бинарное деление бактерий какое размножение

11.09.202211.09.2022 admin 0 Comments

Бинарное деление – определение, шаги и примеры

Определение двоичного деления

Бинарное деление – это процесс, посредством которого бесполое размножение происходит в бактерии, Во время двойного деления, один организм становится двумя независимыми организмами. Двоичное деление также описывает дублирование органелл у эукариот. Митохондрии и другие органеллы должны размножаться через бинарное деление, прежде чем митоз так что каждый клетка имеет достаточно органелл.

Двоичный обзор деления

Бинарное деление является относительно простым процессом по сравнению с митоз потому что бинарное деление не включает воспроизводство органелл или сложных хромосом. Процесс начинается с репликации ДНК внутри клетки. Митохондрии должны также копировать их ДНК до бинарного деления, хотя у других органелл нет ДНК.

Затем ДНК разделяется на чередующиеся концы одной клетки. плазматическая мембрана сжимает клетку, и одна клетка становится двумя. С полнофункциональной ДНК молекула каждая клетка тогда способна на все функции жизни. Поэтому клетки становятся самостоятельными организмами.

Органеллы, хотя они и не являются самостоятельными организмами, также разделяются. Эндосимбиотическая теория говорит, что митохондрии и хлоропласты когда-то были независимыми организмами, которые эволюционировали, чтобы жить в других клетках. Как таковые, они все еще реплицируются посредством деления в двоичном виде.

Двоичные шаги деления

На шаге 4 борозда скола появляется в клеточной мембране, как клеточная стенка и мембрана начинает отщипывать и создавать две новые клетки. Наконец, как видно на шаге 5, клетки становятся полностью отделенными друг от друга, так как образуется новая бактериальная клеточная стенка. Последний этап включает разрушение любых дополнительных белков или других молекул, которые все еще соединяют две клетки. Каждая клетка теперь имеет все необходимое для самостоятельного продолжения жизненных функций.

Двоичные примеры деления

Бинарное деление в бактериях

Все организмы в доменах Archaea а также бактерии размножаются бесполым путем бинарного деления. Безусловно, бактерии составляют самые густонаселенные организмы на планете. Процесс бинарного деления является очень стабильным, и поскольку у бактерий очень простой геном, у прокариот относительно мало мутаций по сравнению с эукариотами. Эукариоты должны пройти много клеточных делений, прежде чем гаметы могут быть произведены для половое размножение следовательно, еще много мутаций может быть введено до создания потомства.

Эта эндоспора гораздо более устойчива, чем ее более крупный аналог, и может перемещаться через животное или окружающую среду в новые места или просто выживать, пока не вернутся благоприятные условия. Бактерии также демонстрируют различия в способах их удлинения. Некоторые бактерии распространяются в дальнем конце, в то время как другие растут от середины наружу. Даже время, с которым бактерии делятся, отличается и определяется генетика, Некоторые бактерии могут делиться всего за 20 минут, в то время как другие занимают много часов.

Бинарное деление в органеллах

Хотя процесс митоза у эукариот похож на бинарное деление, он гораздо сложнее, потому что у эукариот более крупные геномы и много органелл для дублирования. Однако органеллы эукариот реплицируются с помощью бинарного деления. Многие органеллы даже несут свою собственную ДНК, которая направляет их функции и рост. Митохондрии, например, энергетический центр клетки, должны сделать много копий себя, чтобы обеспечить делящуюся клетку достаточным количеством энергии. Митохондриальная ДНК реплицируется, и органеллы делится в той же последовательности, как описано выше.

Во всей клетке каждая органелла должна быть реплицирована, по крайней мере, один раз, если получающиеся клетки должны иметь надлежащее количество органелл. Когда органеллы подвергаются бинарному делению, они также перемещаются по направлениям веретенообразного аппарата и микротрубочек к противоположным концам клеток. Таким образом, когда клетка делится через цитокинез после митоза каждая клетка сразу готова к самостоятельной работе.

Источник

Бактерии

Строение бактерий

Спешу сообщить, что на данный момент установлено однозначно: мезосомы это складки цитоплазматический мембраны, образующиеся только лишь при подготовке бактерий к электронной микроскопии (это артефакты, в живой бактерии их нет).

В состоянии споры бактерии очень устойчивы к изменениям температуры, механическим и химическим факторам. При изменении условий среды на благоприятные, бактерии покидают спору и приступают к размножению.

Энергетический обмен бактерий

Бактерии получают энергию за счет окисления веществ. Существуют аэробные бактерии, живущие в воздушной среде, и анаэробные бактерии, которые могут жить только в условиях отсутствия кислорода.

