HOE PLANTEN BACTERIËN ZICH VOORT? ASEKSUELE EN SEKSUELE VOORTPLANTING - BIOLOGIE - 2025

Bacteriën planten zich voornamelijk voort via ongeslachtelijke routes, zoals binaire splitsing, een proces waarbij een cel zich in twee identieke kleinere cellen deelt. Deze micro-organismen vertonen echter ook een soort seksuele voortplanting via een proces dat "vervoeging" wordt genoemd.

Met betrekking tot ongeslachtelijke voortplanting, is binaire splitsing overheersend, maar er zijn meldingen van "ongebruikelijke" of "alternatieve" delingspatronen in deze groep eencellige organismen, zoals ontluikende, meervoudige deling en de vorming van "intracellulaire" nakomelingen. om er een paar te noemen.

Schematische voorstelling van een prokaryoncel (Bron: deze vectorafbeelding is volledig gemaakt door Ali Zifan via Wikimedia Commons)

Voordat we ons verdiepen in de verschillende reproductiemechanismen in bacteriën, is het belangrijk om belangrijke informatie te onthouden om enkele aspecten van deze biologische processen te begrijpen.

Algemene kenmerken van bacteriën

Bacteriën zijn prokaryote organismen, dat wil zeggen dat hun genetisch materiaal niet is ingesloten in de vliezige structuur die bekend staat als de "kern", die wel voorkomt in eukaryoten.

Het is een buitengewoon succesvolle en diverse groep, die voornamelijk bestaat uit eencellige organismen, hoewel sommige kolonies en filamenten kunnen vormen. Ze worden in vrijwel alle ecosystemen in de biosfeer aangetroffen en zijn van het grootste belang voor veel biologische processen die inherent zijn aan meercellige levende wezens.

Bacteriële cellen zijn kleine cellen (niet meer dan een paar micron in diameter), vooral in vergelijking met eukaryote cellen. Zijn cytosol is aanzienlijk "eenvoudiger" dan die van bijvoorbeeld een dierlijke of plantencel, aangezien er geen vliezig organel is.

Binnenin bevinden zich een groot aantal ribosomen, opslagkorrels van verschillende stoffen, eiwitten van verschillende typen en een groot, cirkelvormig en supergewonden chromosoom, evenals kleine extra-chromosomale DNA-moleculen die bekend staan ​​als "plasmiden".

De celmantel van bacteriën is heel bijzonder, omdat het bestaat uit een complex polymeer genaamd "peptidoglycaan", dat bestaat uit aminosuikers die aan polypeptiden zijn gekoppeld. De kenmerken van de wand en het plasmamembraan van deze organismen worden gebruikt voor hun classificatie.

Sommige bacteriën zijn ook bedekt met een "capsule" die hun celwand omgeeft en die beschermende functies heeft. Andere bacteriën zijn mobiel en hebben gespecialiseerde structuren die uit hun oppervlak steken, zoals cilia en flagella.

Aangezien niet alle bacteriën in een laboratorium in vitro kunnen worden gekweekt, hangt de informatie die de wetenschappelijke gemeenschap beheert met betrekking tot hun metabolisme, voortplanting, morfologie en algemene kenmerken in hoge mate af van de gegevens die zijn verkregen uit studies die zijn uitgevoerd met modelsoorten.

Ongeslachtelijke voortplanting van bacteriën

Ongeslachtelijke voortplanting bestaat uit de vorming van klonen van een individu dat als "moeder" functioneert. In tegenstelling tot seksuele voortplanting, vereist dit proces slechts één cel die de interne componenten dupliceert en zich bijvoorbeeld verdeelt in twee gelijke dochtercellen.

- Binaire splitsing

Ook bekend als "bipartitie", is binaire splitsing de belangrijkste vorm van voortplanting voor de meeste bacteriën in de natuur. In dit proces doet de delende cel dat op zo'n manier dat ze twee kleinere cellen produceert die genetisch identiek zijn, en de eerste cel 'verdwijnt'.

Een delende cel moet noodzakelijkerwijs een voorafgaand ‘voorbereidend’ proces hebben doorlopen, waardoor het zijn interne inhoud (chromosoom, eiwitten, ribosomen, enz.) Verdubbelde en zijn cytosolische inhoud net onder het dubbele verhoogde.

Binaire splitsing (Bron: Binary_fission.svg: getekend door w: gebruiker: JWSchmidt (w: afbeelding: binaire splitsing.png); gevectoriseerd door w: gebruiker: JTojnarderivative werk: Ortisa via Wikimedia Commons)

De twee kopieën van het bacteriële chromosoom worden uitgescheiden naar beide polen van de delende cel, evenals naar een deel van het interne materiaal dat is gedupliceerd. Hierna vormt zich een "septum" op een specifieke plaats in de cel die de "divisieplaats" wordt genoemd.

