조건이 좋으면 박테리아 세포가 증식합니다. 박테리아가 번식하는 주요 방법은 단순히 세포를 반으로 나누는 것(이분법)입니다. 분열이 시작될 때 세포는 신장되고, 그 다음에는 핵종이 분열됩니다. 핵양체는 초나선형이고 촘촘하게 포장된 자가 복제 DNA 분자(레플리콘)로 표현됩니다. 플라스미드는 레플리콘이기도 합니다. DNA 복제는 DNA 중합효소의 참여로 수행됩니다. 이 과정은 DNA의 특정 지점에서 시작되어 두 개의 반대 방향으로 동시에 발생합니다. 복제는 또한 DNA의 특정 위치에서 끝납니다. 복제의 결과로 세포의 DNA 양은 두 배로 늘어납니다. 하나의 모체와 새로 합성된 가닥으로 구성된 새로 합성된 DNA 분자는 생성된 딸세포로 점차 분산됩니다. DNA 복제는 박테리아 세포 분열에 소요되는 전체 시간의 거의 80%를 차지하는 것으로 여겨집니다. DNA 복제가 완료되면 세포 분열 과정이 시작됩니다. 먼저 2층의 세포질막이 합성되고, 이어서 막의 층 사이에서 펩티도글리칸이 합성된다. 프로세스는 파티션 형성으로 끝납니다.

DNA 복제와 분할 격막 형성 동안 미생물 세포는 지속적으로 성장합니다. 이 기간 동안 세포벽의 펩티도글리칸과 세포질막 구성 요소의 합성, 새로운 리보솜 및 기타 세포 소기관의 형성과 같은 과정이 세포에서 활발하게 발생합니다. 분열의 마지막 단계에서 딸세포는 서로 분리되지만 일부 박테리아 유형에서는 이 과정이 완료되지 않아 세포 사슬(연쇄구균, 사구균 등)이 형성됩니다. 막대 모양의 박테리아가 분열할 때 먼저 세포의 길이가 늘어납니다. 박테리아의 길이가 두 배로 늘어나면 막대의 중앙이 다소 좁아지고 두 개의 세포로 분리됩니다.

일부 박테리아는 또 다른 번식 방법, 즉 이분법의 일종인 출아를 특징으로 합니다. 해당 속의 박테리아는 발아를 통해 번식합니다. 하이포미크로비움,페도미크로비움그리고 다른 것들은 신진 박테리아 그룹으로 통합되었습니다. 이 유기체는 때로는 배 모양의 길쭉한 막대 모양을 가지며 균사로 끝납니다. 이들 박테리아의 번식은 균사 말단이나 모세포에 직접 새싹이 형성되면서 시작됩니다. 새싹은 딸세포로 자라서 편모를 형성하고 모세포에서 분리됩니다. 성숙한 상태에 도달하면 편모가 소실되고 발달 과정이 반복됩니다. 때때로 박테리아는 접합이라는 성적인 과정을 경험합니다.

성장과 번식의 결과로 미생물의 한 세포에서 그 후손의 식민지가 형성됩니다. 미생물은 다음과 같이 추정되는 높은 번식률을 특징으로 합니다. 세대 시간, 즉. 세포 분열이 일어나는 시간: 24시간 안에 때로는 한 사람이 5천년 동안 겪은 만큼의 세대가 변합니다. 번식률은 다양한 조건에 따라 다르며 각 박테리아 유형마다 상당히 다를 수 있습니다. 필요한 영양소가 배지에 존재하고 온도가 적당하며 최적의 환경 반응이 이루어지면 예를 들어 E. coli의 경우 각 세포의 분열이 20~30분마다 반복될 수 있습니다. 이 재생 속도에서는 하나의 세포가 하루에 472 10 19개의 세포(72세대)를 생산할 수 있습니다. 10억 개의 박테리아 세포의 무게가 1mg이라고 가정하면 472 10 19 세포의 무게는 4720톤이 되며, 세포 사멸을 배제한 이상적인 조건에서 이러한 생명체 덩어리를 얻을 수 있습니다.

높은 번식 강도는 지구 표면의 미생물 보존을 보장합니다. 불리한 조건이 발생하면 한꺼번에 죽지 만 몇 개의 세포가 어딘가에서 생존하기에 충분하며 최적의 조건에서는 다시 엄청난 수의 세포가 생성됩니다 유기체의.

다른 생명체와 마찬가지로 원핵생물의 중요한 기능 중 하나는 번식입니다. 기본적으로 박테리아 번식 과정은 박테리아 분열로 인해 발생하는 개체 수의 증가로 특징 지어 질 수 있습니다.

현대 미생물학은 유사 분열, 감수 분열 및 무분열의 패턴을 설명했습니다. 이것이 진핵 생물이 분열하고 원핵 생물이 직접 분열을 통해 번식하는 방식입니다.

원핵생물은 주로 모세균 세포를 2개의 동일한 딸세포로 나누어 번식합니다. 유리한 조건에서는 20분마다 이분법이 일어나고, 환경 조건이 악화되면 세포가 성장하고 분열하는 데 필요한 시간이 늘어납니다. 외부 조건이 좋지 않으면 원핵생물은 잠시 또는 완전히 번식을 멈춥니다.

세포를 반으로 나누는 과정 바로 앞에는 사진과 같이 세포질이 성장하고 세균 염색체가 복제(배가)되는 기간이 있습니다.

원형 박테리아 염색체의 복제

세포 크기의 증가는 엄격하게 통제되는 여러 가지 생합성 과정의 결과로 발생합니다. 박테리아의 성장 과정은 끝이 없습니다. 일단 원핵생물이 주어진 임계 크기에 도달하면 분열이 일어납니다.

박테리아 DNA 복제 메커니즘

핵양체의 DNA(박테리아 세포의 핵 유사체)를 두 배로 늘리면 다음 계획이 구현됩니다.

• 개시 - 레플리콘(효소 장치, 복제에 대한 정보를 포함하는 DNA 섹션)의 작용 하에서 DNA 분열의 시작;
• 신장 - 염색체 사슬의 신장, 성장;
• 종료 - 복제 중 사슬 성장 및 DNA 나선 형성이 완료됩니다.

DNA 복제와 병행하여 세포 자체가 성장하고 메소솜을 통해 세포질막에 부착된 두 개의 새로운 염색체 사이의 거리가 점차 증가합니다. 원핵 세포는 복제 후 어느 정도 시간이 지나면 분열을 시작합니다. 분명히 분리 과정을 시작하는 것은 DNA 복제입니다.

진핵생물의 감수분열에는 유사한 과정이 없습니다. 감수분열 과정은 원핵생물의 번식과 여러 면에서 다릅니다. 또한 모세포가 그람양성균과 그람음성균의 두 부분으로 나누어지는 것도 그 나름의 특징을 가지고 있습니다.

그람 음성 박테리아의 재생산

그람 음성 박테리아는 상대적으로 얇은 세포벽을 가지고 있으며, 그 세포벽의 대략 중앙에 고리 소기관인 중격 고리가 위치합니다. 박테리아의 분리는 사진에서 볼 수 있듯이 소기관의 수축과 딸세포 사이의 수축 형성에 의해 발생합니다.

중격 고리는 12개 이상의 서로 다른 단백질을 포함하는 복잡한 단백질 복합체입니다. 그것은 엄격한 순서로 단백질을 순차적으로 서로 연결하여 형성됩니다.

중격고리 단백질은 생식에 필요한 다음과 같은 기능을 수행합니다.

• 특정 순서로 필라멘트(고리 단백질)가 Z-고리(고리 소기관의 미성숙 형태)에 부착되는 것을 모델링합니다.
• 멤브레인에 Z-링의 결합을 제공하고;
• 염색체의 분리(분리)와 함께 고리 소기관의 형성을 조정하고;
• 삼투압 보호 기능을 제공하는 박테리아 세포벽의 가장 중요한 구성 요소인 펩티도글리칸을 합성합니다.
• 새로운 세포를 분리하기 위해 펩티도글리칸의 가수분해를 수행합니다.

그람 음성 박테리아의 수축은 모든 세포막, 즉 세포질(내부)과 외부 막뿐만 아니라 지단백질과 관련된 얇은 펩티도글리칸 층을 덮습니다.

진핵생물의 감수분열 중에는 수축에 의한 유사한 세포 분열 방법이 발생하지 않습니다.

그람양성균의 재생산

그람 양성균의 벽 두께는 그람 음성균의 벽 두께의 두 배 이상입니다.

그람 양성 박테리아의 번식 과정은 유사분열과 유사하지 않으며 진핵생물의 감수분열과 다릅니다. DNA 복제 과정이 끝나면 그람 양성균은 수축을 일으키지 않고 사진과 같이 가로 격벽을 합성합니다. 수축 형성 중 그람 음성 박테리아와 마찬가지로 합성 과정에서 메소솜이 참여하여 세포 구조의 가장자리에서 중앙까지 칸막이를 형성합니다.

박테리아 원핵 세포의 가로 이분 분열은 항상 세로 및 가로 대칭이며, 이는 진핵생물 세포 구조의 감수분열 과정과 과정 사이의 또 다른 차이점입니다.

유리한 조건에서 박테리아 세포의 직접적인 이분법은 하나 또는 여러 평면에서 발생할 수 있으며 이는 감수 분열이 불가능합니다. 분리 후 세포가 갈라지지 않는 경우 다양한 모양의 결합이 형성됩니다.

