Prof. Dr. Latife İşeri
Genel mikrobiyoloji ders notları
Bakteriler kompleks olmayan daha basit prokaryot olarak isimlendirilen hücre yapısına sahiptir. Stoplazması nükleolus içermez. DNA sı bir bölgede yığılı halde bulunur. Nüklear membranı yoktur. endoplazmik retikulum, Golgi cisimciği gibi yapılar içermez. Ribozomu vardır.
Stoplazmayı çevreleyen stoplazma zarının dışında hücreyi koruyan sağlam yapılı bir hücre duvarı bulunur. Hücre duvarından dışa doğru uzanan hareket organeli flagella bulunabilir, ayrıca enfekte ettiği hücreye tutunmasında rol alan fimbria ve hücreler arası gen geçişinde köprü oluşturan sex pilusları mevcuttur.
Flagella:
Hareketli bakterilerin dalgalanma, dönme gibi değişik türlerde hareketini sağlayan yapılarıdır.
Hücre zarından çıkan ve bakteri hücre duvarına tutunan, flament olarak isimlendirilen tek bir proteinden oluşur. Stoplazmik membran peptidoglikan ve dış membran a tutunmuş durumdadır. Dış kısımda hook ve flament kısmı bulunur.
Antijenik özelliktedir.
Flamenti oluşturan flagellin proteinin yapısal farklılıkları bakteri serotiplerini oluşturur. Salmonella ve E. coli gibi bazı bakteri serotiplerinin ayrımında kullanılır. H antijeni olarak tanımlanır.
Bakteriden bakteriye flagella sayısı ve bulunduğu yer değişik olabilir. Buna göre
monotriş : tek uçta tek (polar) flagella
Lofotriş: birkaç polar flagel
Amfitriş: her uçta bir yada birkaç flagel
Peritriş: hücre yüzeyini kaplayan bir çok flagel
Flagella varlığı, mikroskop (Faz-kontrast mikroskop, karanlık alan mikroskopisi) kullanılarak yada, hareket besiyerine ekilen bakterinin yayılıp yayılmadığı kontrol edilerek direkt incelenebilir. Ayrıca özel boyalarla boyayıp boyalarla (bazik fuksin, pararosaline), floresanlanmış veya boyalarla işaretli flagele özgül antikorlarla muamele ederek yada Elektron mikroskopisinde görüntülenerekde gözlemlenebilir.
Spiroketlerde aksiyel flament, endoflament (intenal flagellum) olarakta bilinir ve periplazma içinde dış membran altında yerleşiktir. spirokete burgu hareketi yaptırır. Buu hareket bakterinin hücre içine doğru yerleşmesini destekleyerek patogenezde rol alır.
Pili ve fimbria
Prokaryotik hücrelerin yüzeyinde kısa, saç gibi protein yapılardır. çok sayıda bulunur.
Bakterin dokulara tutunmasında rol alarak fagositik hücrelere direnç gösterir ve patogenezde rol oynar. flagelladan daha ince yapılı uzantılardır.
Bellirli bakteriyofajlar için reseptör görevi yapar.
Birçok bakteri fimbria veya pili adı verilen filamentli uzantılara sahiptir. Bu terimler genellikle birbirinin yerine kullanılır, ancak piluslar başlangıçta bakteriler arasındaki genetik alışverişte yer alan yapılar için ayrılmıştı. Fimbrialar, kamçılardan çok daha fazladır (örn. 100-500, her hücre tarafından peritrik olarak taşınır) ve çok daha kısadır ve daha incedir. yarısı kadar kalınlıktadır. Kamçılar gibi kavisli spiral formuna sahip değildirler ve çoğunlukla az çok düzdürler. Işık mikroskobuyla görülemezler elektron mikroskobuyla görülebilirler. Birden fazla fimbria türü (örneğin tip 1 ve 2, P tipi, vb.) boyutlarına, antijenik ve fenotipik özelliklerine göre tanımlanmıştır. Yakın zamana kadar bunların Gram negatif bakterilerle sınırlı olduğu düşünülüyordu ancak artık birçok Gram pozitif bakteride gösterilmiştir. fimbrialar bakteri ve konak hücreler arasındaki yapışmayı sağlamada önemli olduğu kabul edilmektedir. Seks pilileri yapısal olarak diğer fimbrialara benzer ancak daha uzundur ve bazı bakterilerde bulunur ve bu uzantılara sahip olmayan diğer bakterilere özel olarak bağlanarak konjugasyon (gen geçişi) sürecini başlatır. ayrıca ‘donöre özgü’ olarak tanımlanan belirli bakteriyofajlar için reseptör bölgeleri olarak işlev görürler.
