Bakterinės ląstelės dalijimas į dvi dalis. Bakterijų ląstelių dalijimasis

Paprastai bakterijų ląstelių dalijimasis apibūdinamas kaip „binarinis“: po dubliavimosi su plazmine membrana susiję nukleoidai atsiskiria dėl membranos tempimo tarp nukleoidų, tada susidaro susiaurėjimas arba pertvara, padalijanti ląstelę į dvi dalis. Šio tipo dalijimasis lemia labai tikslų genetinės medžiagos pasiskirstymą, praktiškai be klaidų (mažiau nei 0,03 % defektinių ląstelių). Prisiminkime, kad bakterijų branduolinis aparatas, nukleoidas, yra ciklinė milžiniška (1,6 mm) DNR molekulė, kuri sudaro daugybę kilpų domenų superspiralių būsenoje, nežinoma.

Vidutinis laikas tarp bakterijų ląstelių dalijimosi yra 20-30 minučių. Ir per šį laikotarpį turi įvykti visa eilė įvykių: nukleoidinės DNR replikacija, segregacija, seserinių nukleoidų atsiskyrimas, tolesnis jų išsiskyrimas, citotomija dėl pertvaros susidarymo, dalijančios pirminę ląstelę tiksliai per pusę.

Visas šių procesų spektras yra intensyviai tiriamas. Pastaraisiais metais, todėl gaunami svarbūs ir netikėti pastebėjimai. Paaiškėjo, kad DNR sintezės, kuri prasideda replikacijos (kilmės) taške, pradžioje abi augančios DNR molekulės iš pradžių lieka susietos su plazmine membrana. Kartu su DNR sinteze dėl daugelio fermentų (topoizomerazės, girazės, ligazės ir kt.) pašalinamas ir senų, ir besidauginančių kilpų domenų superspiražas, dėl kurio fiziškai atsiskiria dvi dukterinės (arba sesers) chromosomos. nukleoidai, kurie vis dar glaudžiai liečiasi vienas su kitu. Po tokio nukleoidų atskyrimo jie nukrypsta nuo ląstelės centro, nuo buvusios vietos. Be to, šis neatitikimas yra labai tikslus: ketvirtadalis ląstelės ilgio dviem priešingomis kryptimis. Dėl to ląstelėje yra du nauji nukleoidai. Koks šio neatitikimo mechanizmas? Darytos prielaidos (Delamater, 1953), kad bakterijų ląstelių dalijimasis panašus į eukariotų mitozę, tačiau nėra įrodymų, patvirtinančių šią prielaidą. ilgam laikui nepasirodė.

Naujos informacijos apie bakterijų ląstelių dalijimosi mechanizmus gauta tiriant mutantus, kurių ląstelių dalijimasis buvo sutrikęs.

Nustatyta, kad nukleoidų divergencijos procese dalyvauja kelios specialių baltymų grupės. Vienas iš jų, Muk B baltymas, yra milžiniškas homodimeras (mol. masė apie 180 kDa, ilgis 60 nm), susidedantis iš centrinės spiralinės pjūvio ir galinių rutulinių dalių, savo struktūra primenančių eukariotų gijinius baltymus (miozino II grandinė, kinezinas). ). N-gale Muk B jungiasi su GTP ir ATP, o C-gale – su DNR molekule. Šios Muk B savybės suteikia pagrindo jį laikyti motoriniu baltymu, dalyvaujančiu nukleoidų išsiskyrime. Šio baltymo mutacijos sukelia nukleoidų segregacijos sutrikimus: mutantų populiacijoje atsiranda daug branduolių ląstelių.

Be Muk B baltymo, nukleoidų skirtumai akivaizdžiai apima fibrilių pluoštus, kuriuose yra Caf A baltymo, kuris gali prisijungti prie miozino sunkiųjų grandinių, tokių kaip aktinas.

Susiaurėjimo arba pertvaros susidarymas taip pat bendras kontūras primena gyvūnų ląstelių citotomiją. Šiuo atveju formuojant pertvaras dalyvauja Fts šeimos baltymai (šilumai jautrūs fibriliniai). Tai kelių baltymų grupė, tarp kurių labiausiai ištirtas FtsZ baltymas. Šis baltymas panašus į daugumą bakterijų, archebakterijų, randamas mikoplazmose ir chloroplastuose. Tai yra rutulinis baltymas, savo aminorūgščių seka panašus į tubuliną. Sąveikaujant su GTP in vitro, jis gali sudaryti ilgus siūlinius protofilamentus. Interfazėje FtsZ yra difuziškai lokalizuotas citoplazmoje, jo kiekis labai didelis (5-20 tūkst. monomerų ląstelėje). Ląstelių dalijimosi metu visas šis baltymas yra lokalizuotas pertvaros zonoje, suformuodamas susitraukiantį žiedą, labai primenantį aktomiozino žiedą gyvulinės kilmės ląstelių dalijimosi metu.

22. Bakterijos branduolys. Bakterijų ląstelių dalijimosi tipai. Padalijimo procesas.

Dėl šio baltymo mutacijų nutrūksta ląstelių dalijimasis: atsiranda ilgos ląstelės, kuriose yra daug nukleoidų. Šie stebėjimai rodo tiesioginę bakterijų ląstelių dalijimosi priklausomybę nuo Fts baltymų buvimo.

Kalbant apie pertvarų susidarymo mechanizmą, yra keletas hipotezių, kurios teigia, kad žiedas susitraukė pertvaros zonoje, todėl pradinė ląstelė dalijasi į dvi dalis. Pagal vieną iš jų, protofilamentai turėtų slysti vienas kito atžvilgiu, padedant dar nežinomiems motoriniams baltymams, pagal kitą, pertvaros skersmuo gali sumažėti dėl ant inkaruotųjų depolimerizacijos; plazmos membrana FtsZ.

Bakterijų kultūros dauginimosi fazės stacionariomis sąlygomis

Paskutinė augimo fazė yra stacionari fazė, kurią sukelia išeikvojimas maistinių medžiagų. Ląstelės sumažina savo metabolinį aktyvumą ir suvartoja neesminius ląstelių baltymus. Stacionarioji fazė yra perėjimas iš staigus augimasį stresinę būseną, kuriai būdinga padidėjusi genų, dalyvaujančių DNR atstatyme ir antioksidantų metabolizme, ekspresija.

