细菌是无性繁殖的原核生物。细菌繁殖最常见的是一种叫做二元分裂的细胞分裂。二元裂变涉及单个细胞的分裂，从而形成两个基因相同的细胞。为了掌握二元裂变的过程，了解细菌的细胞结构是很有帮助的。

关键外卖

• 二元分裂是单个细胞分裂形成两个基因完全相同的细胞的过程。
• 有三种常见的细菌细胞形状：杆状、球形和螺旋形。
• 常见的细菌细胞成分包括：细胞壁、细胞膜、细胞质、鞭毛、类核区、质粒以及核糖体。
• 二元裂变作为一种繁殖手段有许多好处，其中最主要的是能够以非常快的速度大量繁殖。
• 由于二元裂变产生相同的细胞，细菌可以通过重组（包括细胞间的基因转移）在基因上变得更加多样。

细菌细胞结构

细菌有不同的细胞形状。最常见的细菌细胞形状是球形、杆状和螺旋形。细菌细胞通常包含以下结构：细胞壁、细胞膜、细胞质、核糖体、质粒、鞭毛和类核区。

• 细胞壁：细胞的外层，保护细菌细胞并使其成形。
• 细胞质：一种凝胶状物质，主要由水组成，也含有酶、盐、细胞成分和各种有机分子。
• 细胞膜或质膜：包围细胞的细胞质，调节物质进出细胞。
• 鞭毛：长的鞭状突起，有助于细胞运动。
• 核糖体：负责蛋白质生产的细胞结构。
• 质粒：携带基因的环状DNA结构，与生殖无关。
• 类核区：细胞质中含有单个细菌DNA分子的区域。

二元裂变

大多数细菌，包括沙门氏菌和大肠杆菌，通过二元裂变繁殖。在这种类型的无性繁殖过程中，单个DNA分子复制，两个复制体在不同点附着在细胞膜上。随着细胞开始生长和拉长，两个DNA分子之间的距离增加。一旦细菌的大小增加到原来的两倍，细胞膜就开始在中心向内收缩。最后，细胞壁形成，将两个DNA分子分开，并将原始细胞分成两个完全相同的子细胞。

通过二元裂变进行繁殖有许多好处。单个细菌能够以快速的速度大量繁殖。在最佳条件下，一些细菌可以在几分钟或几小时内使其种群数量翻倍。另一个好处是，因为繁殖是无性的，所以不浪费时间寻找配偶。此外，二元裂变产生的子细胞与原始细胞相同。这意味着它们非常适合在自己的环境中生活。

细菌重组

二元裂变是细菌繁殖的一种有效方式，然而，它并非没有问题。由于通过这种类型的繁殖产生的细胞是相同的，它们都容易受到相同类型的威胁，如环境变化和抗生素。这些危险可能摧毁整个殖民地。为了避免这种危险，细菌可以通过重组变得更加遗传多样。重组涉及细胞间的基因转移。细菌重组是通过接合、转化或转导来完成的。

共轭

有些细菌能够将自己的基因片段转移到与之接触的其他细菌。在接合过程中，一种细菌通过称为菌毛的蛋白管结构与另一种细菌相连。基因通过这根管子从一种细菌转移到另一种细菌。

转型

有些细菌能够从环境中提取DNA。这些DNA残留物通常来自死亡的细菌细胞。在转化过程中，细菌结合DNA并将其运输到细菌细胞膜上。新的DNA随后被整合到细菌细胞的DNA中。

转导

转导是一种重组，涉及通过噬菌体交换细菌DNA。噬菌体是感染细菌的病毒。有两种类型的转导：广义转导和特化转导。

一旦噬菌体附着在细菌上，它就会将其基因组插入细菌。病毒基因组、酶和病毒成分随后在宿主细菌内复制和组装。一旦形成，新的噬菌体就会溶解或分裂细菌，释放复制的病毒。然而，在组装过程中，宿主的一些细菌DNA可能被包裹在病毒衣壳而不是病毒基因组中。当这种噬菌体感染另一种细菌时，它会注射先前感染的细菌的DNA片段。然后，这个DNA片段被插入到新细菌的DNA中。这种类型的转导被称为广义转导。

在特殊的转导过程中，宿主细菌的DNA片段被整合到新噬菌体的病毒基因组中。然后，DNA片段可以转移到这些噬菌体感染的任何新细菌中。

来源

• 里斯、简B.和尼尔A.坎贝尔。坎贝尔生物学。本杰明·卡明斯，2011年。