Prokaryotik Hücre Yapısı

1. Prokaryotik Hücre Yapısı

3. "The Anatomy Lecture of Dr. Nicolaes Tulp“ (1632) by Rembrandt van Rijn.

5. Bakterilerin anatomik yapısı Kapsül Hücre Duvarı Hücre Membranı DNA Pilus Nükleotid Sitoplazma Ribozom Mezazom Falgella Plazmid

6. Bakterilerin anatomik yapısı • Bakteri hücresinde; sitoplazma, sitoplazma zarı, nükleus ve çoğunda hücre duvarı bulunur. • Hücre duvarının dışında bazen jelatinöz koruyucu bir tabaka olan kapsül bulunabilir. • Bazı bakterilerde hücre duvarından dışarıya uzamış flagella ve pilus denen iki türlü uzantı bulunabilir. Flagella hareket, pilus tutunma organelidir.

7. Sitoplazma • Saydam, hafif yapışkan, homojen, kolloidal bir sistemdir. • Sitoplazmanın %80’ni sudan olusmaktadir. • Sitoplazma içinde; • besin ve enerji deposu olarak görev yapan çeşitli granüller(glikojen, lipid, fosfat,kükürt), • protein sentezinde rol oynayan ribozomlarve • çeşitli genetik özellikleri kontrol altında tutan plazmidler yer alir

8. Hücre Zarı ( Sitoplazmik Zar) • Sitoplazmayı boydan boya çevreleyen zar sistemidir. • Fosfolipid ve proteinden oluşmuştur.

9. Hücre Zarı ( Sitoplazmik Zar) • Sitoplazmik zar belirli noktalardan sitoplazma içerisine uzantılar oluştururlar. • Bu uzantılara mezozom adı verilmekte olup merkezi (septal) ve periferik (lateral) mezozomlar şeklinde bulunurlar. • Septal mezozom; • nükleik asit ile ilişkili olup, bakterinin bolünmesi bu bolgeden başlar. • Lateral mezozom; • ise çeşitli enzimlerin salgılannasında rol alırlar.

10. Hücre Zarı (Sitoplazmik Zar) Görevleri • Bakteri ile dış ortam arasındaki ozmotik basıncıdenegeler. • Hücre dışında bulunan maddeler uzerine seçici geçirgenözellik göstererek, yararlı olanların hücre içine girmesini saglar. • Barındırdıkları solunum enzinleriile hücrenin solunum faliyetlerini gerçekleştirir. • Hücre dışında bulunan besin maddelerinin, hücre içine girmesini sağlamak amacıyla hidroliz yapan enzimler salgılar.

11. Hücre Zarı (Sitoplazmik Zar) Görevleri • Sitoplazmik zar, kendi üzerindeki tüm yapıların sentezin edilmesinde görev alır.

12. Granüller • Büyük, kompleks polimerleri depolamaktadır. Enerji ve besin deposu olan bu polimerlere sitoplazmikinklüzyon cisimcikleri denir. • Protein ve nükleik asit sentezi yapılacağı zaman granüller enerji kaynağı olarak kullanılır. • Bakterilerin çoğu ATP sentezinde kullanılmak üzere inorganik fosfat rezervi olan polifosfat granülleri depolar. Bunlara volutin granülleri veya metakromatik granüller denir.

13. Granüller

14. Nükleik asit • Oval veya yuvarlak, bakterinin ortasında veya ortaya yakın yerleşmiştir. • Nukleus, birbirine helezon tarzında sarılmış iki adet polinükleotid iplikçiğinden oluşmuş ve DNA yapısındadır.

15. Nükleik asit • Her bir nükleotid; • pürin (Adenin/Guanin) ve • pirimidin (Sitozin/Timin) + pentoz şekeri + fosfattan oluşur. A=T arasında 2 H bağı, GC arasında 3 H bağı vardır.

16. Nükleik asit • Hücre hacminin %10’unu teşkil eder. • Tek bir kromozom kendi üzerinde katlanarak yumak haline gelmiştir. 2000 kadar gen taşır. • 3x109 dalton molekül ağırlığındadır. • Açılınca 1mm kadardır. Elektron mikroskobunda granüller halinde görülür.

17. Nükleik asit • DNAyanında çok az miktarda RNA, RNA polimeraz ve diğer proteinler de vardır. • Tek kromozom içerdiklerinden bölünme sırasında kromozomların düzenlenmesine yardımcı olan mitotik aygıta ihtiyaçları yoktur.

