Reproduction of Bacteria

Bacteria multiply by asexual division, very fast. The length of one reproductive cycle is 20–150 min (the more favorable the conditions, the shorter the cycle). Reproduction is regulated by the amount of nutrients and concentrations of bacterial metabolism products. Asexual division begins with cell elongation and replication of the bacterial ring chromosome. Replication begins at the OriC site - the site of attachment of the chromosome to the plasma membrane. The genetic identity of clones (daughter cells) is limited by random mutations. The formation of a new section of membrane between these two attachments shifts the newly formed daughter chromosomes apart. Thus, there may be a situation where the cells move away sufficiently and a septum is formed, or the two daughter cells separate from each other - the so-called dam division.

Replication of bacterial DNA
It runs in both directions against each other, it is semi-conservative. Synthesis and repair are controlled by DNA polymerase. The leader chain runs from the 5 'to the 3' end, synthesis continuously. The lagging chain - the synthesis of Okazaki fragments - is connected together by ligase. The enzymes involved in bacterial DNA replication are:


 * helicases - untangling
 * topoisomerases - release tension in the resulting DNA
 * gyrase - removal of excess threads

Gene expression

 * Transkripce do RNA

DNA-dependentní RNA-polymeráza nasedá na promotor sigma faktorem.


 * Translace

Ribozomy jsou menší a strukturálně odlišné od ribozomů eukaryot (antibiotika účinkují selektivně jen na bakterie), tudíž je velmi rychlá – ribozomy se připojují hned na ještě nehotovou mRNA


 * Kontrola genové exprese

Bakterie mají schopnost adaptovat se na změnu prostředí (vniknutí do hostitele), což je dvoustupňový proces – senzor &gt; aktivátor / represor

Mutations
Bakteriální mutace jsou bodové nebo větší změny – delece, inverze, inzerce. Mnohé mutace vedou k přerušení metabolické dráhy – auxotrof (nevyroste na kultivačním médiu, kde chybí onen produkt). Je zde i možnost vzniku výhodných znaků – schopnost odolat bakteriofágům, chemikáliím či ATB. Mutace rozdělujeme na mutace spontánní a indukované


 * analogy bází, alkylační činidla, interkalační agens
 * Amesův test mutagenity – čím více auxotrofních kmenů zpětně mutuje – tím více jich na médiu vyroste – tím je médium mutagennější

Plasmids
Jsou to malé, cirkulární molekuly DNA nezávislé na bakteriálním chromozomu se samostatnou replikací. Nesou několik desítek genů, které nejsou pro bakterii nezbytné:


 * episomový plasmid – může existovat i integrovaný do chromosomu
 * konjugativní plasmid – geny pro tvorbu pilů, během konjugace dokážou přenášet své kopie do jiných bakterií

Recombination
Rekombinace je přerušení a opětovné spojení DNA s výměnou jejích segmentů. Může být:

1. Heterologní

Dochází ke vnesení nových genů a vzájemné výměně mezi párem homologních sekvencí DNA. Rozlišujeme zde transpozony, integrony.

Transpozony

Přesouvání uvnitř genomu i z plazmidu na chromosom, označujeme jako „skákavé geny“. Přesunem tr. se mohou spouštět a vypínat určité geny. Od viru se liší tím, že postrádají reprodukční cyklus, od plazmidu neschopností samostatné replikace a existence mimo chromosom. Po včlenění – mutace, může nést stop-kodóny, terminační sekvence, promotory.


 * inzerční sekvence – nejjednodušší typ transpozonu, nese jen gen pro trasposázu a obráceně orientované sekvence na konci (inverted repeats)
 * složené transpozony – alespoň jeden gen navíc oproti IS, (geny pro faktory virulence, pro rezistenci na ATB)

2. Homologní

Některé bakterie mění své vlastnosti přeskupením vlastních genů. Rozlišujeme poté místní inverzi a genovou konverzi, např. u gonokoků (Neisseria gonorrhoeae), kdy dochází ke změně antigenního složení, vzniku nových sérotypů. Existuje řada genů pro antigeny, jen jeden je funkční a ostatní defektní – množení a přeskupení genů → funkční gen se stává defektní a nějaký z defektních zase funkční.

Interbacterial exchange of genetic information

 * 1) Konjugace
 * 2) Transformace
 * 3) Transdukce

Related articles

 * Bacteria
 * Prokaryota
 * Parasexual processes in bacteria