Ders Notları: Temel Mikrobiyoloji - 2

Bakterilerin Hücre Yapısı
Ortalama ağırlıkları 1 mikron civarındadır. Bakteri hücresinde içten dışa doğru;

1. çekirdek
2. stoplazma
3. (bazen) sporlar
4. stoplazmik membran
5. hücre duvarı
6. (bazen) kapsül
7. pilus ve fimbrialar

'bakteri hücre yapısı'

Nükleik Asitler: Genetik elemanları kromozomlar, plazmid, transpozon ve bakteriyojajlar gibi ekstrakromozomal yapılardır. Bakteri çekirdeği tek bir kromozomdan oluşur. Çembersel ve çift sarmallı DNA yapısındadır. En fazla 1mm uzunluğa ulaşabilir. Nükleoplazması ve nükleus membranı YOKTUR. 

'nükleik asit yapısı'

• Kromozom hücre membranına mezozom adı verilen bir bölgeden bağlıdır. Stoplazmik membranın hücre içine katlanması ile oluşur. Doğal olarak yapısı stoplazmik membran ile aynıdır. Bakterinin bölünmesi esnasında kromozom da bu SEPTAL MEZOZOM noktasından itibaren ikiye bölünmeye başlar. Lateral mezozomlar ise genellikle plazmidlerin tutunduğu bölgelerdir.

Sitoplazma: İçerisinde nükleus, ribozomlar, granüller, plazmidler vardır. Stoplazmik membran ile çevrilidir. 

Sitoplazmik membran: İç membrandır. 

• Çift katlı FOSFOLİPİD ve PROTEIN yapısındadır. 
• Ökaryot canlılardan farklı olarak membran içerisinde STEROL bulunmaz. Sağlam değildir.

'membran yapısı'

• HÜCRE DUVARI OLMAYAN TEK BAKTERİ mycoplasma'larda SİTOPLAZMİK MEMBRANLARINDA STEROL BULUNUR. 
• Oksidatif fosforilasyon yapılmasını sağlar. 
• Hücre duvarı sentezini gerçekleştirir.

NOT: Substrat düzeyinde fosforilasyon; besinlerdeki fosfat molekülü doğrudan ADP ile birleşir. Bu aşamada 2 ATP kazanılır. ATP kazanılması esnasında NAD molekülleri NADH2'ye redükte olurlar. Bakterinin tekrar NADH2'den NAD oluşturması gerekmektedir. Bunun iki yolu vardır. Oksijen ihtiyacı olmadan redükte etme: FERMENTASYON. Fermente aşamasında H2'ler kullanır ve NAD serbest kalır. İkinci yol ise SOLUNUM'dur. Bu olay BAKTERİNİN STOPLAZMİK MEMBRANINDA GERÇEKLEŞİR. Solunumda NADH2 elektron taşıma sistemine aktarılır ve burada elektron vericisi olarak kullanılır.

NADH2'nin iki H atomu sayesinde iki elektron vermiş olur. Tekrar NAD elde edilir. Elektron taşıyıcı sistemi oksijenli ortamda ve son elektron alıcısı O2 ise buna aerobik; anaerobik ortamda ve son elektron alıcısı nitrat, sülfat ise buna da anaerobik (oksijensiz) solunum adı verilir. Oksijenli ortamda kazanılan enerji anaerob ortama göre kazanılandan 22 kat FAZLADIR. 

Hücre duvarı:  Stoplazmik membranın hemen dış kısmındadır. Bakteri türüne göre değişiklikler göstermektedir. Mycoplasmalar dışındaki TÜM BAKTERİLERDE BULUNUR. Sentezi sitoplazmik membranda gerçekleşmektedir.

• Peptidoglikan tabaka: Düz peptidoglikan zincirlerin yan dallarla birbirine bağlanması şeklinde oluşur. GRAM POZİTİF BAKTERİLERDE GRAM NEGATİFLERE GÖRE DAHA KALIN OLUR. BAKTERİ KURU AĞIRLIĞININ %50'SİNİ OLUŞTURUR. 