Bakteriler için fimbrialar yapışmada rol alan tek yapı değildir. Fimbria dışı adhezinler (genellikle proteinler veya gliko-proteinler) de bu açıdan önemlidir. Reseptör-spesifik etkileşimler, patolojik sürecin doku tropizminin çoğunu belirlediği düşünüldüğünden, enfeksiyonlu hastalıkta çok önemlidir.
Sex pili: Birkaç tane 1- 6
Konjugasyon yapar. ( gen geçişi)
Bakteriofajlar için reseptör görevi yapabilir.
Genel pili:
kısa ve çok 200
Yüzeyi kaplar
Konak hücreye tutunma
Kolonizasyon
Glikokaliks (Kapsül ve slime:biofilm):
Glikokaliks: Hücre duvarı dışında hücre yüzeyini kaplayan jeletinöz polisakkarit içeren ağsı tabakadır. Çini mürekkebi ile boyanmış preparat mikroskopta incelendiğinde boyalı hücrelerin etrafını saran boya almamış hale şeklinde görülür.
Doğal ortamda üremiş prokaryotik hücrelerin çoğunda bulunur. Yüksek molekül ağırlıklı polisakkaritler Hücre duvarına sıkı yapışık ise kapsül, değilse slime tabaka olarak isimlendirilir. Kapsül yıkama ile kolaylıkla ayrılmaz. Slime tabaka daha gevşek olup, yıkanarak kolaylıkla uzaklaştırılır.
Bakterinin hücre yüzeyine ilk tutunması yüzey ve bakteri arasındaki itici kuvvetlerin yenilmesiyle başlar. Bakteri hücresinin glikokaliks lifleri, pili veya fimbrial hidrofilik uzantıları, bakteri ile yüzey arasındaki ara boşluğu kapatır. Hidrojen bağı ve iyon çifti oluşumu gibi çekici kuvvetler aracılığıyla ilk tutunma sağlanır. Ardından bakteri kendini ek glikokaliks materyali ile çevreler ve çoğalarak yapışkan bir koloni oluşturur.
Glikokaliks hücre yüzeyine (diğer bakteri veya konak doku yüzeylerine) yapışma, antijenite ve bakterinin tüm yüzey bileşenlerini koruma sağlar. Ayrıca immun sistemden kaçışı destekler fagositik hücrelerden, bir çok bakteriyofajdan korur.
Antimikrobiyal çevre şartlarına karşı (zararlı kimyasallar, antibiyotikler, deterjanlar gibi toksik hidrofobik moleküller, ağır metal toksisitesi) koruma sağlar. Bazı iyon ve molekülleri bağlar. Yapay besi yerlerinde üretilenlerde glikokaliks (kapsül yada slime) kaybına uğrayabilir. Buda bakterilerin invitro antibiyotik duyarlılık testleri (duyarlı iken) ile invivo duyarlılıklarının (düşük yada dirençli) farklı olmasına neden olur. Hatta çevre mikrobiyolojisinde tortu ve plenktonların temizliğinde kullanılacak bakteri araştırılırken invitro kültür ortamında değil doğal yaşam çevrelerinde test edilmelidir.
Glikokaliks bakterilere, selüloz, nişasta, yağ ve bitki hücre duvarları gibi besin maddelerine yapışma yeteneği sağlar. Bu çözünmeyen organik substratların bozunması genellikle birden fazla bakterinin birlikte saldırmasını içerir.
