SPORULATIE: STADIA EN HUN KENMERKEN - BIOLOGIE - 2025

De sporulatie is het proces van sporenvorming in biologische systemen. Bij planten en schimmels is het een voortplantingsmiddel, terwijl het bij bacteriën een overlevingsmechanisme is.

De sporen van de schimmels kunnen aseksueel of seksueel van aard zijn en alleen functioneren om nieuwe filamenten te vormen. Daarom zijn ze het middel om deze organismen voort te planten. Alle draadschimmels en de meeste gisten produceren sporen.

Sporen onder een varenblad

Bij bacteriën treedt sporulatie op als de omstandigheden niet gunstig zijn, bijvoorbeeld bij gebrek aan voedingsstoffen, overtollige warmte of straling, bij uitdroging, enz. Veel bacteriën kunnen sporen produceren om hun overleving onder ongunstige omstandigheden te verbeteren.

Sporulatie is geen verplichte fase in de levenscyclus van de cel, maar eerder een verstoring. Dergelijke latente vormen worden endosporen, cysten of heterocysten genoemd (voornamelijk gezien in cyanobacteriën), afhankelijk van de methode van sporenvorming, die verschilt tussen verschillende groepen bacteriën.

Sommige primitieve planten die tot de cryptogamengroep behoren, planten zich ook voort door middel van sporen. Bijvoorbeeld mossen en varens.

Stadia van sporulatie

Sporulatie kan worden onderverdeeld in verschillende fasen. Bij Bacillus subtilis-bacteriën duurt het volledige sporulatieproces 8 uur om te voltooien van stadium 0 tot stadium VII.

Fase 0: Normale omstandigheden

De bacteriële cel is in zijn vegetatieve (normale) vorm.

Fase I: Axiale filamentvormingsfase

In dit stadium repliceert en verspreidt het bacteriële chromosoom zich en vormt het een axiaal filament. Deze axiale strengen genetisch materiaal zijn via het mesosoom aan het cytoplasmatische membraan bevestigd. De cel wordt langer en gebruikt zijn voedselreserve voor de vorming van de sporen.

Fase II: Pre-sporenvorming

Er treedt asymmetrische celdeling op, een celmembraan septum vormt zich nabij een uiteinde dat een klein deel van het DNA omsluit en zo de eerste versie van de sporen vormt, een soort "pre-spore".

Fase III: omhulling van de pre-spore

Het stamcelmembraan groeit rond de voorspore en omhult deze. De vroege sporen hebben nu twee membraanlagen.

Fase IV: synthese van exosporium

Het chromosoom van de stamcel valt uiteen en de synthese van exosporium begint. Vervolgens begint de pre-spore een oerkorst te vormen tussen de twee membranen eromheen. Uiteindelijk raakt de cel uitgedroogd.

Stadium V: synthese van peptidoglycaan

De pre-spore produceert een peptidoglycaanomhulsel tussen het oorspronkelijke membraan en het moedercelmembraan.

Stadium VI: synthese van oplosbare zuren uit de sporen

Dipicolinezuur wordt gesynthetiseerd, dat calciumionen kan opnemen om calciumdipicolonaat te vormen. Dit bevordert verdere uitdroging van het cytoplasma en vormt een bekledingslaag.

Stadium VII: cellysis en afgifte van endosporen

De volwassen sporen komen vrij uit de moedercel. De endospore, die een biologische resistentiestructuur is, kan jarenlang inactief blijven. Als de omstandigheden gunstig zijn, zal elke endospore ontkiemen om een ​​vegetatieve cel te doen ontstaan.

Referenties

1. Ghosh, J., Larsson, P., Singh, B., Pettersson, BMF, Islam, NM, Sarkar, SN, … Kirsebom, LA (2009). Sporulatie in mycobacteriën. Proceedings of the National Academy of Sciences, 106 (26), 10781–10786.
2. Jabbari, S., Heap, JT, & King, JR (2011). Wiskundige modellering van het sporulatie-initiatienetwerk in Bacillus subtilis onthult de dubbele rol van het vermeende quorum-detecterende signaalmolecuul PhrA. Bulletin of Mathematical Biology, 73 (1), 181–211.
3. Karki, G. (2017). Bacteriële sporen: structuur, soorten, sporenvorming en kieming. Hersteld van: Online Biology Notes.
4. Piggot, PJ en Coote, JG (1976). Genetische aspecten van de vorming van bacteriële endosporen. Bacteriological Reviews, 40 (4), 908-62.
5. Stephens, C. (1998). Bacteriële sporulatie: een kwestie van toewijding? Huidige biologie: CB, 8, R45-R48.