Bacteriële DNA-replicatie: 3 belangrijke concepten

Inhoud

• Hoe verschilt bacteriële DNA-replicatie van eukaryote DNA-replicatie?
• Waar vindt DNA-replicatie plaats in bacteriën?
• Hoe delen en reproduceren bacteriële cellen?
• Wat is het fundamentele verschil tussen bacterieel genomisch DNA en plasmide-DNA?

Hoe verschilt bacteriële DNA-replicatie van eukaryote DNA-replicatie?

Contrastkenmerken onder bacteriële Stappen voor DNA-replicatie (prokaryotisch) en eukaryoot DNA-replicatie processen worden voornamelijk geïdentificeerd met het verschil in complexiteit en grootte van het DNA en de cel.

In prokaryotische cellen is er slechts één startplaats voor het replicatieproces dat gelijktijdig plaatsvindt in twee tegengestelde koppen en in het celcytoplasma, in tegenstelling tot eukaryote cellen, die talrijke gebieden van oorsprong van replicatie hebben en unidirectionele replicatie binnen het nucleoplasma gebruiken.

Andere belangrijke feiten met betrekking tot het replicatieproces:

• In vergelijking met de prokaryoten heeft Eukaryoten 25 keer meer DNA-gehalte.
• Eukaryotische cellen hebben over het algemeen een dubbel aantal DNA-polymerasen in vergelijking met de prokaryotische cellen (heeft normaal twee DNA-polymerasen) Replicatie vindt bovendien veel sneller plaats in prokaryotische cellen, in vergelijking met de eukaryoten. Ze hebben meestal slechts 40 minuten nodig, terwijl mensen misschien wel 400 uur nodig hebben.
• Eukaryoten hebben ook een bepaalde interactie voor het repliceren van telomeren op hun chromosome's sluitingen (einde). Hoewel prokaryoten cirkelvormige chromosomen hebben, is er dus geen telomeer aanwezig.
• De korte replicatie in prokaryoten gebeurt aanhoudend, maar in eukaryote cellen DNA-replicatie tijdens de celcyclus meer bepaald in de synthetische (S-fase).

Waar vindt DNA-replicatie plaats in bacteriën?

Het bacteriële DNA-replicatieproces vindt plaats in het cytoplasma.

De "celcyclus" van de bacterie begint met het begin van de replicatie op de oorsprong van de enkele replicatie. Replicatie is afhankelijk van de lengte van een chromosoom, gevolgd door enige tijd totdat de deling is voltooid.

Andere belangrijk feiten over bacteriegroei en DNA-replicatie:

• Micro-organismen groeien in het algemeen onder twee unieke omstandigheden, ofwel onder een beperkte toevoer van voedingsstoffen. Dit wordt aangeduid als statische microbiële groei (geen toename van de bevolking) of in een overvloedige toevoer van voedingsstoffen, waar de groei van de bevolking (populatie) snel is en wordt geïmpliceerd als logaritmische microbiële groei.

• Dit is de manier waarop het gebeurt wanneer bacterieculturen dichter zijn of sommige verschillende variabelen de groei van de bevolking weerstaan.

DNA-replicatie in een bacterie tijdens de log-fase gebeurt continu. Dit is een fundamentele veronderstelling die afhankelijk is van de bijbehorende vier basisfeiten:

• Het genoom van E. coli is ongeveer 4.5 miljoen basenparen lang.

• De snelheid van replicatie is ongeveer 1000 basen/sec.

• Replicatie duurt 15 minuten om te voltooien

• Er is slechts één replicatieoorsprong in het genoom.

Om 4.5 miljoen basen van een bacterie te dupliceren, heb je 4.500 sec of 75 minuten nodig (als de replicatiesnelheid 1000 bp/sec is). De DNA-replicatie, zelfs bij een trage duplicatiesnelheid, duurt ongeveer een uur als de DNA-replicatieproces is continu.

Nu rijst de vraag: hoe kan een E.coli-bacterie zijn DNA in 75 minuten kopiëren?

• De verklaring is dat de oorsprong van de replicatie begint voordat de replicatie van het chromosoom is voltooid. Als de ori elke 15 minuten begint wanneer de primaire replicatie na 75 minuten is voltooid, bevat het chromosoom extra extra replicatievorken.

• Bijgevolg is er in microscopisch kleine organismen niet iets dat erg lijkt op de "celcyclus" zoals in eukaryote cellen. We verwijzen ook niet naar mitose met betrekking tot kernhoudende cellen, maar celdeling. Bovendien is reproductie een term die niet vaak wordt gebruikt in de microbiële wetenschap.

Hoe delen en reproduceren bacteriële cellen?

Binaire splitsing is het type reproductieproces waardoor de meeste micro-organismen hun aantal vermenigvuldigen.

Bacterie splitst zich in twee dochtercellen. Het fenomeen binaire splitsing begint wanneer het DNA van de bacterie zich vermenigvuldigt. Bacteriële cel verlengt zich eerst en geeft vervolgens aanleiding tot twee dochtercellen door het DNA-gehalte van de oudercel te splitsen. Elke dochtercel is de kloon van een oudercel.

Binaire splitsing en andere vormen van reproductie in bacteriën:

Binaire splijting

De meeste microscopisch kleine organismen zijn voor hun voortplanting afhankelijk van binaire splitsing. Het is een elementaire vorm van voortplanting:

• Een cel groeit in omvang (meestal het dubbele van de oorspronkelijke grootte) en splitst zich daarna in tweeën.
• Elke dochtercel een complete replica van zijn fundamentele erfelijke materiaal (genoom).