Получают энергию бактерии путем хемо- или фотосинтеза. Среди хемосинтезирующих бактерий можно встретить нитрифицирующие бактерии, железобактерии, серобактерии.

Важно заметить, что клубеньковые бактерии (азотфиксирующие) не осуществляют хемосинтез: клубеньковые бактерии относятся к гетеротрофам.

Среди фотосинтезирующих бактерий особое место принадлежит цианобактериями (сине-зеленым водорослям). Благодаря им сотни миллионов лет назад возник кислород, а с ним и озоновый слой: появилась жизнь на поверхность земли и аэробный тип дыхания (поглощение кислорода), которым мы сейчас с вами пользуемся 🙂

Биотехнология

Бактерии используются для получения антибиотиков (тетрациклина, стрептомицина, грамицидина), широко применяемых в медицине. Бактерии также применяют в пищевой промышленности, где их используют для получения молочнокислых продуктов, алкогольных напитков.

Классификация бактерий по форме

При микроскопии становятся заметны явные отличия форм бактерий.

Размножение бактерий

В ходе бинарного деления бактерия делится на две дочерние клетки, являющиеся генетическими копиями материнской. Деление в среднем происходит раз в 20 минут, популяция бактерий растет в геометрической прогрессии.

Бактериальные инфекции

Многие патогенные бактерии приводят к развитию тяжелых заболеваний у человека. На настоящий момент при бактериальных инфекциях применяются антибиотики, дающие хороший эффект.

От некоторых болезней: дифтерия, коклюш и т.д. разработаны вакцины, дающие стойкий пожизненный иммунитет. После вакцинации образуются антитела к возбудителю, вследствие чего организм становится защищен от подобных инфекций: при встрече с возбудителем человек не заболевает, или переносит болезнь в легкой форме.

К бактериальным инфекциям относятся: чума, дифтерия, туберкулез, коклюш, гонорея, сифилис, тиф, столбняк, брюшной тиф, сальмонеллез, дизентерия, холера. Ниже вы можете видеть возбудителей данных заболеваний и место их локализации в организме.

При проведении медицинских процедур локального кварцевания (облучения УФ отдельных участков) тела следует надевать защитные очки для избежания ожога сетчатки глаза. При кварцевании помещений следует покинуть их по той же причине.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Основные виды деления бактерий и факторы ограничения роста популяции

Одной из функций жизнедеятельности прокариотов, как и любых других живых существ, является размножение. По своей сути, процесс размножения бактерий можно охарактеризовать как рост числа особей, что происходит благодаря делению бактерий.

Современная микробиология описала схемы митоза, мейоза и амитоза – так делятся эукариоты, а прокариоты размножаются прямым делением.

Бинарное деление – основной способ размножения

Прокариоты размножаются преимущественно путем деления материнской бактериальной клетки на 2 идентичные дочерние. При благоприятных условиях бинарное деление происходит каждые 20 минут, а в случае ухудшения условий окружающей среды время, необходимое клетке для роста и деления, увеличивается. В случае неблагоприятных внешних условий прокариоты прекращают размножение на время или вовсе.

Непосредственно самому процессу разделения клетки пополам предшествует период роста цитоплазмы и репликации (удвоения) хромосомы бактерии, как на фото.

Увеличение клеточных размеров происходит вследствие целого ряда скоординированных процессов биосинтеза, которые жестко контролируются. Процесс роста бактерии не бесконечен – по достижению прокариотом заданных критических размеров происходит деление.

Механизм репликации бактериальной ДНК

При удвоении ДНК нуклеоида (аналог ядра в бактериальной клетке) реализуется следующая схема:

Параллельно с репликацией ДНК происходит рост самой клетки, и расстояние между прикрепленными посредством мезосом к цитоплазматической мембране двумя новыми хромосомами постепенно увеличивается. Прокариотическая клетка начинает делиться спустя некоторое время после репликации. Очевидно, именно дублирование ДНК запускает процесс разделения.

Подобный процесс отсутствует для мейоза эукариотов. Процесс мейоза во многом отличается от размножения прокариотов. Кроме того, разделение материнской клетки на две части для грамположительных и грамотрицательных бактерий имеет свои особенности.

Размножение грамотрицательных бактерий

Грамотрицательные бактерии имеют сравнительно тонкую клеточную стенку, на которой приблизительно по центру расположена кольцевая органелла – септальное кольцо. Разделение бактерий происходит путем сокращения органеллы и формирования перетяжки между дочерними клетками, что видно на фото.

