Chapter 3

Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
5. Hafta
Bakteri, Arkea ve
Virüsler
1
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Bakteri ve Arkea Yapı ve
Fonksiyonları
• Prokaryotlar büyüklük ve hücre içi
fonksiyonların gerçekleştiği bölgeler
açısından ökaryotlardan farklıdır
– Prokaryot terim olarak bulanık anlamına
gelir
– Hücre içi zarlı yapılardan yoksundurlar
• Prokaryotlar iki gruba ayrılar
– Bakteriler ve Arkealar
2
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Büyüklük ve Şekilleri
• Şekilleri
– Kok ve Çubuk en yaygın olanlarıdır
– Vibrio (Virgül şekilli), Spiral,
Spiroketler ve Filamentöz
• Büyüklükler- Çok çeşitlidir
3
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Şekilleri-1
• Kok (s., coccus) – dairesel
– Diplokok (s., diplococcus) – bir çift kok
– streptokok – zincir şekilli
– stafilokok – üzüm salkımı benzer
şekilli
– tetrat – 4 kok kare şeklinde
4
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Şekilleri-2
• Çubuk (s., bacillus) – sopa şeklinde
– coccobacilli – çok kısa çubuk şekilliler
• vibriolar – çubuğa benzerler virgül
şeklindedirler
• Spiral bakteriler (s., spirillum) –
dayanıklı spiral şekilli
• spirokets – esnek spireal şekilli
5
6
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Şekiller-3
• Pleomorfik: Bir canlı türündeki
bireylerin çeşitle şekillerde
bulunabilmesi. Bu terim daha çok
bakteri ve arkealar için kullanılır.
• Archaea
– Pleomorfik, dallanmış, yassı, kare ve
daha başka benzersiz şekillerde
olabilirler
7
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Hypothermophiles
8
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Büyüklükleri
• En küçük – 0.3 μm (Mycoplasma)
• Ortalama çubuk bakterileri – 1.1 1.5 x 2 – 6 μm (E. coli)
• En büyükleri – 600 x 80 μm
Epulopiscium fishelsoni
9
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
10
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
11
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Büyüklük –Şekil İlişkisi
• Besin alımı için önemli
• Yüzey – hacim ilişkisi (S/V)
• Küçüklük, yiyicilerden korunma
mekanizması olabilir
12
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Bakteri ve Arkea Hücre
Genel Özellikleri
• Hücre kılıfı – 3 tabaka
• Sitoplazma
• İç Yapılar
13
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
14
15
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Bakteri Hücre Kılıfı
• Hücre Zarı (Plazma zarı)
• Hücre Duvarı
• Hücre Duvarı Dışı Tabakalar
16
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Bakteriyal Plazma Zarı
• Tüm canlılar için mutlak gerekli
• Bazı bakteriler ayrıca iç zar
sistemine sahiptir
17
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Plazma Zarı Görevleri
• Sitoplazmayı çevreler
• Seçici geçirgen bir bariyerdir
• Dış çevre ile etkileşim içerisindedir
– Reseptörler kimyasal maddeleri algılar
ve yanıtlandırır
– Taşıma sistemidir
– Metabolik görevleri vardır
18
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Akışkan Mozaik Zar Modeli
• 2 lipid tabakası proteinler ile yüzer
haldedir
– Amfipatik (Suyu seven ve sevmeyen
kısımların bir molekülde beraber
bulunması) lipidler
• Polar uç (hidrofilik – su ile etkileşir)
• non-polar kuyruk (hidrofobik – suda
çözünmez)
– Zar proteinleri
19
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Akışkan Mozaik Zar Modeli
Figure 3.7
20
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Bakteriyal Hücre Duvarı
• peptidoglikan (murein)
– Sadece hücre zarının dışında bulunan
sağlam yapı
– Gram Boyamaya göre 2 tiptir
• gram pozitif – Peptidoglican kalındır;
boyamada mor görünür
• gram negatif – Pmbe veya kırmızı
görünür; ince peptidoglican tabaka vardır
ayrıca dış zar da vardır
21
22
23
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Hücre duvarının Görevleri
• Bakteriye şeklini verir
• Ozmotik parçalanmaya karşı
hücrenin korunmasına yardımcı
olur
• Toksik maddelere karşı hücrenin
korunmasına yardımcı olur
• Hücrenin patojen özelliğine katkı
sağlar
24
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Lipopolisakkaritler (LPSs)
• 3 kısımdan oluşurlar
– lipid A
– Merkez polisakkarit
– Yan zincir (O antijen)
• lipid A dış zara gömülüdür
• Merkez polisakkarit ve yan zincir
hücreden dışarı doğru taşar
25
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
26
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Lipopolisakkaritlerin (LPS)
Önemi
• Hücre yüzeyinin negatif yüklü olmasını sağlar
• Dış zar sistemlerinin sabitlenmesine yardımcı
olur
