微生物的个体生长与繁殖因微生物种类的不同而异。现以单细胞微生物细菌为例讨论如下。
(一)细菌的个体生长与繁殖
就大多数原核生物而言,其单个细胞持续生长直至分裂成两个新的细胞,这个过程称为二等分裂。杆状细菌如大肠杆菌在培养过程中,能观察到细胞延长至大约为细胞原最小长度的2 倍时,处于细胞中间部位的细胞膜和细胞壁从两个相反的方向向内延伸,逐渐形成一个隔膜,直至2 个子细胞被分割开,最终分裂形成2 个子细胞。细菌完成一个完整生长周期所需的时间随种的不同而变化较大。这种变化除了主要由遗传特性决定外,还受诸多因子的影响,包括营养和环境条件等。在适宜的营养条件下,大肠杆菌完成一个周期仅需约20min,有些细菌甚至比这更快,但更多的比其要慢。在生长周期中,每个子细胞能获得1 份完整的染色体和作为一个独立细胞存在所需的其他所有大分子、单体和无机离子的拷贝。由于DNA 在细胞生命活动中的中心地位,因此,在细胞生长与繁殖中,遗传物质DNA 的复制与分离是备受关注的重要事件。
(二)细菌拟核DNA 的复制与分离(www.xing528.com)
细菌的拟核(nucleoid)也即细菌染色体(bacterial chromosome),是一个环形的双链DNA 分子。细菌细胞在生长过程中,其双链环形DNA 分子在一个特定的位置上起始复制,该位置称为复制原点,也称复制起点。复制原点是一个约由300 个碱基组成的特异序列,它能被特异的起始蛋白所识别;DNA 复制从原点幵始,向两个相反的方向延伸,最终形成两个子染色体DNA 分子。在细胞分裂形成的两个子代细胞中,分别含有一个遗传信息完整的拟核。
据研究推测,细菌染色体DNA 的复制原点附着在细胞质膜的特定部位,在细胞生长中,随着细胞膜的增长延伸,将两个子DNA 分子拉向细胞两极,最终完成细胞分裂。大肠杆菌在适宜的生长环境中进行快速生长时,在DNA分子上往往前一次的复制还未完成,而子DNA 链上的复制,因而在DNA 分子上可出现多个复制叉现象,导致一个细胞中常含有多个DNA 分子,以适应细胞快速生长与繁殖的需要。一般在生长终止的细胞中含有一个拟核DNA 分子。
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