Ở các sinh vật nhân sơ, phân bào là cách sinh sản duy nhất của toàn bộ các sinh vật đơn bào. Tế bào phát triển đến kích thước nhất định, sao chép ADN sau đó phân chia thành hai tế bào mới. Đây là quá trình trực phân.
Dấu hiệu sinh sản: Tỉ lệ sinh sản của nhiều loài nhân sơ phụ thuộc vào điều kiện môi trường. Vi khuẩn Escherichia coli, một loài được dùng phổ biến trong nghiên cứu di truyền học , là một “cỗ máy phân chia tế bào” , quá trình phân chia diễn ra liên tục. Ở điều kiện bình thường, 37°C quá trình phân chia diễn ra trong 40 phút. Nhưng nếu nguồn Cacbonhydrat và muối dồi dào, quá trình phân chia chỉ mất 20 phút. Một loại vi khuẩn khác Baccillus subtilis, ngừng phân chia khi lượng thức ăn cung cấp ít và sẽ tiếp tục phân chia trở lại nếu điều kiện được cải thiện hơn. Những quan sát này gợi ý rằng các nhân tố bên ngoài như nguồn vật chất trong môi trường, kiểm soát bước khởi đầu quá trình phân bào ở các sinh vật nhân sơ.
Sao chép ADN . Một nhiễm săc thể, chúng ta đã thấy ở chương 4, là một phân tử ADN chứa các thông tin di truyền. Khi tế bào phân chia, tất cả các nhiễm sắc thể được sao chép thành 2 bản, mối bản sẽ được phân chia vào 1 trong 2 tế bào mới được sinh ra. Hầu hết các sinh vật nhân sơ chỉ có 1 nhiễm sắc thể, một phân tử ADN đơn mạch thẳng với các Protein liên kết với nó. Trong vi khuẩn E.coli, ADN là một phân tử liên tục thường được nghiên cứu ở dạng các nhiễm sắc thể vòng. Nếu ADN của vi khuẩn đựoc sắp xếp thành một vòng, vóng đó sẽ có chu vi khoảng 1.6 triệu nm (1.6mm). Bản thân vi khuẩn đó chỉ có đường kính 1µm (1000nm) và dài khoảng 4µm. Do đó ADN của vi khuẩn, khi trải ra chúng sẽ tạo thành 1 vòng tròn lớn gấp 100 lần tế bào! Để nằm vừa trong tế bào, ADN phải được đóng gói. Các phân tử ADN được đóng gói bằng cách tự cuộn xoắn, các protein mang điện tích dương (bazơ) liên kết với các ADN mang điện tích âm (axit) để cuộn xoắn. Sự xuất hiện các nhiễm sắc thể vòng là điểm đặc trưng cho tất cả các sinh vật nhân sơ, cũng như ở 1 số virut và cũng đựoc tìm thấy ở lục lạp và ty thể của tế bào nhân chuẩn.
Về chức năng, nhiễm sắc thể của sinh vật nhân sơ có hai vùng đặc biệt quan trọng với quá trình sinh sản:
- Vị trí mà quá trình sao chép vòng đựợc bắt đầu : mở đầu quá trình sao chép, kí hiệu là ori - Vị trí kết thúc quá trình sao chép : điểm cuối của quá trình sao chép, ter Quá trình sao chép nhiễm sắc thể diễn ra khi ADN mở xoắn thông qua một “phức hệ sao chép” của các Protein ở trung tâm của tế bào. Các Protein này bao gồm các enzym ADN
polymeraza, cấu tạo của chúng sẽ được tìm hiểu kĩ hơn ở chương 11. Trong suốt quá trình sao chép ADN của tế bào nhân sơ , tế bào phát triển và điều khiển một cơ chế để phân chia các ADN vào các tế bào con mới hình thành.
Quá trình phân ly ADN : Sự sao chép ADN là tiền đề cho quá trình phân ly. Các phân tử ADN đã được sao chép sẽ đi về 2 tế bào mới.Vùng đầu tiên được sao chép là ori, vùng này gắn với màng sinh chất. Hai vùng ori được tạo ra sẽ phân chia khi các nhiễm sắc thể và các màng sinh chất mới được hình thành giữa chúng, giai đoạn này kéo dài hơn (hình 9.2) Khi kết thúc quá trình sao chép có hai bộ nhiễm sắc thể được hình thành, tế bào vi khuẩn kéo dài.
Sự phân bào Tế bào phân chia hay phân bào, bắt đầu sau khi quá trình sao chép nhiễm sắc thể kết thúc được 20 phút. Đầu tiên ở màng sinh chất hình thành gờ thắt tròn giống như dây thắt miệng túi. Các sợi liên kết các Protein tương tự như hệ vi ống của sinh vật
nhân chuẩn là thành phần chính của vòng dây này. Khi màng sinh chất thắt lại, các nguyên liệu xây dựng vách tế bào mới được tổng hợp.Quá trình phân chia hoàn thành.