כיצד מתרבים החיידקים? רבייה א-מינית ומינית - ביולוגיה - 2025

חיידקים מתרבים בעיקר על ידי נתיבים א-מיני כמו ביקוע בינארי, שהוא תהליך שבאמצעותו התא מתחלק לשני תאים קטנים יותר זהים. עם זאת, מיקרו-אורגניזמים אלה מציגים גם סוג של רבייה מינית בתהליך המכונה "התכווצות".

לגבי רבייה א-מינית, הביקוע הבינארי הוא השולט, אך ישנם דיווחים על דפוסי חלוקה "לא שגרתיים" או "אלטרנטיביים" בקבוצה זו של אורגניזמים חד-תאיים, כמו ניצני ניצול, חלוקה מרובה והיווצרות צאצאים "תאיים". לציין כמה.

סכמטי של תא פרוקריון (מקור: תמונת וקטור זו נוצרה לחלוטין על ידי עלי ציפן באמצעות ויקימדיה Commons)

לפני שמתעמקים במנגנוני הרבייה השונים בחיידקים, חשוב לזכור מידע מפתח כדי להבין כמה היבטים של תהליכים ביולוגיים אלה.

מאפיינים כלליים של חיידקים

חיידקים הם אורגניזמים פרוקריוטים, כלומר החומר הגנטי שלהם אינו סגור במבנה הממברני המכונה "הגרעין", שקיים באיקריוטות.

זוהי קבוצה מצליחה ומגוונת במיוחד, המורכבת בעיקר מאורגניזמים חד-תאיים, אם כי חלקם יכולים ליצור מושבות וחוטים. הם נמצאים כמעט בכל המערכות האקולוגיות ברחבי הביוספרה וחשיבות עליונה לתהליכים ביולוגיים רבים הטמונים בדברים חיים רב-תאיים.

תאים חיידקיים הם תאים קטנים (לא יותר מכמה מיקרון בקוטר) במיוחד בהשוואה לתאים אוקיארוטים. הציטוזול שלו "פשוט יותר" באופן משמעותי מזה של תא חיה או צמח, למשל, מכיוון שאין אברון קרומי.

בתוכה ישנם מספר רב של ריבוזומים, גרגרי אחסון של חומרים שונים, חלבונים מסוגים שונים וכרומוזום גדול, עגול ומעוגל, וכן מולקולות DNA קטנות-חוץ-כרומוזומליות המכונות "פלסמידות".

מעיל התא של החיידקים הוא די מיוחד, שכן הוא מורכב מפולימר מורכב הנקרא "פפטידוגליקן", המורכב מסוכרי אמינו הקשורים לפוליפפטידים. המאפיינים של הקיר וממברנת הפלזמה של אורגניזמים אלה משמשים לסיווגם.

יש חיידקים המכוסים גם על ידי "קפסולה" המקיפה את דופן התא שלהם ויש לה פונקציות הגנה. חיידקים אחרים הם ניידים ויש להם מבנים ייעודיים הבולטים מעל פני השטח שלהם, כמו cilia ו flagella.

מכיוון שלא ניתן לגדל את כל החיידקים במבחנה במעבדה, המידע שהקהילה המדעית מנהלת בנוגע למטבוליזם, רבייה, מורפולוגיה ותכונותיהם הכלליות תלוי, במידה רבה, בנתונים המתקבלים ממחקרים שנערכו עם מינים מודליים.

רבייה א-מינית של חיידקים

רבייה א-מינית מורכבת מהיווצרות של שיבוטים מאינדיבידואל שמתפקד כ"אמא ". שלא כמו רבייה מינית, תהליך זה דורש רק תא אחד המשכפל את מרכיביו הפנימיים ומתחלק לשני תאי בת שווים, למשל.

- ביקוע בינארי

הידוע גם בשם "דו-מחיצה", ביקוע בינארי הוא צורת ההתרבות העיקרית עבור מרבית החיידקים בטבע. בתהליך זה, התא המפריד עושה זאת באופן שהוא מייצר שני תאים קטנים יותר זהים גנטית, והתא הראשוני "נעלם".

תא המפריד בוודאי עבר תהליך "הכנה" קודם, שבאמצעותו הכפיל את תוכנו הפנימי (כרומוזום, חלבונים, ריבוזומים וכו ') והגדיל את תוכנו הציטוזולי לכמעט פחות מכפול.

ביקוע בינארי (מקור: Binary_fission.svg: נמשך על ידי w: משתמש: JWSchmidt (w: תמונה: Binary fission.png); וקטור על ידי w: משתמש: JTojnarderivative: Ortisa באמצעות Wikimedia Commons)

שני העותקים של הכרומוזום החיידקי מופרשים לעבר שני הקטבים של התא המפריד, כמו גם חלק מהחומר הפנימי שכפול. לאחר מכן נוצר "ספיגה" במקום ספציפי בתא המכונה "אתר החלוקה".

המחץ מורכב מפתיחה "צנטריפטלית" של הממברנה הציטופלסמית, שקודמת לסינתזה של דופן תא חדשה והפרדת שני תאי הבת.