• 세포가 한 평면으로 절단되면 구형 또는 막대 모양의 세포 사슬이 형성됩니다 (사진과 같이 구형 쌍구균, 막대 모양 박테리아 사슬).
• 다른 평면으로 분리되면 다양한 모양의 세포 축적이 관찰됩니다(연쇄구균 사슬, 사르신 패킷, 포도상 구균 클러스터).

사진에 보이는 다양한 형태의 원핵생물은 핵세포의 감수분열이 전혀 불가능합니다.

이러한 가로 분할은 그람 양성 박테리아뿐만 아니라 사상성 시아노박테리아의 특징이기도 합니다.

시아노박테리아의 다중분열

원핵생물의 이원 생식 유형 중 하나는 시아노박테리아의 전형적인 모세포로부터 딸 원핵생물의 다중 형성이며, 감수분열의 특징은 전혀 없습니다.

A - Dermocarpa 속의 시아노박테리아의 번식
B - Chroococcidiopsis 속의 시아노박테리아 재생산

처음에는 세포질 성장과 염색체 복제가 발생합니다. 그런 다음 비디오에서 볼 수 있듯이 산모 신체의 추가 원섬유층 내에서 연속적인 이분법이 발생하여 백혈구(소세포)가 형성됩니다. 그 수는 4~1000개이며 시아노박테리아의 유형과 관련이 있습니다. 비디오에서 볼 수 있듯이 모체 원핵생물의 벽이 파열된 후 백혈구가 방출됩니다.

균등 분리 외에도 일부 박테리아는 출아를 통해 번식합니다.

이분법 분열의 특별한 경우로서 신진

광영양생물과 화학영양생물에서는 먹이원(독립영양생물 또는 종속영양생물)에 관계없이 발아를 통해 유기체를 번식시키는 것이 가능합니다.

프로세스의 메커니즘은 다음과 같습니다.

• 모세포의 극에 새싹이 형성됩니다.
• 신장은 산모의 몸 크기만큼 자라며(사진에서 볼 수 있음) 신장을 위한 새로운 세포벽이 합성됩니다.
• 본격적인 딸세포가 모세포에서 분리됩니다.

감수분열의 경우처럼 이분법 과정에 제한이 없다면

진핵생물의 경우, 발아는 원핵생물의 노화 사실에 달려 있습니다. 평균적으로 모세포는 4개 이하의 새싹을 분리합니다.

신진에는 고유한 특성이 있습니다.

• 세로 대칭만 보존됩니다(사진에서 명확하게 볼 수 있음).
• 발아 후에는 모세포와 딸세포가 얻어지는 반면, 이분열 후에는 모세포가 없습니다. 두 개의 동등한 딸세포가 있습니다.
• 모성 유기체와 딸 유기체는 동일하지 않으며 그 차이가 명확하게 보입니다. 노화 과정이 관찰됩니다.

유리한 물리화학적 조건에서 원핵생물은 기하급수적으로 분열하여 전 세계를 채울 수 있습니다. 그러나 실제로는 박테리아 분열을 억제하는 요인이 있기 때문에 이런 일이 발생하지 않습니다.

분할을 제한하는 요소

모든 종의 다양성과 적응성에도 불구하고 박테리아는 무한정 증식하지 않습니다. 연구에 따르면 박테리아 개체군의 성장은 미생물 번식의 법칙에 따라 발생하며 수치와 그래픽으로 설명할 수 있습니다.

박테리아 분열과 관련된 인구 증가는 여러 단계로 구성됩니다.

• 지연 단계 - 새로운 생활 조건에 적응하는 데 시간이 걸리는 적응 기간으로 분할은 그다지 중요하지 않습니다.
• 로그 단계 - 분할 수가 가장 많고 인구가 기하급수적으로 증가하는 기간입니다.
• 고정기 - 박테리아 군집의 성장이 0이 되는 시기, 박테리아의 분열은 제한된 식량 자원으로 인한 사망자 수와 동일해집니다.
• 성장 둔화 - 식량 자원의 상당한 감소와 독성 폐기물의 축적으로 인해 발생합니다.

불리한 조건은 박테리아 분열의 중단을 유발하고 결과적으로 인구의 불가피한 죽음을 초래합니다.

나는 수의사로 일하고 있습니다. 나는 볼룸 댄스, 스포츠, 요가에 관심이 있습니다. 나는 개인적인 발전과 영적인 실천을 익히는 것을 최우선으로 생각합니다. 좋아하는 주제: 수의학, 생물학, 건설, 수리, 여행. 금기: 법률, 정치, IT 기술 및 컴퓨터 게임.

박테리아는 현재 지구상에 존재하는 유기체 중 가장 오래된 그룹입니다. 최초의 박테리아는 아마도 35억년 전에 나타났을 것이며, 거의 10억년 동안 그들은 지구상의 유일한 생명체였습니다. 이들은 살아있는 자연의 최초의 대표자였기 때문에 그들의 몸은 원시적인 구조를 가지고 있었습니다.

시간이 지남에 따라 구조는 더욱 복잡해졌지만 오늘날까지 박테리아는 가장 원시적인 단세포 유기체로 간주됩니다. 일부 박테리아가 고대 조상의 원시적 특징을 여전히 유지하고 있다는 것은 흥미롭습니다. 이는 저수지 바닥의 뜨거운 유황천과 무산소 진흙에 서식하는 박테리아에서 관찰됩니다.

대부분의 박테리아는 무색입니다. 보라색이나 녹색은 소수에 불과합니다. 그러나 많은 박테리아의 군체는 밝은 색을 띠는데, 이는 유색 물질이 환경으로 방출되거나 세포의 색소 침착으로 인해 발생합니다.

박테리아의 세계를 발견한 사람은 17세기 네덜란드의 박물학자 안토니 레이우엔훅(Antony Leeuwenhoek)으로, 물체를 160~270배까지 확대할 수 있는 완벽한 확대현미경을 처음으로 만들었습니다.

박테리아는 원핵생물로 분류되며 별도의 왕국인 박테리아로 분류됩니다.

체형

박테리아는 많고 다양한 유기체입니다. 모양이 다양합니다.

박테리아의 이름	박테리아 모양	박테리아 이미지
구균		공 모양
새균		막대 모양
비브리오		쉼표 모양
나선균		나선
연쇄구균		구균 사슬
포도상 구균		구균 클러스터
디플로코쿠스		하나의 점액 캡슐에 두 개의 둥근 박테리아가 들어있습니다.

운송 방법

박테리아 중에는 이동 가능한 형태와 움직이지 않는 형태가 있습니다. 운동성은 물결 모양의 수축이나 플라젤린이라는 특수 단백질로 구성된 편모(꼬인 나선형 실)의 도움으로 움직입니다. 하나 이상의 편모가 있을 수 있습니다. 일부 박테리아에서는 세포의 한쪽 끝, 다른 박테리아에서는 두 개 또는 전체 표면에 위치합니다.

그러나 편모가 없는 다른 많은 박테리아에도 움직임이 내재되어 있습니다. 따라서 외부가 점액으로 덮인 박테리아는 활공 운동이 가능합니다.

편모가 없는 일부 수생 및 토양 박테리아는 세포질에 기체 액포를 가지고 있습니다. 세포에는 40-60개의 액포가 있을 수 있습니다. 그들 각각은 가스(아마도 질소)로 채워져 있습니다. 액포의 가스 양을 조절함으로써 수생 박테리아는 물기둥 속으로 가라앉거나 표면으로 올라갈 수 있고, 토양 박테리아는 토양 모세관에서 이동할 수 있습니다.

서식지

조직의 단순성과 소박함으로 인해 박테리아는 자연적으로 널리 퍼져 있습니다. 박테리아는 가장 순수한 샘물 한 방울, 토양 알갱이, 공기, 바위, 극지방의 눈, 사막 모래, 해저, 깊은 곳에서 추출한 기름, 심지어 바다 속에서도 발견됩니다. 약 80℃의 온천수. 그들은 식물, 과일, 다양한 동물 및 인간의 내장, 구강, 사지 및 신체 표면에 산다.

박테리아는 가장 작고 숫자가 가장 많은 생물체입니다. 크기가 작기 때문에 균열, 틈새 또는 기공에 쉽게 침투합니다. 매우 강건하며 다양한 생활 조건에 적응합니다. 그들은 생존력을 잃지 않고 건조, 극심한 추위, 최대 90°C의 가열을 견뎌냅니다.

지구상에서 박테리아가 발견되지 않는 곳은 거의 없지만 그 양은 다양합니다. 박테리아의 생활 조건은 다양합니다. 그들 중 일부는 대기 산소가 필요하지만 다른 일부는 필요하지 않으며 무산소 환경에서 살 수 있습니다.

공기 중: 박테리아는 대기권 상층부 최대 30km까지 올라갑니다. 그리고 더.

특히 토양에 많이 있습니다. 1g의 토양에는 수억 개의 박테리아가 포함될 수 있습니다.

수중: 개방형 저수지의 물 표면층. 유익한 수생 박테리아는 유기 잔류물을 광물화합니다.

살아있는 유기체에서: 병원성 박테리아는 외부 환경으로부터 몸에 들어가지만 유리한 조건에서만 질병을 유발합니다. 공생체는 소화 기관에 살면서 음식을 분해하고 흡수하며 비타민을 합성하는 데 도움을 줍니다.

