Informatie

Bacteriën replicatie


Ik heb dit geleerd tijdens een lezing, maar op de een of andere manier heb ik moeite om dit te begrijpen. Er wordt gezegd dat bacteriën zoals E.coli 20 minuten nodig hebben om zich te delen, maar het chromosoom ervan heeft 40 minuten nodig om zich te vermenigvuldigen. Er wordt uitgelegd dat de E. coli de helft ervan heeft gekopieerd, wat 20 minuten zal duren en na het verdelen nog 20 minuten zal doorgaan om de chromosoomkopie te voltooien. Er wordt echter gezegd dat elke dochtercel één volledige en een halve kopie zal hebben nadat ze zich hebben gedeeld. Ik ben in de war dat als de bacteriën maar 20 minuten besteden om de helft ervan te kopiëren, hoe kan elke dochtercel er dan anderhalve hebben?


Verwijzend naar de zes fasen in uw diagram als fase 1 tot en met fase 6, laten we eens kijken naar fase 3: op dat moment is er één bidirectionele replicatie aan de gang, die ongeveer halverwege het chromosoom is bereikt. Het heeft dus 2 kopieën van de eerste helft van het chromosoom en 1 kopie van de rest, die nog moet worden gekopieerd. Het duurde 20 minuten om deze staat van replicatie te bereiken.

Nu begint de cel twee nieuwe replicaties, één bij "oorsprong van replicatie" op elk van de twee kopieën van de eerste helften van gedeeltelijk gerepliceerd chromosoom. Dit is de toestand die wordt getoond in fase 4. Er zijn nu drie replicaties gaande: het origineel, dat werkt aan de laatste helft van het chromosoom, en twee replicaties, die werken aan (hun eigen kopie van) de eerste helft van het chromosoom. chromosoom. Alle drie de herhalingen blijven ongeveer 20 minuten werken.

We komen dan bij fase 5: de oorspronkelijke replicatie is voltooid en het septum vormt zich om de dochtercellen te scheiden. De twee replicaties die in stadium 4 zijn begonnen, gaan door en zijn ongeveer halverwege het chromosoom.

De cellen scheiden zich en we zijn in fase 6. Maar fase 6 is dezelfde toestand voor elke dochtercel als we hadden in fase 3: een chromosomale replicatie die halverwege is (dus met anderhalve kopie). Het duurde 20 minuten om van fase 3 naar fase 6 te komen, waar we weer klaar zijn om te verdubbelen. Gedurende die 20 minuten had slechts de helft van een chromosoom tijd om te worden gekopieerd, dus het duurt twee keer zo lang (40 minuten) voor replicatie van het hele chromosoom. Dit komt goed omdat de cel drie herhalingen tegelijk doet.


Uw vraag heeft de redenering erachter al beantwoord. Onthoud dat dit alleen gebeurt in rijke media. Nu heb ik geprobeerd hier een eenvoudig model van te bouwen om te illustreren hoe DNA-niveaus in de loop van de tijd in een bepaald scenario veranderen. Ik ga uit van zeer eenvoudige (maar redelijke) cijfers voor het model. Regels zijn heel eenvoudig,

  • Celdeling in 20 min (cel verliest half DNA)
  • DNA-replicatie in 40 min (cel verdubbelt DNA-kopie)
  • Afvuren van de oorsprong van replicatie in 10 min (cel zal nog een oorsprong van replicatie hebben)
  • Op elk tijdstip zal de cel DNA-replicatie hebben, afhankelijk van het aantal oorsprong van replicaties