Bakterijoms dauginantis ne sraute, o stacionariose sąlygose, keičiasi maistinė terpė ir joje kaupiasi bakterijų atliekos, dėl ko keičiasi ir jų fiziologinės savybės. Taigi jaunos Clostridium acetobutylicum ląstelės nesugeba sudaryti acetono; šią savybę jie įgyja senesnėje kultūroje. Jei sporas turinčios bakterijos auginamos srauto kultūros sąlygomis, jos dalijasi, bet nesudarys sporų. Kai bakterijos auginamos ant kietų maistinių medžiagų, jos sudaro ląstelių grupes skirtingų dydžių, formos, spalvos, vadinamos kolonijomis.

Bakterijų padermė, grynoji kultūra
Lytinio dauginimosi ypatumai
Nelytinio dauginimosi rūšys, terminai
Gloksinija, rūšys, ligos
Hormonų poveikis organizmui
Glikolizės etapai
Pentozės monofosfato gliukozės oksidacijos kelias
Krebso ciklas

Bakterijų dalijimasis

Bakterijų dalijimasis atsiranda dėl tarpląstelinės pertvaros susidarymo, kuris vyksta taip. CM srityje, prie kurios DNR molekulė (chromosoma, plazmidė) yra susieta su specialiu receptoriumi, vyksta įvykiai, kurie inicijuoja replikacijos procesą, dėl kurio naujai susidariusi dukterinė DNR molekulė taip pat prisijungia prie receptorių ant receptorių. CM.

Pastarųjų sritis tarp dviejų receptorių, prie kurių vieno yra prijungta pirminė DNR, o prie kito – dukterinė DNR, pradeda ilgėti, dėl to atstumas tarp jų laikui bėgant nuolat didėja. Pasibaigus replikacijos procesui, griežtai išilgai pusiaujo, tarp atskirtų chromosomų pradeda formuotis tarpląstelinė pertvara dėl CM ir susijusios ląstelės sienelės srities priešingos invaginacijos (augančios viena į kitą).

Dėl invaginuojančių CM ir KS sričių susiliejimo susidaro tarpląstelinė pertvara, o pirminė ląstelė yra padalinta į dvi dukterines ląsteles. vienodo ilgio, bakterijų mitozės aparato funkciją atlieka CM per savo pailgėjimą, kuris perkelia chromosomas (ir plazmides) taip, kad jos atsirastų abiejose besiformuojančios tarpląstelinės pertvaros pusėse lygiomis dalimis.

Dėl genetinės ląstelių dalijimosi kontrolės pažeidimo gali būti bent du rezultatai. Jei tarpląstelinė pertvara nesusiformuoja, atsiranda ilgos siūlinės formos. Tačiau atstačius pažeistą tokio valdymo mechanizmą, siūlai suskirstomi į fragmentus, kurių ilgis lygus normalioms ląstelėms. Kai kuriais atvejais valdymo mechanizmų pažeidimas lemia tai, kad vietoj vienos tarpląstelinės pertvaros, susidarančios išilgai pusiaujo, susidaro viena ar dvi pertvaros, kurių kiekviena yra arčiau savo poliaus.

Kadangi šiuo atveju pertvaros susidarymas nesusijęs su chromosomų segregacija, susidaro vadinamosios mini ląstelės, neturinčios chromosomų, kurios lieka pirminėje ląstelėje. Mini ląstelės gali vykdyti įvairius biocheminius procesus, nes jose yra fermentų, tačiau jos negali daugintis, nes joms trūksta chromosomų.

Be miniląstelių, dėl įvairaus neigiamo poveikio iš bakterijų gali susidaryti vadinamosios nanoląstelės, t.y. mažytės 0,2-0,3 mikrono dydžio ląstelės. Jie buvo apibūdinami įvairiais pavadinimais: filtruojamos bakterijų formos, elementarieji kūnai, ultramikrobakterijos.

Bakterijų ląstelių dalijimasis

Dažniausiai jie susidaro bakterijų L transformacijos metu.

Kadangi tokių ląstelių dydžius patogiau išreikšti nanometrais, o ne mikrometro dalimis, jas imta vadinti nanoląstelėmis. Nanoląstelių susidarymas yra universalus bakterijų atsakas į nepalankias gyvenimo sąlygas.

Neradote reikiamos informacijos? Jokiu problemu! Naudokite paiešką svetainėje viršutiniame dešiniajame kampe.

1. Kokie dalijimosi būdai būdingi eukariotų ląstelėms? Prokariotinėms ląstelėms?

Mitozė, amitozė, paprastas dvejetainis dalijimasis, mejozė.

Eukariotų ląstelėms būdingi šie dalijimosi būdai: mitozė, amitozė, mejozė.

Prokariotinėms ląstelėms būdingas paprastas dvejetainis dalijimasis.

2. Kas yra paprastas dvejetainis dalijimasis?

Paprastas dvejetainis dalijimasis būdingas tik prokariotinėms ląstelėms. Bakterijų ląstelėse yra viena chromosoma, apskrita DNR molekulė. Prieš dalijantis ląstelėms, įvyksta replikacija ir susidaro dvi identiškos DNR molekulės, kiekviena prisitvirtinusi prie citoplazminės membranos. Dalijimosi metu plazmolema auga tarp dviejų DNR molekulių taip, kad galiausiai padalija ląstelę į dvi dalis. Kiekvienoje gautoje ląstelėje yra viena identiška DNR molekulė.