Vibrio cholerae, glycocalyx salgılayarak barsak villuslarına yapışmayı sağlar.
Ayrıca implant ve kateterlere tutunmada rol aldığı için kolonizasyonu kolaylaştırarak bölgeye yerleşip hastalık oluşumuna neden olur.
Streptococcus pneumoniae, kapsüllü olduğunda infekte ettiği hayvanların %90’ını öldürebilirken, kapsülsüz suşları hayvanları öldüremez.
Diş yüzeyinde plak oluşumu: ağız boşluğundaki sert dokularda (dişlerde) biriken karmaşık bir biyofilmdir. Plak Streptococcus mutans ve actinomyces’leri içeren 500’den fazla bakteri türünden oluşur. Kolonizasyon, ilk kolonize edicilerin mine tükürük zarına yapışması ve ardından bakteriler arası yapışma yoluyla ikincil kolonizasyonla düzenli bir örüntü izler. Bu yapışkan etkileşimlerin altında çeşitli adhezinler ve moleküler etkileşimler yatar ve plak gelişimine ve nihayetinde çürük ve periodontal hastalık gibi hastalıklara katkıda bulunur.(https://doi.org/10.1016/S1286-4579(00)01316-2)
Antijenik yapıdadır. Bu polisakkarit yapılar bakterilerin tiplendirmesinde kullanılabilir (örneğin kapsül yapılarına göre S.pneumoniae kapsül şişme reaksiyonu testi ile tiplendirilebilir). Ayrıca bunların antijenik özelliğinden faydanılarak kapsüler polisakkarit aşılar geliştirilmiştir.
Kurumaya karşı direnç sağlar. Suyun çevreye kaçmasını engeller. karbonhidrat rezervidir.
Metabolizma sonucu oluşan atık ürünler hücreden atılınca kapsül içinde birikir. Atıkları bağlayarak, metabolizmanın zarar görmesini engeller.
Hücre duvarı:
Peptidoglikan (murin) tabaka:
Duvarın en dıştaki tabakasını oluşturur.Prokaryotik organizmalara özgüdür.
Peptidoglikan (mukopeptidler, glikopeptidler, mureinler) hemen hemen tüm bakteri hücre duvarlarının yapısal elemanlarıdır. Hem Gram Pozitif Hemde Gram Negatif bakterilerde bulunur.
Bazı Gram pozitif bakterilerde hücre duvarının neredeyse %95’ini oluştururlar. Murein 40 katmandan (15-80 nm kalınlığında) oluşabilir. Gram negatif bakterilerde hücre duvarının sadece %5-10’unu oluşturur.
Peptidoglikanlar, eşit miktarlarda dönüşümlü N-asetilmuramik asit (NAM) ve N-asetilglukozamin (NAG) kalıntılarından oluşan bir polisakkarit omurgası oluşturur.
N asetil muraminik asit ve N asetil glukozamin disakkaridleri birkaç katlı peptidoglukan polimerini oluşturur.
Bu tabaka Murein adını alır.
https://www.creative-proteomics.com/services/peptidoglycan-structure-analysis.htm
Bazı Gram pozitif bakterilerin hücre duvarı lizozim enzimine duyarlıdır. Bu enzim NAM ve NAG arasındaki bağlara saldırdığı için lizozim tarafından tamamen çözülür. Diğer Gram pozitif bakterilerde, örneğin Staphylococcus aureus’ta, duvarlar lizozimin etkisine dirençlidir.
Enfeksiyon tedavisinde kullanılan bir çok ilacın etkilediği bölgedir. Ayrıca bakterinin ilaca karşı direnmesinde de önemli rol oynayan mekanizmaların gerçekleştiği bölgedir. Hücre duvarı ve sentez aşamaları bu nedenlşede çok önemli bir bölgedir.
