Konular HEL109 MİKROBİYOLOJİ – PARAZİTOLOJİ (3 0 2 4) Mikrobiyolojiye Giriş, mikroorganizmaların sınıflandırılması, genel özellikleri Bakteri metabolizması, beslenmesi, çoğalması Normal mikrop florası, enfeksiyon ve bulaşma yolları Sterilizasyon ve dezenfeksiyon Antijen ve antikorlar, bağışıklık Aşılar ve serumlar Stafilokok, streptokok, pnömokok ve Neisserria Mikobakteriler Aerob ve anaorob gram pozitif basiller Gram negatif enterik bakteriler Mikoplazma, riketsiya ve klamidya Mantarların genel özellikleri Protozon ve helmintlerin genel özellikleri Paraziter hastalıklar.

Mikrobiyolojiye Giriş, mikroorganizmaların sınıflandırılması, genel özellikleri

Mikroorganizma: Çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük olan canlılardır.

Mikrobiyoloji: Micros (küçük) Bios (hayat) Logos (bilim) Minicanlıların morfolojisi ve biyolojisini inceleyen bilim dalı

Mikrobiyolojinin bölümleri Tıbbi mikrobiyoloji İnsanda hastalık yapan mikroorganizmaları inceleyen bilim dalı Çevre mikrobiyolojisi Endüstriyel mikrobiyoloji Tarım mikrobiyolojisi Uzay mikrobiyolojisi

Mikrobiyoloji öğrenmek bize ne sağlar  Yararlı mikrobiyal etkiler; Ölü organik maddelerin ortadan kaldırılması Oksijen üretimi Toprakta azot birikimi Su-besin zinciri Toksik bileşiklerin ortadan kaldırılması

Endüstriyel kimyasal üretim Biyoteknoloji Aşı üretimi Yiyecek üretimi Yoğurt, turşu, peynir v.b. Alkolik fermentasyon Bira, şarap üretimi Antibiyotik üretimi Endüstriyel kimyasal üretim Alkol, aminoasitler, vitamin, sitrik asit Biyoteknoloji İnsülin üretimi Aşı üretimi Bilimsel çalışmalar

Diğer canlılara göre yapıları basit Çoğu yaşamsal sürecin tek hücreli basit bir canlıda anlaşılması kolay Çok sayıda mikroorganizma kolaylıkla kullanılabilir Çalışmanın istatistiksel güvenirliğini sağlar Hızlı çoğalır Genetik aktarım ve sonuçlarının izlenmesi çalışmaları için uygun

İnfeksiyon hastalıkları tüm ölümlerin ~ % 25 nedeni Influenza Dört milyon insan HCV taşıyıcısı İlaç dirençli tüberküloz önemli sorun Gıda kaynaklı enfeksiyonlar Hastane enfeksiyonları HIV

Yeni infeksiyon etkenleri tanımlanıyor Ebola virüs Zika virüs

Hastalıkların yayılmasını hızlandıran etkenler!!! Seyahatlerin artışı Yiyecek hazırlama yöntemlerinin çeşitliliği Yeni tarımsal uygulamalar

Tıbbi uygulama artışı Yoğun antibiyotik kullanımı Cinsel davranış bozuklukları Ekonomik, sosyal, politik değişiklikler

Ya sonra ???? Ekonomik farklılıkların artışı enfeksiyonların yayılımını arttıracak Biyoterörizm nedeniyle şarbon ve çiçek önem kazanacak İklim değişiklikleri nedeniyle vektör ilişkili hastalıklarda artış olacak

Sonuç olarak Mikrobiyoloji önemini korumaya devam edecek…

Mikroorganizmaların Sınıflandırılması Hücre olanlar Bakteri Protozoa Fungus Hücre olmayanlar Virüs Prion

Virus Işık mikroskobu ile görülemeyecek kadar küçük Temel olarak bir kılıfla çevrelenmiş genetik materyal DNA/RNA

