Bakterilerin Morfolojisi ve Sınıflandırılması PDF

BAKTERİLERİN MORFOLOJİSİ VE SINIFLANDIRILMASI Doç. Dr. Demet Hacıseyitoğlu Tıbbi Mikrobiyoloji AD Tanımlar Bacteria (çoğul) Bacterium (tekil) Tek hücreli mikroorganizma grubu Birkaç mikrometre (µm) uzunluğundadırlar Farklı şekildedirler: Küresel (kok) Spiral Çubuksu (basil) Virgül Yeryüzündeki her o...

BAKTERİLERİN MORFOLOJİSİ VE SINIFLANDIRILMASI Doç. Dr. Demet Hacıseyitoğlu Tıbbi Mikrobiyoloji AD Tanımlar Bacteria (çoğul) Bacterium (tekil) Tek hücreli mikroorganizma grubu Birkaç mikrometre (µm) uzunluğundadırlar Farklı şekildedirler: Küresel (kok) Spiral Çubuksu (basil) Virgül Yeryüzündeki her ortamda bakteriler mevcut Toprak Deniz suyu Okyanusun derinlikleri Yer kabuğu Deri Hayvanların bağırsakları Asitli sıcak su kaynakları Radyoaktif atıklar Bir gram toprakta bulunan bakteri sayısı 40 milyon Bir mililitre tatlı suda bir milyon Toplu olarak dünyada beş nonilyon 5x1030 Bakteriler gıdaların geri dönüşümü için hayati bir öneme sahiptirler ve gıda döngülerindeki çoğu önemli adım bakterilere bağlı Bakterilerin çoğu henüz tanımlanmamıştır Bakteri şubelerinin sadece yarısı laboratuvarda üretilebilen türlere sahiptir Bakterilerin araştırıldığı bilim= Bakteriyoloji Bakteriyoloji mikrobiyolojinin bir dalı Bakterilerin tarihçesi Mikroorganizmaların varlığı kesin olarak keşfedilmelerinden yüzyıllar öncesinde tahmin edilmiştir M.Ö. 6. yüzyılda Janizm öğretisinde toprakta, havada, suda ve ateşte gözle göremediğimiz çok küçük yaratıkların var olduğu varsayımı yer almaktaydı M.Ö. 116-27: Marcus Terentius Varro, bataklık çevresine yerleşenleri uyarmak için şöyle demiştir: «Buralarda havada süzülerek ağızdan ve burundan vücuda giren ve böylece ciddi hastalıklara sebep olan, gözle göremediğimiz çok küçük hayvanlar ürüyor» İbn-i Sina «el-Kanun fi’t-Tıb» kitabında uyuz akarlarından bahsedilmekte Osmanlı Sultanı II. Mehmet’in (Fatih) hocası Akşemseddin «Hastalık insandan insana veya topraktan insana gözle görülemeyen canlı tohumlar vasıtasıyla iletilir» demiştir 1676 yılında, Antonie van Leeuwenhoek, kendi tasarladığı tek lensli bir mikroskopta bakterileri gözlemlemiştir Mikrobiyolojinin babası Mikroorganizmalara ait ilk kayıt, Robert Hooke’a ait 1665’te basılan eserinde küf mantarlarını anlatmıştır Mikrop terimi ilk defa 1878’de Fransız cerrah Charles Sédillot tarafından kullanılmıştır Louis Pasteur ve Robert Coch, mikrobiyolojinin kurucuları olarak kabul edilirler Louis Pasteur, yaptığı deneylerle mikrobiyolojinin bir biyolojik bilim dalı olarak yerini almasını sağlamıştır Fermentasyon-maya ilişkisi, alkol üretiminde Pastörizasyon Şarbon, tavuk kolerası, kuduz aşıları Robert Koch, hastalık-mikrop teorisi ile katkı sağlamıştır Koch postulatı Verem hastalığı etkeni olan Mycobacterium tuberculosis bakterisini izole etmiştir Koch postülatı 1. Mikroorganizma tüm hastalıklı organizmalarda yüksek oranda bulunmalı, sağlıklı organizmalarda ise bulunmamalıdır. 2. Mikroorganizma hastalıklı organizmadan ayırılıp (izole edilip), saf kültürde üretilmelidir. 3. Kültürdeki mikroorganizmalar sağlıklı bir organizmaya nakledildiğinde hastalığa yol açmalıdır. 4. Aşılanmış, hastalıklı deneysel ev sahibi organizmadan mikroorganizma tekrar ayrılmalı (izole edilmeli) ve orijinal spesifik nedensel ajan (mikroorganizma) ile aynı olduğu tespit edilmelidir. 