Септальное кольцо представляет собой сложный белковый комплекс, куда входит более 12 различных белков. Оно формируется путем последовательного присоединения белков друг к другу в строгой последовательности.

Белки септального кольца выполняют следующие функции, необходимые для размножения:

Перетяжка у грамотрицательных бактерий охватывает все оболочки клетки – цитоплазматическую (внутреннюю) и внешнюю мембраны, а также связанный с ними липопротеидом тонкий слой пептидогликана.

Во время мейоза эукариотов подобный метод разделения клетки перетяжкой не встречается.

Размножение грамположительных бактерий

Толщина стенки грамположительной бактерии более чем в два раза превышает толщину стенки у бактерий грамотрицательных.

Процесс размножения грамположительной бактерии не имеет сходства с митозом и отличается от мейоза эукариотов. По окончании процесса репликации ДНК грамположительные бактерии не создают перетяжку, а синтезируют поперечную перегородку, как на фото. В процессе синтеза, как и у грамотрицательных бактерий при образовании перетяжки, принимают участие мезосомы, формируя перегородку от края к центру клеточной структуры.

Поперечное бинарное деление бактериальной прокариотической клетки всегда продольно и поперечно симметрично, что является еще одним отличием процесса от мейоза клеточной структуры эукариотов.

При благоприятных условиях прямое бинарное деление бактериальных клеток может осуществляться как одной, так и в нескольких плоскостях, что невозможно для мейоза. В случае, когда клетки после разделения не расходятся, происходит образование различных по форме объединений:

Разнообразие форм прокариотов, которое видно на фото, совершенно не реализуемо для мейоза ядерных клеток.

Подобное поперечное разделение характерно не только для грамположительных бактерий, но и для нитчатых цианобактерий.

Множественное деление цианобактерий

Одной из разновидностей бинарного размножения прокариотов является множественное образование дочерних прокариотов из материнской клетки, типичное для цианобактерий, и совершенно не характерное для мейоза.

Первоначально происходит рост цитоплазмы и репликация хромосомы. Затем, как видно на видео, внутри дополнительного фибриллярного слоя материнского организма осуществляются последовательные бинарные деления, которые приводят к образованию баеоцитов (маленьких клеток). Их число может колебаться от 4 до 1000 единиц и связано с видом цианобактерии. Высвобождаются баеоциты после разрыва стенки материнского прокариота, что видно на видео.

Помимо равновеликого разделения, некоторые бактерии размножаются почкованием.

Почкование как частный случай бинарного деления

У фото- и хемотрофов, независимо от источника пищи (автотрофы или гетеротрофы), обнаруживается возможность размножения организма почкованием.

Механизм процесса выглядит следующим образом:

Если процесс бинарного разделения не имеет ограничений, как в случае мейоза

для эукариотов, то почкование зависит от факта старения прокариота. В среднем материнская клетка отделяет не более 4 почек.

Почкование имеет свои специфические особенности:

При благоприятных физико-химических условиях прокариоты способны делиться в геометрической прогрессии и заполонить собой весь мир. Однако на деле такого не происходит, так как существуют факторы, сдерживающие бактериальное деление.

Факторы, ограничивающие деление

При всем видовом разнообразии и приспособленности бактерии не размножаются бесконечно. Исследования показал, что рост популяции бактерий происходит в согласии с законом размножения микроорганизмов и поддается числовому и графическому описанию.

Рост популяции, связанный с делением бактерий, состоит из нескольких фаз:

Неблагоприятные условия провоцируют прекращение деления бактерий и, как следствие, неизбежную гибель популяции.

Работаю врачом ветеринарной медицины. Увлекаюсь бальными танцами, спортом и йогой. В приоритет ставлю личностное развитие и освоение духовных практик. Любимые темы: ветеринария, биология, строительство, ремонт, путешествия. Табу: юриспруденция, политика, IT-технологии и компьютерные игры.

Источник

Особенности размножения бактерий: общие сведения о размножении, репликация бактериальной хромосомной ДНК, размножение в различных средах

Особенности размножения бактерий

Общие сведения о размножении бактерий

Как размножаются бактерии? Вот некоторые общие положения.

Размножение — процесс, заключающийся в воспроизведении себе подобных организмов, и сопровождающийся увеличением бактериальных клеток в популяции.