3. Kas yra mitozė? Apibūdinkite mitozės fazes.

Mitozė yra pagrindinis eukariotinių ląstelių dalijimosi būdas, dėl kurio iš vienos motininės ląstelės susidaro dvi dukterinės ląstelės su tuo pačiu chromosomų rinkiniu. Patogumui mitozė skirstoma į keturias fazes:

● Profazė. Ląstelėje didėja branduolio tūris, chromatinas pradeda suktis spirale, dėl to susidaro chromosomos. Kiekviena chromosoma susideda iš dviejų seserinių chromatidžių, sujungtų centromeroje (diploidinėje ląstelėje – rinkinys 2n4c). Branduoliai ištirpsta, o branduolio membrana suyra. Chromosomos patenka į hialoplazmą ir joje išsidėsto atsitiktinai (chaotiškai). Centrioliai poromis išsiskiria į ląstelių polius, kur jie inicijuoja veleno mikrotubulių susidarymą. Kai kurie verpstės sriegiai eina nuo poliaus iki poliaus, kiti sriegiai yra pritvirtinti prie chromosomų centromerų ir prisideda prie jų judėjimo į ląstelės pusiaujo plokštumą. Daugumoje augalų ląstelių trūksta centriolių. Šiuo atveju verpstės mikrovamzdelių susidarymo centrai yra specialios struktūros, susidedančios iš mažų vakuolių.

● Metafazė. Skilimo veleno formavimas baigtas. Chromosomos pasiekia maksimalią spiralizaciją ir yra tvarkingai išsidėsčiusios ląstelės pusiaujo plokštumoje. Susidaro vadinamoji metafazinė plokštelė, susidedanti iš dviejų chromatidinių chromosomų.

● Anafazė. Verpstės sruogos sutrumpėja, todėl kiekvienos chromosomos seserinės chromatidės atsiskiria viena nuo kitos ir tęsiasi link priešingų ląstelės polių. Nuo šio momento atskirtos chromatidės vadinamos dukterinėmis chromosomomis. Ląstelių poliai turi tą pačią genetinę medžiagą (kiekvienas polius turi 2n2c).

● Telofazė. Dukterinės chromosomos išsitraukia (atsivynioja) ties ląstelės poliais, kad susidarytų chromatinas. Aplink kiekvieno poliaus branduolinę medžiagą susidaro branduoliniai apvalkalai. Dviejuose susidariusiuose branduoliuose atsiranda branduolių. Verpstės siūlai sunaikinami. Šiuo metu branduolio dalijimasis baigiasi ir ląstelė pradeda dalytis į dvi dalis. Gyvūnų ląstelėse pusiaujo plokštumoje atsiranda žiedo susiaurėjimas, kuris gilėja tol, kol atsiskiria dvi dukterinės ląstelės. Augalų ląstelės negali dalytis susiaurėjus, nes turi standžią ląstelės sienelę. Pusiaujo augalo ląstelės plokštumoje iš Golgi komplekso pūslelių turinio susidaro vadinamoji medianinė plokštelė, kuri skiria dvi dukterines ląsteles.

4. Kaip dėl mitozės dukterinės ląstelės gauna identišką paveldimą informaciją? Kas yra biologinė reikšmė mitozė?

Metafazėje bichromatidinės chromosomos yra ląstelės pusiaujo plokštumoje. DNR molekulės seserinėse chromatidėse yra identiškos viena kitai, nes susidarė dėl pradinės motinos DNR molekulės replikacijos (tai įvyko tarpfazės S periodu prieš mitozę).

Anafazėje verpstės siūlų pagalba kiekvienos chromosomos seserinės chromatidės yra atskirtos viena nuo kitos ir ištemptos į priešingus ląstelės polius. Taigi, du ląstelės poliai turi tą pačią genetinę medžiagą (kiekviename poliuje 2n2c), kuri, pasibaigus mitozei, tampa dviejų dukterinių ląstelių genetine medžiaga.

Biologinė mitozės reikšmė yra ta, kad ji užtikrina paveldimų savybių ir savybių perdavimą per keletą ląstelių kartų. Tai būtina normaliam daugialąsčio organizmo vystymuisi. Dėl tikslaus ir vienodo chromosomų pasiskirstymo mitozės metu visos organizmo ląstelės yra genetiškai identiškos. Mitozė lemia organizmų augimą ir vystymąsi, pažeistų audinių ir organų atstatymą (regeneraciją). Mitozinis ląstelių dalijimasis yra daugelio organizmų nelytinio dauginimosi pagrindas.

5. Chromosomų skaičius - n, chromatidžių - c. Koks bus n ir c santykis žmogaus somatinėms ląstelėms sekančiais tarpfazės ir mitozės laikotarpiais. Rungtynės:

1) G1 periode kiekviena chromosoma susideda iš vienos chromatidės, t.y. somatinėse ląstelėse yra 2n2c rinkinys, kuris žmogui yra 46 chromosomos, 46 chromatidės.

2) G2 periode kiekviena chromosoma susideda iš dviejų chromatidžių, t.y. somatinėse ląstelėse yra 2n4c rinkinys (46 chromosomos, 92 chromatidės).

3) Mitozės fazėje chromosomų ir chromatidžių rinkinys yra 2n4c, (46 chromosomos, 92 chromatidės).

4) Mitozės metafazėje chromosomų ir chromatidžių rinkinys yra 2n4c (46 chromosomos, 92 chromatidės).

5) Mitozės anafazės pabaigoje, dėl seserinių chromatidžių atsiskyrimo viena nuo kitos ir jų nukrypimo į priešingus ląstelės polius, kiekvienas polius turi 2n2c rinkinį (46 chromosomos, 46 chromatidės).

6) Pasibaigus mitozės telofazei, susidaro dvi dukterinės ląstelės, kurių kiekvienoje yra 2n2c rinkinys (46 chromosomos, 46 chromatidės).

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

6. Kuo amitozė skiriasi nuo mitozės?

Prokariotinių ląstelių dalijimasis

Kaip manote, kodėl amitozė vadinama tiesioginiu ląstelių dalijimusi, o mitozė – netiesiogine?

Priešingai nei mitozė, amitozė:

● Branduolys dalijasi susiaurėjimu be chromatino spiralizavimo ir suklio susidarymo nėra visų keturių mitozei būdingų fazių.

● Paveldima medžiaga tarp dukterinių branduolių pasiskirsto netolygiai ir atsitiktinai.

● Neretai stebimas tik branduolio dalijimasis, toliau nedalinant ląstelės į dvi dukterines ląsteles. Tokiu atveju atsiranda dvibranduolės ir net daugiabranduolės ląstelės.

