Як размнажаюцца бактэрыі пры спрыяльных і неспрыяльных умовах?

Самыя дробныя арганізмы на нашай планеце - будовы пракарыятычнай клеткі бактэрый. Напэўна, іх памеры - гэта і ёсць адна з прычын, па якой яны здольныя да каласальнага павелічэнні колькасці. Падлічана, што ў норме размнажэнне бактэрый адбываецца кожныя 20-30 хвілін. Натуральна, што колькасць якія фармуюцца клетак проста неверагодна! За суткі ў перакладзе на масу нашчадства ад адной асобіны складзе каля 5 тон.

Аднак з-за розных лімітуецца фактараў такога прыросту не адбываецца. Чым жа абумоўлена такое імклівае размнажэнне гэтых арганізмаў? Паспрабуем разабрацца ў гэтым пытанні.

Спосабы размнажэння бактэрый

Такіх некалькі. Асноўны фактар, які вызначае той ці іншы варыянт працэсу размнажэння - гэта знешнія ўмовы. Як размнажаюцца бактэрыі пры спрыяльных умовах? Спосабаў два:

• вегетатыўна (бясполае);
• адлучэннем.

Гэта больш хуткія, простыя і эвалюцыйна старажытныя метады. Аднак пры такіх спосабах не адбываецца абмен генетычнай інфармацыяй, таму даччыныя асобіны з'яўляюцца дакладнай мацярынскай копіяй.

А вось як размнажаюцца бактэрыі, калі параметры знешняй сферы неспрыяльныя? Тады наступае асаблівы працэс, які мае такую ж аснову, як палавое размнажэнне мнагаклетачных - абмен генетычнай інфармацыяй дзякуючы рэкамбінацыі участкаў малекул ДНК суседніх нуклеоід ў клетках.

Разгледзім кожны з гэтых варыянтаў больш падрабязна і высвятлім асаблівасці штучнага вырошчвання папуляцый мікраарганізмаў.

Бясполае размнажэнне і яго асаблівасці

Кожная бактэрыяльная клетка здзяйсняе ўсе жыццёва важныя працэсы:

• дыхае;
• сілкуецца;
• перасоўваецца;
• паглынае і марнуе энергію;
• расце;
• развіваецца.

Вынікам ўсяго жыцця становіцца працэс бясполага размнажэння, у выніку якога матчына клетка дае пачатак новым асобінам і паступова адмірае.

апісанне працэсу

Тое, як размнажаюцца бактэрыі вегетатыўна, можна сцісла апісаць у некалькіх пунктах.

1. Бактэрыя дасягае пэўнага памеру і запасу пажыўных рэчываў. У выніку яна гатовая да пачатку працэсу.
2. Затым клетка пачынае падоўжна выцягвацца, то ёсць даўжэць.
3. Пры гэтым пасярэдзіне фармуецца папярочная перагародка (перацяжка), якая пачынае сыходзіцца да цэнтра клеткі, здушваючы яе.
4. Ўнутры пры гэтым адбываецца працэс рэплікацыі малекулы ДНК, гэта значыць дзяленне нуклеоід.
5. Генетычны матэрыял абодвума канцамі малекулы мацуецца да сценак бактэрыяльнай клеткі.
6. Асноўная і реплицированная ДНК разыходзяцца па розных полюсах.
7. Перацяжка стульваецца і адбываецца падзел клеткі напалову. Так фармуюцца дзве даччыныя асобіны.
8. Якія адсутнічаюць структуры (жгутики, слизевые капсулы і гэтак далей) дабудоўваюцца ў кожнага прадстаўніка асобна.
9. Першым дзеліцца нуклеоід клеткі, а пасля яго адбываецца цитокинез.

Відавочна, што рост і размнажэнне бактэрый па такому тыпу - вельмі просты і хутка які адбываецца працэс, які не патрабуе падрыхтоўкі і нейкіх спецыфічных асаблівасцяў.

Аднак у некаторых выглядаў (напрыклад, у сенечнай палачкападобныя бактэрыі) на гэтым працэс не заканчваецца. Дзве даччыныя клеткі ўтвараюць паміж сабой масток, па якім ДНК свабодна пераходзіць з адной у іншую. Сустракаючыся паміж сабой, малекулы нуклеінавых кіслаты абменьваюцца ўчасткамі, што прыводзіць да ўзнікнення мутацый. Пасля гэтага ДНК вяртаецца ў сваю клетку, толькі ўжо змененая, з новымі убудаванымі ў ланцуг ўчасткамі. Масток бурыцца, кожная асобіна пачынае самастойнае існаванне.

Тыпы дзялення клетак

Ёсць яшчэ некалькі асаблівасцяў у тым, як размнажаюцца бактэрыі бясполым шляхам. Пры здзяйсненні працэсу магчымыя тры варыянты развіцця падзей.

