Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı BAKTERİ GENETİĞİ Prof.Dr. Davut ALPTEKİN Ç.Ü. Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı ADANA

BAKTERİLER Monera aleminde yer alan prokaryot canlılardır. Toprağın derinliklerinde, atmosferin üst katlarında, donmuş topraklar içinde, kaplıca sularında, küçük su birikintilerinde ve her türlü çevre şartlarına uygun olarak bakteri ya da sporları bulunur. Bakteri hücresinin etrafını çeviren iki tip örtü vardır. İçte hücre zarı (plazma zarı), dışta ise hücre duvarı bulunur. Yapısında, protein, yağ ve karbonhidrat vardır. Çok sayıda bakteride hücre duvarına ek olarak polisakkaritlerden oluşan bir kapsül bulunur. Oksijenli solunum yapan bakterilerde mezozom (mitokondri'ye benzeyen kıvrımlar) görülür. Solunum enzimleri, mezozom zarlarında ve sitoplazmada dağınık halde yer alır. Birçok bakteride kamçı bulunur. Kamçılarıyla sıvı ortamda rahat hareket ederler. Yine bakterilerin yüzeyinde piluslar yer alır. Bakteri hücresinde, DNA, RNA, sitoplazma ve ribozom bulunur. Ribozomun dışında ökaryotlarda görülen hiç bir organelleri bulunmaz. Bakteriler ortam koşullarının değişmesi ile endospor oluştururlar. Bakteri sporları, yıl hatta yüzyıl boyunca canlı kalabilirler. Bu nedenle en dayanıklı canlı formudurlar.

Antonie van Leeuwenhoek, ilk mikrobiyolog ve mikroskop kullanarak bakterileri ilk gören kişidir. Bakteriler ilk defa 1676'da Antonie van Leeuwenhoek tarafından, kendi tasarımı olan tek mercekli bir mikroskopla gözlemlenmiştir. Onlara "animalcules" (hayvancık) adını takmış, gözlemlerini Kraliyet Derneği'ne yazılmış bir dizi mektupla yayımlamıştır. Bacterium adı çok daha sonra, 1838'de Christian Gottfried Ehrenberg tarafından kullanıma sokulmuş, eski Yunanca "küçük asa" anlamına gelen βακτήριον -α (bacterion -a)'dan türetilmiştir.

MORFOLOJİ Çoğu bakteri türleri ya küresel ya da çubuksu şekilli olur. Küresel olanlar kokkus (coccus; eski yunanca tohum anlamında kókkos 'tan), çubuksu olanlar basil (latince çubuk anlamlı baculus 'tan) olarak adlandırılır. Vibrio olarak adlandırılan bazı çubuksu bakteriler biraz eğri veya virgül şekillidir. Spiral şekilli olanlar spirillum olarak adlandırılır. Sıkıca sarılı ise spiroket olarak adlandırılırlar.

Bakterilerin Genel Hücre Yapısı

BAKTERİLERİN SINIFLANDIRILMASI Gram boyasına göre: a) Gram (+) pozitif bakteriler b) Gram (-) negatif bakteriler Oksijen ihtiyacına göre: a) Aerob bakteriler: Oksijenli ortamda yaşayan bakterilerdir. b) Anaerob bakteriler: Oksijensiz ortamda yaşayan bakterilerdir. c) Fakültatif bakteriler: Oksijenin hem varlığında hem de yokluğunda yaşayabilen bakterilerdir. d) Mikroaerofil bakteriler: Bunlar az oksijenli ortamda yaşayabilen bakterilerdir.

Bakterilerin dış kısmında; hücre duvarı, fimbria (pilus), flagella (kamçı) ve kapsül lokalize olmuştur. Bakterilerin dış kısmında lokalize olan bu yapılar, bir hücrenin yaşamı için tam olarak ihtiyaç duyulan, zorunlu olan ve vazgeçilemeyen öğeler değildir. Bakteri bunlar olmadan da, bütün fizyolojik ve biyokimyasal fonksiyonlarını yerine getirebilir ve yaşamını sürdürebilir. Ancak, dışta lokalize olmuş organeller bakterinin enfeksiyon yapma kabiliyetinin artmasında, dış etkilerden korunması, fajlara duyarlılığı ve diğer fonksiyonları ile yakından ilişkilidir. Bunların olmaması durumunda, yukarıda bahsedilen karakterler yönünden önemli değişmeler ve azalmalar meydana gelir. Bu nedenle de dış yapıların önemleri oldukça fazladır.