Bazılarında zarf adı verilen ikinci bir çevreleyici tabaka mevcut Canlı hücre içinde metabolik aktif

Prion Protein yapısında enfeksiyöz partiküller Nükleik asit içermez Creutzfeldt-Jakop hastalığı (CJD) ve varyantları etkeni Nörodegeneratif hastalık Normal beyin dokusunda yapısal bozukluk Beyin dıkusunda süngerimsi görünüm oluşturan kanalların oluşumu, ilerleyci beyin hasarı ve ölüm İnkübasyon periyodu 5-20 yıl Günümüzde bilinen tedavisi yok

Hücre olanlar (sellüler) Prokaryot Cyanobacteria (mavi-yeşil algler) Archaebacteria Bacteria Ökaryot Algler Funguslar Protozoonlar

Bakteri Fungus Protozoa Hepsinde genetik materyal DNA Hepsinde sitoplazma ve hücre zarı var Biyosentez yapılabilir Bakteriler prokaryot, Diğerleri ; ökaryot yapıda

Prokaryot Nükleus bulunmaz DNA tek ve sirküler kromozom biçiminde Ek olarak plazmid DNA’sı bulunabilir Organel yok Ribozom dışında

Ökaryot Nükleus bulunur DNA nükleus içinde Zar ile çevrilidir DNA nükleus içinde Sitoplazmada hücre zarına bağlı organeller mevcut Mitokondri Endoplazmik retikulum Golgi Lizozom

Ökaryot ve prokaryot hücre özellikleri Gerçek nükleus Var Yok Hücre boyutu >2.0 mikrometre 0.2-2.0 mikrometre Mitokondri Azot oluşumu Mitoz Endospor Değişken Flajella ~ 0.2 µm 0.01 – 0.02 µm

Bakteri morfolojisi Bakteri hücrelerinin büyüklüğü 0,3-5µm

İkiye bölünerek çoğalır Çoğu bağımsız bir metabolizmaya sahip Bakteriler Tek hücreli İkiye bölünerek çoğalır Çoğu bağımsız bir metabolizmaya sahip Chlamydia ve Riketsiya dışında Zorunlu hücre içi bakteriler

Kromozom yapısı Tek çembersel DNA Bakterinin ortasında birbiri üzerine katlanmış bir oluşum halinde 1 mm uzunluğunda Yaklaşık 2000 gen içermektedir Bakteri bölünmesi sırasında mezozoma tutunarak replike olur

Bakteri 1mm.uzunluğundaki DNA’yı 0.2µm.lik hücresel boyuta sığdırmak zorunda DNA süpersarmal hale getirilerek bakteri hücresine sığdırılır Süpersarmal yapı topoizomeraz enzimleri ile sağlanmaktadır Topoizomeraz II (DNA giraz) Topoizomeraz IV

Sitoplazma ve sitoplazmik yapılar Saydam ve kolloid bir yapı Su, iyonlar, metabolitler ve makromoleküller Ribozom Granüller Plazmid

Stoplazmadaki partiküllerin en önemlisi ribozomlardır. Tüm hücre RNA’sının %80’ini oluşturur ve protein sentezinde rol alırlar.

Stoplazma sıvısı içinde bakteri hücresi eskidikçe oluşan çeşitli granüller bulunmaktadır. Protein ve nükleik asit sentezi sırasında karbon kaynağı olarak kullanılırlar.

Sitoplazmik granüller Bakteri tarafından sentez edilir Ozmotik etkileri yok, suda çözünmez Protein ve nükleik asit sentezi başlayacağı zaman karbon kaynağı olarak kullanılır Poli-β-hidroksi bütirik asit polimerleri Nişasta-glikojen granülleri Polimetafosfat granülleri (metakromatik granüller) Sülfür granülleri

Sülfür granülleri ise, bazı kükürt kullanan bakteriler tarafından kullanılırlar. Stoplazmadaki partiküllerin en önemlisi ribozomlardır. Tüm hücre RNA’sının %80’ini oluşturur ve protein sentezinde rol alırlar.

