Mantarlar (Funguslar) Prof. Dr. Mehmet KIYAN

Amaç Bu üniteyi çalıştıktan sonra; fungusları tanıyacak İnsanlarda hastalık oluşturan mantarların yapısı sınıflandırılması üreme şekilleri tanı yöntemlerini öğreneceksiniz.

Mikoloji Mayalar, küfler ve makromantarlarla uğraşan bilim dalına mikoloji adı verilir. Doğada (hava, su, bozulan organik materyal üzerinde) yaygındırlar. Yeryüzünde yaklaşık 400.000 kadar farklı mantar tipi bulunmaktadır. Bunlardan yalnızca 200 kadarı hayvan ve insanlarda hastalık yapar. Bütün mantar infeksiyonlarının % 90’ını 10-20 tür mantar oluşturur.

Mantarlar

Hücre yapısı Hayvan hücreleri gibi mantarlarda ökaryot Hücre yapısına sahiptir Çekirdek, çekirdek zarı, çekirdekcik, Sitoplazma ER golgi aygıtı, mitokondri, 80s ribozomlar, vakuoller Hücre zarı Hücre duvarı Kapsül (Cryptococcus neoformans)

Kapsül Yapı: polisakkarit Fonksiyonları: antifagositik virulans faktörü Cryptococcus neoformans

Hücre duvarı Antijeniktir Yapısı: çok tabakalı polisakkaritler(~%90): hekzos ve hekzamin polimerleri (kitin, selüloz, glukan, mannan polimerleri) polisakkarit tipi ve miktarı türden türe değişir. proteinler ve glikoproteinler(~%10) Fonksiyonları: şekil verir, osmotik şoktan korur.

Hücre zarı Yapısı : Fosfolipit Steroller (ergosterol, zymosterol) İnsan hücreleri stoplazma zarına benzerlik gösterdiğinden, mantar infeksiyonlarının tedavisinde kullanılan ilaçların çoğu, insan hücresi üzerine de toksik etki yapar. İnsan hücre zarında bulunmayan ergosterol ve zymosterol’ü hedef alan antifungal ilaçlar geliştirilmiştir. Bunlar insan hücresine zarar vermeden mantarlara etkili olabilmektedir.

Hücre özellikleri Klorofil içermedikleri için fotosentez yapamazlar. Bu özellikleri ile yüksek bitkilerden ayrılırlar. Mantarlar, yaşam döngülerini sürdürebilmek için sporları ile çoğalır ve çevreye yayılırlar. Mantarların eşeyli ve / veya eşeysiz üremeleri tanınmaları ve sınıflandırılmaları açısından önemlidir. Klinik mikoloji laboratuvarlarında, mantarların tanınması için, sporların varlığı ve şeklinin incelenmesi temel alınır.

Mantarların üreme koşulları Mantarlar 20-350C üreyebilmektedir. Nem, üreme için gerekli ve önemli bir faktördür. pH 5 - 7 de iyi ürerler. Zorunlu veya fakültatif aeropturlar. Kemoheterotrofturlar . Mantarların üreme hızları : mayalarda 1 - 2 gün, küf mantarlarında ise 4 - 21 gündür.

Mantarların üreme koşulları Enzimleri ile çeşitli organik maddeleri parçalayarak kullanılabilir hale çevirebilirler. Genellikle çürümekte olan maddeler üzerinde yaşarlar ve birçoğunun doğal olarak bulunduğu yer çevredir. Bu kuralın tek istisnası Candida albicans’tır. Mantarların üreyebilmesi için bulundukları ortamda inorganik madde ve tuzlarda bulunmalıdır. Mantarlar çeşitli fiziksel ve kimyasal dış etkenlere karşı bakterilerden daha dirençlidirler.

