JAK SE BAKTERIE MNOŽÍ? ASEXUÁLNÍ A SEXUÁLNÍ REPRODUKCE - BIOLOGIE - 2025

Bakterie se rozmnožují hlavně asexuálními cestami, jako je binární štěpení, což je proces, kterým se buňka dělí na dvě identické menší buňky. Tyto mikroorganismy však také vykazují určitý druh sexuální reprodukce prostřednictvím procesu nazývaného „konjugace“.

Pokud jde o asexuální reprodukci, převládá binární štěpení, ale v této skupině jednobuněčných organismů, jako je pučení, vícenásobné dělení a tvorba „intracelulárního“ potomstva, existují zprávy o „neobvyklých“ nebo „alternativních“ vzorcích dělení. abychom jmenovali alespoň některé.

Schéma prokaryonové buňky (Zdroj: Tento vektorový obrázek je zcela vytvořen Ali Zifanem pomocí Wikimedia Commons)

Před ponořením do různých reprodukčních mechanismů v bakteriích je vhodné si pamatovat klíčové informace, abychom porozuměli některým aspektům těchto biologických procesů.

Obecné vlastnosti bakterií

Baktérie jsou prokaryotické organismy, to znamená, že jejich genetický materiál není uzavřen v membránové struktuře známé jako „jádro“, které existuje v eukaryotech.

Je to mimořádně úspěšná a různorodá skupina složená převážně z jednobuněčných organismů, i když některé mohou tvořit kolonie a vlákna. Nacházejí se prakticky ve všech ekosystémech v biosféře a mají zásadní význam pro mnoho biologických procesů, které jsou vlastní mnohobuněčným živým bytostem.

Bakteriální buňky jsou malé buňky (ne více než několik mikronů v průměru), zejména ve srovnání s eukaryotickými buňkami. Jeho cytosol je podstatně "jednodušší" než například zvířecí nebo rostlinná buňka, protože neexistuje žádná membránová organela.

Uvnitř je velké množství ribozomů, ukládacích granulí různých látek, proteinů různých typů a velkých, cirkulárních a supercoiled chromozomů, jakož i malé extrachromozomální DNA molekuly známé jako „plazmidy“.

Buněčný plášť bakterií je zcela specifický, protože je tvořen komplexním polymerem zvaným "peptidoglykan", který se skládá z aminosacharidů spojených s polypeptidy. Charakteristiky stěny a plazmatické membrány těchto organismů se používají pro jejich klasifikaci.

Některé bakterie jsou také pokryty „kapslí“, která obklopuje jejich buněčnou stěnu a která má ochranné funkce. Ostatní bakterie jsou mobilní a mají specializované struktury, které vyčnívají z jejich povrchu, jako jsou řasinky a bičíky.

Protože ne všechny bakterie mohou být pěstovány in vitro v laboratoři, informace, které vědecká obec spravuje, pokud jde o jejich metabolismus, reprodukci, morfologii a obecné vlastnosti, do značné míry závisí na údajích získaných ze studií provedených na modelových druzích.

Asexuální reprodukce bakterií

Asexuální reprodukce spočívá v tvorbě klonů od jedince, který funguje jako „matka“. Na rozdíl od sexuální reprodukce vyžaduje tento proces pouze jednu buňku, která duplikuje její vnitřní složky a rozdělí se například na dvě stejné dceřiné buňky.

- Binární štěpení

Také známý jako "bipartice" je binární štěpení hlavní formou reprodukce většiny bakterií v přírodě. V tomto procesu dělící buňka tak činí tak, že produkuje dvě menší buňky, které jsou geneticky identické, a původní buňka „zmizí“.

Dělící se buňka musela nutně projít předchozím "přípravným" procesem, kterým zdvojnásobila svůj vnitřní obsah (chromozom, proteiny, ribozomy atd.) A zvýšila svůj cytosolický obsah na téměř dvojnásobek.

Binární štěpení (Zdroj: Binary_fission.svg: Kreslil w: Uživatel: JWSchmidt (w: Obrázek: Binary fission.png); Vectorized by W: Uživatel: JTojnarderivative work: Ortisa přes Wikimedia Commons)

Dvě kopie bakteriálního chromozomu jsou sekretovány jak k pólům dělící se buňky, tak ik některému vnitřnímu materiálu, který se duplikoval. Poté se vytvoří „septum“ na konkrétním místě v buňce zvaném „divizní místo“.

