Bakteri hücresi yapısı:
bakteriler prokaryot hücre özelliğindedir.
Ökaryotlardan farkları:
Hücre çekirdeği membranları yoktur.
Mitokondriyi, golgi cihazı, endoplazmik retikulum içermezler.
Ribozomları 70 S (50S ve 30S) büyüklüğündedir. Ökaryotlarda ribozom 80 S (60S ve 40S) büyüklüğündedir.
Sitoplazma zarında mycoplasma türü hariç sterol bulunmaz, peptidoglikan, lipit, proteinler içeren hücre duvarları vardır.
Solunumları ökaryotlardaki gibi mitokondrideki solunum zinciri aracılığı ile değil sitoplazma zarındaki solunum zinciri aracılığıyladır.
Hareket özelliği olanlarda hareketi yaptıran flagella ökaryota göre daha basit yapılıdır.
Üreme aseksüeldir. Bölünerek (binary füzyon) çoğalır.
Hücre yapısı dıştan içe doğru:
Flagella:
Hücre zarından çıkan, bakteri hücre duvarına tutunan, flagellin denen bir protein yapısında uzantılar
Flagella rotasyonu, bakterileri sıvı ortamda son derece hızlı hareket ettirir. (60 hücre uzunluğu/saniye)
Flagellinler çok immünojeniktir . H antijenleri adı verilen bir grup antijenini oluşturur.
Salmonella, E. koli gibi bazı bakterilerin tiplendirilmesinde kullanılır.
Flagella’nın bakteri yüzeyindeki sayısı ve dağılımı bakterilerin tanımlanmasında ve sınıflandırılmasında faydalıdır.
Flagellanın kesilmesi bakteriyi öldürmez. yeniden sentezlenir. Ancak, protein sentez inhibitörü kloramfenikol, flagella’nın yenilenmesini engeller.
Flagella varlığınınınaraştırılması
İndirekt araştırma
Boyalarla (bazik fuksin, pararosaline)
Floresanlanmış boyalarla işaretli flagele özgül antikorlarla muamele ederek
Elektron mikroskopisi
Direkt araştırılması
Mikroskop (Faz-kontrast mikroskop, karanlık alan mikroskopisi)
Hareket besiyeri ile test edilebilir.
Pili:
Pilin denen protein subunitlerinden oluşur.
Sex pili:
Sayıları azdır. Diğer bakterilere bağlanarak bakteriler arası gen geçişi (konjugasyon) için kanal oluşturur.
Bu durumda pili, F-plazmitleri (doğurganlık) üzerinde kodlanmış seks pili olarak bilinir.
Bakteriofajlar için reseptör görevi yapabilir.
Genel pili (fimbria)
Bir çok bakteride bulunur. kısa ve çoktur bakteri yüzeyini kaplar.
Özellikle patojen türlerde, konakçıdaki hücre yüzeylerine yapışmada ve kolonizasyonda görev alırlar. Yapıştırıcılar olarak bilinen küçük proteinler pilinin uçlarında bulunur ve konak hücrelere veya diğer bakteri hücrelerine bağlanmadan sorumludur.
Glikokaliks (Kapsül ve slime tabaka)
Hücre duvarı dışında hücre yüzeyini kaplayan polisakkarit içeren ağsı tabakadır.
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.
Bu polisakkarit yapılar antijeniktir ve bakterilerin tiplendirmesinde kullanılabilir (örneğin kapsül yapılarına göre S.pneumoniae kapsül şişme reaksiyonu testi ile tiplendirilebilir).
Çini mürekkebi ile boyanmış preparat mikroskopta incelendiğinde boyalı hücrelerin etrafını saran boya almamış hale şeklinde görülür.
Glikokaliks fonksiyonları
Hücre yüzeylerine tutunmayı sağlar(Aderens).
Streptococcus mutans agızda bulunur sukroz varlığında slime tabaka üretir. Diş plağı oluşumuna sebep olur.
Birçok bakteri diş yüzeyindeki bu plağa yapışır ve çürümeye yol açar.
Vibrio cholerae, glycocalyx salgılayarak barsak villuslarına yapışmayı sağlar.
Virülans faktör özelliği vardır.
Örneğin Streptococcus pyogenes kapsülü, konak hücre içi bağ dokusunu taklit eden hyaluronik asitten oluşur ve bu nedenle konakçı tarafından spesifik antikorlar üretilmez.
Bakterileri lökositlerin fagositozundan korur.
Streptococcus pneumoniae kapsülü, konak antikorlarını veya kompleman sisteminin (C3b) bir kısmını, bağışıklık sistemini kandıracak ve opsonizasyon ve fagositozdan kaçacak şekilde bakteri yüzeyine bağlama yeteneğine sahiptir. Streptococcus pneumoniae, kapsüllü olduğunda infekte ettiği hayvanların %90’ını öldürebilirken, kapsülsüz suşları hayvanları öldüremez.
Kurumaya karşı direnç sağlar.
