| Sıra | DOSYA ADI | Format | Bağlantı |
|---|---|---|---|
| 01. | Canlılar Alemi&mikroorganizmalar | ppt | Sunumu İndir |
Transkript
Canlılar Alemi&MikroorganizmalarProf. Dr. Mehmet KIYAN
Prokaryot ve Ökaryot hücrelerin karşılaştırılması
Prokaryot ve Ökaryot hücrelerin karşılaştırılması Elektron mikroskobun geliştirilmesi sonucu canlılar aleminde iki temel hücre tipi olduğu ortaya çıktı: prokaryotik hücre ökaryotik hücre. Prokaryot hücre var iken ökaryotik hücre neden oluştu? genç dünyamız değişime çok yatkın coğrafi farklılıklar, iklimsel farklılıklar Yeni oluşan çesitli bileşikler. İlkel yapısal özelliklere sahip bakteriler prokaryottur. Diğer bütün organizmalar yani protista, fungi (mantarlar), bitkiler ve hayvanlar, daha karmaşık olan ökaryotik hücre yapısına sahiptir. Prokaryotik ve ökaryotik olarak adlandırılan bu hücre tipleri, farklı türdeki canlıların temel yapı taşları konumundadır. Maya hücresi, ekmek gibi ürünlerin oluşumunda rol oynayan tek hücreli bir ökaryot İnsan organizması, çok hücreli ökaryot Bakteriler ve siyanobakteriler prokaryotik tek hücreli canlılara örnektir.
Prokaryot ve Ökaryot hücrelerin karşılaştırılması Prokaryot hücreler zarla çevrili belirgin çekirdeği olmayan hücrelerdir. Bu tip hücrelerde, hücresel yapılardan sadece hücre zarı, ribozom ve DNA bulunur. Prokaryot hücrelerde zarlı organaller bulunmaz. Ökaryot hücreler ise zar, sitoplâzma ve çekirdek yapıları tam olan hücrelerdir ve sitoplazmaları içinde canlının türüne ve çeşidine özgü organelleri eksiksiz bulunur. Örneğin kloroplastı fotosentetik ökaryotlarda bulabiliriz.
Prokaryotik ve ökaryotik hücreler arasındaki benzerlikler Her iki grupta da benzer yapıda hücre zarı bulunmaktadır. Genetik bilgi DNA aracılığı ile kodlanır ve aktarılır. Transkripsiyon ve translasyon mekanizmaları ve rirozomlar benzerlik gösterir. Ortak metabolik yollar bulunmaktadır (ör: glikoz). Kimyasal enerjiyi ATP olarak depolamak için kullanılan mekanizmanın benzerdir (prokaryotların hücre zarında, ökaryotların mitokondri zarında). Benzer fotosentez mekanizması gösterirler. Zar proteinlerini sentezleme ve hücre zarına yerleştirmede kullanılan mekanizmanın ve benzer yapıda proteazomlar (protein sindiren yapılar) içerirler.
Prokaryot ve ökaryotik hücreler arasındaki temel farklılıklar Ökaryotlarda genetik malzemenin, çekirdek zarı ile çevrili olması Sayıca fazla olan organellerin çift ünit zar ile çevrili olması Prokaryotlarda, genetik malzemenin sitoplazma içinde yüzer halde olması
Ökaryotik hücrede bulunup prokaryotlarda bulunmayan özellikler Hücrede çekirdek adı verilen ve bir zarla sitoplazmadan ayrılan bir bölümün bulunması. Çekirdek zarında bulunan karmaşık yapılı porlar. DNA ile birlikte mitoz bölünme sırasında sıklaşabilme özelliğine sahip proteinler bulunması. Karmaşık yapılı zarsı stoplazmik organeller: kloroplast. Oksijenli solunum için özelleşmiş sitoplazmik organeller: mitokondri. Daha karmaşık kamçı (flagella) yapısı. Bitkilerde selüloz içeren hücre duvarı. Diploidlik: her hücrede bir genin iki kopya halinde bulunması. Mayoz bölünme ve döllenme gerektiren eşeyli üreme. Hücre bölünmesi sırasında kromozomların ayrılmasını sağlayan ve mikrotübül yapıda olan iğ iplikleridir. Ökaryotik hücredeki özelleşme ile gelişmiş sistemlerin oluşması mümkün olmuştur.
Prokaryot ve Ökaryot hücrelerin karşılaştırılmasıÖzellik Prokaryot ÖkaryotBeslenme Diffüzyon. kısmen fotosentez Diffüzyon,sindirim ve bazı tiplerinde fotosentezÇekirdek zarı Yok Çift tabakalı zarHücre bölünmesi Amitotik MitozZara bağlı organeller Yok Golgi, lizozom E.R. vb.Hücresel iskelet yapı Yok Mikrotübüller, aktin, miyozin iplikçikleriEnerji metabolizması Mitokondrileri yok Mitokondrileri varOksidatif enzimler Hücre zarına bağlı Mitokondri iç zarındaHücre içi hareket Yok Sitoplazmik akım, endositoz, fagositoz, mitoz ve kesecik nakliGenetik malzeme DNA ve non-histon protein DNA, histon ve histon sitoplazma içinde serbest olmayan proteinler bir olarak bulunur. kompleks olarak kromozomları oluşturur ve çekirdeğe yerleşiktir
Yapı / Özellik Prokaryotlar EukaryotlarHücre Duvarı Hücre Zarı (Membran) Çekirdek (Nucleus) Zarla Çevrili Organeller Ribozom Vakuol (Koful) Vezikül Siller Kamçı Hücre iskeleleti Kromozom Sayısı Haploit-Monoploit ( n ) Diploit ( 2n )Kromozomlar Halkasal DoğrusalCanlı Çeşidi Tek hücreliler Tek-Çok hücreliler
Mikroorganizmaların büyüklükleri: Lenfosit = 10 μm. Viruslar = 20-300 nm. En küçük virus olan poliomyelit (çocuk felci) virusu 25 nm. En büyük viruslardan poxvirus 250-300 nm. (0.25-0.3 µm.) Bakteriler = 1.000-4.000 nm. (1-4 μm.) μm. Büyük basil olan Bacillus anthracis 1.0-1.3 X 3.0-10 µm. Rickettsia =200-500 nm. (0.2-0.5 μm.) Hücre içinde yaşarlar Chlamydia (elementer cisimcik) = 300 nm. (0.3 μm.) Mycoplasma = 125-250 nm. (0,1-0,2 μm.)
Prokaryotları sınıflandırmak için kullanılan özelliklerin bazıları Gram boyası (hücre duvarı yapısı) Genomundaki G+C yüzdesi Üreme ısısı Isıya dayanıklı spor oluşturma kabiliyeti Solunum için elektron alıcısı Fotosentez yeteneği Hareket Hücre şekli Çeşitli karbon ve nitrojen kaynaklarını kullanabilme Özel beslenme gereksinimleri (örneğin: vitaminler)
Bakteriler
Bakterilerde taksonomi İki mikroorganizma türü arasındaki evrim mesafesi her iki türde bulunan homolog makromoleküllerdeki nükleotid veya amino asit sekansı ile ölçülmektedir. Ortak atadan gelen moleküllerdeki farklılık (sekans farkı) atanın DNA’sındaki sabitleşen mutasyonların sayısı ile orantılıdır. (Yani bu molekülleri kodlayan DNA sekansındaki mutasyonlarla) Değişik popülasyonlardaki mutasyonlar sabitleştikce, kalıcı biyolojik değişiklikler meydana gelir.
