Деление бактериальных клеток называется “бинарным”, во время которого удвоенные нуклеоиды связаны с плазматической мембраной и расходятся за счет растяжения мембраны между нуклеоидами, а затем образуется перетяжка или септа, делящая клетку надвое. Нуклеоид же представляет собой циклическую гигантскую (1,6 мм) молекулу ДНК, образующую многочисленные петлевые домены в состоянии сверхспирализации.
Время между делениями бактериальных клеток в среднем составляет 20-30 мин. За это время происходят репликация ДНК нуклеоида, сегрегация, отделение сестринских нуклеоидов и их дальнейшее расхождение, образования септы и цитотомия, делящей исходную клетку ровно пополам.
Оказалось, что у бактериальных клеток в начале синтеза ДНК, который начинается с репликации, обе растущие молекулы ДНК связаны с плазматической мембраной (рис. 330). Параллельно с синтезом ДНК происходит деспирализация петлевых доменов за счет работы ряда ферментов (топоизомеразы, гиразы, лигазы и др), что приводит к физическому обособлению двух дочерних (или сестринских) хромосом-нуклеоидов, которые еще находятся в тесном контакте друг с другом. После такой сегрегации нуклеоидов происходит их расхождение от центра клетки, места их бывшего расположения, на четверть длины клетки в двух противоположных направлениях. В результате этого в клетке располагаются два нуклеоида. Каков механизм этого расхождения следующий.
Было устанволено, что в процессе расхождения нуклеоидов принимают участие несколько групп специальных белков. Один из них Muk В, представляет собой гигантский белок (мол.масса около 180 кДа, длина 60 нм), состоящий из центрального спирального участка, и концевых глобулярных участков, напоминающий по структуре нитевидные белки эукариот (цепь миозина II, кинезина). На N-конце Muk В связывается с ГТФ и АТФ, а на С-конце – с молекулой ДНК. На этом основании белок Muk В считают моторным белком, участвующим в расхождении нуклеоидов.
Кроме белка Muk В в расхождении нуклеоидов участвуют пучки фибрилл, содержащих белок Caf A, который может связываться с тяжелыми цепями миозина, подобно актину (рис. 331).
Образование перетяжки, или септы напоминает цитотомию животных клеток. В образовании септ принимают участие фибриллярные термочувствительные белки (семейства Fts). Это группа из нескольких белков, среди которых наиболее изучен белок FtsZ. Он сходен у большинства бактерий, архибактерий, обнаружен в микоплазмах и хлоропластах. Это глобулярный белок, сходный по своей аминокислотной последовательности с тубулином. Во время деления клетки весь этот белок локализуется в зоне септы, образует сократимое кольцо напоминающее акто-миозиновое при делении клеток животных (рис. 332).
Параллельно образованию септы происходит наращивание муреинового слоя бактериальной клеточной стенки за счет работы полиферментативного комплекса РВР-3, синтезирующего пептидогликаны.
Таким образом, при делении бактериальных клеток наблюдаются процессы сходные с делением эукариот: расхождение хромосом (нуклеоидов) за счет взаимодействия моторных и фибриллярных белков, образование перетяжки за счет фибриллярных белков, образующих сократимое кольцо. В отличие от эукариот у бактерий в этих процессах принимают участие совсем другие белки.
Бактерии относятся к прокариотам
(безъядерным) клеточным организмам.
Это самые простые, наиболее мелкие и
широко распространенные организмы,
которые существуют на земле более 3
млрд лет, но вместе с тем постоянно
развивающиеся. Бактерии настолько
отличаются от других живых
организмов, что их выделяют в отдельное царство Бактерии. Во всем мире не так
уж много мест, лишенных бактерий.
Они обитают в воде, почве, воздухе,
внутри и на поверхности тел животных
и растений.
Формы бактерий
кокки (шаровидные) - одиночные
диплококки (собраны по два)
тетракокки (по четыре)
цепочки (стрептококки)
в виде грозди (стафилококки)
бациллы (палочковидные)
извитые - вибрионы (в виде запятой)
спириллы (один или несколько правильных завитков)
спирохеты (длинные и тонкие извитые формы с многочисленными мелкими завитками)
Жизнедеятельность бактерий:
Дыхание
Аэробы - кислород необходим для жизни
Анаэробы - не нужен кислород для жизни
Многие бактерии при дыхании могут светиться (свечение морской воды, лесных гнилушек)
По способу питания делятся на:
а) спорофиты - бактерии, которые питаются готовыми органическими веществами мертвых организмов (молочно-кислые, бактерии гниения);
в) симбионты - живут внутри других организмов и приносят им пользу. (азотофиксирующие бактерии на корнях бобовых растений, бактерии кишечника)
г) автотрофные бактерии - способны синтезировать органические вещества из неорганических (фотосинтезирующие - зеленые бактерии и хемосинтетики - серобактерии, нитрифицирующие бактерии, железобактерии, водородные бактерии и т. д.)