Выделяют следующие способы размножения бактерий:

Репликация бактериальной хромосомной ДНК

Репликация хромосомы в бактериальной клетке осуществляется согласно полуконсервативному типу. В результате удваивается ДНК нуклеоида — бактериального ядра. Такой тип репликации подразумевает раскрытие двухспиральной молекулы ДНК, а также достраивание каждой отдельной нити ДНК комплементарной нитью.

Репликация ДНК осуществляется от начальной точки ori и катализируется ДНК-полимеразами. Хромосома бактериальной клетки связана с цитоплазматической мембраной именно в области ori.

Первоначально речь идет о деспирализации или раскручивании двойной цепи ДНК. В результате формируется репликативная вилка — это две разветвленные цепи. Одна из этих цепей достраивается и связывает нуклеотиды от 5 к 3 концу. Вторая цепь достраивается посегментно.

Репликация ДНК состоит из нескольких этапов:

Репликация как процесс дает две хромосомы. Они закрепляются за цитоплазматическую мембрану или ее производные, и с увеличением клетки отдаляются друг от друга. Как только образуется перегородка или перетяжка деления, хромосомы окончательно разъединяются. Перегородки разрушаются под воздействием аутолитических ферментов.

Размножение бактерий в жидкой среде

Бактерии, заселенные в определенную питательную среду, постепенно ее истощают, поскольку непрерывно размножаются и потребляют питательные вещества. Истощение питательной среды же ведет к остановке роста микроорганизмов.

Культивирование микроорганизмов в такой системе получило название периодическое культивирование, а культура бактерий — непрерывная культура.

Рост культуры в жидкой питательной среде бывает:

Есть несколько фаз роста и размножения бактерий (периодической культуры). Проще всего их продемонстрировать в виде отрезков кривой размножения.

Фазы размножения бактерий:

Размножение бактерий на плотной питательной среде

Бактерии, которые растут на плотной питательной среде, формируют изолированные колонии. Эти колонии отличаются ровными или неровными краями округлой формы, разным цветом и консистенцией. Пигмент бактерии определяет цвет питательной среды.

У микроорганизмов самые распространенные пигменты — каротины, ксантофилы, меланины.

У многих пигментом наблюдаются антибиотикоподобное, антимикробное действие.

При помощи формы, цвета, вида колоний на плотной питательной среде бактерии идентифицируются, а также отбираются колонии для создания чистых культур.

Источник

Медицинская микробиология: конспект лекций для вузов

Настоящим изданием мы продолжаем серию «Конспект лекций. В помощь студенту», в которую входят лучшие конспекты лекций по дисциплинам, изучаемым в гуманитарных вузах. Материал приведен в соответствие с учебной программой курса «Медицинская микробиология». Используя данную книгу при подготовке к сдаче экзамена, студенты смогут в предельно сжатые сроки систематизировать и конкретизировать знания, приобретенные в процессе изучения этой дисциплины; сосредоточить свое внимание на основных понятиях, их признаках и особенностях; сформулировать примерную структуру (план) ответов на возможные экзаменационные вопросы. Данная книга не является альтернативой учебникам для получения фундаментальных знаний, но служит пособием для успешной сдачи экзаменов.

Под ростом бактерий понимают увеличение массы клеток без изменения их числа в популяции как результат скоординированного воспроизведения всех клеточных компонентов и структур.

Увеличение числа клеток в популяции микроорганизмов обозначают термином «размножение». Оно характеризуется временем генерации (интервал времени, за который число клеток удваивается) и таким понятием, как концентрация бактерий (число клеток в 1 мл).

В отличии от митотического цикла деления у эукариотов, размножение большинства прокариотов (бактерий) идет путем бинарного деления, а актиномицетов — почкованием. При этом все прокариоты существуют в гаплоидном состоянии, поскольку молекула ДНК представлена в клетке в единственном числе.

2. Бактериальная популяция. Колония

При изучении процесса размножения бактерий необходимо учитывать, что бактерии всегда существуют в виде более или менее многочисленных популяций, и развитие бактериальной популяции в жидкой питательной среде в периодической культуре можно рассматривать как замкнутую систему. В этом процессе выделяют 4 фазы:

• 1-я — начальная, или лаг-фаза, или фаза задержки размножения, она характеризуется началом интенсивного роста клеток, но скорость их деления остается невысокой;

• 2-я — логарифмическая, или лог-фаза, или экспоненциальная фаза, она характеризуется постоянной максимальной скоростью деления клеток и значительным увеличением числа клеток в популяции;

• 3-я — стационарная фаза, она наступает тогда, когда число клеток в популяции перестает увеличиваться. Это связано с тем, что наступает равновесие между числом вновь образующихся и гибнущих клеток. Число живых бактериальных клеток в популяции на единицу объема питательной среды в стационарной фазе обозначается как М-концентрация. Этот показатель является характерным признаком для каждого вида бактерий;

• 4-я — фаза отмирания (логарифмической гибели), которая характеризуется преобладанием в популяции числа погибших клеток и прогрессивным снижением числа жизнеспособных клеток популяции.