Bakterilerde taksonomi Bu olayların takibi ve teşhis amaçlı kullanımı için de doğru moleküllerin sekans tayininin yapılması gerekir. Ölçülen filogenetik mesafe genişledikce; sekansın değişme hızı azalır. Evrim ilişkilerinin incelenmesinde protein sentezindeki önemlerinden dolayı ribozomal RNA’lar kullanılır. rRNA’lar tarihî moleküllerdir; fonksiyonları sabittir, geniş yayılım gösterirler (üniversal), geniş filogenetik mesafeler arasında oldukça iyi korunurlar (sekans bakımından). İki canlı arasındaki evrim ilişkisi rRNA sekansları arasındaki benzerliğe bağlıdır
Bakterilerde taksonomi Prokaryotlarda 3 ribozomal RNA molekülü ( 5S,16S ve 23S) vardır: Bakterilerdeki 16S ( 1500 nükleotid) ve 23S ( 3000 nükleotid) rRNA’larda, sekans analizi yapmaya yarayan çok iyi korunmuş sekansta birkaç bölge vardır. rRNA’ların bazı korunmuş sekansları bakterilerde, mantarlarda, bitkilerde, hayvanlarda ve hatta kloroplast ve mitokondrilerde hiç değişmemiştir. Bu bölgeler ribozomun yüzeyinin haritasını çıkartırlar. Çok iyi korunmuş olmaları, ribozomun fonksiyonunda hayati rolleri olabileceğini düşündürmektedir.
Bakterilerde taksonomi 16S rRNA, tRNA’ların antikodon bölgesiyle direkt olarak etkileşir. rRNA’larda meydana gelen mutasyonlar, protein sentezinin özgüllüğünü etkileyebilir. Molekülün, korunmuş bölgeler dışındaki yerlerinde filogenetik ilişkileri araştırmaya yarayan yeterli sekans farklılıkları mevcuttur. Deneysel olarak 16S rRNA ile daha rahat çalışılabilir. 16S rRNA’nın belirli bölgelerinde, belirli grup organizmaya has “imza sekansı” denilen kısa oligonükleotid sekansları tespit edilmiştir
Mikroorganizmalarda taksonomiRibozomal RNA sekans çalışması ile oluşturulan gruplar fenotipik tiplendirme ile oluşturulan gruplardan farklıdır. Ribozomal RNA sekanslaması ile yapılan mikrobiyal filogenide üç ana grup bulunmuştur: 1) Prokaryotik Bu hat üzerinde Bakteriler bulunur Daha önce eubacteri’ler deniliyordu2) Archaea eskiden archaebakteriler3) Ökaryotik Bu hat üzerinde Eukarya
Bakterilerde taksonomi Mikrobiyolojide temel taksonomik birim tür’dür. Bir tür genellikle birkaç suş veya klon’un tanımlanmasıyla yapılır. Klon: tek hücreden gelen, genetik olarak benzer hücre popülasyonudur. Tür (species) Cins (genus) Takım (order) Aile (family)Sınıf (class) Bölüm (division) Alem (kingdom) Bir genus veya tür için resmî işlem ancak organizmanın saf kültürünün tasdik olunmuş ATCC (American Type Culture Collection) veya DSM (Alman Mikroorganizmalar Kolleksiyonu: German Collection for Microorganisms)’e yatırılması ve yeni türün tip suş’unu temsil etmesi gerekmektedir. Diğer türler buna göre karşılaştırılır. Artık fenotipik tanımlanması ile birlikte 16S rRNA sekansının da yayımlanması istenmektedir. Yeni tür veya izolat için 16S rRNA’da %1.5-2.0’lik veya daha büyük sekans farkı olması gerekmektedir. Teşhis için her zaman canlı tip suş gerekmektedir
Sınıflandırma ve Binomial İsimlendirmeAlem (Kingdom)Filum (Şube)Sınıf (Class)Takım (Ordo)Familya (Family)Cins (Genus)Tür (Species)Ortak özellik azalır.Canlı sayısı artar.Ortak özellik artar.Canlı sayısı azalır.
Taksonomi gruplarında Alemden Türe doğru gidildikçe; Grup sayısı artar. Gruptaki birey sayısı azalır. Ortak özellikler artar. Gen benzerliği artar. Protein benzerliği artar. Tür sayısı azalır. Akrabalık artar. Yapısal benzerlik artar.
Tür Ortak bir atadan gelen, benzer özellikler taşıyan, doğal olarak birbiriyle çiftleşebilen ve verimli döller oluşturabilen canlı topluluğudur. Bilimsel anlamda bizim için önemli olandır.Aynı tür canlıların; DNA dizilişleri, Protein yapıları ve Enzim çeşitleri farklı olabilir.İki canlının aynı tür olması için; Ortak özelliklerinin en çok olması, Aynı atadan gelmesi ve Çiftleşerek verimli nesiller oluşturması gerekir.Aynı tür canlıların; Kromozom sayıları, Beslenme şekilleri ve Üreme şekilleri aynıdır.
Canlılarda Binominal (ikili) adlandırma Canlılar tanımlayıcı adları ile bilinir Tanımlayıcı ad = Cins + Tür Türler sabittir Türler arasında geçiş olmaz. Akrabalık ilişkileri cins isimlerinin benzerliğine göre yapılır Ev kedisi : Felis domesticus Ev köpeği : Canis domesticus Kara çam : Pinus nigra Fıstık çamı : Pinus pinea Kara dut : Morus nigra Beyaz dut : Morus alba Staphylococcus aureus Genus (cins) Tür Escherichia coli Streptoccus pneumoniae Cryptococcus neoformans Aspergillus fumigatus
Bakterilerin şekilleri Bakteriler şekil ve büyüklükleri ile karakterizedirler. Bakterilerin kültürde üretilmeleri zaman aldığı için klinisyen, bazı hastalıklarda kültür sonucunu beklemeden klinik örnekten hazırlanan direkt boyalı preparatları inceleyerek bakterinin boyanma ve morfolojik özelliklerine gözönüne alarak ampirik antibiyotik tedavisine başlayabilir.
