Bakteri ve Arkeler:Prokaryotlar

10

Balklar

1 Canllar nasl eitlendi?

2 Prokaryotlar nerede bulunur?

3 Prokaryotlarn baarlarnn temeli nedir?

4 Prokaryotlarn bilinen ana gruplar nelerdir? (Arkeler ve bakterilerin farklar)

5 Prokaryotlar evrelerini nasl etkiler?

26.1 How Did the Living World Begin to Diversify?

Yaamn domaini (st alem/saha/alan):

Bakterilerprokaryotlar

Arkelerprokaryotlar

karyotlarkaryot

Bakteriler Arkeler karyotlar

Prokaryotlar karyotlar

Kloroplast MitokondriHayvanlar

Mantarlar

Bitkiler

Protistler

1 Canllar nasl eitlendi?

Tm domainlerin yeleri:

Glikoliz yapar (glukozdan enerji retirATP/NADPH )

Protein kodlayan DNAya sahiptir

DNAy yar korunumlu ekilde eler

Benzer genetik kod kullanarak protein retir.

Hcre zar ve ribozomlar vardr.

Prokaryot ve karyotlarn farklar:

Prokaryotlarn hcre iskeleti ve ekirdekleri yoktur; bu yzden mitoz deil ikiye blnme ile oalrlar.

Tek bir DNA molekl bulunur. Halkasal yapdadr.

Zarla evrili organelleri yoktur.

1 Canllar nasl eitlendi?

Table 26.1

temel domain

zellik Bakteriler Arkeler karyotlar

Zarla evrili ekirdek Yok Yok Var

Zarla evrili organeller Yok Yok Var

Hcre duvarnda peptidoglikan Var Yok Yok

Zar lipidlerinde dallanma Yok Var Yok

Ribozomlar 70S 70S 80S

Yaamn

balangc

ok eski

prokaryotlar

Gemi GnmzZaman

BAKTERLER

ARKELER

KARYOTLAR

Arkeler ve karyotlar, bakterilere

gre daha yakn bir ortak ata

paylar

Tm gnmz organizmalar

bu ortak atay paylar

domainin ortak atas da DNAya ve RNA ve

protein retmek iin gereken mekanizmalara

sahipti. Kromozomu muhtemelen halkasald.

Her domain de milyarlarca yllk evrimin

sonucudur ve gnmz koullarna ok iyi

uyum salamlardr.

Dolaysyla hibiri ilkel deildir.

En eski prokaryot fosilleri 3.5 milyar yl ncesine

dayanr ve o zaman bile eitlilik vard.

1 Canllar nasl eitlendi?

2 Prokaryotlar nerede bulunur?

Birey says bakmndan prokaryotlar dnyadaki en baarl organizmalardr.

Okyanustaki prokaryot says, grnr uzaydaki yldzlarn saysndan 100 milyon kat fazladr.

Dnya zerindeki her evre koulunda bulunabilirler

Bakterilerde 3 tip ekil bulunur:

Kre (kok) (oul koki), tek bana veya bloklar, salkmlar halinde bulunabilirler.

ubuk (basil) (oul basilli)

Sarmal (spiral)Basil ve sarmal ekilliler zincir veya kmeler oluturabilir

2 Prokaryotlar nerede bulunur?

Figure 26.2 Bacterial Cell Shapes

Kok Basil

Sarmal/spiral

Arkelerin ekilleriyle ilgili ok fazla bilgi yoktur nk

ounluu henz hi grlmemitir. Sadece DNA bilgisi vardr.

Yine de bazlarnn bakteri biimlerine benzedii grlmtr

Ayrca kare, ekilsiz, yass da olabilirler

Sulfolobus slfr ve asitli ortamlarda

yaar

Stafilothermus marinus Scak su

kaynaklarnda ar yksek scaklklarda yaar

Halococcus salifodinaear tuzlu

ortamlarda yaar

Neredeyse tm prokaryotlar tek hcrelidir.

Zincir veya kmeler halinde de bulunsalar, her

hcre birbirinden bamszdr.

Bu kmeler ikiye ayrlma srasnda hcrelerin

birbirine tutunmasyla oluur.

Zincir grnmnde olan kmelenmeye

filament ad verilir. Bunlar dallanma yapabilir

veya tps bir klf iinde olabilir

2 Prokaryotlar nerede bulunur?

Prokaryotlar genelde baka trlerle birlikte topluluk (komnite) halinde yaarlar. Buna mikroskobik karyotlar da dahildir.

Mikroskopik organizmalar bazen mikrop olarak da adlandrlr.

