İçeriğe atla

Bakteri hücre yapısı

Bakteriler, basit canlılar olmalarına karşın özel birçok biyolojik özelliklerden sorumlu çok iyi gelişmiş hücre yapısına sahiptir. Bu özelliklerden birçoğu sadece bakterilere özeldir ve arkelerde veya ökaryot canlılarda bulunmamaktadır. Bakteriler; kendilerinden daha büyük canlılara kıyasla daha basit yapılara sahip oldukları ve deneysel olarak kolayca değişime uğratılabildikleri için, yapıları çok iyi anlaşılmış ve kendisinden daha gelişmiş canlılarda da bulunan birçok biyokimyasal özelliğin bakterilerde bulunduğu ortaya çıkmıştır.

Hücre morfolojisi

Bakterilerin belki de en temel yapısal özelliği şekilleridir. Tipik örnekleri;

  • Koklar (daire şekilli)
    Yüzlerce Örnek
    Coccus-Kok(Küresel bakteriler)
  • Basiller (çubuk-rod şekilli)
  • Spiraller
  • Filamentöz (uzatılmış)

olanlarıdır.

Hücre şekilleri genellikle bahsi geçen bakteriler için özeldir ancak büyüme koşullarına göre oldukça çeşitlilik göstermektedir. Bazı bakteriler oldukça karmaşık yaşam döngülerine,çıkıntı ve uzantılara sahiptir. Ayrıca bazı türler (örneğin rod Gram-pozitif bakteriler) yeniden üreme yeteneğine sahip spor oluşturabilme yeteneğine sahiptir. Bakterilerin, ışık mikroskobu altında incelendiğinde genellikle farklı şekillerde oldukları ve Petri kaplarında çoğaltıldıklarında farklı şekilde koloni oluşturdukları gözlenir. Bu özellikler, genellikle bilinmeyen bir bakteri türü keşfedildiğinde mikrobiyologlar tarafından ilk sınıflandırma kriteri olarak kullanılmıştır.

Bakterilerin belki de en çok bilinen yapısal özelliği (bazı istisnalar hariç) küçük yapılarıdır. Örneğin Escherichia coli bakterisi hücreleri 2 mikrometre (μm) uzunluk, 0.5 mikrometre çap ve 0.6-0.7 μm³ hacmi ile ortalama bir bakteri büyüklüğüne sahiptir. Bu, çoğunluğunu suyun oluşturduğu 1 pikogram yaş ağırlıkla uyum göstermektedir. Kuru ağırlık ise 0.2 pikogram ile yaş ağırlığının %20'sine denk gelmektedir. Bakteri hücresinin kuru ağırlığının yaklaşık yarısını karbon elementi oluşturmaktadır. Bu karbonun da yarısı bakteri yapısına katılan proteinlerde bulunmaktadır. Bakterilerin bu küçük yapısı son derece önemlidir. Çünkü bu; çok hızlı madde alımı, hücre içi madde dağıtımı ve atık maddelerin dışarı atılmasını sağlayan büyük yüzey alanı-hacim oranına imkân sağlamaktadır. Düşük yüzey alanı-hacim oranında bakterinin normal metabolizmada yapabileceği, besinlerin dağıtım hızı ve atıkların hücre zarından dışarı atılma oranı kısıtlanır. Bu da bakteriyi dış dünyada yaşamını sürdürebilme yeteneğini kısıtlar.

Hücre duvarı

Bakterilerde hücre zarfı, hücre zarı ve hücre duvarından oluşmaktadır. Diğer organizmalarda olduğu gibi; bakteri hücre duvarı, bakteriye yapısal bütünlük sağlamaktadır. Prokaryot canlılarda, hücre duvarının ilk görevi hücre içi protein konsantrasyonunun hücre dışı protein konsantrasyonundan oldukça büyük olması sonucu ortaya çıkan turgor basıncından hücreyi korumaktır. Bakteri hücre duvarı, diğer organizmalardan farklı olarak peptidoglikandan oluşmaktadır. Peptidoglikan, değişen N-asetilmuramik asit (NAM) ve N-asetilglikozamin (NAG) parçalarının eşit miktarda bir araya gelmesiyle oluşan bir polisakkarittir. Peptidoglikan hücre duvarının sıkılığından ve hücre şeklinin oluşmasından sorumludur.Bu yapı, göreceli olarak oldukça fazla pora sahiptir ve küçük maddelere karşı bir bariyer görevi görmemektedir. Tüm bakteri hücre duvarları (mikoplazma gibi birkaç bakteri hariç) peptidoglikan içermesine karşın, tümü aynı yapısal özellik göstermezler. Bakterilerde yaşam için hücre duvarı bulunduğundan - ve ökaryotlarda bulunmadıklarından - antibiyotikler insan hücrelerine zarar vermeden hücre duvarı sentezini bozarak bakteri enfeksiyonlarını durdururlar.