- רבייה א-מינית "לא רגילה"

תהליך הרבייה הא-מינית אינו זהה בכל קבוצות החיידקים. כאמור בהתחלה, כמה מינים מאופיינים על ידי ניצנים, אחרים על ידי חלוקה מרובה, על ידי היווצרות צאצאים תוך תאיים וכו '.

היווצרות צאצאים תוך תאיים מרובים

שושלות רבות של חיידקים המשתייכות לקבוצת החיידקים החיוביים לגרם עם תכולת GC נמוכה (Firmicutes), מתרבות באופן לא-מיני דרך תהליך המרמז על כך שמספר אנדוספוריות (גם רדומות) או גדול מספר צאצאים פעילים.

עבור שושלות רבות, היווצרות "צאצאים תוך-תאיים מרובים" זה הוא האמצעי העיקרי להתרבות, ולכן ביקוע בינארי עשוי להתרחש לעיתים רחוקות או בכלל לא.

Gemmation

ההתרחבות בחיידקים נצפתה ב- cyanobacteria, firmicutes ו- planctomycetes, כמו גם בכמה proteobacteria.

הייצוגים הסכמטיים של תהליך זה (מעט שנחקר ונודע בקרב חיידקים) ממחישים כיצד חיידקים המתרבים באופן לא-מיני באופן זה משילים "חלק" או "חלמון" מגוף התא שלהם, חלק שהוא קטן משמעותית מתאי "האם". שמקורם וככל הנראה אינו מכיל את כל המרכיבים הציטוזוליים של האחרונים.

ייצור ביאוציטים בכמה ציאנובקטריה

כמה ציאנובקטריה, כמו אלו של הסוג סטנריה, לא מתרבים אף פעם על ידי ביקוע בינארי; במקום זאת, הם מתחלקים בתהליך שמתחיל בתא קטן המכונה ביאוציט.

הביוציט גדל בהדרגה בגודלו, וככל שהוא עושה זאת, ה- DNA הכרומוזומלי משכפל פעמים רבות ברציפות. כאשר הביואוציט נכנס לשלב החלוקה הציטופלסמטית הוא מייצר מספר גדול של ביאוציטים זעירים חדשים, שמשתחררים על ידי שבירת הכיסוי החיצוני של הביוציט "האם".

תהליך זה ידוע גם במינים אחרים כפיצול.

רבייה "מינית" של חיידקים

רבייה מינית, כידוע, מורכבת ממיזוג של שני תאי מין מיוחדים המכונים "גמטות", דרכם מחליפים שני אנשים מידע גנטי ומייצרים צאצאים עם גנים הנובעים מהשילוב של שניהם.

אף כי לא גמטים ולא תאי מין מתמחים מיוצרים בחיידקים, לפעמים שני תאים שונים מחליפים זה עם זה חומר גנטי, שיכול להתרחש בשלושה תהליכים שונים:

- השינוי

- הולכה

- ההתייחדות

אף על פי שלא מדובר בייצור תאים חדשים או תאים שונים, טרנספורמציה היא אירוע שבאמצעותו חיידק יכול לרכוש שברי DNA מחיידק אחר ששחרר אותם לסביבה בה הם חיים או שמת ומתפורר.

הולכה, לעומת זאת, קשורה לשילוב של DNA חיידקי (מחיידקים שונים) בזכות השתתפותם של פאגים, שהם נגיפים התוקפים חיידקים.

לבסוף, ההתייחדות, שאינה מאופיינת בייצור של אנשים חדשים, נוגעת להעברה ישירה של חומר גנטי מתא אחד לשני דרך מבנה ייעודי המכונה "pili מיני".

הצטרפות חיידקית (מקור: עבודה נגזרת: Franciscosp2 (שיחה) Bacterial_Conjugation_en.png: מייק ג'ונס באמצעות ויקימדיה Commons)

תהליך אחרון זה דורש מגע פיזי בין שני תאים, ולפי המחקרים שנערכו באורגניזם E. coli המודל, ישנם תאים תורמים "זכריים" ותאי קולטן "נשיים".

באופן כללי, מה שנתרם ומקבל הם מולקולות DNA פלסמידות המכילות מידע גנטי שימושי.

הפניות

1. Angert, ER (2005). אלטרנטיבות לביקוע בינארי בחיידקים. ביקורות על טבע מיקרוביולוגיה, 3 (3), 214.
2. הלמשטטר, לספירה (1969). רצף של רבייה של חיידקים. סקירה שנתית של מיקרוביולוגיה, 23 (1), 223-238.
3. Lutkenhaus, J., & Addinall, SG (1997). חלוקת תאים חיידקיים וטבעת Z. סקירה שנתית של ביוכימיה, 66 (1), 93-116.
4. Prescott, H., & Harley, JP Klein 2002. מיקרוביולוגיה.
5. שפרס, די ג'יי (2001). רבייה וצמיחה של חיידקים. אל אס.
6. סולומון, EP, ברג, LR ומרטין, DW (2011). ביולוגיה (edn 9). ברוקס / קול, לימוד Cengage: ארה"ב.