N asetil muraminik asitler (NAM) birbirine peptit köprüleri ile çapraz bağlanırlar. bu bağların oluşmasında transpeptidaz enzimi rol alır. Bu enzim beta laktam antibiyotiklerin hedef bölgesidir. Betalaktam antibiyotikler buraya bağlanarak peptidoglikan tabakanın sentezini bozarlar.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0223523420302294
N-asetil muraminik asit D-ve L-amino asitler ihtiva eden peptit yan zincirler ve bazı durumlarda diaminopimelik asit içerir.
Muraminik asit, D-amino asit ve diaminopimelik asit memeliler tarafından sentezlenemez. NAM ve NAG yalnızca bakterilerde bulunur.
vankomisin etki mekanizması (A) Normal peptidoglikan üretimi. Antibiyotiğin peptidoglikan öncüllerinin terminal D-Ala-D-Ala’sına bağlanması transpeptidasyonu ve transglikozilasyonu önleyerek hücre duvarı sentezini ve sonucu kesintiye uğratır. B) bakteride D-Ala-D-Ala’yerine D-Ala-D-Lac’a değişimi, vankomisinin peptidoglikan hedefine bağlanmasını azaltarak hücre duvarı sentezinin devam etmesini yani antibiyotiğe direnç gelişimini sağlar.
Gram pozitif Hücre duvarı:
Gram (+) bakterilerde kalın bir peptidoglukan ( murein) tabaka vardır. Hücre duvarının %80-90’ini oluşturur. Ayrıca teikoik asit ve polisakkaritler içerir.
Gram pozitif bakterilerin bir çoğu (Gram-negatif zarlarda bulunmaz) lipoteikoik asit içerir ve bu bileşenden yoksun türler (Micrococcus ve Sarcina spp. Gibi) lipomannan içerir.
Lipoteikoik asit ve lipomannan hücre yüzeyi antijenleridir. Hücrelere yapışmalarıyla ilişkilendirilmişlerdir.
https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEieddpJOu6Wic0Q6P_V3PuqiDGUkIHQcrsILsLl8ABf4QaNWOnV11z2LXTGwvbY29Ojr3VXFlKYl7VpO59SG1-EGxG5cs2eoHcqN2BI0NyBjkIn6aaHEQTgDlZu-0M_7z9MLkSLkEbrS9E/s1600/gram+positive+vs+gram+negative+bacteria.png
Teikoik asit:
Gram pozitif bakterilerin duvarlarındaki matris maddeleri polisakkaritler veya teikoik asitler vardır. İki türü mevcuttur.
1. Mureine kovalent olarak bağlı olan duvar teikoik asitleri veya teichuronik asit
2. Stoplazma membranına bağlı membran lipoteikoik asitleri.
Makroorganizma içinde teikoik asitler alternatif kompleman (tamamlayıcı) yolunu aktive edebilir. Makrofajları sitokin salgılamaya teşvik edebilir.
Bu negatif yüklü moleküller, pozitif iyonların hareketini düzenler.
Teikoik asitler ayrıca, bölünme bölgesine otolitik enzimleri yönlendirerek hücre bölünmesine katılır.
Moleküller yüzey antijenleridir. bakteriyel serotipleri oluşturur. identifikasyonda rol alırlar.
Memeli hücrelerindeki uygun reseptörlere tutunmayı sağlarlar. örn., A grubu streptococcus’ların boğaz kolonizasyonu.
Teikoik asit virulansta önemli bir faktördür. Lipoteikoik asit konak ortamına yayılırsa zayıf etkilidir. Ancak patojen paternli reseptörlere bağlandığında konakta endotoksine benzer şekilde doğal immuniteyi uyarır.
Teikoik asitler bakteriyofajlar için reseptör bölgeleri oluşturur,
Gram pozitif hücre duvarı ile ilişkili proteinler:
Protein A, kümeleşme faktörü ve Staphylococcus aureus’un fibronektin bağlayıcı proteini veya Streptococcus pyogenes’in M proteini.
Gram pozitif bakterilerin protein translokasyon sistemleri.
