Réplication de l'ADN bactérien : 3 concepts importants

Table des matières

• En quoi la réplication de l'ADN bactérien est-elle différente de la réplication de l'ADN eucaryote ?
• Où se produit la réplication de l'ADN chez les bactéries ?
• Comment les cellules bactériennes se divisent-elles et se reproduisent-elles ?
• Quelle est la différence fondamentale entre l'ADN génomique bactérien et l'ADN plasmidique ?

En quoi la réplication de l'ADN bactérien est-elle différente de la réplication de l'ADN eucaryote ?

Caractéristiques de contraste parmi les bactéries Étapes de réplication de l'ADN (procaryote) et eucaryote Réplication de l'ADN Les processus sont principalement identifiés par la différence de complexité et de taille de l'ADN et de la cellule.

Dans les cellules procaryotes, il n'y a qu'un seul point de départ pour que le processus de réplication se produise dans deux rubriques opposées simultanément et dans le cytoplasme cellulaire, contrairement aux cellules eucaryotes, qui ont de nombreuses zones d'origine de réplication et utilisent une réplication unidirectionnelle à l'intérieur du nucléoplasme.

Autres faits importants liés au processus de réplication :

• Par rapport aux procaryotes, les eucaryotes ont 25 fois plus de contenu en ADN.
• Les cellules eucaryotes ont généralement un nombre double de ADN polymérases par rapport aux cellules procaryotes (a normalement deux ADN polymérases) La réplication se produit en outre à un rythme beaucoup plus rapide dans les cellules procaryotes, par rapport aux eucaryotes. Ils ne nécessitent généralement que 40 minutes, alors que les humains peuvent avoir besoin de 400 heures.
• Les eucaryotes ont également une interaction particulière pour répliquer les télomères à leur chromosomefermetures de (fin). Alors que les procaryotes ont des chromosomes circulaires, aucun télomère n'est donc présent.
• La courte réplication chez les procaryotes se produit de manière persistante, mais dans les cellules eucaryotes, la réplication de l'ADN au cours de la cycle cellulaire plus précisément dans le synthétique (S-Phase).

Où se produit la réplication de l'ADN chez les bactéries ?

Le processus de réplication de l'ADN bactérien se produit dans le cytoplasme.

Le «cycle cellulaire» de la bactérie commence avec le début de la réplication à l'origine de réplication unique. La réplication dépend de la longueur d'un chromosome, qui est suivie d'un certain temps jusqu'à ce que la division soit terminée.

Autre important faits sur la croissance bactérienne et la réplication de l'ADN :

• Les micro-organismes se développent globalement dans deux conditions uniques, soit sous un apport limité en nutriments. Ceci est qualifié de croissance microbienne statique (pas d'augmentation de la population) ou d'approvisionnement en nutriments abondant, où la croissance de la population (population) est rapide et implicite comme croissance microbienne logarithmique.

• C'est ainsi que cela se produit lorsque les cultures bactériennes sont plus denses ou que certaines variables différentes résistent à la croissance de la population.

La réplication de l'ADN dans une bactérie pendant la phase logarithmique se produit en continu. Il s'agit d'une supposition fondamentale qui dépend des quatre faits de base qui l'accompagnent :

• Le génome d'E. coli est long d'environ 4.5 millions de paires de bases.

• La vitesse de réplication est d'environ 1000 bases/sec.

• La réplication prend 15 minutes pour se terminer

• Il n'y a qu'une seule origine de réplication dans le génome.

Pour dupliquer 4.5 millions de bases d'une bactérie, il faudra 4.500 sec ou 75 minutes (si la vitesse de réplication est de 1000 bp/sec). La réplication de l'ADN, même à un taux de duplication lent, prendra environ une heure si le Processus de réplication de l'ADN est continue.

Maintenant, une question se pose à l'esprit, comment une bactérie E. coli pourrait-elle copier son ADN en moins de 75 min ?

• L'explication est que l'origine de réplication commence avant que la réplication du chromosome ne soit terminée. Si l'ori commence toutes les 15 minutes lorsque la réplication primaire est terminée après 75 minutes, le chromosome contiendra des extras supplémentaires fourches de réplication.

• Par conséquent, dans les organismes microscopiques, il n'y a pas quelque chose de très similaire au « cycle cellulaire » comme dans les cellules eucaryotes. Nous n'évoquons pas non plus la mitose des cellules nucléées, mais la division cellulaire. De plus, la reproduction est un terme peu utilisé en science microbienne.

Comment les cellules bactériennes se divisent-elles et se reproduisent-elles ?

La fission binaire est le type de processus de reproduction par lequel la plupart des micro-organismes multiplient leur nombre.

La bactérie se sépare en deux cellules filles. Le phénomène de fission binaire commence lorsque l'ADN de la bactérie se réplique. La cellule bactérienne s'allonge d'abord puis donne naissance à deux cellules filles en divisant le contenu en ADN de la cellule mère. Chaque cellule fille est le clone d'une cellule mère.

Fission binaire et autres formes de reproduction chez les bactéries :

Fission binaire

La plupart des organismes microscopiques dépendent de la fission binaire pour se reproduire. C'est une forme élémentaire de reproduction :

• Une cellule grossit (la plupart du temps, double sa taille initiale) et se divise ensuite en deux.
• Chaque cellule fille est une réplique complète de son matériel héréditaire fondamental (génome).