Ik schreef eenvoudige code in python en simuleerde,

import wiskunde import numpy als np import matplotlib.pyplot als plt import matplotlib cell_division_time = 20 #min full_DNA_replication_time = 40 #min fire_of_new_Ori = 10 #min origin_of_replications = 1 total_DNA = 1 #beginvoorwaarde time_for_simulation = 400 #min range time_coordinates =coordinates sim range(time_coordinates) = [] #Dit wordt bij elke tijdstap bijgewerkt voor t in time_coordinates: if (t%firing_of_new_Ori) == 0: origin_of_replications = origin_of_replications + 1 #Voeg meer origin of replications toe total_DNA = total_DNA + (1.0/full_DNA_replication_time)*origin_of_replications # Voeg het totale DNA dienovereenkomstig toe als (t%cell_division_time) == 0: total_DNA = total_DNA/2,0 #Bij celdeling zal het totale DNA de helft zijn origin_of_replications = 1 #We zullen de replicatieoorsprong terugzetten op 1 if (t%full_DNA_replication_time) == 0 : total_DNA = total_DNA + 1 #DNA zal dubbel zijn wanneer u één volledige replicatie voltooit origin_of_replications = origin_of_replications -1 #Remove that origin of repli kation DNA_number_coordinates.append(total_DNA) #record hoeveelheid totaal DNA in cel plt.plot(time_coordinates, DNA_number_coordinates,linewidth=2, label="DNA-kopieën") plt.axvline(x=40,linestyle='--', kleur ="red",label='Cell Division') plt.legend(loc=0) plt.axvline(x=20,linestyle='--', color="red") plt.axhline(y=1,linestyle ='--', color="red") plt.axhline(y=1.5,linestyle='--', color="red") plt.xlabel('time (min)') plt.ylabel('Totaal DNA-kopieën in enkele cel') plt.show()

Dit eenvoudige spel kan je intuïtie geven, controleer hoe DNA-niveaus veranderen in de volgende afbeelding

In stabiele toestand zullen dit aanhoudende oscillaties zijn,


Replicatie van bacteriën - Biologie

De eerste stap van bacteriële replicatie is:

A) Knijpen van het plasmamembraan B) Scheiding van dochtercellen
C) Bevestiging van het DNA aan het plasmamembraan D) DNA-replicatie

De eerste stap van bacteriële replicatie is: DNA-replicatie.

DNA moet worden gekopieerd om verder te gaan.

Welke van de volgende uitspraken is waar?

A) Kooldioxide diffundeert vanuit de longen naar het bloed en zuurstof diffundeert vanuit het bloed naar de longen. B) Koolmonoxide diffundeert vanuit de longen naar het bloed en zuurstof diffundeert vanuit het bloed naar de longen.
C) Zuurstof diffundeert vanuit de longen naar het bloed en kooldioxide diffundeert vanuit het bloed naar de longen. D) Zuurstof diffundeert vanuit de longen naar het bloed en koolmonoxide diffundeert vanuit het bloed naar de longen.
A) Kooldioxide diffundeert vanuit de longen naar het bloed en zuurstof diffundeert vanuit het bloed naar de longen.
B) Koolmonoxide diffundeert vanuit de longen naar het bloed en zuurstof diffundeert vanuit het bloed naar de longen.
C) Zuurstof diffundeert vanuit de longen naar het bloed en kooldioxide diffundeert vanuit het bloed naar de longen.
D) Zuurstof diffundeert vanuit de longen naar het bloed en koolmonoxide diffundeert vanuit het bloed naar de longen.

Antwoord & uitleg Antwoord: C) Zuurstof diffundeert vanuit de longen naar het bloed en kooldioxide diffundeert vanuit het bloed naar de longen.


REGELGEVING OP DE OORSPRONG SEQUENTIE IN E coli

Oorsprongssekwestratie

Er zijn in principe twee manieren om overmatige initiatie van replicatie te voorkomen: de ene is om het gebruik van de oorsprong te belemmeren en de andere is om de factoren die de initiatie uitvoeren te inactiveren. In E coli, oorsprongsgebruik wordt voorkomen door een proces dat oorsprongssekwestratie wordt genoemd en dat afhangt van de binding van het SeqA-eiwit aan nieuw gerepliceerde oorsprongen (Fig. 3 Tabel 1) (Lu et al. 1994 Slater et al. 1995 Brendler en Austin 1999 Waldminghaus en Skarstad 2009 ). Gebrek aan SeqA veroorzaakt vroegtijdige extra initiaties en asynchronie bij initiatie van meerdere oorsprongen (d.w.z. asynchrone fenotype).