1. Sec (Salgılama) translokasyon sistemi muhtemelen en önemlisidir.
2. İkiz arginin taşıyıcısı (TAT), katlanmış proteinlerin taşınmasına izin verir
3. Fimbrillin-protein ihracatçısı (FPE), pilin benzeri yapılar oluşturan proteinleri taşımaya yarar
4. Kamçı ihracat aparatı (FEA), kamçı kancasını, filamentini ve başlığını oluşturacak proteinleri salgılamaya yarar.
5. Holinler, bakteriyel CM’ye yerleşen ve faj litik döngüsü sırasında faj kodlu CW hidrolazlarını taşımaya yarayan faj kodlu gözenek oluşturan proteinlerdir
6. Son olarak, ESAT-6/WXG100 salgılama sistemi (WSS), Bu sistem, bazı patojenik bakterilerde virülans faktörlerinin taşınmasına katkıda bulunur.
Gram negatif hücre duvarı:
Proteinler ve fosfolipitler içeren dış membran denen stoplazmik membrana benzer bir tabaka ile çevrilidir.
Dış zar, iki katmanlıdır.
Dış membran gram-negatif bakterilere özgüdür. Negatif yüklüdür. Seçici bariyer oluşturur. bakterinin patojen özelliklerini verir. İç zara benzer ancak lipopolisakkaritleri ve hidrofilik maddelerin geçişine izin veren por proteinlerini (porin) içerir.
İç katmanda bakteriyel membranlarda bulunan fosfolipitler bulunur.
Gram negatif bakterilerin dış zarları moleküler eleklerdir.
Hidrofilik moleküllerin geçirgenliği, porinler adı verilen bir protein sınıfının sıvı dolu kanalları aracılığıyla gerçekleşir.
Porinler besin maddelerinin girişini ve metabolitlerin dışarı akışını kontrol eder ve belirli antibiyotiklere ve diğer zararlı kimyasallara karşı bir geçirgenlik bariyeri oluştururlar. Patojenik organizmaları konak savunma faktörlerinden korurlar.
Lipopolisakkaritler:
Endotoksin özelliği taşırlar. Bağışıklık yanıtlarını güçlü bir şekilde uyarırlar.
Ayrıca hidrofobik maddelere geçirgenlik bariyeri sağlanmasına yardımcı olur.
Üç bölgeden oluşur: bir dış O antijeni, bir orta çekirdek ve bir iç lipit A bölgesi. toksik kısım lipit A.
Serbest kaldığında memeli hücreleri için toksikdir
Lipopolisakkaritler serbest kaldığında patojen paterni reseptörlerine bağlanır ve B hücrelerini aktive eder ve makrofaj, dendritik hücreleri ve interlökin (IL) -1, IL-6, tümör nekroz faktörü (TNF) gibi maddelerin salınımını indükler.
Ateşi, Shwartzman reaksiyonu (dissemine intravasküler pıhtılaşma) ve şoka neden olabilir.
Neisserialarda ise lipopolisakkarit yerine lipooligosakkarit (LOS) vardır, ateş ve şiddetli semptomlarla neden olur.
Endotoksin (lipopolisakkaritlerin) fizyolojik 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.
Duvar proteinleri:
Gram-negatif dış zarında bulunan proteinler stoplazmik zardan daha az çeşitliliğe sahip ancak daha yüksek konsantrasyondadır.
Bu proteinler porinler olarak bilinir ve porin kanallarını oluştururlar. küçük hidrofilik moleküller bu kanallardan geçer. küçük hidrofilik antimikrobiyallerin geçişinde de rol alırlar.
Dış zar ayrıca yapısal proteinler, bakteriyofajlar için reseptör molekülleri, taşıma ve salgı sistemleri bileşenleri içerir.
Dış membran fonksiyonları:
Hücreye negatif yük sağlar.
Hidrofilik moleküllerin girişi için seçici bariyer
Faj reseptörlerini taşır.
Periplaszmadaki enzimleri korur.
