WIE VERMEHREN SICH BAKTERIEN? ASEXUELLE UND SEXUELLE FORTPFLANZUNG - BIOLOGIE - 2025

Bakterien vermehren sich hauptsächlich über asexuelle Wege wie die binäre Spaltung, bei der sich eine Zelle in zwei identische kleinere Zellen teilt. Diese Mikroorganismen zeigen jedoch auch eine Art sexuelle Reproduktion durch einen Prozess, der als "Konjugation" bezeichnet wird.

In Bezug auf die asexuelle Fortpflanzung ist die binäre Spaltung vorherrschend, es gibt jedoch Berichte über "ungewöhnliche" oder "alternative" Teilungsmuster in dieser Gruppe einzelliger Organismen, wie Knospung, Mehrfachteilung und Bildung von "intrazellulären" Nachkommen. um ein paar zu nennen.

Schema einer Prokaryon-Zelle (Quelle: Dieses Vektorbild wurde vollständig von Ali Zifan über Wikimedia Commons erstellt)

Bevor Sie sich mit den verschiedenen Fortpflanzungsmechanismen von Bakterien befassen, sollten Sie sich wichtige Informationen merken, um einige Aspekte dieser biologischen Prozesse zu verstehen.

Allgemeine Eigenschaften von Bakterien

Bakterien sind prokaryotische Organismen, dh ihr genetisches Material ist nicht in der Membranstruktur eingeschlossen, die als "Kern" bekannt ist und in Eukaryoten existiert.

Es ist eine äußerst erfolgreiche und vielfältige Gruppe, die hauptsächlich aus einzelligen Organismen besteht, obwohl einige Kolonien und Filamente bilden können. Sie kommen in nahezu allen Ökosystemen der Biosphäre vor und sind für viele biologische Prozesse, die mehrzelligen Lebewesen innewohnen, von größter Bedeutung.

Bakterienzellen sind kleine Zellen (nicht mehr als ein paar Mikrometer im Durchmesser), insbesondere im Vergleich zu eukaryotischen Zellen. Sein Cytosol ist beispielsweise wesentlich "einfacher" als das einer tierischen oder pflanzlichen Zelle, da es keine membranösen Organellen gibt.

Darin befinden sich eine große Anzahl von Ribosomen, Speichergranulate verschiedener Substanzen, Proteine ​​verschiedener Typen und ein großes, kreisförmiges und supergewickeltes Chromosom sowie kleine extrachromosomale DNA-Moleküle, die als "Plasmide" bekannt sind.

Die Zellschicht von Bakterien ist ganz besonders, da sie aus einem komplexen Polymer namens "Peptidoglycan" besteht, das aus mit Polypeptiden verknüpften Aminozuckern besteht. Die Eigenschaften der Wand und der Plasmamembran dieser Organismen werden für ihre Klassifizierung verwendet.

Einige Bakterien sind auch von einer "Kapsel" bedeckt, die ihre Zellwand umgibt und Schutzfunktionen hat. Andere Bakterien wie Zilien und Flagellen sind mobil und haben spezielle Strukturen, die aus ihrer Oberfläche herausragen.

Da nicht alle Bakterien in vitro in einem Labor gezüchtet werden können, hängen die Informationen, die die wissenschaftliche Gemeinschaft hinsichtlich ihres Metabolismus, ihrer Reproduktion, ihrer Morphologie und ihrer allgemeinen Eigenschaften verwaltet, in hohem Maße von den Daten ab, die aus Studien mit Modellspezies gewonnen wurden.

Asexuelle Vermehrung von Bakterien

Asexuelle Fortpflanzung besteht aus der Bildung von Klonen aus einem Individuum, das als „Mutter“ fungiert. Im Gegensatz zur sexuellen Fortpflanzung erfordert dieser Prozess nur eine Zelle, die ihre internen Komponenten dupliziert und sich beispielsweise in zwei gleiche Tochterzellen teilt.

- Binäre Spaltung

Die binäre Spaltung, auch als "Bipartition" bekannt, ist die Hauptform der Reproduktion für die meisten Bakterien in der Natur. In diesem Prozess tut die sich teilende Zelle dies so, dass sie zwei kleinere Zellen produziert, die genetisch identisch sind, und die ursprüngliche Zelle "verschwindet".

Eine sich teilende Zelle muss notwendigerweise einen vorherigen "vorbereitenden" Prozess durchlaufen haben, durch den sie ihren inneren Inhalt (Chromosom, Proteine, Ribosomen usw.) verdoppelt und ihren cytosolischen Gehalt auf knapp das Doppelte erhöht hat.

Binäre Spaltung (Quelle: Binary_fission.svg: Gezeichnet von w: Benutzer: JWSchmidt (w: Bild: Binary fission.png); vektorisiert von w: Benutzer: JTojnarderivative Arbeit: Ortisa via Wikimedia Commons)

Die zwei Kopien des Bakterienchromosoms werden zu beiden Polen der sich teilenden Zelle sowie zu einem Teil des duplizierten inneren Materials sekretiert. Danach bildet sich an einer bestimmten Stelle in der Zelle ein "Septum", das als "Teilungsstelle" bezeichnet wird.

