PROKARYOTLARIN GENEL ÖZELLĠKLERĠ Mikroorganizma dünyasının önemli bir bölümünü Prokaryote lar oluģturmaktadır. Prokaryotik organizmalar klorofil içermezler. Bunlar gerçek anlamda çekirdeği olmayan, basit, ilkel yapılı bir DNA iplikçiği taģıyan tek hücreli organizmalardır. Bu grupta bitki patojeni bakteriler çok geniģ bir yer tutar. Ancak, yine de bilinen bakterilerin yalnızca %15-20 si bitki patojenidir. Bitkilerde hastalık yapan bakteriler nötr ya da bazik ph derecelerinde daha iyi geliģirler ( ph: 6.8-7.2). GeliĢmenin sıcaklık optimumu 25-30 0 C dir.
Bir bakteri hücresi ortalama olarak 0.5-2.0 x 1.0-5.0 MĠKRON boyutlarındadır.
Bakteri hücresi tipleri: Coccus (küresel), Bacillus (çubuksu), Helezon (sarmal) olabilir.
COCCUS
STREPTOCOCCUS
stafilococcus
STAFILOCOCCUS
Bacillus: çubuk biçimli bakteriler
STREPTOBACILLUS
SPIRAL BAKTERĠLER
LEPTOSPIRA
VIBRIO
PROKARYOTLARDA HAREKET Bazıları hareketsiz olabileceği gibi pek çoğu da yüzeysel kayma, yüzme ya da kamçıyla olmak üzere çeşitli biçimlerde hareket özelliği gösterir. Değişik konum ve sayıda kamçıları bulunur. Bakteriler kamçı sayısı ve konumuna göre: atrik (kamçısız), monotrik (bir uçtan bir adet kamçılı), lofotrik (bir uçta birden fazla kamçılı), amfitrik ( bir ya da iki uçta birden fazla kamçılı) peritrik (hücre çepeçevre kamçı ile kaplı) olarak adlandırılırlar.
KAMÇI TĠPLERĠ
PERĠTRĠK kamçı
Kamçı tipleri
Kamçı tipleri
LOFOTRĠK KAMÇI
PROKARYOTLARDA ÇOĞALMA Hücre çoğalması ikiye bölünme biçiminde olur. Bu yaygın olarak görülen durumdur. Pek az üyesinde ise bölünme eģit olmayan iki parça halinde olur ki buna tomurcuklanma diyoruz. Hücreler bölünme iģleminden sonra bazen birbirinden büsbütün ayrılmaz. Böylece hücre zincirleri ya da hücre demetleri meydana gelir.
Bakterilerde bölünme
Bakterilerde bölünme
Bakterilerde bölünme
PROKARYOTLARDA GENETĠK VARYABĠLĠTE MEKANĠZMALARI Bakterilerde eģeyli üreme görülmemekle birlikte, yeni biyotiplerin oluģması eģeyli-benzeri en az 3 yolla gerçekleģir. Bu benzer yolların Mycoplasma lar içinde geçerli olması olasıdır. Bu eģeyli-benzeri yollar Ģunlardır: a) Konjugasyon, (Ġki bakterinin birbiriyle dokunma noktasından, doğrudan yada bir köprü aracılığıyla bir kısım genetik maddenin birinden diğerine geçmesidir. Bu geçiģte verici bakterinin seks pilusları rol oynar), b) Transformasyon (bu yolla genetik madde aktarımında herhangi bir aracı yoktur), c) Transdüksiyon (Eğer bir bakterinin genetik maddesi bir bakteriyofaj aracılığıyla ikinci bir bakteriye taģınıyorsa bu olaya da transdüksiyon adı verilmektedir).