외부구조

박테리아 세포는 보호 및 지원 기능을 수행하고 박테리아에 영구적이고 특징적인 모양을 제공하는 세포벽인 특수한 조밀한 껍질로 덮여 있습니다. 박테리아의 세포벽은 식물 세포의 벽과 유사합니다. 투과성이 있습니다. 이를 통해 영양소가 세포로 자유롭게 전달되고 대사 산물이 환경으로 배출됩니다. 종종 박테리아는 세포벽 상단에 추가 점액 보호 층인 캡슐을 생성합니다. 캡슐의 두께는 세포 자체의 직경보다 몇 배 더 클 수 있지만 매우 작을 수도 있습니다. 캡슐은 세포의 필수적인 부분이 아니며 박테리아가 발견되는 조건에 따라 형성됩니다. 박테리아가 건조되는 것을 방지합니다.

일부 박테리아의 표면에는 긴 편모(1개, 2개 또는 여러 개) 또는 짧고 얇은 융모가 있습니다. 편모의 길이는 박테리아 몸체의 크기보다 몇 배 더 클 수 있습니다. 박테리아는 편모와 융모의 도움으로 이동합니다.

내부구조

박테리아 세포 내부에는 조밀하고 움직이지 않는 세포질이 있습니다. 그것은 층상 구조를 가지고 있으며 액포가 없으므로 다양한 단백질 (효소)과 예비 영양소가 세포질 자체의 물질에 위치합니다. 박테리아 세포에는 핵이 없습니다. 유전 정보를 전달하는 물질은 세포의 중앙 부분에 집중되어 있습니다. 박테리아, - 핵산 - DNA. 그러나 이 물질은 핵을 형성하지 않습니다.

박테리아 세포의 내부 조직은 복잡하며 고유한 특성을 가지고 있습니다. 세포질은 세포질막에 의해 세포벽과 분리되어 있습니다. 세포질에는 다양한 기능을 수행하는 주요 물질 또는 기질, 리보솜 및 소수의 막 구조(미토콘드리아, 소포체, 골지체의 유사체)가 있습니다. 박테리아 세포의 세포질에는 종종 다양한 모양과 크기의 과립이 포함되어 있습니다. 과립은 에너지와 탄소의 공급원 역할을 하는 화합물로 구성될 수 있습니다. 박테리아 세포에서도 지방 방울이 발견됩니다.

세포의 중앙 부분에는 핵 물질이 국한되어 있습니다. DNA는 막에 의해 세포질과 구분되지 않습니다. 이것은 핵의 유사체, 즉 핵양체입니다. 핵양체에는 막, 핵소체 또는 염색체 세트가 없습니다.

먹는 방법

박테리아는 먹이를 주는 방법이 다릅니다. 그중에는 독립 영양 생물과 종속 영양 생물이 있습니다. 독립 영양 생물은 영양분을 위해 유기 물질을 독립적으로 생산할 수 있는 유기체입니다.

식물은 질소가 필요하지만 공기 자체에서 질소를 흡수할 수는 없습니다. 일부 박테리아는 공기 중의 질소 분자를 다른 분자와 결합하여 식물이 이용할 수 있는 물질을 생성합니다.

이 박테리아는 어린 뿌리의 세포에 정착하여 뿌리에 결절이라고 불리는 두꺼워진 덩어리가 형성됩니다. 이러한 결절은 콩과 식물과 다른 식물의 뿌리에 형성됩니다.

뿌리는 박테리아에게 탄수화물을 제공하고, 박테리아는 뿌리에 식물이 흡수할 수 있는 질소 함유 물질을 제공합니다. 그들의 동거는 서로에게 유익합니다.

식물 뿌리는 박테리아가 먹는 많은 유기 물질(당, 아미노산 등)을 분비합니다. 따라서 특히 뿌리 주변의 토양층에 많은 박테리아가 정착합니다. 이 박테리아는 죽은 식물 잔해물을 식물이 이용 가능한 물질로 전환합니다. 이 토양층을 근권(rhizosphere)이라고 합니다.

결절 박테리아가 뿌리 조직에 침투하는 것에 대한 몇 가지 가설이 있습니다.

• 표피 및 피질 조직의 손상을 통해;
• 뿌리털을 통해;
• 젊은 세포막을 통해서만;
• 펙틴분해 효소를 생산하는 동반 박테리아 덕분에;
• 식물 뿌리 분비물에 항상 존재하는 트립토판에서 B-인돌아세트산 합성을 자극하기 때문입니다.

뿌리 조직에 결절 박테리아를 도입하는 과정은 두 단계로 구성됩니다.

• 뿌리털의 감염;
• 결절 형성 과정.

대부분의 경우, 침입한 세포는 적극적으로 증식하여 소위 감염 실을 형성하고 그러한 실 형태로 식물 조직으로 이동합니다. 감염 실에서 나오는 결절 박테리아는 숙주 조직에서 계속해서 증식합니다.

빠르게 증식하는 결절 박테리아 세포로 채워진 식물 세포는 빠르게 분열하기 시작합니다. 콩과 식물의 뿌리와 어린 결절의 연결은 혈관 섬유 다발 덕분에 수행됩니다. 기능하는 동안 결절은 대개 밀도가 높습니다. 최적의 활동이 일어날 때 결절은 분홍색을 띕니다(레그헤모글로빈 색소로 인해). 레그헤모글로빈을 함유한 박테리아만이 질소를 고정할 수 있습니다.

결절 박테리아는 토양 1헥타르당 수십, 수백 킬로그램의 질소 비료를 생성합니다.

대사

박테리아는 신진 대사가 서로 다릅니다. 어떤 경우에는 산소가 참여하여 발생하고 다른 경우에는 산소가 없어도 발생합니다.

대부분의 박테리아는 기성 유기 물질을 먹고 삽니다. 그 중 소수(청록색 또는 시아노박테리아)만이 무기물에서 유기물을 생성할 수 있습니다. 그들은 지구 대기의 산소 축적에 중요한 역할을 했습니다.

박테리아는 외부에서 물질을 흡수하고, 분자를 조각으로 찢고, 이 부분에서 껍질을 모아 내용물을 보충하고(이것이 박테리아가 자라는 방식입니다), 불필요한 분자를 배출합니다. 박테리아의 껍질과 막은 필요한 물질만 흡수할 수 있게 해줍니다.

박테리아의 껍질과 막이 완전히 불투과성이라면 어떤 물질도 세포 안으로 들어갈 수 없습니다. 모든 물질에 투과성이 있다면 세포의 내용물은 박테리아가 사는 용액인 배지와 혼합될 것입니다. 박테리아가 생존하려면 필수 물질은 통과하지만 불필요한 물질은 통과시키지 않는 껍질이 필요합니다.

박테리아는 근처에 있는 영양분을 흡수합니다. 다음에는 어떻게 되나요? 독립적으로 움직일 수 있는 경우(편모를 움직이거나 점액을 뒤로 밀어냄) 필요한 물질을 찾을 때까지 움직입니다.

움직일 수 없으면 확산(한 물질의 분자가 다른 물질의 분자 덤불에 침투하는 능력)이 필요한 분자를 가져올 때까지 기다립니다.

박테리아는 다른 미생물 그룹과 함께 엄청난 화학적 작업을 수행합니다. 다양한 화합물을 변환함으로써 생명에 필요한 에너지와 영양분을 공급받습니다. 대사 과정, 에너지 획득 방법 및 신체 물질을 구성하는 재료의 필요성은 박테리아에서 다양합니다.

다른 박테리아는 무기 화합물을 희생하여 체내 유기 물질 합성에 필요한 탄소에 대한 모든 요구를 충족시킵니다. 그들은 독립 영양 생물이라고 불립니다. 독립 영양 박테리아는 무기 물질로부터 유기 물질을 합성할 수 있습니다. 그중에는 다음이 포함됩니다:

화학합성

복사에너지의 활용이 가장 중요하지만, 이산화탄소와 물로부터 유기물을 생성하는 유일한 방법은 아닙니다. 박테리아는 이러한 합성을 위한 에너지원으로 햇빛을 사용하지 않고 특정 무기 화합물(황화수소, 황, 암모니아, 수소, 질산, 철 화합물)의 산화 중에 유기체 세포에서 발생하는 화학 결합의 에너지를 사용하는 것으로 알려져 있습니다. 철과 망간. 그들은 이 화학 에너지를 사용하여 형성된 유기물을 사용하여 몸의 세포를 만듭니다. 따라서 이 과정을 화학합성이라고 합니다.

화학합성미생물 중 가장 중요한 그룹은 질화세균이다. 이 박테리아는 토양에 서식하며 유기 잔류물이 질산으로 분해되는 동안 형성된 암모니아를 산화시킵니다. 후자는 토양의 무기 화합물과 반응하여 질산 염으로 변합니다. 이 프로세스는 두 단계로 진행됩니다.

철 박테리아는 철을 산화철로 전환시킵니다. 생성된 수산화철은 침전되어 소위 습지철광석을 형성합니다.

일부 미생물은 분자 수소의 산화로 인해 존재하여 독립 영양 영양 방법을 제공합니다.

수소 박테리아의 특징은 유기 화합물이 제공되고 수소가 없을 때 종속 영양 생활 방식으로 전환할 수 있는 능력입니다.