Das Septum besteht aus einer "zentripetalen" Invagination der zytoplasmatischen Membran, die der Synthese einer neuen Zellwand und der Trennung der beiden Tochterzellen vorausgeht.

- "Ungewöhnliche" asexuelle Fortpflanzung

Der asexuelle Fortpflanzungsprozess ist nicht bei allen Bakteriengruppen gleich. Wie eingangs erwähnt, sind einige Arten durch Knospen gekennzeichnet, andere durch Mehrfachteilung, durch Bildung intrazellulärer Nachkommen usw.

Bildung mehrerer intrazellulärer Nachkommen

Viele Linien von Bakterien, die zur Gruppe der grampositiven Bakterien mit niedrigem GC-Gehalt (Firmicutes) gehören, vermehren sich ungeschlechtlich durch einen Prozess, der impliziert, dass mehrere Endosporen (auch ruhend) oder eine große Anzahl der aktiven Nachkommen.

Für viele Abstammungslinien ist die Bildung dieser "multiplen intrazellulären Nachkommen" das Hauptmittel der Reproduktion, so dass eine binäre Spaltung selten oder überhaupt nicht auftreten kann.

Gemmation

Knospen in Bakterien wurden bei Cyanobakterien, Firmicutes und Planctomyceten sowie bei einigen Proteobakterien beobachtet.

Die schematischen Darstellungen dieses Prozesses (wenig untersucht und unter Bakterien bekannt) veranschaulichen, wie Bakterien, die sich auf diese Weise ungeschlechtlich vermehren, eine „Fraktion“ oder ein „Eigelb“ ihres Zellkörpers abgeben, eine Fraktion, die erheblich kleiner als die „Mutter“ -Zelle ist das bringt sie hervor und das enthält wahrscheinlich nicht alle cytosolischen Komponenten der letzteren.

Baeozytenproduktion in einigen Cyanobakterien

Einige Cyanobakterien, wie die der Gattung Stanieria, vermehren sich niemals durch binäre Spaltung; Stattdessen teilen sie sich durch einen Prozess, der mit einer kleinen Zelle beginnt, die als Baeozyten bekannt ist.

Die Größe der Baeozyten nimmt progressiv zu, und dabei repliziert sich die chromosomale DNA viele Male hintereinander. Wenn der Baeozyt in die zytoplasmatische Teilungsphase eintritt, produziert er eine große Anzahl neuer winziger Baeozyten, die durch Aufbrechen der äußeren Hülle des "Mutter" -Bäozyten freigesetzt werden.

Dieser Prozess ist bei anderen Arten auch als Fragmentierung bekannt.

"Sexuelle" Vermehrung von Bakterien

Die sexuelle Fortpflanzung, wie wir sie kennen, besteht aus der Fusion zweier spezialisierter Geschlechtszellen, die "Gameten" genannt werden, durch die zwei Individuen genetische Informationen austauschen und Nachkommen mit Genen hervorbringen, die aus der Kombination beider resultieren.

Obwohl in Bakterien weder Gameten noch spezialisierte Geschlechtszellen produziert werden, tauschen manchmal zwei verschiedene Zellen genetisches Material miteinander aus, was durch drei verschiedene Prozesse geschehen kann:

- Die Transformation

- Transduktion

- Die Konjugation

Obwohl es sich nicht um die Produktion neuer Zellen oder anderer Zellen handelt, ist die Transformation ein Ereignis, durch das ein Bakterium DNA-Fragmente von einem anderen Bakterium erwerben kann, das sie in die Umgebung freigesetzt hat, in der sie leben oder die gestorben und zerfallen ist.

Die Transduktion hat andererseits mit der Kombination von bakterieller DNA (von verschiedenen Bakterien) zu tun, dank der Beteiligung von Phagen, die Viren sind, die Bakterien angreifen.

Schließlich geht es bei der Konjugation, die nicht durch die Produktion neuer Individuen gekennzeichnet ist, um den direkten Transfer von genetischem Material von einer Zelle zur anderen durch eine spezielle Struktur, die als "sexuelle Pili" bekannt ist.

Bakterienkonjugation (Quelle: abgeleitete Arbeit: Franciscosp2 (Diskussion) Bacterial_Conjugation_en.png: Mike Jones über Wikimedia Commons)

Dieser letzte Prozess erfordert physischen Kontakt zwischen zwei Zellen und gemäß den im Modellorganismus E. coli durchgeführten Studien gibt es "männliche" Spenderzellen und "weibliche" Rezeptorzellen.

Im Allgemeinen werden Plasmid-DNA-Moleküle gespendet und empfangen, die nützliche genetische Informationen enthalten.

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