Bakteri Hücre Yapısı

Bakteri Hücre Yapısı
Dr.Cumhur Özkuyumcu
1
2
Hücre
•
•
•
•
•
•
•
•
1665 Robert Hooke
Matthias Schleiden
Theodore Schwann 1838-1839
Proto(ilk)plasm(öz)a
Nükleus
Nükleer membran
Nükleoid
Sitoplasma
3
AMAÇ
1.-Çoğalırlar
2.-Yiyecekleri enerji kaynağı olarak kullanırlar.
3.-Hücre yapı taşlarını sentez ederler.
4.-Atıkları dışarı atarlar.
5.-Çevre değişikliklerine cevap verirler.
6.-Genetik değişikliklere uğrarlar.
4
Büyütme
•
•
•
•
•
•
Çözünürlük
200nm.
Parlak Işık
Faz Kontrast
Karanlık Alan
Flöresan
5
Işık Mikroskobu
Oküler
Objektif
Kondensatör
Ayar düğmeleri
Işık kaynağı
6
Yeşil alg, Ökaryot
Fototropik bakteri, Prokaryot
7
Normal Işık Mikroskop
Saccharomyces cerevisiae
8
Frits
Zernike,
1936
Faz-kontrast mikroskop
Saccharomyces cerevisiae
9
Karanlık alan mikroskop
Saccharomyces cerevisiae
10
Cyanobacteria
Işık Mikroskop
Floresan Mikroskop
11
Leucothrix mucor, “acridine orange”,
12
Elektron Mikroskop
“scanning electron microscope”
“transmission electron microscope”
13
“colfocal scanning laser microscopy”
“differential interference contrast
microscopy”
14
“atomic force microscopy”
• Preparat Hazırlanması
• Kromofor
• Bazik Boyalar
–
–
–
–
Kristal viyole
Metilen mavisi
Malasit yeşili
Safranin
• Asidik boyalar
–
–
–
–
Negatif boyama
Eozin
Asit Fuksin
Nigrosin
15
Boyama Yöntemleri
• Basit
– “Mordant”
– Metilen mavisi, karbolfuksin, kristal viyole, safranin
• Ayırt edici
– Gram
– Aside Dirençli Boyama
• Özel
– Kapsül
– Endospor
– Flagella
16
Gram
Hans Christian Gram, 1884
• Mikrobiyolojinin en
önemli boyası
• Safranin yerine fuksin
17
Gram Boyama
• Bazı bakteriler kötü boyanır,
• Eski kültürler kötü boyanır,
• Enfeksiyon hastalığı tedavisinde yol
göstericidir.
18
Gram pozitif kok
19
20
Gram-negatif kokobasil
21
22
Gram-pozitif flamentöz basil
23
Aside Dirençli Boyama
Mycobacterium
tuberculosis
Mycobacterium
leprae
Nocardia
Karbol fuksin
Asit-alkol
Metilen mavisi
24
Aside Dirençli Boyama
25
Aside Dirençli Boyama
26
27
Negatif boyama
1.-Adım
:Çini mürekkebi,
Nigrosin
2.Adım
:Safranin
Welch yöntemi
Sıcak kristal viyole
Bakır sülfat ile yıkama
28
Schaeffer-Fulton Boyası
•Malasit yeşili, 5 dakika, sıcak
•30 saniye yıkama
•Safranin
29
30
31
Flagella
Tannik asit tuzları
32
Ökaryotik Hücre
33
Ökaryotik Hücre
•
•
Nukleus
– Membran
– Birden fazla kromozom
– Kromozomal protein (histon ve
diğer)
Membran ile kaplı organel
– Mitokondri, ER, Golgi, Lizozom,
Kloroplast
•
•
•
Basit hücre duvarı var
Mitoz ile çoğalma
Hücre iskeleti
– Mikrotübül
– Mikroflaman
– Ara flaman
34
Ökaryotik Hücre
Sitoplazmik membran
•Membran protein
•Fosfolipid
Bitki hücreleri
•Selüloz
Hareket Organelleri
•Flagella
•Clia
35
Bacteria,Archae
•Hücre Duvarı
•Sitoplazmik membran
•Ribosom
•İnklüzyonlar
•Karbon, Nitrojen, Sülfür,
Fosfor
•Nükleoid
•Flagella
36
Prokaryot-Ökaryot
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Büyüklük
Çekirdek
Membran kaplı organel
Kapsül
Hücre duvarı
Plasma membranı
Ribozom
Kromozom
Hücre bölünmesi
37
Prokaryot
Şekilleri
38
Prokaryot
Şekilleri
39
Epulopiscium fishelsoni
Paramecium
0.5-2m.