1867’de İngiliz cerrah, Joseph Lister, antiseptik solüsyonları enfeksiyonlara karşı koruyucu olarak kullanmıştır Charles Chamberland, otoklav adı verilen sterilizasyon cihazını buldu Sterilizasyon işlemi ameliyathane ve laboratuvarlarda kullanılmaya başlandı 1884’te Pasteur’ün asistanı olan Friedrich Loeffler kendi adıyla anılan difteri basilini (Loeffler basili) buldu Emil von Behring, difteri toksinine karşı bağışıklanmış hayvanların serumunu kullanarak, insanların difteriyi hafif geçirdiklerini buldu 1889’da Pasteur’ün asistanı olan Kitasato, tetanoz etkeni Clostridium tetani’yi tanımladı 1893’te Alexander Yersin veba etkenini izole etti Bakterilerin morfolojisi ve sınıflandırılması Özelliklerine göre sınıflandırma Makroskobik görünüm Mikroskobik görünüm Üreme ve metabolik özellikleri Antijenik yapıları Genotipleri Makroskobik ve Mikroskobik görünüm Bakteriler arasındaki ilk ayrım besleyici ve seçici besiyerlerinde üreme özelliklerine göre yapılır Bakteriler koloniler oluşturarak ürer * Her bir koloni, bir milyon veya daha fazla organizmanın oluşturduğu bir şehir gibi Kolonilerin karakateristik özellikleri Koku Şekil Boyut Renk Koloni şekline göre sınıflandırma * Koloni oluşturan birim (kob, cfu) mikrobiyolojide, belirli bir numunedeki canlı bakteri veya fungus hücresi sayısını tahmini olarak ifade etmek için kullanılan bir terimdir. Mikroorganizmaların kültürde çoğaltılması ve oluşan kolonilerin sayılması prensibine dayanır Bakterilerin biyokimyasal özelliklerine göre ayrım Belirli antibiyotiklere direnç yeteneği: MRSA, VRE vb. Belirli şekerleri fermente etme özelliği Laktoz pozitif-laktoz negatif E.coli laktoz pozitif Salmonella laktoz negatif Eritrositleri eritmesi=hemoliz Streptokoklardan ve stafilokoklardan bazıları hemolitik aktiviteye sahip: Streptococcus pyogenes Staphylococcus aureus Lipidleri hidrolize etmeleri Clostridium botulinum Mikroskobik özellikleri, temel olarak ayrımda önemli Büyüklük Şekil Kok Basil Kıvrık Spiral Dizilim Küme yapmış: Stafilokoklar Zincir yapmış: Streptokoklar Diplokok, ikili duran koklar: Streptococcus pneumoniae, Neisseria gonorrhoeae Dallanmış: Nocardia ve Actinomyces Gram boyası ile boyanma durumu Gram pozitif Gram negatif Gram boyama Hızlı, kolay ve ayrımı sağlayan güçlü bir test Ön tanıya katkı sağlar Başlanacak antibiyotiğe karar vermeyi sağlar Gram negatif bakterilere ve Gram pozitif bakterilere kullanılan antibiyotikler farklıdır Gram boyama yöntemi Bakterileri hücre duvarı bileşenlerine göre Gram Pozitif ve Gram Negatif tiplerine ayırmak için kullanılan diferansiyel bir bakteri boyama tekniğidir. Tıbbi bakteriyolojide en yaygın kullanılan ve en önemli boyama tekniğidir. Bakterilerin morfolojik yapısını incelemek mümkün hale gelir. Gram boyanma ve dizilim özelliğine göre Gram-pozitif küme kok: S. aureus ve koagülaz negatif stafilokokların ayrımı için testler yapılır Gram-pozitif zincir kok, diplokok: Pnömokok Gram-pozitif basil: Clostridium türleri, Listeria türleri Gram-negatif kok/kokobasil: Neisseria türleri, Acinetobacter türleri Gram-negatif basil: E.coli, Klebsiella vb Maya: C.albicans Bu boyamada iki boya kullanılır Birinci boya olarak kristal viyole: Gram-pozitif hücre duvarlarına sahip olan bakteriler birincil boyayı koruyacak ve