Bakteri Yapı ve Morfolojisi PDF

Bakteri Yapı ve Morfolojisi Dr. Öğr. Üyesi Kevser ATALIK Mikrobiyal çeşitlilik Aselüler Selüler Virüsler Prokaryotlar Viroidler Bakteriler Prionlar Arkebakteriler Ökaryotlar Algler...

Bakteri Yapı ve Morfolojisi Dr. Öğr. Üyesi Kevser ATALIK Mikrobiyal çeşitlilik Aselüler Selüler Virüsler Prokaryotlar Viroidler Bakteriler Prionlar Arkebakteriler Ökaryotlar Algler Mantarlar Protozoa Helmintler  Prokaryot vs Ökaryot Hücre duvarı Golgi Hücre zarı cisimciği Lizozom Sitoplazma ve ribozomlar Mitokondri Prokaryot Hücre zarı Ökaryot  Özellik Ökaryot Prokaryot Majör gruplar Algler, mantarlar, protozoa, Bakteriler bitkiler, hayvanlar Boyut (yaklaşık) > 5 µm 0.5-3.0 µm Nukleus Nuklear membran ile Nuklear membran yok çevrelenmiştir Nukleolus Var Yok Kromozom Histon proteinleri ile bağlı Tek, sirküler DNA, haploid*, linear DNA, diploid histon proteini bulunmaz Membran ile çevrili organeller Var Yok Ribozom sedimentasyon 80S (60S+40S) 70S (50S+30S) sabiti (Svedberg birimi) Plazmid varlığı Nadir + Sitoplazmik membran Sterol içerir Sterol içermez* Hücre duvarı Mantar ve bitkilerde Protein lipid ve peptidoglikan selüloz veya kitin içeren içeren kompleks bir hücre hücre duvarı var duvarı var* (peptidoglikan içermez);diğer gruplarda yok Üreme Seksüel ve aseksüel (mitoz) Aseksüel (ikiye bölünme) Solunum Mitokondriler aracılığı ile Sitoplazmik membran aracılığı ile * İstisnalar mevcuttur Virüsler vs Bakteriler  Virüsler vs Bakteriler BAKTERİLER VİRÜSLER Bakteriler Riketsiya Klamidya Mikoplazma (Genel) Yapay + - - + - besiyerinde üreme 2’ye bölünerek + + + + - üreme DNA+RNA + + + + - Ribozom + + + + - Muramik asit + + - - - Antibiyotik + + + + - duyarlılığı  Bakteri hücre yapısı Pilus İnklüzyon cisimcikleri Kapsül Sitoplazma Ribozom Hücre duvarı Hücre zarı Nükleoid Kapsül Hücre duvarı Hücre zarı Fimbria  Sitoplazma Sitosol Hücre iskeleti Nükleoid, plazmid Ribozom İnklüzyon cisimleri  Sitosol %80 su Organik ve inorganik maddeler Hücre iskeleti Protein fiberler DNA ayrılması, sitokinez, hücre şeklinin ve intraselüler organizasyonun korunması,  Nükleoid: Bakteriyel kromozom tek bir kopya halinde çift sarmallı sirküler DNA’dan oluşur ve nükleoid denilen bölgede bulunur. İstisnalar: Vibrio cholerae ve Brucella melitensis hücreleri diploiddir. Borrelia burgdorferi ve Streptomyces coelicolor ‘nin DNA’sı lineerdir. Histon bulunmaz.  Ribozom: Bakteriyel ribozom 30S + 50S alt ünitelerden oluşan, 70S ribozom. Bakteriyel ribozomların proteinleri ve RNA’sı ökaryotlerınkinden oldukça farklıdır. İnklüzyon cisimleri: Bakteriler çözünmeyen granüller formunda çeşitli materyalleri depolar. poli-hidroksibütirik asit (PHB), glikojen, sülfür, polifosfat, vb içerebilir. Bu granüller zaman zaman volutin granülleri veya metakromatik granüller olarak da anlır. Albert boyama  Sitoplazmik membran Çift katlı fosfolipit ve proteinlerden (integral ve periferik proteinler) oluşur Ökaryot sitoplazmik membranlara benzer fakat sterol içermez (mikoplazmalar hariç) Sitoplazmik membran ökaryot organellerinin çoğu fonksiyonunu üstlenir.  Mezozom Sitoplazma zarında eldiven parmağı gibi girintiler Septal mezozom: kromozomla ilişkili ve bölünmede rol oynar Lateral mezozom: plazmid çoğalması, protein depolama ve salgılama, spor oluşumu Sitoplazmik membranın fonksiyonları Seçici geçirgenlik ve aktif transport Elektron transportu ve aerobik solunum yapan türlerde oksidatif fosforilasyon; Önemli enzimler ve proteinler barındırır hidrolitik ekzoenzimler; DNA, hücre duvarı ve membran lipidlerin biyosentezi; reseptör ve kemotaktik ve diğer sensör proteinleri taşır.  