Regelgevende routes voor replicatie-initiatie

SeqA maakt onderscheid tussen nieuwe en oude oorsprongen door de methylatiestatus van GATC-sequenties, die met hoge frequentie aanwezig zijn in de oric DNA sequentie. De adenines van deze sequenties worden herkend en gemethyleerd door Dam-methylase. Chromosomale GATC-sites blijven ongeveer een minuut gehemimethyleerd nadat de replicatievork is gepasseerd (Campbell en Kleckner 1990). De hoge frequentie van GATC-plaatsen in de oorsprong (Fig. 2) resulteert er echter in dat het oorspronkelijke DNA gehemimethyleerd blijft gedurende ongeveer een derde van een generatie na replicatie (Campbell en Kleckner 1990 Lu et al. 1994 Bach en Skarstad 2005). Gedurende deze tijd wordt de oorsprong gebonden door SeqA, dat, naast het voorkomen van GATC-methylering door Dam-methylase, de initiatie van replicatie remt (Fig. 3 Tabel 1) (Lu et al. 1994 Boye et al. 1996 Guarne et al. 2002 Fujikawa et al. 2004). Ook draagt ​​DnaA zelf bij aan oorsprongsvastlegging, waarschijnlijk door de remethylering door Dam op sommige van de GATC-locaties in oric (Lu et al. 1994 Bach et al. 2008). In vitro vormt SeqA vezels van head-to-head dimeren (Guarne et al. 2005 Kang et al. 2005 Odsbu et al. 2005). Bovendien is de binding van SeqA-multimeren aan oric kan DNA-superhelicity veranderen (Torheim et al. 1999) en ATP-DnaA-binding aan sites met lage affiniteit remmen (Nievera et al. 2006), die beide de initiatiereactie kunnen remmen (Fig. 3 Tabel 1) (Lee et al. 2001 Waldminghaus en Skarstad 2009).

Microscopie van fluorescent gelabeld SeqA geeft aan dat de meerderheid van cellulaire SeqA relatief compacte structuren vormt met het hemimethyleerde DNA bij replicatievorken (Hiraga 1998, 2000 Brendler et al. 2000 Molina en Skarstad 2004 Yamazoe et al. 2005 Fossum et al. 2007). Deze structuren zijn dynamisch en volgen de replicatievorken en binden altijd aan het meest nieuw gesynthetiseerde DNA (Yamazoe et al. 2005 Waldminghaus et al. 2012). Omdat er geen extra SeqA-foci zijn gedetecteerd die gesekwesteerde oorsprongen vertegenwoordigen, is gesuggereerd dat gesekwesteerde oorsprongen die door SeqA zijn gebonden, zich op of nabij de replicatievorkstructuren bevinden (Molina en Skarstad 2004 Bach en Skarstad 2005 Morigen et al. 2009).

Regeling door transcriptie op en nabij de oorsprong

Transcriptie rond en bij oric kan de initiatie van replicatie beïnvloeden en kan ook bijdragen aan de regulering van de initiatiefrequentie. De mioC en gidA genen bevinden zich aan de rechter- en linkerkant van oric, respectievelijk (Fig. 2). De mioC gen heeft geen sterke terminator en zijn transcripten worden doorgelezen oric (Messer en Weigel 1997). De gidA gen wordt weg getranscribeerd van oric. De mioC promotorregio bevat een DnaA-boxcluster en DnaA-binding reguleert negatief mioC gentranscriptie (Messer en Weigel 1997 Hansen et al. 2007). Transcriptie van mioC wordt onderdrukt vóór het begin van de replicatie en wordt daarna onderdrukt (Theisen et al. 1993 Ogawa en Okazaki 1994 Bogan en Helmstetter 1997). Constitutieve transcriptie van mioC belemmert de initiatie (Su'etsugu et al. 2003). Het transcriptionele patroon van gidA is tegengesteld aan die van mioC (Theisen et al. 1993 Ogawa en Okazaki 1994 Bogan en Helmstetter 1997). Het verwijderen van de promotors van deze genen heeft geen invloed op de initiatieregulatie in wildtype cellen tijdens steady-state groei, hoewel de transcriptie van deze genen de initiatie kan stimuleren in cellen die een mutatie dragen die de initiatie belemmert (Bates et al. 1997).


