A baktériumsejt kettéosztása. Bakteriális sejtosztódás

A bakteriális sejtosztódást jellemzően „bináris”-ként írják le: a duplikáció után a plazmamembránhoz kapcsolódó nukleoidok a nukleoidok közötti membrán megnyúlása miatt szétválnak, majd szűkület vagy septum jön létre, amely kettéosztja a sejtet. Az ilyen típusú osztódás a genetikai anyag nagyon pontos eloszlását eredményezi, gyakorlatilag hiba nélkül (a hibás sejtek kevesebb, mint 0,03%-a). Emlékezzünk vissza, hogy a baktériumok nukleáris apparátusa egy ciklikus óriás (1,6 mm-es) DNS-molekula, amely számos hurokdomént alkot szupertekervényes állapotban, a hurokdomének hajtogatásának sorrendje ismeretlen.

A bakteriális sejtosztódások közötti átlagos idő 20-30 perc. Ebben az időszakban pedig események egész sorának kell bekövetkeznie: a nukleoid DNS replikációja, szegregáció, testvérnukleoidok szétválása, további divergenciájuk, az eredeti sejtet pontosan kettéosztó septum kialakulása miatti citotómia.

E folyamatok teljes köre intenzív kutatási figyelem alatt áll. utóbbi években, ami fontos és váratlan megfigyeléseket eredményez. Kiderült, hogy a DNS-szintézis kezdetén, amely a replikáció (eredet) pontján kezdődik, kezdetben mindkét növekvő DNS-molekula kapcsolatban marad a plazmamembránnal. A DNS-szintézissel egyidejűleg számos enzim (topoizomeráz, giráz, ligáz stb.) hatására megszűnik mind a régi, mind a replikálódó hurokdomének szupertekervénye, ami két leánykromoszóma (vagy testvér) kromoszóma fizikai szétválásához vezet. nukleoidok, amelyek még szoros kapcsolatban állnak egymással. A nukleoidok ilyen szegregációja után eltávolodnak a sejt középpontjától, korábbi helyükről. Ráadásul ez az eltérés nagyon pontos: a cella hosszának negyede két ellentétes irányban. Ennek eredményeként két új nukleoid található a sejtben. Mi ennek az eltérésnek a mechanizmusa? Feltételezések születtek (Delamater, 1953), hogy a baktériumsejtek osztódása hasonló az eukarióták mitózisához, de nincs bizonyíték, amely alátámasztaná ezt a feltételezést. hosszú ideje nem jelent meg.

A bakteriális sejtosztódás mechanizmusairól új információkhoz jutottak olyan mutánsok vizsgálatával, amelyekben a sejtosztódás károsodott.

Felfedezték, hogy a speciális fehérjék több csoportja vesz részt a nukleoid divergencia folyamatában. Az egyik, a Muk B fehérje egy óriási homodimer (molekulatömeg kb. 180 kDa, hossza 60 nm), amely egy központi spirális szakaszból és egy terminális globuláris szakaszból áll, szerkezetében eukarióta fonalas fehérjékre (miozin II lánc, kinezin) emlékeztet. ). Az N-terminálison a Muk B a GTP-hez és az ATP-hez, a C-terminálison pedig egy DNS-molekulához kötődik. A Muk B ezen tulajdonságai okot adnak arra, hogy a nukleoidok divergenciájában részt vevő motorfehérjének tekintsük. Ennek a fehérjének a mutációi a nukleoid szegregáció zavarához vezetnek: a mutáns populációban nagyszámú sejtmagvú sejt jelenik meg.

A Muk B fehérjén kívül a nukleoid divergencia nyilvánvalóan magában foglalja a Caf A fehérjét tartalmazó fibrillumok kötegeit, amelyek képesek kötődni a miozin nehéz láncaihoz, például az aktinhoz.

Szűkület, vagy septum kialakulása is benne általános vázlat hasonlít az állati sejtek citotómiájára. Ebben az esetben az Fts családba tartozó fehérjék (fibrilláris hőérzékenyek) vesznek részt a septák kialakításában. Ez egy több fehérje csoportja, amelyek közül az FtsZ fehérjét vizsgálják a legtöbbet. Ez a fehérje hasonló a legtöbb baktériumban, archaebaktériumban, és megtalálható a mikoplazmákban és a kloroplasztiszokban. Ez egy globuláris fehérje, ami aminosav-szekvenciáját tekintve hasonló a tubulinhoz. Ha in vitro kölcsönhatásba lép a GTP-vel, képes hosszú fonalas protofilamentumok kialakítására. Interfázisban az FtsZ diffúzan lokalizálódik a citoplazmában, mennyisége igen nagy (5-20 ezer monomer sejtenként). A sejtosztódás során mindez a fehérje a septális zónában lokalizálódik, összehúzódó gyűrűt képezve, amely nagyon emlékeztet az akto-miozin gyűrűre az állati eredetű sejtosztódás során.

22. Baktériummag. A bakteriális sejtosztódás típusai. Felosztás folyamata.

Ennek a fehérjének a mutációi a sejtosztódás leállásához vezetnek: sok nukleoidot tartalmazó hosszú sejtek jelennek meg. Ezek a megfigyelések a bakteriális sejtosztódás közvetlen függését mutatják a Fts fehérjék jelenlététől.

A septaképződés mechanizmusát illetően számos hipotézis létezik, amelyek a gyűrű összehúzódását feltételezik a septumzónában, ami az eredeti sejt kettéosztásához vezet. Az egyik szerint a protofilamentumoknak egymáshoz képest kell csúszniuk a még ismeretlen motorfehérjék segítségével, a másik szerint a septum átmérőjének csökkenése következhet be a ráhorgonyzók depolimerizációja miatt; plazma membrán FtsZ.

