박테리아는 어떻게 번식합니까? 무성 및 성적 생식 - 생물학 - 2024

박테리아는 주로 세포가 두 개의 동일한 작은 세포로 분열하는 과정 인 이분법과 같은 무성 경로에 의해 번식합니다. 그러나 이러한 미생물은 "접합 (conjugation)"이라는 과정을 통해 일종의 성적 생식을 나타냅니다.

무성 생식과 관련하여, 이원 분열이 우세하지만,이 단세포 유기체 그룹에서 "비정상적인"또는 "대안적인"분열 패턴에 대한보고가 있습니다. 몇 가지 예를 들어 보겠습니다.

원핵 세포의 개략도 (출처 :이 벡터 이미지는 Wikimedia Commons를 통해 Ali Zifan에 의해 완전히 제작되었습니다)

박테리아의 다양한 번식 메커니즘을 탐구하기 전에 이러한 생물학적 과정의 일부 측면을 이해하기 위해 핵심 정보를 기억하는 것이 적절합니다.

박테리아의 일반적인 특성

박테리아는 원핵 생물입니다. 즉, 유전 물질은 진핵 생물에 존재하는 "핵"으로 알려진 막 구조에 둘러싸여 있지 않습니다.

일부는 식민지와 필라멘트를 형성 할 수 있지만 주로 단세포 유기체로 구성된 매우 성공적이고 다양한 그룹입니다. 그들은 생물권의 거의 모든 생태계에서 발견되며 다세포 생물에 내재 된 많은 생물학적 과정에 가장 중요합니다.

박테리아 세포는 특히 진핵 세포에 비해 작은 세포 (직경이 몇 미크론 이하)입니다. 세포질은 막질 소기관이 없기 때문에 동물 또는 식물 세포보다 상당히 "단순"합니다.

그 안에는 많은 수의 리보솜, 서로 다른 물질의 저장 과립, 서로 다른 유형의 단백질, 크고 원형의 초코 일 염색체, "플라스미드"로 알려진 작은 여분의 염색체 DNA 분자가 있습니다.

박테리아의 세포 외피는 폴리펩티드와 연결된 아미노 당으로 구성된 "펩티도 글리 칸"이라는 복합 고분자로 구성되어 있기 때문에 매우 특별합니다. 이 유기체의 벽과 원형질막의 특성은 분류에 사용됩니다.

일부 박테리아는 세포벽을 둘러싸고 보호 기능이있는 "캡슐"로 덮여 있습니다. 다른 박테리아는 움직일 수 있으며 섬모 및 편모와 같이 표면에서 튀어 나온 특수 구조를 가지고 있습니다.

모든 박테리아가 실험실에서 시험관 내에서 성장할 수있는 것은 아니기 때문에 과학계에서 대사, 번식, 형태 및 일반적인 특성과 관련하여 관리하는 정보는 모델 종으로 수행 된 연구에서 얻은 데이터에 따라 크게 달라집니다.

박테리아의 무성 생식

무성 생식은“어머니”역할을하는 개인의 클론 형성으로 구성됩니다. 유성 생식과는 달리이 과정은 내부 구성 요소를 복제하고 두 개의 동일한 딸 세포로 분할하는 하나의 세포 만 필요합니다.

- 이진 분열

"bipartition"이라고도하는 이원 분열은 자연에서 대부분의 박테리아에 대한 주요 번식 형태입니다. 이 과정에서 분열하는 세포는 유 전적으로 동일한 두 개의 더 작은 세포를 생산하고 초기 세포는 "사라지는"방식으로 그렇게합니다.

분열하는 세포는 반드시 이전의 "준비"과정을 거쳐야합니다.이를 통해 내부 내용물 (염색체, 단백질, 리보솜 등)을 두 배로 늘리고 세포질 내용물을 두 배 이하로 늘 렸습니다.

이진 분열 (출처 : Binary_fission.svg : 작성자 : w : 사용자 : JWSchmidt (w : 이미지 : Binary fission.png); 벡터화 : w : 사용자 : JTojnarderivative 작업 : Ortisa via Wikimedia Commons)

박테리아 염색체의 두 사본은 분열하는 세포의 양쪽 극과 복제 된 내부 물질의 일부로 분비됩니다. 그 후 "분할 부위"라고하는 세포의 특정 위치에 "중격"이 형성됩니다.

격막은 새로운 세포벽의 합성과 두 딸 세포의 분리에 선행하는 세포질 막의 "구 심성"침범으로 구성됩니다.