Mantarlarda morfolojik yapıya göre sınıflandırma Maya: Tek hücreli şekil Küf: Çok hücreli ipliksi şekil Dimorfik: farklı çevre koşulları altında maya ya da küf şeklinde üreme yeteneğinde (ısı, CO2, besinler) termal dimorfizm: bir grup patojen mantar 350C’de maya veya 250C’de küf şeklinde üreyebilir. Bunlar doğal ortamlarında küf, insan vücut ısısında maya şeklindedirler

C. albicans’da dimorfizm DYC : Kız maya hücresi H : Hif Ph : Psödohif GT : germ tube YMC : anne maya hücresi

Candida albicans: Maya ve hif dönemler ile karakterize dimorfik bir yaşam siklusuna sahiptir. Mayalar hif ve pseudohif üretir. Pseudohif, apikal ve lateral tomurcuklanma ile maya hücreleri üretir. Maya benzeri mantarlar genellikle insanların deri, üst solunum yolları, kadın genital sistemi ve ağız ile anüs arasındaki gastrointestinal yolda bulunur

1 Candida albicans, bazı çevre koşulları altında tek tip maya hücresi şeklinde ürer iken bazı koşullarda filamentöz fungus gibi ürer. Bu nedenle dimorfik mantar adını alır. C. albicans yeast-peptone-dextrose (YPD) besiyerinde aerop ortamda 37°C’de inkübe edilir ve 3 saat içinde faz kontrast mikroskobunda X 400 büyültmede incelenir ise tomurcuklanan maya hücreleri şeklinde görülür.

2 Septum ile tomucuklanan hücre Anne hücre ile kız hücre arasında septum oluşursa da iki hücre birbirinden ayrılmaz YPD besiyerinde 37° C ’de 3 saat inkübe edilen C. albicans hücreleri, X 1,000 büyültmeli faz - kontrast mikroskobunda yukarıdaki gibi görülür.

3 Candida albicans; anne - kız hücreler. Cells were grown under conditions that induced hypha formation for 30 min. The daughter cell is on the right; the mother cell is on the left. The daughter cell has not reached a threshold volume and therefore has not yet formed a hypha.  The mother cell has passed the threshold volume and has started forming a germ tube which will become a hypha. The germ tube seen here is 6 min old. A septum between the germ tube and the mother cell has not yet formed. The unstained cells are magnified x1,000 using phase-contrast microscopy. 

4 C. albicans, yeast-peptone-dextrose (YPD) besiyerinde üç saat inkübe edildikten sonra “germ tüp” görünümü dikkati çeker. Hücrenin bir tarafından septalı bir hif uzantısı dikkati çeker. Aynı anda hücrenin distal havuzundan yeni bir germ tüp oluşmaya başlar. Faz kontrast mikroskobunda X 1.000 büyültme ile boyanmayan hücreler yukarıdaki gibi görülür.

5 C. albicans hifal hücreleri İnkübasyonun 5. saatinde hifa oluşumu, hifalarda yeni tomurcuklanmaya başlayan hücrelerin oluşumu ile karakterize blastosporlar görülmeye başlar.

Maya mantarları Bakteriler gibi tek hücreli canlılardır. Sınıflandırmada küf veya küf mantarları ile birlikte funguslar grubunu oluştururlar. Tanımlanmış binden fazla maya türü vardır. Bazı türleri ekmek kabartmak, alkollu içki fermantasyonu ve hatta yakıt pillerinin çalışmasında kullanılır. Mayalar tabiatta yaygın olup, toprakta ve özellikle bağ topraklarında fazlaca bulunmaktadır. Buradan bazı yollarla örn; böceklerle üzüm ve meyvelere taşınmakta, meyveler üzerindeki çatlaklardan içeri girerek çoğalmaktadır.