Periplazmik aralık:
Periplazmik boşluk, Gram pozitif bakterilerde ve mayalarda hücre zarı ile hücre duvarı arasındaki boşluktur veya Gram negatif bakterilerde hücre zarı ile dış zar arasındaki boşluktur. Gram pozitiflerde stoplazmik memran ve peptidoglikan arasında bulunan dar bir alandır. Gram negatiflerde dış membran ve stoplazmik zar arasında bulunan bölgedir ve geniştir. Bu bölge esas olarak sitoplazmadan salgılanan ancak hücreyi geçemeyen proteinlerden oluşur. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0734975022000088). Taşıma sistemlerini, bazı metabolizma enzimlerini (proteazlar, fosfatazlar, lipazlar, nükleazlar) ve virülans enzimleri (kolajenazlar, hiyalüronidazlar, proteazlar ve P-laktamaz gibi) içerir.
Besin emilimi esnasında besin bağlı proteinleri içerir.
Atipik hücre duvar yapıları
Asite dirençli bakterilerin hücre duvar yapısı (mikobakteriler, nocardia ve corynebacteria):
Peptidoglikan daha azdır.
Duvarın %60 ını lipitler oluşturur.
Mikolik asit (uzun zincirli zincirli yağ asitleri) bir polisakkarid aracılığıyla peptidoglikana kovalent olarak bağlanır.
Diğer mikolik asit içeren bileşikler ve diğer kompleks lipidler, peptidoglikan tabakasının dışında kalın bir balmumu membranlı tabaka oluşturur.
Mycobacteria ve Nocardia
%60 dan fazla mumlu lipitler (mycolic asit ) içerir.
Mycolic asit boyanın içeri alınmasını önler.
Hücre duvarı fonksiyonları:
Hücre duvarı bakterinin 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:
G+ hücre duvarları, teikoik asit bulundurur negatif yüklüdür ve hidrofiliktir. Pozitif yüklü moleküllere karşı bariyer oluşturur.
G– hücre duvarı LPS bulundurur hidrofiliktir, hidrofobik moleküllere karşı bariyer oluşturur.
Hücre duvarı birçok antibiyotik ve antibakteriyel ajanın etkilediği yerdir.
Penicilin hücre duvarını etkiler.
Lysozyme göz yaşı, tükrük ve terde bulunan bir enzimdir ve peptidoglukanı etkiler. NAG – NAM bağını hidroliz eder.
Madde taşınımında rol alan mekanizmaları barındırır.
Bakterilerin hücre duvarını kaybetmesi
Normalde hücre duvarına sahip olan bazı bakteriler; hücre duvarı sentezini inhibe eden maddelerin varlığında, duvar sentezi için gerekli besinlerin eksikliği durumunda, duvar molekül yapısını hidrolize eden enzimlerin varlığında hücre duvarı üretemez yada kaybeder. Ancak üreme özellikleri vardır bunlara “L formu” denir. Bunlar yaşar ve üreyebilirler.
Bakteri bu formdayken yaptığı hastalıklar hücre duvarı üzerinden etki gösteren antibiyotikler ile tedavi edilemez.
Israrcı ve tekrarlayan enfeksiyonlardan sorumludurlar.
Bu fenomen hem G+ hem de G– türlerde görülebilir.
Gram pozitif bakteriler penisilinele muamele edildiğinde hücre duvarını kaybeder bu duruma protoplast formu denir. Gram negatifler penisilinle hücre duvarını tam olarak kaybetmezler bunlarada sferoplast formu denir. Her iki L formuda osmotik farklılıklara çok duyarlıdırlar.
L formları stabil kalabilirler yada uygun şartlar geliştiğinde tekrar hücre duvarı sentezlemeye başlayabilirler.
Hücre duvarı olmayan bakteriler:
Mycoplasma ve ureaplasma
Bu bakterilerin hücre yapılarında hücre duvarı kısmı yoktur. hiç bir zaman yoktur. Osmotic lizise karşı korumak için hücre membranı yüksek oranda steroller içerir. Hücre duvarını kaybeden (L formu) bakterilerin sitoplazma zarı sterol içermez.
