrostu - występuje w wyniku znacznego zmniejszenia zasobów żywności i gromadzenia się toksycznych produktów przemiany materii.
Niekorzystne warunki powodują zaprzestanie podziału bakterii, a w rezultacie nieuniknioną śmierć populacji.
Pracuję jako lekarz weterynarii. Interesuję się tańcem towarzyskim, sportem i jogą. Stawiam na rozwój osobisty i rozwój praktyk duchowych. Ulubione tematy: weterynaria, biologia, budownictwo, naprawy, podróże. Tabu: orzecznictwo, polityka, technologie informatyczne i gry komputerowe.
Bakterie - prokarioty (niejądrowe) są najprostszymi formami organizacji organizmów żywych. Z naszego artykułu dowiesz się, jakie to organizmy.
Jak bakterie rozmnażają się: sposoby
Bakterie rozmnażają się na wiele sposobów: prosty podział, pączkowanie, koniugacja (niektórzy naukowcy uważają to za proces seksualny u bakterii). Rozważmy szczegółowo każdy z nich.
Najpowszechniejszą metodą rozmnażania się bakterii w środowisku naturalnym jest równowymiarowe rozszczepienie poprzeczne. Oznacza to, że komórka macierzysta po podwojeniu nici DNA i wszystkich organelli dzieli się na dwie części, tworząc dwie komórki potomne, w których materiał genetyczny będzie podobny do matki. W ten sposób bakteria dosłownie klonuje się. Proces podziału zachodzi poprzez utworzenie zwężenia lub przegrody poprzecznej w części równikowej komórki.
Inną metodą rozmnażania, którą bakterie stosują w przyrodzie i organizmie człowieka jest pączkowanie, które nieco różni się od podziału. Zatem komórka macierzysta nie dzieli się „na pół”, ale „wyhoduje” komórkę potomną (nerkę) na jednym ze swoich biegunów. Komórka macierzysta najczęściej może wyhodować do 4 komórek potomnych, po czym starzeje się i obumiera. Pączkowanie, podobnie jak podział, powoduje powstanie klonów genetycznych komórki macierzystej.
Proces seksualny u bakterii
Innym sposobem rozmnażania się bakterii, w którym zachodzi najprostszy proces płciowy, jest koniugacja. Najczęściej uciekają się do tego bakterie żyjące w organizmie człowieka lub zwierzęcia. W przeciwieństwie do eukariontów (organizmów jądrowych) nie tworzą gamet i nie łączą komórek rozrodczych (gamet).
W trakcie takiego rozmnażania dochodzi do kontaktu dwóch komórek bakteryjnych, tworzą pomost koniugacyjny i wymieniają się genami, w wyniku czego powstają genetycznie nowe komórki. Proces ten nazywany jest także rekombinacją genetyczną. Bakterie takie jak E. coli (Escherichia coli) i niektóre inne bakterie Gram-ujemne i Gram-dodatnie rozmnażają się drogą płciową.
Strona 2
Głównym sposobem rozmnażania się bakterii jest podział komórki na dwie części (rozszczepienie binarne). W tym przypadku błona plazmatyczna i ściana wtrącają się i splatają je na pół. Inwazja błony następuje pomiędzy punktami przyłączenia dwóch potomnych kolistych cząsteczek DNA, w wyniku czego komórki potomne otrzymują kopie matczynego chromosomu. Bakterie mają zdolność tworzenia endospor. Niektóre endospory mają gęste wielowarstwowe błony, są odporne na agresywne czynniki środowiskowe i zachowują zdolność kiełkowania przez długi czas.
Proces seksualny u bakterii polega na przeniesieniu DNA z jednej komórki do drugiej, po czym następuje rekombinacja genetyczna. Wymiana materiału dziedzicznego może nastąpić poprzez koniugację (bezpośredni kontakt komórkowy), transdukcję (przeniesienie DNA przez wirusa bakteriofaga) lub transformację (wchłanianie fragmentów DNA z zewnątrz). Jednak mutacje są uniwersalnym źródłem zmienności. W połączeniu z szybkością rozmnażania się bakterii zapewniają one tym organizmom wysoką zdolność przystosowywania się do warunków środowiskowych.
Różne rodzaje bakterii potrafią wykorzystywać jako źródło energii niemal każdy związek organiczny – nie tylko składniki odżywcze, takie jak cukry, aminokwasy i tłuszcze, ale także produkty przemiany materii, takie jak mocznik i kwas moczowy zawarte w moczu oraz substancje tworzące odchody. Jeden rodzaj bakterii może nawet wykorzystywać penicylinę jako substrat odżywczy, co zabija wiele bakterii.
Zobacz też
Główne czynniki środowiska wodnego i ich wpływ na organizmy
Wprowadzenie Na naszej planecie organizmy żywe opanowały cztery siedliska. Środowisko wodne było pierwszym, w którym powstało i rozprzestrzeniło się życie. Dopiero wtedy organizmy zawładnęły ziemią...