Plazmidler Bakteri kromozomundan bağımsız olarak çoğalabilen ekstrakromozomal DNA molekülleridir. Gram negatif bakterilerde daha fazla mevcut Antibiyotik direnç geni ve bazı yapısal özellik genleri taşırlar. Bakteriye konjugasyon yolu ile alınırlar

Konjugasyon; DNA molekülünün verici bakteriden alıcı bakteriye iki bakterinin fiziksel teması aracılığıyla aktarılmasıdır. Hücrelerin bir kısmı konjugasyon yapabilme özelliğine sahip fertilite faktörü veya seks faktörü taşırlar.

Fertilite faktörü taşıyan hücreler F+ (erkek hücre) Fertilite faktörü taşımayan hücre F- (dişi hücre) F faktörünün konjugasyon yapabilme özelliği bir grup transfer geni tarafından sağlanır.

İki hücre yakın temas haline gelir. İki bakterinin hücre zarları kaynaşarak arada konjugasyon köprüsü (veya F pilusu) adı verilen stoplazmik bir köprü oluşur. DNA F pilus aracılığıyla diğer bakteriye aktarılır. Verici ve alıcıd atek zincir kalan DNA molekülleri replikasyon enzimleri ile komplementerine tamamlanır.

Sitoplazmik zar %30-60 fosfolipid %30-50 protein Karbonhidratlar Sterol yok Mikoplazma cinsi bakteriler sterol içeren besiyerinde üretildiklerinde hücre zarına sterol yerleşir

Stoplazmayı kese gibi saran bir zar olup İki lipit ve aralarında bulunan bir protein tabakadan oluşur

Sitoplazmik zar görevleri Seçici geçirgenlik ve aktarım Elektron transportu Hidrolitik ekzoenzimlerin salınması Biyosentez işlevi Kemotaktik sistemler

1. Seçici geçirgenlik ve aktarım Büyük moleküllerin hücre içine girmesi engellenir Gerekli iyonların geçmesine izin verilir Özgül protein sistemleri ile pasif difüzyon hızlandırılır, aktif transport kolaylaştırılır permeazlar

Sitoplazmik membrandan madde geçişi; Pasif difüzyon Ozmoz Kolaylaştırılmış diffüzyon Taşıyıcı proteinler yardımıyla Aktif diffüzyon

Pasif difüzyon Etanol N₂ Su Üre Gaz veya yüksüz küçük moleküllerin çift katlı fosfolipid membran üzerinden yüksek konsantrasyondan düşük konsantrasyona doğru hareketi Etanol N₂ Su Üre

Osmozis Suyun gradiyent farkı ile hareketi

Moleküllerin taşıyıcı proteinler ile aktarımı Besleyici moleküllerin çoğu doğal çevrelerde oldukça az Taşıyıcı proteinler ile hücre içine alınması kolaylaşıyor Özgül moleküller, ilişkili molekül grupları ve iyon aktarımı bu şekilde sağlanıyor.

Sitoplazmik zarda aktif transport a) Primer (birincil) transport sistemi: Pompa sistemi Maddelerin geçişi için metabolik enerji kullanılır Aerob bakterilerde elektron transport sistemine dayanır b) İkincil transport sistemi: Taşıyıcı katyon ve permeazlara bağlanarak hücre içine alınım

2. Elektron transportu Yüksek redoks potansiyeli içeren proteinlere bağlanarak olmaktadır Sitokromlar Demirli proteinler Kinolonlar Flava proteinleri Enerji depolama; oksidatif solunum veya fermentasyon ile oluşur.

3. Hidrolitik ekzoenzimlerin salınması Besin kaynağı olarak kullanılan polimerler sitoplazmik zardan geçebilecek kadar küçük parçalara ayrılır Gram negatif bakterilerde periplazmik aralığa Gram pozitif bakterilerde dış ortama salgılanmaktadır

4. Biyosentez işlevi Hücre duvarı prekürsörleri Fosfolipit ve DNA ile ilgili enzimler Hücre çeperi sentezi için gerekli maddeler, protein sentezi için gereken enzimler burada yapılır.