● Iššvaistoma mažiau energijos.

Mitozė vadinama netiesioginiu dalijimusi, nes. Palyginti su amitoze, tai gana sudėtingas ir tikslus procesas, susidedantis iš keturių fazių ir reikalaujantis preliminarus pasiruošimas(replikacija, centriolių padvigubėjimas, energijos kaupimas, specialių baltymų sintezė ir kt.). Tiesioginio (t. y. paprasto, primityvaus) dalijimosi – amitozės metu ląstelės branduolys be jokio specialaus paruošimo greitai suskaidomas susiaurėjimu, o paveldima medžiaga atsitiktinai pasiskirsto tarp dukterinių branduolių.

7. Nesidalančios ląstelės branduolyje paveldima medžiaga (DNR) yra amorfinės išsklaidytos medžiagos – chromatino – pavidalu. Prieš dalijimąsi chromatinas sukasi spirale ir suformuoja kompaktiškas struktūras – chromosomas, o po dalijimosi grįžta į pradinę būseną. Kodėl ląstelės daro tokias sudėtingas savo paveldimos medžiagos modifikacijas?

Amorfinio ir dispersinio chromatino sudėtyje esančios DNR dalijimosi metu būtų neįmanoma tiksliai ir tolygiai paskirstyti tarp dukterinių ląstelių (būtent toks vaizdas stebimas amitozės metu – paveldima medžiaga pasiskirsto netolygiai, atsitiktinai).

Kita vertus, jei ląstelinė DNR visada būtų sutankinta (t. y. kaip spiralizuotų chromosomų dalis), iš jos būtų neįmanoma perskaityti visos reikiamos informacijos.

Todėl dalijimosi pradžioje ląstelė perkelia DNR į kompaktiškiausią būseną, o pasibaigus dalijimui grąžina ją į pradinę, patogią skaityti, būseną.

8*. Nustatyta, kad paros gyvūnams didžiausias ląstelių mitozinis aktyvumas stebimas vakare, o minimalus – dieną. Gyvūnų, kurie gyvena naktį, ląstelės intensyviausiai dalijasi ryte, o mitozinis aktyvumas susilpnėja naktį. Kaip manote, kokia to priežastis?

Dienos gyvūnai yra aktyvūs šviesiu paros metu. Per dieną jie išleidžia daug energijos judėdami ir ieškodami maisto, o ląstelės greičiau „susidėvi“ ir dažniau miršta. Vakare, organizmui suvirškinus maistą, pasisavinus maistines medžiagas ir sukaupus pakankamą energijos kiekį, suaktyvėja regeneracijos procesai ir, svarbiausia, mitozė. Atitinkamai, naktinių gyvūnų didžiausias mitozinis ląstelių aktyvumas stebimas ryte, kai jų kūnas ilsisi po aktyvaus nakties periodo.

*Žvaigždute pažymėtos užduotys reikalauja, kad mokiniai iškeltų įvairias hipotezes. Todėl pažymėdamas mokytojas turėtų susikoncentruoti ne tik į čia pateiktą atsakymą, bet atsižvelgti į kiekvieną hipotezę, įvertindamas mokinių biologinį mąstymą, jų samprotavimų logiką, idėjų originalumą ir pan. Po to patartina supažindinti mokinius su pateiktu atsakymu.

Daškovas M.L.

Bakterijos yra seniausia gyvybės forma žemėje. Jie planetoje atsirado maždaug prieš 3,8-3,6 milijono metų. Agresyvus klimato sąlygos padarė juos ištvermingus ir atsparius išgyvenimui. Seniausios būtybės būtų cianobakterijos.

Jie prisidėjo prie deguonies kaupimosi atmosferoje. Mūsų kūnas susideda iš daugybės jų tipų. Yra naudingų ir žalingų rūšių. Jie gyvena visur: vandenyje, ore, žmonėse ir gyvūnuose, dirvožemio sluoksniuose.

Kolonijų tūris priklauso ne tik nuo struktūros, bet ir nuo to, kaip bakterijos dalijasi. Struktūra primityvi. Atrodo, kad prietaisas yra gleivinė kapsulė arba membrana. Mikroorganizmas susideda tik iš vienos gyvos ląstelės.

Citoplazmoje nėra mitochondrijų ar plastidų. Dauguma mikrobų turi žvynelius ir antenas, kurių pagalba juda per kraują, kraujagysles ir audinius. Jie yra prokariotai, tai reiškia, kad jie neturi branduolio.

Tai reiškia, kad DNR mikrodalelės kaupiasi tam tikroje citoplazmos dalyje. Jie vadinami nukleotidais. Nukleotidai yra savotiškas branduolys, juose yra informacijos. DNR saugo informaciją suspausta forma. Išskleistas ilgis siekia 1 mm.

Bakterijos dauginasi dalijimosi būdu.

Turėtumėte žinoti, kad bakterijos dauginasi tik esant palankiems veiksniams, kuriuos mes apsvarstysime toliau.

Jų augimui jums reikia:

šviesa;
temperatūra;
deguonies buvimas;
drėgmė;
šarmingumo ir rūgštingumo faktorius;

Gydytojus domina temperatūros sąlygos. Kad ląstelės dalytųsi, reikalinga tam tikra temperatūra. Kai kurios labai žemo lygio klasės patenka į sustabdytos animacijos arba užmigdymo būseną, o kitos, tik aukšto lygio, negali tęsti savo augimo ir yra sunaikinamos.

Kai kurie gali būti nužudyti verdant vandenį, kiti puikiai tinka užšaldant. Tarp šios ribos yra vidutinių sąlygų, kuriomis maksimalus vystymasis gali vykti dideliu greičiu. Reikalinga temperatūros fazė yra nuo 23 iki 30 laipsnių, kad patogeninė flora tekėtų, reikia 38 laipsnių.

Šioje aplinkoje klesti bakteriniai pirmuonys. IN idealios sąlygos Prokariotai per dieną gali susilaukti 34 trilijonų palikuonių. Augimo būsena įvyksta maždaug per 20 minučių. Laimei, jie gyvena neilgai, kelias minutes ar valandas.