18. Ribozomlar • Protein sentezinin yapıldığı yerdir. • Hücre RNA’sının %80’idir. • 50S ve 30S alt birimlerinden oluşan 70S büyüklüğündedir • S= Swedberg ünitesi: Sedimentasyon hız birimi.

19. Plazmidler • Bakteri kromozomundan ayrı küçük DNA parçaları. • Kromozomdan bağımsız olarak çoğalırlar. Kovalent olarak bağlı halka şeklinde küçük DNA parçasıdır. • Bazı türlerde plazmid lineer olarak bulunabilir • Kromozomal DNA yaklaşık 4000 kb, plazmid DNA’sı 1-200 kb. • Bir hücrede 1-700 pazmid kopyası bulunabilir.

20. Plazmidler Plazmid varlığı bakteriye genellikle avantaj sağlar. • Antibiyotik direnci- Bazı plazmidler antibiyotikleri parçalayan enzimleri kodlar. • Bazıları konağın virulansını sağlayan proteinler kodlarlar- E. coliplasmidEnt P307, enterotoxin kodlar • Konjugatifplazmidler– bakteri hücreleri arasında DNA değişimini sağlarlar.

22. Transpozonlar • Bakteri DNA’sı, plazmidleri ve bakteriyofajları arasında yer değiştiren DNA parçacıklarıdır. • Sıçrayıcı genler de denir. Bağımsız olarak çoğalamazlar.

23. Hücre Duvarı • Sitoplazmik zar ile kapsül arasındaki yapıdır. • Kompleks, dayanıklı, çok katlı bir tabakadır. • Dayanıklı ve gerilebilir bir yapıda olduğundan 5-20atm olan iç basınca dayanabilir. • Duvarın değişik tabakalarında antijenik yapılar vardır.

24. Hücre Duvarı Peptidoglikan tabaka (mürein = mukopeptit): • Mikoplazma ve arkebakteriler dışında tüm prokaryotlarda vardır. • Peptidoglikan doğada sadece bakteri hücre duvarında bulunan benzersiz bir maddedir.

25. Hücre Duvarı Peptidoglikan tabaka (mürein = mukopeptit): • Tekrarlayan N-asetil glukozamin (NAGA) ve N-asetil muramik asit (NAMA) alt birimlerinden oluşur. • Dört aminoasitlik bir yan zincir ile NAMA moleküllerinden birbirine çapraz bağlarla bağlanarak birkaç katlı peptidoglukan polimeri oluşturur.

26. Hücre Duvarı

27. Mikroorganizmalar ışığı soğurmadıkları için renksizdirler. Bu nedenle mikroorganizmaları görebilmek için boyanmaları gereklidir

28. Bakterilerde Hücre Duvarı Farklılıkları Gram Boyama • Bakterilerin büyük bir çoğunluğu Gram boyama yöntemi ile Gram pozitif yada Gram negatif olmak üzere değişik bir boyanma gösterirler. • Bu şekilde bakterilerin önemli bir karakteri olarak onları “Gram pozitif” yada “Gram negatif” diye iki gruba ayırarak incelememizi sağlar.

29. Bakterilerde Hücre Duvarı Farklılıkları Gram Boyama Kristal moru (Kristal viyole) Lugol eriyiği (mordan olarak) Alkol (%96’lık etil alkol) Safranin

30. Bakterilerde Hücre Duvarı Farklılıkları

31. Gram Pozitif Hücre Duvarı • Peptidoglikan yapının dışında teikoik asit ve yüzey proteinleri içerir. • Teikoik asit;suda eriyebilen, fosfodiester bağlarıyla bağlanarak uzun zincirler oluşturan şeker-alkol-fosfat polimeridirler. Hücre yüzeyindeki teikoik asit antijenik özelliktedir.

32. Gram Negatif Hücre Duvarı • Hücre duvarının iç kısmında ince bir peptidoglikan tabaka vardır. • Üzerinde lipoprotein, dış membran ve lipopolisakkaritten oluşan kompleks bir yapı bulunur. Gram pozitiflerdeki teikoik asit yoktur.

33. Gram Negatif Hücre Duvarı LipoPoliSakkarit • Polisakkarit yapıdadır. • Serbest LPS , endotoksin adını alır. Serbest kaldığında memeli hücreleri için toksik etki gösterir • Fizyolojik etkileri: • Ateş • lökosit Sayısında değişiklik • kan damarlarında sızıntı - tumor nekrozu • kan basıncında düşme ve şok • Endotoksin yüksek konsantrasyonlarda öldürücüdür.

