Співвідношення поверхню /обсяг у бактеріальних клітин дуже велике, що сприяє швидкому поглинанню поживних речовин з навколишнього середовища за рахунок дифузії і активного транспорту.

Тому в сприятливих умовах бактерії здатні рости дуже швидко. Зростання бактеріальних клітин у великій мірі залежить від таких факторів середовища, як температура, наявність поживних речовин, рН середовища і концентрація іонів. Крім того, облігатним аеробам необхідний кисень, а облігатним анаеробів необхідно, щоб його не було.

Досягнувши певних розмірів, що диктуються співвідношенням обсягів ядра і цитоплазми, бактерії переходять до безстатевого розмноження шляхом простого поділу, тобто шляхом поділу на дві ідентичні дочірні клітини.

Клітинного ділення передує реплікація ДНК, причому до тих пір, поки процес реплікації не завершиться, Мезосома можуть утримувати ДНК в певному положенні. Мезосома можуть прикріплятися і до нових перегородок, що утворюється між дочірніми клітинами, беручи участь якимось чином у синтезі матеріалу клітинної стінки. У самих швидкорослих бактерій поділ відбувається через кожні 20 хв.

Статеве розмноження бактерій

У 1946 р. у бактерій було виявлено статеве розмноження, Але в самій примітивній формі. Гамет в даному випадку не утворюється, проте найважливіша подія статевого розмноження, а саме обмін генетичним матеріалом, відбувається і в цьому випадку. Цей процес називається генетичною рекомбінацією. Генетична рекомбінація вперше була виявлена при вивченні E.coli.

У нормі при наявності в середовищі достатньої кількості глюкози і неорганічних солей E.coli сама синтезує всі необхідні їй амінокислоти. У результаті опромінення цих бактерій у них іноді виникають випадкові мутації. Були виділені два типи мутантів: один, не здатний синтезувати біотин (вітамін) і амінокислоту метіонін, і інший - не здатний синтезувати амінокислоти треонін і лейцин.

У середу, не містила всіх чотирьох факторів росту, завадили по 108 клітин кожного мутантного штаму. Теоретично клітини не повинні були рости на цьому середовищі. Проте все ж таки було отримано кілька сотень колоній (кожна колонія виникає з однієї вихідної клітини), причому виявилося, що в таких клітинах є всі гени, необхідні для утворення цих чотирьох чинників зростання. Отже, в клітинах якимось чином відбувся обмін генетичною інформацією, але виділити речовина, відповідальна за цей процес, в той час не вдалося.

Зрештою було встановлено (за допомогою електронного мікроскопа), що клітини E.coli можуть безпосередньо контактувати один з одним, тобто у них може відбувається кон'югація.

Таким чином, при кон'югації відбувається перенесення ДНК між клітинами в результаті прямого контакту. Одна клітина в цьому випадку служить донором («чоловіча» клітина), інша - реципієнтом («жіночий» клітина). Здатність клітини служити донором визначається генами, що містяться в особливій плазміди, званої статевим фактором або F-фактором (F від англ. Fertility - плодючість). У цих генах закодований білок специфічних пілей, званих К-милями або статевими пілямі. F-пілі беруть участь в міжклітинній контакті при кон'югації.

Пили - Структури порожнисті і передбачається, що саме за цими пілям здійснюється перенесення ДНК від донора (F +) до реципієнта (F-). Процес цей зображений на малюнку.

Зверніть увагу на те, що донорно клітина зберігає F-фактор, А реціпіентная клітина його набуває і стає F +. Процес цей протікає повільно, і тому перш ніж перенесення F-плазміди завершиться, клітина, колишня спочатку F-, встигає реплицироваться один або кілька разів, і в результаті в популяції завжди зберігаються F-клітини.

F-фактор викликає особливо великий інтерес і тому, що час від часу, приблизно в 1 випадку з 100 000 він вбудовується в молекулу основної ДНК клітини-хазяїна. Тоді при кон'югації відбувається перенесення не тільки F-фактора, але і всієї іншої ДНК. Цей процес займає приблизно 90 хв, але клітини можуть розходитися і раніше, ніж відбудеться повний обмін ДНК. Такі штами постійно передають всю або велику частину своєї ДНК іншим клітинам. Ці штами називають Hfr-штамами (від англ. Н - High - висока, f - frequency - частота, г - recombination - рекомбінація), тому що донорно ДНК таких штамів рекомбінує з ДНК реципієнта.