Septum sestává z „centripetální“ invaze cytoplazmatické membrány, která předchází syntéze nové buněčné stěny a oddělení dvou dceřiných buněk.

- „Neobvyklá“ asexuální reprodukce

Proces asexuální reprodukce není stejný ve všech skupinách bakterií. Jak bylo uvedeno na začátku, některé druhy se vyznačují pučením, jiné vícenásobným dělením, tvorbou intracelulárního potomstva atd.

Tvorba více intracelulárních potomků

Mnoho linií bakterií patřících do skupiny grampozitivních bakterií s nízkým obsahem GC (Firmicutes) se reprodukuje asexuálně procesem, který znamená, že mnoho endospor (také spících) nebo velké počet aktivních potomků.

Pro mnoho linií je tvorba tohoto „mnohonásobného nitrobuněčného potomka“ hlavním prostředkem reprodukce, takže binární štěpení může nastat jen zřídka nebo vůbec.

Reprodukce pupeny

Nárast v bakteriích byl pozorován u sinic, firmicutes a planctomycetes, stejně jako u některých proteobacteria.

Schematické znázornění tohoto procesu (málo studovaného a známého u bakterií) ukazuje, jak bakterie, které se tímto způsobem asexuálně rozmnožují, zbavují „buněčnou část“ nebo „žloutek“, což je zlomek, který je podstatně menší než „mateřská“ buňka. který je jejich původem a který pravděpodobně neobsahuje všechny cytosolické složky posledně uvedeného.

Produkce baeocytů u některých sinic

Některé cyanobacteria, takový jako ti rodu Stanieria, nikdy se množit binárním štěpením; místo toho se dělí procesem, který začíná malou buňkou známou jako baeocyt.

Velikost baeocytů se postupně zvětšuje a chromozomální DNA se mnohokrát opakuje. Když baeocyte vstoupí do fáze cytoplazmatického dělení, produkuje velké množství nových malých baeocytů, které se uvolňují porušením vnějšího obalu "mateřského" baeocytu.

Tento proces je známý také u jiných druhů jako fragmentace.

„Sexuální“ reprodukce bakterií

Sexuální reprodukce, jak ji známe, spočívá ve fúzi dvou specializovaných sexuálních buněk zvaných „gamety“, díky nimž si dva jednotlivci vyměňují genetické informace a produkují potomky s geny, které jsou výsledkem kombinace obou.

Ačkoli ani gamety ani specializované sexuální buňky nejsou produkovány v bakteriích, někdy si dvě různé buňky vzájemně vyměňují genetický materiál, k čemuž může dojít třemi různými procesy:

- Transformace

- Transdukce

- Sňatek

Ačkoli to nezahrnuje produkci nových buněk nebo různých buněk, transformace je událost, při které bakterie může získat fragmenty DNA z jiné bakterie, která je uvolnila do prostředí, ve kterém žijí nebo která zemřela a rozpadla se.

Transdukce se naproti tomu týká kombinace bakteriální DNA (z různých bakterií) díky účasti fágů, což jsou viry, které napadají bakterie.

Konečně, konjugace, která není charakterizována produkcí nových jedinců, je o přímém přenosu genetického materiálu z jedné buňky do druhé prostřednictvím specializované struktury známé jako „sexuální pili“.

Bakteriální konjugace (Zdroj: odvozená práce: Franciscosp2 (talk) Bacterial_Conjugation_en.png: Mike Jones přes Wikimedia Commons)

Tento poslední proces vyžaduje fyzický kontakt mezi dvěma buňkami a podle studií provedených na modelovém organismu E. coli existují „mužské“ dárcovské buňky a „ženské“ receptorové buňky.

Obecně jsou darovány a přijímány molekuly plazmidové DNA, které obsahují užitečné genetické informace.

Reference

1. Angert, ER (2005). Alternativy binárního štěpení bakterií. Nature Reviews Microbiology, 3 (3), 214.
2. Helmstetter, CE (1969). Posloupnost bakteriální reprodukce. Roční přehled mikrobiologie, 23 (1), 223-238.
3. Lutkenhaus, J., a Addinall, SG (1997). Dělení bakteriálních buněk a kruh Z. Roční přehled biochemie, 66 (1), 93-116.
4. Prescott, H., & Harley, JP Klein 2002. Mikrobiologie.
5. Scheffers, DJ (2001). Bakteriální reprodukce a růst. eLS.
6. Solomon, EP, Berg, LR a Martin, DW (2011). Biologie (9. edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.