Mikrop komniteleri ounlukla evrelerine yararl hizmetlerde bulunur rnek: barsaklarmzda besin sindirimi, atklarn ayrtrlmas.

2 Prokaryotlar nerede bulunur?

1. Mikrop komnitelerinin ou

biyofilmler oluturur.

Biyofilmler, hcreler kat bir yzeye

temas ederek jel benzeri bir madde

salgladklarnda oluur ve hcreleri

hapseder.

3. Prokaryotlarn baarlarnn temeli nedir?

Biyofilm oluumu

Serbest yzen prokaryotlar

Yzeye tutunma

Geri dnsz balanma

Byme ve oalma,

matriks oluumu

Sinyal

moleklleri Tek tr ieren biyofilm

Matriks

Sinyal

moleklleri

Dier organizmalar

eker

Olgun biyofilm

Bir biyofilmdeki hcreleri ldrmek zordur (r:

Film antibiyotikleri geirmeyebilir).

Biyofilmler pek ok yzeyde oluur: kontak

lensler, yapay eklemler, di plaklar, su

borular gibi

3. Prokaryotlarn baarlarnn temeli nedir?

Biyofilmlerdeki bakteriler kimyasal sinyallerle iletiim

kurarlar.

Biyologlar biyofilm oluumunu engelleyebilmek iin

bu sinyalleri engelleyecek yntemler

aratrmaktadr.

Buna karn barsaktaki biyofilmler besin geiine

yardmc olur ve ayn zamanda B12 ve K vitamini

retir

3. Prokaryotlarn baarlarnn temeli nedir?

3. Prokaryotlarn baarlarnn temeli nedir?

2. ou prokaryotun kaln bir hcre duvar vardr. Yaps bitki, alg ve mantarlardan farkldr.

Bakteri hcre duvar peptidoglikandan oluur amino-eker polimeri.

Arkelerin hcre duvarlar farkl molekllerden oluur. Bir tanesi yalanc-peptidoglikandr.

Bir bakteri boyama teknii olan Gram

boyamas, hcre duvarlarnn karmakln

ortaya karr.

Biri mor, dieri krmz olan iki boya kullanlr.

Gram-pozitif bakteriler mor boyay iine alr ve

krmzy geirmez.

Gram-negatif bakteriler krmz boyay iine alr

ve moru geirmez.

Bu farklar hcre duvarlarndaki farkllktan dolay

oluur.

3. Prokaryotlarn baarlarnn temeli nedir?

Gram boyamas ve bakteri hcre duvar

Hcre duvar

Hcre

zar

Peptidoglikan

Hcre d

Hcre ii

Periplazmik boluk

Periplazmik boluk

Hcre

duvarnn

d zar

Hcre

zar

Peptidoglikan

Gram-pozitif bakterilerde ounluu peptidoglikandan

oluan youn bir hcre duvar vardr

Gram-negatif bakterilerde ok ince bir

peptidoglikan tabaka ve bir de d zar vardr

Bakteri hcre duvarlar genellikle bu

canllara kar retilen ilalarn

hedefidir.

Penisilin gibi antibiyotikler bakteride

hcre duvar sentezini engelleyerek etki

gsterirler.

Bu sayede karyot hcrelerine zarar

vermezler.

3. Prokaryotlarn baarlarnn temeli nedir?

3. Baz prokaryotlar hareket etme zelliine sahiptir.

i. Sarmal bakteriler, r; spiroketler, tirbuon gibi hareket yaparak ilerler.

ii. Bazlar szlerek ve bazlar da yuvarlanarak ilerler.

iii. Baz siyanobakterler gaz keselerindeki gaz miktarn deitirerek suda yukar aa hareket eder.

3. Prokaryotlarn baarlarnn temeli nedir?

Vibrio anguillarum

3. Prokaryotlarn baarlarnn temeli nedir?

https://d2434a0nr1d7t1.cloudfront.

net/p/D30_11_197/D30_11_197_de

tail.mp4

siyanobakter, Spirulina

https://www.youtube.com/watch?v

=YIUi26dgkX0

https://d2434a0nr1d7t1.cloudfront.net/p/D30_11_197/D30_11_197_detail.mp4https://www.youtube.com/watch?v=YIUi26dgkX0

Prokaryot hareketiyle ilgili yaplar

Aksiyal filamentler

Hcre

duvar

D

zar

Gaz

kesecikleri

iv. En bilinen prokaryot hareket yaps kam

(flagella) dr.

Kam, hcreye tutunduu noktada dnerek hareket

salar.

3. Prokaryotlarn baarlarnn temeli nedir?

4. Prokaryotlar kimyasal sinyallerle iletiim kurarlar.

ounluu alglama (Quarum sensing):

Bakteriler, ortamdaki kimyasal sinyallerin miktarna gre poplasyonun bykln alglarlar.

