Delitev bakterijske celice na dvoje. Delitev bakterijske celice

Običajno je delitev bakterijske celice opisana kot "binarna": po podvajanju se nukleoidi, povezani s plazemsko membrano, ločijo zaradi raztezanja membrane med nukleoidi, nato pa nastane zožitev ali septum, ki celico razdeli na dvoje. Rezultat te vrste delitve je zelo natančna porazdelitev genskega materiala, skoraj brez napak (manj kot 0,03 % okvarjenih celic). Spomnimo se, da je jedrski aparat bakterij, nukleoid, ciklična velikanska (1,6 mm) molekula DNA, ki tvori številne zančne domene v stanju superzvijanja; vrstni red zvijanja zankalnih domen ni znan.

Povprečni čas med delitvami bakterijskih celic je 20-30 minut. In v tem obdobju se mora zgoditi cela vrsta dogodkov: replikacija nukleoidne DNA, segregacija, ločevanje sestrskih nukleoidov, njihova nadaljnja divergenca, citotomija zaradi tvorbe septuma, ki deli prvotno celico natančno na pol.

Celoten spekter teh procesov je predmet intenzivnih raziskav. V zadnjih letih, kar ima za posledico pomembna in nepričakovana opažanja. Izkazalo se je, da na začetku sinteze DNA, ki se začne na točki replikacije (origin), obe rastoči molekuli DNA sprva ostaneta povezani s plazemsko membrano. Hkrati s sintezo DNA se zaradi številnih encimov (topoizomeraza, giraza, ligaza itd.) pojavi proces odstranjevanja superzvijanja tako starih kot replikacijskih domen zanke, kar vodi do fizične ločitve dveh hčerinskih (ali sestrskih) kromosomov. nukleoidi, ki so med seboj še v tesnem stiku. Po takšni ločitvi nukleoidov se oddaljijo od središča celice, od mesta njihove prejšnje lokacije. Poleg tega je to odstopanje zelo natančno: četrtina dolžine celice v dveh nasprotnih smereh. Posledično se v celici nahajata dva nova nukleoida. Kakšen je mehanizem za to neskladje? Obstajajo domneve (Delamater, 1953), da je delitev bakterijskih celic podobna mitozi evkariontov, vendar ni dokazov, ki bi to domnevo podprli. za dolgo časa ni pojavil.

Nove informacije o mehanizmih delitve bakterijskih celic so pridobili s proučevanjem mutantov, pri katerih je bila delitev celic motena.

Ugotovljeno je bilo, da v procesu nukleoidne divergence sodeluje več skupin posebnih proteinov. Eden od njih, protein Muk B, je velikanski homodimer (mol. masa okoli 180 kDa, dolžina 60 nm), sestavljen iz osrednjega vijačnega odseka in končnih globularnih odsekov, ki po strukturi spominjajo na evkariontske nitaste proteine ​​(veriga miozina II, kinezin ). Na N-koncu se Muk B veže na GTP in ATP, na C-koncu pa na molekulo DNA. Te lastnosti Muk B utemeljujejo, da gre za motorični protein, ki sodeluje pri divergenci nukleoidov. Mutacije tega proteina vodijo do motenj v segregaciji nukleoida: v mutirani populaciji se pojavi veliko število brezjedrnih celic.

Poleg proteina Muk B divergenca nukleoida očitno vključuje snope fibril, ki vsebujejo protein Caf A, ki se lahko veže na težke verige miozina, kot je aktin.

Nastanek zožitve ali septuma tudi v splošni oris spominja na citotomijo živalskih celic. V tem primeru proteini družine Fts (fibrilarni termosenzitivni) sodelujejo pri nastanku septumov. To je skupina več proteinov, med katerimi je najbolj raziskan protein FtsZ. Ta protein je podoben v večini bakterij, arhebakterij, najdemo pa ga v mikoplazmah in kloroplastih. Je globularni protein, ki je po aminokislinskem zaporedju podoben tubulinu. Pri interakciji z GTP in vitro je sposoben tvoriti dolge nitaste protofilamente. V interfazi je FtsZ difuzno lokaliziran v citoplazmi, njegova količina je zelo velika (5-20 tisoč monomerov na celico). Med celično delitvijo se vse te beljakovine lokalizirajo v septalni coni in tvorijo kontraktilni obroč, ki zelo spominja na aktomiozinski obroč med celično delitvijo živalskega izvora.

22. Jedro bakterije. Vrste delitve bakterijskih celic. Postopek delitve.

Mutacije v tem proteinu vodijo do prenehanja celične delitve: pojavijo se dolge celice, ki vsebujejo veliko nukleoidov. Ta opažanja kažejo neposredno odvisnost delitve bakterijskih celic od prisotnosti Fts proteinov.

Glede mehanizma nastanka septuma obstaja več hipotez, ki predpostavljajo krčenje obroča v septalni coni, kar vodi do delitve prvotne celice na dvoje. Po enem od njih naj bi protofilamenti drseli drug glede na drugega s pomočjo še neznanih motoričnih proteinov, po drugem pa lahko pride do zmanjšanja premera septuma zaradi depolimerizacije zasidranih na; plazemska membrana FtsZ.