Bacteriële celdeling wordt geanalyseerd in veel onderzoekscentra wereldwijd. Deze onderzoeken brengen de genetische mechanismen aan het licht die de bacteriële celdeling beheersen - de mechanica van deze cyclus begrijpen en overwegen om nieuwe stoffen of antibiotica te produceren die expliciet gericht zijn op bacteriële celdeling.

Enkele ongebruikelijke vormen van voortplanting bij bacteriën:

• Er zijn microben die ongebruikelijke vormen van celdeling gebruiken om zich te vermenigvuldigen.
• De microben groeien meer dan twee keer hun oorspronkelijke celgrootte en gebruiken daarna volgende delingen om meerdere dochtercellen te vormen.
• Sommige bacteriesoorten vermenigvuldigen zich door het proces van ontluiken.
• Anderen vormen een structuur (intern) die zich vormt in het cytoplasma van een grotere "moedercel".
• Er zijn maar weinig voorbeelden van deze verrassende soorten bacteriële reproductieprocessen.

Baeocytproductie in de cyanobacterie Stanieria

De productie van baeocyten vindt plaats in de volgende stappen:

• Stanieria gebruikt nooit het proces van binaire splitsing voor vermenigvuldiging. Het begint als een kleine bolvormige cel van ongeveer 1 tot 2 m breed. Deze cel wordt een baeocyte genoemd (wat "een kleine cel" betekent).
• De baeocyt begint te groeien en vormt uiteindelijk een vegetatieve cel tot 30 m groot. Naarmate het zich ontwikkelt, wordt het cel-DNA keer op keer gedupliceerd en creëert de cel een dichte extracellulaire matrix.
• De vegetatieve cel verandert uiteindelijk in een bruikbare fase waar het een snelle progressie van cytoplasmatische delingen doormaakt om meerdere baeocyten af ​​te leveren.
• Het extracellulaire raamwerk scheurt uiteindelijk open, waardoor de baeocyten vrijkomen. Verschillende individuen van de Pleurocapsales (een orde van cyanobacteriën) gebruiken verrassende voorbeelden van verdeling in hun voortplanting.

Ontluikend in bacteriën

• Ontluikend is waargenomen bij individuen van de Firmicutes, Cyanobacteria, Planctomycetes (ook bekend als de Low G+C Gram-Positive Bacteria) en de prothecaat Proteobacteria.
• Hoewel het mechanisme van knopvorming uitgebreid is bestudeerd in de gist (Saccharomyces cerevisiae), een eukaryotisch systeem, wordt het mechanisme van knopontwikkeling nog steeds onderzocht en onderzocht.

Intracellulaire productie van nakomelingen door sommige Firmicutes

• Metabacterium polyspora, Epulopiscium-soorten en de gesegmenteerde filamenteuze bacteriën (SFB) structureren talrijke intracellulaire nakomelingen.
• Voor sommige microben lijkt deze cyclus de beste manier om zich te vermenigvuldigen. De intracellulaire groei van nakomelingen in deze microscopische organismen geeft overeenkomsten met de ontwikkeling van endosporen in Bacillus subtilis. 

Bij gigantische Epulopiscium-soorten begint dit buitengewone regeneratieve systeem met ongelijke celdeling. In plaats van de FtsZ-ring in het midden van de cel te plaatsen, zoals bij het proces van binaire splitsing: 

1. Z-ringen worden dicht bij beide celterminals in Epulopiscium geplaatst. 
2. Deling vormt een gigantische moedercel en twee kleine dochtercellen. 
3. De kleine cellen bevatten DNA en volledig overspoeld worden door de gigantische moedercel. 
4. De binnenste nakomelingen ontwikkelen zich in het cytoplasma van de moedercel. 
5. Zodra de groei van het nageslacht is voltooid, degradeert de moedercel en levert het nageslacht.

Wat is het fundamentele verschil tussen bacterieel genomisch DNA en plasmide-DNA?

Genomisch DNA en plasmide-DNA zijn twee soorten DNA die worden tentoongesteld door levende organismen.

Genomisch DNA is het chromosomale DNA van levende levensvormen die genetische gegevens bevatten. Aan de andere kant is plasmide-DNA extrachromosomaal DNA dat aanwezig is in microscopische organismen, archaea en enkele eukaryoten.

• Het belangrijkste verschil tussen het plasmide-DNA en genomisch DNA is dat genomisch DNA van fundamenteel belang is voor het uithoudingsvermogen van levensvormen.
• Plasmide-DNA is niet essentieel voor het voortbestaan ​​van levende organismen. Evenzo verschillen genomisch en plasmide-DNA ook in hun grootte. Genomisch DNA is gewoonlijk groter dan plasmide-DNA.
• Genomisch DNA bevat cruciale genen die alle primaire en waardevolle eiwitten produceren. Plasmide-DNA bevat echter genen die de wezens extra voordelen geven. Dit is vervolgens ook een onderscheid tussen genomisch en plasmide-DNA.

Lees ook:

• Rna-splitsingsstappen
• DNA-replicatiestappen 2
• Zendbereiksensor 4 voordelen Belangrijke stappen voor probleemoplossing
• Stappen voor het gebruik van een telescooponderdelen van een telescoop

Dr Abdullah Arsalan

Ik ben Abdullah Arsalan, heb mijn doctoraat in de biotechnologie afgerond. Ik heb 7 jaar onderzoekservaring. Ik heb tot nu toe zes artikelen gepubliceerd in tijdschriften met een internationale reputatie met een gemiddelde impactfactor van 6, en er zijn er nog een paar in behandeling. Ik heb onderzoekspapers gepresenteerd op verschillende nationale en internationale conferenties. Mijn interessegebied is biotechnologie en biochemie met speciale nadruk op eiwitchemie, enzymologie, immunologie, biofysische technieken en moleculaire biologie.