A baktériumtenyészet szaporításának fázisai stacionárius körülmények között

A növekedés utolsó fázisa az állófázis, amelyet a kimerülés okoz tápanyagok. A sejtek csökkentik metabolikus aktivitásukat, és nem esszenciális sejtfehérjéket fogyasztanak. Az állófázis az átmenet a gyors növekedés stresszes állapotba, amelyet a DNS-javításban és az antioxidáns anyagcserében részt vevő gének expressziójának növekedése jellemez.

Amikor a baktériumok nem áramlásban, hanem stacionárius körülmények között szaporodnak, megváltozik a tápközeg és felhalmozódnak benne a baktériumok salakanyagai, aminek következtében élettani jellemzőik is megváltoznak. Így a Clostridium acetobutylicum fiatal sejtjei nem képesek acetont képezni; régebbi kultúrában szerzik meg ezt a tulajdonságot. Ha spórát hordozó baktériumokat áramlásos tenyésztési körülmények között tenyésztenek, akkor osztódnak, de nem termelnek spórákat. Amikor a baktériumokat szilárd táptalajon tenyésztik, sejtcsoportokat alkotnak különböző méretű, formák, színek, úgynevezett kolóniák.

Baktériumtörzs, tiszta kultúra
Az ivaros szaporodás jellemzői
Az ivartalan szaporodás típusai, kifejezések
Gloxinia, típusai, betegségek
A hormonok hatása a szervezetre
A glikolízis szakaszai
A glükóz oxidációjának pentóz-monofoszfát útja
Krebs ciklus

Bakteriális osztódás

A baktériumok osztódása az intercelluláris septum kialakulásának eredményeként következik be, amely a következőképpen történik. A CM azon régiójában, amelyhez egy DNS-molekula (kromoszóma, plazmid) egy speciális receptorhoz kapcsolódik, olyan események következnek be, amelyek beindítják a replikációs folyamatot, melynek eredményeként az újonnan képződött DNS-leánymolekula is a receptorhoz kötődik CM.

Az utóbbi régió két receptor között, amelyek közül az egyikhez a szülő DNS kapcsolódik, a másikhoz pedig a leány DNS, elkezd megnyúlni, aminek következtében a köztük lévő távolság idővel folyamatosan növekszik. A replikációs folyamat befejeződése után szigorúan az egyenlítő mentén intercelluláris partíció kezd kialakulni az elkülönült kromoszómák között a CM és a kapcsolódó sejtfalrégió elleninvaginációja révén (egymás felé növekedve).

A CM és a KS invagináló területeinek fúziója eredményeként intercelluláris septum jön létre, és a szülősejt két leánysejtre oszlik. egyenlő hosszúságú, a baktériumokban a mitózis apparátus funkcióját a CM az elongációja révén látja el, ami a kromoszómákat (és a plazmidokat) úgy távolítja el egymástól, hogy azok egyenlő arányban jelenjenek meg a kialakuló intercelluláris partíció mindkét oldalán.

A sejtosztódás genetikai szabályozásának megsértésének legalább két eredménye lehet. Ha az intercelluláris septum kialakulása nem következik be, akkor hosszú fonalas formák jelennek meg. Amikor azonban az ilyen szabályozás sérült mechanizmusa helyreáll, a szálak a normál sejtekkel megegyező hosszúságú töredékekre oszlanak. Egyes esetekben a szabályozási mechanizmusok megsértése azt a tényt eredményezi, hogy az egyenlítő mentén kialakuló intercelluláris septum helyett egy vagy két szeptum képződik, amelyek mindegyike közelebb van a pólusához.

Mivel ebben az esetben a septum kialakulása nem jár kromoszóma szegregációval, úgynevezett kromoszómáktól mentes minisejtek képződnek, amelyek a szülősejtben maradnak. A minisejtek különféle biokémiai folyamatokat tudnak végrehajtani, mivel enzimeket tartalmaznak, de nem képesek szaporodni, mert hiányoznak belőlük a kromoszómák.

A minisejteken kívül a különböző káros hatások miatt a baktériumokból úgynevezett nanosejtek, azaz apró, 0,2-0,3 mikron méretű sejtek képződhetnek. Különféle elnevezésekkel írták le: baktériumok szűrhető formái, elemi testek, ultramikrobaktériumok.

Bakteriális sejtosztódás

Leggyakrabban a baktériumok L-transzformációja során keletkeznek.

Mivel az ilyen sejtek méretét kényelmesebb nanométerben kifejezni, nem pedig mikrométer töredékeiben, nanocelláknak nevezték őket. A nanosejtek kialakulása a baktériumok univerzális válasza a kedvezőtlen életkörülményekre.

Nem találta meg a releváns információkat? Nincs mit! Használja a jobb felső sarokban található keresést az oldalon.

1. Milyen osztódási módszerek jellemzőek az eukarióta sejtekre? Prokarióta sejtekhez?

Mitózis, amitózis, egyszerű bináris hasadás, meiózis.

Az eukarióta sejteket a következő osztódási módszerek jellemzik: mitózis, amitózis, meiózis.

A prokarióta sejteket egyszerű bináris hasadás jellemzi.

2. Mi az egyszerű bináris hasadás?

Az egyszerű bináris hasadás csak a prokarióta sejtekre jellemző. A baktériumsejtek egy kromoszómát, egy körkörös DNS-molekulát tartalmaznak. A sejtosztódás előtt megtörténik a replikáció, és két azonos DNS-molekula képződik, amelyek mindegyike a citoplazma membránhoz kapcsolódik. Az osztódás során a plazmalemma két DNS-molekula között növekszik oly módon, hogy végül kettéosztja a sejtet. Minden kapott sejt egy azonos DNS-molekulát tartalmaz.