34. Gram Negatif Hücre Duvarı Hücre duvarı dış membranı • Stoplazmik membranla karşılaştırıldığında dış membran proteinlerinin birkaç farklı tipi vardır. • Porin proteinleri dış membrandaki porları oluştururlar. Küçük hidrofilik moleküllerin geçişine izin verirler. • Bu moleküller stoplazmik zardan taşınma için periplazmik boşluğa geçerler. Daha büyük veya hidrofobik moleküller dış membrandan geçemez.

35. Gram Negatif Hücre Duvarı Dış membranı membranın görevleri • Hücreye negatif yük sağlar. • Hidrofilik moleküllerin girişi için seçici bariyer. • Faj reseptörleri. • Patojenik özellikler. • Periplazmik boşluktaki enzimleri korur.

36. Gram Negatif Hücre Duvarı Periplazmik aralık • Sitoplazmik membran ile dış membran arasındaki bölüme denir. Proteinlerden yapılmış jelatinöz madde içerir. • Hücre hacminin %20-40’ını oluşturur. • Periplazmik proteinler; • spesifik substratlar için bağlayıcı proteinleri, • transport için uygun olmayan molekülleri transporta uygun hale getiren enzimleri • ve bazı antiseptikleri inaktive eden enzimleri içerir.

37. Özellik Gram (+) Gram (-) Duvar kalınlığı 20-80 nm 10 nm Duvardaki tabaka sayısı 1 2 Peptidoglycan içeriği >50% 10-20% Duvarda Teichoic acid + - Lipid ve lipoprotein içeriği 0-3% 58% Protein içeriği - 9% Lipopolysaccharide - 13% Penisiline duyarlılık + - Lizozim etkisi + -

38. Mikobakteri Lipid çift tabaka Porinler Peptidoglikan Mikolat Lipid+LPS LAM Açil lipidler Arabinogalaktan Gram (+) Gram (-)

39. Bakterilerin hücre duvarını kaybetmesi • Bakterilerin çoğu için hücre duvarının canlılık için kritik önemi vardır. Ancak bazı bakteri hücreleri hücre duvarına sahip değildir. • Mycoplasma türleri bunlara örnektir, zorunlu hücre içi parazitleridir. Çok veya az tuzlu ortamlarda hemen ölürler, hücre içinde yaşama zorunlulukları vardır. Hücre zarlarında sterol bulunması dayanıklılığını sağlar. Mycoplasma’lar pleomorfik’dirler M. genitalium M. pneumoniae

40. Bakterilerin hücre duvarını kaybetmesi • Bazı bakteriler beslenme koşulları, penisilin veya lizozim etkisi ile değişikliğe uğrayarak hücre duvarsız şekiller “L form” haline dönebilirler. • Bu fenomen hem Gram (+) hem de Gram (-) türlerde görülebilir. Hücre duvarı kısmen ya da tamamen kaybolmuştur. L formları çok şekilli olup, ozmotik şoka duyarlıdırlar.

41. Bakterilerin hücre duvarını kaybetmesi • Bazı bakteriler hücre duvarındaki peptidoglikana etkili lizozim gibi bir enzimle muamele edilince hücre duvarı parçalanır. • - Hücre duvarı olmayan sitoplazma zarı ile kalan bu şekle protoplast denir.

42. Bakterilerin hücre duvarını kaybetmesi • Gr (-) lerden elde edilen protoplastın hücre duvarındaki lipopolisakkarit ve lipoproteinin büyük kısmı bozulmadan kalır. • - Hücre duvarı sadece zarar görmüştür, tamamen bozulmamıştır. Bu yapıya sferoplastdenir.

43. Flagella • Hücre zarından çıkan, haraketi sağlayan protein yapıda uzantılardır. • Plazma membrandaki proton motive edici güçle (kemiosmotik potansiyel) hareket sağlar. • Oysa ökaryotikflagella ATP enerjisi ile hareket eder.

44. Flagella • Bazı basillerde ve sarmal şekilli bakterilerde bulunan flagella koklarda bulunmamaktadır. Bu yüzden kokların tümü haraketsizdir. • Flagella protein yapısında olup, flagellin adı verilen alt ünitelerden oluşur.

49. Flagella

50. Flagella Monotriş Lofotriş Amfitiriş Peritriş