Faze razmnoževanja bakterijske kulture v stacionarnih pogojih

Zadnja faza rasti je stacionarna faza, ki jo povzroči izčrpavanje hranila. Celice zmanjšajo svojo presnovno aktivnost in porabljajo neesencialne celične beljakovine. Stacionarna faza je prehod iz hitra rast do stresnega stanja, za katerega je značilno povečano izražanje genov, ki sodelujejo pri popravljanju DNK in presnovi antioksidantov.

Ko se bakterije razmnožujejo ne v toku, ampak v stacionarnih pogojih, se spremeni hranilni medij in v njem se kopičijo odpadni produkti bakterij, zaradi česar se spremenijo tudi njihove fiziološke lastnosti. Tako mlade celice Clostridium acetobutylicum ne morejo tvoriti acetona; to lastnost pridobijo v starejši kulturi. Če bakterije, ki vsebujejo spore, gojimo v pogojih pretočne kulture, se bodo delile, vendar ne bodo proizvedle spor. Ko bakterije gojimo na trdnih hranilnih gojiščih, tvorijo skupke celic različne velikosti, oblike, barve, imenovane kolonije.

Bakterijski sev, čista kultura
Značilnosti spolnega razmnoževanja
Vrste nespolnega razmnoževanja, pojmi
Gloksinija, vrste, bolezni
Vpliv hormonov na telo
Stopnje glikolize
Pentoza monofosfatna pot oksidacije glukoze
Krebsov cikel

Bakterijska delitev

Delitev bakterij nastane kot posledica tvorbe medceličnega septuma, ki se pojavi na naslednji način. V predelu CM, na katerega je molekula DNA (kromosom, plazmid) povezana s posebnim receptorjem, pride do dogodkov, ki sprožijo proces replikacije, zaradi česar se novonastala hčerinska molekula DNA prav tako veže na receptor na CM.

Območje slednjega med dvema receptorjema, na enega od katerih je pritrjena matična DNK, na drugo pa hčerinska DNK, se začne podaljševati, zaradi česar se razdalja med njima sčasoma nenehno povečuje. Po zaključku replikacijskega procesa, strogo vzdolž ekvatorja, se medcelična pregrada začne oblikovati med ločenima kromosomoma s protiinvaginacijo (raste drug proti drugemu) CM in povezanega področja celične stene.

Zaradi zlitja invaginacijskih območij CM in CS nastane medcelični septum, matična celica pa se razdeli na dve hčerinski celici. enake dolžine, funkcijo mitoznega aparata pri bakterijah opravlja CM s svojim raztezkom, ki premakne kromosome (in plazmide) narazen tako, da se pojavijo na obeh straneh nastajajoče medcelične pregrade v enakih razmerjih.

Zaradi kršitve genetske kontrole delitve celic sta lahko vsaj dva rezultata. Če ne pride do tvorbe medceličnega septuma, se pojavijo dolge nitaste oblike. Ko pa se poškodovani mehanizem takega nadzora obnovi, se niti razdelijo na fragmente, ki so po dolžini enaki običajnim celicam. V nekaterih primerih kršitev nadzornih mehanizmov vodi do dejstva, da namesto enega medceličnega septuma, ki se tvori vzdolž ekvatorja, nastane ena ali dve septi, od katerih je vsaka lokalizirana bližje svojemu polu.

Ker v tem primeru nastanek septuma ni povezan s segregacijo kromosomov, nastanejo tako imenovane mini celice brez kromosomov, ki ostanejo v matični celici. Minicelice lahko izvajajo različne biokemične procese, ker vsebujejo encime, niso pa sposobne razmnoževanja, ker nimajo kromosomov.

Poleg minicelic lahko zaradi različnih škodljivih učinkov iz bakterij nastanejo tako imenovane nanocelice, to so drobne celice, velike od 0,2 do 0,3 mikrona. Opisovali so jih pod različnimi imeni: filtrirne oblike bakterij, elementarna telesca, ultramikrobakterije.

Delitev bakterijske celice

Najpogosteje nastanejo med L-transformacijo bakterij.

Ker je velikost takih celic primerneje izraziti v nanometrih kot v delcih mikrometra, so jih začeli imenovati nanocelice. Nastanek nanocelic je univerzalen odziv bakterij na neugodne življenjske razmere.

Niste našli ustreznih informacij? Brez problema! Uporabite iskanje na spletnem mestu v zgornjem desnem kotu.

1. Kateri načini delitve so značilni za evkariontske celice? Za prokariontske celice?

Mitoza, amitoza, preprosta binarna cepitev, mejoza.

Za evkariontske celice so značilne naslednje metode delitve: mitoza, amitoza, mejoza.

Za prokariontske celice je značilna preprosta binarna cepitev.

2. Kaj je preprosta binarna cepitev?

Enostavna binarna cepitev je značilna samo za prokariontske celice. Bakterijske celice vsebujejo en kromosom, krožno molekulo DNA. Pred delitvijo celice pride do replikacije in nastaneta dve enaki molekuli DNK, ki sta pritrjeni na citoplazmatsko membrano. Med delitvijo plazmalema raste med dvema molekulama DNA tako, da na koncu celico razdeli na dvoje. Vsaka nastala celica vsebuje eno identično molekulo DNK.