Saylar yeterli olduunda biyofilm oluturma gibi ilemler balatlr.

3. Prokaryotlarn baarlarnn temeli nedir?

Ate bceklerinde olduu gibi, baz bakteriler biyoluminesans ile k yayarlar.

Genelde belirli bir ounluk alglandnda k yaylr.

rnek: Vibrio kolonileri balklarn onlar yemeleri iin k yayarlar nk en iyi balklarn sindirim sistemlerinde geliirler.

Hint Denizindeki Vibriolar uzaydan grnebilmektedir.

3. Prokaryotlarn baarlarnn temeli nedir?

Figure 26.8 Bioluminescent Bacteria Seen from Space

5. Prokaryotlarn kulland metabolik yolaklar ok eitlidir.

karyotlarn metabolizmalar ok daha snrldr. Enerjilerinin ou ya mitokondri ya da kloroplasttan salanr. Bunlar da zaten bakterilerden tremitir.

Prokaryotlarn uzun evrimsel tarihi ok eitli hayat tarzlar oluturmutur:

Elektron alcs olarak oksijen kullanp kullanmamalar

Enerji kaynaklar

Karbon kaynaklar

deikendir

3. Prokaryotlarn baarlarnn temeli nedir?

A) Oksijen kullanma:

i. Anaeroblar: - Zorunlu anaerob

- Geici anaerob

- oksijene tahammll anaerob

ii. Aeroblar: Zorunlu aerob

3. Prokaryotlarn baarlarnn temeli nedir?

Anaeroblar solunumda elektron alcs olarak oksijen

kullanmazlar.

Zorunlu anaeroblar: oksijen bu canlilar iin lmcldr.

Geici anaeroblar: Metabolizmalarn oksijenli ve

oksijensiz durumlara gre deitirebilirler r:

fermentasyon.

Tahammll anaeroblar: oksijenli solunum yapmazlar

fakat ortamda oksijen bulunmas onlara zarar vermez.

Zorunlu aeroblar: Oksijen olmazsa yaayamazlar

3. Prokaryotlarn baarlarnn temeli nedir?

B) Beslenme biimleri:

3. Prokaryotlarn baarlarnn temeli nedir?

Prokaryotlar her drt kategoride de bulunur

Organizmalar enerji ve karbon ihtiyalarn nasl karlar

BESLENME ENERJ KAYNAI KARBON KAYNAI

Fotoototroflar Ik Karbon dioksit

(her 3 domainde

bulunur)

Fotoheterotrof Ik Organik bileikler

(Baz bakteriler)

Kemolitotroflar norganik Karbon dioksit

(baz bakteriler, maddeler

ou arke)

Kemoheterotroflar Organik Organik

(Her 3 domainde bileikler bileikler

bulunur)

Fotoototroflar: fotosentez yapar.

R: Siyanobakter (mavi yeil alg) klorofil a kullanr ve O2 son

rndr

Dier bakteriler bakterioklorofil kullanr ve O2 aa karmazlar.

Bazlar H2O yerine elektron verici olarak H2S kullanr ve slfr aa karr.

Siyanobakter

3. Prokaryotlarn baarlarnn temeli nedir?

Bakterioklorofil daha uzun dalga boylarndaki sourabilir.

Dolaysyla youn alg tabakalar altnda yaayabilirler.

Figure 26.9 Bacteriochlorophyll Absorbs Long-Wavelength Light

Algler mavi ve krmz dalgaboylarndaki sourur. Bu yzden altlarnda yaayan bakteriler k alamaz

Bakterioklorofil kullanan bakteriler uzun dalga boyundaki kullanr bu yzden alglerin altnda yaayabilir

Mor slfr bakterisi Yeil alg

Fotoheterotroflar: Enerji kayna olarak

kullanr fakat baka canllarn rettii organik

karbona ihtiyalar vardr.

rnek: Mor slfr kullanmayan bakteriler.

Ik fotofosforlanma yoluyla ATP salar.

3. Prokaryotlarn baarlarnn temeli nedir?

Kemolitotroflar (kemoototrof) inorganik bileikleri

ykseltgeyerek enerji elde ederler:

Amonyak, nitrit, H2, H2S, S, ve benzeri moleklleri

kullanrlar. Bu enerjiyi CO2 balamak iin kullanrlar

ou arke kemolitotroftur

Derin hidrotermal ekosistemler kemolitotroflara

baldr. Volkanik kayalardan salnan H2S ve dier

bileikleri dier canllarn kullanabilecei organik

bileiklere dntrrler.