3. Mi a mitózis? Ismertesse a mitózis fázisait!

A mitózis az eukarióta sejtek osztódásának fő módszere, melynek eredményeként egy anyasejtből két azonos kromoszómakészletű leánysejt képződik. A kényelem kedvéért a mitózis négy fázisra oszlik:

● Prophase. A sejtben a sejtmag térfogata megnő, a kromatin spirálisan indul, ami kromoszómák képződését eredményezi. Mindegyik kromoszóma két testvérkromatidból áll, amelyek a centromeren kapcsolódnak össze (diploid sejtben - 2n4c készlet). A sejtmagok feloldódnak és a magmembrán szétesik. A kromoszómák a hialoplazmába kerülnek, és véletlenszerűen (kaotikusan) helyezkednek el benne. A centriolok páronként eltérnek a sejtpólusokhoz, ahol megindítják az orsó mikrotubulusok képződését. Az orsószálak egy része pólusról pólusra halad, más szálak a kromoszómák centromereihez kapcsolódnak, és hozzájárulnak a sejt egyenlítői síkjához való mozgásához. A legtöbb növényi sejtben hiányoznak a centriolák. Ebben az esetben az orsó mikrotubulusok kialakulásának központjai speciális struktúrák, amelyek kis vakuolákból állnak.

● Metafázis. A hasadási orsó kialakulása befejeződött. A kromoszómák elérik a maximális spiralizációt, és rendezetten helyezkednek el a sejt egyenlítői síkjában. Egy úgynevezett metafázis lemez jön létre, amely két kromatid kromoszómákból áll.

● Anafázis. Az orsószálak lerövidülnek, aminek következtében az egyes kromoszómák testvérkromatidjai elválik egymástól, és a sejt ellentétes pólusai felé nyúlnak. Ettől a pillanattól kezdve az elválasztott kromatidokat leánykromoszómáknak nevezzük. A sejtpólusok azonos genetikai anyaggal rendelkeznek (minden póluson 2n2c van).

● Telofázis. A leánykromoszómák despirálnak (letekernek) a sejtpólusokon, és kromatint képeznek. Az egyes pólusok nukleáris anyaga körül nukleáris héjak képződnek. A kialakult két magban nukleusok jelennek meg. Az orsószálak tönkremennek. Ezen a ponton a nukleáris osztódás véget ér, és a sejt elkezd kettéosztódni. Az állati sejtekben az egyenlítői síkban gyűrűszűkület jelenik meg, amely addig mélyül, amíg két leánysejt szétválása meg nem történik. A növényi sejtek nem osztódnak szűkítéssel, mert merev sejtfaluk van. A növénysejt egyenlítői síkjában a Golgi-komplex vezikulumainak tartalmából alakul ki az úgynevezett medián lemez, amely elválasztja a két leánysejtet.

4. Hogyan jutnak a leánysejtek azonos örökletes információhoz a mitózis következtében? Mi a biológiai jelentősége mitózis?

A metafázisban a bikromatid kromoszómák a sejt ekvatoriális síkjában helyezkednek el. A testvérkromatidák DNS-molekulái azonosak egymással, mert az eredeti anyai DNS-molekula replikációja eredményeként keletkezett (ez a mitózist megelőző interfázis S-periódusában történt).

Az anafázisban orsószálak segítségével az egyes kromoszómák testvérkromatidjait elválasztják egymástól és a sejt ellentétes pólusaira feszítik. Így a sejt két pólusa azonos genetikai anyaggal rendelkezik (mindegyik póluson 2n2c), amely a mitózis befejeztével a két leánysejt genetikai anyagává válik.

A mitózis biológiai jelentősége abban rejlik, hogy biztosítja az örökletes jellemzők és tulajdonságok átvitelét sejtgenerációk sorozatán keresztül. Ez szükséges a többsejtű szervezet normális fejlődéséhez. A kromoszómák precíz és egyenletes eloszlása ​​miatt a mitózis során a test minden sejtje genetikailag azonos. A mitózis meghatározza az organizmusok növekedését és fejlődését, a sérült szövetek és szervek helyreállítását (regeneráció). A mitotikus sejtosztódás sok szervezetben az ivartalan szaporodás hátterében áll.

5. Kromoszómák száma - n, kromatidák - c. Mennyi lesz n és c aránya az emberi szomatikus sejtek esetében az interfázis és mitózis következő periódusaiban? Mérkőzés:

1) A G1 periódusban minden kromoszóma egy kromatidából áll, azaz. a szomatikus sejtek egy 2n2c-készletet tartalmaznak, ami az ember számára 46 kromoszóma, 46 kromatid.

2) A G2 periódusban minden kromoszóma két kromatidából áll, azaz. a szomatikus sejtek 2n4c-készletet tartalmaznak (46 kromoszóma, 92 kromatid).

3) A mitózis profázisában a kromoszómák és kromatidok készlete 2n4c, (46 kromoszóma, 92 kromatid).

4) A mitózis metafázisában a kromoszómák és kromatidok halmaza 2n4c (46 kromoszóma, 92 kromatid).

5) A mitózis anafázisának végén, a testvérkromatidák egymástól való elválasztása és a sejt ellentétes pólusaihoz való divergenciájuk miatt, minden pólusnak van egy 2n2c halmaza (46 kromoszóma, 46 kromatid).

6) A mitózis telofázisa végén két leánysejt képződik, amelyek mindegyike 2n2c-készletet tartalmaz (46 kromoszóma, 46 kromatid).

Válasz: 1 - B, 2 - G, 3 - G, 4 - G, 5 - V, 6 - V.

6. Miben különbözik az amitózis a mitózistól?

Prokarióta sejtosztódás

Miért gondolja, hogy az amitózist direkt sejtosztódásnak, a mitózist pedig indirektnek nevezik?

A mitózissal ellentétben az amitózis:

● A sejtmag összehúzódással osztódik kromatin spiralizáció és orsóképződés nélkül, mind a négy, a mitózisra jellemző fázis hiányzik.

● Az örökletes anyag egyenetlenül és véletlenszerűen oszlik el a leánymagok között.