mor görünecektir. Bu bakterilere GramPozitif bakteriler adı verilir. Karşıt boya olarak safranin: Gram-Negatif hücre duvarına sahip diğer bakteri grubu, birincil boyayı kaybederek karşıt boyayı alır ve mikroskop altında pembe veya kırmızı görünür. Bu bakterilere Gram-Negatif bakteriler denir. Gram Boyama Bakterileri Gram boyama ile iki gruba ayırırız: 1) Gram pozitif 2) Gram negatif Boyama sonucu görülen bakteri morfolojileri Gram boyama ve morfolojilerine göre bakteriyi tanımlamada ilk adımı gerçekleştiririz İleri tetkikler Gram boyamanın uygun olmadığı bakteriler Besin kaynaklarının azalmış olduğu bakteriler Eski kültürden boyama Durgun faz boyama Gram boyama ile boyanmayan bakteriler Mumlu dış yapıya sahip olan mikobakteriler (Tüberküloz basili) Aside dirençli boyama yöntemi Peptidoglikan tabakası olmayan mikoplazmalar Metabolik, antijenik ve genetik ayrım Mikroskobik özelliklerinden sonraki aşamalardır Metabolik özellikler: Aerobik ve anaerobik çevre gereksinimi Özel besin maddelerine gereksinimi Belirli karbonhidratları fermente etmesi: Laktoz, sukroz, glikoz vb Üreme için karbon kaynağı olarak kullandığı maddeler Karakteristik metabolik ürünleri: Asit, alkol vb Özgün enzimler Katalaz enzimi: Stafilokokları streptokoklardan ayırır Koagülaz enzimi: Staphylococcus aureus için özgün, diğer stafilokoklardan ayırır Oksidaz enzimi: Pseudomonas pozitif, enterik gram negatif bakterilerden ayırır Optimum sıcaklığa göre sınıflandırma Psikrofiller Mezofiller Termofiller Psikrofiller Optimum üreme sıcaklığı 15 0 C veya altındadır. Chryseobacterium Psychrobaceter Polaromonas Sphingomonas Alteromonas Hyphomonas Listeria monocytogenes Mezofiller Optimum üreme sıcaklığı 15 – 45 0 C'dir. Patojenik bakteriler bu kategoriye girer: E.coli Staphylococcus aureus Salmonella Typhi Streptococcus pyogenes Klebsiella spp. Pseudomonas spp. Termofiller Optimum üreme sıcaklığı 45 0 C’nin üzerindedir Bacillus thermophilus Methanothrix Archaeglobus Thermophilus Cyclingus Geogemma barosii (122 0 C’de) Pyrolobus fumarii (113 0 C’de) Pyrococcus spp Flagella düzenlemesine göre bakterilerin sınıflandırılması Atrikus (Atrichous) Kamçısız bakterilerdir: Lactobacillus spp. Bacillus anthracis Staphylococcus spp. Streptococcus spp. Monotrikus (monotrichous) Bir kutupta tek flagellum bulunan bakterilerdir. Campylobacter türleri Vibrio cholerae Lofotrikus (Lophotrichous) Bir ucunda birden fazla flagella bulunan bakterilerdir. Spirillum Helicobacter pylori Pseudomonas fluorescence Peritrichous (peritrikus) Bunlar her yöne uzanan birden fazla flagellaya sahip bakterilerdir. E. Coli Klebsiella Proteus Salmonella Typhi Amfitrikus (amphitrichous) Her kutupta bir flagellum bulunan bakterilerdir. Alcaligenes faecalis Nitrosomonas Bakterilerin beslenme şekline göre sınıflandırılması Bakteriler birçok organik veya inorganik bileşikle beslenir. Besin bakteri vücuduna fagositoz (aktif taşıma) veya ozmoz ve difüzyon veya protein kanalları (pasif taşıma) yoluyla girer. Organik bileşikleri parçalayarak veya inorganik bileşikleri parçalayarak foto veya kemosentez yoluyla enerji elde ederler. Beslenme alışkanlıklarına göre ototroflar, heterotroflar ve saprofitler olarak gruplandırılırlar Bakteriler beslenme alışkanlıklarına göre 3 gruba ayrılırlar Ototrofik bakteriler Fotoototroflar