VI KHUẨN SINH SẢN NHƯ THẾ NÀO? SINH SẢN VÔ TÍNH VÀ HỮU TÍNH - SINH HỌC - 2026

Vi khuẩn sinh sản chủ yếu bằng con đường vô tính như phân hạch nhị phân, là quá trình một tế bào phân chia thành hai tế bào nhỏ hơn giống hệt nhau. Tuy nhiên, những vi sinh vật này cũng biểu hiện một kiểu sinh sản hữu tính thông qua một quá trình gọi là "tiếp hợp".

Về sinh sản vô tính, phân hạch nhị phân là chủ yếu, nhưng có báo cáo về các kiểu phân chia "bất thường" hoặc "thay thế" ở nhóm sinh vật đơn bào này, chẳng hạn như nảy chồi, phân chia nhiều lần và hình thành con cái "nội bào". đến tên một vài.

Sơ đồ tế bào prokaryon (Nguồn: Hình ảnh vector này hoàn toàn được thực hiện bởi Ali Zifan thông qua Wikimedia Commons)

Trước khi đi sâu vào các cơ chế sinh sản khác nhau ở vi khuẩn, cần nhớ những thông tin quan trọng để hiểu một số khía cạnh của các quá trình sinh học này.

Đặc điểm chung của vi khuẩn

Vi khuẩn là sinh vật nhân sơ, tức là vật chất di truyền của chúng không được bao bọc trong cấu trúc màng được gọi là "nhân", tồn tại ở sinh vật nhân thực.

Nó là một nhóm cực kỳ thành công và đa dạng, bao gồm chủ yếu là các sinh vật đơn bào, mặc dù một số có thể hình thành khuẩn lạc và dạng sợi. Chúng được tìm thấy hầu như trong tất cả các hệ sinh thái trên sinh quyển và có tầm quan trọng hàng đầu đối với nhiều quá trình sinh học vốn có trong các sinh vật đa bào.

Tế bào vi khuẩn là những tế bào nhỏ (đường kính không quá vài micromet), đặc biệt so với tế bào nhân thực. Ví dụ, tế bào của nó "đơn giản" hơn đáng kể so với tế bào của động vật hoặc thực vật, vì không có bào quan màng.

Bên trong nó có một số lượng lớn ribosome, các hạt lưu trữ các chất khác nhau, các loại protein khác nhau và một nhiễm sắc thể lớn, hình tròn và siêu xoắn, cũng như các phân tử DNA ngoài nhiễm sắc thể nhỏ được gọi là "plasmid".

Lớp áo tế bào của vi khuẩn khá đặc biệt, vì nó được tạo thành từ một polyme phức tạp gọi là "peptidoglycan", bao gồm các đường amin liên kết với polypeptit. Các đặc điểm của vách và màng sinh chất của những sinh vật này được sử dụng để phân loại chúng.

Một số vi khuẩn cũng được bao phủ bởi một "viên nang" bao quanh thành tế bào của chúng và có chức năng bảo vệ. Các vi khuẩn khác di động và có cấu trúc chuyên biệt nhô ra khỏi bề mặt của chúng, chẳng hạn như lông mao và trùng roi.

Vì không phải tất cả vi khuẩn đều có thể được nuôi cấy trong ống nghiệm trong phòng thí nghiệm, thông tin mà cộng đồng khoa học quản lý về quá trình trao đổi chất, sinh sản, hình thái và đặc điểm chung của chúng phụ thuộc rất nhiều vào dữ liệu thu được từ các nghiên cứu được thực hiện với các loài mô hình.

Sinh sản vô tính của vi khuẩn

Sinh sản vô tính bao gồm việc hình thành các dòng vô tính từ một cá thể có chức năng như một “người mẹ”. Không giống như sinh sản hữu tính, quá trình này chỉ cần một tế bào nhân đôi các thành phần bên trong của nó và phân chia thành hai tế bào con bằng nhau.

- Phân hạch nhị phân

Còn được gọi là "sự phân đôi", sự phân hạch nhị phân là hình thức sinh sản chính của hầu hết các vi khuẩn trong tự nhiên. Trong quá trình này, tế bào đang phân chia làm theo cách mà nó tạo ra hai tế bào nhỏ hơn giống hệt nhau về mặt di truyền, và tế bào ban đầu "biến mất".

Một tế bào đang phân chia nhất thiết phải trải qua quá trình "chuẩn bị" trước đó, qua đó nó nhân đôi nội dung bên trong (nhiễm sắc thể, protein, ribosome, v.v.) và tăng hàm lượng tế bào lên chỉ dưới gấp đôi.

Phân hạch nhị phân (Nguồn: Binary_fission.svg: Được vẽ bởi w: Người dùng: JWSchmidt (w: Hình ảnh: Binary fission.png); được vecto hóa bởi w: Người dùng: JTojnar Công việc cải tiến: Ortisa qua Wikimedia Commons)

Hai bản sao của nhiễm sắc thể vi khuẩn được tiết ra về hai cực của tế bào đang phân chia, cũng như một số chất bên trong đã nhân đôi. Sau đó, một "vách ngăn" hình thành ở một vị trí cụ thể trong tế bào được gọi là "vị trí phân chia".

Vách ngăn bao gồm sự xâm nhập “hướng tâm” của màng tế bào chất, màng tế bào chất này diễn ra trước quá trình tổng hợp thành tế bào mới và sự phân tách của hai tế bào con.