Normal şartlarda yaşamlarını sürdürürler.
Duvar üzerine etkili antibiyotiklere dirençlidir ( penisilinler, sefalosporinler gibi)
Bakteriyel plazma membranı (stoplazmik membran):
Sitoplazmik membran, protoplast veya (Gram-negatif organizmalar) 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.
İki fosfolipit katmanından oluşur.
• Fosfolipitlerin kutup başları ve kuyrukları vardır. Başları hidrofiliktir. Dış çevre ve hücrenin içine bakarlar.
– Kuyrukları hidrofobiktir. zarın merkezine bakarlar.
Membran proteinleri, spesifik fonksiyonları içeren enzimlerdir. Bu enzimlerin en önemli görevlerinden biri selektif geçirgenliği sağlamaktır. Pasif difüzyon ve aktif transportta rol alırlar.
Periferik zar proteinleri zarın bir yüzeyine bağlıdır.
– Bazıları, proteinin amino asitlerinden birine kovalent olarak bağlı bir yağ asidi ile hücre zarına bağlanır.
– Diğerleri, proteinin yüzeyindeki hidrofobik amino asitlerin uzantıları ile bağlanır
• İntegral zar proteinleri, bir veya daha fazla hidrofobik amino asit uzantısı ile zara gömülüdür.
Bu proteinlerin çoğu, molekülleri hücrenin içine ve dışına taşır. Taşıyıcı proteinler çok seçicidir: her molekül tipinin kendi taşıyıcısına ihtiyacı vardır.
Hücre Zarı Üzerinden Taşıma:
Plasma membranı fonksiyonları:
Osmotik bariyer
Selektif bariyer, hücre içine girişi ve çıkışını seçici olarak düzenler.
Transport:
https://www.researchgate.net/publication/320523954_Bacterial_Catabolism_of_Lignin-Derived_Aromatics_New_Findings_in_a_Recent_Decade/figures?lo=1
Pasif taşıma veya kolaylaştırılmış difüzyon: Yüksek konsantrasyondan düşük konsantrasyona (aşağı doğru) doğru taşınım. Bu işleme difüzyon denir.Hücreye birçok molekül sokmak için, uygun boyut ve şekilde bir protein kanalı açmak gereklidir. Moleküller daha sonra konsantrasyon gradyanına doğru difüzyon yaparak hücreye hareket eder.
Aktif taşınım: Alçak konsantrasyondan, yükseğe (yokuş yukarı) hareket etmesini sağlamak için enerji eklemeniz gerekir. Moleküller hücreye pompalanmalıdır. Pompalar ATP enerjisiyle çalıştırılır.
Proton pompası taşır.
Efflux pompaları Gram pozitif ve negatif her ikisindede bulunan ve hücre içine giren mikroorganizmaya zararlı (antibiyotik gibi) maddeleri dışarı pompalayan yapılar.
Sentez ( hücre zarı, Hücre duvarı, kapsül ): Fosfolipid, peptitoglikan, LPS ve kapsüler polisakkaritlerin biyosentezinde rol alır.
Solunumla enerji üretimi. Aerop solunum ve ATP sentezi için gerekli elektron transport zinciri membranda bulunur.
Plazma zarı aynı zamanda DNA için sabitleme bölgesidir.
Stoplazma:
Stoplasma veya protoplasma , stoplazmik membran içinde uzanan kısımdır.
Jel benzeri yapıda
Bir çok DNA sentez enzimini içerir.
Nükleik asit ve onların öncüleri, amino asitler, karbonhidratlar, yağ asitleri, vitaminler, iyonlar
Hücresel yapıları bir havuz gibi içinde tutar.
Bakteri çoğalması, replikasyon, metabolizma reaksiyonlarının birçoğu stoplazma içinde gerçekleşir.