Karbonhidrat rezervidir.
Glikokaliks bazı iyon ve molekülleri bağlar. Kapsül ayrıca deterjanlar gibi toksik hidrofobik moleküllere karşı bir bariyer görevi görebilir ve diğer bakteri veya konak doku yüzeylerine yapışmayı destekleyebilir.
Metabolizma sonucu oluşan atık ürünler kapsül içinde birikir. Atıkları bağlayarak, metabolizmanın zarar görmesini engeller.
Antimikrobiyal maddelerin etkisinden korur.
Hücre duvarı
Peptidoglukan( murein) tabaka:
Duvarın en dıştaki tabakasını oluşturur.
Prokaryotik organizmalara özgüdür.
Hem Gram Pozitif Hemde Gram Negatif bakterilerde bulunur.
N asetil muraminik asit ve N asetil glukozamin disakkaridleri birkaç katlı peptidoglukan polimerini oluşturur. birbirine peptit köprüleri ile çapraz bağlanırlar. Bu bağların oluşmasında transpeptidaz enzimi rol alır. Beta laktam antibiyotikler hücre duvarındaki transpeptidaz enzimine bağlanıp peptidoglikan tabakanın sentezini bozarak etki gösterirler.
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. Bakterilerde bulunur.
Gram pozitif hücre duvarı
Gram (+) bakterilerde kalın bir peptidoglukan ( murein) tabaka vardır. Hücre duvarının %80’ini oluşturur.
Ayrıca teikoik asit ve polisakkaritler içerir.
Teikoik asit:
iki türü var :
1. Peptidoglikana Kovalent olarak bağlı olan duvar teikoik asiti veya teichuronik asit
2. membrana bağlı lipoteikoik asit türü vardır.
Fonksiyonları:
Negatif yüklüdürler, pozitif iyonların hareketini düzenlerler. Ayrıca, bölünme bölgesine otolitik enzimleri yönlendirerek hücre bölünmesine katılır.
Yüzey antijenleridir. Bakteriyel serotipleri oluşturur. identifikasyonda rol kullanılır.
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.
Gram negatif hücre duvarı:
Proteinler ve fosfolipitler içeren dış membran denen stoplazmik membrana benzer bir tabaka ile çevrilidir.
Dış membran gram-negatif bakterilere özgüdür.
Bakteri yapısını korur. İki katmanlıdır. İç katmanda normal olarak bakteriyel membranlarda bulunan fosfolipitler bulunur. Dış katmanda lipopolisakkaritler vardır.
Lipopolisakkaritler serbest kaldığında memeli hücreleri için toksikdir. LPS 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:
komplemanı, sitokinleri ve koagulasyon kaskatını akte eder.
Ateş indüksiyonu, pirojeniktirler
Vazodilatasyon, kan basıncında düşme, vasküler kollaps ve sonunda çoklu organ yetmezliği ve septik şoka yol açar.
Yüksek konsantrasyonlarda öldürücüdür.
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 membranın fonksiyonları:
Hücreye negatif yük sağlar.
Hidrofilik moleküllerin girişi için seçici bariyer oluşturur
Faj reseptörleridir.
Periplaszmadaki enzimleri korur.
Periplazmik aralık
Yalnız gram negatiflerde bulunur.
Sitoplazmik zarın dış yüzeyi ile dış zarın iç yüzeyi arasındaki alan, periplazmik boşluk olarak adlandırılır.
Taşıma sistemlerini, bazı metabolizma enzimlerini (proteazlar, fosfatazlar, lipazlar, nükleazlar) ve virülans enzimleri (kolajenazlar, hiyalüronidazlar, proteazlar ve P-laktamaz gibi) içerir
Atipik hücre duvar yapıları
Asite dirençli bakteriler:
Mikobakteriler, nocardia ve corynebacteria
Peptidoglikan daha azdır.
Duvarın %60 ını mumlu lipitler (mycolic asit ) 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.
Mycolic ait bakteriyi boyama esnasında boyanın içeri alınmasını önler.
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 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.
Bakterilerin hücre duvarını kaybetmesi
Bazı özel durumlarda bakteriler hücre duvarını kaybedebilirler. Bunlar yaşar ve üreyebilirler.
Bu tür bakteriler hücre duvarına etkili antibakteriyel tedavide başarısızlıklara neden olabilir.
Israrcı ve tekrarlayan enfeksiyonlardan sorumludurlar.
L formu
Normalde hücre duvarına sahip olan bazı bakteriler; aşırı beslenme koşulları, penicillin varlığı veya lizozim etkisi ile hücre duvarlarını kaybederler ancak üreme özellikleri vardır bunlara “L formu” denir.
Bu fenomen hem G+ hem de G- türlerde görülebilir.
Hücre duvarı kısmen sferoplast (Gram (-) bakteri, dış membran kalır) yada tamamen kaybolmuştur protoplast (Gram (+) Bakteri).
L formları çok şekilli olup, Ozmotik şoka duyarlıdırlar.
