แบคทีเรียสืบพันธุ์อย่างไร: ฟิชชันแบบไบนารี

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


แบคทีเรียเป็นสิ่งมีชีวิตประเภทโปรคาริโอตที่สืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ รูปแบบของการแพร่พันธุ์ที่พบบ่อยที่สุดในแบคทีเรียคือผ่านกระบวนการที่เรียกว่าไบนารีฟิชชัน ฟิชชันแบบไบนารีคือการแบ่งเซลล์เดียว ส่งผลให้เกิดเซลล์สองเซลล์ที่เหมือนกันทางพันธุกรรม เพื่อให้เข้าใจกระบวนการฟิชชันแบบไบนารี จำเป็นต้องทราบโครงสร้างเซลล์ของแบคทีเรีย และนั่นคือวัตถุประสงค์ของส่วนแรกของบทความนี้

โครงสร้างเซลล์ของแบคทีเรีย

แบคทีเรียสามารถมีรูปแบบต่างๆ ที่พบมากที่สุดคือทรงกลม ทรงแท่ง และทรงก้นหอย โดยทั่วไป แบคทีเรียประกอบด้วยผนังเซลล์ เยื่อหุ้มเซลล์ ไซโตพลาสซึม แฟลกเจลลา นิวเคลียส พลาสมิด และไรโบโซม มาดูกันว่ามันคืออะไรและแต่ละส่วนประกอบมีหน้าที่อะไรบ้าง

  • ผนังเซลล์ . เป็นเปลือกนอกของเซลล์ซึ่งปกป้องเซลล์และให้รูปร่างภายนอกแก่เซลล์
  • ไซโตพลาสซึม เป็นสารเจลาตินัสที่ประกอบด้วยน้ำเป็นส่วนใหญ่และมีเอนไซม์ เกลือ ส่วนประกอบของเซลล์ต่างๆ และโมเลกุลอินทรีย์ต่างๆ
  • เยื่อหุ้มเซลล์หรือพลาสมาเมมเบรน เป็นพังผืดที่ล้อมรอบไซโตพลาสซึมและควบคุมการไหลของสารเข้าและออกจากเซลล์
  • แฟลกเจลลา พวกมันเป็นชุดของโหนกยาวรูปแส้ที่ทำให้เซลล์เคลื่อนที่
  • ไรโบโซม พวกมันเป็นโครงสร้างเซลล์ที่พบในไซโตพลาสซึมและมีหน้าที่รับผิดชอบในการสังเคราะห์โปรตีนจากข้อมูลที่ DNA มี และที่ไปถึงไรโบโซมผ่าน messenger RNA (กรดไรโบนิวคลีอิก)
  • พลาสมิด _ พวกมันเป็นโครงสร้างที่มียีนซึ่งเกิดจาก DNA (กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก) ซึ่งมีรูปร่างเป็นวงกลมและไม่มีส่วนร่วมในการสืบพันธุ์ของเซลล์
  • นิวเคลียสของเซลล์ เป็นพื้นที่ของไซโตพลาสซึมที่มีโมเลกุล DNA เดี่ยวของแบคทีเรีย

ฟิชชันแบบไบนารี

แบคทีเรียส่วนใหญ่ รวมทั้ง  Salmonella  และ   Escherichia coli (เป็นแบคทีเรียที่สำคัญมากสำหรับมนุษย์ เนื่องจากทำให้เกิดโรคร้ายแรง) แพร่พันธุ์โดยการแบ่งตัวแบบไบนารี ในกระบวนการที่เกิดขึ้นในการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศนี้ โมเลกุล DNA เดี่ยวของแบคทีเรียจะถูกจำลองแบบ และสำเนาทั้งสองจะยึดติดกับจุดต่างๆ บนเยื่อหุ้มเซลล์ จากนั้นเซลล์จะเริ่มเติบโตและยืดออก ซึ่งจะเป็นการเพิ่มระยะห่างระหว่างโมเลกุล DNA ทั้งสอง เมื่อเซลล์มีขนาดใหญ่ขึ้นเกือบสองเท่าจากขนาดเดิม เยื่อหุ้มเซลล์จะเริ่มยุบเข้าหาศูนย์กลางของเซลล์ ในที่สุด ผนังเซลล์จะก่อตัวขึ้นโดยแยกโมเลกุล DNA ทั้งสองและแบ่งเซลล์เดิมออกเป็นสองเซลล์ลูกที่เหมือนกัน

ฟิชชันแบบไบนารีมีข้อดีหลายประการในรูปแบบของการสืบพันธุ์ของเซลล์ แบคทีเรียตัวเดียวสามารถสร้างเซลล์ใหม่ได้จำนวนมากพร้อมการแพร่พันธุ์ที่รวดเร็ว ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม แบคทีเรียบางชนิดสามารถเพิ่มจำนวนประชากรเป็นสองเท่าในเวลาไม่กี่ชั่วโมงหรือแม้แต่ไม่กี่นาที ข้อดีอีกประการหนึ่งคือไม่มีเวลา “เสียเปล่า” ในการหาคู่ เนื่องจากการสืบพันธุ์เป็นแบบอาศัยเพศ นอกจากนี้ เซลล์ที่เกิดจากไบนารีฟิชชันจะเหมือนกับเซลล์ดั้งเดิม ซึ่งหมายความว่าเซลล์เหล่านี้เหมาะสำหรับการอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมนั้น