● Gyakran csak nukleáris osztódás figyelhető meg a sejt további két leánysejtre való osztódása nélkül. Ilyenkor kétmagvú, sőt többmagvú sejtek jelennek meg.

● Kevesebb energia megy kárba.

A mitózist közvetett osztódásnak nevezik, mert. Az amitózishoz képest ez egy meglehetősen összetett és precíz folyamat, amely négy fázisból áll, és szükséges előzetes felkészülés(replikáció, centriolok megkettőzése, energiatárolás, speciális fehérjék szintézise stb.). Közvetlen (azaz egyszerű, primitív) osztódás - amitózis - során a sejtmag, különösebb előkészítés nélkül, szűkülettel gyorsan kettéválik, és az örökítőanyag véletlenszerűen oszlik el a leánymagok között.

7. Egy nem osztódó sejt magjában az örökletes anyag (DNS) amorf diszpergált anyag - kromatin - formájában van. Az osztódás előtt a kromatin spirálozva kompakt struktúrákat - kromoszómákat - képez, majd az osztódás után visszatér eredeti állapotába. Miért hajtanak végre a sejtek ilyen összetett módosításokat az örökítőanyagukban?

Az osztódás során az amorf és diszpergált kromatin összetételében lévő DNS-t lehetetlen lenne pontosan és egyenletesen elosztani a leánysejtek között (pontosan ez a kép az amitózis során megfigyelhető - az örökítőanyag egyenetlenül, véletlenszerűen oszlik el).

Másrészt, ha a sejtes DNS mindig tömörített állapotban lenne (vagyis spiralizált kromoszómák részeként), lehetetlen lenne minden szükséges információt kiolvasni belőle.

Ezért az osztódás kezdetén a sejt a DNS-t a legkompaktabb állapotba viszi át, majd az osztódás befejezése után visszaállítja eredeti állapotába, amely kényelmesen olvasható.

8*. Megállapítást nyert, hogy a nappali állatokban a sejtek maximális mitotikus aktivitása este figyelhető meg, a minimális pedig napközben. Az éjszakai állatokban a sejtek reggel osztódnak a legintenzívebben, míg éjszaka a mitotikus aktivitás gyengül. Ön szerint mi ennek az oka?

A nappali állatok a nappali órákban aktívak. Napközben sok energiát fordítanak mozgásra és táplálékkeresésre, miközben sejtjeik gyorsabban „kopnak” és gyakrabban pusztulnak el. Este, amikor a szervezet megemésztette az ételt, felszívta a tápanyagokat és felhalmozódott kellő mennyiségű energia, beindulnak a regenerációs folyamatok és mindenekelőtt a mitózis. Ennek megfelelően az éjszakai állatokban a sejtek maximális mitotikus aktivitása reggel figyelhető meg, amikor szervezetük egy aktív éjszakai időszak után pihen.

*A csillaggal jelölt feladatok különböző hipotézisek felállítását igénylik a tanulókkal. Ezért a jelölésnél a tanárnak nem csak az itt adott válaszra kell koncentrálnia, hanem az egyes hipotéziseket is figyelembe kell vennie, felmérve a tanulók biológiai gondolkodását, érvelésük logikáját, ötletek eredetiségét stb. Ezek után célszerű megismertetni a tanulókkal a kapott választ.

Dashkov M.L.

A baktériumok a legősibb életforma a Földön. Körülbelül 3,8-3,6 millió évvel ezelőtt jelentek meg a bolygón. Agresszív éghajlati viszonyok szívóssá és ellenállóvá tette őket a túléléshez. A legrégebbi lények a cianobaktériumok lennének.

Hozzájárultak az oxigén felhalmozódásához a légkörben. Szervezetünk ezeknek számos fajtájából áll. Vannak előnyös és káros típusok. Mindenhol élnek: vízben, levegőben, emberekben és állatokban, talajrétegekben.

A telepek térfogata nemcsak a szerkezettől függ, hanem attól is, hogyan osztódnak a baktériumok. A szerkezet primitív. Úgy tűnik, hogy az eszköz nyálkahártya-kapszula vagy membrán. Egy mikroorganizmus egyetlen élő sejtből áll.

A citoplazmában nincsenek mitokondriumok vagy plasztidok. A legtöbb mikrobának flagellái és antennái vannak, amelyek segítségével a vérben, az erekben és a szövetekben mozognak. Prokarióták, vagyis nincs magjuk.

Ez azt jelenti, hogy a DNS mikrorészecskék felhalmozódnak a citoplazma egy bizonyos részében. Ezeket nukleotidoknak nevezik. A nukleotidok egyfajta magok, amelyek információt tartalmaznak. A DNS tárolja az információkat tömörített formában. Kibontva a hossza eléri az 1 mm-t.

A baktériumok hasadással szaporodnak.

Tudnia kell, hogy a baktériumok csak kedvező tényezők jelenlétében szaporodnak, amelyeket alább megvizsgálunk.

A növekedéshez szüksége van:

1. fény;
2. hőfok;
3. oxigén jelenléte;
4. páratartalom;
5. lúgosság és savassági tényező;

A hőmérsékleti viszonyok érdeklik az orvosokat. A sejtek osztódásához bizonyos hőmérséklet szükséges. Egyes osztályok nagyon alacsony szinten felfüggesztett animáció vagy hibernált állapotba kerülnek, míg mások, csak magas szinten, nem tudják folytatni a növekedést, és megsemmisülnek.

Míg néhányat meg lehet ölni forralt vízzel, másoknak jól megy a fagyasztás. E határérték között vannak olyan átlagos körülmények, amelyek mellett nagy sebességgel maximális fejlődés következhet be. A szükséges hőmérsékleti fázis 23-30 fok a patogén flóra áramlásához, 38 fok szükséges.