Inżynieria genetyczna
Wprowadzenie Inżynieria genetyczna jest dziedziną biotechnologii obejmującą działania polegające na rearanżacji genotypów. Istota inżynierii genetycznej sprowadza się do zrozumienia, że każdy organizm, czy to ...
Aseptyka w biotechnologii
Wprowadzenie Procesy biotechnologiczne na ogół przeprowadza się w warunkach aseptycznych. Aseptyka to zestaw środków mających na celu zapobieganie przedostawaniu się ciał obcych do środowiska.
Niektóre mikroorganizmy rozmnażają się poprzez sporulację (promieniowce i grzyby) i pączkowanie (drożdże), niektóre mikroorganizmy rozmnażają się płciowo, ale większość z nich rozmnaża się bezpłciowo (wegetatywnie). W sprzyjających warunkach rozmnażanie przebiega z niezwykłą szybkością – co 20-30 minut komórka bakterii macierzystej dzieli się na dwie komórki potomne. Komórka potomna ostatecznie staje się komórką macierzystą i również się dzieli. Zatem podział bakterii przebiega wykładniczo. Gdyby taki podział przebiegał bez przeszkód, to w ciągu 48 godzin z jednej bakterii mogłoby powstać setki miliardów komórek, a w ciągu pięciu dni taką masę, która wypełniłaby baseny wszystkich mórz i oceanów. Tak się jednak nie dzieje, ponieważ na mikroorganizmy wpływają różne czynniki środowiskowe.
Podział komórki poprzedzony jest równomiernym wzrostem całkowitego azotu, RNA i białka w cytoplazmie. Następnie następuje replikacja (podwojenie) DNA. W dzielącej się komórce wiązania wodorowe pomiędzy helisami DNA zostają zerwane i powstają helisy DNA pojedynczej córki (ryc. 25).
Ryż. 25. Proces binarnego rozszczepienia prokariotów pałeczkowatych
3 - rozciąganie komórki;
- utworzenie przegrody;
5 - podział komórek.
Natychmiast po replikacji DNA rozpoczyna się wydłużanie komórek i tworzenie przegród poprzecznych z powodu wystających ku sobie dwóch warstw błony cytoplazmatycznej. Najczęściej w środku komórki macierzystej tworzy się przegroda, w wyniku czego komórki potomne mają w przybliżeniu tę samą wielkość. Pomiędzy warstwami przegrody powstaje ściana komórkowa.
W procesie rozmnażania jedna z połówek komórki stale zatrzymuje wici. W końcowej fazie rozmnażania bakterii w drugiej połowie rozwijają się wici.
Wzrost i rozmnażanie mikroorganizmów zależy od różnych czynników środowiskowych i cech gatunkowych. Obserwacja rozwoju mikroorganizmów hodowanych na pożywce płynnej w zbiornikach zamkniętych wskazuje, że wzrost biomasy wymaga źródła energii, obecności składników niezbędnych do syntezy biomasy, braku w pożywce inhibitorów hamujących wzrost komórek, utrzymania środowiska naturalnego niezbędne warunki fizyko-chemiczne. W tych warunkach wzrost mikroorganizmów można warunkowo podzielić na kilka kolejnych faz lub okresów (ryc. 26):
1. faza opóźnienia (ang. lag - opóźnienie) - okres pomiędzy zasiewem bakterii a rozpoczęciem rozmnażania. W tym okresie kultura bakteryjna dostosowuje się do pożywki. Przejawia się to w nagromadzeniu optymalnej ilości niezbędnych enzymów, w inaktywacji jakiegoś inhibitora obecnego w środowisku, w kiełkowaniu zarodników itp. W sprzyjających warunkach bakterie powiększają swoje rozmiary i przygotowują się do podziału. Faza opóźnienia może trwać od 10 minut do kilku godzin, ale średnio wynosi 4-5 godzin.
3. Faza wzrostu logarytmicznego lub wykładniczego to okres najintensywniejszego podziału bakterii. Bakterie dzielą się co 20-40 minut. W tej fazie bakterie są szczególnie wrażliwe, co tłumaczy się dużą wrażliwością rosnących komórek na czynniki środowiskowe. Czas wzrostu wykładniczego zależy od stężenia składników odżywczych w podłożu i wynosi średnio 5-6 godzin.
5. Faza wzrostu stacjonarnego spowodowana jest stopniowym wyczerpywaniem się pożywki, gromadzeniem się w niej enzymów litycznych, chemicznym hamowaniem wzrostu komórek drobnoustrojów przez produkty przemiany materii. Faza ta różni się od poprzedniej zwiększoną odpornością bakterii na wiele czynników chemicznych i fizycznych. Na początku tej fazy liczba żywych komórek osiąga swój maksymalny poziom i utrzymuje się na tym poziomie przez kilka godzin, w zależności od rodzaju mikroorganizmów i cech ich hodowli. Pod koniec tej fazy niektóre mikroorganizmy doświadczają procesu sporulacji.