3. Kaj je mitoza? Opišite faze mitoze.

Mitoza je glavna metoda delitve evkariontskih celic, zaradi katere iz ene matične celice nastaneta dve hčerinski celici z enakim nizom kromosomov. Za udobje je mitoza razdeljena na štiri faze:

● Profaza. V celici se poveča volumen jedra, kromatin se začne spiralizirati, kar povzroči nastanek kromosomov. Vsak kromosom je sestavljen iz dveh sestrskih kromatid, povezanih v centromeri (v diploidni celici - niz 2n4c). Jedrca se raztopijo in jedrna membrana razpade. Kromosomi končajo v hialoplazmi in so v njej razporejeni naključno (kaotično). Centrioli se v parih razhajajo do celičnih polov, kjer sprožijo tvorbo vretenastih mikrotubulov. Nekatere niti vretena gredo od pola do pola, druge niti so pritrjene na centromere kromosomov in prispevajo k njihovemu gibanju do ekvatorialne ravnine celice. Večina rastlinskih celic nima centriolov. V tem primeru so središča za nastanek vretenastih mikrotubulov posebne strukture, sestavljene iz majhnih vakuol.

● Metafaza. Oblikovanje cepitvenega vretena je končano. Kromosomi dosežejo maksimalno spiralizacijo in so urejeno razporejeni v ekvatorialni ravnini celice. Oblikuje se tako imenovana metafazna plošča, sestavljena iz dvokromatidnih kromosomov.

● Anafaza. Vretenske niti se skrajšajo, kar povzroči, da se sestrske kromatide vsakega kromosoma ločijo druga od druge in raztegnejo proti nasprotnim polom celice. Od tega trenutka naprej se ločene kromatide imenujejo hčerinski kromosomi. Celični poli imajo enak genetski material (vsak pol ima 2n2c).

● Telofaza. Hčerinski kromosomi se despirirajo (odvijejo) na celičnih polih, da tvorijo kromatin. Okoli jedrskega materiala vsakega pola se oblikujejo jedrske lupine. V dveh oblikovanih jedrih se pojavijo nukleoli. Vretenaste nitke so uničene. Na tej točki se jedrska delitev konča in celica se začne deliti na dvoje. V živalskih celicah se v ekvatorialni ravnini pojavi obročna zožitev, ki se poglablja, dokler ne pride do ločitve dveh hčerinskih celic. Rastlinske celice se ne morejo deliti zožitvijo, saj imajo trdno celično steno. V ekvatorialni ravnini rastlinske celice se iz vsebine veziklov Golgijevega kompleksa tvori tako imenovana mediana plošča, ki ločuje obe hčerinski celici.

4. Kako hčerinske celice zaradi mitoze prejmejo enake dedne informacije? Kaj je biološki pomen mitoza?

V metafazi se bikromatidni kromosomi nahajajo v ekvatorialni ravnini celice. Molekule DNK v sestrskih kromatidah so med seboj enake, ker nastane kot posledica replikacije originalne materine molekule DNA (to se je zgodilo v S-obdobju interfaze pred mitozo).

V anafazi se s pomočjo vretenskih niti sestrske kromatide vsakega kromosoma med seboj ločijo in raztegnejo na nasprotna pola celice. Tako imata oba pola celice enak genetski material (2n2c na vsakem polu), ki po zaključku mitoze postane genetski material obeh hčerinskih celic.

Biološki pomen mitoze je v tem, da zagotavlja prenos dednih značilnosti in lastnosti skozi vrsto celičnih generacij. To je potrebno za normalen razvoj večceličnega organizma. Zaradi natančne in enakomerne porazdelitve kromosomov med mitozo so vse celice v telesu genetsko enake. Mitoza določa rast in razvoj organizmov, obnovo poškodovanih tkiv in organov (regeneracija). Mitotična celična delitev je osnova nespolnega razmnoževanja v mnogih organizmih.

5. Število kromosomov - n, kromatid - c. Kakšno bo razmerje n in c za človeške somatske celice v naslednjih obdobjih interfaze in mitoze. ujemanje:

1) V obdobju G1 je vsak kromosom sestavljen iz ene kromatide, tj. somatske celice vsebujejo niz 2n2c, ki je za človeka 46 kromosomov, 46 kromatid.

2) V obdobju G2 je vsak kromosom sestavljen iz dveh kromatid, tj. somatske celice vsebujejo niz 2n4c (46 kromosomov, 92 kromatid).

3) V profazi mitoze je nabor kromosomov in kromatid 2n4c, (46 kromosomov, 92 kromatid).

4) V metafazi mitoze je nabor kromosomov in kromatid 2n4c (46 kromosomov, 92 kromatid).

5) Na koncu anafaze mitoze, zaradi ločitve sestrskih kromatid med seboj in njihove divergence proti nasprotnim polom celice, ima vsak pol nabor 2n2c (46 kromosomov, 46 kromatid).

6) Na koncu telofaze mitoze nastaneta dve hčerinski celici, od katerih vsaka vsebuje niz 2n2c (46 kromosomov, 46 kromatid).

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

6. Kako se amitoza razlikuje od mitoze?

Delitev prokariontske celice

Zakaj menite, da se amitoza imenuje neposredna celična delitev, mitoza pa posredna?

V nasprotju z mitozo, amitoza:

● Jedro se deli s zožitvijo brez spiralizacije kromatina in tvorbe vretena, odsotne so vse štiri faze, značilne za mitozo.

● Dedni material je med hčerinskimi jedri porazdeljen neenakomerno in naključno.

● Pogosto opazimo samo jedrsko delitev brez nadaljnje delitve celice na dve hčerinski celici. V tem primeru se pojavijo dvojedrne in celo večjedrne celice.