5. Kemotaktik sistemler Ayrıca, kemotaksis ve duyusal olaylar için gerekli reseptörler de burada bulunmaktadır.

Mezozomlar Sitoplazmik zarın sitoplazma içine kıvrılması ile oluşur Septal mezozom Bakteri kromozomunun bir ucuyla yapışık olduğu bölge Kromozom replikasyonu buradan başlar Lateral mezozom Plazmid çoğalması Spor oluşumu Protein depolama

Bakteri hücre duvarı Mycoplasma ve Ureoplasma türleri dışında tüm patojen bakterilerde mevcuttur. Bakteriye şekil verir Bakteriyi çevre şartlarından korur İç-dış ozmotik basınç farkına dayanıklık sağlar Patojenite ile ilgili kimyasal bileşikleri içerir

Peptidoglikan tabaka Mukopeptid, murein N-asetilmuramik asit (NAMA) N-asetilglukozamin (NAGA) Peptidoglikan iskelet bakterilerin tümünde aynı yapıdadır

Gram negatif bakterilerde bir veya iki katmandır Gram pozitif bakterilerde peptidoglikan tabaka 40’a yakın katmandan oluşur Hücre duvarı ağırlığının yaklaşık %50’si Gram negatif bakterilerde bir veya iki katmandır Hücre duvarı ağırlığının %5-10’u

Yapı Çoğalma Canlı kalma Peptidoglikan tabaka; İçin esansiyel olan yapıdır!!!!

İnfeksiyon sırasında; Fagositoz önlenmesi Lenfosit üzerine mitojenik etki Pirojenik

Lizozim ile parçalanır Lizozim; göz yaşı, mukus içinde bulunan bir enzimdir. Peptidoglikan tabakada glikan bağları parçalar

Bakterilerde Gram boyanma Gram boyası 1884 Christian Gram Kristal viole , mor Peptidoglikan tabaka ile bileşik oluşturur. Lugol , kahverengi Kristal violeyi peptidoglikan tabakaya tespit eder Aseton-alkol (1:1) Renksizleştirme amacı ile kullanılır Safranin, pembe Zıt boya olarak kullanılır

Bakterilerde Gram boyanma özelliği Hücre duvar yapısı ile ilişkilidir!!!! Gram pozitif bakterilerde, peptidoglikan tabaka daha kalındır Renksizleştirme süresinde boya bu tabakaya bağlı kalır Bu nedenle zıt boya olarak daha sonra ilave edilen safranin ile boyanmaz Bu özellikteki bakteriler kristal violenin rengi olan mor renkte görünürler

Gram negatif bakterilerde ise peptidoglikan tabaka daha incedir. Renksizleştirme süresinde boya bu tabakadan ayrılır. Bu özellikteki bakteriler daha sonra ilave edilen safraninin rengi olan pembe renkte görülmektedir.

Gram pozitif bakteri hücre duvarı Peptidoglikan Teikoik asit

TEİKOİK ASİT Bakteriye antijenik özellik kazandırır Negatif yüklüdür Gram pozitif hücre duvarına negatif yük kazandırır Fosfat grupları ile birleşmiş gliserol veya ribitol polimerleridir Ribitol-teikoik asit Gliserol-teikoik asit

Gliserol-teikoik asit Ribitol-teikoik asit Peptidoglikanda NAM’a bağlı: Duvar teikoik asidi Gram pozitif bakterilerin bazılarında bulunur Gliserol-teikoik asit Sitoplazmik zarda glikolipide bağlı, mezozomlarda yoğun: Zar teikoik asidi Gram pozitif bakterilerin hepsinde bulunur

Teikoik asit; Hücre yüzey proteinleri ile birlikte bakteriye antijenik özellik kazandırır Diğer bakterilere ve memeli hücre yüzeyindeki özel proteinlere tutunmayı sağlar Lizozimden etkilenmez