- Sinh sản vô tính "dị thường"

Quá trình sinh sản vô tính không giống nhau ở tất cả các nhóm vi khuẩn. Như đã đề cập ở phần đầu, một số loài được đặc trưng bởi sự nảy chồi, những loài khác là sự phân chia nhiều lần, bởi sự hình thành con cái nội bào, v.v.

Hình thành nhiều con nội bào

Nhiều dòng vi khuẩn thuộc nhóm vi khuẩn gram dương có hàm lượng GC thấp (Firmicutes) sinh sản vô tính thông qua một quá trình ngụ ý rằng nhiều nội bào tử (cũng không hoạt động) hoặc một số lớn số con cháu đang hoạt động.

Đối với nhiều dòng họ, sự hình thành "nhiều con nội bào" này là phương tiện sinh sản chính, vì vậy sự phân hạch nhị phân có thể xảy ra hiếm khi hoặc hoàn toàn không xảy ra.

Đá quý

Sự nảy chồi ở vi khuẩn đã được quan sát thấy ở vi khuẩn lam, vi sinh vật rắn chắc và vi khuẩn planctomycetes, cũng như ở một số vi khuẩn proteobacteria.

Các biểu diễn sơ đồ của quá trình này (ít được nghiên cứu và biết đến trong số các vi khuẩn) minh họa cách vi khuẩn sinh sản vô tính theo cách này thải ra một "phần nhỏ" hoặc "lòng đỏ" của cơ thể tế bào của chúng, một phần nhỏ hơn đáng kể so với tế bào "mẹ" nguồn gốc của chúng và có lẽ không chứa tất cả các thành phần tế bào của chất sau.

Sản xuất bạch cầu ở một số vi khuẩn lam

Một số vi khuẩn lam, chẳng hạn như vi khuẩn thuộc giống Stanieria, không bao giờ sinh sản bằng cách phân hạch nhị phân; thay vào đó, chúng phân chia theo một quá trình bắt đầu với một tế bào nhỏ được gọi là tế bào baeocyte.

Tế bào baeocyte tăng dần về kích thước, và như vậy, DNA của nhiễm sắc thể sao chép nhiều lần liên tiếp. Khi baeocyte bước vào giai đoạn phân chia tế bào chất, nó tạo ra một số lượng lớn các tế bào baeocyte nhỏ mới, được giải phóng bằng cách phá vỡ lớp bọc bên ngoài của baeocyte "mẹ".

Quá trình này còn được gọi là quá trình phân mảnh ở các loài khác.

Sinh sản "hữu tính" của vi khuẩn

Sinh sản hữu tính, như chúng ta đã biết, bao gồm sự hợp nhất của hai tế bào sinh dục chuyên biệt được gọi là "giao tử", qua đó hai cá thể trao đổi thông tin di truyền và tạo ra con cái với các gen là kết quả của sự kết hợp của cả hai.

Mặc dù không có giao tử hay tế bào sinh dục chuyên biệt nào được tạo ra ở vi khuẩn, nhưng đôi khi hai tế bào khác nhau trao đổi vật chất di truyền với nhau, có thể xảy ra thông qua ba quá trình khác nhau:

- Sự biến đổi

- Truyền tải

- Sự liên hợp

Mặc dù nó không liên quan đến việc sản xuất các tế bào mới hoặc các tế bào khác nhau, nhưng sự biến đổi là một sự kiện mà vi khuẩn có thể thu được các đoạn DNA từ một vi khuẩn khác đã giải phóng chúng vào môi trường chúng sống hoặc đã chết và phân hủy.

Mặt khác, quá trình truyền tải có liên quan đến sự kết hợp của DNA vi khuẩn (từ các vi khuẩn khác nhau) nhờ sự tham gia của các phage, là những virus tấn công vi khuẩn.

Cuối cùng, sự tiếp hợp, không được đặc trưng bởi sự sản sinh các cá thể mới, là sự chuyển trực tiếp vật chất di truyền từ tế bào này sang tế bào khác thông qua một cấu trúc chuyên biệt được gọi là "pili hữu tính".

Sự liên hợp vi khuẩn (Nguồn: tác phẩm phái sinh: Franciscosp2 (talk) Bacteria_Conjugation_en.png: Mike Jones qua Wikimedia Commons)

Quá trình cuối cùng này đòi hỏi sự tiếp xúc vật lý giữa hai tế bào và theo các nghiên cứu được thực hiện trên sinh vật mẫu E. coli, có tế bào cho “nam” và tế bào thụ cảm “nữ”.

Nói chung, những gì được cho và nhận là các phân tử DNA plasmid chứa thông tin di truyền hữu ích.

Người giới thiệu

1. Angert, ER (2005). Các chất thay thế cho sự phân hạch nhị phân ở vi khuẩn. Nature Reviews Microbiology, 3 (3), 214.
2. Helmstetter, CE (1969). Trình tự sinh sản của vi khuẩn. Đánh giá hàng năm về vi sinh vật học, 23 (1), 223-238.
3. Lutkenhaus, J., & Addinall, SG (1997). Sự phân bào của vi khuẩn và vòng Z. Đánh giá hàng năm về hóa sinh, 66 (1), 93-116.
4. Prescott, H., & Harley, JP Klein 2002. Vi sinh vật học.
5. Scheffers, DJ (2001). Sự sinh sản và tăng trưởng của vi khuẩn. eLS.
6. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Sinh học (xuất bản lần thứ 9). Brooks / Cole, Cengage Learning: Hoa Kỳ.