Kemoototroflar Heterotrofik bakteriler Saprofitik bakteriler Ototrofik bakteriler: İnorganik maddeleri organik maddelere dönüştürebilen, yani bitkiler gibi besinlerini hazırlayabilen bakteriler Fotoototroflar:Asimilasyon için güneş ışığından enerji kullanırlar. Siyanobakteriler (Nostoc, Proklorococcus vb.), Mor kükürt bakterileri ( Nitrosococcus, Thiococcus, Halochromium vb.) Mor kükürt olmayan bakteriler ( Rhodopseudomonas spp.) Yeşil kükürt bakterileri (Chlorobium, Chromatium vb.) Ototrofik bakteriler: Kemoototroflar: Asimilasyon için kimyasal enerji kullanırlar. Kükürt bakterileri ( Beggiatoa, Thiobacillus, Thiothrix, Sulfolobus, vb.) Nitrojen bakterileri (Nitrosomonas, Nitrobacter, vb.) Hidrojen oksitleyici bakteriler (H. pylori, Hydrogenbacter, Hydrogenvibrio marinus, vb.) Metanotrofları (Metilomonas, Metilococcus) içerir. , vb.) Demir bakterileri (Thiobacillus ferroxidans, Ferrobacillus, Geobacter metallireducens Heterotrofik bakteriler: Organik bileşikleri tüketerek enerji elde eden bakterilerdir ancak organik bileşikleri inorganiklere dönüştürmezler. Paraziter veya simbiyotik tiplerdir. E.coli Staphylococcus türleri Mycobacterium türleri Klebsiella pneumoniae Rhizobium türleri Saprofitik bakteriler: Organik bileşikleri inorganik maddelere ayrıştıran ve enerji elde eden bakterilerdir. Ayrıştırıcılardır, ölü bitki ve hayvanlarla beslenirler Cellulomonas Clostridium thermosaccharolyticum: Konservelerin bozulmasından sorumlu Pseudomonas denitrificans: Endüstride B12 vitamini üretiminde kullanılır Acetobacter (sirke üretimi) Antijenik özellikler: Serotiplendirme: Bakterilerin belirli suşları, bunların özgül antijenlerine karşı geliştirilen antikorların kullanılmasıyla ayırt edilebilir Serolojik testler, laboratuvarda üretilmesi güç veya tehlikeli bakterilerin ya da hızlı tanımlamaya ihtiyaç duyulan bakterilerin tanımlanmasında yararlıdır Serotiplendirme, epidemiyolojik olarak tanımlanması gerektiğinde yararlıdır Serolojik testlerin kullanıldığı durumlar Laboratuvarda üretilmesi güç olan bakteriler Sifiliz etkeni, Treponema pallidum Çok bulaşıcı olduğundan lab.da üretilmesi tehlikeli olan bakteriler Tularemi etkeni Francisella tularensis Özgül hastalık sendromlarıyla ilişkili olan Hemolitik üremik sendrom yapabilen hemorajik kolit etkeni E.coli (EHEC), E.coli serotip O157:H7 Hızlı tanımlama için Streptokok farenjiti etkeni Streptococcus pyogenes için anti streptolizin-O (ASO) Genetik ayrım Bakterilerin sınıflandırılmasında en kesin yöntem, genetik materyalin analizidir DNA hibridizasyon Polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) Moleküler testler canlı ve üremiş bakteriye ihtiyaç duymaz Direkt klinik örnekten çalışılabilir Mikobakteriler ve mantarlar gibi yavaş üreyen mikroorganizmaların hızlı tanımlanmasında kullanılır Bakteri hücresinin tümü veya belirli bir bölgesinin nükleik asit dizilerinin analizi ile gerçekleştirilir Mikroorganizmalar arasındaki evrimsel ilişkinin ortaya konmasına yarar Bakteri yapısı Bakteriler tek hücrelidir Prokaryotlardır Genel olarak bakterilerin yapısı dış ve iç yapılar olarak incelenebilir Bakterinin Dış Yapısı Flagella Pili/Fimbria Kapsül Kılıf ve Protez Hücre Duvarı Flagella (tekil flagellum) Flagellum=kirpik Flagella, yaklaşık 4 – 5 μm uzunluğunda ve 0,01 – 0,03 μm çapında, uzun