Maya mantarları Mayalar zorunlu aerob veya fakültatif anaerobtur. Zorunlu anaerob maya türü yoktur. Oksijen yokluğunda fermantatif mayalar enerji elde etmek için karbonhidratları karbon dioksit ve etanol (alkol) veya laktik asite dönüştürürler. Biracılık ve şarapçılıkta ortaya çıkan etanol şişelenir Ekmek yapımında ise etanol buharlaşır, açığa çıkan karbon dioksit ekmeği kabartır. Mayanın faydalı fizyolojik özellikleri onun biyoteknoloji alanında kullanılmasına yol açmıştır. Bu teknolojinin en eski uygulaması şekerlerin fermantasyonu ve şarap yapımıdır. Modern biyoteknolojide maya başka canlılara ait proteinlerin ucuz yolla üretiminde kullanılmaktadır. insülin, interferon gibi insan proteinleri, hepatit B virüsünün kabuk proteinleri (aşı üretimi için)

Maya mantarları Bazı maya türleri fermantasyondan sonra şaraplarda kendine has bir lezzet oluşumu sağlar. En yaygın kullanılan maya mantarı binlerce yıl önce şarap, bira ve ekmek yapımı için evcilleştirilmiş olan Saccharomyces cerevisiae’dir. Bazı maya türleri ise fermantasyon ve gıda sanayinde istenmeyen sonuçlara sebeb olur. Çoğu maya Ascomycota bölümüne ait olmakla beraber bazıları Basidiomycota'ya aittirler.

Maya mantarları Tek hücrelidirler Mikroskopi: yuvarlak -elips şekilde, 3-15  m. çapında Çoğalma: Tomurcuklanma (blast oluşumu) veya Ortadan ikiye bölünme (binary fision) Bir maya hücresinin bir veya birkaç yerinden tomurcuklanma olur. Olgunlaşan yapı ana hücreden koparak yavru hücre oluşur, yavru hücreye blastokonidyum denir. Oluşan blastokonidyum mayaların bazılarında ana hücreden ayrılmadan kalır. Zincir şeklinde bir dizilim oluşturur (yalancı hif = psödohif)

Mayaların morfolojisi Mayalar yuvarlak (sferik), beyaz (eliptik) veya silindir şekillerinde bulunmaktadır. Büyüklükleri cinslerine göre değişmekle beraber 2-8 μm. çapında ve 3-15 μm. uzunluğundadır. Bununla beraber bazı türlerde bu uzunluk 100 μm’u bulmaktadır. Hücreler özellikle aktif üreme devresinde düz veya dallı zincirler yapmaktadır. Bazı koşullar altında üretilen hücrelerin filamentler teşkil ettikleri görülmüştür. Ancak bunları normal şekilleri dışında kabul etmek gerekmektedir. Mayalar genel olarak bakterilerden büyüklük ve şekil açısından fark gösterdikleri gibi küflerden de misel ihtiva etmemeleri ile ayrılmaktadır.

Maya mantarları Gerçek maya hiflerinde, hücre duvarları birbirine paraleldir. Yalancı hifte tomurcuklanma bölgesine yakın bir yerde içe bükey bir yapı görülür. Bazı mayalar, hem tomurcuklanma hem de ikiye bölünme ile çoğalırlar. Bu şekilde oluşan hücrelere artrokonidyum denir. Cryptococcus neoformans da olduğu gibi bazı mayalarda patojenite ve virulansta rol oynayan, maya hücresine antijenik özellik kazandıran kapsül vardır

Maya mantarlarında üreme Maya mantarları tomurcuklanma yoluyla eşeysiz veya askospor oluşumu yoluyla eşeyli olarak ürer. Eşeysiz üremesinde ana hücreden bir tomurcuk büyür ve yetişkin boyuta ulaştığında şartlar uygunsa ana hücreden ayrılır. Az besinli ortamda eşeyli üreyebilen mayalar askopor oluştururlar. Tam bir üreme döngüsüne sahip olmayan mayalar Candida türünde sınıflandırılırlar.