Ko reikia kai kuriems mikroorganizmams?

Stafilokokų grupei reikia arginino ir lecitino. Streptokokai fosfolipiduose. Shigella ir corina bakterijoms maitinti reikia nikotino rūgšties. Staphylococcus aureus, pneumokokas ir bruceliozė negali gyventi be vitamino B1, tačiau prototrofai patys sintetina tai, ko jiems reikia.

Brendimo keliai

Kaip minėta anksčiau, pirmuonių vystymasis vykdomas dalijantis.

Tai atsitinka:

paprastas;
pumpuravimas;
konjugacija, lytiniai santykiai;

Lengviausias būdas

Taikant pirmąjį metodą, bakterijos gali daugintis vienodu skersiniu dalijimusi. Motinos ląstelės, padvigubėjusios DNR grandinės ir organelės, sudaro dvi dalis, būtent dukterines ląsteles. Genetinis kodas susidaro panašiai kaip ir motinos.

Jie tarsi klonuotų save. Per 24 valandas iš vienos ląstelės atsiranda 70 kartų. Jei manytume, kad jie visi galėjo gyventi, masė buvo daugiau nei 5 tonos. Žinoma, gamtoje tai neįmanoma.

Vegetacinė stadija

Arba paprasčiau, pumpuravimą rodo tai, kad būtybės viename iš polių užsiaugina antrą pumpurą, tai yra patys. Atsiradus šakai, DNR grandinės nutrūksta. Šiame procese dalyvauja heterocistos. Šį metodą naudoja cianobakterijos ir kolonijinės uolienos.

Tokiu būdu prokariotai gali išauginti iki 4 pumpurų, po kurių įvyksta senėjimas ir mirtis. Kokosų kolonijos atsiskiria ir laisvai auga.

Sporuliacija

Atsiranda ginčų susiskaldymas.

Kaip tai atsitinka?

Bacilos taip dauginasi, kai susidaro nepalankios išorinės ir vidinės aplinkos sąlygos. Sporos viduje sukuriama ypatinga aplinka, sustabdomas gyvybės mechanizmas, sumažėja vandens lygis. Jei bacila patenka į tokią būseną, ji nebijo nei šalčio, nei karščio, nei įvairios etiologijos spinduliuotės, nei cheminių medžiagų.

Kai tik veiksniai pagerėja, atsiranda jauni prokariotai. Ciklas tampa labai ilgas. Mokslas net žino atvejų, kai mokslininkai rado pirmuonių, kurių amžius yra dešimtys ar net šimtai metų.

Lytinis traktas

Konjugacija vyksta bakterijose, daugiausia gyvenančiose žmogaus ar gyvūno kūne. Čia abi formos susiliečia viena su kita ir prasideda duomenų mainai. Tai vadinama genetine rekombinacija, naujų rūšių susidarymu.

E. coli bakterijos ir kitos gramteigiamos bei gramneigiamos rūšys dauginasi lytiškai. Jei nėra tikrosios krypties, tai toks apsikeitimas tarp jų yra naudingas ir gali prisidėti prie atsparumo antibiotikams ir kitiems vaistams išsivystymo.

encistacija

Kitas būdas apsisaugoti nuo agresyvių aplinkybių – transformacija į cistas. Cistos reiškia pūsleles storoje membranoje. Šioje padėtyje bacilos gali išlikti labai ilgai. Net 200 laipsnių šilumos jų nesunaikins. Be to, dėl teigiamų priežasčių jie dalijasi dvejetainiu būdu.

Taigi, patogenų dauginimo būdai priklauso nuo išorinės aplinkos. Vandens trūkumas, didelis deguonies kiekis ore, labai maistingų mikroelementų trūkumas. Žemos ar aukštos temperatūros pokyčiai verčia griebtis sporuliacijos, encistacijos.

Bakterijų populiacijos apimtis

Gyvendamos palankiomis sąlygomis ląstelės yra pradinėje stadijoje, pradinėje stadijoje. Vidutinė trukmė 1-2 valandas. Augimo slopinimas trunka apie porą valandų. Esant logaritminiam periodui, bacilos gali greitai daugintis, pasiekdamos piką po 6 valandų.

Neigiamas pagreitis, kai išsenka maistinės mikroelementų ir medžiagų atsargos. Stacionari stadija, mirusieji po dviejų valandų pakeičiami naujais. Pagreitėjusios mirties stadija, bacilos miršta kas 3 val. Logaritminė fazė, pažymėta nuolatine mirtimi, yra 6 valandos.

Šiuo metu mirštamumas mažėja, likusios gyvos ląstelės patenka į ramybės būseną.

Daugialąstė stadija

Vienaląstė fazė gali atlikti visas organizmo funkcijas, jai įtakos neturi kaimyniniai mikroorganizmai. Vienaląsčiai organizmai sudaro ląstelių agregatus, juos kartu laiko gleivės.

Dažnai vienoje šakoje atsiranda bacilų sankaupa. Taip mikobakterijoms išsivysto cistos, dėl kurių vyksta tam tikri mainai. Šis reiškinys yra daugialąsčio formavimosi pirmtakas. Tai apima cianobakterijas ir aktinomicetus.

Kokius reikalavimus turi atitikti asmenys:

ląstelių agregacija;
turto padalijimas tarp jų;
tinkamo kontakto tarp asmenų užmezgimas;

Gijų turinčių individų struktūra aprašoma ląstelės sienelėje, sukuriant ryšius tarp individų. Bakterijos keičiasi medžiagomis ir energija. Kai kuriose siūlinėse rūšyse, be vegetatyvinių individų, yra diferencinių heterocistų arba akinetų.

Lokalizacija

Priklausomai nuo suskirstymo, bacilos turi tam tikrų tipų sankaupas:

sferinis;
spiralė;

Pirmieji randami poromis arba po vieną – tai diplokokai, mikrokokai ir stafilokokai. Jie gali atrodyti kaip vynuogių šakos ar grandinės. Spiralės formos, išsibarstę chaotiškai, tai apima leptospirozę ir vibriozę.

