Wie sich Bakterien vermehren

Reproduktionsmethoden bei Bakterien

Bakterien sind einzellige Organismen und ihre Zellen haben im Vergleich zu den Zellen anderer lebender Organismen eine einfache biologische Struktur. Es gibt keinen Zellkern oder membrangebundene Organellen. Sie enthält einen einzelnen DNA-Ring, der ein Kontrollzentrum enthält, in dem alle genetischen Informationen gespeichert sind. Bei bestimmten Zelltypen enthält die Zelle einen zusätzlichen Kreis genetischen Materials Plasmid.

Bakterien vermehren sich auf verschiedene Arten, und im Folgenden finden Sie eine Aufschlüsselung der einzelnen Arten:

Reproduktion durch binäre Spaltung

Bakterien bestehen aus einer einzelnen Zelle, die von einer Membran und einer Zellwand umgeben ist. In ihrem Inneren befindet sich ein kreisförmiges Chromosom, das sich in einem speziellen Bereich, der Nukleoidregion, befindet.

Bakterien vermehren sich ungeschlechtlich durch binäre Spaltung, eine Teilungsart, die der Mitose in eukaryotischen Zellen ähnelt und wie folgt abläuft:

• Die DNA des zirkulären Chromosoms verdoppelt sich und es entsteht ein neues zirkuläres Chromosom.
• Die Länge der Bakterienzelle nimmt zu und die beiden kreisförmigen Chromosomen entfernen sich voneinander, sodass jedes von ihnen ein Ende der Zelle erreicht.
• Die Plasmamembran der Bakterienzelle beginnt sich in der Zellmitte nach innen zu falten und es bildet sich eine Zellwand, die die Bakterienzelle in zwei identische Zellen teilt.

Vermehrung durch Knospen

Einige Arten von Bakterien vermehren sich durch Knospung, was der Art und Weise ähnelt, wie sich einige Arten von Pilzen wie Hefe vermehren. Die Fortpflanzung beginnt mit der Bildung einer kleinen Knospe an einem Ende der Mutterzelle oder an Fortsätzen, die von der Zelle ausgehen (Prostheken). ), und im Laufe der Zeit wächst die Knospe, während die Größe der Bakterienzelle konstant bleibt, und wenn die Größe der Knospe der Größe der Mutterzelle ähnelt, trennt sie sich von dieser.

Die Knospung unterscheidet sich von der binären Spaltung dadurch, dass die neue Zelle, die aus der Knospung entsteht, sich in einigen Eigenschaften von der Mutterzelle unterscheiden kann. Ein Beispiel hierfür ist, dass die Tochterzelle, die aus der Knospung von Pasteuria-Bakterien (auf Englisch: Pasteuria) entsteht, ein Flagellum besitzt obwohl die Mutterzelle kein Flagellum enthält.

Konjugation

Die Konjugationsvermehrung von Bakterien wurde 1946 von den Wissenschaftlern „Lederberg“ und „Tatum“ entdeckt, als sie während eines von ihnen durchgeführten Laborexperimentes herausfanden, dass zwei verschiedene Arten von Ernährungsmutanten zusammenwuchsen. Der Wissenschaftler „Anderson“ beobachtete auch die Paarung zwischen zwei Bakterien unter der Lupe.

Bakterien, die sich durch Konjugation vermehren, sind diploid, das heißt, sie enthalten zwei Arten von Zellen, „männliche“ Spenderzellen und „weibliche“ Empfängerzellen, und die Fortpflanzung erfolgt durch Konjugation wie folgt:

• Die Spenderzelle hat Geschlechtshaare mit einer Anzahl von 4 bis XNUMX Haaren.
• Das Spenderzellplasmid enthält Vektor-Geschlechtsfaktoren.
• Jeder Vektor-Sexfaktor enthält Gene für die Produktion von Sexualfilamenten und andere Merkmale, die für den Gentransfer notwendig sind.
• Die Kapillaren sind schmale protoplasmatische Auswüchse, deren Anzahl zwischen 1 und 4 liegt.
• Weibliche Zellen oder Empfängerzellen enthalten keine Geschlechtsfilamente oder Fruchtbarkeitsfaktoren.
• Wenn sich weibliche und männliche Zellen einander nähern, bilden die männlichen Zellen eine Brücke, um die weibliche Zelle zu erreichen.
• Die Kopplung dauert 6 bis 8 Minuten.
• Der genetische Austausch findet je nach Fruchtbarkeitsfaktor auf zwei Arten statt: der sterilen männlichen Methode oder der fruchtbaren männlichen Methode.