Gram negatif bakteri hücre duvarı Dış zar Fosfolipid+lipopolisakkarit+proteinler Lizozim ve hidrofobik moleküllere karşı bariyer Uygun olmayan ortam koşullarında korunma Porinler

Lipopolisakkarit Lipid A Kor polisakkariti Polisakkarit

Lipopolisakkarit İnsan ve hayvanlar için toksik Gram negatif bakteri endotoksini Ateş şok ölüm B lenfosit, makrofaj aktivasyonu IL-1, IL-6, TNF diğer sitokinlerin salınımı Toksik etki Lipid A ile oluşur Hücre yüzeyine sıkıca bağlı Hücre parçalanmasıyla açığa çıkar

Lipid A Dış zarın içine gömülmüştür Üç yağ asidi ve fosfat ile birleşmiş olan iki glikoz amin şeker türevi içerir 2-keto-3-deoksimannooktulosonik asit ketodeoksioktonat

Kor polisakkaridi Polisakkarid Tüm Gram negatif bakterilerde benzer özellikte Lipid A ile birleşir Polisakkarid Kısa polisakkarit zincirlerinden oluşur Türe özgüldür Bakterinin O (somatik) antijenini oluşturur

Lipoproteinler Dış zarı peptidoglikan tabakaya bağlar

Periplazmik bölge Hidrolitik enzimler Proteaz Lipaz Nükleaz Karbonhidrat parçalayan enzimler Gram negatif bakteri virülans faktörleri Kollajenaz Hyalorinidaz Beta-laktamaz Şeker transport sistemleri Bağlayıcı protein ve bileşikleri içerir

Penisilin bağlayan proteinler (PBP) Penisilin ve diğer beta-laktam antibiyotikleri bağlayan proteinler Hücre membranında bulunur Zar proteinlerinin %4’ünü oluşturur Yapıları birbirine benzeren 4 farklı PBP mevcut

protoplast sferoplast L formu

Protoplast Gram pozitif bakterilerin hücre duvarı içermeyen şekilleri Lizozimin etkisi Hücre duvar sentezini engelleyen antibiyotiklerin etkisi

Sferoplast Gram negatif bakterilerin hücre duvarı içermeyen şekilleri Dış-iç ortam ozmatik basıncı dengede ise bakteri yaşamını sürdürür

L formu Bölünme yeteneğini koruyan hücre duvarı bulunmayan bakteri Hücre duvar sentezini engelleyen antibiyotiklerden korunma sağlar Olumsuz etkilerin ortadan kalkmasıyla duvar sentezi yapılabilir

Aside dirençli bakteri (Mycobacterium) hücre duvarı

ARB boyama, aside dirençli bakterileri boyama yöntemidir. Genellikle mikobakteri türlerini tanımlanmasında, çoğunluklada Tüberküloz (Verem), hastalığının etkeni olan Mikobakteri tüberküloz (Mycobacterium tuberculosis) tanımlanmasında kullanılır.

Aside dirençli mikroorganizmalar, hücre çeperinde bulunan balmumu yapısından dolayı, diğer boyama yöntemleri ile boyanamazlar. Bu boyama yöntemini ilk kez tanımlayanlar 2 Alman bilim adamı, Ziehl ve Neelsen’dir. Bundan dolayı bu boyama yöntemine ARB boyama ile birlikte  Ziehl-Neelsen boyama da denmektedir.

