BAKTERİ GENETİĞİ DERSİabl.gtu.edu.tr/hebe/AblDrive/71167157/w/Storage/217_2011... · 2014-09-23 · •Bakteri canlılığıyla doğrudan ilişkili olmayan buna karşın genetik

BAKTERİ GENETİĞİ DERSİ

1.Prokaryotların Yapısal Özellikleri

Bakterilerin dış yüzeyleri bulundukları

çevreyle doğrudan yüzleşen kısımlardır.

Bu nedenle çevreyle bağlantılı çok

çeşitli özelliklere (Ör: Hareket,

yüzeylere yapışma-tutunma, çevre

şartlarına hassasiyet ve besin alımı

vbg) sahiptirler.

(Brock Biology of Microorganisms 13th Edition 2012) Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER

Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER (Brock Biology of Microorganisms 13th Edition 2012)


Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER

(Brock Biology of Microorganisms 13th Edition 2012)

(Brock Biology of Microorganisms 13th Edition 2012) Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER





1.1.YÜZEY UZANTILARI

Prokaryotlarda akış ve amöboid hareket yoktur. Bakterilerde üç çeşit temel hareket

gözlenir. Bunlar kirpik adı (= Flagella) verilen uzantılarla yönelerek (Ör: E.coli),

kayarak (= gliding) (Ör: Neisseria meningitidis) ve eksen flaman (Ör: Spirochete

(Borrelia burgdorferia) ve spiral diğer mikroorganizmalarda bulunur) ile hareket

ederler.

Kirpik (= Flagella): Bakteri sıvı ortam içerisinde ise bulunduğu ortamda yönelim ya

da uzaklaşma hareketi yapabilmek için kirpikleri kullanır. Bunlar uzun, spiral

görünümlü, yapışkan yapılı yüzey bileşenleridir.

•Kirpikler tek bir makromolekülden yapılmış saç görünümünde 12-18 nm kalınlığında

içleri boş silindirik yapılardır.

•Kimyasal ve X ışınları kırılımı yöntemi analizleri ile Flagellin adı verilen esnek

protein alt birimlerinden yapılmış olduğu gösterilmiştir.

•Kirpikli bakterilerin hücre çeperleri lizozim ile eritilirse, kirpiklerin sitoplazma zarına

bağlı olarak kaldığı görülür.

•Zara bağlandıkları noktaya bazal cisim, kinetoplast ya da kirpik motoru denir.

•Bakteri hareketini kirpiği döndürerek yapar. Bakterilerde bir veya daha fazla kirpik

bulunabilir








•Bu yapıların varlığı ve sayısı bakteri genomu tarafından kontrol edilir.

•Mutasyonlarla bu bakterilerin, kirpik yapıları yok edilebilir.

•Kirpikler aynı yöne dönerse ileri veya geri hareket edebilirler, Kirpikler farklı

yönlerde dönerse, bu taktirde bakteri takla atar(= Tumbling). Bazı bakterilerde

memeli hücresi içine girince hareket özelliği kazanabilir. Ör: Shigella dysenteria

•Gram negatif, rod şekilli, kanlı daireye yol açan ve hareketsiz olarak tanımlanan bu

bakteriler özellik kazanabilen yetenektedirler.

•Memeli epitel hücrelerine girdikten bir süre sonra bir ucunda aktin filamentleri

yoğunlaşmaya başlar.

•Bakteri bunun çalışma sisteminin yönünü değiştirerek, hücre içinde kendi hareketini

sağlamasında kullanır.

•Bu aktin kuyruklar daha sonra bakteriyi ileri doğru iter ve bakterinin bir hücreden

diğerine geçmesini sağlar.

•Böylece enfeksiyonu yandaki komşu hücrelere taşırken, enfekte canlının bağışıklık

sistemi hücrelerinden de korunur.


Şekil 5. Shigella dysenteria bakterisinin aktin kuyruk oluşturarak hücre içi

hareketi (Microbiology Salyers A.A. ve Whitt D.D. 2001).