Bakterilerin şekilleri Koklar: Yuvarlak şekilli bakteriler Basiller Çubuk şeklindeki bakteriler Spriller Çubuk şeklinde, rijit, spiral bakteriler Spiroketler Eğilip bükülebilen, spiral çomaklar Pleomorfik Yukardaki kategorilerin hiçbirine uymayan şekiller (belirli bir şekli yok)
Koklar Yuvarlak, hareketsiz bakteriler Duruş özelliklerine göre Diplo (çift) Strepto (zincir) Staphylo (düzensiz grup) Tetra (dörtlü grup)
Prokaryotlarda yapı ve fonksiyon Prokaryotlar bir nükleer membranları olmaması ile eukaryotlardan ayrılırlar. Eukaryotik hücrelerde bulunan, intraselüler organel ve yapıları yoktur. Mitokondri ,kloroplast ve golgi apareyi gibi yapıların fonksiyonunu prokaryotlarda plazma membran yüklenmiştir
Bakterilerin yapısı (Morfoloji)1. Hücre duvarı: sert yapıdır; sitoplazma membranına destek sağlar, ozmotik lizisden korur 2. Sitoplazmik membran Sitoplazmik membran lipidleri, bakteri ve eukarya’da ester bağlantısı ile birleşir (RCOOR’); archaea’da ise eter bağlantısı ile birleşir (ROR’). 3. Ribozomlar 4. İnklüzyon cisimcikleri: C, N, S, P’lu bileşiklerden oluşan depo maddelerini ihtiva eden cisimler 5. Nükleoid: hakiki nükleus yoktur, tek bir DNA molekülü nükleus işini görür. Agrege formdaki bu DNA’ya nükleoid denir ve eukaryotlardaki kromozoma karşılık gelir 6. Flagellum: bazı bakterilerde hareketi sağlayan kirpik
Flagella Hareketi sağlar Hücre zarından çıkan proteinyapısındaki uzantılar Plazma membrandaki proton motive edici güçle (kemiosmotik potansiyel ) hareket sağlar.Oysa eukaryotik flagella ATP enerjisi ile hareket eder. Prokaryotlar çevresel stimulasyona cevap olarak hareket edebilirler , kemotaksi, fototaksi, aerotaksi, magnetotaksi gibi çeşitli taktik davranışlar gösterirler. Ör:kemotaksis sırasında çevredeki çeşitli kimyasalların yapı ve miktarına göre (faydalı besinlerse) ona doğru hareket ederler, zararlı maddelerse ondan kaçarlar.
Flagella varlığını indirekt araştırma Boyalarla (bazik fuksin, pararosaline) Floresanlanmış veya boyalarla işaretli flagellin’e özgül antikorlarla muamele ederek Elektron mikroskopi
Yüzey yapıları ve uzantılar
Yüzey yapıları ve uzantılar
Hareket muayenesi Direkt hareket muayenesi Mikroskop Faz-kontrast karanlık alan Hareket besiyeri ile
Fimbria, pilus Prokaryotik hücrelerin yüzeyinde kısa,saç gibi protein yapılardır Flagelladan daha kısa ve incedir. Hücrede birkaç tane bulunur Belli bakteriyofajlar için reseptör görevi yapar. F veya seks pilus DNA’nın eşleşen bakteriler arasında transferini sağlar. (gen transferi) Daha küçük ve daha fazla sayıda olan adi piluslar (fimbria ) prokaryotların yüzeylere tutunmasını yapışmasını sağlar (adherens, adhesion), patojenlerin dokulara yapışmasını böylece fagositik hücrelere direnç sağlar. Böylece bakteriyel virulansta rol oynar.
Flagella, Fimbriae ve Pili Flagella hareketli 20 nm eninde 15-20 µm uzunluğunda Pili (1-10) ve fimbriae (1000) hareketsiz Kısa Çok sayıda
Kapsül(glikokaliks, biyofilm=slime) Hücre duvarı dışında polisakkarit (bazen protein, özellikle glikoproteinler) içeren ağsı tabakadır. Prokaryotik hücrelerin çoğunda bulunur. Bu yapı gevşek olarak bulunuyorsa, yoğunluk ve kalınlığı aynı olmuyorsa biyofilm (slime) tabaka adını alır. Kapsül ve biyofilm tabaka glikokaliks olarak da adlandırılır. Kapsül ve biyofilm bakterinin üremesi için gerekli değildir ancak konakta bakteri yaşamının devamı için gereklidir. Kapsül, yıkama ile kolaylıkla ayrılmaz, biyofilm daha gevşek olup, yıkanarak kolaylıkla uzaklaştırılır.
Kapsül Türe özgül farklı tipleri vardır. Bakteri türlerinin tanımlanmasında yardımcı olur. Çini mürekkebi ile boyanmış preparat mikroskopta incelendiğinde boyalı hücrelerin etrafını saran boya almamış hale şeklinde kapsül tabaka görülür (negatif boyama). Quelling reaksiyonu (kapsül şişme reaksiyonu)ile kapsül gösterilebilir. (özgül antikoru ile bakterinin muamelesi)Tür identifikasyonu yapılabilir.
Glikokaliks fonksiyonları Prokaryotik hücrelerin konak doku yüzeylerine veya diğer bakterilere yapışmasını sağlar (adherens). Vibrio cholerae, glikokaliks salgılayarak barsak villuslarına yapışmayı sağlar. Streptococcus mutans sukroz varlığında bir slime tabaka üretir. Diş plağı oluşumuna sebep olur. Birçok bakteri diş yüzeylerine yapışır ve S. mutans bir defa plak oluşturunca çürümeye yol açar.
Glikokaliks(kapsül) fonksiyonları Kurumaya karşı direnç sağlar. Bakterileri lökositlerin fagositozundan korur. Streptococcus pneumoniae, kapsüllü olduğunda infekte ettiği hayvanların %90’ını öldürebilirken, kapsülsüz suşları hayvanları öldüremez. Bazı besinler için rezervuardır. Glikokaliks bazı iyon ve molekülleri bağlar. Daha sonra hücre için bu moleküller hazır olarak bulundurulur. Metabolizma sonucu oluşan atık ürünler, hücreden atılınca kapsül içinde birikir. Atıkları bağlayarak, metabolizmanın zarar görmesini engeller. Antimikrobiyal maddelerin etkisinden korur Bakteri aşıları hazırlanmasında kullanılır.(pnömokok aşısı)
Hücre duvarı Hücre duvarı, sitoplazmik membranın dışında birden fazla tabakadan oluşmuş, dayanıklı ve kompleks bir yapıdır. Hücreye şeklini verir. Hücre duvarının değişik tabakalarında bakteri hücre yüzeyine ait antijenik determinantlar yer almaktadır. Hücreyi osmotik lizize karşı koruyarak bakterinin bütünlüğünü korur. Aktif transport ve pasif difüzyonla hücre içine giren maddelerin bakteri hücresinde oluşturduğu iç osmotik basınç 5-20 atmosfere kadar ulaşır. Bu basınç bakterilerin parçalanması için yeterlidir. Ancak dayanıklı ve gerilebilen hücre duvarı sayesinde bakteri parçalanmaktan korunur.
Gram-pozitif bakteriTeikoik asit varPeptidoglukan tabaka daha kalınGram-negatif bakteri Peptidoglikan (ince)Lipopolisakkarit (LPS)
Gram Boyama YöntemiHans Christian Joachim Gram tarafından Gram boyasının bulumasının üzerinden 125 yıl geçti …
Gram pozitif Gram negatif
Hücre duvarı : Peptidoglikan Bakteri hücre duvarındaki temel yapı taşıdır. Arkeabakteri ve mikoplazmalar dışında tüm prokaryotik hücrelerde bulunur. Hücre duvarının % 80’ini oluşturur. Peptidoglikan tabaka insan hücrelerinde bulunmayıp bakteri hücresinde bulunduğundan antibakteriyal ilaçlar için iyi bir hedef oluşturmaktadır. Penisilin ve sefalosporin grubu antibiyotikler bu tabakanın sentezini engelleyerek fonksiyon görürler. İnsanlarda gözyaşı, tükrük gibi sekresyonlarda bulunan lizozim enzimi peptidoglikan tabakasını parçalayıcı özelliğe sahip olup infeksiyonlara karşı koruyucudur.