따라서 화학 독립 영양 생물은 무기 물질로부터 필요한 유기 화합물을 독립적으로 합성하고 종속 영양 생물과 같은 다른 유기체에서 기성품으로 사용하지 않기 때문에 전형적인 독립 영양 생물입니다. 화학독립영양 박테리아는 에너지원인 빛으로부터 완전히 독립된다는 점에서 광영양 식물과 다릅니다.

세균의 광합성

특정 색소(박테리오클로로필)를 함유한 일부 색소 함유 유황 박테리아(보라색, 녹색)는 태양 에너지를 흡수할 수 있으며, 이를 통해 체내 황화수소가 분해되고 수소 원자를 방출하여 해당 화합물을 복원합니다. 이 과정은 광합성과 공통점이 많으며 보라색과 녹색 박테리아에서 수소 공여체가 황화수소(때때로 카르복실산)이고 녹색 식물에서는 물이라는 점만 다릅니다. 두 가지 모두 흡수된 태양광선의 에너지로 인해 수소의 분리 및 전달이 수행됩니다.

산소 방출 없이 일어나는 이러한 박테리아의 광합성을 광환원이라고 합니다. 이산화탄소의 광환원은 물이 아닌 황화수소로부터 수소를 전달하는 것과 관련이 있습니다.

6СО 2 +12Н 2 S+hv → С6Н 12 О 6 +12S=6Н 2 О

행성 규모에서 화학합성과 박테리아 광합성의 생물학적 중요성은 상대적으로 작습니다. 오직 화학합성 박테리아만이 자연의 황 순환 과정에서 중요한 역할을 합니다. 황산염 형태로 녹색 식물에 흡수되면 황은 환원되어 단백질 분자의 일부가 됩니다. 또한, 죽은 식물과 동물의 잔해가 부패성 박테리아에 의해 파괴되면 황은 황화수소의 형태로 방출되며, 이는 황 박테리아에 의해 산화되어 유리 황(또는 황산)으로 바뀌고 식물이 접근할 수 있는 토양에서 아황산염을 형성합니다. 화학 및 광독립 영양 박테리아는 질소와 황 순환에 필수적입니다.

포자형성

포자는 박테리아 세포 내부에서 형성됩니다. 포자 형성 과정에서 박테리아 세포는 여러 가지 생화학적 과정을 겪습니다. 자유수의 양이 감소하고 효소 활성이 감소합니다. 이는 불리한 환경 조건(고온, 높은 염 농도, 건조 등)에 대한 포자의 저항성을 보장합니다. 포자형성은 소수의 박테리아에만 나타나는 특징입니다.

포자는 박테리아의 생활주기에서 선택적인 단계입니다. 포자형성은 영양분이 부족하거나 대사산물이 축적된 경우에만 시작됩니다. 포자 형태의 박테리아는 오랫동안 휴면 상태를 유지할 수 있습니다. 박테리아 포자는 장기간의 끓임과 매우 긴 동결을 견딜 수 있습니다. 유리한 조건이 조성되면 포자가 발아하여 생존 가능하게 됩니다. 박테리아 포자는 불리한 조건에서 생존하기 위한 적응입니다.

생식

박테리아는 하나의 세포를 두 개로 나누어 번식합니다. 특정 크기에 도달하면 박테리아는 두 개의 동일한 박테리아로 나뉩니다. 그런 다음 그들 각각은 먹이를 먹고, 성장하고, 분열하기 시작합니다.

세포가 신장된 후 가로 격벽이 점차 형성되고 딸세포가 분리됩니다. 많은 박테리아에서는 특정 조건에서 분열 후에도 세포는 특징적인 그룹으로 연결되어 있습니다. 이 경우 분할면의 방향과 분할 개수에 따라 서로 다른 모양이 나타난다. 박테리아에서는 예외적으로 출아에 의한 번식이 발생합니다.

유리한 조건에서 많은 박테리아의 세포 분열은 20-30분마다 발생합니다. 이러한 빠른 번식으로 5일 만에 한 박테리아의 자손이 모든 바다와 바다를 채울 수 있는 덩어리를 형성할 수 있습니다. 간단히 계산해 보면 하루에 72세대(720,000,000,000,000,000,000개의 세포)가 형성될 수 있다는 것을 알 수 있다. 무게로 환산하면 4720톤. 그러나 대부분의 박테리아는 햇빛, 건조, 식량 부족, 종 간 투쟁의 결과로 65-100°C로 가열되는 등의 영향으로 빠르게 죽기 때문에 자연에서는 발생하지 않습니다.

충분한 양분을 흡수한 박테리아(1)는 크기가 증가하고(2) 번식(세포 분열)을 준비하기 시작합니다. 그 DNA(박테리아에서는 DNA 분자가 고리 모양으로 닫혀 있음)가 두 배가 됩니다(박테리아는 이 분자의 복사본을 생성합니다). 두 DNA 분자(3,4)는 박테리아의 벽에 부착되어 있으며 박테리아가 늘어나면서 멀어집니다(5,6). 먼저 뉴클레오티드가 분열되고 그 다음에는 세포질이 분열됩니다.

두 개의 DNA 분자가 갈라진 후 박테리아에 수축이 나타나며 박테리아의 몸체는 점차적으로 두 부분으로 나뉘며 각 부분에는 DNA 분자가 포함됩니다(7).

(Bacillus subtilis에서는) 두 개의 박테리아가 서로 붙어서 그들 사이에 다리가 형성되는 일이 발생합니다(1,2).

점퍼는 한 박테리아에서 다른 박테리아로 DNA를 운반합니다(3). 한 박테리아에 일단 들어가면 DNA 분자는 서로 얽혀서 어떤 장소에서 서로 달라붙은 다음(4) 섹션을 교환합니다(5).

자연에서 박테리아의 역할

선전

박테리아는 자연계 물질의 일반적인 순환에서 가장 중요한 연결고리입니다. 식물은 토양에 있는 이산화탄소, 물, 무기염으로부터 복잡한 유기 물질을 생성합니다. 이러한 물질은 죽은 곰팡이, 식물, 동물의 시체와 함께 토양으로 되돌아갑니다. 박테리아는 복잡한 물질을 단순한 물질로 분해하여 식물에 사용합니다.

박테리아는 죽은 식물과 동물의 시체, 살아있는 유기체의 배설물 및 다양한 폐기물의 복잡한 유기 물질을 파괴합니다. 이러한 유기 물질을 먹으면 부패하는 부생 박테리아가 이를 부식질로 만듭니다. 이들은 우리 행성의 일종의 질서입니다. 따라서 박테리아는 자연의 물질 순환에 적극적으로 참여합니다.

토양 형성

박테리아는 거의 모든 곳에 분포하고 엄청난 수로 발생하기 때문에 자연에서 발생하는 다양한 과정을 크게 결정합니다. 가을에는 나무와 관목의 잎이 떨어지고, 지상의 풀잎이 죽고, 오래된 가지가 떨어지고, 때때로 오래된 나무의 줄기가 쓰러집니다. 이 모든 것이 점차 부식질로 변합니다. 1cm3에서. 산림 토양의 표층에는 여러 종의 수억 개의 부생 토양 박테리아가 포함되어 있습니다. 이 박테리아는 부식질을 식물 뿌리에 의해 토양에서 흡수될 수 있는 다양한 미네랄로 전환합니다.

일부 토양 박테리아는 공기 중 질소를 흡수하여 중요한 과정에 사용할 수 있습니다. 이러한 질소 고정 박테리아는 독립적으로 살거나 콩과 식물의 뿌리에 정착합니다. 콩과 식물의 뿌리에 침투한 이 박테리아는 뿌리 세포의 성장과 결절의 형성을 유발합니다.

이 박테리아는 식물이 사용하는 질소 화합물을 생성합니다. 박테리아는 식물로부터 탄수화물과 무기염을 얻습니다. 따라서 콩과 식물과 결절 박테리아 사이에는 밀접한 관계가 있으며, 이는 한쪽 유기체와 다른 유기체 모두에게 유익합니다. 이 현상을 공생이라고합니다.

결절균과의 공생 덕분에 콩과 식물은 토양에 질소를 풍부하게 하여 수확량을 높이는 데 도움을 줍니다.

자연에서의 분포

미생물은 어디에나 존재합니다. 유일한 예외는 활화산의 분화구와 폭발한 원자폭탄의 진원지의 작은 지역입니다. 남극 대륙의 낮은 온도, 간헐천의 끓는 흐름, 소금 웅덩이의 포화 소금 용액, 산봉우리의 강한 일사량, 원자로의 가혹한 조사는 미생물의 존재와 발달을 방해하지 않습니다. 모든 생명체는 미생물과 지속적으로 상호작용하며, 종종 미생물의 저장소일 뿐만 아니라 배포자이기도 합니다. 미생물은 우리 행성의 토착민으로서 가장 놀라운 천연 기질을 적극적으로 탐색합니다.

토양 미생물

토양에 있는 박테리아의 수는 그램당 수억에서 수십억 명으로 매우 많습니다. 물과 공기보다 토양에 훨씬 더 많이 있습니다. 토양에 있는 박테리아의 총 수는 변합니다. 박테리아의 수는 토양의 종류, 상태, 층의 깊이에 따라 다릅니다.