Bakteriyel Konjugasyon
Bakteriyel konjugasyon
Bakteriyel konjugasyon
TRANSFORMASYON
TRANSDÜKSİYON
TRANSDÜKSĠYON
Oksijenle olan iliģkilerinde oldukça esnektirler. Oksijenli solunum (aerobik) yapabilecekleri gibi oksijensiz (anaerobik) solunum da yapabilirler. Oksijensiz solunum yapanlar bazen oksijenli de solunum (fakültatif anaerobik) yapabilirler. Kimilerine ise oksijen çok az gerekli olmaktadır (microaerofilik). OKSĠJEN ĠSTEKLERĠ
Bakteri hücresi yapısı
Kapsül: Bazı bakterilerde, hücre çeperini saran ayrı bir kat bulunmaktadır. Hücrenin yapışkan salgısından oluşan bu kat polisakkarit ya da polipeptid bir yapıdadır. Kapsül hücreyi dıştan sardığı için dış çevreye karşı koruyucu görev yapar.
Gram (-) ve Gram(+) bakterilerin çeper yapıları Gram (+) Çeperde en bol bulunan madde peptidoglikandır. Oranı çeper kuru ağırlığının %90 nına kadar çıkabilir. Çeperde kuru ağırlığın %50 sine kadar çıkabilen oranlarda tekoik asit (ribitol ve gliserol fosfat) bulunur. Çeperde lipid oranı çok düģüktür, %0.2. Çeperde genellikle protein bulunmaz. Bazen nötral polysakkaridler bulunabilir Çeperde S-içeren aminoasit bulunmaz Gram (-) Hücre çeperi 3 katmandan oluģur:lipopolisakkarit+ protein Lipoprotein+Peptidoglikan Çeperde tekoik asit bulunmaz Lipid oranı oldukça yüksektir, %10-20. Polisakkaritlerin oranı yaklaģık %15-20 dir. Bilinen aminoasitlerin çoğu çeperde bulunmaktadır.
HÜCRE ÇEPERĠ
GRAM (+) VE GRAM (-) HÜCRE ÇEPERĠ GRAM (+) Gram-negative (left) and Gram-positive (right) bacteria. Key: peptidoglycan layer (yellow); protein (purple); teichoic acid (green); phospholipid ( brown); lipopolysaccharide (orange)
GRAM (+) VE GRAM (-) HÜCRE ÇEPERĠ
GRAM NEGATİF BAKTERİLER
GRAM BOYAMA
PROTOPLAST: Bir prokaryotik hücrenin çeperi lizozym enzimi ile parçalandığında protoplast ortaya çıkarılabilmektedir. Hücrede protoplast tüm madde değişimi işlevlerinin yer aldığı nükleik asit ve enzim içeren bir bölümdür. Protoplast aşağıdaki kısımlardan oluşur: a) Sitoplazmik Zar: Hücre çeperinin hemen altında yer alan ve çok çeģitli enzimleri içeren bir kısımdır. Sitoplazmik zarın kalınlığı 5-10 m dur. Bu zar lipoprotein (%60-80), polisakkarid (%15-20) bileģimindedir. Sitoplazmik zarın en önemli özelliği seçici geçirgenlik niteliği göstermesidir. Küçük moleküllü maddeler zardan kolaylıkla geçebildikleri halde makro moleküller kolay geçemezler. Bu niteliği ile sitoplazmik zar prokaryotelerin beslenmesinde önemli bir rol oynar. Sitoplazmik zar yapısal olarak Gram (+) ve Gram (-) bakterilerde farklılık göstermez.
Sitoplazmik Zarın Görevleri: Solunum enzimleri, lipid sentez enzimleri, trikarboksilik asit enzimleri gibi enzimlerin barındığı bir yerdir. Yarı geçirgenlik özelliği ile dıģ ortamdaki besin maddelerinin hücreye alınımında bu maddeleri form ve büyüklüklerine göre bir ayrıma uğratır. Bölünmede görev alır: DNA replikasyonu Mezozom oluģumuna kaynaklık eder. Hücre bölünmesinde septum oluģumunda rol alır.