6. Końcowa faza procesu rozmnażania - faza starzenia i śmierci - charakteryzuje się śmiercią bakterii na skutek wyczerpania się pożywki i nagromadzenia w niej produktów przemiany materii. Autolizę mikroorganizmów obserwuje się jako skrajny przejaw niestabilności komórek po zatrzymaniu wzrostu. Czas trwania tej fazy może wynosić od kilku godzin do kilku tygodni.
Data publikacji: 2015-11-01; Czytaj: 2315 | Naruszenie praw autorskich do strony
studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018. (0,002 s) ...
Bakterie, jak wszystkie żywe organizmy, rozmnażają się. Dzieje się to najczęściej poprzez prosty podział poprzeczny w różnych płaszczyznach. W tym przypadku powstają różne kombinacje komórek: połączenia sparowane, pojedyncze komórki, klastry, łańcuchy, pakiety itp.
Niektóre mikroorganizmy rozmnażają się poprzez sporulację (promieniowce i grzyby) i pączkowanie (drożdże), niektóre mikroorganizmy rozmnażają się płciowo, ale większość z nich rozmnaża się bezpłciowo (wegetatywnie).
W sprzyjających warunkach rozmnażanie przebiega z niezwykłą szybkością – co 20-30 minut komórka bakterii macierzystej dzieli się na dwie komórki potomne. Komórka potomna ostatecznie staje się komórką macierzystą i również się dzieli.
Zatem podział bakterii przebiega wykładniczo. Gdyby taki podział przebiegał bez przeszkód, to w ciągu 48 godzin z jednej bakterii mogłoby powstać setki miliardów komórek, a w ciągu pięciu dni taką masę, która wypełniłaby baseny wszystkich mórz i oceanów. Tak się jednak nie dzieje, ponieważ na mikroorganizmy wpływają różne czynniki środowiskowe.
Podział komórki poprzedzony jest równomiernym wzrostem całkowitego azotu, RNA i białka w cytoplazmie.
Następnie następuje replikacja (podwojenie) DNA. W dzielącej się komórce wiązania wodorowe pomiędzy helisami DNA zostają zerwane i powstają helisy DNA pojedynczej córki (ryc. 25).
25. Proces binarnego rozszczepienia prokariotów pałeczkowatych
1 — tworzenie pojedynczych helis DNA;
2 — podwojenie (replikacja) DNA;
3 - rozciąganie komórki;
- utworzenie przegrody;
4 - koniec tworzenia przegrody i utworzenie wypukłej ściany komórkowej;
5 - podział komórek.
Natychmiast po replikacji DNA rozpoczyna się wydłużanie komórek i tworzenie przegród poprzecznych z powodu wystających ku sobie dwóch warstw błony cytoplazmatycznej.
Najczęściej w środku komórki macierzystej tworzy się przegroda, w wyniku czego komórki potomne mają w przybliżeniu tę samą wielkość. Pomiędzy warstwami przegrody powstaje ściana komórkowa.
Pojedyncza helisa DNA w nowych komórkach służy jako szablon do utworzenia drugiej helisy, w wyniku czego powstaje podwójna helisa DNA z przywróconymi wiązaniami wodorowymi i utworzeniem nowego nukleoidu.
W procesie rozmnażania jedna z połówek komórki stale zatrzymuje wici.
W końcowej fazie rozmnażania bakterii w drugiej połowie rozwijają się wici.
Wzrost i rozmnażanie mikroorganizmów zależy od różnych czynników środowiskowych i cech gatunkowych. Obserwacja rozwoju mikroorganizmów hodowanych na pożywce płynnej w zbiornikach zamkniętych wskazuje, że wzrost biomasy wymaga źródła energii, obecności składników niezbędnych do syntezy biomasy, braku w pożywce inhibitorów hamujących wzrost komórek, utrzymania środowiska naturalnego niezbędne warunki fizyko-chemiczne.
W tych warunkach wzrost mikroorganizmów można warunkowo podzielić na kilka kolejnych faz lub okresów (ryc. 26):
Ryż. 26. Typowa krzywa wzrostu populacji mikroorganizmów 1 – faza opóźnienia;
2 - faza przyspieszonego wzrostu; 3 - faza wzrostu logarytmicznego (wykładniczego);
4 - faza opóźnienia wzrostu; 5 - faza wzrostu stacjonarnego; 6 - faza starzenia się i umierania.
faza opóźnienia (ang. lag - opóźnienie) - okres pomiędzy wysiewem bakterii a rozpoczęciem rozmnażania. W tym okresie kultura bakteryjna dostosowuje się do pożywki. Przejawia się to w nagromadzeniu optymalnej ilości niezbędnych enzymów, w inaktywacji jakiegoś inhibitora obecnego w środowisku, w kiełkowaniu zarodników itp. W sprzyjających warunkach bakterie powiększają swoje rozmiary i przygotowują się do podziału.