● Potrati se manj energije.

Mitoza se imenuje posredna delitev, ker. V primerjavi z amitozo je to precej kompleksen in natančen proces, sestavljen iz štirih faz in zahteva predhodna priprava(replikacija, podvajanje centriolov, shranjevanje energije, sinteza posebnih proteinov itd.). Pri neposredni (tj. enostavni, primitivni) delitvi - amitozi se celično jedro brez posebne priprave hitro razdeli s zožitvijo, dedni material pa se naključno porazdeli med hčerinska jedra.

7. V jedru celice, ki se ne deli, je dedni material (DNK) v obliki amorfne razpršene snovi – kromatina. Kromatin se pred delitvijo spiralizira in tvori kompaktne strukture – kromosome, po delitvi pa se vrne v prvotno stanje. Zakaj celice naredijo tako kompleksne modifikacije svojega dednega materiala?

DNK v sestavi amorfnega in razpršenega kromatina med delitvijo bi bilo nemogoče natančno in enakomerno porazdeliti med hčerinske celice (točno to je slika, ki jo opazimo pri amitozi - dedni material je razporejen neenakomerno, naključno).

Po drugi strani pa, če bi bila celična DNK vedno v zgoščenem stanju (tj. kot del spiraliziranih kromosomov), bi bilo nemogoče prebrati vse potrebne informacije iz nje.

Zato celica na začetku delitve DNK prenese v najbolj kompaktno stanje, po končani delitvi pa jo vrne v prvotno stanje, primerno za branje.

8*. Ugotovljeno je bilo, da je pri dnevnih živalih največja mitotična aktivnost celic opazna zvečer, najmanjša pa čez dan. Pri nočnih živalih se celice najintenzivneje delijo zjutraj, medtem ko je mitotična aktivnost ponoči oslabljena. Kaj mislite, da je razlog za to?

Dnevne živali so aktivne podnevi. Čez dan porabijo veliko energije za gibanje in iskanje hrane, medtem ko se njihove celice hitreje »obrabljajo« in pogosteje odmirajo. Zvečer, ko je telo prebavilo hrano, absorbiralo hranila in nabralo zadostno količino energije, se aktivirajo regeneracijski procesi, predvsem pa mitoza. V skladu s tem je pri nočnih živalih največja mitotična aktivnost celic opazna zjutraj, ko njihovo telo počiva po aktivnem nočnem obdobju.

*Naloge, označene z zvezdico, od učencev zahtevajo postavljanje različnih hipotez. Zato se mora učitelj pri ocenjevanju osredotočiti ne le na tukaj podan odgovor, temveč upoštevati vsako hipotezo, pri čemer ocenjuje biološko razmišljanje učencev, logiko njihovega razmišljanja, izvirnost idej itd. Po tem je priporočljivo seznaniti učence s podanim odgovorom.

Daškov M.L.

Bakterije so najstarejša oblika življenja na zemlji. Na planetu so se pojavili pred približno 3,8-3,6 milijona let. Agresivno podnebne razmere jih naredila vzdržljive in odporne na preživetje. Najstarejša bitja bi bile cianobakterije.

Prispevali so k kopičenju kisika v ozračju. Naše telo je sestavljeno iz številnih vrst. Obstajajo koristne in škodljive vrste. Živijo povsod: v vodi, v zraku, v ljudeh in živalih, v plasteh zemlje.

Količina kolonij ni odvisna samo od strukture, ampak tudi od tega, kako se bakterije delijo. Struktura je primitivna. Naprava je videti kot sluzna kapsula ali membrana. Mikroorganizem je sestavljen iz samo ene žive celice.

V citoplazmi ni mitohondrijev ali plastid. Večina mikrobov ima flagele in antene, s pomočjo katerih se premikajo po krvi, krvnih žilah in tkivih. So prokarionti, kar pomeni, da nimajo jedra.

To pomeni, da se mikrodelci DNK kopičijo v določenem delu citoplazme. Imenujejo se nukleotidi. Nukleotidi so nekakšna jedra; DNK shranjuje informacije v stisnjena oblika. Ko je raztegnjena, dolžina doseže 1 mm.

Bakterije se razmnožujejo s cepitvijo.

Vedeti morate, da se bakterije razmnožujejo le ob prisotnosti ugodnih dejavnikov, ki jih bomo obravnavali v nadaljevanju.

Za njihovo rast potrebujete:

1. svetloba;
2. temperatura;
3. prisotnost kisika;
4. vlažnost;
5. faktor alkalnosti in kislosti;

Temperaturni pogoji so zanimivi za zdravnike. Za delitev celic je potrebna določena temperatura. Nekateri razredi na zelo nizkih ravneh padejo v stanje zaustavljene animacije ali hibernacije, medtem ko drugi le na visokih ravneh ne morejo nadaljevati rasti in so uničeni.

Medtem ko lahko nekatere ubijete s prekuhavanjem vode, se drugi dobro obnesejo z zamrzovanjem. Med to mejo so povprečni pogoji, pod katerimi lahko pride do največjega razvoja pri visoki hitrosti. Zahtevana temperaturna faza je od 23 do 30 stopinj, za pretok patogene flore je potrebno 38 stopinj.

V tem okolju uspevajo bakterijske praživali. IN idealne razmere Prokarioti so sposobni proizvesti 34 trilijonov potomcev na dan. Stanje odraščanja nastopi v približno 20 minutah. Na srečo ne živijo dolgo, nekaj minut ali ur.