Pigment: Bakterilerin hücreleri içinde bulunan ve bulundukları ortama salgıladıkları pigment denen renkli maddeler vardır. Bu pigmentler bazı besiyerlerinde ortama geçerler veya besiyerinde bakteri kolonilerine renk verirler. Pigmentler hücre içi ve dıģı olmak üzere iki gruptadır. Ve değiģik renk verirler. Renk maddesi olarak prokaryeteler karotenoid, antosiyanin, melanin, fenazin, kinon, pirol gibi maddeler taģımaktadır. Bu pigmentler bazı prokaryotelerde hücre dıģına sızabildiği halde (P.fluorescens) bazılarında hücre içinde kalır (Xanthomonas spp.)
FLUORESENT Pigmentler (hücre dıģına sızan)
Pigmentler (hücre içinde kalan)
streptobacillus
Çekirdek (Nukleus): Uzun süre prokaryotelerde diğer hücrelerdeki gibi normal bir nukleusun varlığı tartıģılmıģtır. Elektron mikroskop ile yapılan gözlemler bu tartıģmayı sona erdirmiģ ve prokaryotelerde bir çekirdeğin varlığını ortaya koymuģtur. Özel boyama tekniği ile sitoplazma ortasına yakın bir yerde oval biçimli bir çekirdeğin varlığı kanıtlanmıģtır. Prokaryotik hücrelerde nukleus deoksiribonükleikasit (DNA) bileģiminde iki adet iplikçikten oluģmaktadır. ÇEKĠRDEK
Plazmid: Bazı bakterilerde, kendi büyük, dairesel çift sarmal kromozomundan ayrı olarak, genetik materyal taģıyan küçük, dairesel ve çift sarmal özellikte DNA segmentleri bulunmaktadır. Bakteri sitoplazmasında bulunan bu ekstrakromozomal DNA segmentlerine PLAZMĠD denir. Her hücre bölünmesi sırasında, bakteri kromozomu replike olurken(eģleģirken), bunlar da eģ zamanlı olarak replike olur ve kardeģ hücreye aktarılır: Etkililik bakımından plazmidler, yardımcı kromozomlardır. Plazmidler bakteri hücreleri arasında genetik materyal aktarımını (Konjugasyon ile) kontrol ederler antibiotik ve ağır metallere dayanıklılığı kontrol ederler katabolik reaksiyonlar (örn, Ģekerler, organik asitler ve hidrokarbonların indirgenmesi gibi), simbiyotik azot fiksasyonu, hayvan ve bitkilerdeki patojenisite, bakteriosin ( bir bakterinin kendisiyle yakın akraba bir baģka bakterinin lizisine neden olan bir tür spesifik antibiotik madde ) toksin sentezi v.b. gibi birçok özelliği kontrol edebilirler.
Bakteri plazmidi: dairesel ekstrakromozomal DNA
Bakteri plazmidi: T- DNA
PLAZMĠD T-DNA sı hangi özellikleri taģır? Tümör oluģturucudur Virulensi belirler Konukçu dizisini belirler OPINE sentezi için konukçu hücreyi uyarır AGROCIN e duyarlılığı belirler Belirti tipini belirler
Bakteri hücresinde dıģ etkenlere daha dayanıklı olarak meydana gelen yapıya denir. Endospor normal bakteri hücresine oranla %25 daha az su içermektedir. Endospor bakteri hücresinden büyük ölçüde farklı kimyasal yapı içerir. Ayrıca endosporda enzimlerin büyük bir bölümü uyku durumundadır ve endosporda metabolik olaylar çok yavaģ sürmektedir. Coccus lar spor oluģturmamakta, Bacillus ve Clostridium genusundan olan bakteriler endospor oluģturmaktadır. Sporlar yıllarca canlı kalabilmekte ve besiyeri, sıcaklık,oksijen gibi uygun koģulları bulduklarında yine çimlenebilmektedirler. Sporun seksüel üreme ile bir ilgisi yoktur Endospor:
ENDOSPOR DÖNGÜSÜ
ENDOSPOR
BACILUS SPP. ENDOSPOR OLUġUMU
ENDOSPOR