Mycoplasma ve ureaplas yapısal olarak hücre duvarı olmayan bakterilerdir. L formu ile farkları bu bakterilerin hücre membranında osmotik lizise direnç sağlayan yüksek oranda steroller mevcuttur. L formunda sterol bulunmaz hücre duvarı olan bir bakterinin duvarını kaybetmesi sonucu ortaya çıkar.
Duvar etkili antibiyotiklere karşı dirençlidir ( penisilinler, sefalosporinler gibi)
Plazma (Sitoplazmik) Membran
Sitoplazmik membran, protoplast veya Gram-negatif organizmalarda 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
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.
Plazma membranları aktif taşıma sistemleri, solunum zincirini(elektron transport sistemi), proton pompası gibi özellikleri taşır. bunun için gerekli protein ve enzimleri içerir.
Fosfolipid, peptitoglikan, LPS ve kapsüler polisakkaritlerin biyosentezinde rol alır.
Plazma zarı aynı zamanda DNA için sabitleme bölgesidir.
Mesosomes
Elektron mikroskobik görüntülerinde plazma membranının invajinasyonu ile oluşan, vesiküler veya tübüler-veziküler yapılar.
Gram-pozitif bakterilerde daha belirgindir.
Mitokondriya eşdeğer olduğu ve birçok zar fonksiyonunda rol aldığı düşünülmüş ancak henüz kanıtlanamamıştır.
Bazı kanıtlar, mezozomların hücre bölünmesi ile ilişkili olabileceğini göstermektedir.
Plazma membranının görevleri:
Osmotik bariyer
Selektif bariyer, hücre içine girişi ve çıkışını seçici olarak düzenler.
Sentez ( hücre zarı, Hücre duvarı, kapsül )
Solunumla enerji üretimi. Aerop solunum ve ATP sentezi için gerekli elektron transport zinciri membranda bulunur.
Stoplazma
Stoplasma veya protoplasma , stoplazmik membran içinde uzanan kısımdır.
Jel benzeri yapıda
Bir çok DNA sentez enzimi, nükleik asit ve onların öncülerini, amino asitleri içerir.
Karbonhidratlar, yağ asitleri, vitaminler, iyonlar bulunur.
Fonksiyonu
Hücresel yapıları bir havuz gibi içinde tutar.
Bakteri çoğalması, replikasyon, metabolizma reaksiyonlarının birçoğu stoplazma içinde gerçekleşir.
Stoplazmadaki özgül bölgeler
Genetik bölge – Hücrenin kalıtsal materyalini içerir. Bakteriler genellikle çift sarmallı DNA’nın tek bir kromozomuna sahiptir, ancak Burkholderia , Vibrio veya Leptospira gibi bazı bakteri cinslerinin birden fazla kromozomu vardır. Kromozomal DNA genellikle daireseldir ancak bazı istisnalar vardır (Borrelia -lineer kromozomlu). Bakterideki DNA’sı yaklaşık 1 mm uzunluğundadır ve bu nedenle nükleoid olarak 1000 kat daha küçük hücrede var olabilmek için aşırı derecede katlanır (süper sarmaldır).
Proteinler – Ya bir reaksiyonu katalizlemek için ya da çeşitli hücresel yapılar şeklinde bulunurlar.
İnklüzyon cisimleri
Enerji rezervleridir. hücresel yapının inşası için gerekli birimleri içeren kümelerdir.
Poly-beta-hydroxyalkanoate (PHA): Karbon ve enerji rezervidir. Biz nasıl yağ depoluyorsak bakteride PHA stoklar.
Glikojen: Bir başka enerji deposudur
Fosfat ve sülfür granülleri: Bir çok bakteri, çevrede besin azaldığında polifosfat granülleri biriktirirler.
Fotosentetik bakterilerde elektron kaynağı olarak sülfidleri kullanırlar ve Sülfür granülleri biriktirirler.
Ribozomlar :
Stoplazmanın granülar görünümünü verir. Protein sentezinde rol alırlar.
30s ve 50s alt birimlerinden oluşmuş 70s büyüklüğündedir.
Endospor
Bakterilerin toprakta uzun süre canlı kalmasını sağlayan yapılardır. >100°C ısıya, radyasyona ve kuruluğa dirençlidirler .
Besin maddeleri azaldığında ,toksik maddeler biriktiğinde spor oluşur.
Özellikleri
Endosporlar hücre içinde bulunurlar, ışığı geçiremezler ve faz kontrast 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 kısımları
Kore :
Suyunu kaybetmiş stoplazmadır.
DNA, ribosomes, enzymes içerir.
Çok miktarlarda dipikolinik asit ve sadece sporlarda bulunan küçük, asitte çözünen proteinler vardır. Bu proteinler DNA’yı sıkı bir şekilde bağlar ve yoğunlaştırır ve kısmen UV ışığına ve DNA’ya zarar veren kimyasallara karşı dirençten sorumludur.
kortex– korteks denilen 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.