Прекращение роста численности (размножения) популяции микроорганизмов наступает в связи с истощением питательной среды и/или накоплением в ней продуктов метаболизма микробных клеток. Поэтому, удаляя продукты метаболизма и/или заменяя питательную среду, регулируя переход микробной популяции из стационарной фазы в фазу отмирания, можно создать открытую биологическую систему, стремящуюся к устранению динамического равновесия на определенном уровне развития популяции. Такой процесс выращивания микроорганизмов называется проточным культивированием (непрерывная культура). Рост в непрерывной культуре позволяет получать большие массы бактерий при проточном культивировании в специальных устройствах (хемостатах и турбидистатах) и используется при производстве вакцин, а также в биотехнологии для получения различных биологически активных веществ, продуцируемых микроорганизмами.

Для изучения метаболических процессов на протяжении цикла клеточного деления возможно также использование синхронных культур. Синхронные культуры — культуры бактерий, все члены популяции которых находятся в одной фазе цикла. Это достигается с помощью специальных методов культивирования, однако через несколько одновременных делений синхронизированная клеточная суспензия постепенно снова переходит к асинхронному делению, так что число клеток увеличивается в дальнейшем уже не ступенчато, а непрерывно.

При культивировании на плотных питательных средах бактерии образуют колонии. Это — видимое невооруженным глазом скопление бактерий одного вида, являющееся чаще всего потомством одной клетки. Колонии бактерий разных видов отличаются:

Характер колоний — один из таксономических признаков бактерий.

3. Генетика бактерий

Важнейшим признаком живых организмов являются изменчивость и наследственность. Основу наследственного аппарата бактерий, как и всех других организмов, составляет ДНК (у РНК-содержащих вирусов — РНК).

Наряду с этим наследственный аппарат бактерий и возможности его изучения имеют ряд особенностей. Прежде всего, бактерии — гаплоидные организмы, т. е. они имеют одну хромосому. В связи с этим при наследовании признаков отсутствует явление доминантности. Бактерии обладают высокой скоростью размножения, в связи с чем за короткий промежуток времени (сутки) сменяется несколько десятков поколений бактерий. Это дает возможность изучать огромные по численности популяции и достаточно легко выявлять даже редкие по частоте мутации.

Наследственный аппарат бактерий представлен хромосомой. У бактерий она одна. Если и встречаются клетки с двумя, четырьмя хромосомами, то они одинаковые. Хромосома бактерий — это молекула ДНК. Длина этой молекулы достигает 1,0 мм и, чтобы «уместиться» в бактериальной клетке, она не линейная, как у эукариотов, а суперспирализована в петли и свернута в кольцо. Это кольцо в одной точке прикреплено к цитоплазматической мембране.

На бактериальной хромосоме располагаются отдельные гены. У кишечной палочки, например, их более 2 тысяч. Однако генотип (геном) бактерий представлен не только хромосомными генами. Функциональными единицами генома бактерий, кроме хромосомных генов являются IS-последовательности, транспозоны и плазмиды.

Смотрите также

Кинезиологическое тейпирование. Атлас кинезиотейпинга

Алексей Александрович Яковлев

Общая и частная гистология

Медицинская биология: конспект лекций для вузов

Жанна Анатольевна Ржевская

Внутренние болезни: конспект лекций

Алла Константиновна Мышкина

Нормальная анатомия человека: конспект лекций

Пропедевтика внутренних заболеваний: конспект лекций

Нормальная физиология: конспект лекций

Светлана Сергеевна Фирсова

Психодиагностика: конспект лекций

Алексей Сергеевич Лучинин

Английский язык для медиков: конспект лекций

Пропедевтика детских болезней

Галина Ивановна Дядя

Детская хирургия: конспект лекций

Общая гигиена: конспект лекций

Оперативная хирургия: конспект лекций

Терапия в помощь фельдшеру. Шпаргалка

Формы аттестации и их содержание по дисциплине «Микробиология»

Источник

Автомобильный справочник "Автовестник"

бинарное деление бактерий какое размножение

Бинарное деление – определение, шаги и примеры

Определение двоичного деления

Двоичный обзор деления

Двоичные шаги деления