Sporulationsstadien und ihre Eigenschaften

Die Sporulation ist der Prozess der Sporenbildung in biologischen Systemen. In Pflanzen und Pilzen ist ein Mittel der Fortpflanzung, während in Bakterien es ein Überlebensmechanismus ist.

Die Pilzsporen können asexuell oder sexuell sein und nur neue Filamente bilden. Daher sind sie die Mittel zur Vermehrung dieser Organismen. Alle filamentösen Pilze und die meisten Hefen produzieren Sporen.

Bei Bakterien tritt die Sporulation auf, wenn die Bedingungen nicht günstig sind, z. B. Nährstoffmangel, überschüssige Wärme oder Strahlung, Austrocknung usw. Viele Bakterien können Sporen produzieren, um ihr Überleben unter ungünstigen Bedingungen zu verbessern.

Sporulation ist kein obligatorisches Stadium des Lebenszyklus der Zelle, sondern eher eine Unterbrechung. Diese latenten Formen heißen Endosporen, Zysten oder Heterozysten (vor allem in Cyanobakterien), abhängig von der Art der Sporenbildung, die sich zwischen den verschiedenen Gruppen von Bakterien unterscheidet.

Einige primitive Pflanzen, die zur Gruppe der Kryptogamen gehören, werden auch durch Sporen reproduziert. Zum Beispiel, Moose und Farne.

Stadien der Sporulation

Sporulation kann in mehrere Stufen unterteilt werden. In dem Bakterium Bacillus subtilis Der gesamte Sporulationsprozess dauert 8 Stunden, um von Stufe 0 bis Stufe VII zu vervollständigen.

Stufe 0: Normale Bedingungen

Die Bakterienzelle ist in ihrer vegetativen (normalen) Form.

Stufe I: Stufe der Bildung von axialen Filamenten

In diesem Stadium repliziert das bakterielle Chromosom und erstreckt sich in ein axiales Filament. Diese axialen Filamente aus genetischem Material sind durch das Mesosom an der Cytoplasmamembran befestigt. Die Zelle verlängert und nutzt ihre Nahrungsreserven für die Bildung der Spore.

Stufe II: Bildung der Vorspore

Es kommt zu einer asymmetrischen Zellteilung, die an einem Ende ein Zellmembranseptum bildet, das einen kleinen Teil der DNA umschließt und so die erste Version der Spore bildet, eine Art "Vorsporen".

Stufe III: Beteiligung der Vorsporen

Die Membran der Stammzelle wächst um die sie umhüllende Vorspore herum. Die frühe Spore hat jetzt zwei Membranschichten.

Stufe IV: Synthese von Exosporium

Das Chromosom der Mutterzelle zerfällt und beginnt die Exosporium-Synthese. Als nächstes beginnen die Vorsporen, zwischen den beiden Membranen, die sie umgeben, einen Urkortex zu bilden. Schließlich wird die Zelle dehydriert.

Stufe V: Synthese von Peptidoglykan

Die Vorsporen produzieren zwischen ihrer ursprünglichen Membran und der Mutterzellmembran einen Peptidoglycankortex. 

Stufe VI: Synthese von löslichen Säuren der Spore

Die Dipicolinsäure wird synthetisiert, die Calciumionen enthalten kann, um Calciumdipicolonat zu bilden. Somit wird eine weitere Dehydratisierung des Zytoplasmas gefördert und eine Überzugsschicht gebildet.

Stufe VII: Zelllyse und Endosporenfreisetzung

Die reife Spore wird von der Mutterzelle freigesetzt. Die Endospore, eine biologische Resistenzstruktur, kann jahrelang inaktiv bleiben. Wenn die Bedingungen günstig sind, wird jede Endospore keimen, um eine vegetative Zelle entstehen zu lassen.

Referenzen

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