saç benzeri filamentli yapılardır. Bakterilere hareketlilik kazandırırlar. Kemotaktik bir uyarıya yanıt olarak bakteriye kendisini ileriye doğru itme özelliği verir Flagella, güçlü antijenik özelliktedir Flagella üç kısma ayrılır; filament, kanca ve bazal cisim Filament, hücre duvarının dışına uzanan iplik benzeri bir parçadır. Flagellin proteininden oluşur Kanca, filamenti bazal cisme birleştiren kısa kavisli bir yapıdır. Pervane gibi dönmeyi sağlayan yapıdır Bazal cisim, hücre duvarı ve plazma zarına gömülü bir dizi halkadan oluşur. Kamçının polimerlerini sentezler, devrim için enerji üretir ve kamçının hareketlerini düzenler Bazal cisim, kirpiğin gemi pervanesine benzer şekilde dönmesini sağlayan kompleks bir yapıdır Bazal cisim, hücre duvarı ve plazma zarına gömülü bir dizi halkadan oluşur. Gram Negatif bakterilerde 2 çift halka, Gram Pozitif bakterilerde ise 1 çift halkadan oluşur. Flagellanın İşlevleri Hareketlilikten sorumlu Kemotaksise yardımcı olur Bakteriyel patojenite ve hayatta kalmaya yardımcı olur Pili/Fimbria Yaklaşık 0,5 μm uzunluğunda ve 0,01 μm çapında kısa, içi boş, sarmal olmayan filamentli yapılardır. Yalnızca Gram negatif bakterilerde bulunurlar. Helikal olmayan bir şekilde düzenlenmiş «pilin» proteininden oluşurlar. Kısa, çok sayıda ve flagelladan daha düzdürler. Hücreler arasında spesifik teması sağlar Tutunma; Bakteri hücresi ile ökaryot konak hücresi arasında olabilir: Neisseria gonorrhoeaeinsan mukoza hücrelerine tutunma. Pilusu olmayan Neisseria gonorrhoeae patojen değildir İki bakteri arasında gerçekleşebilir: İki bakteri arasında DNA aktarımı Seks pilusları aracılığı ile Seks pili, bakteriyel konjugasyonda yer alan özel bir pili türüdür. Normal pililerden daha büyüktürler; 10-20 µm uzunluktadır. Sayıları az, 1-4 kadar. İki türe ayrılırlar; F-pili ve I-pili Pili/Fimbriae'nin İşlevleri Konakçı hücrelere yapışmaya yardımcı olur Sex pili bakteriyel konjugasyon sırasında bakteriyel DNA transferine yardımcı olur Kapsül Hücre duvarını çevreleyen kıvamlı, yapışkan bir dış katmandır. Genellikle polisakkarit yapıdadır Bacillus anthracis’te kapsül poli-D-glutamik asitten oluşur Sadece bazı bakteri türlerinde bulunurlar. Materyal hücreye sıkı bağlıysa kapsül adını alır Gevşek bağlı ve amorf yapıda ise slime tabaka veya glikokaliks olarak adlandırılır Kapsülün İşlevleri Kapsül, hücrelerin yüzeye tutunmasını sağlar Bakterileri antikorlardan ve fagositozdan korur Bazı antibiyotiklerin bakteri içine girmesine engel olur Bakterinin kurumasını önler Kılıf ve Protez Kılıf, çoğunlukla suda yaşayan bakteriler olmak üzere zincir oluşturan bakterileri çevreleyen içi boş tüp benzeri bir yapıdır. Zincire mekanik dayanıklılık sağlar. Protez, hücre duvarı ve plazma zarının yarı sert bir uzantısıdır. Besin emilimini arttırır ve aynı zamanda yapışmaya yardımcı olur. Hücre Duvarı Hücre duvarı, plazma zarını dış bir kaplama olarak çevreleyen peptidoglikandan oluşan sert bir yapıdır. 