A bakteriális protozoonok jól érzik magukat ebben a környezetben. BAN BEN ideális körülmények A prokarióták naponta 34 billió utódot képesek hozni. A felnövés állapota körülbelül 20 perc alatt következik be. Szerencsére nem élnek sokáig, néhány percet vagy órát.

Mire van szüksége egyes mikroorganizmusoknak?

A staphylococcus csoportnak argininre és lecitinre van szüksége. Streptococcusok a foszfolipidekben. A Shigella és Corina baktériumoknak nikotinsavra van szükségük a tápláláshoz. A Staphylococcus aureus, a pneumococcus és a brucellosis nem élhet B1-vitamin nélkül, de a prototrófok maguk szintetizálják azt, amire szükségük van.

Az érés útjai

Mint korábban említettük, a protozoonok fejlődése osztódással történik.

Megtörténik:

• egyszerű;
• bimbózó;
• konjugáció, nemi érintkezés;

A könnyű út

Az első módszerrel a baktériumok egyenlő keresztirányú osztódással képesek szaporodni. Az anyasejtek a DNS-szálak és organellumok megkettőződése után két részből állnak, nevezetesen a leánysejtekből. A genetikai kód az anyaihoz hasonlóan alakul ki.

Mintha klónoznák magukat. 24 órán belül 70 nemzedék jön ki egy sejtből. Ha feltételezzük, hogy mindannyian életben maradnak, akkor a tömeg több mint 5 tonna volt. Természetesen ez a természetben lehetetlen.

Vegetatív szakasz

Vagy egyszerűbben a bimbózást az jelzi, hogy a lények az egyik póluson egy második rügyet növesztenek, vagyis önmagukat. Amikor egy elágazás történik, a DNS-szálak elszakadnak. A heterociszták vesznek részt a folyamatban. Ezt a módszert cianobaktériumok és gyarmati kőzetek használják.

Ily módon a prokarióták akár 4 rügyet is felnőhetnek, ami után az öregedés és a halál következik be. A kókusztelepek elkülönülnek és szabadon növekednek.

Sporuláció

A viták kettéoszlanak.

Hogyan történik ez?

A bacilusok ilyen módon szaporodnak, ha kedvezőtlen külső és belső környezeti feltételek lépnek fel. A spórán belül különleges környezet jön létre, az életmechanizmus felfüggesztődik, a vízszint csökken. Ha a bacilus ilyen állapotba kerül, nem fél a hidegtől, melegtől, különböző eredetű sugárzástól, vegyszerektől.

Amint a tényezők javulnak, fiatal prokarióták jelennek meg. A ciklus nagyon hosszú lesz. A tudomány még olyan esetekről is tud, amikor a tudósok több tíz vagy akár több száz éves protozoonokat is találtak.

Szexuális traktus

A konjugáció elsősorban az emberi vagy állati testben élő baktériumokban fordul elő. Itt a két forma érintkezik egymással és megindul az adatcsere. Ezt nevezik genetikai rekombinációnak, új fajok kialakulásának.

Az E. coli baktériumok és más Gram-pozitív és Gram-negatív típusok szexuális úton szaporodnak. Ha nincs valódi irány, akkor a köztük lévő ilyen csere előnyös, és hozzájárulhat az antibiotikumokkal és más gyógyszerekkel szembeni rezisztencia kialakulásához.

encystation

Az agresszív körülmények elleni védekezés másik módja a cisztákká való átalakulás. A ciszták vastag membránban lévő vezikulákra utalnak. A bacilusok nagyon hosszú ideig maradhatnak ebben a helyzetben. Még 200 Celsius-fok sem pusztítja el őket. Továbbá pozitív okokból binárisan osztódnak.

Tehát a kórokozók szaporításának módszerei ki vannak téve a külső környezetnek. Vízhiány, magas oxigéntartalom a levegőben, magas tápértékű mikroelemek hiánya. Alacsony vagy magas hőmérséklet-változások kényszerítik az embert a sporulációhoz, az encistációhoz.

A baktériumpopuláció kiterjedtsége

Kedvező körülmények között élve a sejtek a kezdeti, kezdeti szakaszban vannak. Átlagos időtartam 1-2 óra. A növekedés gátlása körülbelül néhány órát vesz igénybe. A logaritmikus periódussal a bacilusok gyorsan szaporodhatnak, és 6 óra múlva érik el a csúcsot.

Negatív gyorsulás, amikor a mikroelemek és anyagok táplálkozási tartalékai kimerülnek. Álló állapot, az elhullott egyedek helyére két óra múlva újak lépnek. A gyorsított halál stádiuma, a bacilusok 3 óránként elhalnak. A logaritmikus fázis, amelyet végleges halál jellemez, 6 óra.

A halálozási arány ezen a ponton csökken, a megmaradt élő sejtek nyugalmi állapotba kerülnek.

Többsejtű szakasz

Az egysejtű fázis képes ellátni a szervezet összes funkcióját, ezt a szomszédos mikroorganizmusok nem befolyásolják. Az egysejtű szervezetek sejtaggregátumokat alkotnak, ezeket a nyálka tartja össze.

Gyakran egy baciluscsoport jelenik meg az egyik ágban. Így alakulnak ki a mikobaktériumok ciszták, ami egyfajta cserét eredményez. A jelenség a többsejtű kialakulásának előfutáraként szolgál. Ide tartoznak a cianobaktériumok és az aktinomicéták.

Milyen követelményeknek kell megfelelniük az egyéneknek:

1. sejt aggregáció;
2. az ingatlanok megosztása közöttük;
3. megfelelő kapcsolat kialakítása az egyének között;

A fonalas egyedeknél a szerkezet a sejtfalban van leírva, így kapcsolatok jönnek létre az egyedek között. A baktériumok anyagokat és energiát cserélnek. Egyes fonalas fajok a vegetatív egyedeken kívül differenciális heterocisztákat vagy akinétákat is tartalmaznak.