- "비정상적인"무성 생식

무성 생식 과정은 모든 박테리아 그룹에서 동일하지 않습니다. 처음에 언급했듯이 일부 종은 발아, 다른 종은 다중 분열, 세포 내 자손 형성 등을 특징으로합니다.

여러 세포 내 자손의 형성

GC 함량이 낮은 그람 양성균 (Firmicutes) 그룹에 속하는 많은 박테리아 계통은 다중 내생 포자 (또한 휴면) 또는 활성 하위 항목 수.

많은 혈통에서이 "다중 세포 내 자손"의 형성이 주요 번식 수단이므로 이원 분열이 거의 발생하지 않거나 전혀 발생하지 않을 수 있습니다.

세포 발아

박테리아의 발아는 시아 노 박테리아, 퍼 미쿠 테스 및 플랑크 토 미세 테스뿐만 아니라 일부 프로 테오 박테리아에서도 관찰되었습니다.

이 과정의 도식적 표현 (박테리아 사이에서 거의 연구 및 알려지지 않음)은 이러한 방식으로 무성 생식을하는 박테리아가 어떻게 "모세포"보다 훨씬 작은 부분 인 세포체의 "분획"또는 "노른자"를 흘리는 지 보여줍니다. 그 기원은 아마도 후자의 모든 세포질 성분을 포함하지 않을 것입니다.

일부 시아 노 박테리아에서 백혈구 생성

Stanieria 속과 같은 일부 시아 노 박테리아는 이분법에 의해 결코 번식하지 않습니다. 대신 배 세포로 알려진 작은 세포로 시작하는 과정으로 나뉩니다.

배 세포의 크기는 점진적으로 증가하며 그렇게함에 따라 염색체 DNA는 여러 번 연속 복제됩니다. 배 세포가 세포질 분열기에 들어가면 많은 수의 새로운 작은 배 세포가 생성되며, 이는 "어머니"배 세포의 외피를 파괴하여 방출됩니다.

이 과정은 다른 종에서도 단편화로 알려져 있습니다.

박테리아의 "성적인"번식

우리가 알고 있듯이 성 생식은 "배우자"라고 불리는 두 개의 특수한 성 세포의 융합으로 구성되며,이를 통해 두 개인이 유전 정보를 교환하고이 둘의 조합으로 인한 유전자를 가진 자손을 생산합니다.

배우자 나 특수한 성세포는 박테리아에서 생성되지 않지만 때로는 두 개의 다른 세포가 서로 유전 물질을 교환하며 이는 세 가지 다른 과정을 통해 발생할 수 있습니다.

-변신

-변환

-활용

새로운 세포 나 다른 세포의 생산을 포함하지는 않지만, 형질 전환은 박테리아가 다른 박테리아로부터 DNA 단편을 획득하여 자신이 살고있는 환경으로 방출하거나 죽고 분해 된 DNA 조각을 얻을 수있는 사건입니다.

반면에 형질 도입은 박테리아를 공격하는 바이러스 인 파지의 참여 덕분에 박테리아 DNA (다른 박테리아의) 조합과 관련이 있습니다.

마지막으로, 새로운 개체의 생산을 특징으로하지 않는 접합은 "섹슈얼 필리"로 알려진 특수 구조를 통해 한 세포에서 다른 세포로 유전 물질을 직접 전달하는 것입니다.

박테리아 접합 (출처 : 파생 작업 : Franciscosp2 (토론) Bacterial_Conjugation_en.png : Wikimedia Commons를 통한 Mike Jones)

이 마지막 과정은 두 세포 사이의 물리적 접촉을 필요로하며, 모델 유기체 E. coli에서 수행 된 연구에 따르면 "남성"공여자 세포와 "여성"수용체 세포가 있습니다.

일반적으로 기증되고받는 것은 유용한 유전 정보를 포함하는 플라스미드 DNA 분자입니다.

참고 문헌

1. Angert, ER (2005). 박테리아의 이원 분열에 대한 대안. Nature Reviews Microbiology, 3 (3), 214.
2. Helmstetter, CE (1969). 박테리아 번식 순서. 연례 미생물학 검토, 23 (1), 223-238.
3. Lutkenhaus, J., & Addinall, SG (1997). 박테리아 세포 분열과 Z 고리. 생화학 연례 검토, 66 (1), 93-116.
4. Prescott, H., & Harley, JP Klein 2002. 미생물학.
5. Scheffers, DJ (2001). 세균 번식 및 성장. eLS.
6. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). 생물학 (9th edn). Brooks / Cole, Cengage Learning : 미국.