Faza opóźnienia może trwać od 10 minut do kilku godzin, ale średnio wynosi 4-5 godzin.
2. Po fazie opóźnienia następuje faza przyspieszonego wzrostu, charakteryzująca się wzrostem tempa podziału mikroorganizmów i akumulacją biomasy.
3. Faza wzrostu logarytmicznego lub wykładniczego to okres najintensywniejszego podziału bakterii.
Bakterie dzielą się co 20-40 minut. W tej fazie bakterie są szczególnie wrażliwe, co tłumaczy się dużą wrażliwością rosnących komórek na czynniki środowiskowe. Czas wzrostu wykładniczego zależy od stężenia składników odżywczych w podłożu i wynosi średnio 5-6 godzin.
4. Faza spowolnienia to okres przejściowy od wzrostu wykładniczego do fazy wzrostu stacjonarnego. W tej fazie następuje wyczerpywanie się składników odżywczych podłoża i gromadzenie się w nim produktów przemiany materii, co zmniejsza intensywność rozmnażania się mikroorganizmów.
Faza wzrostu stacjonarnego spowodowana jest stopniowym wyczerpywaniem się pożywki, gromadzeniem się w niej enzymów litycznych i chemicznym hamowaniem wzrostu komórek drobnoustrojów przez produkty przemiany materii. Faza ta różni się od poprzedniej zwiększoną odpornością bakterii na wiele czynników chemicznych i fizycznych. Na początku tej fazy liczba żywych komórek osiąga swój maksymalny poziom i utrzymuje się na tym poziomie przez kilka godzin, w zależności od rodzaju mikroorganizmów i cech ich hodowli.
Pod koniec tej fazy niektóre mikroorganizmy doświadczają procesu sporulacji.
6. Końcowa faza procesu rozmnażania - faza starzenia i śmierci - charakteryzuje się śmiercią bakterii na skutek wyczerpania się pożywki i nagromadzenia w niej produktów przemiany materii. Autolizę mikroorganizmów obserwuje się jako skrajny przejaw niestabilności komórek po zatrzymaniu wzrostu.
Czas trwania tej fazy może wynosić od kilku godzin do kilku tygodni.
Data publikacji: 2015-11-01; Czytaj: 2316 | Naruszenie praw autorskich do strony
studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018. (0,001 s) ...
Rozmnażanie mikroorganizmów - binarny podział mikroorganizmów jednokomórkowych (bakterie, riketsje, pierwotniaki, drożdże), w wyniku którego powstają dwie nowe pełnoprawne osobniki potomne, wyposażone w informację genetyczną komórki macierzystej. Grzyby drożdżopodobne mogą rozmnażać się poprzez pączkowanie, zarodniki; Pleśnie i promieniowce rozmnażają się zwykle przez zarodniki.
bakteria
Rozmnażają się poprzez prosty podział poprzeczny.
Bakterie to komórki haploidalne. Skład komórki bakteryjnej obejmuje kapsułkę, ścianę komórkową, błonę cytoplazmatyczną, cytoplazmę, w której znajdują się mezosomy, rybosomy, nukleoid i inkluzje. Niektóre komórki bakteryjne mają wici i tworzą zarodniki.
W przeciwieństwie do komórek zwierzęcych, takie wewnętrzne struktury komórki bakteryjnej, jak mezosomy, rybosomy i nukleoidy, nie mają błon oddzielających je od cytoplazmy.
Zgodnie z metodą odżywiania bakterie dzielą się na autotrofy i heterotrofy, zgodnie z metodą oddychania - na tlenowce i beztlenowce.
promieniowce
Rozmnażają się przez zarodniki i podział poprzeczny (sznurowanie) strzępek.
Zajmują pozycję pośrednią między grzybami i bakteriami. Wśród promieniujących grzybów istnieje sieć gatunków chorobotwórczych - czynników wywołujących promienicę. Wiele promieniowców jest producentami antybiotyków. (cm.
antybiotyki). W „Determinancie” Burgeya promieniowce nazywane są streptomycetes.
Drożdże
Istnieją 2 rodzaje rozmnażania drożdży - wegetatywne (bezpłciowe) i płciowe z tworzeniem zarodników. U większości gatunków drożdży rozmnażanie wegetatywne odbywa się poprzez pączkowanie, rzadko przez podział (Schizosaccharomyces). Asporogenny. Drożdże rozmnażają się wyłącznie poprzez pączkowanie. Rozmnażanie płciowe zachodzi w niesprzyjających warunkach, gdy drożdże przestają pączkować i zamieniają się w worki (worki) z zarodnikami - askosporami.
