MİKROORGANİZMA VE MİKROBİYOLOJİ Doç.Dr. Serkan İKİZ
Bakteri, mantar, protozoa ve mikroskobik algleri içeren, çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük olan yaşayan canlılar. Virüsler ve prionlar da bu gruba dahil edilmiştir. Mikrobiyoloji Mikroorganizmaları inceleyen bilim dalıdır.
Roger Bacon 1214-1294 İlk basit büyüteç Leeuwenhoek 1632-1723 Basit mikroskobu bulmuş 200 büyütme mikrobiyolojinin kurucusu Louis Pasteur 1822-1895 Kuduz, Tavuk kolerası, Anthrax Robert Koch 1843-1910 Mikropları saf üretebilmek için besiyerlerini kullanmış, hastalıklar etkenler tarafından oluşturulur, saf kültür olarak üretilmeli. Deneme hayvanlarına verilerek patojeniteleri saptanmalı. Tuberkulini hazırlamıştır. Pasteur 1885-Kuduzla ilgili çalışmalarını izlemek üzere, Paris Tıp Padişah Abdülhamid Akademisi Dr. Aleksander Zoeros Paşa 1886 Hayvanat Muallimi Kuduz aşısı Hüseyim Remzi Hazırlanması ve kullanılması
MİKROORGANİZMA GRUPLARI 1-ÖKARYOTLAR : (Yapılarına göre) Hücre yapıları bitki ve hayvan hücrelerinin yapısına benzerlik gösteren mikroorganizmalardır. Algler, Protozoonlar ve Mantarlar
2-PROKARYOTLAR Daha basit hücre yapısına sahip mikroorganizmalar Mavi yeşil algler ve Bakteriler 3-VİRUSLAR Hücre yapısı göstermeyen ve tek başlarına metabolik aktiviteleri bulunmayan mikroorganizmalar 4-PRİON Nukleik asit içermeyen protein yapısındaki infeksiyöz ajanlardır
BAKTERİLERİN SINIFLANDIRILMASI I-MORFOLOJİK ÖZELLİKLERİNE GÖRE a-boyanma özelliklerine göre(gram Boyama) A-Gram(+) bakteriler : Mikroskopta mor renkte görülürler. Streptococcus equi, Bacillus anthracis B-Gram (-) bakteriler : Mikroskopta pembe renkte görülürler. Brucella abortus, Escherchia coli
b-mikroskobik morfolojilerine göre A-GERÇEK BAKTERİLER 1-KOK(COC): Yuvarlak şekilli bakterilerdir. Streptococ, Staphylococ 2-ÇOMAK(BASİL/BACİL): Çomak şekilli bakterileridir. Fizyolojik özelliklerine göre 4 gruba ayrılırlar. A-Aside dirençliler Mycobakteriler B-Gram (+) spor oluşturanlar Aerob Anaerob Bacillus Clostridium C-Gram (+) spor oluşturmayanlar Corynebakteri, Listeria D-Gram (-) basiller Brucella, Salmonella 3-SPİROKETLER : Sarmal şekilli bakterilerdir. Borrelia, Treponema, Leptospira
B-FLAMENTÖZ BAKTERİLER 1-Actinomyces 2-Nocardia 3-Streptomyces
II-FİZYOLOJİK ÖZELLİKLERİNE GÖRE Bakterilerin çeşitli fizyolojik özelliklerine göre ayrım söz konusu Örn:Bacillaceae familyası OKSİJEN gereksinimlerine göre Aerob (üremek için oksijene gereksinim duyanlar) Bacillus Anaerob(oksijene gereksinim duymayanlar) Clostridium
III-ANTİJENİK YAPIYA GÖRE Antijenik özelliklerine göre sınıflandırılırlar. Bu amaçla serolojik yöntemlerden yararlanılır. Serolojik yöntemlerle bakterilerin oluşturdukları belirli antijenler saptanarak, bakteriler arasındaki yapı benzerliği karşılaştırılır. IV-SAYISAL SINIFLANDIRMA Bakterilerin morfolojik, kültürel, biyokimyasal özellikleri gibi yüzlerce karakteri incelenir ve sonuçlar bilgisayara verilir. Bu özellikler bakımından benzerlik gösteren kökenler gruplandırılır. Karakter benzerliği durumunda +1, ayrılığı durumunda -1 gibi puanlama yapılır ve benzer puanların genel toplamı sonunda BENZERLİK İNDEKSİ saptanır. Sonuçta bakteriler %100 ile %0 arasında sıralandırılır. V-GENETİK SINIFLANDIRMA Bakteri DNA sındaki G+C miktarına göre yapılır. Guanin (G) + Sitozin (S) miktarlarının toplamının tüm DNA miktarına oranı her tür için sabittir. Buna göre G+C/DNA sayıları aynı ya da birbirine çok yakın olan bakteriler aynı grup içinde ele alınır. Ayrı cinsler arasında bu oran farklıdır.
