Jak bakterie rozmnażają się w sprzyjających i niekorzystnych warunkach?

Najmniejsze organizmy na naszej planecie -prokariotyczne komórki bakteryjne. Prawdopodobnie ich rozmiar jest jednym z powodów, dla których są w stanie osiągnąć kolosalny wzrost liczby. Ocenia się, że normalne rozmnażanie bakterii odbywa się co 20-30 minut. Oczywiście liczba komórek jest po prostu niesamowita! Na jeden dzień w tłumaczeniu do masy potomstwa z jednej osoby będzie około 5 ton.

Jednak ze względu na różne czynniki ograniczające wzrost ten nie występuje. Jaka jest przyczyna tak szybkiego rozmnażania się tych organizmów? Spróbujmy zrozumieć to pytanie.

Metody rozmnażania bakterii

Jest ich kilka. Głównym czynnikiem decydującym o tym lub innym wariancie procesu reprodukcji są warunki zewnętrzne. W jaki sposób bakterie rozmnażają się w sprzyjających warunkach? Istnieją dwa sposoby:

• wegetatywny (bezpłciowy);
• przez pączkowanie.

Są to szybsze, prostsze i ewolucyjnie starożytne metody. Jednak przy takich metodach nie ma wymiany informacji genetycznej, więc dzieci są dokładnie matczyną kopią.

Ale jak rozmnażają się bakterie, jeśli parametryKula zewnętrzna jest niekorzystna? Potem przychodzi specjalny proces, który ma taką samą podstawę jak rozmnażanie płciowe wielokomórkowe - wymiana informacji genetycznej z powodu rekombinacji segmentów DNA sąsiadujących nukleoidów w komórkach.

Rozważmy każdą z tych opcji bardziej szczegółowo i poznaj cechy sztucznej uprawy populacji mikroorganizmów.

Rozmnażanie bezpłciowe i jego cechy

Każda komórka bakteryjna wykonuje wszystkie ważne procesy:

• oddycha;
• je;
• Moves;
• pochłania i wydaje energię;
• rośnie;
• rozwija się.

Rezultatem całego życia jest proces rozmnażania bezpłciowego, w wyniku którego komórka macierzysta rodzi nowe osobniki i stopniowo umiera.

Opis procesu

Sposób, w jaki bakterie rosną wegetatywnie, można krótko opisać w kilku akapitach.

1. Bakteria osiąga pewną wielkość i rezerwę składników odżywczych. W rezultacie jest gotowy do rozpoczęcia procesu.
2. Wtedy komórka zaczyna rozciągać się w kierunku wzdłużnym, czyli wydłużać.
3. W tym środku tworzy się poprzeczna przegroda (zwężenie), która zaczyna się zbiegać w kierunku środka komórki, ściskając ją.
4. Wewnątrz odbywa się proces replikacji cząsteczki DNA, czyli podział nukleoidu.
5. Materiał genetyczny na obu końcach cząsteczki jest przyczepiony do ścian komórki bakteryjnej.
6. Główne i replikowane DNA różni się na różnych biegunach.
7. Zwężenie się zamyka, a cela jest podzielona na pół. Tak więc powstaje dwoje dzieci.
8. Brakujące struktury (wici, kapsułki śluzu itd.) Są uzupełniane u każdego przedstawiciela osobno.
9. Nukleotyd komórki dzieli się najpierw, a po niej cytokinezy.

Oczywiście wzrost i namnażanie bakterii przez ten typ jest bardzo prostym i szybkim procesem, który nie wymaga przygotowania i pewnych specyficznych cech.

Jednak u niektórych gatunków (na przykład w sianiebakterie Bacillus), proces się nie kończy. Dwie komórki-córki tworzą między nimi pomost, przez który DNA swobodnie przechodzi od jednego do drugiego. Spotykają się ze sobą, miejsca wymiany cząsteczek kwasu nukleinowego, co prowadzi do pojawienia się mutacji. Następnie DNA wraca do swojej klatki, tylko już zmienionej, z nowymi sekcjami wbudowanymi w łańcuch. Most załamuje się, każda jednostka zaczyna niezależne istnienie.

Rodzaje podziału komórki

Istnieje kilka szczególnych cech tego, jak bakterie rozmnażają się bezpłciowo. Po zakończeniu procesu możliwe są trzy warianty rozwoju wydarzeń.