Hücre duvarı : Peptidoglikan İskelet yapı tüm bakterilerde aynıdır fakat tetrapeptid yan zincirleri ve peptid çapraz bağları türden türe değişiklik gösterir. Tüm türlerin tetrapeptid yan zincirleri belirli ortak özelliklere sahiptir. Gram pozitif bakterilerde peptidoglikan yapısı
Hücre duvarı : Peptidoglikan Gram pozitif bakterilerdeki peptidoglikan (murein) tabaka kalın olup birbiri ile bağlantılı yaklaşık 40’a yakın katman vardır. Hücre duvarının %50’sinden fazlasını kapsar. Gram negatif bakterilerdeki peptidoglikan (murein) tabaka daha ince olup yalnızca bir yada iki katmanlıdır. Hücre duvarının % 5-10’unu oluşturur. Dış membran (outer membran) denen stoplazmik membrana benzer bir tabaka ile çevrilidir.
Hücre duvarı : Peptidoglikan Peptidoglikan tabaka kovalent bağlarla bağlı, bakteriyi kavrayan sağlam ağ şeklinde, dev bir moleküldür. Bu yapıya murein kesesi denir. Glikan zincir konsantrik tabakalar halinde kendi içinde ve birbirine çapraz bağlarla bağlıdır. Murein kesesinin dayanıklılığı onun uzun esnek çapraz bağlarına bağlıdır. Patojen bakterilerde çapraz bağlar patojen olmayan bakterilerden daha fazladır. Böylece vücut sıvılarındaki lizozimin etkisine daha dirençli olurlar.
Gram pozitif hücre duvarı Kalın (20-80nm) ve ağırlığının % 50’sinden fazlası peptidoglikan olan nispeten homojen bir yapıdır. Peptidoglikan tabakanın dışında teikoik asit ve yüzey proteinleri yer alır. Teikoik asit; suda eriyebilen, fosfodiester bağları ile bağlanarak uzun zincirler teşkil eden şeker-alkol-fosfat polimerleridir. bakteriye antijenik özellik kazandırır.
Gram pozitif Hücre duvarı:teichoic asit Gram pozitif hücre duvarında bulunur Fosfat grupları ile birleşmiş glycerol veya ribitol polimeridir. D-alanine gibi aminoasitlerde bu yapıda bulunabilir. Teichoic acid muramik aside ve peptidoglikanın çeşitli katmanlarına bağlanır.
Gram pozitif hücre duvarı Gram pozitif bakterilerin tümünde membran teikoik asidi bulunurken bazılarının duvar teikoik asidi içermediği görülmektedir. Bakterinin bulunduğu ortamda fosfat yoksa tekoik asit yerine tekuronik asit sentezlenir. Bunlar teikoik aside benzer polimerlerdir ancak fosforik asit yerine şeker asitleri ( N-asetil mannosuronik asit veya D-glikosuronik asit )içerirler. Farklı suş türlerde teikoik asit yapısı ve yüzey proteinlerinde farklılıklar vardır. Teikoik asit ve yüzey proteinlerinin yapıları temel alınarak gram pozitif bakterilerin serolojik sınıflandırılması ve identifikasyonu yapılır. Lizozimden zengin olan ağız ve nazofarinks florasındaki gram(+) bakteriler, yüzey protein ve teikoik asitlerinin koruyucu etkileri ile lizozimden etkilenmemektedirler.
Gram negatif hücre duvarı Gram negatif bakterilerin peptidoglikan tabakası gram pozitif bakterilerden daha ince olup hücre duvarının iç kısmında yer alır. İnce peptidoglikan tabakanın üzerinde lipoprotein, dış membran ve lipopolisakkaritden oluşan kompleks bir yapı içermekte olup gram pozitif bakterilerden farklı olarak teikoik asit bulundurmazlar. Lipoprotein tabaka ile sitoplazmik membran arasında periplazmik aralık bulunur. Burada çeşitli enzimler ve proteinler yer alır.Gram negatif bakteri hücre duvarında içten dışa doğru yer alan bölümler ve özellikleri 1) Peptidoglikan tabaka: Gram pozitif bakterilerden daha incedir. Gram pozitif bakterilerden farklı olarak dış yüzeyde yer almazlar.
Gram negatif hücre duvarı 2) Lipopolisakkarit tabaka: Gram negatif bakterilerin hücre duvarında bulunan lipopolisakkarit (LPS veya endotoksin) eşşiz bir yapı olup hayvanlar için toksiktir. Archaea hücre duvarı protein, polisakkarit veya peptidoglikan – benzeri moleküllerden oluşmuşolup murein içermez. Bakterilerde murein bulunur. Bu özellik bakterileri Archaea grubundan ayırır.
Gram negatif hücre duvarı 2) Lipopolisakkarit tabaka: Gram negatif hücre duvarının LPS tabakası üç bölümdenoluşur:1) Lipit A: Uzun zincirli yağ asitlerine tutunmuş, fosfor bağları taşıyan glikozamin disakkarit ünitelerinden oluşmuştur.2) Kor: Polisakkarit yapısında olup tüm gram negatif bakterilerde benzerlikler gösterir.3) Polisakkarit: Lineer trisakkarit, dallı tetrasakkarit ya da pentasakkarit yapısında tekrarlayan ünitelerden oluşur. Kora bağlanır. Polisakkaritler türe özgüdür ve bakterinin özgül O antijenini oluşturur.
Gram negatif hücre duvarı 2) Lipopolisakkarit tabaka: LPS molekülü negatif yüklü olup iki değerli katyonlara nonkovalent bağlarla bağlıdır. Bu özellik hidrofobik moleküllerin geçmesine engel olur. LPS insanlar ve hayvanlar için oldukça toksiktir ve gram( negatif bakterilerin endotoksini olarak isimlendirilir. Çünkü hücre yüzeyine sıkıca bağlıdır ve yalnız hücre parçalandığında açığa çıkar. Endotoksinler ateş, şok ve ölüm tablolarına neden olabilirler.
Gram negatif hücre duvarı 2) Lipopolisakkarit tabaka: Lipoproteinler dış membranı peptidoglikan tabakaya bağlar. Lipoproteinin lipit kısmı dış membrana, protein kısmı ise peptidoglikan tabakaya kovalent bağlarla bağlıdır. Lipoprotein tabaka, dış membran ile peptidoglikan arasındaki sıkı bağlantıyı oluşturarak dış membranın stabilizasyonunu sağlamaktır. Lipopolisakkaritin lipit bölümü dış membranın içinde yer alırken polisakkarit bölümü bakteri yüzeyinden dışarı uzanır (O antijeni veya O polisakkaridi). Bu yapısı ile dış membranın katmanları, asimetrik özellikte olup sitoplazmik membran gibi simetrik biyolojik yapılardan oldukça farklıdır.