토양 입자 표면에 미생물은 작은 미세 군집(각각 20-100개 세포)으로 위치합니다. 그들은 종종 유기물 덩어리의 두께, 살아 있거나 죽어가는 식물 뿌리, 얇은 모세 혈관 및 내부 덩어리에서 발생합니다.

토양 미생물은 매우 다양합니다. 여기에는 부패 박테리아, 질화 박테리아, 질소 고정 박테리아, 황 박테리아 등 다양한 생리학적 박테리아 그룹이 있습니다. 이들 중에는 호기성 및 혐기성, 포자 및 비포자 형태가 있습니다. 미생물총은 토양 형성의 요인 중 하나입니다.

토양에서 미생물이 발달하는 영역은 살아있는 식물의 뿌리에 인접한 영역입니다. 이를 근권(rhizosphere)이라고 하며, 그 안에 포함된 미생물의 총체를 근권 미생물총(rhizosphere microflora)이라고 합니다.

저수지의 미생물

물은 미생물이 많이 번식하는 자연환경이다. 그들 중 대부분은 토양에서 물로 들어갑니다. 물속의 박테리아 수와 영양분의 존재 여부를 결정하는 요소입니다. 가장 깨끗한 물은 지하수 우물과 샘에서 나옵니다. 열린 저수지와 강에는 박테리아가 매우 풍부합니다. 가장 많은 수의 박테리아가 해안에 가까운 물 표면층에서 발견됩니다. 해안에서 멀어지고 깊이가 깊어질수록 박테리아의 수가 감소합니다.

깨끗한 물에는 ml당 100~200개의 박테리아가 포함되어 있고, 오염된 물에는 100~30만 개 이상의 박테리아가 포함되어 있습니다. 바닥 슬러지에는 박테리아가 많이 존재하며, 특히 박테리아가 막을 형성하는 표층에는 박테리아가 많이 존재합니다. 이 필름에는 황과 철 박테리아가 많이 포함되어 있어 황화수소를 황산으로 산화시켜 물고기가 죽는 것을 방지합니다. 미사에는 포자를 함유한 형태가 더 많은 반면, 물에는 포자를 함유하지 않은 형태가 우세합니다.

종 구성 측면에서 물의 미생물총은 토양의 미생물총과 유사하지만 특정한 형태도 있습니다. 미생물은 물에 유입되는 각종 폐기물을 파괴함으로써 점차적으로 소위 생물학적 물 정화를 수행합니다.

공기 미생물

공기의 미생물총은 토양과 물의 미생물총보다 수가 적습니다. 박테리아는 먼지와 함께 공기 중으로 상승하여 한동안 그곳에 머물다가 지구 표면에 정착하여 영양 부족이나 자외선의 영향으로 죽습니다. 공기 중의 미생물 수는 지리적 구역, 지형, 계절, 먼지 오염 등에 따라 다릅니다. 각 먼지 입자는 미생물의 운반체입니다. 대부분의 박테리아는 산업 기업 위의 공기 중에 있습니다. 시골 지역의 공기는 더 깨끗합니다. 공기가 가장 깨끗한 곳은 숲, 산, 눈 덮인 지역입니다. 공기의 상층에는 미생물이 더 적습니다. 공기 미생물총에는 다른 것보다 자외선에 대한 저항력이 더 강한 많은 색소 및 포자 함유 박테리아가 포함되어 있습니다.

인체의 미생물

완전히 건강한 인체라 할지라도 인체는 항상 미생물총의 운반체입니다. 인체가 공기 및 토양과 접촉하면 병원성 미생물(파상풍균, 가스괴저 등)을 포함한 다양한 미생물이 옷과 피부에 정착합니다. 인체에서 가장 자주 노출되는 부위는 오염되어 있습니다. 대장균과 포도상 구균이 손에서 발견됩니다. 구강 내에는 100종 이상의 미생물이 존재합니다. 온도, 습도, 잔여 영양분이 있는 입은 미생물이 자라기 좋은 환경입니다.

위장은 산성 반응을 일으키므로 그 안에 있는 대부분의 미생물이 죽습니다. 소장에서부터 시작하여 반응은 알칼리성이 됩니다. 미생물에 유리합니다. 대장의 미생물은 매우 다양합니다. 각 성인은 매일 약 180억 개의 박테리아를 배설물로 배설합니다. 지구상의 사람보다 개인이 더 많습니다.

외부 환경과 연결되지 않은 내부 장기(뇌, 심장, 간, 방광 등)에는 일반적으로 미생물이 없습니다. 미생물은 질병이 있는 동안에만 이러한 기관에 들어갑니다.

물질주기의 박테리아

일반적으로 미생물과 특히 박테리아는 생물학적으로 중요한 지구상 물질 순환에서 큰 역할을 하며, 식물이나 동물이 전혀 접근할 수 없는 화학적 변형을 수행합니다. 요소 순환의 여러 단계는 다양한 유형의 유기체에 의해 수행됩니다. 각 유기체 그룹의 존재는 다른 그룹에 의해 수행되는 요소의 화학적 변형에 따라 달라집니다.

질소 순환

질소 화합물의 순환 변형은 다양한 영양 요구를 가진 생물권 유기체에 필요한 형태의 질소를 공급하는 데 주요 역할을 합니다. 전체 질소 고정의 90% 이상이 특정 박테리아의 대사 활동으로 인해 발생합니다.

탄소 순환

분자 산소의 감소와 함께 유기 탄소가 이산화탄소로 생물학적으로 변환되는 데는 다양한 미생물의 공동 대사 활동이 필요합니다. 많은 호기성 박테리아는 유기 물질의 완전한 산화를 수행합니다. 호기성 조건에서 유기 화합물은 초기에 발효에 의해 분해되고, 무기 수소 수용체(질산염, 황산염 또는 CO 2 )가 존재하는 경우 발효의 유기 최종 생성물은 혐기성 호흡에 의해 추가로 산화됩니다.

황 순환

유황은 주로 용해성 황산염이나 환원된 유기 황 화합물의 형태로 살아있는 유기체에 제공됩니다.

다리미 사이클

일부 담수체에는 고농도의 환원철염이 포함되어 있습니다. 그러한 장소에서는 환원 철을 산화시키는 철 박테리아와 같은 특정 박테리아 미생물이 발생합니다. 그들은 늪지 철광석과 철염이 풍부한 수원의 형성에 참여합니다.

박테리아는 가장 오래된 유기체로 약 35억년 전에 시생대에 나타났습니다. 약 25억년 동안 그들은 지구를 지배하며 생물권을 형성하고, 산소 대기의 형성에 참여했습니다.

박테리아는 가장 단순한 구조의 살아있는 유기체 중 하나입니다(바이러스 제외). 그들은 지구상에 나타난 최초의 유기체로 여겨진다.

22. 세균핵. 박테리아 세포 분열의 종류. 분할 과정.

분할 유형:

1. 동일 면적 이진 가로 분할, 두 개의 동일한 딸세포가 형성됩니다. 이 분할 방법을 사용하면 세로축과 가로축을 기준으로 대칭이 이루어집니다. 동일한 이분법으로 분열하는 모세포는 두 개의 딸세포를 생성하여 자체적으로 사라집니다.

2. 불평등한 이분법 또는 신진. 발아하는 동안 모세포의 한 극에 작은 새싹(새싹)이 형성되며 성장하는 동안 크기가 증가합니다. 점차적으로 새싹은 모세포의 크기에 도달한 후 후자와 분리됩니다. 신장의 세포벽은 완전히 새로 합성됩니다. 신아 과정에서는 세로축에 대해서만 대칭이 관찰됩니다. 발아하는 동안 모세포는 딸세포를 생성하며, 대부분의 경우 이들 사이에는 형태학적, 생리학적 차이가 발견됩니다. 즉, 오래된 모세포와 새로운 딸세포가 있습니다.

3. 다중분열에 의한 재생산, 단세포 시아노박테리아 그룹의 특징인 이 박테리아는 배아세포(baeocytes)라고 불리는 작은 세포를 형성합니다(그리스어. 배- 작은, 사이토- 세포), 다른 종의 수는 4 ~ 1000개입니다. 배아세포의 방출은 모체 세포벽의 파열로 인해 발생합니다. 다중 핵분열은 등면적 이분법의 원리를 기반으로 합니다. 차이점은 이 경우 이분법 이후 딸세포가 자라지 않고 다시 분열된다는 점입니다.

23. 세균핵. 박테리아의 유전 정보 교환 형태. 박테리아의 다양성.

박테리아의 유전 물질 교환 형태:

1. 수평

* 변형 – 수용 박테리아가 외부 환경으로부터 외부 DNA 조각을 포착(흡수)한다는 사실로 구성된 유전 물질의 전달.

A) 유도된(인위적으로 얻은) 형질전환은 연구 중인 배양물에 유전적 특성을 전달하려는 박테리아의 배양물에서 얻은 정제된 DNA를 박테리아 배양물에 첨가할 때 발생합니다.

B) 자발적인 형질전환은 자연 조건에서 발생하며, 유전적으로 다른 세포가 혼합될 때 재조합체의 출현으로 나타납니다. 이는 세포 용해의 결과로 또는 생존 가능한 기증 세포에 의한 활성 DNA 방출의 결과로 세포가 환경으로 방출하는 DNA로 인해 발생합니다.