Lokalizáció

A lebontástól függően a bacilusok bizonyos típusú felhalmozódásaik vannak:

• gömbölyű;
• spirál;

Az elsők párban vagy egyenként találhatók meg, ezek a diplococcusok, a mikrokokkuszok és a staphylococcusok. Szőlőágaknak vagy láncoknak tűnhetnek. Spirál alakú, kaotikusan szétszórt, ezek közé tartozik a leptospirosis és a vibrio.

A baktériumok növekedési üteme mindkettőtől függ külső körülményekés magának a sejtnek a fiziológiai jellemzőiről. Kedvező körülmények között a baktériumsejt növekedése a reprodukcióval véget ér. A legtöbb baktérium szaporodásának fő módja az, hogy egyszerűen kettéosztják a sejtet. Az osztódást a kromoszóma replikációja (duplázódása) előzi meg. Ez a két folyamat szorosan összefügg egymással. A replikáció gyakoriságát a sejtnövekedés sebessége szabályozza. A bakteriális kromoszóma replikációja a korábban leírt módon történik (lásd a 3.2.5. pontot).
Az anyasejt osztódása következtében kialakult leánysejtek közötti genetikai anyag egyenletes eloszlási mintázatának vizsgálata lehetővé tette G. Jacob, S. Brenner és T. Cousin (1963) számára a replikon fogalmának megfogalmazását. A replikon egy replikációs egység, amely a független replikációhoz szükséges szabályozó elemeket tartalmazza. A baktériumokban ezek a kromoszómák és a plazmidok. Minden replikon legalább két, a replikáció szabályozásában részt vevő lókuszt tartalmaz: egy szerkezeti replikátor gént (iniciátor gént), amely meghatározza az iniciátor fehérje szintézisét, és egy speciális replikátor helyet, amely felismeri a kromoszóma megkettőződésének kezdetére utaló jeleket.
Egy bizonyos növekedési időszak után a sejt elér egy bizonyos élettani állapotot. A citoplazmatikus membrántól a replikon jeleket kap a kromoszóma-replikáció szükségességéről és a sejt osztódási készségéről. A jelek hatására a strukturális gén aktivitása aktiválódik, és az iniciátor fehérje szintetizálódik. A replikátorra hat, és elindítja a replikációt.
A kromoszóma-replikációs rendszer és a sejtosztódás között összehangolt kölcsönhatás van: a sejtosztódást mindig kromoszóma-duplikáció előzi meg. A replikáció befejeztével megkezdődik a sejtosztódás folyamata. Gram-pozitív baktériumokban és cianobaktériumokban ez egy keresztirányú septum kialakításával valósul meg, amely az anyasejtet két egyenlő leánysejtre osztja.
A felosztás a következőképpen történik. Az elején
kétrétegű citoplazma membrán szintetizálódik. Aztán tovább belül A sejtfal két gumót alkot. Intenzíven növekednek, és a sejt belsejébe, a kialakult citoplazma membrán rétegei közé gyűrű alakúan behatolva kettős válaszfalat alkotnak, amely kettéosztja a sejtet.
A nyelvtanilag leggondosabb baktériumok osztódása
szűkítéssel történik. Ebben az esetben a genomok a sejt pólusai mentén eltávolodnak, a citoplazma membrán és a sejtfal megnyúlik, a perifériáról a sejt középpontjába invaginálnak, amíg érintkezésbe nem kerülnek egymással. Ennek eredményeként a sejt két leánysejtbe fűződik. A septum vagy szűkület képződésével történő sejtosztódást binárisnak nevezzük, mivel két azonos leánysejt keletkezik.
A leírt bináris hasadáson kívül a baktériumoknak van egy másik ismert szaporodási módja is: a bimbózás. A Hyphomicrobium, Pedomicrobium és mások nemzetségekhez tartozó baktériumok, amelyek a bimbózó baktériumok csoportjában egyesülnek, bimbózással szaporodnak. Ezek a szervezetek megnyúlt rudak (0,5 x 2 µm), néha körte alakúak, és hifákban vagy prostecában (kinövésekben) végződnek.
Ezekben a baktériumokban a szaporodás a hifa végén vagy közvetlenül az anyasejten lévő rügy kialakulásával kezdődik. A rügy leánysejtté nő, flagellumot képez, és elválik az anyasejttől. Az érett állapot elérésekor a flagellum elveszik, és a fejlődési folyamat megismétlődik.
A bináris hasadással ellentétben a bimbózás során az eredeti sejt anyasejt marad, az újonnan képződött sejt pedig leánysejt. Morfológiai és fiziológiai különbségek vannak köztük.
Az aktinomyceták a micélium töredékeivel és a spórákkal szaporodnak. Egyeseknél (Micromonospora nemzetség) a vegetatív micélium hifáin egyes spórák, másokban (a Streptomyces nemzetség stb.) a légmicélium hifáinak végein spóraláncok képződnek, az ún. konidioforoknak nevezzük. A micélium és a spórák töredékei kedvező páratartalom és hőmérséklet mellett csíráznak, és új szervezeteket hoznak létre.
A fonalas cianobaktériumok a bináris hasadáson kívül trichomák és hormogóniák szakaszaival is szaporodnak. Ez utóbbiak rövidített filamentumok, amelyek azonos alakú és méretű kis vegetatív sejtekből állnak. Amikor a trichoma középső sejtjei (szálak) elpusztulnak, a hormogonium kicsúszik az anyatrichoma hüvelyéből, nő, osztódik, új trichomákat képezve. A Hormogoniában, az anyai trichomával ellentétben, nincsenek heterociszták, és soha nem veszi körül hüvely.
Függetlenül attól, hogy a baktériumok szaporodási folyamata milyen módon megy végbe, ennek a folyamatnak a sebessége óriási: 24 óra alatt annyi nemzedék cserélődik ki, ahány ember ötezer év alatt. A szaporodási sebesség számos körülménytől függ, és az egyes baktériumtípusoknál eltérő. Ha a táptalajban a szükséges tápanyagok jelen vannak, a táptalaj hőmérséklete és savassága kedvező, az egyes sejtek osztódása 20-30 perc múlva megismételhető (E. coli). Ilyen szaporodási sebesség mellett egy sejtből naponta 472 * 1019 sejt (273,72 generáció) képződhet.
Az intenzív szaporodás nagy biológiai jelentőséggel bír a baktériumok számára. Biztosítja a mikroorganizmusok megőrzését a föld felszínén. Kedvezőtlen körülmények bekövetkeztekor tömegesen pusztulnak el, de elég, ha valahol néhány sejt életben marad, és megfelelő körülmények között nagy számú sejtutód születik belőlük.
A mikroorganizmusok populációja a természetes élőhelyeken, például a talajban vagy a vízben folyamatosan változik a változó életkörülményeknek megfelelően. De a tápközeg laboratóriumi körülményei között a mikroorganizmusok populációjában bekövetkező változások természetesen bekövetkeznek.