Gram negatif hücre duvarı 2) Lipopolisakkarit tabaka: Tıbbi olarak önemlidir. Serbest LPS , endotoksin adını alır. Serbest kaldığında memeli hücreleri için toksiktir. Etkileri: Ateş indüksiyonu, pirojeniktirler Lökosit sayısında değişiklik Kan damarlarında sızıntı tÜmor nekrozu Kan basıncında düşme,vasküler kollaps ve sonunda şoka yol açar. Endotoksin yüksek konsantrasyonlarda letaldir. LPS’in Lipit A kısmı toksisiteden sorumlu Polisakkarit bölümü hapten tabiatında “O antijeni” olarak isimlendirilen majör yüzey antijeni Gram negatif bakterilerin bazılarında dış membran LPS’İ yoktur. Mukozal yüzeylere kolonize olan bakterilerin (ör:H. influenzae, N. menengitidis, N. gonorrhoeae) dış membran glikolipitleri glikan yapısında olup çok sayıda kısa uzantılar şeklindedir.
Gram negatif hücre duvarı 2) Lipopolisakkarit tabaka: Yapıları memeli hücre membranlarının glikosfingolipitlerine benzediği için lipooligosakkaritler (LOS) olarak isimlendirilir. LOS önemli bir virulans faktörüdür. LOS üzerindeki epitoplar konak yapısını taklit ederek bu organizmaların konağın immün cevabından kaçmasını sağlarlar.
Gram negatif hücre duvarı3) Dış membran (Outer Membran): Sitoplazmik membranla karşılaştırıldığında dış membran proteinlerinin birkaç farklı tipi vardır. OM permeabilitesinde önemi olan porin proteinleri OM’daki porları oluştururlar. Küçük hidrofilik moleküllerin geçişine izin verirler. Bu moleküller sitoplazmik zardan taşınma için periplazmik boşluğa geçerler. Daha büyük veya hidrofobik moleküller dış membrandan geçemez.
Gram negatif hücre duvarı3) Dış membran: Diğer membranlardan farklı bir yapıda olup iki katmanlıdır. Peptidoglikan tabakaya yakın olan iç katman, sitoplazmik membranın yapısında olduğu gibi fosfolipit içerir, dış katman ise lipopolisakkarit moleküllerinden oluşmuştur. Dış membran proteinleri; fosfolipit ve lipopolisakkarit tabakaya ilave olarak dış membranda çeşitli fonksiyonları olan proteinler de yer alır. Dış membran, hidrofobik molekülleri hücre dışına atabilme yeteneğine sahiptir. Diğer biyolojik membranlarda genellikle bulunmayan bu özelliği ile bakteri hücresi safra tuzları gibi hidrofobik maddelerin litik etkisinden korunur. Bu özellik, üst sindirim sistemindeki bakterilerin niçin gram negatif olduğunu açıklamaktadır.
Gram negatif hücre duvarı Dış membranın fonksiyonları Hücreye negatif yük sağlar. Hidrofilik moleküllerin girişi için seçici bariyer Faj reseptörleri. Patojenik özellikler Periplazmik boşluktaki enzimleri korur.
Gram negatif hücre duvarı4) Periplazmik aralık: Sitoplazmik membran ile dış membran arasındaki bölüme denir. Periplazmik aralık, proteinlerden yapılmış jelatinöz madde içerir ve hücre volümünün %20-40’nı oluştururlar. Periplazmada sitoplazmik membrandan salgılanan oligosakkaritlarde bulunur (MDO).Periplazmik proteinler; 1. Spesifik bağlayıcı proteinler Aminoasitler için, Şekerler için, Vitaminler için, İyonlar için2. Transport ile ilgili hidrolitik enzimler3. Belli antibiyotikleri inaktive eden detoksifiye edici enzimler beta-laktamaz aminoglikozid fosforilaz
Hücre duvarlarının karşılaştırılmasıgram pozitif bakteri gram negatif bakteri
Bakterilerin hücre duvarlarının karşılaştırılmasıÖzellikler Gram-positive Gram-negativeDuvar kalınlığı kalın (20-80 nm.) ince (10 nm.) Tabaka sayısı 1 2Peptidogikan (murein) > % 50 % 10 - 20Duvarda teikoik asit var yokLipid ve lipoprotein % 0-3 % 58Protein 0 % 9 Lipopolisakkarit 0 % 13 Penicillin G’ye duyarlı evet hayırLizozimlere duyarlı evet hayır
Bakterinin yaşaması için hücre duvarı hayati bir yapı mıdır? Çoğu bakterinin yaşamında hücre duvarının canlılık için kritik önemi vardır. Ancak bazı bakteri hücreleri hücre duvarına sahip değildir. Zorunlu hücre içi paraziti olan Mycoplasma türleri buna örnektir, Çok veya az tuzlu ortamlarda hemen ölürler, hücre içinde yaşama zorunlulukları vardır. Hücre zarlarında sterol bulunması dayanıklılığını sağlar. Mycoplasma’lar pleomorfik’dirler Bazı bakteriler aşırı beslenme koşullarından dolayı, penisilin varlığında veya lizozim etkisi ile değişikliğe uğrayarak hücre duvarsız şekiller haline (L form) dönebilirler. Bu fenomen hem Gram (+) hem de Gram (-) bakterilerde görülebilir. Hücre duvarı kısmen ya da tamamen kaybolmuştur. L formları çok şekilli olup, ozmotik şoka duyarlıdırlar
Hücre duvarının görevleriHatırlatma1. Bakteriye şeklini verir. 2. Osmotik lizize karşı bakteriyi korur. 3. Çevre, konak hücre ve viruslar ile etkileşimi sağlar 4. Patojenite rol oynar. Hem Gram (+) hem Gram (-) türlerde, infeksiyon basamağında konak hücreye yapışmada çok önemlidir. 5. Bakteriye Gram boyanma özelliği kazandırır: Bazı moleküller için bariyer olabilir. Gram (+) hücre duvarları, teikoik asit bulundurmasından ötürü negatif yüklüdür ve hidrofiliktir. Pozitif yüklü moleküllere karşı bariyer olarak hareket eder. Gram (-) hücre duvarı LPS bulundurmasına bağlı olarak hidrofiliktir, hidrofobik moleküllere karşı bariyer olarak hareket eder. Bu nedenle Kristal viyole ve safra gibi hidrofobik moleküllere karşı dirençlidir.
Penisilin bağlayan proteinler Penisilin ve diğer B-laktam antibiyotikleri bağlayan proteinlere penisilin bağlayıcı proteinler (PBP) adı verilir. Membran proteinlerinin % 1’ni teşkil eden PBP’lerin, B-laktam antibiyotiklere afiniteleri vardır. Bakteriler yapıları birbirlerine benzer dört tip PBP yaparlar. Yüksek molekül ağırlıklı (traspeptidazlar) ve düşük molekül ağırlıklı (karboksipeptidazlar) penisilin bağlayan proteinler hücre duvarının oluşmasında transpeptidasyon ve karboksipeptidasyon reaksiyonlarını katalizleyerek peptidoglikanın yapılmasında rol alırlar.