* 성행위

* 형질감염은 바이러스(파지) 핵산에 의해 수행되는 세포벽이 없는 박테리아 세포의 변형 변형입니다. 형질감염을 사용하면 (세포벽 없이) 그러한 박테리아에 바이러스 감염을 유도하는 것이 가능합니다. 형질감염은 또한 다른(비세균) 세포에 이들 세포의 DNA와 재결합하거나 비리온을 재생산하거나 독립적으로 복제할 수 있는 외래 DNA를 도입함으로써 수행될 수 있습니다.

* 접합은 기증자 세포와 수용자 세포의 직접적인 접촉을 통해 수행되는 유전 물질(염색체 및 플라스미드)의 교환 과정입니다. 이 과정은 tra-operon(tra - 영어에서 transfer - transfer)이라고 불리는 유전자 세트가 있는 접합 플라스미드에 의해서만 제어됩니다.

이 오페론은 수송 장치의 합성, 접합 복제 및 표면 배제 현상을 제어합니다. 전달 장치는 접합 세포 사이에 접촉이 확립되는 데 도움이 되는 특별한 기증자 융모입니다. 기증자 융모는 내부 직경이 약 3nm인 단백질 성질의 길고(1~20μm) 얇은 관형 구조입니다.

기증자와 수혜자 사이의 접촉 확립

기증자로부터 수혜자에게 DNA 가닥을 끌어당김

수용 세포에서 상보적인 가닥에 의해 전달된 DNA 가닥이 완성되는 것

전달된 염색체(그 단편)와 수용 세포의 염색체 사이의 재조합

메로접합체 재생산

기증자와 수혜자의 특징을 지닌 세포의 형성

염색체 또는 플라스미드 DNA의 전달된 가닥의 접합 복제도 플라스미드 유전자의 제어하에 수행됩니다. 결합 플라스미드의 전형적인 예는 성 인자, 즉 F-플라스미드(영어에서 유래)입니다. . 비옥– 다산). F-플라스미드는 자율 상태에 있거나 세포 염색체에 통합될 수 있습니다. 자율적 상태에 있기 때문에 P-세포(F-플라스미드가 없는 세포)가 P+-세포(F-플라스미드를 포함하는 세포)로 바뀌는 자체 전달만 제어합니다. F-플라스미드는 박테리아 염색체의 특정 영역에 통합될 수 있으며, 이 경우 세포 염색체의 접합 전달을 제어합니다.

따라서 접합은 기증자 융모를 사용하여 기증자와 수혜자 간의 접촉을 확립하는 것으로 시작됩니다. 후자는 수용 세포의 세포막 수용체와 연결됩니다. 종종 이러한 접촉은 두 세포 사이뿐만 아니라 많은 세포 사이에서 이루어지며 짝짓기 집합체를 형성합니다. 접합 중에 DNA 가닥이 기증자 융모 채널을 통해 당겨지는 것으로 가정됩니다. 기증자 브리지는 취약하기 때문에 접합 과정이 언제든지 중단될 수 있습니다. 따라서 접합 중에 염색체의 일부가 전달되거나 덜 일반적으로 전체 염색체가 전달될 수 있습니다. F-플라스미드의 도움으로 박테리아 간의 유전자 전달 빈도가 크게 증가합니다.

* 형질도입(transduction) - 박테리오파지를 사용하여 기증자 세포에서 수용자 세포로 유전 물질을 전달하는 것입니다. 비특이적 변환과 특정 변환이 구별됩니다.

A) 비특이적 형질도입 - 한 박테리아 세포에서 다른 박테리아 세포로 DNA 단편이 무작위로 전달되는 것입니다.

B) 특정 형질도입은 박테리아 세포 염색체의 엄격하게 정의된 영역에 삽입하고 특정 유전자를 전달할 수 있는 온대 파지에 의해서만 수행됩니다.

박테리아 다양성의 분자 메커니즘

박테리아는 조직이 상대적으로 단순하고 수명이 짧기 때문에 다른 많은 유기체보다 더 빠르게 변이를 겪습니다. 이들의 다양성은 돌연변이와 유전적 재조합, 특히 전이 요소의 참여로 발생하는 것에 기초합니다.

*돌연변이는 안정적으로 유전되는 유전자형의 변화입니다. 돌연변이는 자발적이거나 유도될 수 있습니다.

a) 자발적인 돌연변이는 특별한 영향 없이 발생하며, 복제 및 복구 과정에서 오류가 발생하여 발생합니다. 자연발생 돌연변이의 평균 빈도는 약 1,106개(세포 100만 개당 돌연변이 1개)입니다.

b) 유도된 돌연변이는 훨씬 더 높은 빈도로 발생하며 다양한 돌연변이원(DNA를 손상시키는 물리적 및 화학적 요인: 이온화 방사선, UV 조사, 다양한 DNA 염기 유사체, 알킬화 화합물, 아크리딘, 항생제)에 노출된 결과로 발생합니다.

c) 점 돌연변이는 염기 교체, 염기 손실(삭제) 또는 추가 염기 출현(삽입)으로 인해 발생할 수 있습니다. 점 돌연변이는 세 가지 결과를 가져올 수 있습니다.

1) 하나의 코돈을 다른 코돈으로 대체하고, 따라서 하나의 아미노산을 다른 아미노산으로 대체하는 것;

2) 아미노산 잔기의 일련의 전체 서열에 변화를 초래하는 판독 프레임 이동;

3) 특정 지점에서 번역이 중단되는 "무의미한" 코돈의 출현

단백질 합성이 완전히 차단될 수 있습니다. 변화된 단백질이 합성됩니다

이 모든 것은 돌연변이의 일부 표현형 특성의 상실로 이어지거나 덜 자주 새로운 특성의 출현으로 이어질 것입니다.

게놈 중단은 다음으로 인해 발생할 수 있습니다.

*확장 삭제

*역전(염색체 부분의 180° 회전)

*전위(염색체 부분이 한 위치에서 다른 위치로 이동)

이 모든 것은 또한 세포(유기체)의 다양한 기능의 변화와 붕괴로 이어질 것입니다.

박테리아 및 기타 유기체의 다양성에서 큰 역할은 소위 전이 가능한 유전 요소에 속합니다. 즉, 주어진 게놈 내에서 온전한 형태로 이동할 수 있거나 한 게놈에서 다른 게놈으로 이동할 수 있는 유전 구조입니다. 플라스미드 게놈을 박테리아 게놈으로 또는 그 반대로. 전이 가능한 요소에는 IS 요소, 트랜스포손 및 에피솜의 세 가지 클래스가 있습니다.

#삽입 시퀀스(영어, 삽입 시퀀스)의 크기는 일반적으로 2,000개 염기쌍 또는 2kb를 초과하지 않습니다. (킬로베이스 – 천 염기쌍). IS 요소는 단백질 트랜스포사제를 코딩하는 유전자를 하나만 갖고 있으며, 이를 통해 IS 요소가 염색체의 다양한 부분에 통합됩니다. IS1, IS2, IS3 등의 숫자로 지정됩니다.

#트랜스포손은 거꾸로 된 IS 요소 옆에 있는 더 큰 DNA 세그먼트입니다. 그들은 염색체의 다양한 부분에 통합되거나 한 게놈에서 다른 게놈으로 이동할 수 있습니다. 즉, IS 요소처럼 행동합니다. 움직일 수 있게 하는 유전자 외에도 약물 저항성 유전자와 같은 다른 유전자도 포함되어 있습니다. 트랜스포존은 플라스미드, 바이러스, 원핵생물 및 진핵생물의 게놈에서 발견되며 IS 요소와 마찬가지로 일련 번호(Tn1, Tn2, Tn3 등)로 지정됩니다.

# 에피솜은 IS 요소와 트랜스포존을 포함하고 두 가지 대체 상태(자율 또는 통합) 중 하나로 숙주 세포의 염색체에 복제할 수 있는 훨씬 더 크고 복잡한 자기 조절 시스템을 포함합니다. 에피솜에는 다양한 온대 용원성 파지가 포함됩니다. 그들은 자체 단백질 껍질이 있고 더 복잡한 재생산 주기가 있다는 점에서 다른 모든 전이 가능한 요소와 다릅니다. 에피솜 자체는 다른 전이 요소와 마찬가지로 온전한 형태로 한 게놈에서 다른 게놈으로 이동할 수 있는 능력을 가진 바이러스입니다.

일반적으로 박테리아 세포 분열은 "이진"으로 설명됩니다. 복제 후 원형질막과 관련된 핵양체는 핵양체 사이의 막이 늘어나서 분리되고 수축 또는 격막이 형성되어 세포가 둘로 나누어집니다. 이러한 유형의 분열은 유전 물질의 매우 정확한 분포를 가져오며 사실상 오류가 없습니다(결함 세포의 0.03% 미만). 박테리아의 핵 장치인 핵양체는 초나선 상태에서 수많은 루프 도메인을 형성하는 고리형 거대(1.6mm) DNA 분자이며, 루프 도메인의 접힘 순서는 알려져 있지 않습니다.

박테리아 세포 분열 사이의 평균 시간은 20-30분입니다. 그리고 이 기간 동안 핵양체 DNA의 복제, 분리, 자매 핵양체의 분리, 추가 발산, 원래 세포를 정확히 절반으로 나누는 격막 형성으로 인한 세포 절개 등 일련의 사건이 발생해야 합니다.