'GR+ Hücre Duvarı Yapısı'

• Peptidoglikan sentez aşamasında, stoplazmik membranda UDP-N-asetilglikozamin ve bundan da UDP-N-asetilmuramik asit oluşur. Ardından peptapeptid yan dalı meydana gelir. Beş aa'li yan dalın ucundaki son iki aa olan D-ALANİN-D-ALANİN ayrı bir dipeptid olarak oluştuktan sonra daha önce meydana gelmiş olan üç aa'lik segmentin ucuna bağlanır. Sonuçta UDP-N-ASETİLMURAMİLPENTAPEPTİD yapısı oluşur. Sonraki aşamada NAG (asetilglikozamin) ve N-ASETİLMURAMİLPENTAPEPTİD UDP gruplarını kaybederek birbirleri ile bağlanırlar. Uzun bir polimer olan lineer peptidoglikan zincirleri meydana gelir. BU AŞAMAYA KADAR OLAN OLAYLAR STOPLAZMİK MEMBRANDA GERÇEKLEŞİR. 

'GR- Hücre Yapısı'

• Ardından sentezlenen peptidoglikan zincir bakteri stoplazmik membranın dış yüzeyine doğru transfer edilir. Önceden varolan peptidoglikan zincirlerinin arasına yerleşir. N-ASETİLMURAMİK ASİT (NAM)'e bağlı pentapeptidin üçüncü aa'i ile diğer zincirdeki pentapeptidin dördüncü aa'i birbirlerine PENTAGLİSİN KÖPRÜLERİ ile bağlanırlar. (TRANSPEPTİDASYON)
• Hücre duvarı HOMOJEN bir yapı değildir.
• Hücre duvarı GRAM BOYASI ile boyandıklarında GR+ ve GR- olmak üzere iki büyük gruba ayrılırlar.
• GRAM BOYAMA YÖNTEMİNDE KRİSTAL VİYOLE, LÜGOL ve SAFRANİN (FÜKSİN) kullanılır.

• Boyanacak olan bakterinin preparatı hazırlandıktan sonra önce KRİSTAL VİYOLE ve LÜGOL ile boyanır. Bakteri ister GR- ister GR+ olsun bu boyalar ile hücre duvarı MOR renge boyanır. 
• Bir sonraki aşamada preparat ALKOL ile yıkanır. Bakteri GR+ ise alkol ile yıkamaya rağmen kristal viyole ve lügol ile aldığı MOR rengi temizlenmez. Eğer bakteri GR- ise alkol ile daha önceden aldığı MOR rengi bırakır ve renksizleşir. 

'boyanan koklar ve basiller'