Pilus (= Fimbria): Özellikle E. coli’de yapılan çalışmalarla ortaya çıkan ve yalnız

gram negatif bakterilerde görülen hareket fonksiyonuyla hiç ilgisi olmayan sert yüzey

uzantılarıdır.

•Adı, yapısı saça benzediği için Latince (pilus = saç) veya (fimbria = püskül)

kelimesinden gelir.

•Bakteri kirpiklerine benzemesine rağmen, kirpiklerden farklı olarak çok daha

kısa,düz yapılardır.

•Kalınlıkları 30 - 250 Å arasında değişir. En kalın piluslar bile kirpiklerden daha ince

ve kısadır.

•Bakterilerde 1- 400 arasında değişen sayıda aynı tip ya da farklı tip pilus

bulunabilir.

•Kirpiklere benzer şekilde Pili adı verilen birimler Pilin adı verilen 17 kDa molekül

ağırlığında protein alt birimlerinden oluşmuştur.


•Pili’ler soğukta ve nötral reaksiyonda derhal birleşerek pilusu oluşturur.

•Daha kısa ve ince olanlarına zaman zaman fimbria adı verilse de aynı şeydir.

•Bakteri canlılığıyla doğrudan ilişkili olmayan buna karşın genetik olaylarda çok

önemli olan yapılardır.

•Pilusların, memeli ve bakteri hücrelerine tutunma ve yüzey filimi oluşturmada

önemli rolleri vardır.

•Bakterilerin pilus yapma özelliği kromozomal ya da plazmit genlerinin kontrolü

altındadır.

•Mutasyon oranları oldukça yüksektir ve mutasyona uğrayarak kaybolabilir. İki

büyük gruba ayrılır.

1.Yaygın Piluslar: 7nm kalınlıkta, 0,5 - 2 m uzunluktadır.

•Bir bakteri üzerinde ortalama 100 - 200 tane bulunabilir.

•Ortasında 20 – 25 Å çaplı bir kanal vardır.

•Hücrenin dışında fırça görünümüne sahip piluslardır (Şekil 7).

•Oksijenin sınırlı olduğu ve yüksek hücre yoğunluğu olan besiyerlerinde üremeyi

arttırır

•Neisseria gonorrhoaea suşları ile yapılan çalışmalarda patojenitede etkili olduğu

görülmüştür.


2.Seks Pilusları: Bu piluslar yaygın piluslardan daha uzun, esnek görünümlü ve biraz daha

kalın (8,5 nm) uzantılardır.

•Bakterilerde 1-4 adet bulunabilirler. Uçlarında yumruya benzer oluşumlar ile diğer piluslardan

ayrılırlar (Şekil 8, 9). İki tipi vardır.

F Pilusları; Bakteri içinde F plazmiti ya da F faktörü adı ile bilinen, bakteriye vericilik (Erkeklik)

özelliği kazandıran genetik elemanların bulunması halinde oluşurlar.

•Bu plazmiti taşıyan bakteriler genellikle birkaç F-pilusu yaparlar. Benzer yapıda olan F

piluslarına, F-benzer (F-like) pilusları adı verilir.

•Bu piluslar bazı RNA fajlarına (Ör: MS2, R17, f 2, Qβ, 2 ve fd) özgü adsorbsiyon yaparlar.

•Bu RNA fajlarının bir hücreye girmesi ve bakterinin katı besiyerinde plak oluşturması; bu

bakterinin F ve F-benzer pilusu içerdiğinin ve verici bir bakteri olduğunun kesin kanıtıdır.

I Pilusları: I pilusları adını Col plazmitlerinden Ib tarafından oluşturulduğu gözlendiği için

almıştır.

•Bir çok fonksiyonları ve özellikleri bakımından F piluslarına benzerler

•Buna karşın sadece kendine özgü ve F pilusların tutunmayan RNA fajlarına tutunurlar.