Hücre duvarı Bakteriye şeklini ve sağlamlığını veren ozmotik basınçtan koruyan bir yapı Belirli moleküllerin geçişini engeller Bakteriyel antijenleri taşır: bu antijenler patojenite ve hastalıkta rol oynar Aynı zamanda antibiyotiklerin ana hedeflerindendir.  Peptidoglikan tabaka N-asetil glukozamin (NAG) ve N-asetil muramik asit (NAM) tekrarlayan ünitelerinin birbirine Beta (1,4) glikozidik bağları ile bağlanması ile oluşan bir polisakkarit iskelet ve NAM moleküllerine bağlı L- alanin, D alanin, D glutamik Penta glisin asit, L-lizin, diaminopomelik köprüleri asit aminoasitlerini içeren tetrapeptid yan zincirlerinden oluşur.  Peptidoglikan (murein / mukopeptid) Bakteri hücre duvarının dayanıklılığını sağlar Metabolitlerin diffüzyonuna izin verecek kadar porlu bir yapıya sahiptir. Lizozim enzimi ile parçalanır: Lizozim enzimi insanların göz yaşı ve mukus salgılarında bulunur.  Hücre duvarı tipleri Birçok bakteri Gram boyamaya verdikleri yanıta göre iki gruba ayrılabilir: Gram pozitif Gram negatif Gram boyama yönteminin kullanılmadığı istisnalar; Mycobacterium spp. Rickettsia, Chlamydia Mycoplasma, Ureaplasma Treponema, Borrelia, Leptospira Bazı bakteriler bal mumumsu bir hücre duvarı yapısına sahiptir, bu bakteriler kolay boyanmamalarına karşın birkez boyandığında asit veya alkolle dekolorizasyona dirençlidir bu nedenle aside dirençli olarak adlandırılırlar. Duvar yapısındaki farklılıklara göre Gram (+) ve Gram (-) Gram pozitif hücre duvarı Gram pozitif bakteriler temelde kalın, çok katmanlı peptidoglikan tabakadan oluşan bir hücre duvarına sahiptir. Ayrıca proteinler, teikoik asit ve lipoteikoik asitler ve kompleks polisakkaritler de içerir. Bu moleküller aynı zamanda yüzey antijenleridir. Gram negatif Gram pozitif Dış zar Sitoplazma zarı Gram pozitif hücre duvarı Duvara bağlı Teikoik asit protein Lipoteikoik asit Glikolipidlere bağlıdır Peptidoglikan Sitoplazmik zar  Teikoik asit negatif yüklü olduğundan Mg+ iyonları gibi katyonları bağlar, majör yüzey antijenlerini taşır, bakteriyofajlar için reseptör görevi görür. Lipoteikoik asit fimbriyaların ucunda bulunarak adhezyon molekülü olarak görev yapar  Gram negatif hücre duvarı Peptidoglikan yapısı oldukça ince bir iki tabakadan oluşur İlaveten lipoprotein, dış zar ve periplazmik alan Sitoplazma zarının dış yüzeyi ile dış membranın iç yüzeyi arasında kalan bölgeye periplazmik alan denir. Periplazmik alan demir, protein, şeker ve diğer metabolitler için taşıma sistemleri ve çeşitli hidrolitik enzimler içerir. Dış zar Peptidoglikan Periplazmik alan Sitoplazma zarı Gram negatif hücre duvarı Lipopoli sakkarit (LPS) Dış zar Periplazma Sitoplazma zarı Dış membran Asimetrik bir yapıya sahiptir. İç katman fosfolipidler içerir dış katman ise primer olarak lipopolisakkaritten (LPS) oluşur. Dış membran porin denilen proteinleri de içerir, bunlar 700 Da’dan daha küçük hidrofilik moleküllerin difüzyonuna izin verir. Porin Dış membran Lipopolisakkarit (LPS): Endotoksin özelliktedir ve doğal ve immün yanıtları güçlü bir şekilde stimüle eder. 1. Lipid A: Endotoksin 2. Kor: Polisakkarit 3. O antijeni: Majör yüzey antijeni (türlere spesifik)  Gram (+) vs Gram (-) hücre duvarı Özellik Gram pozitif Gram negatif Dış zar - + Hücre duvarı Kalın İnce Lipopolisakkarit - + Endotoksin - + Teikoik asit + - Sporulasyon Bazılarında - Kapsül Bazılarında Bazılarında Lizozim Duyarlı Dirençli Ekzotoksin üretimi Bazılarında Bazılarında  Aside dirençli hücre duvarı yapısı Mikobakteriyel hücre duvarı yapısı (A) Sitoplazmik membran, (B) peptidoglikan tabaka, (C) arabinogalaktan, (D) lipoarabinomannan, (E) sitoplazmik membran ve hücre duvarı ile ilişkili proteinler, (F) mikolik asitler ve (G) mikolik asitler ile ilişkili yüzey