Etapy sporulacji i ich charakterystyka

The sporulacja jest procesem tworzenia zarodników w systemach biologicznych. W roślinach i grzybach jest środkiem reprodukcji, podczas gdy w bakteriach jest to mechanizm przetrwania.

Zarodniki grzybów mogą mieć charakter bezpłciowy lub seksualny, funkcjonując jedynie w celu utworzenia nowych włókien. Dlatego są one środkiem propagacji tych organizmów. Wszystkie grzyby nitkowate i większość drożdży wytwarza zarodniki.

W bakteriach sporulacja występuje, gdy warunki nie są sprzyjające, na przykład niedobór składników odżywczych, nadmiar ciepła lub promieniowania, gdy następuje suszenie itp. Wiele bakterii może wytwarzać zarodniki, aby poprawić ich przeżycie w niekorzystnych warunkach.

Sporulacja nie jest obowiązkowym etapem cyklu życia komórki, ale raczej przerwą. Te utajone formy nazywane są endosporami, cystami lub heterocystami (obserwowanymi głównie w cyjanobakteriach), w zależności od metody tworzenia zarodników, która różni się między różnymi grupami bakterii.

Niektóre prymitywne rośliny należące do grupy kryptogamów są również reprodukowane przez zarodniki. Na przykład mchy i paprocie.

Etapy sporulacji

Sporulacja może być podzielona na kilka etapów. W bakterii Bacillus subtilis Cały proces sporulacji trwa 8 godzin od etapu 0 do etapu VII.

Etap 0: Normalne warunki

Komórka bakteryjna ma postać wegetatywną (normalną).

Etap I: Etap powstawania włókien osiowych

Na tym etapie chromosom bakteryjny replikuje się i rozciąga na włókno osiowe. Te osiowe włókna materiału genetycznego są przyłączone do błony cytoplazmatycznej przez mezosom. Komórka wydłuża i wykorzystuje rezerwę żywności do tworzenia zarodników.

Etap II: Tworzenie się zarodników

Występuje asymetryczny podział komórek, tworząc przegrodę błony komórkowej w pobliżu jednego końca, która zamyka niewielką część DNA, tworząc w ten sposób pierwszą wersję przetrwalnika, rodzaj „przedrozporu”.

Etap III: Zaangażowanie zarodników

Błona komórki macierzystej rośnie wokół otaczającego ją zarodnika. Wczesne zarodniki mają teraz dwie warstwy membrany.

Etap IV: synteza exosporium

Chromosom komórki macierzystej rozpada się i rozpoczyna się synteza exosporium. Następnie zarodniki zaczynają tworzyć pierwotną korę między dwiema otaczającymi ją błonami. W końcu komórka ulega odwodnieniu.

Etap V: synteza peptydoglikanu

Przedporora wytwarza korę peptydoglikanu pomiędzy pierwotną błoną a błoną komórek macierzystych.

Etap VI: Synteza rozpuszczalnych kwasów zarodników

Syntetyzowany jest kwas dipikolinowy, który może zawierać jony wapnia, tworząc dipikolan wapnia. To dodatkowo sprzyja odwodnieniu cytoplazmy i tworzy warstwę powlekającą.

Etap VII: Liza komórek i uwalnianie endosporu

Dojrzały przetrwalnik jest uwalniany z komórki macierzystej. Endospora, będąc biologiczną strukturą odporności, może pozostać nieaktywna przez lata. Gdy warunki są sprzyjające, każdy endospor będzie kiełkować, dając początek komórce wegetatywnej.

Referencje

1. Ghosh, J., Larsson, P., Singh, B., Pettersson, B. F. F., Islam, N. M., Sarkar, S. N., ... Kirsebom, L. A. (2009). Sporulacja w prątkach. Materiały z Narodowej Akademii Nauk, 106(26), 10781-10786.
2. Jabbari, S., Heap, J.T. i King, J. R. (2011). Matematyczne modelowanie sieci inicjacji sporulacji w Bacillus subtilis, ujawniając podwójną rolę domniemanej molekuły sygnałowej PhrA wyczuwającej kworum. Biuletyn Biologii Matematycznej, 73(1), 181-211.
3. Karki, G. (2017). Zarodnik bakteryjny: struktura, rodzaje, sporulacja i kiełkowanie. Źródło: Online Biology Notes.
4. Piggot, P. J. i Coote, J. G. (1976). Genetyczne aspekty tworzenia endospor bakteryjnych. Opinie bakteriologiczne, 40(4), 908-62.
5. Stephens, C. (1998). Zarodnikowanie bakteryjne: kwestia zaangażowania? Current Biology: CB, 8, R45-R48.