Bakteriler prokaryot hücre yapısındadır. Ökaryotlara göre oldukça basit yapılıdırlar. İçten dışa, stoplazma (nükleik asit (DNA) ve ribozomlar), sitoplazma zarı ve hücre duvarları vardır. Hücre duvarında dışarı doğru uzanan pilus adı verilen uzantılar yer alır. Bazılarında hücre duvarının dışında kapsit denen glikokaliks bir katman bulunur. Bunlara kapsüllü bakteriler denir. Hareketli bakterilerde ise flagella denen hareketi sağlayan sitoplazma memranından başlayıp dışa uzanan bir yapı bulunur.
Flagella
Flagella antijenik özelliktedir. Bakteri hareketini sağlar. Ayrıca bazı bakterilerin tiplendirilmesinde kullanılan H antijeni olarak adlandırılan bir yapı taşır (E. coli O157,H7 gibi).
Pilus (fimbria, adhesins, lectins, evasins, and aggressins )
Bakteri hücre duvarından dışarı uzanan flagelladan daha kısa uzantılardır. Özellikle patojen türlerde bulunur. Bir çoğu, bakterilerin konak hücre yüzeyelerine bağlanmasından sorumludur. Bakteriofajlar için reseptör görevi yapabilir. Bazıları iki bakteri arasında bağlantı (köprü) oluşturarak gen aktarımına aracılık yapar.
Glikokaliks (Kapsül ve slime tabaka)
Bazı bakteriler, gevşek polisakkarit (slime) yada sıkı yapışık (kapsül) glikokaliks bir tabakaları ile çevrilidir. Bakteri kapsülü genellikle polisakkarittir. Nadiren aminoşekerler ve polipeptitler içerir.
Üreme için gerekli değildir. Zayıf antijenik, antifagositiktir. Diğer bakterilere veya konak doku yüzeylerine yapışmada görev yaparlar (adeziv). Toksik hidrofobik moleküllere karşı bariyer oluşturur (deterjanlar). Önemli bir virülans faktördür.
Hücre duvarı
Duvarın en dış tabakayı oluşturur. Prokoryotik organizmalara özgüdür. Gram boyama yöntemine göre bakteriler Gram pozitif (mor boyanan) Gram negatif (pembe-kırmızı boyanan) olmak üzere iki gruba ayrılır. Bu fark bakterilerin hücre duvar yapısındaki farklılıklardan kaynaklanır.
Gram pozitif bakteri
Gram (+) bakterilerde kalın bir peptidoglukan ( murein) tabaka vardır. Hücre duvarının %80’ini oluşturur. Ayrıca teikoik asit ve polisakkaritler içerir.
Gram negatif hücre duvarı:
Proteinler ve fosfolipitler içeren bir dış membran ile çevrilidir. Dış membran gram-negatif bakterilere özgüdür. İki katmanlıdır. İç katmanda normal olarak bakteriyel membranlarda bulunan fosfolipitler bulunur. Dış katmanda lipopolisakkaritler vardır.
Lipopolisakkaritler: Gram negatif bakterinin endotoksinidir. serbest kaldığında memeli hücresi için toksiktir. Öldürücü olabilir.
Dış zar ayrıca yapısal proteinler, bakteriyofajlar için reseptör molekülleri, taşıma ve salgı sistemleri bileşenleri içerir. Hidrofilik moleküllerin girişi için seçici bariyerdir. Faj reseptörlerini taşır. Patojenik özellikler barındırır. Periplasmadaki enzimleri korur.
Periplazmik aralık
Yalnız gram negatiflerde bulunur. Sitoplazmik zarın dış yüzeyi ile dış zarın iç yüzeyi arasındaki alandır. Jel benzeri yapıda periplazma bulunur. Periplazmik aralık, ince bir peptidoglikan tabaka, taşıma sistemlerini, bazı metabolizma ve virülans enzimleri içerir.
Atipik hücre duvarı
Asite dirençli bakteriler (mikobakteriler, nocardia ve corynebacteria) %60 dan fazla mumlu lipitler (mycolic asit ) içerir. Mycolic asit boyanmayı boyanın içeri alınmasını önleyerek zorlaştırır. Peptidoglikan daha azdır. Duvarın %60 ını lipitler oluşturur.
Hücre duvarı fonksiyonu
Hücre duvarı bakteriye şeklini verir. Osmotik lizize karşı bakteriyi korur. Çevre ile etkileşimini sağlar. Hücre duvarı birçok patojenik özellik taşır. Hem G+ hem de G– türlerde, infeksiyon basamağında konak hücreye yapışmada çok önemlidir. Bariyer görevi yapar.