Kaj potrebujejo nekateri mikroorganizmi?

Stafilokokna skupina potrebuje arginin in lecitin. Streptokoki v fosfolipidih. Bakterije Shigella in Corina potrebujejo nikotinsko kislino, da se hranijo. Staphylococcus aureus, pnevmococcus in brucellosis ne morejo brez vitamina B1, vendar prototrofi sami sintetizirajo tisto, kar potrebujejo.

Poti zorenja

Kot smo že omenili, razvoj protozojev poteka z delitvijo.

Zgodi se:

• preprosto;
• brstenje;
• konjugacija, spolni odnos;

Enostaven način

Pri prvi metodi se lahko bakterije razmnožujejo z enakomerno prečno delitvijo. Matične celice po podvojitvi verig DNK in organelov tvorijo dva dela, in sicer hčerinske celice. Genska koda je oblikovana podobno kot materina.

Kot bi se klonirali. V 24 urah se iz ene celice rodi 70 generacij. Če predpostavimo, da bi vsi lahko živeli, je bila masa več kot 5 ton. Seveda je to v naravi nemogoče.

Vegetativni stadij

Ali, preprosteje, brstenje je označeno z dejstvom, da bitja zrastejo drugi brst na enem od polov, torej sami sebi. Ko pride do razvejanja, se verige DNK zlomijo. V procesu sodelujejo heterociste. To metodo uporabljajo cianobakterije in kolonialne kamnine.

Na ta način lahko prokarionti zrastejo do 4 popkov, nato pa nastopi staranje in odmiranje. Kokokine kolonije se ločijo in prosto rastejo.

Sporulacija

Obstaja bifurkacija sporov.

Kako se to zgodi?

Bacili se na ta način razmnožujejo ob neugodnih zunanjih in notranjih okoljskih razmerah. Znotraj spore se ustvari posebno okolje, življenjski mehanizem se prekine in nivo vode se zmanjša. Če bacil pride v takšno stanje, se ne boji mraza, vročine, sevanja različnih etiologij ali kemikalij.

Takoj ko se dejavniki izboljšajo, se pojavijo mladi prokarionti. Cikel postane zelo dolg. Znanost pozna celo primere, ko so znanstveniki našli praživali, stare več deset ali celo sto let.

Spolni trakt

Konjugacija se pojavi pri bakterijah, ki živijo predvsem v človeškem ali živalskem telesu. Tu oba obrazca prideta v stik med seboj in začne se izmenjava podatkov. Imenuje se genetska rekombinacija, nastanek novih vrst.

E. coli bakterije in druge gram-pozitivne in gram-negativne vrste se razmnožujejo spolno. Če ni prave smeri, je takšna izmenjava med njimi koristna in lahko prispeva k razvoju odpornosti na antibiotike in druga zdravila.

encistacija

Drug način zaščite pred agresivnimi okoliščinami je preoblikovanje v ciste. Ciste se nanašajo na vezikle v debeli membrani. V tem položaju lahko bacili ostanejo zelo dolgo. Tudi 200 stopinj Celzija jih ne bo uničilo. Poleg tega se iz pozitivnih razlogov delijo binarno.

Torej so metode razmnoževanja patogenov podvržene zunanjemu okolju. Pomanjkanje vode, visoka vsebnost kisika v zraku, pomanjkanje zelo hranljivih mikroelementov. Nizke ali visoke temperaturne spremembe prisilijo nekoga, da se zateče k sporulaciji, encistaciji.

Obseg bakterijske populacije

Če živijo v ugodnih razmerah, so celice v začetni fazi, začetni fazi. Povprečno trajanje 1-2 uri. Zaviranje rasti traja približno nekaj ur. Z logaritemsko dobo se lahko bacili hitro razmnožujejo in dosežejo vrh po 6 urah.

Negativni pospešek, ko se izčrpajo hranilne zaloge mikroelementov in snovi. Stacionarni oder, mrtve osebke po dveh urah nadomestijo nove. Stadij pospešene smrti, bacili odmirajo vsake 3 ure. Logaritemska faza, ki jo zaznamuje trajna smrt, traja 6 ur.

Stopnja smrti se zmanjša, preostale žive celice preidejo v stanje mirovanja.

Večcelični stadij

Enocelična faza je sposobna opravljati vse funkcije telesa, na to ne vplivajo sosednji mikroorganizmi. Enocelični organizmi tvorijo celične agregate, skupaj jih drži sluz.

Pogosto se v eni veji pojavi skupek bacilov. Tako mikobakterije razvijejo ciste, posledica pa je nekakšna izmenjava. Pojav služi kot predhodnik večcelične tvorbe. Sem spadajo cianobakterije in aktinomicete.

Katere zahteve morajo posamezniki izpolnjevati:

1. agregacija celic;
2. delitev nepremičnin med njimi;
3. vzpostavitev ustreznega stika med posamezniki;

Pri filamentnih posameznikih je struktura opisana v celični steni, kar ustvarja odnose med posamezniki. Bakterije izmenjujejo snovi in ​​energijo. Nekatere nitaste vrste poleg vegetativnih osebkov vsebujejo diferencialne heterociste ali akinete.