İki temel tip bakteri hücre duvarı vardır: biri Gram-pozitif diğeri de Gram-negatif. Bu farklılaşma Gram boyasıyla boyanıp boyanmama durumuna göre değişmektedir. Her iki hücre duvarı tipi için de 2 nanometreden küçük maddeler porlardan geçebilmektedir. Eğer bakteri hücresi tamamen ortadan kalkmışsa protoplast, kısmen ortadan kalkmış ya da zarar görmüşse sferoplast olarak isimlendirilir. Penisilin gibi β-Laktam antibiyotikleri peptidoglikan yapısındaki çapraz zincirleri kırarak yapısını bozar. İnsan gözyaşında bulunan lizozim enzimi de bakterinin hücre duvarını eriterek vücudun savunmasına katkı sağlar.

Gram-pozitif hücre duvarı

Gram-pozitif bakterilerin hücre duvarı, bu duvarın %95'ini oluşturan kalın bir peptidoglikan tabakasından oluşmaktadır. Bu oran Gram-negatiflerde %5-10'dur. Bazı Gram-pozitif bakterilerin hücre duvarı glikozamin'lere ve muramikasit'lere saldıran lizozim ile tamamne parçalanabilmektedir. Fakat Staphylococcus aureus gibi bazı Gram-pozitif bakterilerin hücre duvarı lizozime karşı dirençlidir. Çünkü bu bakteriler, hücre duvarlarının muramikasit kısımlarındaki 6. karbonda O-asetil grubuna sahiptir. Gram-pozitif hücrelerin duvarlarında teikoik asit ve bazı polisakkaritler bulunmaktadır. Teikoik asit bunlardan en yaygın olanıdır. Bu madde, ribitol fosfat ve gliserol fosfattan oluşmakta ve sadece Gram-pozitif bakterilerin hücre duvarlarının yüzeylerinde yer alırlar. Fakat teikoik asitin fonksiyonu tam olarak anlaşılamamıştır ve tartışmalıdır. Gram-pozitif hücre duvarının önemli bileşenlerinden biri de lipoteikoik asittir. Bu maddenin fonksiyonlarından biri de bakteriye antijenik özellik katmaktır. Teikoik asidin hücre zarı ile bağlantısı bulunmamasına karşın lipoteikoik asidin hücre zarı lipid tabakası ile bağlantısı vardır.

Gram-negatif hücre duvarı

Gram-negatif bakterilerin hücre duvarı Gram-pozitiflerin tersine oldukça incedir. Bu sebeple de darbelere daha duyarlıdır. Gram-negatif bakterilerde hücre zarının hemen yakınında bir peptidoglikan tabaka bulunmakla beraber ilk hücre duvarı katmanından biraz uzakta aynı yapıya sahip bir ikinci yapı daha bulunmaktadır. Bu yapılar, Gram boyasında bakterinin boyanmamasında etkili olur. Dış yapı lipopolisakkarit ve fosfolipid içerir. Dış katmanın sahip olduğu lipopolisakkaritler sıklıkla bakterilerin alt türlerinde değişiklik gösterir ve antiejen özelliği göstermektedir. Endotoksin olarak da adlandırılan lipopolisakkaritler, polisakkarit ve lipid A'dan oluşmaktadır ve bakteri toksisitesinden sorumludur. Gram-negatif bakterilerin peptidoglikan tabakaları arasında periplazmik boşluk olarak adlandırılan bir yapı bulunmaktadır. Bu yapı, madde alışverişinde görevli proteinler ve parçalayıcı enzimler içerir.