Hücre duvarını etkileyen faktörler PBP’lerde, adından da anlaşıldığı gibi B-laktam antibiyotikleri bağlayan reseptörler bulunur. PBP’ler penisiline bağladığında sitoplazmik membranı B-laktamaz yapması için uyarırlar. Böylece salgılanan B-laktamazla B-laktam taşıyan antibiyotikler inaktive olurlar. PBP’lerin B-laktam antibiyotikler tarafından inhibisyonu PBP’nin önemine göre hücre duvarının kaybından hücre lizisine kadar giden olaylara neden olur. Hücre duvarı birçok antibiyotik ve antibakteriyel ajanın etkilediği yerdir. Penicillin duvar sentezini inhibe eder. Lizozim göz yaşı, tükrük ve terde bulunan bir enzimdir ve peptidoglikanı etkiler. NAG - NAM bağını hidroliz eder.
Çeper değişikliği ile oluşan bakteri formlarıProtoplastÇeper yok, geri dönüşlüSferoplastGr- bakterilerde çeperin bir kısmının kaybolması, geri dönüşlüL formuçeper yoktur ve geri dönmez.
Sitoplazmik membran Tüm bakteri Hücrelerindesitoplazmayı çevreleyen, fosfolipit, protein ve çok küçük miktarda karbohidrat içeren bir membrandır. Ökaryotların hücre membranına benzer. Sitoplazmik membran fosfolipit çift tabakaya bağlı proteinlerl ile mozaik görünümündedir.
Sitoplazmik Membranın Fonksiyonları 1) Selektif permeabilite ve çeşitli moleküllerin hücre içine transportu Membran potansiyelini muhafaza edici iyon pompaları taşırlar. Bu sayede ozmotik bariyer özelliğine sahip ince bir zar karakteri kazanır. Taşınmadıkları veya lipitte çözünmedikleri sürece spesifik transport sistemlerine bağlanarak, gliserolden büyük bileşikleri dışardan hücre içine geçirmez. Sitoplazmik membranda bulunan protein yapısındaki permeazlar, spesifik maddelerin pasif difüzyonunu hızlandırırlar ve aktif transportta görev alırlar. İki tip aktif transport sistemi vardır:a) Primer transport sistemi: maddelerin geçişi için metabolik enerji kullanılırb) Sekonder transport sistemi: aminoasit ve şeker gibi maddeler taşıyıcı katyon ve permeazlara bağlanarak hücre içine alınırlar. Gram negatif bakterilerde besin maddelerinin transportu periplazmik aralıktaki proteinlerle sağlanır.
Sitoplazmik Membranın Fonksiyonları2) Elektron transportu ve oksidatif fosforilasyon: Fotosentez yapan prokaryotik hücrelerde ışık enerjisini kimyasal enerjiye çeviren fotosentetik kromoforlar sitoplazmik membranda membranda yer alır. Aerop solunum ve ATP sentezi için gerekli olan ETS hücre zarında bulunur. Elektron transport sistemi, eletronları vericilerden alıp oksijen ve diğer alıcılara taşırlar. Bakterilerde elektron taşıma sistemi ökaryot hücrelerdeki mitokondriler ile aynı prensiplere sahiptir. Elektronlar yüksek redoks potansiyeli olan ve sitoplazmik membranda bulunan taşıyıcılarla hücre içine geçerler. Bu taşıyıcılar; kinonlar, demirli proteinler, sitokromlar ve flavoproteinlerdir. Oksidatif fosforilasyon; bakteri hücresinin enerji depolamasını sağlar.
Sitoplazmik Membranın Fonksiyonları 3) Hidrolitik enzimlerin salgılanması: Bakteriler besin kaynağı olarak kullandıkları maddeleri sitoplazmik membrandan salgıladıkları hidrolitik enzimler sayesinde küçük parçalara ayırırlar ve onları sitoplazmik membrandan geçebilecek hale getirirler. Gram negatif bakteriler hidrolitik enzimlerini periplazmik aralığa salgılar. Gram pozitif bakterilerde periplasmik aralık yoktur. Bu nedenle Gram pozitif bakteriler hidrolitik enzimleri direkt olarak dış ortama salgılarlar. Patojen bakterilerin birçoğu önemli virulan faktörler olan enzimleri sitoplazmik membrandan hücre dışına salgılarlar.
Sitoplazmik membranın Fonksiyonları4) Biyosentez fonksiyonu: hücre duvarı, fosfolipid ve DNA sentezinde görevli enzimler sitoplazmik membranda yerleşmiştir. Dolayısıyla sitoplazmik membran hücre zarı, hücre duvarı ve Glikokaliks’in sentezinde rol oynar 5) Kemotaktik sistemler: Çeşitli kemotaktik maddelerin bağlandığı reseptörler sitoplazmik membranda yer almaktadır. Nalidiksik asit ve novobiosin sitoplazmik membrana bağlı biyosentetik fonsiyonları bozarak DNA sentezine neden olur. Lipofilik ve hidrofilik grup içeren deterjenlar ve bazı antibiyotikler (polimiksin B) bakteri sitoplazmik membranının yapısını bozarlar.
Sitoplazmik Zarın İşlevleri( Özet ) Osmotik yada geçirgenlik bariyeri Spesifik çözünmüş madde taşımasının yapıldığı yer Solunum ve fotosentetik elektron taşıma sistemi, proton motiv kuvvet oluşumu, ATP sentezini sağlayan ATPaz gibi enerji üreten işlevler. Zar lipitlerinin sentezi Murein sentezi hücre çeper peptidoglukanı Sitoplazma dışı proteinlerin tanzimi ve salgılanması DNA replikasyonunun idare edilmesi ve bölme oluşumu ile ayrılma ve hücre bölünmesi Kemotaksis Özelleşmiş enzim sistemini taşıma.
Mezozom Sitoplazmik zarın özelleşmiş bölgeleri Zarın hücre içine doğru girerek oluşturduğu kıvrımlar (invaginasyon) İki tipi: 1) Septal mezozomlar: Halkasal görünümde Bakteri kromozomu septal mezozoma tutunmuş halde Kromozom replikasyonu bu bölgede başlar. Hücre bölünmesi sırasında iki bakteri hücresini ayıran duvarın oluşmasında rol alır. 2) Lateral mezozomlar: Septumun oluşmadığı bölgelerde yer alırlar. Protein depolama ve salgılama fonksiyonları da vardır. Plazmidlerin çoğalmasında ve spor oluşumunda rol alırlar.
Sitoplazma (Protoplasma) Jel benzeri yapıda Saydam, kolloidal bir sistemdir. Glikoliz enzimleri organize şekilde bir arada bulunur. Prokaryotik hücrelerde mitokondri ve kloroplast gibi kendi kendine çoğalabilen plastidler bulunmaz. Bu nedenle elektron transport enzimleri sitoplazmik membranda yer almaktadır. Replikasyon çatalı içinde bir çok DNA sentez enzimi bulunur. Su Proteinler - Enzimler Vitaminler Iyonlar Nukleik asitler ve onların yapıtaşları Amino asitler ve onların öncü maddeleri Karbonhidratlar ve onların türevleri Yağ asitleri ve türevleri Granüller Ribozomlar Plazmidler Transpozonlar
Sitoplazmanın Fonksiyonu Özgül yapıları Hücresel yapıları bir havuz gibi içinde tutar. Bakteri çoğalması, replikasyon, metabolizma reaksiyonlarının birçoğu sitoplazma içinde gerçekleşir. Genetik bölgeler Hücrenin kalıtsal materyalini içerir. Proteinler Bir reaksiyonu katalizlemek için Çeşitli hücresel yapılar şeklinde Ribozomlar Protein sentezi, 70s büyüklüğünde.