MİKROORGANİZMALARIN İSİMLENDİRİLMESİ İsimlendirme CARL von LINNE tarafından bildirilen BİNOMİNAL sistemi göre yapılır. Mikrop isimleri 2 sözcükten oluşur : İlk sözcük CİNS ismi Baş harfi büyük harf TÜR ismi Küçük harf Örneğin : Bacillus anthracis Brucella abortus Cins isim kısaltılabilir. Örn : B. anthracis
MİKROORGANİZA GRUPLARININ SINIFLANDIRILMASI ALEM BÖLÜM SINIF TAKIM FAMİLYA CİNS TÜR PROKARYOT GRACİLICUTES SCOTOBACTERİA RİCKETSİALES RİCKETSİACEAE COXİELLA Coxiella burnetii
BAKTERİLERİN MORFOLOJİSİ A-MİKROSKOBİK MORFOLOJİ 1-Yuvarlak şekilli bakteriler- Kok(coc) 2-Çomak şekilli bakteriler- Basil(bacil) 3-Sarmal şekilli bakteriler- Spiroket(spirochet)
1-Yuvarlak şekilli bakteriler Koklar (Cocci) 0.8-1.5 µm çapında Bazıları kahve çekirdeği ya da oval şekilde Bölünmeyi izleyen sürede tek tek (monokok)kalabilirler ya da birbirlerinden ayrılmayıp özel şekiller alırlar DİPLOKOKLAR: Koklar bir yönde bölündükten sonra oluşan iki kardeş hücre birbirinden ayrılmaz. Mikroskopta çift çift görülürler. STREPTOKOKLAR: Kokların bölünmesi birbirine paraleldir. Bölünen hücreler birbirinden ayrılmayarak kısa ya da uzun zincir oluştururlar. Bu zincirler 70-80 koktan (örneğin Streptococcus pyogenes) oluşabileceği gibi 10-15 koktan (Streptococcus uberis) da oluşabilir.
STAFİLOKOKLAR: Kokların bölünmesi çeşitli yönlerdedir, bölünen koklar birbirine yapışarak düzensiz şekiller oluşturur. Örn: Staphylococcus aureus TETRAKOKLAR: Koklar birbirine dikey iki yönde bölünerek dörtlü gruplar oluştururlar. Örn: Gaffkya homari SARSİNALAR: Kokların bölünmesi birbirine dikey üç yönde olur. Balya ya da paket şeklinde görülürler. Örn: Sarcina lutea
2-Çomak Şekilli Bakterilerbasiller Silindir şeklindedirler. Boyları enlerinden daha büyüktür. Şekilleri bakterilerin cins ve türlerine göre değişiklik gösterir. Örn: Salmonella cinsi bakteriler ve Bacillus anthracis in karşılıklı kenarları paraleldir. Corynebacteri lerde (C.pyogenes,C.diphteria) karşılıklı kenarlar bir ya da iki ucu doğru daralır. Vibrio lar virgül şeklinde Pasteurella lar (P.multocida,P.haemolytica) bipolar ve oval şeklindedir.
Bazı türlerde bakterinin kenarları dış bükey ve uçları sivrilmiştir- fusiform basiller Bazılarının boyu enine yakın ve koklara benzer şekildedir- kokobasil Bazıları bölünmeyi izleyen sürede birbirlerinden ayrılmazlar ve zincir oluştururlar- streptobasil Çomak şekilli bakterilerin çapları da türlere göre değişir. Örn: E.coli -- 0.4-0.7 x 1.0-3.0 µm B.anthracis 0.3-0.5 µm çapındadır.
3-Sarmal Şekilli Bakteriler Bir ya da daha fazla kıvrımlara sahiptirler. 2 gruba ayrılırlar: 1.GRUP:SPİROKET LER Uzun eksenleri çevresinde spiral ve dalgalı bükülürler. Şekil,boyanma ve üreme yönünden farklılıklar gösteren 3 bakteri cinsi vardır. A-Borrelia- Geniş, düzensiz kıvrımlı, Gram (-), mikroaerofil/anaerob b-treponema-kıvrımları daha sık ve düzenli, anaerob. Giemsa ve Gümüşleme ile boyanırlar. c-leptospira-çok sık ve kısa kıvrımlı, tam sarmal şekilde, bir ya da iki ucu çengel şeklinde kıvrılmış, aerob. Giemsa ve Gümüşleme ile boyanırlar.
