SPORULACJA: STADIA I ICH CHARAKTERYSTYKA - BIOLOGIA - 2026

Sporulacja jest procesem tworzenia zarodników w układach biologicznych. U roślin i grzybów jest środkiem rozmnażania, natomiast u bakterii mechanizmem przetrwania.

Zarodniki grzybów mogą mieć charakter bezpłciowy lub seksualny, funkcjonując wyłącznie w celu tworzenia nowych włókien. Dlatego są środkiem rozmnażania się tych organizmów. Wszystkie grzyby strzępkowe i większość drożdży produkują zarodniki.

Zarodniki pod liściem paproci

U bakterii zarodnikowanie występuje, gdy warunki nie są sprzyjające, na przykład brak składników odżywczych, nadmierne ciepło lub promieniowanie, gdy występuje wysuszenie itp. Wiele bakterii może wytwarzać zarodniki, aby poprawić ich przetrwanie w niekorzystnych warunkach.

Zarodnikowanie nie jest obowiązkowym etapem cyklu życiowego komórki, ale raczej zakłóceniem. Takie utajone formy nazywane są endosporami, cystami lub heterocystami (obserwowane głównie u sinic), w zależności od metody powstawania przetrwalników, która różni się między różnymi grupami bakterii.

Niektóre prymitywne rośliny należące do grupy cryptogamów również rozmnażają się za pomocą zarodników. Na przykład mchy i paprocie.

Etapy sporulacji

Sporulację można podzielić na kilka etapów. U bakterii Bacillus subtilis cały proces sporulacji trwa 8 godzin od etapu 0 do etapu VII.

Etap 0: Normalne warunki

Komórka bakteryjna jest w swojej formie wegetatywnej (normalnej).

Etap I: Osiowy etap formowania włókna

Na tym etapie chromosom bakteryjny replikuje się i rozprzestrzenia, tworząc osiowe włókno. Te osiowe pasma materiału genetycznego są przyczepione do błony cytoplazmatycznej przez mezosom. Komórka wydłuża się i wykorzystuje swoje rezerwy pokarmowe do tworzenia zarodników.

Etap II: Tworzenie się przed przetrwalnikami

Następuje asymetryczny podział komórek, w pobliżu jednego końca tworzy się przegroda błony komórkowej, która otacza niewielką część DNA, tworząc w ten sposób pierwszą wersję zarodnika, rodzaj „pre-zarodnika”.

Etap III: otoczenie pre-zarodników

Błona komórki macierzystej rośnie wokół pre-zarodnika, otaczając go. Wczesne zarodniki mają teraz dwie warstwy błony.

Etap IV: synteza egzosporium

Chromosom komórki macierzystej rozpada się i rozpoczyna się synteza egzosporium. Następnie pre-zarodnik zaczyna tworzyć pierwotną skorupę między dwiema błonami, które go otaczają. Ostatecznie komórka zostaje odwodniona.

Etap V: synteza peptydoglikanu

Pre-zarodnik wytwarza otoczkę peptydoglikanu pomiędzy swoją pierwotną błoną a błoną komórki macierzystej.

Etap VI: Synteza rozpuszczalnych kwasów z zarodników

Syntetyzowany jest kwas dipikolinowy, który może zawierać jony wapnia, tworząc dipikolonian wapnia. To sprzyja dalszemu odwodnieniu cytoplazmy i tworzy warstwę powłokową.

Etap VII: Liza komórek i uwolnienie endospor

Dojrzały zarodnik jest uwalniany z komórki macierzystej. Endospora, będąca biologiczną strukturą odpornościową, może pozostawać nieaktywna przez lata. W sprzyjających warunkach każda endospora wykiełkuje, dając początek komórce wegetatywnej.

Bibliografia

1. Ghosh, J., Larsson, P., Singh, B., Pettersson, BMF, Islam, NM, Sarkar, SN, … Kirsebom, LA (2009). Sporulacja w prątkach. Proceedings of the National Academy of Sciences, 106 (26), 10781–10786.
2. Jabbari, S., Heap, JT i King, JR (2011). Matematyczne modelowanie sieci sporulacji-inicjacji w Bacillus subtilis ujawniające podwójną rolę domniemanej cząsteczki sygnałowej PhrA wykrywającej kworum. Bulletin of Mathematical Biology, 73 (1), 181–211.
3. Karki, G. (2017). Zarodniki bakteryjne: budowa, rodzaje, zarodnikowanie i kiełkowanie. Źródło: Online Biology Notes.
4. Piggot, PJ i Coote, JG (1976). Genetyczne aspekty tworzenia endospor bakteryjnych. Bacteriological Reviews, 40 (4), 908–62.
5. Stephens, C. (1998). Zarodnikowanie bakterii: kwestia zaangażowania? Obecna biologia: CB, 8, R45-R48.