•Morfolojik ve serolojik olarakta F piluslarından daha kısa ve incedirler.

•İki pilus tipide antijenik olarak birbirinden farklıdırlar.


1.2.YÜZEY POLİSAKKARİTLERİ

Kapsül: Bakterileri saran bu yapı birkaç bakteride

(Ör: Bacillus anthracis) protein yapısında olmakla

beraber genellikle polisakkarit yapıdadır (Ör: E.

coli, Neisseria meningitidis vbg ).

•Yapılan deneyler görünüşte kapsülsüz olan

birçok bakterinin kapsül salgısı ürettiğini

göstermiştir.

•Kapsüllü bakteriler genellikle mukoid formda

koloniler oluştururlar.

•Ortam koşullarına ve mutasyonlara bağlı olarak

kapsülsüz forma dönüşebilirler.

•Bu durum bakterinin virülansı üzerine de etkilidir.

Ör: Kapsülsüz forma dönüşen pnömokoklar da

patojenite de ortadan kalktığı gösterilmiştir.

•Kapsülün patojenite üzerindeki etkisinden daha

önemli olan görevi özellikle insan fagosit

hücrelerinden korunmaktır. Çünkü bakteriler bu

yapı sayesinde fagositler tarafından fagositoza ve

sindirime dirençli hale gelirler. Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER (Brock Biology of Microorganisms 13th Edition 2012)

Biofilm: Yüzey polisakkaritleri bakteriler tarafından tutunmada da

kullanılırlar.

•Doğal oluşumların yüzeyinde bakterilerin bir araya gelmesiyle oluşan

biofilm adını alan tabakalar yer alır.

•Genellikle bu tabaka birden fazla çeşit bakteri içerir. Bu filmin ilk tabakası

bakteriler pili benzeri tutunma mekanizmalarıyla bir yüzeye tutunmasıyla

oluşur. Daha sonraki katmanlarda yüzey polisakkaritleri bir çimento gibi

görev alır.

•Biofilm pekçok probleme yol açar. Bunlar arasında; su boruları ve sucul

ortamlarda su ile reaksiyona girip asit üreterek zarar vermeleri, ağız

florasında dişler üzerinde birikip kalsifiye olarak diş plağı oluşumuna ve

çürüklere neden olmaları yer alır.

•Bu bakteriler bölünmezler ama çoğunlukla metabolik olarak aktiftirler ve

böylece yeteri kadar asit ürettiklerinde bağlandıkları ortamlara zarar

verirler.


1.3.BAKTERİ HÜCRE DUVARI

Bakteriler gram boyama ile mikroskobik olarak incelendiğinde gram

pozitif ve gram negatif olarak ikiye ayrılmıştır.

Bu ayırım bakteri hücre duvarı organizasyonu arasındaki farktan

ileri gelir.

Bu sert hücre duvarı çok sayıda çapraz bağlı polisakkarit ve peptit

içerdiğinden peptidoglikan adını alır (Şekil 10).

Peptidoglikanın iskelet yapısı tekrar eden N-asetil-glukozamin

(NAG)– N-asetil-muramik asit (NAM) birimlerinden oluşur.

NAM’a bağlı peptitler ile bir sonraki NAM’a bağlı peptidler arasında

çapraz bağlar oluşmasıyla düzenlenir.

Peptidoglikan tabakaya murein adı da verilir





Gram Pozitif Hücre Duvarı:Gram pozitif hücre duvarı kalın bir peptidoglikan

tabakayla çevrilidir, proteinler ile sıkıca paketlenmiş olarak görülebilir. Bu tabakaya S

tabakası denir.



Bu tabaka çevre şartlarına hassastır. Proteinleri ve diğer moleküllerin serbeste

geçişine izin verir. Peptidoglikan tabakanın üzeri teikoik asit denilen yüklü

polisakkaritlerle örülüdür (Şekil 12).

Şekil 12.

