Bacterial cell division
1. Cell growth and binary fission
Microbilogy에서 growth는 cell 의 수가 증가하는 것을 이야기한다. Growth는 life의 circle의 중요한, 핵심이 되는 component이다, 어떤 cell 의 growth는 제한된 짧은 life를 가지고 있고, 이 species는 population의 연속적인 growth의 결과로 유지되어 진다. 게다가, microbial growth에 대한 basic science를 이해하기 위해서, 많은 partical 상태에 있는 cell이 microbial growth의 control을 위해서 사용된다. 빠르게 확장할 수 있는 microbial population에 대한 지식은 microbial growth가 어떻게 control이 되는 지 designing 하는 데 유용하게 사용 된다.
Bacterial cell은 스스로 duplication을 할 수 있는 살아있는 기계와 같다. Bacterial cell의 진행은 매우 다양한 형태의 2000여 가지 정도의 많은 chemical reacthions를 포함하고 있다. 이러한 reaction중 일부는 energy를 transformation 하는 것도 포함되어 있고, 다른 reaction은 small molecules의 생합성(biosynthesis)를 포함하고 있다. Macromolecules의 blocks를 building 한다. 여전히 다른 것들은 다양한 cofactors와 coenzyme을 필요로 한다. 이것들은 효소의 활성을 위해 필요하다, 그러나, cell synthesis의 주요 reactions는 polymerization reactions인데, macromolecules에 의해서 진행되는 이것은 monomers로 부터 만들어진다. Macromolecules는 cell의 cytoplasm에서 축적되는데, 그들은 cell wall, cytoplasmic membrane, flagella, ribosomes, inclusion bodies, enzyme complexes 심지어 cell division같은 새로운 구조물을 생성해 낸다.
2. Binary fission
대부분의 prokaryotes에서, 단일의 세포에서 연속적으로 두 개의 새로운 cells로 divide한다. 이러한 과정을 binary fassion(하나에서 두 개의 cell로 나누어지는 현상을 이야기 한다)이라고 한다. Escherichia coli 같은 rod-shaped의 bacteria를 growing cultures 하면, 세포는 그들의 original length에 비해서 2배에 가까운 길이로 커지고, 두 개의 딸세포(daughter cells)로 분리된다. 이러한 분할은 septum이라고 하고, 결과적으로 cytoplasmic membrane의 growth가 내부로 들어가는 형태로 일어나고, 두 개의 daughter dells는 내부로 일그러진다. 정의를 내리자면, 하나의 cell이 두 개로 divide 될 때 한 번의 generation이 일어나는 것이다. Growth cycle동안 모든 세포의 연속적인 증가는 비례해서 일어난다. 각각의 daughter cell은 chromosome, ribosome의 충분한 복제, 모든 다른 macromolecular complexes, monovers, 그리고 독립적인 세포에서 존재하는 inorganic ions를 모두 수용한다.
두 개의 daughter cell 사이의 DNA molecule을 복제하는 partitioning(구분)은 division동안 membranes에 붙는 DNA에 의존한다.
Chromosomes의 separation에서 septum 형성과 함께, 각각의 daughter cell의 하나에 각각의 DNA가 나뉘어 들어간다.
Bacteria에서 일어나는 generation을 위해서 필요한 시간은 factors의 수에 의존하는데, 이 factors에는 nutrition과 genetic factor가 있다. Bacterium인 E.coli의 가장 좋은 nutritional condition에서 generation time은 대략 20분 정도이다. 어떤 Bacteria는 이것보다 더 빠르게 자랄 수도 있지만, 대부분의 microorganisms의 growth는 매우 느리다. Cell division은 chromosomal replication events의 시작과 함께 일어난다.
Fts proteins, the cell division plane and cell morphology
Fts proteins라고 불리는 일부 proteins는 cell division을 위해서 모든 cell에서 필요한 중요한 인자이다. "filamentous temperature sensitive" 라는 뜻의 Fts는 Fts protein을 encode하는 gene의 cell garboring mutation에 의해서 특성을 묘사할 수 있다. 각각의 cell은 매우 다르게 dividing 된다. Fts Z, 이 group의 주요 protein인, Escherichia coli와 다른 일반적 bacteria에서 잘 연구가 되어 있다.
Fts proteins는 prokaryotes 사이에서 universally 하게 분포되어 있다. Archaea를 포함하는, mitochondria와 chloroplasts에 포함되는 proteins인 FtsZ-type, Bacteria가 가지는 organelles가 evolutionary 하게 묶여있는 것을 강조한다, FtsZ는 tubulin과 유사한 구조를 가지고 있는데, Eukaryote에서 cell division protein에서 중요하다.