BAKTERİLERDE VARYASYONLAR (Değişiklikler)

Bakterilerin çeşitli özelliklerinin hücre içi ya da hücre dışı etmenlerin etkisiyle değişmesi – VARYASYON Bunun sonucunda , orijinal bakterilerden bazı yönleriyle farklı özellikte yeni türler (VARYANT) oluşur.

Bakterilerde oluşan değişiklikler 2 türlüdür ; 1-Genetik düzeyde olmayan ve sonraki kuşaklara aktarılmayan değişiklikler – FENOTİPİK DEĞİŞME (MODİFİKASYON) Isı,ışık,nem,ozmotik basınç,yüzey gerilimi gibi dış ortam koşullarının etkisiyle oluşurlar. Olumsuz koşullar düzelirse bakteri yeniden eski formuna döner. 2-Genetik düzeyde olan ve sonraki kuşaklara aktarılan değişiklikler- GENOTİPİK DEĞİŞME (MUTASYON) Polinukleotid iplikciklerdeki bazların sıralanışlarında ya da şeker-fosfat omurgasında oluşur.

FENOTİPİK DEĞİŞMELER (MODİFİKASYON) Uygun çevre koşullarının değişmesine bağlı olarak oluşur. Besiyerlerinde üreyen bakterilerin ; Ortamdaki gıda maddelerini tüketmeleri Çıkardıkları metabolitler ve toksik maddelerin ortamda birikmesi ile oksijenin azalması,pH’ın düşmesi,ozmotik basınç ve yüzey geriliminin değişmesi ,kültürlerin eskimesi gibi olumsuz koşullar oluşur. Bu koşullar bakterilerde modifikasyona yol açar.

1-Morfolojik değişmeler MODİFİKASYONLAR 3 GRUPTA İNCELENİR ; Morfolojik / Kültür / Biyokimyasal ve Fizyolojik Değişmeler 1-Morfolojik değişmeler *koloni değişiklikleri :Hastalık olgularından yeni izole edilen bakteriler S tipi koloni oluştururlar Kültürün eskimesi,birçok kez pasajın yapılması besiyerine Lityum klorid ilavesi sonucu S tipi koloniler R tipine dönüşür. R tipi koloniler duyarlı laboratuvar hayvanlarına pasajları yapılarak S tipine dönüşürler. Bakteriler penisilinli ortamda üretildikleri zaman L tipi koloniler oluştururlar

*kapsül değişiklikleri Kapsüllü bakteriler uzun süre pasajlanırsa anti kapsuler serumlu ortamda üretilirse kapsülleri kaybolur,virulens azalır,antijenik öz. kaybolur. Kapsülleri kaybolmuş bakteriler serumlu,kanlı besiyerlerinde üretilirse deney hayvanlarına inokule edilirse kapsüllerini yeniden kazanır ve antijenik özelliğini de yeniden kazanmış olur.

*flagella değişiklikleri Flagellalı bakteriler çevre koşullarının etkisiyle flagellalarını kaybederek hareketsiz görünürler. Örn ; Salmonella’lar - %0.1 fenol içeren ortamlarda flagellalarını kaybederler.Normal besiyerine pasajları yapılırsa yeniden flagella oluştururlar. Listeria monocytogenes oda ısısında 4 flagella oluşturur 37°C’de 1 flagella oda ısısında üretilen kültürlerde daha fazla aktif hareket görülür. Flagellasını kaybeden bakteriler H antijenik özelliğini ve hareket yeteneğini kaybeder.

*fimbria değişiklikleri Anaerob koşullarda,çalkantılı ortamda,katı besiyerinde fimbrialı bakteriler geçici olarak fimbrialarını kaybederler. *spor değişiklikleri Sporlu bakteriler uygun olmayan koşullarda kaldıKları zaman vegetatif formdan sporlu hale geçerler. Örn;Bacillus anthracis ortamın ısısı 12 °C’den aşağı ya da 42 °C’den yukarı olursa spor oluşturmaz. Bacillus anthracis vucut içinde spor oluşturmaz.Ancak ,ölüm sonrası yapılan otopsi sonucunda ya da ölümden sonra doğal deliklerden gelen kanın hava ile temasına bağlı olarak spor oluşturur.