Proces płciowy polega na kopulacji (fuzji) 2 komórek wegetatywnych poprzez ich połączenie i utworzenie kanału kopulacyjnego, w którym łączą się części plazmy i jądra komórkowego, zwane kariogamią, z utworzeniem diploidalnej zygoty, reprezentującej 2 komórki połączone kanałem kopulacyjnym.
Podział redukcyjny, czyli mejoza, któremu towarzyszy zmniejszenie liczby chromosomów o połowę, następuje natychmiast, bez procesu seksualnego, a zygota zamienia się w pytanie z 4 haploidalnymi zarodnikami, więc wegetatywne wytwarzanie takich zarodników jest haploidalne. Zarodniki kiełkują bez kopulacji. W ten sposób rozmnażają się drożdże Zygosaccharomyces. U drożdży Saccharomyces proces płciowy zachodzi, gdy zarodniki lub wykiełkowane z nich komórki łączą się, tworząc diploidalną zygotę, która natychmiast zaczyna pączkować, tworząc diploidalne potomstwo.
Mejoza zachodzi tuż przed utworzeniem zarodników.
grzyby pleśniowe
Grzyby rozmnażają się wegetatywnie, płciowo i bezpłciowo.
Rozmnażanie wegetatywne można przeprowadzić poprzez oddzielenie grzybni od większości jej części, które mogą rozwijać się niezależnie, a także przez pączkowanie grzybni lub pojedynczych komórek u grzybów drożdżowych.
Rozmnażanie płciowe polega na połączeniu komórek rozrodczych, w wyniku czego powstaje zygota.
Rozmnażanie bezpłciowe odbywa się za pomocą specjalnych formacji zwanych zarodnikami. Zarodniki mogą rozwijać się wewnątrz specjalnych zarodników lub na końcach specjalnych wyrostków grzybni - konidioforów.
Główną metodą rozmnażania grzybów pleśniowych jest użycie zarodników. Pleśń rośnie niesamowicie szybko.
W zwykłej pleśni chlebowej można wyróżnić małe czarne kropki - zarodnie, w których tworzą się zarodniki. Jedna zarodnia zawiera do 50 000 zarodników, z których każdy jest w stanie odtworzyć setki milionów nowych zarodników w ciągu zaledwie kilku dni! A jeśli warunki będą sprzyjające, szybko pojawi się pleśń na książce, butach czy powalonym drzewie w lesie.
Bakterie: Aktywność życiowa bakterii charakteryzuje się wzrostem- powstawanie elementów strukturalnych i funkcjonalnych komórki oraz wzrost samej komórki bakteryjnej, jak i reprodukcja- samoreprodukcja, prowadząca do wzrostu liczby komórek bakteryjnych w populacji.
bakterie się rozmnażają przez podział binarny na pół, rzadziej przez pączkowanie.
Promieniowce, podobnie jak grzyby, mogą rozmnażać się przez zarodniki. Dla jednej grupy sinic jednokomórkowych opisano podział wielokrotny (seria szybkich, następujących po sobie podziałów binarnych, prowadzących do powstania od 4 do 1024 nowych komórek). Promieniowce, będąc bakteriami rozgałęziającymi, rozmnażają się przez fragmentację komórek nitkowatych.Bakterie Gram-dodatnie dzielą się poprzez wrastanie syntetyzowanych przegród podziałowych do komórki, syntetyzują przegrodę poprzeczną od obwodu do środka przy udziale mezosomów.
i Gram-ujemne - przez zwężenie (w miejscu podziału stwierdza się stopniowo rosnącą krzywiznę CPM i ściany komórkowej do wewnątrz.), w wyniku tworzenia figur w kształcie hantli, z których powstają dwie identyczne komórki . Podczas pączkowania tworzy się nerka, która rośnie na jednym z biegunów komórki macierzystej, komórka macierzysta wykazuje oznaki starzenia i zwykle nie może wytworzyć więcej niż 4 komórek potomnych.
W innych bakteriach oprócz rozmnażania obserwuje się proces seksualny, ale w najbardziej prymitywnej formie.
Proces seksualny bakterii różni się od procesu seksualnego eukariontów tym, że bakterie nie tworzą gamet i nie następuje fuzja komórek. Jednak główne wydarzenie procesu seksualnego, a mianowicie wymiana materiału genetycznego, ma miejsce również w tym przypadku. Nazywa się to rekombinacją genetyczną.
Podział komórki poprzedzony jest replikacją chromosomu bakteryjnego według typu półkonserwatywnego (dwuniciowy łańcuch DNA otwiera się, a każda nić kończy się nicią komplementarną), co prowadzi do podwojenia cząsteczek DNA jądra bakteryjnego - nukleoid. Replikacja DNA przebiega w trzech etapach: inicjacja, wydłużanie lub wzrost łańcucha i zakończenie.