Regulering van celdeling in bacteriën door bewaking van genoomintegriteit en DNA-replicatiestatus

Alle organismen reguleren de voortgang van de celcyclus door de celdeling te coördineren met de DNA-replicatiestatus. Bij eukaryoten induceren DNA-schade of problemen met replicatievorkprogressie de DNA-schaderespons (DDR), waardoor cycline-afhankelijke kinasen actief blijven, waardoor verdere celcyclusprogressie wordt voorkomen totdat replicatie en reparatie zijn voltooid. Bij bacteriën wordt celdeling gecoördineerd met chromosoomsegregatie, waardoor ringvorming van celdeling over de nucleoïde wordt voorkomen in een proces dat nucleoïde occlusie wordt genoemd. Naast nucleoïde occlusie induceren bacteriën de SOS-respons nadat replicatievorken DNA-schade of belemmeringen tegenkomen die hun progressie vertragen of blokkeren. Tijdens SOS-inductie, Escherichia coli brengt een cytoplasmatisch eiwit, SulA, tot expressie dat de celdeling remt door direct aan FtsZ te binden. Nadat de SOS-respons is uitgeschakeld, wordt SulA afgebroken door Lon-protease, waardoor de celdeling kan worden hervat. Onlangs is duidelijk geworden dat SulA beperkt is tot bacteriën die nauw verwant zijn aan E coli en dat de meeste bacteriën het controlepunt voor DNA-schade afdwingen door een klein integraal membraaneiwit tot expressie te brengen. Hervatting van celdeling wordt vervolgens gemedieerd door membraangebonden proteasen die de celdelingsremmer splitsen. Verder hebben veel bacteriële cellen mechanismen om celdeling te remmen die onafhankelijk van de canonieke LexA-gemedieerde SOS-respons worden gereguleerd. In deze review bespreken we verschillende routes die door bacteriën worden gebruikt om te voorkomen dat celdeling optreedt wanneer genoominstabiliteit wordt gedetecteerd of voordat het chromosoom volledig is gerepliceerd en gescheiden.

trefwoorden: DNA-schade SOS-respons celcyclus celdeling checkpoint.

Copyright © 2020 American Society for Microbiology.

Figuren

Een model voor activering van…

Een model voor activering van de bacteriële SOS-respons. Activering van de SOS...

DNA-schade-afhankelijk controlepunt van de celcyclus...

DNA-schade-afhankelijk controlepunt van de celcyclus in E coli . Wanneer E. coli-cellen...

DNA-schade-afhankelijk controlepunt van de celcyclus...

DNA-schade-afhankelijk celcycluscontrolepunt in B. subtilis. Wanneer B. subtilis-cellen tegenkomen ...

Model voor SidA- en DidA-remming van celdeling in Caulobacter spp. volgend op…


De structuur van bacterieel DnaA: implicaties voor algemene mechanismen die ten grondslag liggen aan de initiatie van DNA-replicatie

De initiatie van DNA-replicatie is een sleutelgebeurtenis in de celcyclus van alle organismen. In bacteriën vindt replicatie-initiatie plaats bij specifieke oorsprongssequenties die worden herkend en verwerkt door een oligomeer complex van het initiatoreiwit DnaA. We hebben de structuur van de geconserveerde kern van het Aquifex aeolicus DnaA-eiwit bepaald tot een resolutie van 2,7 A. Het eiwit omvat een AAA+-nucleotide-bindende vouw die via een lange, spiraalvormige connector is verbonden met een volledig spiraalvormig DNA-bindend domein. De structuur dient als een sjabloon voor het begrijpen van de fysieke gevolgen van een verscheidenheid aan DnaA-mutaties, en geconserveerde motieven in het eiwit suggereren hoe twee kritische aspecten van oorsprongsverwerking, DNA-binding en homo-oligomerisatie, worden gemedieerd. De ruimtelijke rangschikking van deze motieven in DnaA is vergelijkbaar met die van de eukaryotisch-achtige archaeale replicatie-initiatiefactor Cdc6 / Orc1, wat aantoont dat mechanistische elementen van oorsprongsverwerking behouden kunnen blijven in bacteriële, archaeale en eukaryote domeinen van het leven.


