Binær spaltning (bogstaveligt "deling i to") er en form for ukønnet formering, hvor en enkelt celle deler sig og danner to nye celler. Det er den mest almindelige måde, prokaryoter — f.eks. bakterier — formerer sig på. Processen forekommer også hos nogle encellede eukaryoter som f.eks. amøber og paramoecium. Ved binær spaltning sker DNA-replikation og adskillelse af cellen i samme overordnede proces, så de to datterceller efterfølgende hver især kan fungere selvstændigt.

Processen trin for trin

Forenklet kan binær spaltning beskrives i disse hovedtrin:

  1. Replikation af DNA: Cellen kopierer sit kromosom (DNA), så der er to identiske DNA-molekyler. Dette sker ved DNA-replikation.
  2. Segregation: De to kopier bevæger sig til hver sin ende (pol) af cellen. Hos bakterier begynder cellen samtidig at vokse i størrelse for at give plads til adskillelsen.
  3. Septum-dannelse: Et skillevægssystem dannes midt i cellen (ofte via proteiner som FtsZ), så cellemembranen og cellevæggen trækker sig ind og danner en fysisk skillevæg.
  4. Cytokinese: Cellen snøres helt over ved septumet, og to separate datterceller dannes.
  5. Vækst og funktion: De to nye celler vokser, opbygger cellulært indhold (ribosomer, plasmider mv.) og kan efter kort tid gennemgå ny division.

Binary fission in a prokaryote 1. The bacterium before binary fission is when the DNA is tightly coiled. 2. The DNA of the bacterium has replicated. 3. The DNA is pulled to the separate poles of the bacterium as it increases size to prepare for splitting. 4. The growth of a new cell wall begins to separate the bacterium. 5. The new cell wall fully develops, resulting in the complete split of the bacterium. 6. The new daughter cells have tightly coiled DNA, ribosomes, and plasmids.

Detaljer for bakterier

Hos mange bakterier starter delingsprocessen ved en bestemt lokalitet på kromosomet kaldet origin (oriC). Proteiner binder til oriC og initierer replikationen. Når kopierne er dannet, hjælpes de på plads ved forskellige mekanismer, så kromosomerne kommer til at ligge ved hver sin pol, inden septum dannes. Septumdannelsen styres af et proteinsystem, hvor FtsZ-proteinet danner en ring midt i cellen, som fremmer dannelsen af ny cellevæg og membran.

Genetisk lighed og undtagelser

Dattercellerne er normalt genetisk identiske med modercellen, men der kan opstå forskelle hvis der sker en mutation under replikationen. Desuden kan bakterier få nyt genetisk materiale via horisontal genoverførsel (f.eks. plasmidoverførsel), hvilket også kan gøre dattercellerne genetisk forskellige.

Hastighed og påvirkende faktorer

Nogle bakterier kan dele sig meget hurtigt under optimale forhold; f.eks. kan E. coli have en generationstid på omkring 20 minutter ved ideelle temperatur- og næringsforhold. Faktorer der påvirker delingshastigheden omfatter næringsstoffer, temperatur, pH og tilstedeværelsen af toxiner eller antimikrobielle substanser.

Binær spaltning versus mitose

Binær spaltning er en relativt enkel proces sammenlignet med eukaryot celledeling. I eukaryoter er celledelingen ofte mere kompliceret og involverer en organiseret kromosomfordeling gennem processen mitose, efterfulgt af cytokinese. Derfor taler man normalt om binær spaltning for prokaryoter og nogle encellede eukaryoter, mens mitose er dominerende i flercellede organismer.

Betydning

  • Binær spaltning er en effektiv måde at reproducere hurtigt og øge populationstallet.
  • Den begrænser genetisk variation, medmindre mutationer eller horisontal genoverførsel indtræffer.
  • Forståelse af denne proces er vigtig inden for mikrobiologi, infektionsbiologi og bioteknologi.

I det store hele kopierer en celle i binær spaltning sit DNA og deler sig derefter for at skabe to nye celler — en enkel, hurtig og effektiv strategi for formering hos mange mikroorganismer.