Размножение
Большинство бактерий размножаются путем деления клетки на 2 части (амитоз) посредством перетяжки или в результате образования делящейся перегородки. Цилиндрические формы делятся поперек, шаровидные - в любом направлении. Некоторые размножаются почкованием. Половой процесс отмечен лишь в немногих случаях (у кишечной палочки). Для бактерий характерен высокий темп размножения: деление происходит быстро (через 20-30 минут). При такой интенсивности потомство одной бактерии за 5 суток заполнило бы бассейны всех морей и океанов. Однако размножение их ограничено климатическими условиями, действием солнечного света, борьбой между видами, накопления продуктов обмена веществ и т. д.
Спорообразование
При неблагоприятных условиях палочковидные бактерии способны образовывать споры. Спорообразование не является размножением, т.к. из каждой клетки формируется одна спора и число особей при этом не возрастает. Спора развивается внутри клетки бактерии: до 60% воды переходит в связанное состояние, протопласт сжимается и покрывается очень плотной оболочкой. Оболочка бывшей клетки разрушается и спора освобождается. Она способна сохранять жизнеспособность в течении многих лет (устойчива против высушивания, высоких и низких температур, ядовитых веществ). При наступлении благоприятных условий споры набухают, оболочки разрываются и молодые сформировавшиеся клетки выходят наружу. Таким образом, спора (у бактерий) - стадия переживания неблагоприятных условий
Библиография.
1. М.В. Гусев, Л.А. Минаева. Микробиология. Учебник для спец. вузов. М.: "Академия", 2003
2. В.В. Лысак. Микробиология. Учебное пособие для медицинских вузов. Минск: БГУ, 2007
Страница 2
Основной способ размножения бактерий - деление клетки надвое (бинарное деление). При этом плазматическая мембрана и стенка впячиваются и перешнуровывают ее пополам. Впячивание мембраны происходит между точками прикрепления двух дочерних кольцевых молекул ДНК, в результате чего дочерние клетки обеспечиваются копиями материнской хромосомы. Бактерии обладают способностью к образованию эндоспор. Некоторые эндоспоры имеют плотные многослойные оболочки, устойчивы по отношению к агрессивным факторам внешней среды и длительно сохраняют способность к прорастанию.
Половой процесс у бактерий заключается в переносе ДНК от одной клетки к другой с последующей генетической рекомбинацией. Обмен наследственным материалом может происходить путем конъюгации (прямой контакт клеток), трансдукции (перенос ДНК вирусом-бактериофагом) или трансформации (поглощение фрагментов ДНК извне). Однако универсальным источником изменчивости являются мутации. В сочетании с темпом размножения бактерий они обеспечивают этим организмам высокую способность к адаптации к условиям внешней среды.
Различные виды бактерий могут использовать в качестве источника энергии почти любые органические соединения - не только питательные вещества, как сахара, аминокислоты и жиры, но и продукты выделения, например мочевину и мочевую кислоту, содержащиеся в моче, и вещества, входящие в состав экскрементов. Один из видов бактерий может использовать в качестве питательного субстрата даже пенициллин, убивающий многие бактерии.
Смотрите также
Структурно-функциональное состояние организма человека
Введение
Человек - высшая непреходящая ценность на Земле. Писатели и
художники в своих произведениях во все времена раскрывали величие разума и
духовную красоту человека. Еще древние...
Почвенные клещи
Введение
Клещи
представляют огромное собрание мелких арахнид, очень различных по строению и
образу жизни и в большинстве сильно изменившихся по сравнению с другими.
До
недавнего в...
Морфометрическая структура прыткой ящерицы обитающей в различных биотопах гомельского района
Введение
Оценка современного состояния изучаемой проблемы. До последнего времени
пресмыкающиеся оставались одной из слабоизученных групп, однако в последнее время
началось их активно...