10-25 µm kalınlığındadır. Peptidoglikan, dönüşümlü olarak tekrarlanan N-Asetilmuramik Asit (NAM) ve N-Asetilglukozamin (NAG) polisakarit alt birimlerinin dönüşümlü olarak dizildiği doğrusal bir polimerdir. Hücrenin şeklini belirler. Hücre içi osmotik basıncın yüksek olması nedeniyle hipotonik çözeltilerde hücrenin patlamasını önler Bileşimine göre bakteri hücre duvarı 2 tipe ayrılır; Gram pozitif hücre duvarı Gram negatif hücre duvarı Gram pozitif hücre duvarı Birkaç katman halinde düzenlenmiş, hücre duvarının yaklaşık %40-90'ı kadar büyük miktarda peptidoglikan içeren kalın bir hücre duvarıdır. Bu tip hücre duvarı, matriks maddeleri olarak teikoik asitler, teikuronik asitler gibi asidik şekerleri ve mannoz, arabinoz, ramnoz ve glukozamin gibi nötr şekerleri de içerir. Teikoik asitler poliribitol fosfat veya poligliserol fosfattan yapılır. Gram pozitif bakterilerin ana yüzey antijenleridir. İki çeşittirler; duvar teikoik asit ve lipoteikoik asit. Teikoik asitler, major hücre yüzeyi antijenleridir Teikuronik asit, N-asetilmannuronik asit veya D-glukuronik asitin bir polimeridir. Bu tip hücre duvarı kristal viyole boyasını alır ve Gram boyamada gram pozitif bakterilere mor rengini verir Gram negatif hücre duvarı Önemli ölçüde daha az miktarda peptidoglikan içeren ince bir hücre duvarı bulunur. Bu bakterilerde bir iç zar (sitoplazmik) ve bir dış zar vardır Peptidoglikan tabakası bu zarların arasında periplazmik boşluk denilen bölgenin içinde yer alır Gram pozitif hücre duvarına göre nispeten daha karmaşıktır. Peptidoglikanın yanı sıra lipoprotein, lipopolisakkarit ve dış membran içerir. Lipoprotein tabakası Braun lipoproteininden oluşur. Dış zara gömülüdür ve dış zarı stabilize eder. Dış zar, bileşim olarak plazma zarına benzeyen bir iç katman ve lipopolisakkaritten oluşan bir dış katman içeren iki katmanlı bir yapıdır. Porin ve dış zar proteinleri gibi çeşitli proteinler açısından zengindir. Lipopolisakkarit 3 bileşenden oluşan kompleks bir moleküldür; Lipid-A, çekirdek oligosakarit ve O-polisakkarit. Lipid-A, fosforile glukozamin disakkaritlerden, uzun zincirli yağ asitlerinden ve hidrosimyristik asitten oluşur. İnsan ve hayvanlara toksik etkilidir. Çekirdek oligosakarit iki şekerden oluşur; keto-deoksi oktanoik asit ve Lipid A ile birbirine bağlanan bir heptoz şekeri. O-polisakarit, bakteri türleri arasında farklılık gösteren çok çeşitli şekerlerden oluşur. O-polisakarit, farklı bakteri suşlarına farklı antijenik özellikler kazandırır. Renk giderme adımı sırasında kristal viyoleyi kaybederler ve zıt boyama sırasında safranini alırlar, dolayısıyla Gram-Negatif bakterilere karakteristik pembe renk sağlarlar Gram pozitif bakteriler Gram negatif bakteriler Menekşe moru boyanır Kırmızı-pembe boyanır Kalın hücre duvarı İnce hücre duvarı Kalın peptidoglikan tabaka İnce peptidoglikan tabaka Yüksek mukopeptid ve çok düşük fosfolipit Düşük mukopeptid ve çok yüksek fosfolipit Mezozom var Mezozom yok Fimbria veya pili yok Fimbria veya pili var Endospor oluşturur Ekzospor oluşturur Ekzotoksin üretir Endotoksin üretir Teikoik asit mevcut Teikoik asit yok Dış katman yok Dış katman var Aside dirençli basillerin hücre duvarı: Hücre duvarları, çok sayıda bulunan mikolik asit ile benzersizdir. Asit alkol veya sülfürik asidin renk giderici etkisine karşı dayanıklıdırlar, dolayısıyla aside dirençli olarak adlandırılırlar Hücre duvarı olmayan bakteriler: Mikoplazma, hücre duvarı olmayan çok küçük (50-300 nm) bir bakteridir. Sabit bir şekilleri yoktur. Bu doğal bakterilerin yanı sıra, protoplastlar, sferoplastlar ve L-formları gibi hücre duvarlarında eksik olan başka formlar da vardır. Sitoplazmik