Aside dirençli boyama (Erlich-Ziehl-Neelsen) 1. Karbol fuksin 3 dk. Alttan ısıtma uygulanır. Kaynatılmaz 2. Asit-alkol 1 dk. %3 HCl-Etil alkol 3. Metilen mavisi 1 dk. Zıt boya

Kapsül Bazı bakteriler tarafından sentezlenen hücre dışı polimerler Yoğun ve belirgin biçimde bakteriyi çevreler Genellikle polisakkarit yapıdadır Bacillus anthracis’te polipeptit Streptococcus pyogenes’de hyaluronik asit yapısında

Bakteri hücresinin su kaybetmesini önler Toksik etkilerden korur Bakterinin hücrelere ve mukozal yüzeylere tutunmasını sağlar Polianyonik yapısıyla gıdaların bakteri hücre yüzeyinde yoğunlaşmasını sağlar

Kompleman ve serumun bakterisidal etkisine karşı koruyucudur Virulans faktörüdür. Çeşitli nedenlerle ortadan kalktığında bakteri virülansını yitirir

Kapsül Şişme (Quellung) Reaksiyonu Kapsüllü bakterilerin serotiplendirmesinde ve hızlı tanıda kullanılabilir.

Flajella Bakterinin hareket organeli Genellikle Gram negatif bakterilerde mevcut Bazı Gram pozitif bakterilerde (Listeria türleri) var Flajellin adı verilen protein yapılardan oluşur

Bakterilerde flajel sayısı ve bunların çıkış bölgeleri arasında farklılıklar bulunmaktadır Monotriş Lofotriş Amfitriş Peritriş

Flajellin proteini : H antijeni Bakteri türlerinin ayırt edilmesinde kullanılır

Bazal cisim Hücre membranında yerleşmiştir Gram pozitif bakterilerde tek, Gram negatif bakterilerde çift disk bulunur Dirsek

Spiroketlerde flajel yerine aksiyel flament bulunur Boylu boyunca hücrenin içindedir

Pilus (Fimbria) Bakterinin tutunmasını sağlar Pilin adı verilen proteinlerden oluşmuştur 3-15 nm çapında ve 15-20 nm uzunluğunda Normal fibria Seks fimbriası (F-pilus)

Normal fimbria: Hücre yüzeyine adezyon ve bakteri kolonizasyonu Tip I fimbria Hidrofobik yüzeylere yapışabilir Ortamda mannoz varken yapışma engellenir Mannoza duyarlı fimbria Tip II Mannoza dirençli fimria

F-pilus Silindir şeklinde ortaları boş kanallar Normal fimbriadan daha uzun ve daha geniş Bakteriler arası genetik materyal aktarımı sağlar

Endospor Bazı bakterilerin, uygunsuz koşullarda hücrelerinin içinde bir bölgede hücre duvarı yapılarını kullanarak ve kalsiyum tutarak oluşturdukları fiziksel etmenlere çok dirençli yapıya Endospor denir.

Her bir bakteri sadece bir spor oluşturabilir. Sporlar santral, terminal ve subterminal yerleşimli olabilir. Spor oluşturabileb bakterilere örnek; Bacillus’lar ve Clostridium’lardır.

Bakterinin uygunsuz ortamlarda oluşturdukları dayanıklı yapılar Metabolizma durur Kromozomun tam bir kopyası Esansiyel proteinler Ribozomlar Yüksek konsantrasyonda, dipikolinik asite bağlı kalsiyum içerir

Keratin benzeri dış kılıf İç membran Peptidoglikan katman Çift tabaka Keratin benzeri dış kılıf

Bakteri DNA’sının olumsuz koşullardan korunmasının sağlanmasıdır. Sporulasyonda amaç; Bakteri DNA’sının olumsuz koşullardan korunmasının sağlanmasıdır.

Sporulasyon Ortamda besin azalması ile tetiklenir Spor mRNA’sı aktive olurken, diğer mRNA çalışmaz duruma gelir Dipikolinik asit yapılır Kromozom replikasyonunun ardından DNA’nın bir kopyası spor çekirdeğinin içine alınarak membran, peptidoglikan ve membrana bağlı septum ile çevrelenir.

Sporun vejetatif hücreye dönüşümü; germinasyon olarak adlandırılır. Mekanik stres pH Isı Tetikleyici besin maddeleri (alanin gibi) germinasyonu başlatır. Yaklaşık 90 dakika Spor su alır, şişer, kılıf yırtılır Orjinal vejetatif hücrenin aynısı olan yeni bir hücre oluşur