La division cellulaire bactérienne est analysée dans de nombreux centres de recherche d'exploration dans le monde. Ces examens permettent de découvrir les mécanismes génétiques qui contrôlent la division cellulaire bactérienne - comprendre les mécanismes de ce cycle et envisager de produire de nouvelles substances ou antibiotiques qui ciblent explicitement la division cellulaire bactérienne.

Certaines formes inhabituelles de reproduction chez les bactéries :

• Il existe des microbes qui utilisent des formes inhabituelles de division cellulaire pour se multiplier.
• Les microbes croissent plus de deux fois leur taille cellulaire initiale et utilisent ensuite les divisions suivantes pour former plusieurs cellules filles.
• Certaines espèces bactériennes se multiplient par bourgeonnement.
• D'autres forment une structure (interne) qui se forme à l'intérieur du cytoplasme d'une "cellule mère" plus géante.
• Il existe peu d'exemples de ces types surprenants de processus de reproduction bactérienne.

Production de baeocyte chez la cyanobactérie Stanieria

La production de béocytes se déroule selon les étapes suivantes :

• Stanieria n'adopte jamais le processus de fission binaire pour la multiplication. Il commence comme une minuscule cellule sphérique d'environ 1 à 2 µm de largeur. Cette cellule est appelée béocyte (ce qui signifie « une petite cellule »).
• Le baeocyte commence à se développer, formant finalement une cellule végétative jusqu'à 30 m de taille. Au fur et à mesure de son développement, l'ADN cellulaire est dupliqué encore et encore et la cellule crée une matrice extracellulaire dense.
• La cellule végétative se transforme finalement en une étape utile où elle passe par une progression rapide des divisions cytoplasmiques pour livrer plusieurs baeocytes.
• La charpente extracellulaire se déchire à la fin, libérant les béocytes. Différents individus des Pleurocapsales (un Ordre des Cyanobactéries) utilisent des exemples surprenants de division dans leur propagation.

Le bourgeonnement des bactéries

• Le bourgeonnement a été observé chez des individus des Firmicutes, des Cyanobactéries, des Planctomycètes (alias les Bactéries Gram-positives à faible teneur en G+C) et des Protéobactéries prothétiques.
• Bien que le mécanisme de bourgeonnement ait été largement étudié chez la levure (Saccharomyces cerevisiae) qui est un système eucaryote, le mécanisme de développement des bourgeons est toujours en cours de recherche et d'exploration.

Production de descendants intracellulaires par certains Firmicutes

• Metabacterium polyspora, les espèces Epulopiscium et les bactéries filamenteuses segmentées (SFB) structurent de nombreux descendants intracellulaires.
• Pour certains microbes, ce cycle semble être le meilleur moyen de se multiplier. La croissance intracellulaire de la progéniture dans ces organismes microscopiques confère des similitudes avec le développement des endospores chez Bacillus subtilis. 

Chez les espèces géantes d'Epulopiscium, cet extraordinaire système de régénération commence par une division cellulaire inégale. Plutôt que de placer l'anneau FtsZ au centre de la cellule, comme dans le processus de fission binaire : 

1. Les anneaux Z sont placés près des deux terminaux cellulaires dans Epulopiscium. 
2. La division forme une cellule mère géante et deux minuscules cellules filles. 
3. Les petites cellules contiennent L'ADN et devenir entièrement inondé par la cellule mère géante. 
4. La progéniture intérieure se développe à l'intérieur du cytoplasme de la cellule mère. 
5. Une fois la croissance de la progéniture terminée, la cellule mère se dégrade et livre la postérité.

Quelle est la différence fondamentale entre l'ADN génomique bactérien et l'ADN plasmidique ?

L'ADN génomique et l'ADN plasmidique sont deux types d'ADN présentés par les organismes vivants.

L'ADN génomique est l'ADN chromosomique des formes de vie vivantes qui contiennent des données génétiques. Là encore, l'ADN plasmidique est de l'ADN extrachromosomique présent dans des organismes microscopiques, des archées et quelques eucaryotes.

• La principale différence entre l'ADN plasmidique et l'ADN génomique est que l'ADN génomique est fondamental pour l'endurance des formes de vie.
• L'ADN plasmidique n'est pas essentiel à la persistance des organismes vivants. De même, l'ADN génomique et l'ADN plasmidique diffèrent également par leurs tailles. L'ADN génomique est généralement plus gros que l'ADN plasmidique.
• L'ADN génomique contient des gènes cruciaux qui produisent toutes les protéines primaires et précieuses. Cependant, l'ADN plasmidique contient des gènes qui offrent des avantages supplémentaires aux créatures. Par la suite, il s'agit également d'une distinction entre ADN génomique et ADN plasmidique.

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Dr Abdullah Arsalan

Je m'appelle Abdullah Arsalan, j'ai terminé mon doctorat en biotechnologie. J'ai 7 ans d'expérience en recherche. J'ai publié jusqu'à présent 6 articles dans des revues de renommée internationale avec un facteur d'impact moyen de 4.5 et quelques autres sont à l'étude. J'ai présenté des articles de recherche dans diverses conférences nationales et internationales. Mon domaine d'intérêt est la biotechnologie et la biochimie, avec un accent particulier sur la chimie des protéines, l'enzymologie, l'immunologie, les techniques biophysiques et la biologie moléculaire.