การรวมตัวของแบคทีเรีย

ฟิชชันแบบไบนารีเป็นรูปแบบที่มีประสิทธิภาพในการสืบพันธุ์ของแบคทีเรีย อย่างไรก็ตาม รูปแบบของการแพร่พันธุ์นี้อาจนำไปสู่ปัญหาบางอย่างสำหรับกลุ่มแบคทีเรีย เนื่องจากเซลล์ที่เกิดจากการสืบพันธุ์ประเภทนี้เหมือนกันหมด พวกมันทั้งหมดจึงไวต่อภัยคุกคามประเภทเดียวกัน เช่น การเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมหรือยาปฏิชีวนะ สถานการณ์เหล่านี้สามารถทำลายแบคทีเรียทั้งฝูงได้ เพื่อหลีกเลี่ยงอันตรายเหล่านี้ แบคทีเรียสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมใน กระบวนการ รวมตัวกันอีกครั้ง การรวมตัวกันใหม่เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนยีนระหว่างเซลล์ กระบวนการรวมตัวกันอีกครั้งของแบคทีเรียสามารถเกิดขึ้นได้ 3 วิธี: โดยการผันคำกริยา โดยการเปลี่ยนรูป และโดยการเปลี่ยนรูป

กระบวนการผันคำกริยาเกิดขึ้นในแบคทีเรียบางชนิดที่สามารถถ่ายทอดยีนของพวกมันไปยังแบคทีเรียอื่นที่พวกมันสัมผัสได้ ในระหว่างการผันคำกริยา แบคทีเรียชนิดหนึ่งเชื่อมต่อกับอีกชนิดหนึ่งผ่านโครงสร้างคล้ายท่อที่ทำจากโปรตีนที่เรียกว่า  พิลัส ยีนถูกถ่ายโอนจากแบคทีเรียหนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งผ่านท่อนี้

แบคทีเรียบางชนิดสามารถรับ DNA จากสภาพแวดล้อมของพวกมันได้ และกระบวนการนี้เรียกว่าการเปลี่ยนแปลง เศษดีเอ็นเอเหล่านี้มักมาจากเซลล์แบคทีเรียที่ตายแล้ว ในระหว่างการเปลี่ยนแปลง แบคทีเรียจะรับ DNA จากสิ่งแวดล้อมและถ่ายโอนผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ จากนั้น DNA ที่ “รีไซเคิล” นี้จะรวมเข้ากับ DNA ของเซลล์

ทรานสดักชั่น เป็นรูปแบบหนึ่งของการรวมตัว กัน อีกครั้งที่เกี่ยวข้องกับ การแลกเปลี่ยน DNA ของแบคทีเรียผ่านทางแบคทีเรีย แบคทีเรียเป็นไวรัสที่ติดเชื้อแบคทีเรีย การถ่ายโอนมีสองประเภท: การถ่ายโอนทั่วไปและการถ่ายโอนเฉพาะ

เมื่อแบคเทอริโอฟาจติดกับแบคทีเรีย มันจะแทรกจีโนมของมันเข้าไปในแบคทีเรีย จีโนมของไวรัส เอนไซม์ และส่วนประกอบของไวรัสจะถูกจำลองแบบและประกอบเข้าด้วยกันภายในแบคทีเรียที่เป็นโฮสต์ เมื่อก่อตัวขึ้น แบคทีเรียชนิดใหม่จะฆ่าหรือทำให้เซลล์แตกออก จึงปล่อยไวรัสที่จำลองขึ้นมา อย่างไรก็ตาม ในระหว่างกระบวนการที่ไวรัสยึดติดกับแบคทีเรีย DNA ของแบคทีเรียที่เป็นโฮสต์บางส่วนอาจถูกห่อหุ้มอยู่ใน capsid ของไวรัสแทนที่จะเป็นจีโนมของไวรัสเอง เมื่อแบคทีเรียนี้ติดเชื้อแบคทีเรียอื่น มันจะฉีดชิ้นส่วน DNA จากแบคทีเรียที่ติดเชื้อก่อนหน้านี้ DNA ของแบคทีเรียชิ้นนี้จะถูกแทรกเข้าไปใน DNA ของแบคทีเรียตัวใหม่ ประเภทของการถ่ายโอนนี้เรียกว่าการถ่ายโอนทั่วไป

ในการถ่ายโอนแบบพิเศษ ชิ้นส่วนของ DNA ของแบคทีเรียที่เป็นโฮสต์จะถูกรวมเข้าไว้ในจีโนมของไวรัสของแบคทีเรียชนิดใหม่ และชิ้นส่วนของ DNA สามารถถ่ายโอนไปยังแบคทีเรียชนิดใหม่ที่แบคทีเรียเหล่านี้ติดเชื้อได้

น้ำพุ

  • รีซ, เจน บี. และนีล เอ. แคมป์เบล. แคมป์เบลชีววิทยา . เบนจามิน คัมมิงส์, 2554.
-โฆษณา-

mm
Sergio Ribeiro Guevara (Ph.D.)
(Doctor en Ingeniería) - COLABORADOR. Divulgador científico. Ingeniero físico nuclear.

Artículos relacionados