glikolipidleri. Duvarsız bakteriler (L formları) Antibiyotik ya da lizozim etkisiyle duvarını kaybeden bakteriler yüksek osmatik iç basınç altında patlayarak ölür ancak hipertonik bir ortamda yaşamlarını sürdürebilir ve çoğalabilir. Duvarını kaybeden orijinal forma geri dönebilen kararsız L formları, geri dönemeyenler ise kararlı L formları Endospor Flagellum Kapsül Pilus Plazmit Daha küçük, sirküler, ekstrakromozomal DNA Plazmidler hücrelerin hayatta kalması için vazgeçilmez olmamakla birlikte selektif avantaj sağlar, İlaç direnci, toksin üretimi vd. Hücreden hücreye aktarılabilir (horizontal ve vertikal)  Glikokaliks Bakteri yüzeyine lokalize olan enzimler tarafından sentezlenen ekstraselüler (hücre dışı) bir polimerdir. Genellikle polisakkarit bazense polipeptid (Bacillus anthracis’te olduğu gibi) yapıdadır Kapsül: Hücreye sıkıca bağlı, keskin sınırlı tabaka Slime tabakası: Hücreye oldukça gevşek şekilde bağlı olan, sınırları belirsiz ve partiküllerin geçişini engellemeyen tabaka Glikokaliks Önemli fonksiyonları: Fagositozu önler (antifagositik): Majör virulans faktörlerindendir (örn. Streptococcus pneumoniae) Antibiyotikler ve deterjanlar gibi toksik hidrofobik moleküller için bariyer olarak rol oynar Kuruluğa karşı koruma sağlar Konak hücre yüzeyine tutunma (adherans) Biyofilm oluşturma Negatif boyama teknikleri ile gösterilebilir Flagellum Hareket organeli: Bakteriler besin maddelerine doğru yüzebilir ve toksik maddelerden kaçabilir (kemotaksis). Flagellin denilen protein alt ünitelerden oluşur uzun (3-12 µm), filamentöz yapılardır. Antijenik (H antijeni) Flagellaların sayısı ve dağılımı türler için karakteristiktir. Varlıkları hareket testi ile gösterilebilir.  3 bölümden oluşur Filaman: dışarıya uzanan serbest kısım Dirsek: filamanı bazal cisme bağlar Bazal cisim: hareketi oluşturan kısım  Monotriş: Tek kutupta yer alan flagella Amfitriş: Her iki kutupta yer alan tek flagella Löfotriş: Bir veya iki ucunda flagella grubu Peritriş: Bakteri hücresini çevreleyen flagella Fimbriya (Pilus) Fimbriya (pilus, çoğulu pili) (Latince de “saçak”) hücre duvarının dışında yer alan saç benzeri yapılardır. Pilin adlı protein alt ünitelerinden oluşur. 1. Standart fimbriya kısa ve çok sayıdadır. Fimbriyaların uçlarında bulunan adhezin olarak adlandırılan minör proteinler hücre ve dokulara tutunmalarını sağlar (adherans). Virülansla ilişkilidir 2. Seks pilusu (F fimbriya, F pilusu) ise az sayıda ve daha uzundur. Diğer bakterilere bağlanır ve bu tüp benzeri yapıdan bakteriler arasında genetik elementler transfer edilir (konjugasyon). Seks pilusu plazmid (F) tarafından kodlanır. Endospor Spor uyku halindeki bakteri hücresidir. Kuruluk, sıcaklık, radyasyon ve kimyasal ajanlara karşı çok dirençlidir. Ortamda besin maddeleri çoğaldığında aktive olan spor germinasyona uğrayarak tek bir vejetatif hücre oluşturur. ENDOSPOR OLUŞUMU BİR ÜREME ŞEKLİ DEĞİLDİR Birkaç bakteri cinsinin üyeleri endospor (spor) oluşturma yeteneğindedir. Çoğunlukla Gram pozitif çomaklar: Bacillus türleri (aerop) ve Clostridium türleri (anaerop)  Vejetatif bakterilerin sporlanmasına sporulasyon denir ve bunda besin kaynaklarının (karbon, azot, veya fosfor) tükenmesi en önemli faktördür. Her hücre tek bir spor (endospor) oluşturur, spor ana hücre otolize uğradığında ortama salınır. Sporulasyon Ekzospor Kılıf (manto) Dış zar Korteks Spor duvarı İç zar Kor Vejetatif hücreler (beyaz ok) kırmızı boyalı, endosporlar (siyah ok) yeşil boyalı  Bakteri morfolojisi Kok Kokobasil Basil (Çomak) Spiral Spiroket  KOK Basil (Çomak) Diğerleri Streptokok Vibrio Diplokok Zincir yapmış basiller Spiral Basil (flagellalı) Stafilokok Sporlu basil Spiroket