Hücre zarı

Bakteriyel hücre zarı; ikili fosfolipid katmanından oluşmuştur. Bu sebeple de diğer canlılarda olduğu gibi hücre zarı seçici geçirgen özellik gösterir ve madde alışverişinde görev alır. Bu fonksiyonlara ek olarak prokaryot hücre zarları enerji üretimi için gerekli protomotor kuvvetin üretilmesinden sorumlu yapı ve maddeleri içerir. Ökaryotların tersine bakteriyel hücre zarında sterol bulunmaz (mikoplazmalar gibi bazı bakteriler hariç). Fakat bakteriler, sterolün görevini üstlenen ve sterol benzeri bir madde olan hopanoidleri içerir. Yine ökaryotların tersine bakteriyel hücre zarı oldukça geniş çeşitlilikte yağ asidi içerir. Bu yağ asitleri, tipik doymuş ve doymamış yağ asidi yapısıyla beraber metil, hidroksil ve hatta siklik gruplar içerir. Bu yağ asitlerinin oranları, bakteri tarafından ayarlanarak hücre zarının akışkanlığı düzenlenir.

Fosfolipidler gibi yağ asidi molekülleri de yüklü moleküllere karşı geçirgen değildir. Ancak porin adı verilen proteinler vasıtasıyla pasif taşıma ile iyonlar, sakkaritler ve aminoasitler taşınır. Bu moleküller hücre zarının sitoplazmaya bakan sitoplazmik membran ile dış yüzeye bakan dış membran arasında periplazma denilen aralıkta bulunmaktadır. Periplazma, peptidoglikan tabaka ve maddelerin bağlanmasını sağlayan veya hidrolizis ve hücre dışı sinyallerin alınmasından sorumlu proteinleri içerir. Periplazma yüksek peptidoglikan ve protein içeriği nedeniyle akışkan olmaktan çok jel tipi bir yapıya sahiptir. Dış membran ile sitoplazmik membran arasında bulunmasından dolayı, alınan sinyaller ve bağlanan maddeler; içinde gömülü olarak bulunan taşıyıcı proteinler ve sinyal proteinleri sayesinde taşınmaktadır.

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Bakteri</span> mikroorganizma üst âlemi

Bakteri (İngilizce telaffuz: [bækˈtɪəriə] ( dinle); tekil isim: bacterium), tek hücreli mikroorganizma grubudur. Tipik olarak birkaç mikrometre uzunluğunda olan bakterilerin çeşitli şekilleri vardır, kimi küresel, kimi spiral şekilli, kimi çubuksu, kimi virgül şeklinde olabilir. Yeryüzündeki her ortamda bakteriler mevcuttur. Toprakta, deniz suyunda, okyanusun derinliklerinde, yer kabuğunda, deride, hayvanların bağırsaklarında, asitli sıcak su kaynaklarında, radyoaktif atıklarda büyüyebilen tipleri vardır. Tipik olarak bir gram toprakta bulunan bakteri hücrelerinin sayısı 40 milyon, bir mililitre tatlı suda ise bir milyondur; toplu olarak dünyada beş nonilyon (5×1030) bakteri bulunmaktadır, bunlar dünyadaki biyokütlenin çoğunu oluşturur. Bakteriler gıdaların geri dönüşümü için hayati bir öneme sahiptirler ve gıda döngülerindeki çoğu önemli adım, atmosferden azot fiksasyonu gibi, bakterilere bağlıdır. Ancak bu bakterilerin çoğu henüz tanımlanmamıştır ve bakteri şubelerinin sadece yaklaşık yarısı laboratuvarda kültürlenebilen türlere sahiptir. Bakterilerin araştırıldığı bilim bakteriyolojidir, bu, mikrobiyolojinin bir dalıdır.

Hücre bir canlının yapısal ve işlevsel özellikler gösterebilen en küçük birimidir. Hücre kelimesi, ; Latince küçük odacık anlamına gelen "cellula" kelimesinden Robert Hooke tarafından türetilmiştir. Hücrenin içerisinde "Solunum, Boşaltım, Beslenme, Sindirim" gibi yaşamsal faaliyetler gerçekleşir.

<span class="mw-page-title-main">Hücre zarı</span> Bir hücrenin içini dış ortamından ayıran biyolojik zar

Hücre zarı ya da hücre membranı, hücrenin dış kısmında bulunan, molekülleri özelliklerine göre hücre içine alan veya dışarı bırakan seçici geçirgen katmandır. Hücre zarı dinamik ve esnek bir yapıya sahiptir.