Bakterijų augimo greitis priklauso nuo abiejų išorinės sąlygos ir apie pačios ląstelės fiziologines savybes. Esant palankioms sąlygoms, bakterijos ląstelės augimas baigiasi dauginimu. Pagrindinis daugelio bakterijų dauginimosi būdas yra tiesiog dalijant ląstelę per pusę. Prieš dalijimąsi vyksta chromosomos replikacija (dvigubėjimas). Šie du procesai yra glaudžiai tarpusavyje susiję. Replikacijos dažnį reguliuoja ląstelių augimo greitis. Bakterijų chromosomos replikacija atliekama anksčiau aprašytu būdu (žr. 3.2.5 skyrių).
Genetinės medžiagos vienodo pasiskirstymo tarp dukterinių ląstelių modelio, susidariusio dėl motininės ląstelės dalijimosi, tyrimas leido G. Jacob, S. Brenner ir T. Cousin (1963) suformuluoti replikono sampratą. Replikonas yra replikacijos vienetas, tai yra DNR dalis, kurioje yra reguliavimo elementų, reikalingų nepriklausomai replikacijai. Bakterijose tai yra chromosomos ir plazmidės. Kiekviename replikone yra bent du lokusai, dalyvaujantys replikacijos kontrolėje: struktūrinis replikatoriaus genas (iniciatoriaus genas), lemiantis iniciatoriaus baltymo sintezę, ir speciali replikatoriaus vieta, atpažįstanti signalus apie chromosomų dvigubėjimo pradžią.
Po tam tikro augimo laikotarpio ląstelė pasiekia tam tikrą fiziologinę būseną. Iš citoplazminės membranos replikonas gauna signalus apie chromosomų replikacijos poreikį ir ląstelės pasirengimą dalytis. Signalų įtakoje suaktyvėja struktūrinio geno veikla ir sintetinamas baltymas iniciatorius. Jis veikia replikatorių ir pradeda replikaciją.
Tarp chromosomų replikacijos sistemos ir ląstelių dalijimosi yra suderinta sąveika: prieš ląstelių dalijimąsi visada vyksta chromosomų dubliavimasis. Pasibaigus replikacijai, prasideda ląstelių dalijimosi procesas. Gramteigiamose bakterijose ir cianobakterijose tai pasiekiama susidarant skersinei pertvarai, kuri padalija motininę ląstelę į dvi lygias dukterines ląsteles.
Padalijimas vyksta taip. Pradžioje
sintetinama dvisluoksnė citoplazminė membrana. Tada toliau viduje Ląstelės sienelė sudaro du gumbus. Jie intensyviai auga ir, žiedo pavidalu prasiskverbę į ląstelės vidų tarp susidariusios citoplazminės membranos sluoksnių, sudaro dvigubą pertvarą, dalijančią ląstelę pusiau.
Labiausiai gramatiškai atsargių bakterijų skirstymas
atsiranda susiaurėjus. Šiuo atveju genomai išsiskiria išilgai ląstelės polių, citoplazminė membrana ir ląstelės sienelė tęsiasi, įsiveržia iš periferijos į ląstelės centrą, kol susiliečia vienas su kitu. Dėl to ląstelė yra surišta į dvi dukterines ląsteles. Ląstelių dalijimasis susidarant pertvarai arba susiaurėjimui vadinamas dvejetainiu, nes susidaro dvi identiškos dukterinės ląstelės.
Be aprašyto dvejetainio dalijimosi, bakterijos turi dar vieną žinomą dauginimosi būdą – pumpuravimą. Į pumpurinių bakterijų grupę susivienijusios Hyphomicrobium, Pedomicrobium ir kitų genčių bakterijos dauginasi pumpuravimo būdu. Šie organizmai atrodo kaip pailgos lazdelės (0,5 x 2 µm), kartais kriaušės formos, baigiančios hifais arba prosteka (ataugos).
Dauginimasis šiose bakterijose prasideda nuo pumpuro susidarymo hifos gale arba tiesiai ant motininės ląstelės. Pumpuras išauga į dukterinę ląstelę, suformuoja žvynelį ir atsiskiria nuo motininės ląstelės. Pasiekus brandžią būseną, žvyneliai prarandami ir vystymosi procesas kartojamas.
Priešingai nei dvejetainis dalijimasis, pumpurų atsiradimo metu pradinė ląstelė išlieka motinine ląstele, o naujai suformuota ląstelė lieka dukterine ląstele. Tarp jų yra morfologinių ir fiziologinių skirtumų.
Aktinomicetai dauginasi grybienos fragmentais ir sporomis. Vienose (Micromonospora gentis) ant vegetatyvinio grybienos hifų susidaro pavienės sporos, kitose (Streptomyces gentyje ir kt.) oro grybienos hifų galuose susidaro sporų grandinėlės, t. vadinami konidioforais. Grybienos ir sporų fragmentai sudygsta esant palankioms drėgmės ir temperatūros sąlygoms ir sukelia naujų organizmų atsiradimą.
Siūlinės cianobakterijos, be dvejetainio dalijimosi, dauginasi trichomų ir hormogonijų dalimis. Pastarieji yra sutrumpinti gijos, susidedančios iš mažų tos pačios formos ir dydžio vegetatyvinių ląstelių. Vidurinėms trichomos ląstelėms (siūlams) žuvus, hormonas išslysta iš motininio trichomo apvalkalo, auga, dalijasi, formuodamas naujus trichomus. Hormogonijos, skirtingai nei motinos trichomas, neturi heterocistų ir niekada nėra apsuptos apvalkalo.
Nepriklausomai nuo to, kokiu būdu vyksta bakterijų dauginimosi procesas, šio proceso greitis yra didžiulis: per 24 valandas gali pasikeisti tiek kartų, kiek žmogus turi per penkis tūkstančius metų. Dauginimosi greitis priklauso nuo daugelio sąlygų ir yra skirtingas kiekvieno tipo bakterijoms. Jei terpėje yra reikalingų maisto medžiagų, palanki terpės temperatūra ir rūgštingumas, kiekvienos ląstelės dalijimasis gali būti kartojamas po 20-30 minučių (E. coli). Esant tokiam dauginimosi greičiui, iš vienos ląstelės per dieną gali susidaryti 472 * 1019 ląstelių (273,72 kartos).
Intensyvus dauginimasis turi didelę biologinę reikšmę bakterijoms. Jis užtikrina mikroorganizmų išsaugojimą žemės paviršiuje. Susiklosčius nepalankioms sąlygoms jos masiškai žūva, tačiau pakanka, kad kur nors išgyventų kelios ląstelės ir tinkamomis sąlygomis iš jų gims didelis ląstelių palikuonis.
Mikroorganizmų populiacijos dydis natūraliose buveinėse, pavyzdžiui, dirvožemyje ar vandenyje, nuolat kinta, atsižvelgiant į besikeičiančias gyvenimo sąlygas. Tačiau laboratorinėmis sąlygomis maistinėse terpėse mikroorganizmų populiacijos pokyčiai vyksta natūraliai.