Lokalizacija

Glede na razgradnjo imajo bacili določene vrste kopičenja:

• sferične;
• spirala;

Prve najdemo v parih ali enega po enega, to so diplokoki, mikrokoki in stafilokoki. Lahko izgledajo kot grozdne veje ali verige. Spiralne oblike, razpršene na kaotičen način, vključujejo leptospirozo in vibrio.

Hitrost rasti bakterij je odvisna od obeh zunanje razmere in na fiziološke značilnosti same celice. V ugodnih razmerah se rast bakterijske celice konča z razmnoževanjem. Glavni način razmnoževanja večine bakterij je preprosta delitev celice na pol. Pred delitvijo sledi replikacija (podvojitev) kromosoma. Ta dva procesa sta med seboj tesno povezana. Pogostost replikacije uravnava hitrost celične rasti. Replikacija bakterijskega kromosoma poteka na prej opisan način (glej poglavje 3.2.5).
Študija vzorca enakomerne porazdelitve genskega materiala med hčerinskimi celicami, ki nastanejo kot posledica delitve matične celice, je omogočila G. Jacobu, S. Brennerju in T. Cousin (1963), da oblikujejo koncept replikona. Replikon je enota replikacije; je del DNK, ki vsebuje regulatorne elemente, potrebne za neodvisno replikacijo. Pri bakterijah so to kromosom in plazmidi. Vsak replikon vsebuje vsaj dva lokusa, ki sodelujeta pri nadzoru replikacije: strukturni replikatorski gen (iniciatorski gen), ki določa sintezo iniciatorskega proteina, in posebno replikatorsko mesto, ki prepozna signale za začetek podvojitve kromosomov.
Po določenem obdobju rasti celica doseže določeno fiziološko stanje. Iz citoplazemske membrane replikon prejme signale o potrebi po replikaciji kromosoma in pripravljenosti celice na delitev. Pod vplivom signalov se aktivira aktivnost strukturnega gena in sintetizira iniciatorski protein. Deluje na replikator in začne razmnoževanje.
Obstaja usklajena interakcija med sistemom podvajanja kromosomov in delitvijo celice: pred delitvijo celice je vedno podvajanje kromosomov. Ko je replikacija končana, se začne proces celične delitve. Pri gram-pozitivnih bakterijah in cianobakterijah se to doseže s tvorbo prečnega septuma, ki matično celico deli na dve enaki hčerinski celici.
Delitev poteka na naslednji način. Na začetku
sintetizira se dvoslojna citoplazemska membrana. Potem naprej znotraj Celična stena tvori dva tuberkula. Intenzivno rastejo in prodirajo v obročasto notranjost celice med plasti oblikovane citoplazemske membrane in tvorijo dvojno pregrado, ki deli celico na pol.
Razdelitev najbolj slovnično skrbnih bakterij
nastane s zožitvijo. V tem primeru se genoma razhajata vzdolž polov celice, citoplazemska membrana in celična stena se raztezata, invaginirata od periferije do središča celice, dokler ne prideta v stik drug z drugim. Posledično je celica prepletena v dve hčerinski celici. Delitev celic s tvorbo septuma ali zožitve imenujemo binarna zaradi tvorbe dveh enakih hčerinskih celic.
Poleg opisane binarne cepitve imajo bakterije še en znan način razmnoževanja: brstenje. Bakterije rodov Hyphomicrobium, Pedomicrobium in drugi, združene v skupino brstečih bakterij, se razmnožujejo z brstenjem. Ti organizmi imajo videz podolgovatih paličic (0,5 x 2 µm), včasih hruškaste oblike, ki se končajo s hifami ali prostecami (izrastki).
Razmnoževanje pri teh bakterijah se začne s tvorbo popka na koncu hife ali neposredno na matični celici. Popek zraste v hčerinsko celico, oblikuje biček in se loči od matične celice. Ko doseže zrelo stanje, se flagellum izgubi in razvojni proces se ponovi.
V nasprotju z binarno cepitvijo ostane med brstenjem prvotna celica matična celica, novonastala celica pa hčerinska celica. Med njimi obstajajo morfološke in fiziološke razlike.
Aktinomicete se razmnožujejo z delci micelija in sporami. Pri nekaterih (rod Micromonospora) nastanejo posamezne trose na hifah vegetativnega micelija, pri drugih (rod Streptomyces idr.) pa na koncih hif zračnega micelija nastanejo verige trosov, tj. imenovani konidioforji. Delci micelija in trosi vzklijejo pod ugodnimi pogoji vlažnosti in temperature ter povzročijo nastanek novih organizmov.
Nitaste cianobakterije se poleg binarne cepitve razmnožujejo z odseki trihomov in hormonov. Slednji so skrajšani filamenti, sestavljeni iz majhnih vegetativnih celic enake oblike in velikosti. Ko srednje celice trihoma (nitke) odmrejo, hormogonij zdrsne iz ovojnice matičnega trihoma, raste, se deli in tvori nove trihome. Hormogonije za razliko od materinega trihoma nimajo heterocist in niso nikoli obdane z ovojnico.
Ne glede na to, na kakšen način poteka proces razmnoževanja bakterij, je hitrost tega procesa ogromna: v 24 urah se lahko zamenja toliko generacij, kot jih človek v pet tisoč letih. Hitrost razmnoževanja je odvisna od številnih pogojev in je različna za vsako vrsto bakterije. Če so v gojišču potrebna hranila, sta temperatura in kislost gojišča ugodni, lahko delitev vsake celice ponovimo po 20-30 minutah (E. coli). Pri tej hitrosti razmnoževanja iz ene celice na dan je možna tvorba 472 * 1019 celic (273,72 generacije).
Intenzivno razmnoževanje je za bakterije velikega biološkega pomena. Zagotavlja ohranitev mikroorganizmov na zemeljski površini. Ko nastopijo neugodne razmere, množično odmrejo, vendar je dovolj, da nekaj celic nekje preživi, ​​in v ustreznih razmerah se iz njih razvije veliko potomstvo celic.
Velikost populacije mikroorganizmov v naravnih habitatih, na primer v zemlji ali vodi, se nenehno spreminja v skladu s spreminjajočimi se življenjskimi razmerami. Toda v laboratorijskih pogojih na hranilnih medijih pride do sprememb v populaciji mikroorganizmov naravno.

