Как размножаются бактерии?

Бактерии представляют собой одноклеточные микробы и являются одной из простейших форм жизни на Земле. Они содержат всего одну хромосому ДНК, но лишены ядра или других органелл, обнаруженных в большинстве эукариотических клеток. Для репликации бактерии подвергаются процессу бинарного деления, при котором бактериальная клетка увеличивается в размерах, копирует свою ДНК, а затем разделяется на две идентичные «дочерние» клетки. Бактерии также могут обмениваться ДНК посредством конъюгации, что позволяет им обмениваться чертами, которые преодолевают стрессы окружающей среды, такие как антибиотики.

Клетка бактерии - чрезвычайно простой прокариот, то есть не содержит ядра. Бактерия содержит только клеточную стенку, клеточную мембрану, цитоплазму, рибосомы и хромосому, хотя некоторые бактериальные клетки также содержат плазмиды или внеклеточные структуры, такие как капсула, фимбрии и жгутики. В отличие от эукариотической клетки, у которой действительно есть ядро, бактерия не подвергается митозу во время репликации, когда ядро ​​расщепляется, а ДНК распределяется на два идентичных набора. Вместо этого бактерии размножаются путем бинарного деления, процесса репликации, который копирует ДНК бактерий и разделяет одну клетку на две идентичные дочерние клетки. Упрощение репродуктивного процесса бактерий позволяет бактериям размножаться очень быстрыми темпами. При правильных условиях одна бактериальная клетка может размножаться до миллиарда отдельных бактерий всего за 10 часов.

Бинарное деление - это строго контролируемый процесс, при котором бактерия равномерно разделяется на две полные дочерние клетки с использованием определенных белков, предназначенных для репликации. Бинарное деление начинается с репликации ДНК бактерии. Как только ДНК реплицируется в хромосоме, хромосома объединяется в две репликационные вилки, а затем разделяется на противоположные концы клетки. В месте деления, недалеко от центра удлиненной бактерии, собирается механизм деления, в первую очередь белковое кольцо FtsZ. Как только элементы для деления собраны, бактерия синтезирует новую клеточную стенку в месте деления, используя клеточную мембрану, и разделяется на две идентичные дочерние клетки. Дочерние клетки представляют собой клоны, во всех отношениях идентичные исходной бактерии.

Бактерии обладают способностью изменять свою генетическую структуру с помощью переноса плазмид, небольшой кольцевая молекула ДНК, содержащая генетическую информацию, которая позволяет бактерии преодолевать воздействие окружающей среды. стрессы. Плазмиды либо захватываются бактериями из окружающей среды, либо передаются от бактерий к бактериям посредством процесса, называемого конъюгацией. Это позволяет им адаптироваться к жизни во враждебных условиях - от арктического снега до дна океана. Это также позволяет им развить устойчивость к искусственным стрессам, таким как антибиотики. Плазмида не всегда будет реплицироваться в процессе деления; иногда они передаются только в одну из дочерних клеток. Плазмиды реплицируются через участок собственной ДНК, который обеспечивает репликацию родительской бактериальной клеткой, и даже могут реплицироваться независимо от бактерии. Одна бактерия может содержать сотни реплицированных плазмид.

Бактерии чрезвычайно разнообразны, и некоторые формы бактерий не размножаются посредством бинарного деления. Цианобактерии Stanieria размножаются внутри клеточной стенки, производя десятки или даже сотни потомков, называемых баеоцитами. Клеточная стенка разрывается, и все беоциты высвобождаются одновременно. У Epulopiscium две маленькие клетки-потомки образуются из реплицированной ДНК в более крупной материнской клетке. Когда потомство полностью развивается, материнская клетка умирает, высвобождая две полные бактериальные клетки. Репродуктивный процесс, называемый почкованием, также наблюдался у некоторых представителей Planctomycetes, но механика этого процесса до сих пор неизвестна.