<span class="mw-page-title-main">Lipit</span> Katı ve sıvı yağ

Lipit, tüm canlıların yapısında bulunan temel organik bileşiklerden biridir. Lipitler, doymuş ve doymamış yağlar olarak ayrılır. Doymamış yağlar, oda sıcaklığında sıvı hâlde bulunan lipitler; doymuş yağlar ise oda sıcaklığında katı hâlde bulunan lipitlerdir. Biyolojik önemi olan lipitler için yağ asitleri, nötr lipitler (trigliserit), fosfolipitler ve steroitler örnek gösterilebilir. Lipitler, insan ve hayvanların temel besinleri arasında yer alır.

<span class="mw-page-title-main">Fosfolipit</span> Lipit sınıfı

Fosfolipitler dört bileşenden oluşurlar; bir veya iki yağ asit grubu, negatif yüklü bir fosfat grubu, bir alkol grubu ve de bunları birbirine bağlayan bir omurga. Gliserol omurgalı fosfolipitlere gliserofosfolipit veya fosfogliserit denir. Sfingozin omurgalı tek bir fosfolipit vardır: sfingomiyelin. Hücre zarlarının (membranlarının) ana bileşenleri fosfolipitler, kolesterol ve glikolipitlerdir.

<span class="mw-page-title-main">Gram negatif bakteri</span> Bakteri ayrımında kullanılan Gram boyasını tutmayan bakteri grubu

Gram-negatif bakteriler Gram boyama prosedürü sırasında kristal viyole boyasını tutmayan bakterilerdir. Gram-pozitif bakteriler, alkolle yıkandıktan sonra mavi rengi tutmaya devam ederlerken, Gram-negatif bakteriler mavi rengi kaybederler. Gram boyama testinde kristal viyoleden sonra bir karşı boya eklenir. Bu boya Gram-negatif bakterileri kırmızı-pembe renge boyar. Bu test, hücre duvarlarının türüne göre çok farklı olan iki bakteri tipini ayırmakta son derece faydalıdır.

<span class="mw-page-title-main">Fagositoz</span>

Fagositoz, bir fagositin solid partikülleri yakalayıp yutması ve sitoplazmasında oluşturduğu fagosom adı verilen boşluğa hapsederek eritme (sindirme) çabasıdır. Fagosite ettikleri başlıca solid partiküller canlı etkenler (mikroplar), ölü hücre ve doku artıkları, suda erimeyen mineraller ve metal tuzları, yabancı cisimler vb. oluşumlardır. Fagositler ve fagositoz olgusu ilk kez 1882 yılında İlya İlyiç Meçnikov tarafında bulundu. Bu buluşu ona Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülünü kazandırdı.

<span class="mw-page-title-main">Gram boyama</span>

Gram boyama, bakterileri hücre duvarlarının kimyasal ve fiziksel özelliklerine göre iki büyük gruba ayırmak için kullanılan empirik bir yöntemdir.

<span class="mw-page-title-main">Gram pozitif bakteri</span>

Gram pozitif bakteri, gram boyama prosedüründen geçtikten sonra mikroskop altında mavi-siyah veya mor renk alan bakterilerdir. Bu rengin sebebi Gram pozitif bakterilerin hücre duvarlarının kristal viyole/iyot karışımını tutmasıdır. Gram negatif bakterilerin aksine Gram pozitif bakterilerin hücre duvarlarının dışında "dış zar" bulunmaz. Peptidoglikan hücre duvarı daha kalın olan gram pozitiflerin boyaları tutma kuvvetleri fazladır.

<span class="mw-page-title-main">Ökaryot</span> hücrelerinde bir çekirdek ve genellikle organeller içeren canlılar

Ökaryotlar, hücrelerinde bir çekirdek ve –genellikle– organeller içeren bir canlılar grubu olup, bilimsel sınıflandırmada arkeler ve bakterilerle beraber tüm canlıları kapsayan üç ana gruptan biridir.

<span class="mw-page-title-main">Prokaryot</span> fosfolipid barındıran hücre duvarı ve tek helezonlu DNA molekülü hücre içinde serbest halde bulunan mikroorganizmalar

Prokaryotlar ya da Prokaryota; bakteriler, siyanobakteriler, riketsiyalar, aktinomisetler, arkealer ve mikroplazmaların gruplarının dahil olduğu; gerçek çekirdek zarları ve membrana bağlı organelleri olmayan, fosfolipid barındıran hücre duvarı ve tek helezonlu DNA molekülü hücre içinde serbest halde bulunan mikroorganizmaları kapsayan canlılar üst alemdir.