Transduktion

Transduktion: Diese Art der Rekombination tritt auf, wenn ein Bakterium oder ein bakterienfressender Virus (auf Englisch: Bakteriophagen) eine Bakterienzelle angreift und ihr sein eigenes Genom injiziert, damit es dieses und seine Enzyme in einem lebenden Teil der Bakterienzelle replizieren kann Das Genom des Virus verschmilzt mit dem Genom des Virus und kann es in einigen Fällen ersetzen.

Wenn das Virus eine andere Bakterienzelle angreift, wird das Genom der ersten Bakterienzelle oder ein Teil davon auf diese übertragen und verschmilzt mit dem Genom der neuen Bakterienzelle und wird Teil dieser.

die Verschiebung

Transformation: Einige Bakterienarten sind in der Lage, DNA aus ihrer Umgebung zu entnehmen. Die DNA-Quelle ist oft eine tote Bakterienzelle. Die Bakterienzelle bindet sich an die DNA und transportiert sie durch die Plasmamembran. Anschließend verschmilzt die neue DNA mit der ursprüngliche DNA.

Lebenszyklus von Bakterien

Der Lebenszyklus von Bakterien besteht aus der Verzögerungsphase, der Exponentialphase, der stationären Phase und der Todesphase. Während der verschiedenen Phasen ihres Wachstums werden Bakterien von vielen Faktoren beeinflusst, von denen die wichtigsten sind: Temperatur, Säuregehalt, Energiequellen und der Anteil verschiedener Gase wie Sauerstoff und Stickstoff werden zusätzlich durch die Anwesenheit oder Abwesenheit von Wasser und einer Reihe anderer Bestandteile und Mineralien beeinflusst.

Die Wachstumsstadien im Lebenszyklus von Bakterien sind wie folgt:

Spätes Stadium

Bakterien passen sich in dieser Phase an ihre Umgebung an, wachsen aber überhaupt nicht. Sie produzieren nur die für Wachstum und Teilung notwendigen Vitamine und Aminosäuren und beginnen mit der Vervielfältigung ihrer DNA, um sich auf die nächsten Phasen vorzubereiten.

Die Länge dieser Phase hängt davon ab, ob den Bakterien Nährstoffe zur Verfügung stehen oder nicht. Wenn sie verfügbar sind, ist die Verzögerungsphase sehr kurz, nach der die Bakterien in die nächste Phase ihres Lebenszyklus übergehen.

Exponentielle Phase

Die zweite Phase des bakteriellen Lebenszyklus ist die logarithmische oder exponentielle Phase. Sie wird aufgrund der Art und Weise, wie sich die Bakterien dabei vermehren, der Geschwindigkeit, mit der dies geschieht, und der Zeitspanne, die die Bakterien benötigen, um sich zu vermehren und exponentiell zu vermehren, so genannt Die sogenannte „Generationszeit“ und wenn die entsprechenden Bedingungen vorliegen, können sich die Bakterien innerhalb von 15 Minuten vermehren.

Unter anderen Umständen kann der Prozess Tage dauern, und während der Replikation zieht sich eine Kopie der DNA des Bakteriums auf die andere Seite der Zellmembran zurück und trennt sich dann vom Mutterbakterium, wodurch zwei identische Kopien desselben Bakteriums entstehen, die beginnen Dieser wiederholte Vorgang wird „Binärspaltung“ genannt.

Stationäre Phase

In der stationären Phase des Bakterienlebenszyklus verläuft ihr Wachstum langsamer. Dies ist auf die Ansammlung von Abfallstoffen zurückzuführen, die bei früheren Wachstumsprozessen ausgeschieden wurden, wodurch der für die Vermehrung und Vermehrung der Bakterien verfügbare Raum beeinträchtigt wird und die Bakterien dann nicht überleben können innerhalb der „späten oder exponentiellen“ Phasen.

Da das einzige Hindernis für die Vermehrung von Bakterien in diesem Stadium der Platzmangel ist, ist es möglich, dass sie ihr schnelles, exponentielles Wachstum wieder aufnehmen, wenn sie in eine andere, größere Kultur übertragen werden.

Sterbestadium

In der letzten Phase ihres Lebens verlieren Bakterien ihre gesamte Fähigkeit, sich zu vermehren und zu wachsen, so dass sie in die Todesphase eintreten, und ebenso schnell wie ihr Wachstum und ihre Teilung erfolgten, erfolgt auch ihr bakterieller Zerfall und Tod ebenso schnell.