A bakteriális sejtosztódás (bináris hasadás)

Mostanra bizonyára ismerős már a mitózis folyamata, a sejtosztódás azon típusa, amely során az eukarióta szervezetek (mint amilyen te magad is vagy, illetve a kutyád, a kedvenc szobanövényed, és így tovább) két utódsejt között pontosan megosztják nukleáris DNS-üket. A mitózis egy igen bonyolult és összetett folyamat, a kromoszómák gondosan koreografált „tánca”.

Lehet, hogy benned is felmerült már: az egyszerűbb szervezetek, például a baktériumok vajon hogyan osztódnak? A válasz: bináris hasadással!

A bakteriális bináris hasadás a baktériumok sejtosztódásos folyamata. Lényegét tekintve hasonlít az eukarióták (pl. növények és állatok) mitózisához, de a célja eltérő.

Ha egy többsejtű szervezet sejtjei mitózissal osztódnak, akkor az adott szervezet vagy növekedni fog, vagy lecseréli az elöregedett sejtjeit újakra. A baktériumok esetében azonban a sejtosztódás ezen módja nem arra szolgál, hogy több vagy új sejteket szolgáltasson az adott szervezet számára. Baktériumok esetében (hasonlóan az egysejtű eukariótákhoz, mint amilyen például az élesztő) ez az az út, amely során újabb és újabb sejtekkel gyarapszik maga a populáció.

A bináris hasadás sok szempontból hasonló a mitózishoz, vannak azonban fontos különbségek is. Nézzük meg közelebbről a részleteket!

Az emberi sejtekhez hasonlóan az osztódó baktérium egy másolatot készít a DNS-éről. A sok lineáris kromoszómával és sejtmaghártyával határolt sejtmaggal rendelkező emberi sejtektől eltérően azonban a baktériumsejtekben többnyire egyetlen kör alakú kromoszóma található, sejtmag pedig sosincs. A bakteriális kromoszóma a sejtplazma specializált régiójában, a nukleoidban található.

A DNS másolását replikációs enzimek végzik, a másolás pedig a replikációs origóból indul. Az origó az a DNS-szakasz, amely legelőször átíródik. Ahogy a replikáció folytatódik, a két origó a sejt két átellenes vége felé sodródik, és közben magukkal húzzák a kromoszóma többi részét. Az új kromoszómák kialakulásával párhuzamosan a sejt maga is megnyúlik.

A replikáció folytatódik egészen addig, amíg az egész kromoszóma át nem másolódik: a replikációs enzimek a sejt átellenes pontján találkoznak egymással. Az új kromoszómák elmozdulnak a sejt ellenkező pólusai felé, ezáltal szabadon hagyják a központi régiót. Ezzel a sejtplazma is készen áll az osztódásra.

A sejtplazma osztódása során a membrán betűrődik a sejt középsíkja tájékán, létrehozva a szeptumot, az új sejtfal alapját. (Mivel a baktériumok rendelkeznek sejtfallal, ezért ezt a sejtalkotót is helyre kell állítani, helyesebben újonnan ki kell alakítani az osztódás során.)

Utolsó lépésként a szeptum hosszában kettéhasad, így a két leánysejt elválik egymástól: életüket önálló bektériumsejtként folytatják.

A bakteriális bináris hasadás sok szempontból hasonló az emberben és más eukariótákban végbemenő mitózishoz. Mindkét esetben másolat készül a kromoszómákról, lezajlik az utódkromoszómák szétválasztása, majd a sejtplazma is kettéosztódik, létrehozva a két leánysejtet.

Az egyes részfolyamatok lefolyása és sorrendje azonban eltér a két esetben. Például a baktériumoknál nem képződik mitotikus orsó. Vagy ami talán még fontosabb, a bináris hasadás során a DNS-replikáció és az utódkromoszómák kettéválasztása párhuzamosan zajlik. Ezzel szemben az eukarióták esetében a replikációra a sejtciklus S-fázisában kerül sor, jóval az utódkromoszómák szétválasztása előtt, ami csak az M-fázisban következik be.