이러한 프로세스의 전체 범위는 최근 몇 년 동안 연구자들로부터 큰 관심을 받아 중요하고 예상치 못한 관찰이 이루어졌습니다. 복제 지점(원점)에서 시작되는 DNA 합성이 시작될 때 성장하는 두 DNA 분자 모두 처음에는 원형질막과 연결된 상태로 유지되는 것으로 나타났습니다. DNA 합성과 동시에, 다수의 효소(토포이소머라제, 자이라제, 리가제 등)로 인해 오래된 루프 도메인과 복제 루프 도메인 모두의 슈퍼코일링을 제거하는 과정이 발생하며, 이로 인해 두 딸(또는 자매) 염색체가 물리적으로 분리됩니다. 여전히 서로 밀접하게 접촉하고 있는 핵양체. 이러한 핵양체의 분리 후에 그들은 세포의 중심, 즉 이전 위치에서 갈라집니다. 더욱이 이러한 불일치는 매우 정확합니다. 두 개의 반대 방향으로 셀 길이의 1/4이 됩니다. 결과적으로 두 개의 새로운 핵양체가 세포에 위치하게 됩니다. 이 불일치의 메커니즘은 무엇입니까? 박테리아 세포의 분열이 진핵생물의 유사분열과 유사하다는 가정이 세워졌지만(Delamater, 1953), 이 가정을 지지하는 데이터는 오랫동안 나타나지 않았습니다.

세포 분열이 손상된 돌연변이를 연구함으로써 박테리아 세포 분열 메커니즘에 대한 새로운 정보를 얻었습니다.

여러 그룹의 특수 단백질이 핵양체 발산 과정에 참여하는 것으로 밝혀졌습니다. 그 중 하나인 Muk B 단백질은 중앙 나선형 부분과 말단 구형 부분으로 구성된 거대한 동종이량체(몰 질량 약 180kDa, 길이 60nm)로 진핵생물 사상 단백질(미오신 II 사슬, 키네신)의 구조를 연상시킵니다. ). N 말단에서 Muk B는 GTP 및 ATP에 결합하고 C 말단에서는 DNA 분자에 결합합니다. Muk B의 이러한 특성은 이를 핵양체의 발산과 관련된 운동 단백질로 간주할 수 있는 근거를 제공합니다. 이 단백질의 돌연변이는 핵양체 분리의 교란을 초래합니다. 즉, 돌연변이 집단에 수많은 유핵 세포가 나타납니다.

Muk B 단백질 외에도, 핵양체 발산에는 분명히 액틴과 같은 미오신 중쇄에 결합할 수 있는 Caf A 단백질을 포함하는 원섬유 다발이 포함됩니다.

수축 또는 격막의 형성은 일반적으로 동물 세포의 세포 절개와 유사합니다. 이 경우 Fts 계열의 단백질(원섬유 감열성)이 격막 형성에 참여합니다. 이것은 여러 단백질의 그룹으로, 그 중 FtsZ 단백질이 가장 많이 연구되었습니다. 이 단백질은 대부분의 박테리아인 Archbacteria에서 유사하며 마이코플라스마와 엽록체에서 발견됩니다. 아미노산 서열이 튜불린과 유사한 구형 단백질입니다. 시험관 내에서 GTP와 상호작용할 때 긴 필라멘트 원형필라멘트를 형성할 수 있습니다. 간기에서 FtsZ는 세포질에 광범위하게 국한되어 있으며 그 양은 매우 많습니다(세포당 5~20,000개의 단량체). 세포 분열 중에 이 모든 단백질은 중격 구역에 위치하여 동물 기원의 세포 분열 중 액토미오신 고리와 매우 유사한 수축 고리를 형성합니다.

22. 세균핵. 박테리아 세포 분열의 종류. 분할 과정.

이 단백질의 돌연변이는 세포 분열의 중단으로 이어지며, 많은 핵양체를 포함하는 긴 세포가 나타납니다. 이러한 관찰은 Fts 단백질의 존재에 대한 박테리아 세포 분열의 직접적인 의존성을 보여줍니다.

격막 형성 메커니즘과 관련하여 격막 구역에서 고리가 수축하여 원래 세포가 둘로 분열된다는 몇 가지 가설이 있습니다. 그 중 하나에 따르면 원형필라멘트는 아직 알려지지 않은 모터 단백질의 도움으로 서로 상대적으로 미끄러져야 하며, 다른 하나에 따르면 원형질막에 고정된 FtsZ의 해중합으로 인해 격막 직경의 감소가 발생할 수 있습니다.

고정 조건에서 박테리아 배양 증식 단계

성장의 마지막 단계는 영양분 고갈로 인해 발생하는 정지 단계입니다. 세포는 대사 활동을 감소시키고 비필수 세포 단백질을 소비합니다. 정지 단계는 빠른 성장에서 스트레스 상태로의 전환이며, 이는 DNA 복구 및 항산화 대사에 관여하는 유전자 발현의 증가를 특징으로 합니다.

박테리아가 유동적으로 증식하지 않고 정지 상태에서 증식하면 영양 배지가 변하고 박테리아의 노폐물이 그 안에 축적되어 생리적 특성도 변합니다. 따라서 Clostridium acetottyicum의 어린 세포는 아세톤을 형성할 수 없습니다. 그들은 오래된 문화에서 이 속성을 획득합니다. 포자 함유 박테리아가 유동 배양 조건에서 성장하는 경우 분열은 되지만 포자를 생성하지는 않습니다. 박테리아가 고체 영양 배지에서 자랄 때 콜로니라고 불리는 다양한 크기, 모양 및 색상의 세포 클러스터를 형성합니다.

박테리아 균주, 순수 배양
유성생식의 특징
무성 생식의 유형, 용어
글록시니아, 유형, 질병
호르몬이 신체에 미치는 영향
해당과정의 단계
포도당 산화의 오탄당 모노포스페이트 경로
크렙스주기

세균분열

박테리아 분열은 다음과 같이 발생하는 세포 간 격막 형성의 결과로 발생합니다. DNA 분자(염색체, 플라스미드)가 특수 수용체와 결합된 CM 영역에서 복제 과정을 시작하는 사건이 발생하며 그 결과 새로 형성된 딸 DNA 분자도 수용체에 부착됩니다. 센티미터.

하나에는 부모 DNA가 부착되고 다른 하나에는 딸 DNA가 부착되는 두 수용체 사이의 후자 영역이 길어지기 시작하여 결과적으로 시간이 지남에 따라 그들 사이의 거리가 지속적으로 증가합니다. 복제 과정이 완료되면 엄격하게 적도를 따라 CM과 관련 세포벽 영역의 역함입(서로를 향해 자라는)을 통해 분리된 염색체 사이에 세포간 칸막이가 형성되기 시작합니다.

CM과 CS의 함입부분이 융합되어 세포간 격막이 형성되고, 모세포는 동일한 길이의 두 개의 딸세포로 나누어지며, 세균의 유사분열 장치의 기능은 다음을 통해 CM에 의해 수행된다. 염색체(및 플라스미드)가 같은 위치에 있도록 서로 밀어내는 신장, 발달하는 세포간 격막의 반대쪽도 같은 비율로 존재합니다.

세포 분열의 유전적 조절을 위반하면 적어도 두 가지 결과가 나타날 수 있습니다. 세포 간 격막이 형성되지 않으면 긴 사상체 형태가 나타납니다. 그러나 그러한 제어의 손상된 메커니즘이 복원되면 스레드는 정상 세포와 동일한 길이의 조각으로 나뉩니다. 어떤 경우에는 제어 메커니즘을 위반하면 적도를 따라 하나의 세포 간 격막이 형성되는 대신 하나 또는 두 개의 격막이 형성되며 각 격막은 극에 더 가깝게 위치한다는 사실로 이어집니다.

이 경우 격막의 형성은 염색체 분리와 관련이 없기 때문에 염색체가 없는 소위 미니 세포가 형성되어 모 세포에 남아 있습니다. 미니세포는 효소를 갖고 있어 다양한 생화학적 과정을 수행할 수 있지만, 염색체가 부족해 생식능력은 없다.

미니 세포 외에도 다양한 부작용으로 인해 소위 나노 세포, 즉 0.2~0.3 마이크론 크기의 작은 세포가 박테리아로부터 형성될 수 있습니다. 그들은 여과 가능한 형태의 박테리아, 기본 몸체, 초미세 박테리아 등 다양한 이름으로 설명되었습니다.

세균 세포 분열

대부분 박테리아의 L-변환 중에 형성됩니다.

이러한 세포의 크기를 1 마이크로미터 단위로 표현하는 것보다 나노미터 단위로 표현하는 것이 더 편리하기 때문에 이를 나노셀이라고 부르기 시작했습니다. 나노셀의 형성은 불리한 생활 조건에 대한 박테리아의 보편적인 반응입니다.

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1. 진핵세포의 특징적인 분열 방법은 무엇입니까? 원핵세포의 경우?

유사분열, 무분열, 단순 이분법, 감수분열.

진핵 세포는 유사 분열, 무분열, 감수 분열과 같은 분열 방법이 특징입니다.

원핵세포는 단순 이분법을 특징으로 합니다.

2. 단순 이분법이란 무엇입니까?