Hücre duvarı olmayan bakteriler
Mycoplasma ve ureaplasma hücre duvarı olmayan bakterilerdir. Konak hücrelerinin içinde kontrollü bir osmotik ortamda yaşarlar. Hücre içi mikrorganizmalardır. Ortamın tuz oranındaki farklılıklar bakteriyi öldürebilir. Bu bakteriler daha dayanıklı, sterol içeren zarlara sahiptir. Hücre duvarı olmadığından duvara etkili antibiyotiklere dirençlidir ( penisilinler, sefalosporinler gibi).
Bakterilerin hücre duvarını kaybetmesi
Normalde hücre duvarına sahip olan bazı bakteriler; aşırı beslenme koşulları, penicillin varlığı veya lizozim etkisi ile hücre duvarlarını kaybederler. Bunlara bakterinin “L formu” denir. Yaşar ve üreyebilirler. Hücre duvarı üzerinden etki gösteren antibiyotikler ile tedavi edilemez. Hem G(+), hem de G(-) türlerde görülebilir. L formları çok şekilli olup, osmotik şoka duyarlıdırlar. L formunda sitoplazma zarı sterol içermez.
Plazma (Sitoplazmik) Membran
Sitoplazmik membran, protoplast veya iç zar olarak adlandırılır. Proteinler ve lipitlerden (esas olarak fosfolipitler) oluşur. Ökaryotik hücre zarlarından farklı olarak, bakteriyel membran (Mycoplasma türleri ve bazı metilotropik bakteriler hariç) sterol içermez
Plazma membranları aktif taşıma sistemleri, solunum zincirini (elektron transport sistemi), proton pompası gibi özellikleri taşır. Bazı protein ve enzimleri içerir.
Plazma membranın fonksiyonları: Osmotik bariyer, selektif bariyerdir. Hücre içine girişi ve çıkışını seçici olarak düzenler. Sentez işlemlerinde ve solunumla enerji üretiminde rol alır. Aerop solunum ve ATP sentezi için gerekli elektron transport zinciri membranda bulunur.
Stoplazma (protoplasma)
Stoplazmik membran içinde uzanan kısımdır. Jel kıvamındadır. metabolik aktivitelerin bir çoğunun gerçekleştiği bölümdür. metabolizma için gerekli bir çok enzimi, nükleik asit ve onların öncülerini, amino asitleri, yağ asitlerini, karbonhidratları, vitaminleri, iyonları içerir.
Genetik bölge: Hücrenin kalıtsal materyalinin bulunduğu kısımdır. Genellikle çift sarmallı DNA’nın tek bir kromozomuna sahiptirler.
İnklüzyon cisimleri: hücresel yapının inşası için gerekli birimleri içeren enerji rezervlerini oluştururlar. Bunlar karbonhidrat rezervi olan Poly-beta-hydroxyalkanoate (PHA) gibi depolardır.
Ribozomlar : Protein sentezi yaparlar. 30s ve 50s alt birimlerinden oluşan 70s büyüklüğündedir. Alt birimler ribozomlar üzerinden protein sentezini önleyerek etkileyen antibiyotiklerinde hedef bölgeleridir.
Endospor:
Çevrede besin maddelerinin azalması, toksik maddelerin varlığı yada yaşam için uygun olmayan koşulların oluşması ile bazı bakteriler endospor oluşturur ve sporlu bakteri adını alır. Endosporlar bakterilerin olumsuz yaşam şartlarında (>100°C ısı, radyasyon ve kuruluk ) uzun süre, binlerce yıl, canlı kalmasını sağlayan yapılardır. Metabolizma minimum seviyeye iner. Sadece yaşamlarını sürdürürler, üreyip çoğalmazlar. Yaşam şartları düzeldiğinde jerminasyona uğrayıp çoğalabilir forma dönerler.
Spor formu
Merkez (core), dış katman (korteks), kabuk (coat) adı verilen üç katmandan oluşturur. Merkez kısmı suyunu kaybetmiş stoplazma, DNA, ribosomlar ve enzimleri içerir.
Dış katman (kortex): özel bir peptidoglikan tabaka bulunur. Hücre duvarı korteksin altındadır. Bu peptidoglikan tabaka, endospor çimlenmesinden sonra bakteriye tekrar hücre duvarı oluşturur.
Coat – Sporu çevreleyen dış proteinli katman. Kimyasal ve enzimatik direncin çoğunu sağlar.