Alternatieve replicatie

Bacteriën zijn zeer divers en sommige vormen van bacteriën repliceren niet door binaire splitsing. De cyanobacteriën Stanieria repliceert zich in de celwand en produceert tientallen of zelfs honderden nakomelingen die baeocyten worden genoemd. De celwand scheurt en alle baeocyten komen tegelijk vrij. In Epulopiscium worden twee kleine nakomelingencellen gevormd uit het gerepliceerde DNA in een grotere moedercel. Wanneer de nakomelingen volledig zijn ontwikkeld, sterft de moedercel, waarbij twee complete bacteriecellen vrijkomen. Bij sommige leden van de Planctomycetes is ook een voortplantingsproces waargenomen dat ontluiken wordt genoemd, maar de mechanica van dit proces is nog onbekend.


Bacteriën gebruiken DNA-replicatie om belangrijke beslissingen te timen

In sporenvormende bacteriën kunnen chromosomale locaties van genen de DNA-replicatiecyclus koppelen aan cruciale, eenmalige beslissingen over het al dan niet reproduceren of vormen van sporen. De nieuwe bevinding van de bio-ingenieurs van Rice University en collega's van de University of California in San Diego en de University of Houston verschijnt deze week in het tijdschrift Cel.

Zoals de meeste micro-organismen, Bacillus subtilis bacteriën zijn eencellige wezens met maar één doel: zich voortplanten door kopieën van zichzelf te maken. Maar overleven is niet altijd zo eenvoudig. Als voedsel bijvoorbeeld schaars wordt, B. subtilis moet kiezen tussen twee mogelijke paden: afsluiten, een slapende spore vormen - een proces dat 'sporulatie' wordt genoemd - en wachten op betere tijden of in twee cellen splitsen en gokken dat er genoeg voedsel is voor nog minstens één generatie.

"De beslissing over het al dan niet vormen van een spore en wanneer is een zeer belangrijke voor B. subtilis", zegt Oleg Igoshin, universitair hoofddocent bio-engineering bij Rice en een van de hoofdonderzoekers van de nieuwe studie. "Als het organisme te lang wacht, kan het verhongeren voordat het klaar is met transformeren in een spore. Als het te vroeg handelt en te snel een spore vormt, kan het worden overweldigd en overtroffen door concurrenten."

Het laboratorium van Igoshin is gespecialiseerd in het beschrijven van de werking van de complexe genetische regulerende netwerken die cellen gebruiken om dergelijke beslissingen te nemen. Hij zei dat tientallen onderzoeken in de afgelopen 25 jaar een netwerk van meer dan 30 genen hebben geïdentificeerd die B. subtilis gebruikt om sporulatie tot stand te brengen. Als er voldoende voedsel is, is dit netwerk grotendeels stil. Maar in tijden van honger werken de genen samen om een ​​spore te vormen.

B. subtilis is onschadelijk voor mensen, maar sommige gevaarlijke bacteriën zoals Bacillus anthracis, het organisme dat miltvuur veroorzaakt, vormt ook sporen door een soortgelijk mechanisme. Wetenschappers willen het proces beter begrijpen, zowel om de volksgezondheid te beschermen als om de evolutie van complexe genetische processen te onderzoeken.

De exacte werking van het sporulatienetwerk is complex. In 2012 analyseerden Igoshin en afgestudeerde student Jatin Narula een genetisch circuit stroomafwaarts van het eiwit dat bekend staat als Spo0A, de 'sporulatie-masterregulator', om uit te leggen hoe het netwerk luidruchtige fluctuaties in Spo0A-activiteit filtert. Door ruis uit te filteren, kunnen cellen nauwkeurig bepalen of Spo0A-activiteit boven de drempel ligt die sporulatie veroorzaakt.

In de nieuwe studie probeerden Narula, Igoshin en medewerkers uit te leggen hoe B. subtilis keert zijn sporulatiebeslissing met zijn celdelingscyclus, een geprogrammeerde reeks gebeurtenissen die cellen normaal gesproken volgen om zich voort te planten.