3. Prokaryotlarn baarlarnn temeli nedir?

Kemoheterotroflar: Hem enerji hem de

karbonu organik bileiklerden elde

ederler Bilinen ou bakteri ve arke,

tm hayvanlar, rm mantarlar, ve ou

protist.

3. Prokaryotlarn baarlarnn temeli nedir?

Azot ve slfr metabolizmas: Baz bakteriler elektron

tama sisteminde elektron alcs olarak nitrat, nitrit veya

slfat kullanr.

i. Denitrifikasyon bakterileri: Oksijensiz koullara maruz

kaldklarnda elektron alcs olarak NO3 kullanr ve

atmosfere N2 salar - Bacillus ve Pseudomonas.

ii. Nitrojen balayclar: N2 gazn amonyaa evirirler.

Bu hayati olay ou arke ve bakteri tarafndan

gerekletirilir.

iii. Nitrifikasyon bakterileri: Amonya nitrata

ykseltgeyen kemolitotroflardr. Elde edilen elektronlar

tama sisteminde kullanlr.

3. Prokaryotlarn baarlarnn temeli nedir?

5. Prokaryotlarn snflandrmas

Gnmzde kabul edilen snflandrma

sistemine gre 12den fazla bakteri grubu

bulunmaktadr.

Bunlardan 6 tanesini inceleyeceiz.

bakteri grubu termofildir scak seven. En

eski grular olduu dnlrken son DNA

analizleri daha yakn zamanda ortaya

ktklarn gstermitir.

Figure 26.11 Two Domains: A Brief Overview

Spiroketler

Klamidyalar

Yksek GC Gram pozitif

Dk GC Gram pozitif

Siyanobakterler

Proteobakterler

Krenarkeota

ryarkeota

karyotlar

Tm

canllarn

ortak atas

1. Spiroketler:

Gram negatif

Hareketli

Kemoheterotrof

ou insan paraziti olarak yaar

Az zararldr

Sifilis, Lyme hastal

Dierleri amur veya suda serbest oloarak

yaar

5. Prokaryotlarn snflandrmas

2. Klamidyalar:

Gram negatif kok

ok kk boyutlu

Tamam parazit olarak yaar

nsanlarda gz enfeksiyonlar trahom

Cinsel yolla bulaan hastalklar

Baz zatrre trleri

5. Prokaryotlarn snflandrmas

3. Yksek GC Gram pozitifler:

Aktinobakterler olarak bilinir

Yksek GC: DNA yaplarnda G-C baz ifti

miktar A-T baz iftlerinden daha fazladr

retilen antibiyotiklerin ou bu bakterilerden

salanr

r: Streptomisin

Tberkloza yol aan Mycobacterium

tuberculosis 3 milyon yl nce

Dou Afrikada ortaya kmtr.

5. Prokaryotlarn snflandrmas

4. Siyanobakterler:

Mavi yeil alg de denir.

Yaamak iin sadece su, azot gaz, karbon

dioksit, k ve birka element yeterlidir.

Fotosentez yapar ve oksijen retirler

Bu sayede dnyann atmosferinde O2 olumutur

ou tr azot balaycdr.

5. Prokaryotlarn snflandrmas

5. Dk GC Gram pozitifler:

G-C oranlar A-T oranna gre dktr

Aslnda bazlar Gram negatiftir ve bazlarnn hcre duvar

bile yoktur fakat DNA analizlerine gre bu ekilde

snflandrma uygun grlmtr

Baz trleri uygun olmayan evre koullarnda endospor

oluturur

Yar cansz durum

ok zor koullara dayankldr, 1000 yl sonra bile tekrar canl

hale gelebilir

Bu zellikleri biyolojik silahlarda kullanlr:

Bacillus anthracis Antraks hastal: Endosporlar baklk

sistemi hcreleriyle karlanca tekrar canl hale gelir

Dier rnekler: Stafilokoklar solunum, sindirim

enfeksiyonlar

5. Prokaryotlarn snflandrmas

6. Proteobakterler:

Bilinen en byk grup

Gram-negatif, slfr kullanan fotoototroflar.

Fakat bunlara benzerlii olmayan baz trler de bu grup

ierisindedir.

karyotlardaki mitokondrinin

bu gruptan tredii

dnlmektedir.

rnekler: Rhizobium en nemli

azot balayc

E. Coli koli basili

Salmonella barsak enfeksiyonu

5. Prokaryotlarn snflandrmas

Arkeler ar koullarda yaamalaryla nldr: yksek

tuz, scaklk, yksek/dk pH, az oksijen.

