SPORULATION: STADIEN UND IHRE EIGENSCHAFTEN - BIOLOGIE - 2025

Die Sporulation ist der Prozess der Sporenbildung in biologischen Systemen. In Pflanzen und Pilzen ist es ein Fortpflanzungsmittel, während es in Bakterien ein Überlebensmechanismus ist.

Die Sporen der Pilze können asexueller oder sexueller Natur sein und ausschließlich dazu dienen, neue Filamente zu bilden. Daher sind sie das Mittel zur Vermehrung dieser Organismen. Alle Fadenpilze und die meisten Hefen produzieren Sporen.

Sporen unter einem Farnblatt

Bei Bakterien tritt eine Sporulation auf, wenn die Bedingungen nicht günstig sind, z. B. Nährstoffmangel, übermäßige Hitze oder Strahlung, Austrocknung usw. Viele Bakterien können Sporen produzieren, um ihr Überleben unter widrigen Bedingungen zu verbessern.

Die Sporulation ist kein obligatorisches Stadium des Lebenszyklus der Zelle, sondern eine Störung. Solche latenten Formen werden Endosporen, Zysten oder Heterozysten genannt (hauptsächlich bei Cyanobakterien), abhängig von der Methode der Sporenbildung, die sich zwischen verschiedenen Gruppen von Bakterien unterscheidet.

Einige primitive Pflanzen der Cryptogam-Gruppe vermehren sich auch mittels Sporen. Zum Beispiel Moose und Farne.

Phasen der Sporulation

Die Sporulation kann in mehrere Stufen unterteilt werden. Bei Bacillus subtilis-Bakterien dauert der gesamte Sporulationsprozess 8 Stunden von Stadium 0 bis Stadium VII.

Stufe 0: Normale Bedingungen

Die Bakterienzelle liegt in ihrer vegetativen (normalen) Form vor.

Stufe I: Stufe der axialen Filamentbildung

In diesem Stadium repliziert und breitet sich das Bakterienchromosom aus und bildet ein axiales Filament. Diese axialen Stränge genetischen Materials sind über das Mesosom an die zytoplasmatische Membran gebunden. Die Zelle verlängert sich und nutzt ihre Nahrungsreserve zur Bildung der Spore.

Stadium II: Präsporenbildung

Asymmetrische Zellteilung tritt auf, ein Zellmembranseptum bildet sich in der Nähe eines Endes, das einen kleinen Teil der DNA einschließt, wodurch die erste Version der Spore gebildet wird, eine Art "Vorspore".

Stadium III: Umhüllung der Präspore

Die Stammzellmembran wächst um die Präspore herum und umhüllt sie. Die frühe Spore hat jetzt zwei Membranschichten.

Stadium IV: Synthese von Exosporium

Das Stammzellchromosom zerfällt und die Exosporiumsynthese beginnt. Als nächstes beginnt die Vorspore eine Urkruste zwischen den beiden Membranen zu bilden, die sie umgeben. Schließlich wird die Zelle dehydriert.

Stufe V: Synthese von Peptidoglycan

Die Präspore produziert eine Peptidoglycanhülle zwischen ihrer ursprünglichen Membran und der Mutterzellmembran.

Stufe VI: Synthese löslicher Säuren aus der Spore

Es wird Dipicolinsäure synthetisiert, die Calciumionen unter Bildung von Calciumdipicolonat einbauen kann. Dies fördert die weitere Dehydratisierung des Zytoplasmas und bildet eine Überzugsschicht.

Stadium VII: Zelllyse und Endosporenfreisetzung

Die reife Spore wird aus der Mutterzelle freigesetzt. Die Endospore als biologische Resistenzstruktur kann jahrelang inaktiv bleiben. Wenn die Bedingungen günstig sind, keimt jede Endospore und es entsteht eine vegetative Zelle.

Verweise

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