"Succesvolle sporulatie vereist twee volledige kopieën van het bacteriële chromosoom, dus coördinatie tussen de sporulatiebeslissing en de voltooiing van DNA-replicatie is erg belangrijk," zei Narula. "Een goede analogie zou een cursus biologie van een semester kunnen zijn. Lessen worden in een bepaalde volgorde gepresenteerd en studenten worden getest nadat ze hebben geleerd. Als het eindexamen in de eerste week zou worden afgelegd, zouden studenten vrijwel zeker niet slagen."

Igoshin zei dat toen de onderzoekers op zoek gingen naar hoe sporulatiebeslissingen werden getimed naar de celcyclus, verschillende onderzoeken, waaronder eerder werk door teamleden, een belangrijke aanwijzing gaven: onder verhongeringsomstandigheden was aangetoond dat de activiteit van het hoofdregulatorgen piekte eenmaal per celcyclus.

Bij het onderzoeken hoe deze piek zich voordeed, verdiepte Narula zich door tientallen gepubliceerde onderzoeken en merkte een discrepantie op tussen sommige experimentele resultaten en de algemeen aanvaarde kijk op de interacties tussen twee belangrijke spelers in het sporulatienetwerk, een eiwit genaamd Spo0F en een kinase genaamd KinA. Om deze discrepantie op te lossen, heeft Narula een wiskundig model gebouwd waarin overtollige Spo0F KinA-activiteit remt. Het nieuwe model toonde aan dat veranderingen in de verhouding van KinA tot Spo0F de puls kunnen produceren die vergelijkbaar is met die in experimenten.

"De remming van KinA door 0F resulteert in een 'negatieve feedbacklus', wat betekent dat de circuituitgang werkt om de input die het activeert tegen te gaan," zei Narula, co-hoofdauteur van het onderzoek. "Dergelijke lussen komen veel voor in technische en biologische systemen en werken meestal om de dingen relatief constant te houden ondanks externe verstoringen. Een eenvoudig voorbeeld van negatieve feedback is de thermostaat in uw huis. Als de temperatuur daalt, blijft uw verwarming aan totdat de temperatuur terug is normaal. Als er een vertraging in de terugkoppeling is, kan het systeem overreageren en een piek produceren. Met de thermostaat, bijvoorbeeld, als de verwarmingseenheid enige tijd blijft draaien nadat de gewenste temperatuur is bereikt, kan de temperatuur tijdelijk piek voordat je weer op het gewenste niveau komt."

Igoshin en Narula zeiden dat soortgelijke pieken een gevolg lijken te zijn van de vertraagde negatieve feedbacklus in het netwerk die de hoeveelheid actieve Spo0A regelt. Bovendien werden deze pieken getimed op basis van de posities van de KinA- en Spo0F-genen op het bacteriële genoom.

Om te delen en te reproduceren, moeten bacteriën een duplicaatkopie van hun DNA maken. Omdat replicatie van circulair bacterieel DNA altijd op een bepaald punt begint, vermoedde Narula dat de locatie van de KinA- en Spo0F-genen cruciaal zou kunnen zijn. Als er een was gelokaliseerd in de buurt van het punt waar de DNA-replicatie begon, zou de cel twee kopieën van dat gen bevatten - een verdubbeling van de productiesnelheid van dat eiwit - gedurende de DNA-replicatieperiode. Als het andere gen zich zou bevinden op het deel van de cirkel dat het laatst is gekopieerd, zou de verhouding van KinA tot Spo0F alleen één-op-één zijn als de DNA-replicatie bijna voltooid was.

Igoshin en Narula gebruikten een wiskundig model van het netwerk om aan te tonen dat dit type genrangschikking verantwoordelijk zou kunnen zijn voor pieken in Spo0A-activiteit na elke ronde van DNA-replicatie. Om hun idee te verifiëren, werkten ze samen met experimentele biologen Anna Kuchina, co-hoofdauteur van de studie, en Gürol Süel, co-hoofdonderzoeker, beide van de Universiteit van Californië in San Diego.