단순 이분법은 원핵 세포에만 특징적입니다. 박테리아 세포에는 원형 DNA 분자인 하나의 염색체가 포함되어 있습니다. 세포 분열 전에 복제가 일어나고 두 개의 동일한 DNA 분자가 형성되며 각각은 세포질막에 부착됩니다. 분열하는 동안 형질막은 두 개의 DNA 분자 사이에서 자라서 궁극적으로 세포를 둘로 나눕니다. 생성된 각 세포에는 하나의 동일한 DNA 분자가 포함되어 있습니다.

3. 유사분열이란 무엇입니까? 유사분열의 단계를 설명합니다.

유사 분열은 진핵 세포 분열의 주요 방법으로, 그 결과 동일한 염색체 세트를 가진 두 개의 딸 세포가 하나의 모세포에서 형성됩니다. 편의상 유사분열은 4단계로 구분됩니다.

● 프로페이즈. 세포에서 핵의 부피가 증가하고 염색질이 나선형으로 시작되어 염색체가 형성됩니다. 각 염색체는 동원체(이배체 세포에서 2n4c 세트)에 연결된 두 개의 자매 염색분체로 구성됩니다. 핵소체가 용해되고 핵막이 붕괴됩니다. 염색체는 hyaloplasm에 들어가며 그 안에 무작위로(무질서하게) 배열됩니다. 중심소체는 쌍으로 세포극으로 갈라져 방추 미세소관의 형성을 시작합니다. 방추사 중 일부는 극에서 극으로 이동하고 다른 실은 염색체 중심에 부착되어 세포의 적도면으로의 이동에 기여합니다. 대부분의 식물 세포에는 중심체가 없습니다. 이 경우 방추 미세소관 형성 중심은 작은 액포로 구성된 특수 구조입니다.

● 중기. 핵분열 스핀들의 형성이 완료되었습니다. 염색체는 최대 나선화에 도달하고 세포의 적도면에 질서정연하게 배열됩니다. 두 개의 염색분체 염색체로 구성된 소위 중기 판이 형성됩니다.

● 후기. 방추사 가닥이 짧아지면서 각 염색체의 자매 염색체가 서로 분리되어 세포의 반대 극을 향해 늘어납니다. 이 순간부터 분리된 염색체를 딸염색체라고 부릅니다. 세포 극은 동일한 유전 물질을 가지고 있습니다(각 극은 2n2c를 가짐).

● 말기. 딸 염색체는 세포극에서 나선형을 이루며 염색질을 형성합니다. 핵 껍질은 각 극의 핵 물질 주위에 형성됩니다. 핵소체는 형성된 두 개의 핵에 나타납니다. 스핀들 필라멘트가 파괴됩니다. 이 시점에서 핵분열은 끝나고 세포는 둘로 분열되기 시작한다. 동물 세포에서는 적도면에 고리 수축이 나타나고 두 개의 딸세포가 분리될 때까지 깊어집니다. 식물 세포는 수축에 의해 분열할 수 없습니다. 단단한 세포벽을 가지고 있습니다. 식물 세포의 적도면에서는 두 개의 딸세포를 분리하는 골지 복합체 소포의 내용물로 소위 중앙판이 형성됩니다.

4. 유사분열의 결과로 딸세포는 어떻게 동일한 유전 정보를 받는가? 유사분열의 생물학적 중요성은 무엇입니까?

중기에서는 이색분체 염색체가 세포의 적도면에 위치합니다. 자매 염색체의 DNA 분자는 서로 동일합니다. 원래 모체 DNA 분자의 복제 결과로 형성됩니다(이것은 유사분열 이전 간기의 S기에 발생했습니다).

후기 단계에서는 방추사의 도움으로 각 염색체의 자매 염색체가 서로 분리되어 세포의 반대극으로 늘어납니다. 따라서 세포의 두 극은 동일한 유전 물질(각 극의 2n2c)을 가지며, 유사분열이 완료되면 두 딸세포의 유전 물질이 됩니다.

유사분열의 생물학적 중요성은 일련의 세포 세대에 걸쳐 유전적 특성과 특성의 전달을 보장한다는 것입니다. 이는 다세포 유기체의 정상적인 발달에 필요합니다. 유사분열 중 염색체의 정확하고 균일한 분포로 인해 신체의 모든 세포는 유전적으로 동일합니다. 유사분열은 유기체의 성장과 발달, 손상된 조직과 기관의 회복(재생)을 결정합니다. 유사분열 세포 분열은 많은 유기체에서 무성 생식의 기초가 됩니다.

5. 염색체 수 - n, 염색체 - c. 다음 간기와 유사분열 기간 동안 인간 체세포의 n과 c의 비율은 얼마입니까? 성냥:

1) G1 기간에 각 염색체는 하나의 염색분체로 구성됩니다. 체세포에는 2n2c 세트가 포함되어 있으며 인간의 경우 염색체 46개, 염색체 46개로 구성됩니다.

2) G2 기간에 각 염색체는 두 개의 염색 분체로 구성됩니다. 체세포에는 2n4c 세트(46개의 염색체, 92개의 염색체)가 포함되어 있습니다.

3) 유사분열 전기에서는 염색체와 염색 분체의 집합이 2n4c(46개의 염색체, 92개의 염색 분체)입니다.

4) 유사분열 중기에서는 염색체와 염색분체의 집합이 2n4c(46개의 염색체, 92개의 염색분체)이다.

5) 유사분열 후기 말기에는 자매 염색체가 서로 분리되고 세포의 반대 극으로의 분기로 인해 각 극은 2n2c 세트(46개의 염색체, 46개의 염색분체)를 갖습니다.

6) 유사분열 말기 말에 두 개의 딸세포가 형성되며, 각각은 2n2c 세트(46개의 염색체, 46개의 염색분체)를 포함합니다.

답: 1 - B, 2 - G, 3 - G, 4 - G, 5 - V, 6 - V.

6. 유사분열은 유사분열과 어떻게 다릅니까?

원핵 세포 분열

왜 무분열을 직접 세포 분열이라고 하고, 유사 분열을 간접적이라고 생각합니까?

유사분열과 달리 무분열은 다음과 같습니다.

● 핵은 염색질 나선화 및 방추 형성 없이 수축에 의해 분열되며, 유사분열의 특징적인 4단계가 모두 없습니다.

● 유전 물질은 딸핵 사이에 고르지 않고 무작위로 분포되어 있습니다.

● 세포가 두 개의 딸세포로 더 이상 분열되지 않고 핵 분열만 관찰되는 경우가 많습니다. 이 경우 이핵 및 다핵 세포가 나타납니다.

● 에너지 낭비가 적습니다.

유사분열을 간접분열이라고 합니다. 유사분열에 비해 이는 다소 복잡하고 정밀한 과정으로 4단계로 구성되며 예비 준비(복제, 중심소체 두 배화, 에너지 저장, 특수 단백질 합성 등)가 필요합니다. 직접(즉, 단순, 원시) 분열 - 무사분열 중에 세포핵은 특별한 준비 없이 수축에 의해 빠르게 분열되고 유전 물질은 딸핵 사이에 무작위로 분포됩니다.

7. 비분할 세포의 핵에서 유전 물질(DNA)은 무정형 분산 물질인 염색질의 형태입니다. 분열하기 전에 염색질은 나선 모양으로 조밀한 구조(염색체)를 형성하고, 분열 후에는 원래 상태로 돌아갑니다. 세포가 유전 물질을 그토록 복잡하게 변형하는 이유는 무엇입니까?

분열 중 무정형 염색질과 분산 염색질로 구성된 DNA는 딸세포 사이에 정확하고 균일하게 분포하는 것이 불가능합니다(이는 유사분열 중에 관찰되는 그림입니다. 유전 물질은 고르지 않고 무작위로 분포됩니다).

반면에, 세포 DNA가 항상 압축된 상태(즉, 나선형 염색체의 일부)에 있다면, 그로부터 필요한 모든 정보를 읽는 것이 불가능할 것입니다.

따라서 세포는 분열 초기에 DNA를 가장 조밀한 상태로 옮기고, 분열이 완료된 후에는 읽기에 편리한 원래 상태로 되돌린다.

8*. 일주 동물에서는 세포의 최대 유사 분열 활동이 저녁에 관찰되고 낮에는 최소가 관찰된다는 것이 확립되었습니다. 야행성 동물의 경우, 세포는 아침에 가장 집중적으로 분열하는 반면, 유사분열 활동은 밤에 약화됩니다. 그 이유가 무엇이라고 생각하시나요?

일주 동물은 낮 시간 동안 활동합니다. 낮에는 이동하고 음식을 찾는 데 많은 에너지를 소비하는 반면 세포는 더 빨리 "마모"되고 더 자주 죽습니다. 저녁에는 신체가 음식을 소화하고 영양분을 흡수하고 충분한 양의 에너지를 축적하면 재생 과정과 무엇보다도 유사분열이 활성화됩니다. 따라서 야행성 동물의 경우 세포의 최대 유사분열 활동은 야간 활동이 끝난 후 몸이 쉬고 있는 아침에 관찰됩니다.

*별표가 표시된 과제는 학생들이 다양한 가설을 제시하도록 요구합니다. 따라서 채점할 때 교사는 여기에 주어진 답에만 초점을 맞추는 것이 아니라 각 가설을 고려하여 학생의 생물학적 사고, 추론의 논리, 아이디어의 독창성 등을 평가해야 합니다. 학생들이 주어진 답에 익숙해지도록 합니다.

Dashkov M.L.