40
Küçük Olmanın
Önemi Nedir?
41
Prokaryot-Ökaryot
• Filogenetik grup
– Bacteria, Archae
– Eukarya: Alg, fungus, protozoa, bitki, hayvan
• Büyüklük
– <0.2-2 m
– 10-100 m
• Nükleer yapı
– Membran -/+
– Nukleolus -/+
– Histon -/+
42
Prokaryot-Ökaryot
• Sitoplazmik membran
– Sterol -/+
– Hopanoid +/-
• Ribozom
– 70S
– 80S (mitokondri ve kloroplast ribozomları hariç)
• Membranöz organeller -/+
• Hücre duvarı
– +/Hepsinde değil ama basit var
• Endospor
– +/43
Glikokaliks
• Hücredışı polimer
• Polisakkarit
• Bacillus antracis
– Poli-D-glutamik asit
• Streptococcus pyogenes
– Hyaluronik asit
• Kapsül
• Slime
• Türden türe farklı
• Ag farklı
44
Glikokaliks
• Quellung
reaksiyonu
• Virulans
–
–
–
–
Tutunma
Fagositoz
Toksik
Ab güç etkili
• Aşı çalışmaları
45
Glikokaliks
• “Slime layer”
• Deri, kalp kapakları,
kateter
• Streptococcus mutans
46
HÜCRE DUVARI
47
Hücre Duvarı
• Sitoplazmik membran dışında bulunur.
• Bakteriye şeklini veren,
• Birden fazla tabakadan oluşmuş, dayanıklı,
kompleks bir yapı olan,
• Bakteri bütünlüğünü sağlar, bakteriyi
parçalanmaktan koruyan,
• Biyosentezini gerçekleştirir, bölünmede önemli rol
oynayan
• Yüzeyel antijeniteden sorumlu olan yapıdır.
48
49
50
BAKTERİ DUVAR SENTEZİ
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
PBP
•
•
•
•
Enzim
Sitoplazmik membran
Transpeptidasyon, karboksipeptidasyon
PBP 1a, 1b, 2, 3, 4, 5, 6
63
Gram-Pozitif Bakteri Hücre
Duvarı
• Peptidoglikan
• Teikoik
• Polisakkaritler
64
40 kat
%50 Duvar ağırlığı
%10 Hücre ağırlığı
65
Teikoik Asit
• Suda eriyebilen polimerler
• Fosfodiester bağları ile bağlanmış
ribitol veya gliserol fosfat, buna
bağlı şeker veya aminoasit (Dalanin)
– Ribitol teikoik asit (duvar
teikoik asiti)
– Gliserol teikoik asit
(lipoteikoik asit, membran
teikoik asiti)
• Fosfat yoksa teikuronik asit
sentezlenir.
66
Teikoik Asit
• Magnezyum ve Sodyum iyonlarının hücre
içine girmesi
• Fajlar için reseptör
• Majör yüzey antijenini oluştururlar
• Membran teikoik asiti hücre duvarını
sitoplazmik membrana bağlar
• Endotoksik aktivite
67
Polisakkaritler
– Nötral şekerler
•
•
•
•
•
Mannoz
Arabinoz
Galaktoz
Ramnoz
Glukozamin
– Asidik şekerler
• Glukuronik asit
• Mannuronik asit
68
Gram Negatif Bakteri Duvarı
• Peptidoglikan
• Lipoprotein
• Dış membran
– Fosfolipid
– Lipopolisakkarit
69
70
71
Lipoprotein
• Peptidoglikan ve
dış membran
arasında
• Türe özgül değil
• DAP
• Dış membranı
stabilize eder
72
Dış membran
•
•
•
•
Fosfolipid
Lipopolisakkarit
Asimetrik
Hidrofobik
molekülleri dışarı
atabilme
• Hidrofilik
moleküller
73
Dış membran
•
•
•
•
•
•
•
Porin, Trimetrik
İki yüzüne penetre
Omp A,C,D,F, PhE
Şeker, AA, İyonlar
Reseptör
Büyük moleküller
Vitamin B12, Demir
sideroforları
• Fosfolipaz, Proteinaz,
bazı PBP
74
Dış membran
•
•
•
•
Yüksek negatif yük
Fagositoz
Kompleman etkisi
Bariyer
–
–
–
–
–
Antibiyotik
Lizozim
Deterjan
Ağır metal
Safra tuzları
75
Lipopolisakkarit
1. Lipit A
Fosforile olmuş glikozamin disakkarit ünitelerine bağlı uzun
zincirli yağ asitleri( -hidroksi miristik asit)
2.-Kor
Polisakkarit
3.-O Ag
Tekrarlayan
lineer
trisakkarit,
tetrasakkarit
veya
pentasakkarit,.