Bakteriniai organizmai jau seniai kolonizavo visas žinomas buveines. Jie yra ore, vandenyje ir gyvena kituose organizmuose. Tačiau dauguma jų yra viršutiniuose dirvožemio sluoksniuose. Šių organizmų skaičius priklauso ne tik nuo struktūrinių ypatybių. Dėl didelio gebėjimo daugintis jis padidėja daug kartų. Kaip bakterijos dauginasi, bus trumpai aprašyta straipsnyje.

Kas yra bakterijos?

Šie organizmai yra vienaląsčiai, rečiau kolonijiniai. Jie išdėstyti gana primityviai. Paviršiaus aparatą vaizduoja membrana ir gleivinė kapsulė, o citoplazmoje nėra mitochondrijų ir plastidų. Daugelyje ląstelių yra žiogelis, su kuriuo bakterija gali judėti.

Genetinė medžiaga

Bakterijos yra prokariotai. Tai reiškia, kad jų ląstelėse trūksta branduolio. Tačiau genetinės medžiagos juose vis dar yra. DNR molekulių sankaupos yra tam tikroje citoplazmos dalyje ir vadinamos nukleoidais. Kitaip tariant, galime sakyti, kad prokariotai turi šerdį be apvalkalo. Todėl jie negali atlikti sudėtingų biocheminių procesų. Tačiau tai jokiu būdu neturi įtakos jų gebėjimui daugintis.

Kaip bakterijos dauginasi?

Bakterijos dauginasi Tai yra pagrindinis ir labiausiai greitas būdas. Iš vienos motininės ląstelės per pusvalandį susidaro dvi dukterinės ląstelės. Ir po to paties laiko iš dviejų dukterinių ląstelių vėl susidaro naujos ląstelės. Tai paaiškina didelį bakterijų skaičių gamtoje.

Esant nepalankioms sąlygoms, bakterijos gali formuoti sporas – ląstelės retkarčiais pumpurus – suformuoti nedidelius išsikišimus, kurie išauga, virsta suaugusiais ir atsiskiria nuo motinos.

Bakterijų dauginimasis taip pat gali būti nagrinėjamas naudojant konjugacijos pavyzdį. Tai yra seksualinio proceso forma. Jį sudaro keitimasis paveldima informacija tarp ląstelių. Prieš startą žiedinė DNR molekulė padvigubėja. Toliau tarp ląstelių susidaro citoplazminis tiltelis, kuriuo viena ląstelė pereina į kitą. Vyksta keitimasis DNR sekcijomis. Dėl to organizmas įgauna naujų savybių, kurios dažniausiai jam naudingos. Pavyzdžiui, bakterijos tampa atsparios nepalankiems veiksniams aplinką, virusai ar antibiotikai.

Jie gyvena ir dauginasi ant ankštinių ir javų augalų šaknų. Infiltruojantis šaknų sistema per pažeistas vietas ar šaknų plaukelius jie išauga ir formuojasi iškilimai – mazgeliai. Jų viduje susidaro palanki terpė medžiagų apykaitai. Šaknis pasiduoda bakterijoms organinės medžiagos, o bakterijos aprūpina azotu, kuris taip reikalingas augalų augimui ir vystymuisi.

Ląstelių dalijimasis į dvi dalis

Kaip bakterijos dauginasi, priklauso nuo jų rūšies ir buveinės. Tačiau visi bakteriniai organizmai gali dalytis į dvi dalis. Šis procesas vyksta keliais etapais ir vadinamas dvejetainiu dalijimusi.

Prieš pradedant dalijimąsi, žiedinė DNR molekulė padvigubėja. Kitaip tariant, vyksta replikacija. Nukleotidas dalijasi, o dukterinės DNR skiriasi. Įaugusi į citoplazmą, ląstelės membrana yra tarp DNR molekulių. Būtent ji padalija ląstelę ir jos turinį per pusę.

Per dieną iš vienos ląstelės gimsta 72 bakterijų kartos. Jei visos šios bakterijos liktų gyvybingos, jų biomasė būtų apie 5 tonas Natūralu, kad gamtoje to nebūna ir dauguma bakterijų žūva.

Vegetatyvinis dauginimas

Struktūra taip pat lemia, kaip bakterijos dauginasi.

Kolonijinės rūšys ir melsvadumbliai (mėlynadumbliai) gali daugintis vegetatyviškai. Dažniausiai tokiu būdu augalai dauginasi. Jį sudaro daugialąstės dalies atskyrimas nuo viso organizmo.

Filamentinės cianobakterijų rūšys sudaro specializuotas ląsteles, vadinamas heterocistomis. Vegetatyvinis dauginimas susideda iš gijų sulaužymo, kurių riba eina heterocistų vietoje.

Cocci gali sudaryti grandines, grupes ar kitus darinius. Atitrūkę vienas nuo kito, jie taip pat dauginasi.