1. Цитокинез і дзяленне нуклеоід адбываецца раней, чым паспяваюць сфармавацца перацяжкі, і клеткі разыходзяцца двума структурамі. Таму ў гэтых выпадках адбываецца фарміраванне диплококков, стрэптакокаў, стафілакокаў, палачкападобныя мнагаклетачных утварэнняў і іншых аб'яднаных формаў.
2. Нармальнае падзел. Пры гэтым адбываецца своечасовае і гарманічнае вегетатыўнае дзяленне як саміх клетак, так і генетычнага матэрыялу і цытаплазмы. У выніку з адным матчыным атрымліваюцца дзве нармальныя даччыныя клеткі.
3. Тое, што адбываецца дзяленне генетычнага матэрыялу моцна апярэджвае падзел саміх клетак. У выніку фармуюцца многонуклеоидные формы.

Пасля таго як утварылася любая з вышэйпералічаных калоній, клеткі ў многіх з іх таксама імкнуцца да аддзялення адзін ад аднаго і самастойнага існавання.

Спосабы адлучэння клетак адзін ад аднаго

Асаблівасці размнажэння бактэрый вегетатыўным спосабам прадугледжваюць розныя варыянты аддзялення клетак. Усяго іх можна назваць тры.

1. Клеткі ламаюць цытаплазматычная масток паміж імі і адштурхваюцца адзін ад аднаго (разломлівалі падзел). Прыклад: палачкі сібірскай язвы.
2. Акуратнае падзел пры дапамозе слізгацення адной асобіны па паверхні другога. Прыклад: эшерихия.
3. Сячэнне. Спосаб, пры якім адна клетка апісвае вакол іншай постаць у форме V. Прыклад: дифтерийные бактэрыі.

На гэтым асаблівасці бясполага (вегетатыўнага) размнажэння бактэрыяльных асобін сканчаюцца.

Палавое размнажэнне: асаблівасці

Як адбываецца размнажэнне бактэрый палавым спосабам, было ўстаноўлена толькі ў 1946 годзе. Да гэтага быў вядомы толькі ўжо разгледжаны намі варыянт. Лічылася, што адказ на пытанне пра тое, як размнажаюцца сапраўдныя бактэрыі, адназначны: толькі бясполым шляхам дзялення клеткі напалам.

Аднак эксперыменты над штамамі эшерихии калі паказалі, што яе клеткі здольныя да кан'югацыі. Так называецца асаблівы працэс абмену генетычным матэрыялам. А гэта ўжо прамой прыкмета менавіта палавога размнажэння.

Як такіх жаночых і мужчынскіх клетак сярод бактэрый няма. Аднак заўсёды ёсць тая, што ўтрымлівае пачатковую ДНК (мужчынская) і тая, што будзе яе прымаць у сябе (жаночая). Увесь працэс адбываецца наступным чынам.

1. Дзве клеткі збліжаюцца паміж сабой і ўсталёўваюць кантакт.
2. Месца кантакту называецца пілі, і яно з'яўляецца полай фіброзна трубачку. Выпрацоўваецца "мужчынскі" клеткай.
3. Затым па адукаванаму каналу пачынае адбывацца перадача ДНК бацькі ў матчыну клетку.
4. Тут генетычны матэрыял рекомбинируется, то ёсць абменьваецца ўчасткамі. Кожная малекула дабудоўвае сабе неабходную Вам ланцужок.
5. Працэс вельмі павольны, таму за час яго праходжання "мужчынская" клетка здольная некалькі разоў реплицировать сваю ДНК.
6. У выніку фармуюцца асобіны новыя, якія маюць рэкамбінантныя генетычны матэрыял з прыкметамі і мужчынскай, і жаночай клеткі. А таксама застаюцца некалькі пачатковых бацькавых клетак.

Рост бактэрыяльных калоній

Для таго каб вывучыць, як адбываецца рост і размнажэнне бактэрый, рыхтуюць спецыяльныя пажыўныя асяроддзя, прыдатныя для кожнага выгляду. На іх высейваюць штамы і, выконваючы вызначаныя стэрыльныя ўмовы, каб пазбегнуць канкурэнцыі пры падсяленне іншых мікраарганізмаў, назіраюць за адбываюцца зменамі і ростам цэлых калоній.

Калі не абмяжоўваць лімітуецца фактарам гэты працэс, то прырост папуляцыі ідзе ў лагарыфмічнай прагрэсіі. Адміранне клетак натуральным шляхам - усяго толькі ў арыфметычнай.

Спорообразование

Пачуўшы пра тое, што мікробы здольныя фармаваць асаблівыя структуры - спрэчкі, многія думаюць, што гэта яшчэ адзін варыянт таго, як размнажаюцца бактэрыі. Аднак гэта не так.

Спрэчкі - гэта толькі часовае стан спакою клеткі, у якім яна здольная перажываць неспрыяльныя ўмовы асяроддзя. Часам нават дзясяткі гадоў. З працэсамі прайгравання нашчадкаў гэта ніякім чынам не звязана.