76
77
PERİPLAZMİK ALAN
• Hücre hacminin %20-%40’ı
–
–
–
–
Peptidoglikan
Bağlayıcı proteinler, (aminoasit, şekeri tuz)
Hidrolitik enzimler (AF, 5’ nükleotidaz)
Detoksifiye Edici Enzimler (Beta laktamaz,
aminoglokozid fosforilaz)
– Membran kaynaklı oligosakkaritler, MDO
– D-glikoz polimerleri
– Gliserol fosfat
78
Lipid
Glikolipid
Peptidoglikolipid
Fosfatilinositolmannosid,
PIM
79
Protoplastlar, Sferoplastlar,
L formları
• Lizozim (muramidaz) 1,4
– Ter, tükrük, nasal sekresyon
• EDTA+Lizozim
• Otolitik enzimler: Glikozidaz, amidaz,
peptidaz
Gram pozitif bakteriprotoplast
Gram negatif bakterisferoplast
L form
80
81
82
83
Sitoplazmik
Membran
8 nm. Kalınlığında
Fosfolipid, protein, KH
84
85
Sterol
%5-25 total lipid
(membrandaki)
Metanotropik bakteriler
Mycoplasma
Hopanoid
C30 hopanoid diploptene
Mozaik
Mg++ ve Ca++
86
Fonksiyonları
• Geçirgenlik ve
Transport
• Elektron transportu ve
oksidatif fosforilasyon
• Hidrolitik enzimlerin
salınması
• Biyosentez
• Reseptör
87
Giriş Yolu
• Değişik
moleküllere karşı
membranın
geçirgenliği
• Aquaporin
88
Membran
Geçişi
• Basit taşıyıcı
• Grup
translokasyonu
• ABC
89
Membran
taşıyıcı sistemi
• Uniporter
– Tek yönlü
– Tek molekül
• Symporter
– Tek yönlü
– İki molekül
• Antiporter
– Çift yönlü
– İki molekül
90
Lac Permeas
• E.coli LacY permease
ile diğer basit
taşıyıcıların
karşılaştırılması
91
Grup Translokasyonu
Fosfonotransferaz Sistem
Glukoz, Mannoz, Fruktoz
92
“ATP Binding Cassette”
• Periplasmik saha
• PP Binding protein
• “Membranespanning “
• ATP
93
Elektron Transportu ve Oksidatif
Fosforilasyon
• ETS, Flavoprotein, Demirli protein, Sitokrom
94
Hidrolitik Enzimlerin Salınması
• Periplazmik aralık
• Dış ortam
• Enzim ve toksinlerin
95
Sekresyon Pompaları
•
•
•
•
Tip I
Tip II
Tip III
Tip IV
Ökaryotik Hücre
• Polipeptid toksin
• Protein-DNA kompleksi
Doğrudan, Devamlı
Ayrı, Multiprotein
Doğrudan, Kontakt
Bakteri-Bakteri veya Bakteri-
–
• Tip V
• Sinyal sekans
• Refakatçi
Ayrı,
96
97
Biyosentez
• Hücre duvarı
• Fosfolipid
• DNA
98
99
Ftz Proteinleri
• Flamentous
temprature
sensitive
• Divisom
• FtzZ, FtzA ve
FtzI
100
Hücre Membranını Etkileyenler
• Deterjanlar
– Lipofilik
– Hidrofilik
• Deterjan etkisi gösterenler
– Polimiksin
• Sentezini engelleyenler
– Novobiocin
– Nalidiksik asit
• İyonofor
– Valiomisin
101
Nükleoid
• Feulgen pozitif
• Yok
– Membran
– Mitotik aygıt
– Histon
• Tek kromozom, çift
sarmal, çembersel
(3x109) dalton
• 1 mm. Uzunluğunda
• DNA, RNA, RNApolimeraz, proteinler
• İstisna
– Vibrio cholerae
– Brucella melitensis
– Borrelia burgdorferi
102
PLAZMİD
•
•
•
•
•
•
•
Kromozom dışı DNA
Çoğalabilir
Aktarılabilir
Varlığı şart değil
Direnç
Biyolojik özellikleri
Ekzotoksin
103
TRANSPOZONLAR
•
•
•
•
•
•
Kromozom dışı DNA
Çoğalamaz
Aktarılabilir
Yer değiştirir
Şart değil
Direnç
104
RİBOZOM
105
RİBOZOM
•
•
•
•
•
•
•
•
•
10.000 ribozom/hücre
Protein, rRNA
Prokaryotik 70S
Ökaryotik 80S
Swedberg ünitesi
Streptomycin, 30S
Gentamycin, 30S
Kloramfenikol, 50S
Eritromisin, 50S
106
GRANÜLLER
107
GRANÜLLER
• Metakromatik granüller, Volutin tanecikleri
– İnorganikfosfat
– Corynebacterium diphtheriae
• Polisakkarit granülleri
– Glikojen, Nişaşta
– İyot
• Lipid “poly--hyroxybutric acid”
– Sudan
• Thiobacillus, Sülfür granülleri
108
GRANÜLLER
• “carboxysome”
• “ribulase 1,5diphosphate
carboxylase”
• Gas vezikülleri
– Proteinle çevrili
– Suyun derinlikleri
• “Magnetosome”
– Manyetit,Fe304
109
BAKTERİ YAPISI
• Flagella
• Fibriae ve Pili
• Spor
110
Flagella
• Flagellum
• Flagella
• Hareket
–
–
–
–
Flagella
Seğirme
Kayma hareketi
Gas vezikülleri
• İnce, 10-30 nm.