Rozmnażanie krętków: poprzeczny podział komórkowy – podział komórek u bakterii, w którym z komórki macierzystej powstają dwie komórki potomne. Przeprowadza się go w trzech etapach:
1) replikacja cząsteczki DNA kolistego chromosomu dołączonego do mezosomu, który również jest podzielony na dwie części;
2) rozcieńczenie za pomocą mezosomów dwóch chromosomów pierścienia potomnego;
3) podział cytoplazmy przez poprzeczną przegrodę, która tworzy się od obwodu do środka komórki.
Hodowla grzybów:
Większość grzybów jest zdolna do prawidłowego rozmnażania się wegetatywnego, bezpłciowego i płciowego.
Charakterystyczny jest pleomorfizm - obecność kilku rodzajów zarodnikowania jednocześnie, na przykład bezpłciowego i seksualnego.
Rozmnażanie wegetatywne
- części grzybni.
- Wyspecjalizowane formacje: cienkościenne artrospory (oidia) lub grubościenne zarodniki chlamydii, powstają, z pewnymi różnicami, gdy grzybnia rozpada się, a następnie daje początek nowej.
- Pączkowanie strzępek lub pojedynczych komórek (na przykład w drożdżach).
Askospory u torbaczy i bazydiospory w głowniach również pączkują. Powstałe pąki stopniowo oddzielają się, rosną i ostatecznie zaczynają same pączkować.
rozmnażanie bezpłciowe
W rzeczywistości rozmnażanie bezpłciowe odbywa się poprzez zarodniki.
W zależności od sposobu powstawania wyróżnia się zarodniki endogenne i egzogenne.
- Endogenne zarodniki(sporangiospory) są charakterystyczne dla grzybów niższych.
Tworzą się wewnątrz specjalnych komórek zwanych sporangiami.
- Spory egzogeniczne powszechnie zwane konidiami, występują u grzybów wyższych i niektórych niższych.
Tworzą się na wierzchołkach lub z boku specjalnych strzępek - pionowo zorientowanych konidioforów, które mogą być proste lub rozgałęzione.
Są pokryte gęstą skorupą, dzięki czemu są dość stabilne, ale nieruchome. Mogą być chwytane przez prądy powietrza lub zwierzęta i przenoszone na znaczne odległości. Podczas kiełkowania dają rurkę wzrostową, a następnie strzępki.
rozmnażanie płciowe
koniugacja gamet
W przypadku grzybów niższych fuzja haploidalnych gamet charakteryzuje się izogamią, anizogamią (heterogamią) lub oogamią.
W przypadku oogamii rozwijają się narządy płciowe - oogonia(kobieta) i pylniki(Mężczyzna). Podczas nawożenia formacja oospory- jest to zygota pokryta grubą skorupą, spędza trochę czasu w spoczynku, a następnie kiełkuje.
Szybkość i fazy namnażania bakterii w warunkach stacjonarnych.
Podczas hodowli bakterii na płynnej pożywce obserwuje się wzrost kultury blisko dna, rozproszony lub powierzchniowy (w postaci błony).
Wzrost okresowej kultury bakterii hodowanych na płynnej pożywce dzieli się na kilka faz lub okresów:
1. faza opóźnienia;
2. faza wzrostu logarytmicznego;
3. faza wzrostu stacjonarnego, czyli maksymalne stężenie bakterii;
4. faza śmierci bakterii.
Fazy te można przedstawić graficznie jako odcinki krzywej reprodukcji bakterii, która odzwierciedla zależność logarytmu liczby żywych komórek od czasu ich hodowli.
Faza opóźnienia - okres pomiędzy wysiewem bakterii a rozpoczęciem rozmnażania.
Czas trwania fazy opóźnienia wynosi średnio 4-5 h. W tym czasie bakterie powiększają się i przygotowują do podziału; zwiększa się ilość kwasów nukleinowych, białek i innych składników.
Faza wzrostu logarytmicznego (wykładniczego) jest okresem intensywnego podziału bakterii. Czas jego trwania wynosi około 5-6 h. W optymalnych warunkach wzrostu bakterie mogą dzielić się co 20-40 minut.
W tej fazie najbardziej wrażliwe są bakterie, co tłumaczy się dużą wrażliwością składników metabolicznych szybko rosnącej komórki na inhibitory syntezy białek, kwasy nukleinowe itp.
Następnie następuje faza wzrostu stacjonarnego, w której liczba żywych komórek pozostaje niezmieniona, stanowiąc poziom maksymalny (stężenie M). Czas jego trwania wyrażany jest w godzinach i różni się w zależności od rodzaju bakterii, ich charakterystyki i hodowli.