1. Cytokineza i podział nukleoidu występuje wcześniej,niż mieć czas na skurcz, a komórki rozpraszają się przez dwie struktury. Dlatego w tych przypadkach formowanie się diplokoków, paciorkowców, gronkowców, form wielokomórkowych w kształcie pałeczki i innych połączonych form.
2. Normalna separacja. W tym przypadku następuje terminowy i harmonijny podział wegetatywny zarówno samych komórek, jak i materiału genetycznego i cytoplazmy. W rezultacie dwie normalne komórki potomne są otrzymywane z jednej komórki matki.
3. Postępujący podział materiału genetycznego jest znacznie szybszy niż oddzielenie samych komórek. W wyniku tego powstają formy wielopęcherzykowe.

Po utworzeniu którejkolwiek z powyższych kolonii komórki w wielu z nich mają tendencję do oddzielania się od siebie i niezależnego istnienia.

Sposoby odrywania komórek od siebie

Osobliwości rozmnażania bakterii metodą wegetatywną obejmują różne opcje separacji komórek. W sumie jest ich trzech.

1. Komórki rozrywają między sobą mostek cytoplazmatyczny i odpychają się nawzajem (łamanie separacji). Przykład: pręty wąglika.
2. Dokładna separacja poprzez przesuwanie jednego osobnika po powierzchni drugiego. Przykład: Escherichia.
3. Sekcja. Sposób, w jaki jedna komórka opisuje inną wokół kształtu V. Przykład: bakterie błonicze.
   

Na tym kończy się bezpłciowa (wegetatywna) reprodukcja gatunków bakterii.

Rozmnażanie płciowe: cechy

Jak rozmnażanie bakterii przez seksualnesposób został ustalony dopiero w 1946 roku. Wcześniej znana była tylko opcja, którą już rozważaliśmy. Uważano, że odpowiedź na pytanie, w jaki sposób mnożą się prawdziwe bakterie, jest jednoznaczna: tylko bezpłciowy podział komórki na dwie części.

Jednak eksperymenty na szczepach Escherichia coliwykazał, że jego komórki są zdolne do koniugacji. Jest to nazwa specjalnego procesu wymiany materiału genetycznego. I to już jest bezpośredni znak rozmnażania płciowego.

Jako takie, wśród komórek żeńskich i męskichbez bakterii. Jednak zawsze jest taki, który zawiera początkowy DNA (męski) i ten, który go otrzyma (kobieta). Cały proces wygląda następująco.

1. Dwie komórki zbliżają się do siebie i nawiązują kontakt.
2. Miejsce kontaktu nazywa się piłą, a jest to wydrążona włóknista rura. Jest produkowany przez "męską" komórkę.
3. Następnie, poprzez utworzony kanał, rozpoczyna się transfer DNA ojca do komórki macierzystej.
4. Tutaj materiał genetyczny jest rekombinowany, to znaczy wymienia łaty. Każda cząsteczka uzupełnia brakujący łańcuch.
5. Sposób ten jest bardzo powolny, tak, aby czas jego przejście „męskiej” komórka jest w stanie powtórzyć kilka razy ich DNA.
6. W wyniku tego powstają nowe osobniki, które mają rekombinowany materiał genetyczny z objawami zarówno męskich, jak i żeńskich komórek. A także istnieje kilka początkowych komórek ojcowskich.

Wzrost kolonii bakterii

Aby zbadać, jak wzrost irozmnażanie bakterii, przygotować specjalne pożywki odpowiednie dla każdego gatunku. Są one wysiewane i obserwując pewne sterylne warunki, aby uniknąć konkurencji, gdy inne mikroorganizmy są skolonizowane, obserwują zachodzące zmiany i wzrost całych kolonii.

Jeśli ten proces nie jest ograniczony przez czynniki ograniczające, wówczas wzrost populacji przebiega w logarytmicznym postępie. Śmierć komórek za pomocą naturalnych środków jest tylko w arytmetyce.

Tworzenie zarodników

Słysząc, że drobnoustroje są zdolne do tworzenia specjalnej konstrukcji - kontrowersje, wiele osób uważa, że ​​jest to kolejna wersja jak bakterie mnożą. Tak jednak nie jest.

Zarodnik jest jedynie chwilowym stanem odpoczynkukomórka, w której jest w stanie doświadczyć niekorzystnych warunków środowiskowych. Czasami nawet kilkadziesiąt lat. Dzięki procesom reprodukcji potomstwa nie ma to żadnego związku.