• Değişik şekiller
111
112
113
114
115
116
C ring
117
KİM HIZLI
• 60 hücre/saniye
• 25 boy/saniye
118
119
120
Fototaksis
Kemotaksis
Aerotaksis
Elektron akseptör taksis
121
122
Fimbriae-Pili
Fimbria-Pilus
• Gram-negatiflerde
• Gram-pozitiflerde
yok
• Corynebacterium
renale
• Normal Pili
– Tutunma
• Seks Pilisi
– Konjugasyon
123
Fimbria-Pili
• Tip I-VI
– Hemaglütinasyon
oluşturma
– Mannozun
hemagglütinasyonu
engellemesi
– Tip IV
• Seğirme hareketi
• F Fimbria
– Uzun
– Konjugasyon
– Depolimerizasyon
124
Endospor, Spor
Clostridium
Bacillus
125
126
Spor Yapısı
• Kor (spor protoplastı)
–
–
–
–
Nükleoid
Sitoplazma
Sitoplamik yapılar
Membran
• ETS
– Kalsiyum dipikolinik
asit
– 3-fosfogliserat
127
Spor Yapısı
• Kor
• İç Membran
• Korteks
– En kalın
– Peptidoglikan
– Zayıf çapraz bağ
• Dış Membran
• Kılıf (manto)
– Keratin benzeri protein
• Ekzospor
– Lipoprotein
128
129
Asitte Eriyebilen Küçük Protein
“Small Acid-Soluble Protein”
• DNA’yı korumak
• Karbon ve enerji kaynağı
130
131
132
Germinasyon
• Aktivasyon
– Isı
– pH değişikliği
– Serbest sülfidril grupları
• Germinasyon
–
–
–
–
–
L-Alanin ve Adenozin
Direnç azalır
Geçirgenlik artar
Kalsiyum dipikolinik asit ve SASP azalır
Farklı moleküller
• Üreme
– Hücre şişer
– RNA, protein ve DNA sentezi başlar
133
134
Vejetatif Hücre-Endospor
•
•
•
•
•
•
•
•
Mikroskobik görünüm
Kalsiyum içeriği
Dipikolinik asit
Enzimatik aktivite
Metabolizma
Makromolekül sentezi
mRNA
Isıya direnç
135
Vejetatif Hücre-Endospor
•
•
•
•
•
•
Radyasyona, Kimyasallara direnç
Boyanabilme
Lizozim etkisi
Su içeriği
SASP
Sitoplazmik pH
136
Gram-Pozitif ve Gram-Negatif
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Gram reaksiyonu
Peptidoglikan tabaka
Teikoik asit
Periplazmik aralık
Dış membran
LPS
Flagella bazal cisim
Endotoksin ?
Lizozim tavrı
Fimria
Penisilin ve Sülfonamid
Streptomisin, kloromfenikol ve tetrasiklin
Sodyum azide direnç
Kurumaya direnç
137
Prokaryot-Ökaryot
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Büyüklük
Çekirdek zarı
Çekirdekçik
DNA
Bölünme
Sitoplazmik membran
Ribozom
Sitoplazmik organel
Solunum sistemi
Hücre duvarı
Endospor
Gaz vezikülleri
Seksüel çoğalma
138