Proces wzrostu bakterii kończy się fazą śmierci, która charakteryzuje się śmiercią bakterii w warunkach wyczerpania się źródeł pożywki i nagromadzenia w niej produktów przemiany materii bakterii. Czas jego trwania waha się od 10 godzin do kilku tygodni. Intensywność wzrostu i rozmnażania bakterii zależy od wielu czynników, m.in. od optymalnego składu pożywki, potencjału redoks, pH, temperatury itp.
Szybkość wzrostu bakterii zależy zarówno od warunków zewnętrznych, jak i od cech fizjologicznych samej komórki.
W obecności sprzyjających warunków wzrost komórki bakteryjnej kończy się reprodukcją. Głównym sposobem rozmnażania się większości bakterii jest po prostu podzielenie komórki na pół. Podział poprzedza replikacja (podwojenie) chromosomu. Te dwa procesy są ze sobą ściśle powiązane. Częstotliwość replikacji jest regulowana przez tempo wzrostu komórek. Replikację chromosomu bakteryjnego przeprowadza się w sposób opisany wcześniej (patrz rozdział 3.2.5).
Badanie równomiernego rozmieszczenia materiału genetycznego pomiędzy komórkami potomnymi powstałymi w wyniku podziału komórki macierzystej pozwoliło G. Jacobowi, S. Brennerowi i T. Cousinowi (1963) na sformułowanie koncepcji replikonu. Replikon jest jednostką replikacji, jest to odcinek DNA zawierający elementy regulacyjne niezbędne do niezależnej replikacji. U bakterii są to chromosomy i plazmidy. Każdy replikon zawiera co najmniej dwa loci biorące udział w kontroli replikacji: gen replikatora strukturalnego (gen inicjujący), który określa syntezę białka inicjującego oraz specjalne miejsce replikatora, które rozpoznaje sygnały rozpoczęcia duplikacji chromosomu.
Po pewnym okresie wzrostu komórka osiąga określony stan fizjologiczny. Z błony cytoplazmatycznej replikon otrzymuje sygnały o potrzebie replikacji chromosomu i gotowości komórki do podziału. Pod wpływem sygnałów następuje aktywacja genu strukturalnego i synteza białka inicjującego.
Działając na replikator, rozpoczyna replikację.
Istnieje skoordynowana interakcja pomiędzy systemem replikacji chromosomów a podziałem komórki: podział komórki zawsze poprzedza podwojenie chromosomu. Po zakończeniu replikacji rozpoczyna się podział komórki. W przypadku bakterii Gram-dodatnich i cyjanobakterii osiąga się to poprzez utworzenie poprzecznej przegrody, która oddziela komórkę macierzystą na dwie równoważne komórki potomne.
Podział jest następujący.
Na początku
syntetyzowana jest dwuwarstwowa błona cytoplazmatyczna. Następnie po wewnętrznej stronie ściany komórkowej tworzą się dwa guzki. Rosną intensywnie i wnikając pierścieniowo do wnętrza komórki pomiędzy warstwami utworzonej błony cytoplazmatycznej, tworzą podwójną przegrodę dzielącą komórkę na pół.
Podział większości drobiazgowych bakterii gramatycznych
następuje poprzez zwężenie. W tym przypadku genomy rozchodzą się wzdłuż biegunów komórki, błona cytoplazmatyczna i ściana komórkowa są rozciągane, wystając z obwodu do środka komórki, aż zetkną się ze sobą. W rezultacie komórka zostaje połączona w dwie komórki potomne. Podział komórek poprzez utworzenie przegrody lub zwężenia nazywa się binarnym w związku z utworzeniem dwóch identycznych komórek potomnych.
Oprócz opisanego rozszczepienia binarnego bakterie mają inną metodę rozmnażania - pączkowanie. Bakterie z rodzajów Hyphomicrobium, Pedomicrobium i inne, zjednoczone w grupie bakterii pączkujących, rozmnażają się przez pączkowanie.
Organizmy te wyglądają jak wydłużone patyki (0,5 x 2 mikrony), czasami w kształcie gruszki, zakończone strzępkami lub protezami (naroślami).
Rozmnażanie tych bakterii rozpoczyna się od utworzenia nerki na końcu strzępek lub bezpośrednio na komórce macierzystej.
Nerka wyrasta z komórki potomnej, tworzy wici i oddziela się od komórki macierzystej. Po osiągnięciu stanu dojrzałego wić zanika i proces rozwoju powtarza się.
W przeciwieństwie do rozszczepienia binarnego, podczas pączkowania pierwotna komórka pozostaje komórką macierzystą, a nowo utworzona komórka pozostaje komórką potomną.
Istnieją między nimi różnice morfologiczne i fizjologiczne.
Promienice rozmnażają się przez fragmenty grzybni i zarodniki. U niektórych (rodzaj Micromonospora) pojedyncze zarodniki tworzą się na strzępkach grzybni wegetatywnej, u innych (rodzaj Streptomyces itp.) Na końcach strzępek grzybni powietrznej tworzą się łańcuchy zarodników, tzw. zwane konidioforami.