• Başka yüzeylere tutunmaya ve biyofilm
oluşumuna katkı sağlar
• Bir geçirgenlik bariyeri oluşturur
• Konak savunma sistemine karşı korur
• Endotoksin etkisi yapar
27
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Hücre Duvarı Dışındaki Yapılar
• Hücre kılıfının en dış tabakasıdır
• Glikokaliks
– Kapsül ve Cıvık tabakalar
– S tabaka
• Katı yüzeylere tutunmaya
yardımcıdırlar
– e.g., bitki ve hayvanlarda biyofilim
oluştururlar
28
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Kapsül
•
•
•
•
Polisakkaritlerden oluşmuştur
Hücreden kolay uzaklaştırılamaz
Işık mikroskobu ile görülebilir
Korumaya yardımcı olur
– Fagositoza karşı direnç oluşturur
– Su kaybı-kurumaya karşı koruma
sağlar
– Virüs ve deterjanları içeri almaz
29
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Cıvık Tabakalar
• Kapsüle benzer ama difüzyona izin
verir, organize değildir ve kolayca
kaldırılabilir
• Hücrenin hareketine yardımcıdır
30
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
31
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
32
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
S Tabaka
• Protein ve glikoproteinden yapılmış
düzenli yapılardır
– Gram-negatif bakterilerde dış zara
yapışıktır
– Gram-pozitif bakterilerde
peptidoglikan yüzeyle birleşmiştir
33
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
S Tabakanın Görevleri
• pH ve iyon dalgalanmalarından,
ozmotik baskıdan, enzimlerden ve
yem olmaktan hücreyi korur
• Sağlamlık ve şekil verir
• Yüzeylere tutunmayı sağlar
• Konak savunmasına karşı korur
34
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Arkea Hücre Kılıfı
• Moleküler ve organizasyon
açısından Bakteri kılıfından
farklıdır
– Hücre zarı dışında sadece S tabaka
bulunur
– Bazısında hücre duvarı yoktur
– Kapsül ve cıvık tabaka nadiren
bulunur
35
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Arkea Hücre Zarı
• Benzersiz lipidlerden oluşur
• Bazısı iki tabaka yerine tek
tabakadan oluşur
36
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
37
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Arkea hücre Duvarının Bakteri
Hücre Duvarından Farkları
• Peptidoglikan tabaka yok
• Yaygın olan hücre duvarı S tabakadır
• S tabakanın dışında bir protein kılıf
olabilir
38
39
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Bakteri ve Arkea Sitoplazmik
Yapıları
•
•
•
•
40
Hücre iskeleti
İnklüzyon Cisimcikleri
Ribozom
Nukleoid ve Plasmidler
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Protoplast ve Sitoplazma
• Protoplast, hücre zarı ve içindeki her
şeydir.
• Sitoplazma materyalleri hücre zarı
ile bağlı haldedir
41
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Hücre iskeleti
• Ökaryotlarda görüen 3 hücre iskelti
yapısının 3’ü Bakterilerde 2’si
Arkealarda görülür
• Görevleri ökaryottakilerle ynıdır
– Hücre bölünmesi, proteinlerin lokalizasyonu
ve hücre şeklinin belirlenmesi
42
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Hücre İskeleti
• Mikrofilamanlar ( 7 nm )
-Aktin
• Ara Filamanlar ( 10 nm)
• Mikrotübülüsler ( 25 nm )
-Tübülin
43
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Hücre İskeleti
44
Hücre İskeletinin Görevleri-1
• Hücre/Çekirdek şeklinin ve yerleşiminin
belirlenmesi ve korunması (elastikiyet,
sağlamlılık) ve hücreye destek olmak
• Hücrenin koordinasyonunu sağlamak
• Mesaj iletmek (hücre içi ve hücreler arası)
• Diğer hücreler ile bağlantıyı gerçekleştirmek
• Hareketi organellerin hücre içinde yer
değiştirmesini sağlamak
45
Hücre İskeletinin Görevleri-2
• Hücrenin hareket
• hücrenin bir bölümünün hareketi (siliyum,
kuyruk vb) yönlendirmek ve koordine etmek
• Fagositoz, endositoz, ekzositoz
• Sitokinez
• Kasılma
• Hücre-hücre ve hücre-hücre dışı ortam
ilişkilerini destekleme
46
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
İnklüzyon Cisimcikleri
• Organik ve inorganik madde granülleri
gelecekte kullanılmak üzere depo edilir
• Bazısı tek tabaka zarla çevrilidir
– Zar yapısı protein veya lipit olabilir
47
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Depo İnklüzyonları
• Besinler, metabolizma son ürünler,
enerji ve yapı taşları depo edilir
• Glikojen deposu
• Karbon deposu
– poly-β-hydroxybutyrate (PHB)
• Fosfat deposu
• amino asit deposu
48
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
49
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Diğer İnklüzyonlar
• Gaz vezikülleri
– Su ortamında yaşayan fotosentetik
bakteriler ve Arkealarda bulunur
– Su içerisinde aşağı yukarı yüzmeyi sağlarlar