<span class="mw-page-title-main">Bakteriyofaj</span> Bakteri enfekte eden virüs

Bakteriyofaj, bakterileri enfekte eden bir virüstür. Terim genelde kısaltılmış hali olan faj olarak kullanılır.

Kapsül, bakteri hücre duvarının dışında yer alan bir tabakanın ismidir. Genelde polisakkaritlerden oluşmakla beraber içinde başka tür malzeme de bulunabilir. Kapsül bakterinin fagositoz yapmasını engeller, ayrıca içinde bulunan su bakteriyi kurumaya karşı korur. Kapsüller fajları dışlarlar, ayrıca deterjanlar gibi çoğu hidrofobik maddenin bakteriye ulaşmasına engel olurlar.

S-tabakası, hücre zarfının bir parçasıdır ve genellikle gram-pozitif ve gram-negatif bakterilerde bulunur. Yapısında protein ve glikoprotein vardır. Gram - negatif bakterilerde, S-tabakası doğrudan dış membrana bağlıdır. Gram-pozitif bakterilerde, S-tabakası peptidoglikan tabakaya bağlıdır. S-tabakası hücreyi iyon ve pH değişimleri dışında osmotik basınç ve yabancı enzimlere karşı da korur. Ayrıca bazı bakteri hücrelerinde şeklin oluşumunda ve zarfın sağlamlığında rol oynar. Ancak, bu bir hücre membranı değildir.

Teyikoik asit gram+ bakterilerdeki peptidoglikan tabakası içinde bulunan moleküllerin genel adıdır. Teikonik asitler fosfat, şeker ve bazı aminoasitler içeren poligliserol veya poliribitol moleküllerine sahiptir. Teikonik asit polimerleri bazı durumlarda plazma membranına tutunmuş durumdadır ve bu formları lipoteikonik asit olarak isimlendirilir. Teikonik asit moleküllerinin fonksiyonları tam olarak bilinmemektedir. Bununla birlikte gram+ bakterilerin doğada yaşayabilmeleri için gerekli olan moleküllerdir.

Kalıp tanıma reseptörleri veya PRRler, mikrobiyal patojenler veya hücresel stresle ilgili molekülleri tanımak için bağışıklık sistemi hücrelerince üretilen proteinlerdir. Örnek, desen veya patern tanıma reseptörleri olarak da adlandırılabilmektedirler.

Endotoksinler bakteri gibi patojenlerin içinde bulunan, potansiyel olarak toksik olabilecek bileşiklerdir. Endotoksinler bakteri tarafından salgılanmazlar, ama bakterinin parçalanırsa ortama salınan, onun yapısal bir bileşenidirler. Endotoksinler ile enterotoksinler karıştırılmamalıdır.

<span class="mw-page-title-main">Bağırsak bezi</span>

Bağırsak bezi veya Bağırsak kriptası ya da Liberkühn Kriptaları, ince bağırsaktaki basit veya dallanmış tübül bezleri(ekzokrin bez tipleri)dir.

Mycoplasma mobile, tatlı su balıklarının solungaçlarında nekroza neden olan parazitik bir bakteri türüdür. Parazitik veya komensal olabilen azaltılmış genom boyutlarına sahip bakterileri kapsayan Mollicutes sınıfına aittir. Gram pozitif bir bakteridir, ancak hücrelerinde peptidoglikan katmanı yoktur. M. mobile hücreleri, nesneler ile yüzeylere tutunmadan ve yüzey proteinlerinin konağın bağışıklık yanıtlarından kurtulmasına olanak sağlayan bir düzenek olan antijenik çeşitlilikten sorumlu yüzey proteinlerini de içeren membrana bağlanmış proteinlerle kaplıdır. M. mobile hayatta kalması; konak hücrelerini bağlayıp enfekte etmesine, konağın bağışıklık sisteminden kaçmak için kendi yüzey proteinlerini değiştirmesine ve besinler ile iyonları taşımasına izin veren yüzey proteinlerine bağlıdır.

Hücre zarfı, bir bakterinin iç hücre zarını ve hücre duvarını içerir. Gram-negatif bakterilerde bir dış zar da bulunur. Bu zarf, hücre duvarının bulunmadığı Mollicute'lerde mevcut değildir.