Bakterijski organizmi so že dolgo kolonizirali vse znane habitate. So v zraku, vodi in živijo v drugih organizmih. Toda večina jih je v zgornjih plasteh zemlje. Število teh organizmov ni odvisno le od strukturnih značilnosti. Večkrat se poveča zaradi velike sposobnosti razmnoževanja. Kako se bakterije razmnožujejo, bomo na kratko opisali v članku.

Kaj so bakterije?

Ti organizmi so enocelični, manj pogosto kolonialni organizmi. Urejeni so precej primitivno. Površinski aparat je predstavljen z membrano in sluznično kapsulo, citoplazma pa je brez mitohondrijev in plastid. Veliko celic ima biček, s katerim se bakterija lahko premika.

Genetski material

Bakterije so prokarionti. To pomeni, da njihove celice nimajo jedra. Toda genetski material je v njih še vedno prisoten. Skupki molekul DNA se nahajajo v določenem delu citoplazme in se imenujejo nukleoidi. Z drugimi besedami, lahko rečemo, da imajo prokarionti jedro brez lupine. Zato ne morejo izvajati kompleksnih biokemičnih procesov. Vendar to nikakor ne vpliva na njihovo sposobnost razmnoževanja.

Kako se bakterije razmnožujejo?

Bakterije se razmnožujejo To je glavna in najbolj hiter način. Iz ene matične celice v pol ure nastaneta dve hčerinski celici. In po enakem času se iz obeh hčerinskih celic ponovno oblikujejo nove celice. To pojasnjuje veliko število bakterij v naravi.

Pod neugodnimi pogoji lahko bakterije tvorijo spore - celice občasno brstijo - tvorijo majhne izrastke, ki rastejo, se spremenijo v odrasle in se odcepijo od matere.

Kako se bakterije razmnožujejo, lahko razmislimo tudi na primeru konjugacije. To je oblika spolnega procesa. Sestoji iz izmenjave dednih informacij med celicami. Pred začetkom se krožna molekula DNK podvoji. Nato se med celicami oblikuje citoplazemski most, po katerem se ena celica premakne v drugo. Obstaja izmenjava delov DNK. Posledično telo pridobi nove lastnosti, ki so mu največkrat koristne. Na primer, bakterije postanejo odporne na škodljive dejavnike okolju, virusi ali antibiotiki.

Živijo in razmnožujejo se na koreninah stročnic in žitnih rastlin. Infiltriranje koreninski sistem skozi prizadeta območja ali koreninske dlačice se razraščajo in tvorijo izrastke – nodule. V njih se ustvari ugodno okolje za metabolizem. Korenina se preda bakterijam organska snov, bakterije pa zagotavljajo dušik, ki je tako potreben za rast in razvoj rastlin.

Delitev celice na dvoje

Kako se bakterije razmnožujejo, je odvisno od njihove vrste in habitata. Toda vsi bakterijski organizmi se lahko delijo na dva dela. Ta proces poteka v več fazah in se imenuje binarna cepitev.

Preden se začne delitev, se krožna molekula DNK podvoji. Z drugimi besedami, pride do replikacije. Nukleotid se deli in hčerinske DNK se razhajajo. Celična membrana, ki raste v citoplazmo, se nahaja med molekulami DNA. Ona je tista, ki razdeli celico in njeno vsebino na pol.

Iz ene celice se rodi 72 bakterijskih generacij na dan. Če bi vse te bakterije ostale sposobne preživetja, bi bila njihova biomasa okoli 5 ton. Seveda se to v naravi ne dogaja in večina bakterij umre.

Vegetativno razmnoževanje

Struktura določa tudi, kako se bakterije razmnožujejo.

Kolonialne vrste in cianobakterije (modrozelene alge) so sposobne vegetativnega razmnoževanja. Rastline se najpogosteje razmnožujejo na ta način. Sestoji iz ločevanja njegovega večceličnega dela od celotnega organizma.

Nitaste vrste cianobakterij tvorijo specializirane celice, imenovane heterociste. Vegetativno razmnoževanje sestoji iz lomljenja filamentov, katerih meja poteka na mestu heterocist.

Koki lahko tvorijo verige, grozde ali druge tvorbe. Če se ločijo drug od drugega, se tudi množijo.