Hücre Duvarı Bakterilerin etrafını tam ve kesintisiz olarak saran hücre duvarı, özel boya ve boyama teknikleri ve elektron mikroskobu ile kolaylıkla görülebilmektedir. Sert ve aynı zamanda elastik bir yapı karakterine sahip olan hücre duvarı, bu özelliği sayesinde, bakterilere şekil verir ve esneklik kazandırır. Ayrıca bakteriye patojen özellik kazandırır. Ökaryotik hücreye tutunmasını sağlar. Bakteriyi dış ozmotik basınçlara karşı korur.

Fimbria (Piluslar) Gram negatif veya Gram pozitif, hareketli veya hareketsiz mikroorganizmalarda flagellum'lardan ayrı olarak sitoplasmik membrandan orijin alan, kısa düz, bazılarının ortası boş, ince ve çok sayıda oluşumlara rastlanılmaktadır ki bunlara fimbria (pilus) adı verilmektedir. Ancak bunlar gram negatif mikroorganizmalarda fazlaca rastlanılmaktadır. Sayıları mikroorganizma türüne göre değişse de bir bakteri de 500'den fazla olabilir. Fimbriaların uzunluk ve kalınlıkları da değişiklik göstermektedir. Normal fimbrialar (Adi piluslar) 0.1-2 µm uzunluk ve 4-7 nm kalınlıktaki yapılardır. F-pilusları (Cinsel piluslar) ise daha uzun (2-20 µm) ve daha kalın (8.5-10 nm) olup ortaları bir kanal gibidir.

Bakteri de adi piluslar.

Normal piluslar hücrelere yapışma özelliği gösterirler Normal piluslar hücrelere yapışma özelliği gösterirler. Alyuvarlara bağlanması sonu aglutinasyona ve ayrıca hücrelere tutunarak bakterilerin buralarda kolonize olmasına ve infeksiyon oluşturmalarına da yardımcı olurlar. Örneğin; sindirim ve ürogenital sisteme yerleşen mikroorganizmalar için hücrelere tutunmada, yerleşme ve üremede, çok önemli bağlama, yapışma organellerini oluştururlar. Piluslar bu nedenle virulans faktörlerinin başında yer alırlar. E. coli'lerin gerek barsak ve gerekse ürogenital sistem hücrelerine bağlanmasında ve infeksiyon oluşturmasında piluslar önemlidir.

Bakteride çok sayıda olan normal pilusların yanı sıra, çok az sayıda (1-5 tane) seks pilusu bulunur. Örn, E. coli'de 100-200 tane normal pilusa karşın, 1-4 adet seks pilusu vardır. Bu pilus'ların görevi, hücrelere yapışmaktan ziyade bir bakteriden (F+) diğerine (F-) genetik materyalin aktarılmasında konjugasyon köprüsü görevi yapmalarıdır.

Kamçılar Atrik:Bakteride kamçı olmaması hali Monotrik:Bakteride bir ucunda bir tek kamçının bulunması (A). Amfitrik: Kamçının bakteride karşılıklı iki uca yerleşmesi (C). Politrik (Multitrik):Bakteride birden fazla kamçının bulunması (B, D). Lofotrik:Bakteride kamçının bir demet halinde bir veya iki uçta lokalizasyonu (monopolar veya bipolar) (B). Peritrik:Bakterinin her tarafında kamçının bulunması (D).

Kapsül Bazı yuvarlak ve çomak biçimli bakterilerde hücre duvarından ayrı olarak ve bunun dışında, jelatinöz, viskoz, elastik veya mukoid karakterde organize olmuş bir tabaka bulunur ki buna kapsül adı verilmektedir. Bakteri tarafından oluşturulan kapsülün kalınlığı, türlere göre değişmek üzere, 0.2-10 µm arasındadır. Kapsülün yapısı hücre duvarından ayrı bir kimyasal karakter gösterdiğinden antijenik özelliği de farklıdır.

Kapsül veya glikokaliks çok düzenlidir Kapsül veya glikokaliks çok düzenlidir. Bu yapılar, bakterileri makrofaj gibi ökaryotik hücreler tarafından yutulmaya karşı korur. Bunlar ayrıca antijen olarak etki edip hücre tanınmasında rol oynayabilir, ayrıca yüzeylere bağlanmalarına ve biyofilm tabakası oluşturmalarına yardımcı olabilir. Kapsül suni veya doğal yollarla giderilirse bakterinin yaşamına etkileyecek bir durum meydana gelmez ve normal fizyolojik fonksiyonlar devam eder. Ancak, bakterinin antijenik, antifagositik, virulens ve patojenik kabiliyetinde azalmalar görülür.