2.GRUP:SPİRİL LER Birden fazla kıvrıma sahip, sert vucutlu ve kıvrılmayan, Gram(-) bakterileridir. Bir alt grubu Vibrio lardır. Virgül Şeklinde, Gram (-) Bakteriler uygun ortamlarda hep aynı hücre biçimini göstererek ürerler. Ancak bazı durumlarda değişik şekiller alırlar.
Bakteriler hücre duvarı sentezini önleyen maddelerin (penisilin, kimyasal maddeler vb ) bulunduğu ortamlarda üretilirlerse şekillerinde bazı değişiklikler olur L- FORMU Normal çoğalma yeteneğine sahiptirler, ancak hücre duvarları yoktur. Mikroskopta oval, yıldız, yüzük, disk gibi şekillerde görülürler.
Bakteriler üredikleri ortamda birçok çevresel faktörün etkisinde kalarak da değişik şekiller alabilirler. ph değişimi, oksijen azalması, yüzey gerilimi ve ozmotik basınç değişiklikleri, ortamda gıdaların azalması gibi Böyle ortamlarda bulunan bakterilerin şekillerindeki düzensizlikler (flament, branşlaşma, köşeli form) oluşur. İNVOLUSYON FORMU
Bazı bakteriler ise normal üremeleri sırasında bazı değişik formlar oluşturabilirler. PLEOMORFİZM
B-KOLONİ MORFOLOJİSİ Bakterilerin uygun katı besiyerlerinde ve uygun koşullarda üretildiği zaman biraraya gelerek oluşturdukları,gözle görülebilen kümelere KOLONİ denir. Bakteri türleri kendilerine özgü renk, koku, büyüklük ve yapıda koloniler oluştururlar.bu karakterler hücrenin genetik kontrolü altındadır. Katı besiyerlerinde kolonilerin oluşma süresi bakteri türüne göre değişir. Örn: E. coli 24 saatte Brucella lar 2-3 günde Mycobacteri ler 15-20 gün sonra Kolonilerin büyüklüğü de bakteri türlerine göre değişir. Örn: Streptococ,Brucella,Pasteurella Larda 0.5-1 mm E.coli,B.anthracis daha büyük
BAKTERİLERDE GÖZLENEN KOLONİ ŞEKİLLERİ S (SMOOTH) KOLONİ : Hastalık olgularından YENİ İZOLE EDİLEN bakterilerin oluşturduğu kolonidir. Düzgün, parlak ve homojen görünümdedir. R(ROUGH) KOLONİ : ESKİMİŞ ya da BİRÇOK KEZ PASAJI YAPILMIŞ bakterilerin oluşturduğu kolonilerdir. Kenarları ve üzeri pürüzlü granüler görünümdedir. R-tipi koloni oluşturan bakteriler, Patojenitelerini kaybederler Kolayca fagosite olurlar Antijenik yetenekleri zayıflar
BAKTERİLERDE GÖZLENEN KOLONİ ŞEKİLLERİ M(MUKOİD) KOLONİ: KAPSÜL ya da MUKOİD SALGI oluşturan bakterilerde görülür. Bu kolonilere öze değdirildiğinde iplik gibi uzarlar. L-KOLONİ: Hücre duvarı oluşturmayan mikroorganizmalar bu tip koloni oluşturur. Üstü ve yanları düzensizdir.
Mikroorganizmaların Büyüklükleri İnternasyonel metrik sisteme ait ölçü birimi Ökaryotik organizmalar ve bakteriler mikrometre (µm, 10-6 ) Viruslar nanometre(nm, 10-9 ) Atom ve moleküller Angstrom(A 0, 10-9 )
Yuvarlak biçimde olanlan kokların çapları 0,4-1,2 µm Çomak biçiminde bakteriler 0,2-1,0 0,5-10,0 µm Sarmal formlara sanip olanlar 0,15-0,25 5-20,0 µm VİRUSLAR 20-350 nm
Genom büyüklüklerine göre değerlendirme Bakterilerde,Bazı faj ve viruslarda genomik DNA çift iplikçikli. genom uzunluğu baz çifti olarak(ba,base pair, bp) Tek iplikçikli genomik faj ve viruslarda baz olarak, Bin baz çifti(bin bp) veya kilo baz(kbp) olarak tanımlanır Bakterilerde, faj ve viruslarda genom büyüklüğü molekül ağırlığı cinsinden Dalton(Da=1.66 10-24 g) olarak ifade edilir