Sporuliacija

Bakterijos dauginasi sporomis, kurios susidaro susidarius nepalankioms sąlygoms. Sporuliacija yra ne tik dauginimosi būdas. Sporos viduje susidaro ypatinga aplinka, sumažėja vandens kiekis, sustoja gyvybiniai procesai. Šioje valstybėje ginčai nėra baisūs aukšta temperatūra, nei jonizuojančiosios spinduliuotės, nei apšvitos cheminių medžiagų. Kai grįžta palankios sąlygos, iš sporų atsiranda jauni bakteriniai organizmai. Taigi ginčo formavimas yra papildoma galimybė palaikyti ląstelių gyvybingumą gyvybei netinkamomis sąlygomis. Pasitaiko atvejų, kai bakterijų sporos išliko gyvybingos dešimtis ir net šimtus metų.

apipavidalinimas

Kitas apsaugos nuo nepalankių sąlygų būdas ir dauginimosi būdas – cistų susidarymas. Jie yra burbuliukai su storais apvalkalais. Bakterijos ilgą laiką gali išlikti cistos būsenoje. Tačiau jie nemiršta nuo aukštesnės nei 200 laipsnių temperatūros. Prasidėjus normalioms sąlygoms, bakterija palieka apvalkalą ir pradeda normalų dvejetainį dalijimąsi.

Tai, kaip bakterijos dauginasi, veikiau lemia aplinkos sąlygos. Kai trūksta maisto medžiagų ir drėgmės, atsiranda deguonies perteklius, oras per karštas ar šaltas, bakterijos naudojasi enstmentacijos ar sporuliacijos procesais. IN patogios sąlygos jie dalijasi arba dauginasi vegetatyviniu būdu. Būtent tokia dauginimosi būdų įvairovė, kurią sugeba bakterijos, lemia jų skaičių gamtoje. Jei vienos bakterijos ląstelės dalijimosi procesas nesustotų 10 dienų, jos galėtų apimti visą Žemės rutulio paviršių.

Yra daug žinomų įvairių bakterijų dauginimosi būdų. Daugumoje šios mikroorganizmų grupės atstovų dauginimasis vyksta dalijant ląsteles į dvi dalis.

Vidurinėje ląstelės dalyje, fiziologiškai paruoštoje daugintis, dėl citoplazminės membranos invaginacijos susidaro skersinė pertvara. Padalijus, ji padalija ląstelę į dvi dalis. Susidariusios naujos ląstelės gali būti šiek tiek nevienodo dydžio, nes pertvara ne visada praeina per motininės ląstelės vidurį.

Dauginimosi proceso metu kokai nuosekliai dalijasi į vieną, dvi ar tris viena kitai statmenas plokštumas. Po dalijimosi jie lieka daugiau ar mažiau prisirišę vienas prie kito, dėl to susidaro kokkų deriniai, kurie skiriasi savo santykine padėtimi (žr. 1 pav.): diplokokai - poriniai kokai; streptokokai - kokkų grandinės; tetrakokai - keturi kokokai; sarcinas - įprastų ryšulių pavidalu po 8, 16 vnt.; stafilokokai – vynuogių kekes primenančios sankaupos. Kai tarp ląstelių yra labai silpnas ryšys arba jo nebuvimas, atsirandantis dalijimosi metu, susidaro mikrokokai, santykinė padėtis kurių dėsningumų nėra. Jie yra pavieniai arba atsitiktinėse kelių kopijų grupėse.

Lazdelės (bakterijos, bacilos), kaip ir kokos, gali būti išsidėsčiusios poromis išilgai – diplobakterijos ir grandinėlėmis – streptobakterijos. Dauguma lazdelių yra pavieniui, atsitiktinai. Kalbant apie išorinius kontūrus, atskiri papiformes atstovai labai skiriasi vienas nuo kito. Yra žinoma, kad lazdelės yra griežtai cilindro formos, statinės formos, smarkiai nupjautais, įgaubtais arba smailiais galais ir pan.

Dauginimasis dalijantis neapsiriboja ląstelių skaičiaus padvigubėjimu. Struktūriniai elementai o motininės ląstelės medžiagos taip pat perskirstomos tarp atsirandančių naujų ląstelių. Dauguma naujosios kartos ląstelių paveldi bedefektines pirminių organizmų struktūras, antrosios – mažiau pilnas. Dėl tokio pasiskirstymo po kelių dalijimosi ciklų susidaro tam tikras skaičius negyvybingų ląstelių. Nustatyta, kad tokių ląstelių dalis per dalijimosi ciklą sudaro apie 10% viso skaičiaus.

Bakterijos turi didelį dauginimosi greitį, kuris priklauso nuo mitybos sąlygų, temperatūros, oro patekimo ir kt.

Palankiomis sąlygomis ląstelė gali dalytis kas 20-30 minučių, t.y. per dieną gali įvykti 48-72 padvigubėjimo ciklai. Iš vienos ląstelės per šį laiką po 36 valandų atsirastų 4 714 169 x 10 15 ląstelių, mikrobų masė būtų apie 400 tonų.

Jei dauginimasis nuolat vyktų tokiu greičiu, tai iš vienos ląstelės per 5 dienas galėtų susidaryti tiek ląstelių, kad jų bendras tūris būtų lygus visų jūrų ir vandenynų tūriui.

Beveik nenutrūkstamas mikrobų dalijimasis nevyksta. Jų dauginimąsi stabdo daugybė veiksnių: maistinės terpės išeikvojimas, jų pačių medžiagų apykaitos produktų kaupimasis ir kiti fiziniai, cheminiai ir biologiniai aplinkos veiksniai. Taigi, temperatūrai nukritus 10 °C, reprodukcijos greitis sumažėja 2-3 kartus.

Padėję naujomis sąlygomis, ant šviežio substrato, mikrobai ne iš karto pradeda daugintis. Praeina šiek tiek laiko, kol jų skaičius pradeda didėti (augimo sulėtėjimo fazė), kurio metu jie prisitaiko prie aplinkos ir ruošia pačią aplinką. Po to prasideda greitas dauginimasis, kuris vėliau sulėtėja, nes išsenka maistiniai ištekliai ir aplinkoje kaupiasi bakterijų atliekos.

Spartus mikrobiologinio produktų gedimo – rūgimo, oksidacijos, pelėjimo, puvimo ir kt. – vystymasis tiksliai paaiškinamas išskirtinai dideliu bakterijų dauginimosi greičiu.