• magnetozomlar
– Suda yaşayan bakterilerde bulunur
– Hücre içinde bulunan magnetik moleküller
yardımıyla, Dünyanın magnetik alanından
yararlanarak yön bulurlar
50
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
51
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
52
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Ribozomlar
• Kompleks yapılar
– protein ve RNA dan oluşurlar
– protein sentezinin yapıldığı yerdir
• Bütün Haldeki Ribozom
– bakteriyal ve arkeal ribozom = 70S
– Ökaryotik = 80S (Svedberg unit)
• bakteriyal ve arkeal ribozomal RNA
– 16S küçük alt birim
– 23S ve 5S büyük alt birim
53
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
54
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Nukleoid
• Bakterlerde ve Arkealarda düzensiz bölgelerdir
• Genelde bir zarla çevrili değildir
• Kromozom ve kromozomla ilişkili proteinlerin
bulunduğu bölge
• Genellikle
– Kapalı dairesel ve çift zincirli DNA molekülü içerir
55
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
56
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Plazmidler
• Fazladan kromozomal DNA
– Bakterilerde, Arkealarda ve bazı mantarlarda
bulunur
– Bağımsız bir şekilde bulunur ve kendini eşler
• Birkaç gerekli olmayan gen içerir
– İlaç dirençliliği gibi bazı konak seçici
avantajlar sağlar
57
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Plazmidler
• Hücre içinde çok sayıda kopyası
olabilir
• Hücre bölünmesi esnasında
kalıtsallığı devam eder
• İyileşme bir plazmid kaybıdır
58
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Dış Yapılar
• Hücre kılıfı dışında uzanan yapılarır
• Görevleri
– Koruma, yüzeylere tutunma ve hücre
hareketi
• Pili ve fimbria
• Kamçı
59
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Pili ve Fimbria
• Fimbria
– Kısa, ince, saç benzeri, proteinsi
aparatlardır. (1,000/hücre)
– Hücre yüzeyine tutunmuş haldedirler
– Bazıları hareketlilik ve DNA nın diğer
hücrelerden alınması için gereklidir
• pili
– Fimbria ya benzer ancak daha uzun, kalın ve
az sayıdadır(1-10/hücre)
– Oluşumu için gerekli genler plazmidler
üzerindedir
– Konjugasyon için gereklidir
60
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
61
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Kamçı (Flagella)
• plazma zarı ve hücre duvarından
dışarıya doğru uzanan iplik benzeri,
lokomotor uzantılar
– Hareketliliği sağlar
– Yüzeylere tutunma
– Virülans etki yapabilir
62
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Bakteriyal Kamçı
• İnce, protein yapıdadır. Özel
boyalarla boyanmadıkça ışık
mikroskobunda görülemez
• 3 ana kısımdan oluşur
– Filament
– Kanca
– Motor ana gövde
63
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Kamçının Dağılım Kalıpları
• monotriş – tek kamçı
• lofotriş – Kamçı demetinin bir veya iki
uçta birden uzaması
• peritriş – Kamçının hücrenin bütün
yüzeyine dağılmış şekli
64
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
65
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Kemotaksi
• İhtiyaç duyulan bir kimyasala doğru
veya zararlı bir kimtasaldan ters
yöne yapılan harekettir
• Kimyasal maddelerin miktarında
değişimin kemoreseptörler ile
algılanmasıyla başlar
66
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
67
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Bakteriyal Endospor
• Bakteriler tarafından oluşturulan
kompleks, uyku halindeki yapılardır
• Hücre içinde farklı yerlerde olabilir
• Çok zorlu çevresel şartlara dirençlidir
– Isı
– radyasyon
– kimayasallar
– su yokluğu
68
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Endospor Yapısı
• Spor, ekzosporyum denen bir kılıfla
çevrelenir
• Altındaki kalın spor kılıf Proteinden
yapılmıştır
• Korteks, kılıfın altında kalın
peptidoglikan yapıdadır
• Endospor göbeği, nükleoid ve
ribozom içerir
69
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
70
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Endospor Oluşumu
• Saatler içinde olur(10 saate kadar)
• Normalde, besin eksikliğinden dolayı
büyümenin bitmesiyle başlar
• Kopleks çok basamaklı bir olaydır
71
72
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Germinasyon
• Endosporun
üreme
yeteneğine sahip
yeni bir hücreye
dönüşmesidir.
• Kompleks çok
basamaklı bir
olaydır
73
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display.
Gelişme
Germinasyon
–
–
–
–
Eçevresel besinler algılanır
Spor şişer ve spor kılıfı emerek parçalar
Direnç kaybolur
Metabolik aktivite artar
• Sonuç- üreme kabiliyetine sahip hücre
oluşur
74