• Renksizleşen bakterileri boyamak için de FÜKSİN veya SAFRANİN gibi karşıt renkli bir boya kullanılır. Sonuçta GR+ bakteriler MOR GR- ise PEMBE boyanırlar. 
• PEPTİDOGLİKAN tabaka  (mürein) hem GR+ hem GR- bakterilerde bulunmaktadır. Bu tabaka GR+'lerde daha kalındır. GR+'lerde bulunan TEKOİK ASİT ile birlikte bu kalın peptidoglikan tabaka sert bir hal alır.
• GR-'lerde TEKOİK ASİT bulunmaz. PERİPLAZMİK ARALIK ve dışında da DIŞ MEMBRAN adı verilen karmaşık yapı bulunur. Bu membranda peptidoglikana bağlanmış olan LİPOPOLİSAKKARİT ve LİPOPROTEİN vardır.
• Dış membrandaki bu LİPOPOLİSAKKARİT ENDOTOKSİN aktivitesindedir. Lipopolisakkarit yapısındaki LİPİD A asıl endotoksin etkiyi, polisakkarit ise GR-'lerin O SOMATİK ANTİJENİNİ oluşturur. 
• GR+ bakteriler sentezleyebiliyorlarsa dışarıya BETALAKTAMAZ enzimlerini bolca salgılarlar. GR- bakterilerde ise GR+'lere oranla daha az fakat çok çeşitli betalaktamaz türü sentezler ve periplazmik aralığa salgılarlar. 
• Hücre duvarı aynı zamanda bakteriyi kendi iç basıncına karşı korurlar. Şekil verirler.
• Bakteriler üç morfolojik yapıda olurlar. Yuvarlak (KOK), silindirik (basil) ve sarmal (HELİKAL) olabilirler. 
• KOKLAR bölündükten sonra genellikle birbirinden ayrılmaz ve DİPLOKOKLAR şeklinde görülürler. Birçok bölünmeden sonra STAFİLOKOKLAR (üzüm) ya da (zincir şeklinde) STREPTOKOKLAR şeklinde görülebilirler. 
• BASİLLER DE KOKOBASİL veya FUSİFORM BASİLLER şeklinde tespit edilebilir. 
• Bakteriler hücre duvarını kaybetmesiyle birlikte L ŞEKİLLERİ ortaya çıkar. GR+ BAKTERİLERİN L ŞEKİLLERİNE PROTOPLAST, GR-'LERİN L ŞEKİLLERİNE SFEROPLAST DENİR. Uygun ortam bulduklarında tekrar duvarlarını kazanabilirler.
• HİPERTONİK ORTAMDA (yüksek yoğunluklu) BAKTERİ DUVARINI KAYBETSE BİLE YAŞAYABİLİR. 
• Mycoplasmalarda hücre duvarı yok demiştik. Bunlar hareketsizdir. Fakat hücre duvarlarını kaybedip L ŞEKLİNE DÖNEN bakteriler hareketlidir. Mycoplasmaların stoplazmik membranlarında STEROL bulunur. L şekillerinde bulunmaz. Mycoplasmalar hiçbir zaman hücre duvarı kazanmazlar fakat L şekilleri uygun ortamda tekrar kazanabilirler. 

Kapsül: Bazı bakterilerin en dış yüzeyinde GLİKOKALİKS denilen YAPIŞKAN bir tabaka mevcuttur. Eğer bu yapı kalın ve hücre duvarına sıkıca yapışık ise buna KAPSÜL adı verilir. 

• Eğer bu tabaka ince, hücre duvarına sıkıca yapışık durumda değil ayrılabilir bir halde ise SLİME TABAKASI adını alır. 
• Bakteri virulansında en önemli görevi KOMPLEMAN AKTİVASYONUNU yani BAKTERİ FAGOSİTOZUNU önler. S. PNEUMONIAE, H. INFLUENZAE gibi birçok mikroorganizmanın virulansından KAPSÜL sorumludur. 
• Streptococcus mutans'ın GLUKAN adı verilen bir GLİKOKALİKS TABAKASI vardır. Bakteri bu tabakayı kullanarak dış yüzeylere yapışır ve diş çürüklerinin başlangıcında önemli rol oynar. 
• Kapsül yaşamsal önemi OLMAYAN bir yapıdır. 
• Bakteri kapsüllerinin birçoğu POLİSAKKARİT yapıdadır. 
• İstisna olarak B.anthracis'in kapsülü POLİPEPTİTLERDEN, Bordetella pertussis'in ki de LİPİDLERDEN oluşur.
• POLİSAKKARİTLER iyi bir antijendir. Böylelikle bakterinin SEROTİPLENMESİNDE kullanılabilir. Örnek K ve Vi antijenler.
• Kapsül + antikorlar sonucu oluşan mikropresipitatlar kapsülün ışık kırıcılığını değiştirirler. Kapsülün şişmiş gibi görünmesine yol açarlar. Buna KAPSÜL ŞİŞMESİ veya QUELLUNG REAKSİYONU denir.

Kirpik:  Bakteri hareketlerini bu yapı sayesinde yapar. (FLAGELLA) 

• KOK şeklindeki bakterilerde kirpik bulunmaz.
• PROTEIN yapısındadır.
• Kirpik antijenlerine H ANTİJENLERİ adı verilir.