yapılar Bakterilerin iç yapısı: Hücre zarını ve hücre zarının içindeki tüm yapıları içerir Hücre zarı/Plazma zarı Sitoplazma Ribozomlar Mezozomlar Depo granülleri Çekirdek Hücre zarı/Plazma zarı Hücre duvarının hemen altında, sitoplazmayı çevreleyen en içteki fosfolipit çift katmanlı yapıdır. İnce (~5-10 nm) yarı geçirgen bir tabakadır. Ökaryotik plazma zarının aksine, sterollerden yoksundurlar (Mikoplazma hariç) ve nispeten daha yüksek oranda protein içerirler. Sterollerin yerine 'hapanoidler' adı verilen sterol benzeri bileşikler bulunur. Bilinen doymuş ve doymamış türleri gibi çok çeşitli yağ asitlerinin yanı sıra metil, hidroksil veya siklik gruplar da içerirler. Plazma zarı, besinlerin ve iyonların pasif taşınması için çeşitli porin proteinleri ile donatılmıştır Hücre zarı / Plazma zarının işlevleri Seçici geçirgenlik besinlerin, iyonların ve metabolitlerin giriş ve çıkışını düzenler Elektron taşınması ve oksidatif fosforilasyon Sitoplazma Plazma zarı içinde asılı organik ve inorganik çözünen maddeler içeren renksiz, koloidal, viskoz bir sıvıdır. Ökaryotik sitoplazmanın aksine, zarlı organellerden yoksundurlar. İçlerinde yüzen ribozomlar, mezozomlar, depo granülleri ve nükleik asitler var Ribozomlar Bakteriyel ribozomlar 70S tipindedir ve ökaryotik 80S tiplerinden oldukça küçüktür. 50S ve 30S olmak üzere 2 alt birimden oluşurlar. Başlıca rolleri, bakteriyel proteinleri ve enzimleri sentezlemektir. Bunlar eritromisin, makrolidler, aminoglikozidler vb. gibi farklı antibiyotikler için hedef bölgelerdir. S = Svedberg birimi = Sedimantasyon (çökelme) katsayısı Mezozomlar Plazma zarının invaginasyonuyla oluşan kesecikli veya dallanmış yapılardır. İşlevsel olarak ökaryotik mitokondriyi temsil ederler Bakteriyel solunum enzimlerinin etki alanıdırlar. Depo granülleri; Bunların depo gıdası olduğuna inanılıyor. İki çeşittirler; Glikojen veya polihidroksibutirat granülleri içeren organik katılım cisimcikleri Polifosfat veya kükürt granülleri içeren inorganik katılım cisimcikleri Çekirdek Bunlara nükleoid denir. Ökaryotik çekirdeklerin aksine, çekirdek zarı yoktur. Nükleolus ve nükleoplazmadan yoksundurlar. Kapalı dairesel formda veya sarmal formda bir dsDNA molekülü ile temsil edilir. Bakteriyel DNA'lar ya nükleoidde kromozomal DNA olarak ya da nükleoidin dışında plazmit olarak bulunur Plazmitler: Plazmitler, çift zincirli bakteri DNA’sının küçük bir bölümü olan ve bakteri kromozomundan bağımsız olarak replike olan çembersel moleküllerdir Plazmidler antibiyotik direnci kazandıran yapılardır Bakteriye tutunma yeteneği ve toksin oluşturma özelliği verirler Endospor Stres altındaki bazı bakteriler, endospor adı verilen hareketsiz bir aşama oluşturur. Olumsuz çevre koşullarında üretilirler. Koşullar uygun hale geldiğinde vejetatif forma dönüşürler Dört farklı yapısal bileşeni vardır; Nükleoid ve yoğunlaştırılmış sitoplazma içeren çekirdek Peptidoglikanın en iç duvarı olan spor duvarı Sıra dışı peptidoglikan içeren en kalın duvar olan korteks Keratin benzeri geçirimsiz bir dış katman olan protein kabuk Sporlar bilinen en dirençli canlı yapılardır Dayanıklı olduğu durumlar Sıcaklık Kuruluk UV Antibakteriyel ilaçlar Dezenfektanlar Sterilizasyon işlemleri, sporları öldürme yeteneklerine göre değerlendirilir Sporulasyonun tıbbi önemi