Fakat dier arkeler normal evrelerde yaar.

ki temel gruba ayrlr: ryarkeota ve Krenarkeota.

Yeni kefedilen iki grup daha: Korarkeota ve

Nanoarkeota.

Arkeler hakknda ok az bilgi vardr.

Hibirinde peptidoglikan hcre duvar bulunmaz ve

hcre zarlarnda prokaryot ve karyotlardan farkl

lipidler bulunur.

5. Prokaryotlarn snflandrmas

ou bakteri ve karyot hcre zarnda gliserole

ester bayla ya asitleri balanmasyla

oluan lipidler bulunur.

Arke hcre zar lipidleri gliserole eter ba ile

balanan ya asitlerinden oluur

5. Prokaryotlarn snflandrmas

The long-chain hydrocarbons in Archaea

are unbranched.

One class of these lipids has glycerol at

both ends, and forms a lipid monolayer.

Lipid bilayers and lipid monolayers are

both found in the Archaea.

5. Prokaryotlarn snflandrmas

Figure 26.22 Membrane Architecture in Archaea

Baz arkelerde tek katmanl zar da

bulunur. Uzun yaasitlerinin iki ucuna

da gliserol baldr

Baz arkelerde karyot ve

prokaryotlara benzer dizilim

gzlenir

Bilinen ou Krenarkeota termofilik ve asidofiliktir (asit seven)

Sulfolobus scak slfr kaplcalarnda yaar(7075C, pH 2 - 3).

Ferroplasma pH 0a yakn yerlerde yaar.

Buna ramen i pHlarn 7ye yakn tutarlar.

5. Prokaryotlarn snflandrmas

6. Prokaryotlar evrelerini nasl etkiler?

Prokaryotlarn ok az bir blm insan patojenidir

(hastalk yapan organizma)

ou trden aslnda pek ok farkl uygulamada

yararlanlr peynir yapm, atk su temizlii,

antibiyotik, vitamin, kimyasal retimi.

Prokaryotlarn ou ayrtrcdr l canllardaki

organik maddeleri ayrtrrlar.

Bu sayede karbondioksit gibi rnler tekrar evreye

verilir ve ekolojik dngler tamamlanr.

Bitkiler besinleri iin projaryotlara muhtatr:

azot balanmas ve dngsne ihtiyalar

vardr.

Gemite siyanobakterlerin dnya

atmosferinde oksijen oluumunu saladn

biliyoruz.

6. Prokaryotlar evrelerini nasl etkiler?

Pek ok prokaryot dier canllarn iinde veya zernde

yaar.

Hayvanlar sindirim sistemlerinde pek ok prokaryot

barndrr. Bykba hayvanlardaki bakteriler, selloz

sindirimini salayan sellaz enzimi retir.

nsan barsaklarndaki bakteriler B12 ve K vitaminleri

retir.

Oluturduklar biyofilm, besin emilimini kolaylatrr.

6. Prokaryotlar evrelerini nasl etkiler?

Patojen olan prokaryotlarn hastalk yapt

19. yyda kantlanmtr.

Robert Koch Belirli bir organizmann nasl

hastalk yaptna kurallar ne srmtr

Kochun varsaymlar.

6. Prokaryotlar evrelerini nasl etkiler?

Kochun varsaymlar:

Mikroorganizma her zaman hasta kiilerde bulunur.

Konak kiiden alnarak kltr ortamnda bytlebilir.

Kltrden alnan bir rnek yeni bir kiide hastalk oluturabilir.

Yeni konak kiiden rnek alnrsa yine kltrde bytlerek ayn organizma elde edilir.

6. Prokaryotlar evrelerini nasl etkiler?

Bir organizmann patojen olmas iin:

Konak canlnn vcut yzeyine ulamas

Konan vcuduna girmesi

Konan baklk sisteminden kamas

Konak iinde remesi

Yeni bir kona enfekte etmesi

gerekir

6. Prokaryotlar evrelerini nasl etkiler?

Bakteri enfeksiyonu:

Patojenin yaylma kapasitesine: Konak

iinde oalma kapasitesi.

Toksik madde retme kapasitesine

baldr.

6. Prokaryotlar evrelerini nasl etkiler?

26.6 How Do Prokaryotes Affect Their Environments?

Corynebacterium diphtheriae (difteri)

dk yaylma fakat rettii toksinler

tm vcudu etkiler.

Bacillus anthracis (antraks) dk

toksisite fakat yksek yaylma. Tm kan

dolamna yaylr.

26.6 How Do Prokaryotes Affect Their Environments?

Salmonella enteritidis blnmesihttp://www.sciencephoto.com/media/448859/view

http://www.sciencephoto.com/media/448859/view