Teikoik asit

yapısı

(employees.cs

bsju.edu/.../

cho/peptidogly

can.gif)

Teikoik asit moleküllerinin

bazıları hücre zarında yer alan

lipit moleküllerine bağlanır ve

peptidoglikan içinde uzanır. Bu

moleküllere lipoteikoik asit

(LTA) adı verilir. Enfeksiyonda

fagositler gram pozitif bakterileri

yüzeyinde yer alan LTA’lar

yardımıyla tanırlar ve saldırıp

enfeksiyonu yok ederler.


Gram Negatif Hücre

Duvarı:Gram negatif

bakteriler farklı tipte

bir hücre duvarına

sahiptirler. Dış zarla

çevrili ince bir

peptidoglikan tabaka

içerir. Dış zar bir

lipoprotein yardımıyla

peptidoglikanı sabit

tutar. Bu lipoproteinin

bir ucu kovelent bağ

ile peptidoglikan

tabakaya diğeri dış

zara bağlanır.


Bu zar fosfolipit içermesine rağmen çift tabakalı fosfolipit

tabaka içermez. Bu zar polisakkarit ve lipit moleküllerinden

oluşan lipopolisakkaritten (LPS) yapılmıştır. Bu LPS formun

lipitleri yapraklar şeklinde dış zarın dışında yer alır. LPS

enfeksiyonda tanıma ve tutunma mekanizmasında önemli

rollere sahiptir.


•Gram negatif bakteri dış zarı bakterinin beslenmesi için gerekli küçük

molekülleri ve besin maddelerini, porin adı verilen küçük proteinler yardımı

ile, peptidoglikandan oluşan periplazma adını alan dış zar ve hücre zarı

arasındaki bölgeye geçirir.

•Dış zar proteinleri vitamin ve demir bağlayabilir.

•Kirpiklerde benzer olarak dış zara bağlanır.

•Burada yer alan porlar kendinden daha büyük moleküllerin geçişine izin

vermez. Böylece bir taraftan dışarıdan gelecek büyük proteinlerin

periplazmaya ulaşmasına engel olurken, diğer taraftan hücrenin salgıladığı

büyük proteinlerinde burada birikmesine yol açar.

•İnsanların bağışıklık sisteminin bakterilere karşı salgıladığı lizozim enzimi,

peptidoglikan üzerine etkilidir.Dış zar üzerinde yer alan porlar sayesinde bu

enzimin ve büyük yapılı antibiyotiklerinde periplazmik alana geçmesine

engel olarak gram negatif bakteriyi korur.


İlkel (Archaea) Bakterilerin Hücre

Duvarı:Genellikle ilkel bakterilerde hücre

duvarı yoktur.

•Bazı cinslerinde ilkel bir hücre duvarı yer alır.

Fakat bunlarda yer alan muramik asitlere

bağlı amino asitler ve şekerler farklıdır.

•Bu nedenle bu tip hücre duvarı

pseudomurein adını alır.

•Diğer hücre duvarına sahip ilkel bakteriler

hekzagonal protein alt brimlerinin sıkıca

paketlenmesiyle (S tabaka) oluşur.

•Başka bir değişle birkaç cinste görünen bu

durumda hücre S tabakasıyla sarılıdırlar.

•Dolayısıyla penisilin gibi peptidoglikan

sentezine etki eden antibiyotiklere duyarlı

değillerdir.

•Bu özellikleri nedeniyle bilim adamları yavaş

büyüyen ilkel bakterileri izole ederken ortama

penisilin gibi antibiyotikleri yüksek düzeyde

koyarak hızlı büyüyen normal bakterileri

ortadan kaldırırlar Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER


Documents

BAKTERİ GENETİĞİ DERSİabl.gtu.edu.tr/hebe/AblDrive/71167157/w/Storage/217_2011... · 2014-09-23 · •Bakteri canlılığıyla doğrudan ilişkili olmayan buna karşın genetik