Experimenten toonden aan dat de pieken van Spo0A-activiteit altijd volgden op de voltooiing van DNA-replicatie, zoals het model voorspelde. Bovendien gebruikten Kuchina en collega's biotechnologie om gemuteerde vormen van B. subtilis waarin de twee kritische genen zich bij elkaar bevonden. De Spo0A-piek van de vertraagde negatieve feedbacklus werd niet waargenomen in de mutanten en ze konden geen sporen produceren. In een andere gemanipuleerde stam werd de feedbacklus tussen Spo0A en Spo0F geëlimineerd. Dit leidde tot een geleidelijke toename van Spo0A-activiteit in tegenstelling tot een piek, en dergelijke cellen hadden een aantal keer meer kans om te falen of te sterven tijdens sporulatie.

"We ontdekten dat de relatieve locatie van sporulatiegenen op de DNA-cirkel vergelijkbaar was in meer dan 30 soorten sporenvormende bacteriën, waaronder Bacillus anthracis"Zei Igoshin. "Dit bewijs suggereert dat het DNA-timingmechanisme sterk geconserveerd is, en het is mogelijk dat andere tijdkritieke functies die verband houden met de celcyclus op een vergelijkbare manier kunnen worden gereguleerd."


Vergelijking van typen

Er zijn twee verschillende soorten organismen, namelijk de prokaryoten en de eukaryoten. Het proces van celdeling varieert tussen deze organismen. Bij prokaryoten is het celdelingsproces eenvoudiger dan bij eukaryoten. Het proces van celdeling in prokaryoten wordt mitose of ongeslachtelijke voortplanting genoemd. Bij eukaryoten vindt samen met mitose een celdelingsproces genaamd meiose of seksuele reproductie plaats.

Mitose is vrij eenvoudig en de nieuw gevormde dochtercellen zijn in staat nieuwe cellen te reproduceren. De genetische samenstelling van de ouder- en dochtercellen blijft hetzelfde. Aan de andere kant is meiose een complex proces waarbij het aantal chromosomen of het genetische materiaal in de dochtercellen wordt gehalveerd. De dochtercellen gevormd na meiose kunnen alleen nieuwe cellen reproduceren door te combineren met een andere cel.


Replicatie van bacteriën - Biologie

Bacillus subtilis is een van de best begrepen prokaryoten in termen van moleculaire biologie en celbiologie. De uitstekende genetische ontvankelijkheid en relatief grote omvang hebben krachtige hulpmiddelen opgeleverd om een ​​bacterie in alle mogelijke aspecten te onderzoeken. Recente technologische verbeteringen hebben nieuwe en verbazingwekkende inzichten opgeleverd in de dynamische structuur van dit eencellige organisme. Het organisme is een model voor differentiatie, gen/eiwitregulatie en celcyclusgebeurtenissen in bacteriën.

Dit boek geeft een overzicht van de meest recente spannende nieuwe onderzoeksgebieden en geeft een beeld van de belangrijkste cytologische aspecten van een modelbacterie. De auteurs presenteren de meest recente kennis over onderwerpen als de replicatie en segregatie van het chromosoom, celdeling, replicatie en groei, de celcyclus, transcriptie, translatie, regulatie, het actine cyctoskelet, het celmembraan en de celwand, biofilmvorming en sporulatie. Ook komen DNA-reparatie, de regulatie van transcriptie door RNA-moleculen en de regulatie van eiwitactiviteit door proteolyse aan bod. De auteurs voegen naadloos de gebieden van bacteriële celbiologie en moleculaire biologie samen om een ​​integraal beeld van de bacteriële cel te geven, waardoor een begrip ontstaat van de manier waarop een bacteriële cel functioneert als een geheel en in 3D, dwz hoe het ruimtelijk is georganiseerd, en zelfs hoe bacteriecellen met elkaar communiceren, of hun leven geven voor de hele gemeenschap.

Een onmisbaar boek voor iedereen die geïnteresseerd is in Bacil, celbiologie of bacteriële genetica en moleculaire biologie.