*şekil değişikleri kültürlerin eskimesi,besiyerinin bileşimi ve uygun çevresel koşulların değişmesi, ortamda penisilin ya da antibakteriyel maddelerin bulunması sonucu bakterilerin şekilleri değişir.L formu, involusyon formu ,pleomorfizm uygun ortamlara pasajlanırlarsa yeniden normal şekillerine dönüşürler.

3-FİZYOLOJİK ve BİYOKİMYASAL DEĞİŞMELER *BOYANMA ÖZ. DEĞİŞİKLİKLER 2-KÜLTÜR DEĞİŞMELERİ OPTİMAL KOŞULLARIN DEĞİŞMESİ SONUCU ÜREME ÖZ. DEĞİŞEBİLİR. Örn ; B.subtilis – sıvı besiyerlerinde üstte zar oluşturarak ürer,ortamın yüzey gerilimi düşerse homojen ürer. S.aureus sıvı besiyerlerinde homojen ürer ortamın yüzey gerilimi artarsa üstte ürer. 3-FİZYOLOJİK ve BİYOKİMYASAL DEĞİŞMELER *BOYANMA ÖZ. DEĞİŞİKLİKLER Yeni kültürlerde boyanma öz. Bir örneklilik gösterir.Eski kültürlerde besiyerlerine yapılan pasajlarla bu özellikte sapmalar olur.

*GRANUL OLUŞUMUNDA DEĞİŞİKLİKLER Bazı bakterilerde besiyerlerinin bileşimine göre lipid,karbonhidrat ve fosfat granullari oluşur.Besiyerlerindeki lipid,kh. ve fosfat bileşilerine bağlı olarak bunların miktarı değişir. *PİGMENT DEĞİŞİKLİKLERİ Uzun süreli pasajlar,uygun olmayan koşullar pigmentli bakterilerin pigment oluşumu kaybolur ya da zayıflar.Örn ; Sarcina marcescens aerob koşullarda ve oda ısısında pigment oluşturur ama anaerobik koşullarda ve 37 °C’de oluşturmaz. *ENZİMATİK DEĞİŞİKLİKLER İndüklenebilen enzimler kendi substratlarının varlığında sentezlenirler. Örn ; E.coli’nin Β-galaksidaz ve permeaz enzimleri ortamda laktoz verlığında sentezlenirler *ATTENUASYON Mikroorganizmalar normal koşullar dışında üretildiklerinde bazı değişiklikler oluşur.Bundan yararlanılarak aşılar hazırlanır. Örn : M. bovis gliserinli safralı patatesli besiyerlerine uzun yıllar pasajlanarak BCG aşısı haline getirilmiştir.

GENOTİPİK DEĞİŞMELER (MUTASYON ) DNA molekülü,nukleotid bazlarının deoksiriboz-fosfat omurgası üzerinde her canlı için özel bir şekilde sıralanmasıyla oluşur. Nukleotid bazları herbiri bir A.A’i kodlayacak şekilde düzenlenmiş üçlü gruplar (kodon) şeklinde sıralanmışlardır.

DNA’nın bir parçası olan genler özgül bir protein oluşturma yeteneğindedir ve proteinin yapılmasıyla ilgili bilgileri,oluşturdukları mRNA’ya aktarırlar. Riboz-fosfat omurgası üzerindeki A-U-G-C nukleotidlerinin dizilişi ve sayısı ,oluşturulucak protein için özgüldür. mRNA’nın oluşması DNA’daki genin nukleotid sırasına uygundur. Böylece DNA’daki nukleotid yapı ya da sıralanışındaki değişiklik mRNA’ya aktarılır,bu da yapılması istenen proteinin yapısını ve yaşamsal işlevini etkiler. DNA’daki gen yapısını oluşturan NUKLEOTİD ÇİFTLERİNİN SIRALANMASI YADA YAPISINDA oluşan ve oluşturulacak proteinin yapısını ve işlevini de değiştirici nitelikteki sürekli değişikliğe MUTASYON denir.