Ribozomlar Temel yapıları RNA olan ribozomlar protein sentezinin yapıldığı yerlerdir. Sitoplazmaya granüler görünüm verirler. Protein sentezinde rol alırlar. Hücre RNA’sının % 80’i ribozomlarda bulunmaktadır. Bakteriyel ribozomlar ökaryotik ribozomdan küçük 70S büyüklüğünde (50S ve 30S alt birimleri) Ökaryotik hücre ribozomları 80S büyüklüğünde (60S ve 40S alt birimleri) (S = Svedberg Ünitesi: sedimentasyon hız birimi) Bakterilerde ribozomal RNA’nın ökaryotik hücrelerinkinden farklı oluşu,bakteri protein sentezini inhibe eden antibiyotiklerin,insanlarda ribozomal RNA’yı etkilemeden tedavide kullanılmasına imkan sağlar.
Granüller ve İnklüzyonlar Bir çok bakteri granüller içinde büyük, kompleks polimerler depolar. Enerji ve besin deposu olarak görev yapan bu granüllere sitoplazmik inklüzyon cisimcikleri adı verilir. Aşırı besin bulunan besiyerlerinde daha iyi gözlenir. Uygun olmayan ortamlarda; bir başka deyişle nitrojen, sülfür, fosfat kaynakları yetersiz ise veya PH düşükse ortamdaki fazla karbon bazı bakterilerde poly-B-hydroxybutyric acid polimerlerine bazı bakterilerde ise nişasta ve glikojen gibi glikoz polimerlerine (glikojen ve nişasta granülleri) dönüştürülür.
Granüller ve İnklüzyonlar Protein ve nükleik asit sentezi yapılacağı zaman granüller enerji kaynağı olarak kullanılır. Fotosentetik bakteriler hidrojen sülfürdeki sülfidi oksitliyerek intrasellüler elemental sülfür granülleri oluştururlar. Bakterilerin çoğu ATP sentezinde kullanılmak üzere inorganik fosfat rezervi olan polifosfat granülleri depolar. Bu granüllere volutin granülleri veya metakromatik granüller de denir. Metakromatik granüller Corynebacterium genusunun karakteristik yapılarıdır.
Granüller ve İnklüzyonlar Bazı özelleşmiş bakteriler sitoplazmalarında proteine bağlı veziküller içerirler. Bunlar su kaynaklarında yaşayan bazı aquatik bakterilerde bulunan, su üzerinde durmayı kontrol eden gaz vakuolleri; bazı ototrofik bakterilerde bulunan CO2 fiksasyonunu sağlayan karboksizom enzimleri ve bazı bakterilerin magnetotaksis ile manyetik alana uyumunu sağlayan sitoplazmik membrana bağlı magnetozom demir granülleridir.
İnklüzyonlar ve diğer iç yapılarPoly-beta-hydroxyalkanoate (PHA) Karbon ve enerji rezervidir. Hayvan ve insanlar nasıl yağ depoluyor ise bakterilerde PHA stoklar.Glikojen : Bir başka karbon ve enerji deposudur Fosfat ve sülfür granülleri: Bir çok bakteri, çevrede besin azaldığında polifosfat granülleri biriktirirler. Fotosentetik bakteriler elektron kaynağı olarak sülfidleri kullanırlar ve Sülfür granülleri biriktirirler.
Sporlar Bakterilerin toprakta uzun süre canlı kalmasını sağlayan yapılardır. 100°C üstündeki ısıya, radyasyona ve kuruluğa dirençlidirler . Besin maddeleri azaldığında, toksik maddeler biriktiğinde spor oluşur. Bazı Gram (+) bakteriler (Clostridium ve Bacillus cinsi) spor oluşturur. Hücre içinde bulunurlar, ışığı geçiremezler ve faz kontrast mikroskopu ile kolaylıkla görülebilirler.
Sporların Özellikleri Sporlar uygun çevre koşullarını ve besini bulunca jerminasyona uğrarlar. Vejetatif durumlarına dönerler. Spor içinde metabolizma durmuştur veya minumum seviyededir. Çok uzun binlerce yıl canlı kalabilir ve sonra germinasyona uğrarlar. Sporlar ısıya, kimyasallara, radyasyona ve kuruluğa dirençlidirler. Bu özellikleri protoplazmanın su kaybetmesi ve spor DNA’sını koruyan özel proteinler bulundurmasına bağlıdır. Yüksek konsantrasyonda Ca iyonlarına bağlı dipikolinik asit içerirler.
Spor Kor: Suyunu kaybetmiş sitoplazma DNA, ribosomes, enzimler içerir. Bakteri vejetatif forma döndüğü zaman fonksiyon görecek herşeyi içerir. Korteks: modifiye olmuş hücre duvar / gevşek bir peptidoglikan Tabaka Kılıf: Korteks dışında bulunan birkaç katlı keratin benzeri protein tabaka Kimyasalları geçirmez.
Sporulasyon
Endospor ve vegetatif hücreler arasındaki farklar Özellik Vegetatif hücre EndosporlarYüzey kılıfı Tipik Gram-pozitif mürein hücre çeper polimeriKalın spor kılıfı, korteks ve peptidoglukan merkez çeperKalsiyum dipikolinik asit Yok VarSitoplazmik su aktivitesi Yüksek Çok düşükEnzim aktivitesi Var YokMakromolekül sentezi Var YokIsıya direnç Düşük YüksekKimyasal maddelere ve asitlere dirençDüşük YüksekRadyasyona direnç Düşük YüksekLizozime duyarlılık Duyarlı DirençliBoyalar ve boyama işlemi Duyarlı Dirençli
Nukleoid Elektron mikroskobik incelemelerde merkezde konumlanmış bir kitle görünümündeki bu yapıya; nükleer membran içermediği için nükleoid adı verilir. Sitoplazmada DNA’nın lokalize olduğu alandır. Hücre hacminin % 10’nu kaplar Ökaryotik hücrelerdeki nükleusun karşılığıdır. Nükleoidin çift sarmallı tek kromozomu, ökaryotik hücrelerde olduğu gibi negatif sarmallıdır. Bakteri hücrelerinde tek bir kromozom kendi üzerinde katlanarak, adeta bir yumak haline gelir. Ancak B. burgdorferi ’de olduğu gibi bazı prokaryot DNA’ ları lineer yapıdadır.
KROMOZOM Bu kromozom çembersel, çift iplikli DNA yapısındadır. Birbirine antiparalel uzanır. iki iplik DNA bazlarındaki H bağları ile birbirine bağlanır. Açılmış bir bakteri kromozomunun boyu 1 mm. kadardır. ~ 3 x 109 dalton molekül ağırlığında ~ 2.000 kadar gen içerir. İçerdiği proteinler nedeniyle kromozom elektron mikrograflarda granüler yapıda görülmektedir. Büyük bir kısmı DNA’dan oluşan nükleoidin yapısında çok küçük miktarda RNA, DNA polimeraz ve diğer proteinler de bulunmaktadır.