Fimbria: PROTEIN yapısında ve flagellalardan daha uzundur. (PİLUS)

• Bakterilerin hareketlerini sağlamazlar.
• İki işlevleri vardır. Birincisi seks pilusu olan F PİLUSU. Bu pilus bakteriler arasında genetik alışverişin yapılmasından sorumludur. 

• Diğer işlevi ise enfeksiyon yapacağı bölgeye bakterinin yapışmasını sağlar. 
• Bakteriye özgü olduğu için SEROTİPLENDİRMEDE kullanılabilir.

Spor: Bazı bakteriler SPOR oluşturabilirler. Patojenik etkiye sahip spor oluşturan bakterilere örnek BACILLUS ve CLOSTRIDIUM türleridir. Zorlu dış ortam koşullarında meydana gelirler. En dayanıklı yapılardır. 

• Yüksek ısıya karşı dayanıklılığı KALSİYUM DİPİKOLİNAT maddesi sağlar. 
• Üreme elemanı değildir.

Ders Notları: Temel Mikrobiyoloji - 1

• Ökaryotlar: Gelişmiş canlılardır. Evrimleşmesi en üst düzeydedir. Algler, protozoanlar ve mantarlar bu grup içerisine girmektedir. 

'Ökaryot Bitki ve Hayvan Hücreleri'

• Prokaryotlar: Gelişmemiş canlılardır. Bu grupta bakteriler yer almaktadır. 

'Prokaryot Bakteri Hücresi'

• Virüsler: Bir hücre yapısı olmayan canlılardır.

'H5N1 Virusu Genomik Yapısı'

• Prionlar: Nükleik asit içermeyen ve protein yapısındaki yapılardır.

'Bir Prion Yapısı'

Ökaryot ve Prokaryotları birbirinden ayıran en önemli özellik çekirdek yapılarıdır. Stoplazma içeriside zarla çevrili çekirdeğe sahip canlılar ökaryotlar olarak adlandırılırken; prokaryotlar da çekirdek membranı yoktur. Nükleus içerikleri stoplazma içerisinde serbest olarak bulunurlar. 

Kromozom yapısı ve bölünme
Prokaryot canlılarda kromozom sirküler ve sayısı çoğunlukla tek; ökaryotlarda ise lineer (düz) ve birden fazladır. Ökaryotlar mitoz bölünme geçirirken; prokaryotlarda (bakterilerde) mitoz bölünme görünmez.

'Karşılaştırma'

• Prokaryot canlıların büyüklükleri 0,2 - 2 mikron iken ökaryotlarda 2 mikronun üzerindedir. 
• Her iki grup canlılarda protein sentezi ribozomlarda gerçekleşir fakat ökaryotlarda ribozom 80s, prokaryotlarda ise 70s büyüklüğündedir. (s: sedimentasyon katsayısı) Bu farklılıktan dolayı bakteri ribozomlarını etkileyen antibiyotikler insan ribozomlarını etkilemezler. ANCAK ÖKARYOT MİTOKONDRİLERİNDEKİ RİBOZOMLAR PROKARYOT RİBOZOMLARINA BENZER. BUNA BAĞLI OLARAK PROTEİN SENTEZİNİ İNHİBE EDEN kloramfenikol İNSAN HÜCRELERİNDEKİ MİTOKONDRİLERİ DE ETKİLEYEREK YAN ETKİLERE NEDEN OLABİLİR.
• Hücre içerisinde sentezlenen proteinlerin depolanmasını sağlayan ER (endoplasmik reticulum) ve Golgi cisimciği gibi organeller de sadece ökaryotlarda bulunmaktadır. 
• Enerji sentezi ökaryotlarda MİTOKONDRİLERDE olur. Fotosentez yapan canlılarda bu organele ilaveten KLOROFİL de bulunur. Bakterilerde enerji sentezi STOPLAZMİK MEMBRANDA olur.