A bakteriális szervezetek régóta megtelepedtek az összes ismert élőhelyen. A levegőben, a vízben és más szervezetekben élnek. De legtöbbjük a talaj felső rétegeiben található. Ezen organizmusok száma nem csak a szerkezeti jellemzőktől függ. Nagy szaporodási képességének köszönhetően sokszorosára növekszik. A cikkben röviden bemutatjuk, hogyan szaporodnak a baktériumok.

Mik azok a baktériumok?

Ezek a szervezetek egysejtűek, ritkábban gyarmati élőlények. Meglehetősen primitíven vannak elrendezve. A felszíni apparátust egy membrán és egy nyálkahártya-kapszula képviseli, a citoplazmában nincsenek mitokondriumok és plasztidok. Sok sejtben van egy flagellum, amellyel a baktérium mozogni tud.

Genetikai anyag

A baktériumok prokarióták. Ez azt jelenti, hogy sejtjeikben nincs mag. De a genetikai anyag még mindig jelen van bennük. A DNS-molekulák klaszterei a citoplazma egy bizonyos részében helyezkednek el, és nukleoidoknak nevezik. Más szóval azt mondhatjuk, hogy a prokariótáknak héj nélküli magjuk van. Ezért nem tudnak összetett biokémiai folyamatokat végrehajtani. Ez azonban semmilyen módon nem befolyásolja szaporodási képességüket.

Hogyan szaporodnak a baktériumok?

A baktériumok szaporodnak Ez a fő és a legtöbb gyors út. Egy anyasejtből fél óra alatt két leánysejt képződik. És ugyanennyi idő elteltével a két leánysejtből ismét új sejtek képződnek. Ez magyarázza a természetben előforduló baktériumok nagy számát.

Kedvezőtlen körülmények között a baktériumok spórákat képezhetnek - a sejtek esetenként rügyeznek - kis kiemelkedéseket képeznek, amelyek megnőnek, felnőttekké válnak és leszakadnak az anyáról.

A baktériumok szaporodási módját a konjugáció példájával is megvizsgálhatjuk. Ez a szexuális folyamat egy formája. Ez az örökletes információ sejtek közötti cseréjéből áll. A kezdés előtt a kör alakú DNS-molekula megduplázódik. Ezután a sejtek között citoplazmatikus híd képződik, amely mentén az egyik sejt a másikba kerül. DNS-szakaszok cseréje zajlik. Ennek eredményeként a szervezet új tulajdonságokat szerez, amelyek leggyakrabban hasznosak számára. Például a baktériumok ellenállóvá válnak a kedvezőtlen tényezőkkel szemben környezet vírusok vagy antibiotikumok.

A hüvelyesek és gabonanövények gyökerein élnek és szaporodnak. Beszivárgó gyökérrendszer az érintett területeken vagy gyökérszőrökön keresztül nőnek, és kiemelkedéseket - csomókat - képeznek. Az anyagcseréhez kedvező környezet jön létre bennük. A gyökér átadja a baktériumokat szerves anyag, a baktériumok pedig nitrogént biztosítanak, amely annyira szükséges a növények növekedéséhez és fejlődéséhez.

Sejtosztódás két részre

A baktériumok szaporodási módja fajuktól és élőhelyüktől függ. De minden bakteriális organizmus képes kettéosztani. Ez a folyamat több szakaszból áll, és bináris hasadásnak nevezik.

Az osztódás megkezdése előtt a kör alakú DNS-molekula megduplázódik. Más szóval, replikáció történik. A nukleotid osztódik, és a leány DNS-ek szétválnak. A citoplazmába benőve a sejtmembrán a DNS-molekulák között helyezkedik el. Ő osztja ketté a sejtet és annak tartalmát.

Naponta egy sejtből 72 baktériumgeneráció születik. Ha ezek a baktériumok életképesek maradnának, a biomasszája körülbelül 5 tonna lenne. A természetben ez természetesen nem történik meg, és a legtöbb baktérium elpusztul.

Vegetatív szaporítás

A szerkezet azt is meghatározza, hogy a baktériumok hogyan szaporodnak.

A gyarmati fajok és a cianobaktériumok (kék-zöld algák) képesek vegetatív szaporodásra. A növények leggyakrabban ilyen módon szaporodnak. Ez abból áll, hogy elválasztja többsejtű részét az egész szervezettől.

A cianobaktériumok fonalas fajai speciális sejteket, úgynevezett heterocisztákat képeznek. Vegetatív szaporítás a filamentumok megtöréséből áll, amelyek határa a heterociszták helyén halad át.

A coccusok láncokat, klasztereket vagy más képződményeket alkothatnak. Egymástól elszakadva ők is szaporodnak.