MUTASYONUN NEDENLERİ ; 1-Gendeki nukleotid çiftlerinden birisinin yerini başka bir çiftin alması Bir purin yerine diğer bir purin(Adenin-Guanin) yada bir primidin yerine diğer bir primidin (timin – sitosin) girebilir --- transisyonel mutasyon Bağlanma şeklinde kimyasal değişme olabilir. Purin yerine primidin ya da primidin yerine purin geçebilir --- transversiyonel mutasyon Değişme yalnızca bir nukleotidde olduğu için,protein zinciri üzerindeki A.A’lerden yalnızca birinde değişiklik olur. *Proteinin işlevinde önemli ve yaşamsal bir önemli değişiklik olmaz

2-Gendeki nukleotid çiftlerinin arasına yeni bir çiftin girmesi – İNSERSİYON veya Nukleotid Çiftleri Arasından Birinin Çıkması – DELESYON SONUCU NUKLEOTİD SAYISI VE SIRASINDA DEĞİŞİKLİK OLUR ! Her 3 nukleotid bir A.A’i kodladığına göre araya nukletid çifti girmesi ya da çıkması ,üçlü sıralama düzenini bozar.Bundan sonra kodlanacak A.A’lerin kodu da değişir. Proteinin yapısı ve işlevi önemli değişikliğe uğrar.

3-Aynı polinukleotid iplikçiği üzerinde yanyana bulunan primidin bazları arasında özel bağların kurulması ile –DİMERİZASYON Mikroorganizmalar UV ışınlarına maruz kaldıkları zaman,aynı DNA iplikçiğinde yanyana bulunan primidinler(genellikle timinler) fotokimyasal reaksiyonlar sonucu birbirleriyle birleşirler. Işının dozu artarsa sitozinler de birleşebilir. Dimerizasyon ile iki nukleotidin arası kısaldığı için DNA’da çarpıklıklar olur,DNA’nın duplikasyon mekanizması bozulur.

4- DNA’daki diğer bozukluklar Baz-şeker bağlarının kopması Bazlar arası hidrojen bağlarının kopması Çapraz bağ teşkili Şeker-fosfat bağlarının kopması

MUTAJENİK ETMENLER Fiziksel mutajenler *ISI – Bakteriler 100°C’e kadar yavaş yavaş ısıtılırlarsa iplikçikler arasındaki hidrojen bağları çözülür ve iki iplikcik birbirinden ayrılır. *UV IŞINLARI – Özellikle primidinler etkilenir ve fotokimyasal değişiklikler olur. *X IŞINLARI – Yüksek enerjileri nedeniyle DNA iplikciklerinden bazların çıkmasına neden olurlar.

Kimyasal Mutajenler. NİTRÖZ ASİT – bazlar üzerine direk etkili Kimyasal Mutajenler *NİTRÖZ ASİT – bazlar üzerine direk etkili *HİDROKSİL AMİN – primidin üzerine etkili. Transisyonel mutasyona yol açar. *ALKİLAN MADDELER – Nukleotidler arasına alkil grubu sokarlar.Transisyonel mutasyona yol açarlar *BAZ ANALOGLARI – DNA replikasyonu sırasında yeni iplikcik sentezlenirken sıraya girecek bazların yerine geçerler.Transisyonel mutasyona yol açarlar *İNDİREKT ETKİLİ MUTAJENLER – ilaç , hormon , pH değişmeleri , çevresel faktörler… *AKRİDİNLER- DNA baz çiftleri arasına girerek bir çok baz çiftinin çıkmasına sebep olabilir

Biyolojik Mutajenler Bakterilerde bulunan bazı ekstra kromozal genetik elementler(plazmid, faj, transpozon, İs elementleri) mutasyonlara yol açabilir