розмноження бактерій
Розмноження бактерій. Зростання бактерій. Безстатеве розмноження бактерій. Статеве розмноження бактерій.
Співвідношення поверхню / обсяг у бактеріальних клітин дуже велике, що сприяє швидкому поглинанню поживних речовин з навколишнього середовища за рахунок дифузії і активного транспорту.
Тому в сприятливих умовах бактерії здатні рости дуже швидко. Зростання бактеріальних клітин у великій мірі залежить від таких факторів середовища, як температура, наявність поживних речовин, рН середовища і концентрація іонів. Крім того, облігатним аеробам необхідний кисень, а облігатним анаеробів необхідно, щоб його не було.
Досягнувши певних розмірів, що диктуються співвідношенням обсягів ядра і цитоплазми, бактерії переходять до безстатевого розмноження шляхом простого поділу, т. Е. Шляхом ділення на дві ідентичні дочірні клітини.
Клітинного ділення передує реплікація ДНК, причому до тих пір, поки процес реплікації не завершиться, Мезосома можуть утримувати ДНК в певному положенні. Мезосоми можуть прикріплятися і до нових перегородок, що утворюється між дочірніми клітинами, беручи участь якимось чином в синтезі матеріалу клітинної стінки. У найбільш швидкозростаючих бактерій поділ відбувається через кожні 20 хв.
Статеве розмноження бактерій
У 1946 р у бактерій було виявлено статеве розмноження. але в самій примітивній формі. Гамет в даному випадку не утворюється, проте найважливіше подія статевого розмноження, а саме обмін генетичним матеріалом, відбувається і в цьому випадку. Цей процес називається генетичної рекомбінацією. Генетична рекомбінація вперше була виявлена при вивченні E.coli.
У нормі при наявності в середовищі достатньої кількості глюкози і неорганічних солей E.coli сама синтезує всі необхідні їй амінокислоти. В результаті опромінення цих бактерій у них іноді виникають випадкові мутації. Були виділені два типи мутантів: один, не здатний синтезувати біотин (вітамін) і амінокислоту метіонін, і іншого - не здатний синтезувати амінокислоти треонін і лейцин.
У середу, що не містила всіх чотирьох чинників зростання, завадили по 108 клітин кожного мутантного штаму. Теоретично клітини не повинні були рости на цьому середовищі. Однак все ж було отримано кілька сотень колоній (кожна колонія виникає з однієї вихідної клітини), причому виявилося, що в таких клітинах є всі гени, необхідні для утворення цих чотирьох чинників зростання. Отже, в клітинах якимось чином відбувся обмін генетичною інформацією, але виділити речовину, відповідальне за цей процес, в той час не вдалося.
Зрештою було встановлено (за допомогою електронного мікроскопа), що клітини E.coli можуть безпосередньо контактувати один з одним, т. Е. У них може відбувається кон'югація.
Таким чином, при кон'югації відбувається перенесення ДНК між клітинами в результаті прямого контакту. Одна клітина в цьому випадку служить донором ( «чоловіча» клітина), інша - реципієнтом ( «жіноча» клітина). Здатність клітини служити донором визначається генами, що містяться в особливій плазмиде, званої статевим фактором або F-фактором (F від англ. Fertility - плодючість). У цих генах закодований білок специфічних пілей, званих К-милями або статевими пілямі. F-пили беруть участь в міжклітинному контакті при кон'югації.
Пили - структури порожнисті і передбачається, що саме за цими пілям здійснюється перенесення ДНК від донора (F +) до реципієнта (F-). Процес цей показаний на малюнку.
Зверніть увагу на те, що донорная клітина зберігає F-фактор. а реципиентная клітина його набуває і стає F +. Процес цей протікає повільно, і тому перш ніж перенесення F-плазміди завершиться, клітина, колишня спочатку F-, встигає реплицироваться один або кілька разів, і в результаті в популяції завжди зберігаються F-клітини.
F-фактор викликає особливо великий інтерес і тому, що час від часу, приблизно в 1 випадку з 100 000, він вбудовується в молекулу основної ДНК клітини-господаря. Тоді при кон'югації відбувається перенесення не тільки F-фактора, але і всієї іншої ДНК. Цей процес займає приблизно 90 хв, але клітини можуть розходитися і раніше, ніж відбудеться повний обмін ДНК. Такі штами постійно передають всю або більшу частину своєї ДНК іншим клітинам. Ці штами називають Hfr-штамами (від англ. Н - High - висока, f - frequency - частота, г - recombination - рекомбінація), тому що донорная ДНК таких штамів рекомбинирует з ДНК реципієнта.