Sporuláció

A baktériumok spórákkal szaporodnak, amelyek kedvezőtlen körülmények bekövetkeztekor keletkeznek. A sporuláció nem csak szaporodási módszer. Különleges környezet jön létre a spórán belül, csökken a víztartalom, leállnak a létfontosságú folyamatok. Ebben az állapotban a viták nem ijesztőek magas hőmérsékletek, sem ionizáló sugárzás, sem expozíció vegyi anyagok. A kedvező feltételek visszatérésekor fiatal baktériumok bukkannak elő a spórákból. Így a vita kialakulása az további lehetőség fenntartani a sejtek életképességét az életre alkalmatlan körülmények között. Vannak esetek, amikor a baktériumspórák több tíz, sőt több száz évig is életképesek maradtak.

censment

A kedvezőtlen körülmények elleni védekezés másik módja és a szaporodás módja a ciszták kialakulása. Buborékok vastag héjjal. A baktériumok hosszú ideig cisztás állapotban maradhatnak. A 200 fokot meghaladó hőmérséklettől azonban nem pusztulnak el. A normál állapotok kialakulásával a baktérium elhagyja a héjat, és megkezdi a normál bináris hasadást.

A baktériumok szaporodási módját inkább a környezeti feltételek határozzák meg. Ha nincs elegendő tápanyag és nedvesség, oxigéntöbblet van, a levegő túl meleg vagy hideg, a baktériumok beépülnek vagy spóráznak. BAN BEN kényelmes körülmények vegetatívan osztódnak vagy szaporodnak. Ez a sokféle szaporodási módszer, amelyre a baktériumok képesek, meghatározza számukat a természetben. Ha egy baktériumsejt osztódási folyamata 10 napig nem áll le, akkor a földgömb teljes felületét lefedhetik.

Számos ismert szaporodási módot figyeltek meg különböző baktériumokban. A mikroorganizmusok e csoportjának képviselőinek túlnyomó többségében a szaporodást a sejtek két részre osztásával végzik.

A szaporodásra fiziológiásan előkészített sejt középső részében a citoplazma membrán invaginációja következtében keresztirányú septum képződik. Felosztva a sejtet két felére osztja. A képződött új sejtek mérete némileg nem egyenlő, mivel a septum nem mindig halad át az anyasejt közepén.

A szaporodási folyamat során a coccusok egymás után egy, két vagy három egymásra merőleges síkra osztódnak. Osztódásuk után többé-kevésbé egymáshoz tapadnak, aminek eredményeként olyan coccus-kombinációk keletkeznek, amelyek relatív helyzetükben különböznek egymástól (lásd 1. ábra): diplococcusok - páros coccusok; streptococcusok - coccusok láncai; tetracoccusok - négy cocci; sarcinas - szabályos kötegek formájában, 8, 16 db; staphylococcusok - szőlőfürtre emlékeztető fürtök. Ha az osztódás során kialakuló sejtek között nagyon gyenge kapcsolat van, vagy annak hiánya, mikrococcusok képződnek, relatív pozíció amelyeknek nincsenek törvényszerűségei. Egyenként vagy véletlenszerűen több példányból álló csoportokban helyezkednek el.

A rudak (baktériumok, bacilusok), mint a coccusok, hosszuk mentén párokba rendeződhetnek - diplobaktériumok és láncokba - streptobaktériumok. A legtöbb pálca egyenként, véletlenszerűen helyezkedik el. A külső körvonalakat tekintve a papiformes egyes képviselői jelentősen eltérnek egymástól. A rudakról ismert, hogy szigorúan hengeresek, hordó alakúak, élesen levágott, homorú vagy hegyes végűek stb.

Az osztódással történő szaporodás nem korlátozódik a sejtek számának megkétszerezésére. Szerkezeti elemekés az anyasejt anyagai is újra eloszlanak a feltörekvő új sejtek között. Az új generáció sejtjeinek többsége az anyaszervezetek hibamentes szerkezetét örökli, a második pedig kevésbé teljes. Ennek az eloszlásnak köszönhetően több osztódási ciklus után bizonyos számú életképtelen sejt képződik. Megállapítást nyert, hogy az ilyen sejtek osztódási ciklusonkénti aránya a teljes szám körülbelül 10%-a.

A baktériumok nagy szaporodási rátával rendelkeznek, ami függ a táplálkozási körülményektől, a hőmérséklettől, a levegő hozzáférésétől stb.

Kedvező körülmények között egy sejt 20-30 percenként osztódhat, azaz naponta 48-72 megkettőződési ciklus fordulhat elő. Egy sejtből ezalatt 4 714 169 x 10 15 sejt keletkezne 36 óra múlva, a mikrobiális tömeg körülbelül 400 tonna.

Ha a szaporodás állandóan ilyen sebességgel menne végbe, akkor egy sejtből 5 napon belül akkora számú sejt képződhetne, hogy össztérfogata megegyezne az összes tenger és óceán térfogatával.

A mikrobák szinte folyamatos osztódása nem történik meg. Szaporodásukat számos tényező nehezíti: a tápközeg kimerülése, a saját anyagcsere termékeinek felhalmozódása és egyéb fizikai, kémiai és biológiai környezeti tényezők. Így ha a hőmérséklet 10 °C-kal csökken, a szaporodási sebesség 2-3-szorosára csökken.

Új körülmények között, friss hordozóra helyezve a mikrobák nem kezdenek el azonnal szaporodni. Eltelik egy kis idő, mire számuk növekedni kezd (növekedési retardációs szakasz), amely során alkalmazkodnak környezetükhöz, és magát a környezetet készítik fel. Ezt követően megindul a gyors szaporodás, amely lelassul, mivel a tápanyagforrások kimerülnek, és a baktériumok salakanyagai felhalmozódnak a környezetben.

A termékek mikrobiológiai romlásának gyors fejlődése - savanyúság, oxidáció, penészedés, rothadás stb. - pontosan magyarázható a kiemelkedően magas baktériumszaporulattal.