Kromozom Bakteriler tek kromozom içerdikleri için bölünme sırasında kromozomların düzenlenmesine yardımcı olan mitotik aygıta ihtiyaçları yoktur. Replikasyon sonucu oluşan ürünleri koordineli bir şekilde yavru hücrelere bölüştürebilİr Kromozomun sitoplazmik membrana tutunduğu septal mezozom bölünen hücrede septumu oluşturur. Bir dizi enzim DNA’nın katlanmasından sorumludur (DNA gyrase). DNA birkaç kez katlanarak, bir seri supercoiled bölgeler şeklinde organize olur. Tam bir supercoiled kromozom yaklaşık 1 µm çapındadır ve bakteri içersine sığacak büyüklüktedir.
Kromozom DNA molekülü lineer bir baz dizisidir. E. coli hücresi 4.6 x 106 baz içerir. DNA 1400 µm uzunluğundadır. Oysa E. coli 2-3 µm uzunluğundadır. O zaman bu uzunluktaki DNA, bakterinin içine nasılsığar? Halkasal yapı ile büyüklük yarıya iner. Halkasal kromozom, yaklaşık 430 µm.’dir. Nukleotid bağlayıcı proteinlerle (histonlara benzer) her 300-400 baz çifti bağlanır. Tam bir kromozom hücredeki DNA bağlayıcı proteinlerin hepsi ile yaklaşık 17 µm çapında bir partikül içinde paketlenir. Her bağlı baz dizisi içinde DNA kendi etrafında dönerek kompakt hale getirilir, supercoiling adını alır.
Plazmidler Bakteri kromozomundan ayrı ekstrakromozomal, Kovalent olarak bağlı, halka şeklinde küçük DNA molekülleridir. Bazı türlerde plazmid lineer olarak bulunabilir Bakteri kromozomundan bağımsız olarak çoğalabilirler. Bakteriden bakteriye aktarılabilirler. Yaklaşık olarak kromozom DNA’sı 4000 kb, plazmid DNA sı ise 1 - 200 kb. Bir bakteri hücresinde 1 ile 700 adet pazmid kopyası bulunabilir. Hem gram pozitif hem gram negatif bakterilerde bulunabilirler.
Plazmidler Plazmid varlığı bakteriye genellikle avantaj sağlar. Bazıları bakterileri gümüş ve civa gibi ağır metal tuzlarına ve UV’ye dirençli hale getirir. Bazı plazmidler antibiyotikleri parçalayan enzimleri kodlar. Konjugatif plazmidler, bakteri hücreleri arasında DNA değişimini sağlar. Bazı plazmidler bakterilere fimbria, hemolizin ve ekzotoksin yapma özelliği kazandırır. Bazıları konağın virulansını arttıran proteinler kodlar. örneğin: E. coli plasmid Ent P307, bir enterotoxin kodlayarak E.coli ‘yi patojen yapar
Plazmidler1. Col plazmidi2. F plazmidi3. FI - Lac plazmidi4. R plazmidi5. Penisilinaz plazmidi6. Ti plazmidiCol Plazmidi: Coli grubu bakterilerde yaygın şekilde bulunur. Bulunduğu bakteriye colisine adı verilen bir antibiyotik sentezleme yeteneği kazandırır. Buda diğer bakterileri öldürür. Genel olarak doğal koşullarda transformasyon olayına bağlı olarak diğer organizmalara geçer
PlazmidlerF plazmidi (Fertilite plazmidi): Bulunduğu organizmaya bir nevi erkeklik özelliği kazandırır. Yapısında transfer genleri dışında herhangi farklı bir gen yoktur. İçinde bulunduğu organizmadan belirli büyüklükte kromozom parçasını yada çok küçük kriptik plazmidleri (konjugasyon yapamayan) diğer organizmalara taşıma görevini yerine getirir. Bakteriden bakteriye geçişi kojugasyon yolu ile olur.
PlazmidlerFI - lac plazmidi: Plazmid gibi transfer genleri taşımakla birlikte yapısında bakteri kromozomuna ait laktoz kullanımından sorumlu geni de taşımaktadır. Transfer olduğu yeni organizmaya laktoz şekerini kullanma yeteneğini kazandırır. Diğer bütün plazmidlerden farklı olarak bakteri kromozomundaki B-galaktoz enzimi sentezleyen genin bulunduğu bölgeye girme ve oradan belirli büyüklükte parçayı yapısına alarak başka organizmalara taşıma yeteneğindedir. Diğer bakterilere konjugasyon yolu ile aktarılır.
PlazmidlerPenisilinaz Plazmidi: Bu plazmidler içinde bulunduğu bakteriye B-laktamaz yada penisilinaz enzim sentez yeteneği kazandırır ve bakterinin penisilin grubundaki tüm antibiyotiklere dirençli hale gelmesini sağlar. Ti – Plazmidi: Tümör oluşumunu uyaran (indükleyen) plazmid Bu plazmid Agrobacterium tumefaciens adı verilen toprak bakterilerinde bulunur. Konjugasyon yolu ile bulunduğu bakteriden bitkilere geçer ve girdiği bölgede tümör oluşturarak bitkinin ölmesine neden olur.
PlazmidlerR – plazmidi: Bu plazmid büyüklükleri birbirinden farklı olan 2 alt birimin bir araya gelmesi ile oluşmuştur. Alt birimlerden yaklaşık 20-25 kbaz büyüklüğe sahip olan kısım sadece transferle ilgili genleri taşır. Diğer kısım ise bir yada fazla sayıda antibiyotiğe dirençlilik gösteren genleri taşır. Bu açıdan bakıldığında R plazmidinin büyüklüğü en az 30 kbaz en fazla 2 megabaz arasında değişir. Bu gruptaki plazmidlerin tamamı konjugasyon yapma yeteneğinde olduğu için aynı zamanda Konjugatif plazmid olarak da adlandırılırlar.
Transpozonlar Bakterinin DNA’sı, plazmidleri ve bakteriyofajları arasında yer değiştiren DNA parçacıkları Bağımsız olarak çoğalamazlar. Bu özellikleri ile plazmidlerden farklılık gösterirler. Hastene infeksiyonlarının tedavisinde sorun olan bakterilerin, çoklu direnç genlerini transpozonlarla kazandığı bilinmektedir. Transpozonlar prokaryot organizmalarda hareketli genetik elemanların en tehlikeli olanıdır. İki farklı kısımdan oluşurlar: bir kısmı sürekli olarak bakteri kromozomu ile bakteri içinde bulunan plasmid arasında yer değiştirmelerini sağlayan genleri taşırken diğer kısmı antibiyotik dirençliliğiyle ilgili genleri taşır. Sürekli yer değiştirdiği için bakterinin herhangi bir bölgesine rastgele entegre olabilir. Periplazmik aralıktaki ozmolariteyi düzenlerler
Canlılar Alemi&mikroorganizmalar
Yazar :
Prof. Dr. Mehmet KIYAN
Yıl : 2007
Anahtar Kelimeler
Daha fazla görüntüle