Het septum bestaat uit een "centripetale" invaginatie van het cytoplasmatische membraan, die voorafgaat aan de synthese van een nieuwe celwand en de scheiding van de twee dochtercellen.

- "Ongewone" ongeslachtelijke voortplanting

Het ongeslachtelijke voortplantingsproces is niet bij alle groepen bacteriën hetzelfde. Zoals in het begin vermeld, worden sommige soorten gekenmerkt door ontluiken, andere door meervoudige deling, door de vorming van intracellulaire nakomelingen, enz.

Vorming van meerdere intracellulaire nakomelingen

Veel bacterielijnen die tot de groep van grampositieve bacteriën met een laag GC-gehalte (Firmicutes) behoren, planten zich aseksueel voort door een proces dat impliceert dat meerdere endosporen (ook slapend) of een grote aantal actieve nakomelingen.

Voor veel geslachten is de vorming van dit "meervoudige intracellulaire nageslacht" het belangrijkste voortplantingsmiddel, dus kan binaire splitsing zelden of helemaal niet voorkomen.

Knopvorming

Ontluikende bacteriën zijn waargenomen in cyanobacteriën, firmicutes en planctomyceten, evenals in sommige proteobacteriën.

De schematische weergaven van dit proces (weinig bestudeerd en bekend onder bacteriën) laten zien hoe bacteriën die zich op deze manier ongeslachtelijk voortplanten een "fractie" of "dooier" van hun cellichaam afwerpen, een fractie die aanzienlijk kleiner is dan de "moedercel". waaruit ze afkomstig zijn en die waarschijnlijk niet alle cytosolische componenten van de laatste bevat.

Baeocytenproductie in sommige cyanobacteriën

Sommige cyanobacteriën, zoals die van het geslacht Stanieria, planten zich nooit voort door binaire splitsing; in plaats daarvan delen ze zich door een proces dat begint met een kleine cel die bekend staat als een baeocyt.

De baeocyt neemt geleidelijk in omvang toe, en terwijl het dit doet, repliceert het chromosomale DNA vele opeenvolgende keren. Wanneer de baeocyt de cytoplasmatische delingsfase ingaat, produceert hij grote aantallen nieuwe kleine baeocyten, die worden vrijgegeven door de buitenste laag van de "moeder" baeocyt te breken.

Dit proces staat ook bij andere soorten bekend als fragmentatie.

"Seksuele" reproductie van bacteriën

Seksuele voortplanting, zoals we die kennen, bestaat uit de fusie van twee gespecialiseerde geslachtscellen, genaamd "gameten", waardoor twee individuen genetische informatie uitwisselen en nakomelingen produceren met genen die het resultaat zijn van de combinatie van beide.

Hoewel gameten noch gespecialiseerde geslachtscellen in bacteriën worden geproduceerd, wisselen soms twee verschillende cellen genetisch materiaal met elkaar uit, wat kan gebeuren via drie verschillende processen:

- De transformatie

- Transductie

- De vervoeging

Hoewel het niet de productie van nieuwe cellen of andere cellen met zich meebrengt, is transformatie een gebeurtenis waarbij een bacterie DNA-fragmenten kan verwerven van een andere bacterie die ze heeft afgegeven in de omgeving waarin ze leven of die is gestorven en gedesintegreerd.

Transductie heeft daarentegen te maken met de combinatie van bacterieel DNA (van verschillende bacteriën) dankzij de deelname van fagen, virussen die bacteriën aanvallen.

Ten slotte gaat conjugatie, die niet wordt gekenmerkt door de productie van nieuwe individuen, over de directe overdracht van genetisch materiaal van de ene cel naar de andere via een gespecialiseerde structuur die bekend staat als "seksuele pili".

Bacteriële vervoeging (Bron: afgeleid werk: Franciscosp2 (talk) Bacterial_Conjugation_en.png: Mike Jones via Wikimedia Commons)

Dit laatste proces vereist fysiek contact tussen twee cellen en, volgens de studies die zijn uitgevoerd in het modelorganisme E. coli, zijn er "mannelijke" donorcellen en "vrouwelijke" receptorcellen.

Over het algemeen worden plasmide-DNA-moleculen gedoneerd en ontvangen die nuttige genetische informatie bevatten.

Referenties

1. Angert, ER (2005). Alternatieven voor binaire splitsing bij bacteriën. Nature Reviews Microbiology, 3 (3), 214.
2. Helmstetter, CE (1969). Volgorde van bacteriële voortplanting. Jaaroverzicht van microbiologie, 23 (1), 223-238.
3. Lutkenhaus, J., & Addinall, SG (1997). Bacteriële celdeling en de Z-ring. Jaaroverzicht van biochemie, 66 (1), 93-116.
4. Prescott, H., & Harley, JP Klein 2002. Microbiology.
5. Scheffers, DJ (2001). Bacteriële voortplanting en groei. eLS.
6. Solomon, EP, Berg, LR en Martin, DW (2011). Biologie (9e edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: VS.