רבייה חיידקית וביקוע בינארי

חיידקים הם אורגניזמים פרוקריוטיים זה להתרבות באופן מיני. רבייה חיידקית מתרחשת לרוב על ידי סוג של חלוקת תאים הנקראת ביקוע בינארי. ביקוע בינארי כרוך בחלוקה של תא בודד, התוצאה היא היווצרותם של שני תאים זהים גנטית. בכדי להבין את תהליך הביקוע הבינארי, מועיל להבין את מבנה התא של החיידקים.

Takeaways מפתח

חיידקים יש צורות תאים משתנות. הכי צורות תאי חיידקים נפוצות הם כדוריים, בצורת מוט וספירלה. תאים חיידקיים מכילים בדרך כלל את המבנים הבאים: קיר תא, קרום תא, ציטופלזמה, ריבוזומים, פלסמידות, סמל, ואזור גרעין.

• דופן תא: כיסוי חיצוני של התא המגן על התא החיידקי ונותן לו צורה.
• ציטופלזמה: חומר דמוי ג'ל המורכב בעיקר ממים המכיל גם אנזימים, מלחים, רכיבי תאים ומולקולות אורגניות שונות.
• קרום התא או ממברנת הפלזמה: מקיף את הציטופלזמה של התא ומווסת את זרימת החומרים לתא ומחוצה לו.
• פלאבלה: בליטה ארוכה כמו שוט המסייעת בתנועת הסלולר.
• ריבוזומים: מבני תאים האחראיים על חלבון הפקה.
• פלסמידים: נושא גנים, עגול DNA מבנים שאינם מעורבים בהתרבות.
• אזור Nucleoid: אזור הציטופלזמה המכיל את מולקולת ה- DNA החיידקית היחידה.

רוב החיידקים, כולל סלמונלה ו אי - קולי, להתרבות באמצעות ביקוע בינארי. במהלך סוג זה של רבייה א-מינית, הסינגל מולקולת DNA משוכפלת ושני העותקים מצורפים, בנקודות שונות, ל קרום תא. ככל שהתא מתחיל לצמוח ולהתארך, המרחק בין שתי מולקולות ה- DNA גדל. ברגע שהחיידק כמעט מכפיל את גודלו המקורי, קרום התא מתחיל לצבוט פנימה במרכזו. לבסוף, א דופן תא צורות המפרידות בין שתי מולקולות ה- DNA ומחלקות את התא המקורי לשתי זהות תאי בת.

ישנם מספר יתרונות הקשורים להתרבות באמצעות ביקוע בינארי. חיידק יחיד מסוגל להתרבות במספרים גבוהים בקצב מהיר. בתנאים אופטימליים, חיידקים מסוימים יכולים להכפיל את מספר האוכלוסייה שלהם תוך דקות או שעות. יתרון נוסף הוא שלא מבזבז זמן בחיפוש אחר בן זוג מכיוון שהתרבות היא א-מינית. בנוסף, תאי הבת הנובעים מביקוע בינארי זהים לתא המקורי. משמעות הדבר היא שהם מתאימים היטב לחיים בסביבתם.

ביקוע בינארי הוא דרך יעילה לחיידקים להתרבות, אולם אין זה בעיות. מכיוון שהתאים המיוצרים באמצעות רבייה מסוג זה זהים, כולם רגישים לאותם סוגים של איומים, כמו שינויים סביבתיים ו אנטיביוטיקה. סכנות אלה עלולות להרוס מושבה שלמה. על מנת להימנע מסכנות כאלה, חיידקים יכולים להפוך ליותר גנטית מגוונת באמצעות קומבינציה. שילוב מחדש כרוך בהעברת גנים בין תאים. רקומבינציה של חיידקים מתבצעת באמצעות שילוב, טרנספורמציה או הולכה.

ישנם חיידקים המסוגלים להעביר חלקים מהם גנים לחיידקים אחרים שהם פונים אליהם. במהלך ההתייחדות חיידק אחד מחבר את עצמו לאחר באמצעות מבנה צינור חלבון הנקרא א פילוס. גנים מועברים מחיידק אחד לשני דרך צינור זה.

ישנם חיידקים המסוגלים לקחת DNA מהסביבה שלהם. שרידי DNA אלה מגיעים לרוב מתאי חיידקים מתים. במהלך הטרנספורמציה, החיידק קושר את ה- DNA ומעביר אותו על פני קרום התא החיידקי. לאחר מכן משולב ה- DNA החדש ב- DNA של התא החיידקי.

הולכה היא סוג של קומבינציה הכרוך בהחלפת DNA של חיידקים דרך חיידקים. בקטריופאגים הם וירוסים שמדביקים חיידקים. ישנם שני סוגים של הולכה: התמרה כללית ומתמחה.

ברגע שחיידק מתחלב לחיידק, הוא מחדיר את הגנום שלו לחיידק. לאחר מכן משוכפלים הגנום הנגיפי, האנזימים והמרכיבים הנגיפים, ומורכבים בתוך החיידק המארח. לאחר היווצרותו, החיידק החדש מפית את החיידק או מפצל אותו, ומשחרר את הנגיפים המשוכפלים. עם זאת, במהלך תהליך ההרכבה, חלק מה- DNA החיידקי של המארח עלול להתארגן בכמוסה הנגיפית במקום בגנום הנגיפי. כאשר בקטריופאג זה מדביק חיידק אחר, הוא מזריק את שבר ה- DNA מהחיידק שנדבק בעבר. לאחר מכן מוחדר שבר DNA זה לתוך ה- DNA של החיידק החדש. סוג זה של הולכה נקרא התמרה כללית.

בהולכה מיוחדת, שברים של ה- DNA של החיידק המארח משתלבים בגנומים הנגיפיים של החדש חיידקים. לאחר מכן ניתן להעביר את שברי ה- DNA לכל חיידק חדש שהחיידקים הללו מדביקים.

• ריי, ג'יין ב. וניל א. קמפבל. קמפבל ביולוגיה. בנג'מין קאמינגס, 2011.