Sporulacija

Bakterije se razmnožujejo s sporami, ki nastanejo ob nastopu neugodnih razmer. Sporulacija ni samo način razmnoževanja. V spori se ustvari posebno okolje, vsebnost vode se zmanjša in vitalni procesi se ustavijo. V tem stanju spori niso strašljivi visoke temperature, niti ionizirajočega sevanja niti izpostavljenosti kemične snovi. Ko se vrnejo ugodne razmere, se iz trosov pojavijo mladi bakterijski organizmi. Tako je nastanek spora dodatna priložnost ohraniti sposobnost preživetja celic v pogojih, neprimernih za življenje. Obstajajo primeri, ko so bakterijske spore ostale sposobne preživetja več deset in celo sto let.

encistment

Drug način zaščite pred neugodnimi razmerami in način razmnoževanja je nastanek cist. So mehurčki z debelimi lupinami. Bakterije lahko ostanejo v stanju ciste dolgo časa. Vendar pa ne umrejo pri temperaturah nad 200 stopinj. Z nastopom normalnih pogojev bakterija zapusti lupino in začne normalno binarno cepljenje.

Kako se bakterije razmnožujejo, je precej odvisno od okoljskih razmer. Kadar ni dovolj hranilnih snovi in ​​vlage, je preveč kisika, je zrak prevroč ali hladen, bakterije uporabljajo procese zacejanja ali sporulacije. IN udobne razmere delijo ali razmnožujejo vegetativno. Prav ta raznolikost načinov razmnoževanja, ki so jih bakterije sposobne, določa njihovo število v naravi. Če se proces delitve ene bakterijske celice ne bi ustavil 10 dni, bi lahko pokrili celotno površino sveta.

Pri različnih bakterijah je znanih veliko načinov razmnoževanja. V veliki večini predstavnikov te skupine mikroorganizmov se razmnoževanje izvaja z delitvijo celic na dva dela.

V srednjem delu celice, ki je fiziološko pripravljena za razmnoževanje, se zaradi invaginacije citoplazemske membrane oblikuje prečni septum. Če se deli, celico razdeli na dve polovici. Nastale nove celice so lahko nekoliko neenake velikosti, saj septum ne poteka vedno skozi sredino matične celice.

V procesu razmnoževanja se koki zaporedno delijo v eni, dveh ali treh med seboj pravokotnih ravninah. Po delitvi ostanejo bolj ali manj pritrjeni drug na drugega, zaradi česar nastanejo kombinacije kokov, ki se razlikujejo po relativnem položaju (glej sliko 1): diplokoki - parni koki; streptokoki - verige kokov; tetracocci - štirje koki; sarcinas - v obliki navadnih svežnjev po 8, 16 kosov; stafilokoki - grozdi, ki spominjajo na grozd. Kadar obstaja zelo šibka povezava ali njena odsotnost med celicami, ki nastanejo med delitvijo, nastanejo mikrokoki, med relativni položaj od katerih ni nobenih pravilnosti. Nahajajo se posamezno ali v naključnih skupinah več kopij.

Palice (bakterije, bacili), tako kot koki, so lahko razporejene v parih po dolžini - diplobakterije in v verigah - streptobakterije. Večina palic je nameščenih posamično, naključno. Po zunanjih obrisih se posamezni predstavniki papiformes med seboj izrazito razlikujejo. Znano je, da so palice strogo cilindrične oblike, sodčaste, z ostro odrezanimi, konkavnimi ali koničastimi konci itd.

Razmnoževanje z delitvijo ni omejeno na podvojitev števila celic. Strukturni elementi in tudi snovi matične celice se prerazporedijo med nastajajočimi novimi celicami. Večina celic nove generacije podeduje strukture brez napak starševskih organizmov, druge - manj popolne. Zaradi te porazdelitve po več ciklih delitve nastane določeno število neživih celic. Ugotovljeno je bilo, da je delež takih celic na cikel delitve približno 10 % celotnega števila.

Bakterije imajo visoko stopnjo razmnoževanja, ki je odvisna od prehranskih pogojev, temperature, dostopa zraka itd.

Pod ugodnimi pogoji se lahko celica deli vsakih 20-30 minut, kar pomeni, da se lahko zgodi 48-72 podvojitvenih ciklov na dan. Iz ene celice bi v tem času nastalo 4.714.169 x 10 15 celic; po 36 urah bi bila mikrobna masa približno 400 ton.

Če bi razmnoževanje nenehno potekalo s tako hitrostjo, bi lahko iz ene celice v 5 dneh nastalo toliko celic, da bi bila njihova skupna prostornina enaka prostornini vseh morij in oceanov.

Skoraj neprekinjena delitev mikrobov ne pride. Njihovo razmnoževanje ovirajo številni dejavniki: izčrpanost hranilnega medija, kopičenje produktov lastne presnove in drugi fizikalni, kemični in biološki dejavniki okolja. Torej, ko se temperatura zniža za 10 °C, se stopnja razmnoževanja zmanjša za 2-3 krat.

Ko jih postavimo v nove pogoje, na svež substrat, se mikrobi ne začnejo takoj razmnoževati. Preden začne njihovo število naraščati (faza zastoja v rasti), preteče nekaj časa, v katerem se prilagodijo okolju in pripravijo samo okolje. Po tem se začne hitro razmnoževanje, ki se nato upočasni, ko se hranilni viri izčrpajo in se v okolju kopičijo bakterijski odpadki.

Hiter razvoj mikrobiološkega kvarjenja izdelkov – kisanje, oksidacija, plesen, gnitje itd. – je razloženo prav z izjemno visoko stopnjo razmnoževanja bakterij.