Stoplazmada özgül bölgeler:
Genetik bölge – Hücrenin kalıtsal materyalini, DNA yapısını içerir. Nükleotid olarak isimlendirilen küçük bir alanda yoğun bir şekilde paketlenmiştir. Aşırı kıvrımlı yapıda oluşu küçük alanda yoğun paketlemeyi sağlar.
Proteinler – Ya bir reaksiyonu katalizlemek için enzim özelliğindedir. Yada çeşitli hücresel yapıların içeriğini oluşturur.
Plazmidler: sitoplazmada bulunan dairesel DNA molekülleridir. Bakteriye direnç, enzim üretimi gibi avantajlar sağlar. Ancak bakteri çoğalması için gerekli değildirler.
İnklüzyon cisimleri
Enerji rezervleri, hücresel yapının inşası için gerekli birimleri içeren kümelerdir.
Organik rezervler:
Poly-beta-hydroxyalkanoate (PHA): Karbon ve enerji rezervidir. Biz nasıl yağ depoluyorsak bakteride PHA stoklar.
Glikojen: Bir başka enerji deposudur
İnorganik granüller:
Bir çok bakteri, çevrede besin azaldığında polifosfat granülleri veya matakromatik granüller biriktirir.
Elektron kaynağı olarak sülfidleri kullananlar sülfür granülleri biriktirirler.
Ribozomlar :
Stoplazmanın granülar görünümünü verir.
30s ve 50s alt birimlerinden oluşmuş 70s (insan hücresinde ribozom 80S) büyüklüğündedir.
protein sentezinde rol alırlar.
Endospor:
https://www.bilgiustam.com/bakterilerde-ve-viruslerde-dormansi/
Bazı Gram pozitif bakteriler (Clostridiumlar ve Bacilluslar) zor yaşam şartlarına karşı kendilerini koruyacak endospor adı verilen özel bir form geliştirirler.
Besin maddeleri azaldığında, toksik maddeler biriktiğinde oluşur.
Bu form onların toprakta uzun süre canlı kalmasını sağlar, >100°C ısıya, radyasyona ve kuruluğa dirençli kılar.
Endosporlar hücre içinde bulunurlar, ışığı geçiremezler ve faz kontrast, ışık ve elektron mikroskobu ile kolaylıkla görülebilirler.
Spor içinde metabolizma durmuştur veya minumum seviyededir.
Çok uzun binlerce yıl canlı kalabilir uygun çevre koşullarını ve besini bulunca jerminasyona uğrarlar.
Spor bölümleri:
Kor (merkez):
Suyunu kaybetmiş stoplazmadır.
DNA, ribosomes, enzymes içerir.
Çok miktarlarda kalsiyumla kompleks dipikolinik asit ve sadece sporlarda bulunan küçük asitte çözünen proteinler (SASP) vardır. Bu proteinler DNA’yı sıkı bir şekilde bağlar ve yoğunlaştırır. kalsiyum dipikolinik asit DNA yı stabilize eder.
Kortex: çok kalın bir özel peptidoglikan tabakası bulunur. Hücre duvarı korteksin altındadır. Bu peptidoglikan tabaka, endospor çimlenmesinden sonra bakterinin hücre duvarı olacaktır.
Coat: Sporu çevreleyen dış proteinli kaplama coat kısmı, kimyasal ve enzimatik direncin çoğunu sağlar.
Spor Döngüsü:
https://yerdengogemerakliyiz.wordpress.com/bakteriler2/
Asimetrik hücre bölünmesi (polar septumun oluşumu) ile iki yeni hücre oluşu prospor ve ana hücre. sonra prospor ana hücre tarafından yutulup tümüyle sarılır.
Ana hücre içinde olgunlaşan spor ana hücrenin kontrollü ölümü ile parçalanır spor salınır. Salınan spor uygun ortamda şişer ve coat katmanı yırtılır. Bu protoplast form yeni bakterinin oluşumunu sağlar.
İç zar, germ hücre duvarı altında bulunur. Zararlı kimyasallara karşı geçirgenliği düşüktür.