Çok önemli patojenlerden bazıları, spor oluşturur Bacillus anthracis: Şarbon hastalığı etkeni Bacillus cereus: Gastroenterit etkeni Clostridium tetani: Tetanoz etkeni Clostridium botulinum: Botulismus etkeni Clostridium perfringens: Gazlı gangren etkeni Bakterilerin Şekilleri ve Düzeni Temel olarak bakteriler dört farklı şekildedir; Kok Basil Spiral Virgül Kok şekilli bakteriler Küresel bakterilerdir. Hücre dizilişlerine göre ayrıca alt gruplara ayrılırlar: 1. Monokoklar; tekil kok. Örneğin. Micrococcus luteus , 2. Diplokoklar; iki küresel bakteri çiftler halinde düzenlenmiştir. Neisseria spp Moraxella catarrhalis Streptococcus pneumoniae 3. Streptokoklar; küresel bakteriler uzun bir zincir halinde düzenlenmiştir. Streptococcus pyogenes S. agalactiae Kok şekilli bakteriler 4. Stafilokoklar; Bir salkım üzüm gibi düzensiz kümeler halinde düzenlenmiş küresel bakteriler. Staphylococcus aureus, S. saprophyticus 4. Dörtlü; 4 koktan oluşan bir grup halinde düzenleme. Aerococcus urinae Pediococcus spp. 4. Sarcinae; kokların 8'li bir grup halinde düzenlenmesi. Örn. Sarcina spp., Clostridium maksimum Basil şekilli bakteriler Çubuk şeklindeki bakterilerdir. Hücre dizilişlerine göre ayrıca; 1. Bacillus / Mono – basil; tek bağlanmamış çubuk şeklindeki bakteriler. Salmonella enterica serovarları, Bacillus cereus 2. Diplobasiller; basiller bir çift halinde düzenlenmiştir. Moraxella bovis, Bacillus licheniformis Basil şekilli bakteriler 3. Streptobasil; basiller zincir halinde düzenlenmiştir. Streptobacillus moniliform vb. 4. Çit; Çit benzeri bir biçimde düzenlenmiş basiller. Corynebacterium diptheriae vb. 5. Kokobasil; yuvarlak uçlu veya oval şekilli basiller. Chlamydia spp., H. influenzae Sarmal şekilli bakteriler Uzun sarmal şekilli veya bükülmüş bakterilerdir. Spirilla spp. Spirochetes spp. Virgül şeklinde bakteriler Yapı olarak virgül (,) şeklindedirler. Vibrio spp. Bakteri Boyutu Bakteriler mikroskobiktir ve 0,2 μm'den 100 μm'ye kadar geniş bir boyut aralığına sahiptir. Koklar genellikle 0,2 ila 1,0 μm arasındadır. Basiller genellikle 1,0 μm (5 μm) uzunluğunda ve 0,5 ila 1,0 μm çapındadır. Spiroketler genellikle 20 μm uzunluğunda ve 0,1 ila 1,0 μm çapındadır. En küçük basil Pelagibacter ubique'dir (370 – 890 nm uzunluğunda ve 120 – 200 nm çapında). En küçük koklar 200 – 300 nm çapındaki Mycoplasma genitalium'dur. En büyük bakteri 0,75 mm çapıyla Thiomargarita namibiensis'tir Tıbbi açıdan önemli bakteriler Esnek duvarlı (spiroketler) Sert hücre duvarı Hücre duvarı olmayan Basit tek hücreli Filamentöz Mycoplasma Ureaplasma Zorunlu hücre içi parazitleri Chlamydia Coxiella Ehrlichia Rickettsia Actinomyces Nocardia Mycobacterium Serbest yaşayanlar* Gram pozitifler Gram negatifler Borrelia Leptospira Trepanoma Serbest yaşayanlar* Gram pozitifler Koklar Enterococcus Staphylococcus Streptococcus Peptostreptococcus Gram negatifler Çomaklar Bacillus Clostridium Corynebacterium Erysipelothrix Lactobacillus Listeria Propionibacterium Koklar Enterik olmayan çomaklar Bartonella Bordatella Brucella Francisella Haemophilus Legionella Pasteurella Pseudomonas Enterik çomaklar Bacteroides Campylobacter Enterobacter E.Coli Fusobacterium Helicobacter Klebsiella Salmonella Shigella Prevotella Proteus Serratia Vibrio Yersinia Acinetobacter Moraxella Neisseria