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Im Gegensatz zu den in höheren Lebensformen vorkommenden eukaryotischen Zellen weisen prokaryotische Zellen, wie beispielsweise einzellige Bakterien, auf kein Kern und kann sich nicht durch Duplizieren der Kernchromosomen reproduzieren.
Stattdessen multiplizieren sie sich mit einem als binäre Spaltung bezeichneten Prozess, bei dem sich die Zelle einfach in zwei Teile aufteilt. Ein Teil der bakteriellen Überlebensstrategie besteht darin, sich unter günstigen Bedingungen so schnell wie möglich zu reproduzieren. Wenn die Temperatur stimmt und Nahrung verfügbar ist, ermöglicht die binäre Spaltung ein schnelles Zellwachstum.
Die neuen Zellen müssen immer noch dieselben sein wie die Elternzellen, daher muss das genetische Material identisch sein. Dies bedeutet, dass die DNA-Moleküle der Zellen während des Binärspaltungsprozesses dupliziert werden müssen. Obwohl dies zusätzliche Schritte hinzufügt, ist die binäre Spaltung immer noch viel einfacher und schneller als Eukaryotische Zelle Fortpflanzung und ist gut geeignet für das Verhalten von Bakterien.
Was ist binäre Spaltung?
Der Prozess der binären Spaltung ist eine Methode der asexuellen Reproduktion, die zu zwei führt identische Tochterzellen aus einer einzigen Elternzelle.
Da es einfacher ist als der kernbasierte Mitoseprozess der eukaryotischen Zellteilung, können Bakterien damit schnell an Zahl zunehmen, wenn die Bedingungen und Ressourcen dies zulassen. Diese schnelle Vermehrung ist ein Vorteil im Wettbewerb mit anderen Bakterien und anderen einzelligen Lebensformen.
Bakterien konsumieren einfach die verfügbaren Lebensmittel, scheiden ihren Abfall aus und teilen sich, wenn sie eine Größe erreichen, die es ihnen ermöglicht, sich in zwei lebensfähige kleinere Zellen zu teilen.
Was sind die Schritte bei der binären Spaltung?
Obwohl der Prozess der binären Spaltung relativ einfach ist, müssen noch einige Schritte ausgeführt werden, bevor neue Zellen gebildet werden.
Zunächst muss sich der einzelne zirkuläre Strang der bakteriellen DNA aufrichten. DNA Replikation des Stranges erfolgt dann. Gleichzeitig wächst die Zelle in eine längliche Form und die Zellmembran schließt sich dann zwischen den beiden neuen Zellen nahe der Mitte der länglichen Elternzelle. Die detaillierten Schritte sind wie folgt:
Das DNA-Molekül, das den genetischen Code für die Bakterienzelle enthält, ist ein kreisförmiger Strang, der normalerweise eng gewickelt ist. Es muss abwickeln und richten Sie es gerade aus, damit es kopiert werden kann.
Während die Zelle noch wächst, wächst das Enzym DNA-Polymerase dupliziert den DNA-Strang. Die beiden Kopien heften sich an die Zellmembran.
Wenn die Zelle größer wird, verlängert sie sich durch Hinzufügen von Zellwand- und Membranmaterial in der Mitte. Die zwei Kopien der DNA, die an der Zellmembran hängen, werden in Richtung gezogen entgegengesetzte Enden der Zelle in Vorbereitung auf die endgültige binäre Spaltung.
Bei der binären Spaltung teilt sich eine übergeordnete Zelle in zwei Tochterzellen von gleicher Größe. Auf halbem Weg zwischen den verlängerten Zellenden beginnt die Zellmembran in die Mitte der Zelle hinein zu wachsen. Sobald die Membran die beiden Zellen versiegelt hat, können sie sich trennen.
Die beiden neuen Tochterzellen enthalten nun einen vollständigen Satz von gewickelter DNA sowie einen Anteil an Zellribosomen und Plasmiden. Sie sind bereit zu wachsen und spalten sich schließlich
Binäre Spaltung vs. Mitose
Während die binäre Spaltung ein weniger komplexer Prozess ist als die eukaryotische Zellteilung mittels Mitose, führen beide zu identischen Tochterzellen.
Bakterien verwenden eine binäre Spaltung, da dieser Prozess bestimmte evolutionäre Vorteile für hat einzellige Organismen. Die Mitose ist aufgrund ihrer vielen Schritte der kontrolliertere Prozess.
Die Zellteilung in mehrzelligen Organismen kann aufhören, wenn sie nicht benötigt wird, oder sie kann auf die Bildung von Organen und komplexen Strukturen gerichtet sein. Beim Menschen zum Beispiel unkontrolliertes Zellwachstum kann zu Tumoren und Krebs führen.
Für Bakterien ist eine unkontrollierte Vermehrung und ein unkontrolliertes Wachstum ein Vorteil, der es ihnen ermöglicht, sich schnell zu vermehren und erfolgreich mit anderen einfachen Organismen zu konkurrieren.