Fragmenty grzybni i zarodniki kiełkują w sprzyjających warunkach wilgotności i temperatury i dają początek nowym organizmom.
Sinice nitkowate oprócz rozszczepienia binarnego rozmnażają się w kępach włosków i hormogonii. Te ostatnie to skrócone nici, składające się z małych komórek wegetatywnych o tym samym kształcie i wielkości. Kiedy środkowe komórki włoska (filamenty) obumierają, hormonogonia wymyka się z osłonki włoska macierzystego, rośnie, dzieli się, tworząc nowe włoski.
Hormogonia, w przeciwieństwie do włosków matczynych, nie ma heterocyst i nigdy nie jest osłonięta.
Niezależnie od tego, w którą stronę przebiega proces rozmnażania się bakterii, prędkość tego procesu jest ogromna: w ciągu 24 godzin może zmienić się tyle pokoleń, ile człowiek przez pięć tysięcy lat.
Tempo rozmnażania zależy od wielu warunków i jest inne dla każdego rodzaju bakterii. Jeżeli w pożywce znajdują się niezbędne składniki odżywcze, sprzyjająca temperatura i kwasowość pożywki, podział każdej komórki można powtórzyć po 20-30 minutach (E. coli). Przy takim tempie reprodukcji z jednej komórki dziennie można utworzyć 472 * 1019 komórek (273, 72 pokolenia).
Intensywne rozmnażanie ma dla bakterii ogromne znaczenie biologiczne. Zapewnia zachowanie mikroorganizmów na powierzchni ziemi. Kiedy zajdą niesprzyjające warunki, giną masowo, wystarczy jednak, że kilka komórek gdzieś przeżyje, gdyż w odpowiednich warunkach dadzą duże potomstwo komórek.
Populacje drobnoustrojów w siedliskach naturalnych, takich jak gleba czy woda, stale się zmieniają wraz ze zmieniającymi się warunkami życia.
Natomiast w warunkach laboratoryjnych na pożywkach zmiana populacji mikroorganizmów następuje w sposób naturalny.
A także w sekcji „PRODUKCJA BAKTERII”
promieniowce(Actinomyces) przetłumaczone z łaciny - promieniujący grzyb, odrębna grupa mikroorganizmów o szeregu cech morfologicznych najniższego gatunku grzyba i bakterii nieprzetrwalnikujących.
Morfologia promieniowców
Struktura aktinomycytów ma podobne cechy jak grzyby strzępkowe, sępy grzybni mają średnią grubość 0,7 mikrona, wahającą się w granicach 0,5-1,2 mm, czyli znacznie mniej niż grzyby.
Dla gwintów prostych lub lekko zakrzywionych, bez poprzecznych podziałów charakterystyczne jest rozgałęzienie monopodialne lub w niektórych przypadkach okółkowe. Błona komórkowa w składzie ma wiele cech bakterii Gram-dodatnich.
Rozmnażanie promieniowców
Actinomyces rozmnażają się poprzez grzybnię podłoża kiełkującą w podłożu i grzybnię powietrzną wyrastającą ze sporangioforów.
Owocniki, w zależności od gatunku, mają różny kształt loków od skręconych po proste lub faliste.
Niektóre gatunki promieniowców mają gałęzie zarodnikowe ułożone w okółki lub pęczki, często zwisają monopodialnie na nitkach grzybni.
Tworzenie zarodników następuje poprzez fragmentację lub segmentację.
Podział- jest to proces kruszenia protoplastu gałęzi zarodnikowej na sto lub więcej małych grudek zawierających substancję zasadochłonną i jądrową.
Grudki zamieniające się w zarodniki znajdują się w długim łańcuchu w roślinie zarodnikowej.
Segmentacja- jest to proces dzielenia segmentów zarodnikowych na segmenty w kształcie pręta, za pomocą poprzecznych przegród są one zaokrąglane i przekształcane w zarodniki.
Skorupki zarodników u różnych gatunków mają gładką, czasem wyboistą, ząbkowaną, kolczastą, owłosioną powierzchnię. Narośla na powierzchni muszli są wyraźnie widoczne pod mikroskopem elektronowym.
W większości przypadków promieniowce są aerofilami i mezofilami, ale termofile również stały się powszechne, wiele ich gatunków jest w stanie tworzyć pigmenty o różnych kolorach.
Promieniowce, posiadające różnorodny zestaw enzymów, potrafią syntetyzować różne substancje i uwalniać je w dużych ilościach do środowiska. Wśród tych substancji o wysokiej aktywności fizjologicznej znajduje się wiele witamin, niektóre aminokwasy, toksyny, karotenoidy, fitohormony i inne.
Warto również wspomnieć o zdolności promieniowców do tworzenia różnego rodzaju antybiotyków.
Ładowanie...