"Dit zal waardevol zijn voor onderzoekers op het gebied van bacteriële genetica, eiwitsynthese, celdeling en sporulatie. Het kan ook geschikt zijn voor gevorderde afgestudeerde studenten. Het biedt een waardevolle bron van recente gegevens op één plek." van Doodys (2007)

"een zeer uitgebreid en gezaghebbend verslag over het laatste onderzoek. perfect als referentie voor cursussen op bachelor- en masterniveau voor gevorderden. Een must-read voor iedereen die geïnteresseerd is in zowat elk aspect van bacterieel onderzoek." van Internat. microbiologisch. (2007) 10: 227

"Dit boek is een echte aanrader. Geschikt voor zowel studenten als hoogopgeleide professionals!!" van J. Microbiol. Methoden (2007) 71: 90-91

". een verplichte aankoop voor gespecialiseerde onderzoekslaboratoria." van SGM Microbiology Today (2007)

(EAN: 9781904455127 9781913652296 Onderwerpen: [bacteriologie] [microbiologie] [moleculaire microbiologie] [genomica] [omgevingsmicrobiologie])


Transformatie

De derde manier waarop bacteriën DNA uitwisselen, wordt DNA-transformatie genoemd. Sommige bacteriën hebben systemen ontwikkeld die vrij DNA van de buitenkant van de bacteriële cel naar het cytoplasma transporteren. Deze bacteriën worden 'van nature competent' voor DNA-transformatie genoemd. Natuurlijke DNA-transformatie van Streptococcus pneumonaiae leverde het eerste bewijs dat DNA codeerde voor het genetische materiaal in experimenten van Oswald Avery en collega's. Enkele andere van nature competente bacteriën omvatten: Bacillus subtilis, Haemophilus influenzae, en Neisseria gonorroe. Andere bacteriesoorten zoals E coli zijn van nature niet competent voor DNA-transformatie. Wetenschappers hebben veel manieren bedacht om niet-competente bacteriën fysiek of chemisch te dwingen DNA op te nemen. Deze methoden van kunstmatige DNA-transformatie vormen de basis van het klonen van plasmiden in de moleculaire biologie.

De meeste van nature competente bacteriën reguleren de transformatiecompetentie, zodat ze alleen DNA in hun cellen opnemen als er een hoge celdichtheid in de omgeving is. Het vermogen om te voelen hoeveel andere cellen zich in een gebied bevinden, wordt quorumdetectie genoemd. Bacteriën die van nature competent zijn voor DNA-transformatie, brengen tien tot twintig eiwitten tot expressie die een structuur vormen die de bacteriële celenvelop omspant. Bij sommige bacteriën is deze structuur ook nodig om een ​​bepaald type pilus te vormen, anders dan de F-factor pilus. Andere bacteriën brengen vergelijkbare structuren tot expressie die betrokken zijn bij het afscheiden van eiwitten naar buiten medium (Type II-secretie). Daarom lijkt het erop dat DNA-transformatie en eiwitsecretie samen zijn geëvolueerd.

Tijdens natuurlijke DNA-transformatie wordt dubbelstrengs DNA door een eiwitreceptor aan het celoppervlak van de ontvanger gebonden. Eén streng van het DNA wordt door de celenvelop getransporteerd, waar het kan recombineren met vergelijkbare sequenties die aanwezig zijn in de ontvangende cel. Als het opgenomen DNA niet homoloog is met genen die al in de cel aanwezig zijn, wordt het DNA meestal afgebroken en nucleotiden vrijgekomen worden gebruikt om nieuw DNA te synthetiseren tijdens normale replicatie. Deze observatie heeft geleid tot de speculatie dat de DNA-transformatiecompetentie oorspronkelijk is geëvolueerd om de verwerving van nucleïnezuren voor voedsel mogelijk te maken.

Men denkt dat de bron van DNA voor transformatie DNA is dat vrijkomt uit andere cellen in dezelfde populatie. De meeste van nature competente bacteriën breken spontaan uit elkaar door zich uit te drukken enzymen die de celwand breken. Autolyse zal het genomische DNA vrijgeven in de omgeving waar het beschikbaar zal zijn voor DNA-transformatie. Dit resulteert natuurlijk in de dood van sommige cellen in de populatie, maar meestal niet in grote aantallen cellen. Het lijkt erop dat het verlies van een paar cellen uit de populatie wordt gecompenseerd door de mogelijkheid om nieuwe eigenschappen te verkrijgen door DNA-transformatie.


Bekijk de video: Paskaita. Lytinis dauginimasis ir mejozė II (November 2021).