Maya mantarlarında üreme Mayalarda üreme 4 şekilde Olabilir: I. Bölünme ile çoğalma II. Tomurcuklanma III. Sporla çoğalma IV. Cinsel çoğalma I. Bölünerek çoğalma: Schizosachharomyces cinsinde olduğu gibi bazı maya türleri bakterilerdekine benzer şekilde ikiye bölünerek çoğalmaktadır. Hücre belli bir büyüklüğe erişince hafifçe uzamakta ve ortasından içeriye doğru bir girinti oluşturmakta Sonradan bu girinti yeni hücre duvarı şekline dönüşerek maya ikiye bölünmektedir. Çoğalmanın çok hızlı olması halinde hücreler birbirlerinden ayrılmayarak, misel veya hücre zincirleri şeklini almaktadır.

Maya mantarlarında Üreme II. Tomurcuklanma: ( Vegetatif çoğalma ) Ana hücrenin uç tarafında önce bir şişkinlik oluşur, bu şişkinlik gittikçe büyüyüp tomurcuk halini alır. Tomurcuk (yavru hücre) ile ana hücre arasında bir kanal mevcuttur. Yavru hücre, ana hücre büyüklüğünü aldığı zaman bu kanal bir duvarla kapanır ve yeni bir hücre meydana gelir. Genellikle ana hücrenin yavru hücreyi meydana getirdiği uç, dış bükey ve yavru hücrenin buna karşı ucu ise iç bükeydir. Tomurcuklanma genellikle ana hücrenin bir ucunda olur. Ancak bazen ana hücrenin her iki ucunda da oluşabilir. Buna bipolar tomurcuklanma adı verilir. Sachharomyces cinsi mayalar tomurcuklanma ile çoğalabildikleri gibi sporlanma ile de çoğalabilir.

Maya mantarlarında tomurcuklanma

Maya mantarlarında üreme III. Sporla çoğalma: Hakiki maya denilen Sachharomyces cinsi mayalar tomurcuklanma ile çoğalabildikleri gibi sporlanma ile de çoğalabilirler. Sporla çoğalmada maya hücresinin çekirdeğinde önce bölünmeler meydana gelir. Sonra bölünen çekirdeklerin etrafındaki protoplazma yoğunlaşarak spora dönüşür. Meydana gelen sporlar hücre içinde kalır, işte sporların içinde kaldığı bu hücreye askus (ascus), sporlara ise askospor adı verilir. Askus içinde 1-8 spor bulunur. Sporlar uygun bir ortam bulduklarında çimlenip vegetatif hücre haline geçer. Bu vegetatif hücreler ise tomurcuklanma ile çoğalır. Laboratuvarlarda çeşitli metodlar kullanılarak vegetatif hücrelerin spor haline dönüştürülmesi mümkündür.

Maya mantarlarında üreme IV. Cinsel çoğalma (copulation) Bu çoğalma tipinde iki hücre yan yana gelip birbirleriyle temas ettikten sonra arada bir kanal meydana gelir, bu iki hücreye gamet adı verilir. Gamet sonradan askus haline gelerek askosporlar oluşur. Uygun şartlarda sporlar açılarak vegetatif hücreleri oluşturur. Seksüel kopulasyon; izogamik, heterogamik, intermedier ve askospor kopulasyonu olarak 4 şekilde meydana gelir.

Maya kolonileri Katı besi yerlerinde opak, macun kıvamında, 0.5-3 mm çapında bakteri kolonilerine benzer koloniler oluştururlar. Birkaç tür karakteristik pigment oluştursa da genellikle koloniler krem rengindedir.

KÜFLER Heterotrofik organizmalardır. Beslenme ve gelişim için organik bileşiklere ihtiyaç duyarlar. Parçalanmış ve çözünmüş organik maddeler üzerinde geliştiklerinden saprofit (çürükçül) organizmalar olarak tanımlanır. Bazıları hem saprofit hem parazittir. Parazit küfler bitki, hayvan ve insanlarda çeşitli hastalıklara neden olurlar. Bugün bilinen 800,000 küf türü bulunmaktadır. Ancak bunlardan sadece 10 adedi insana özgü patojendir. Fungal infeksiyonlardan ölüm diğer hastalıklara göre daha fazladır. Küflerin hem yararları hem de zararları söz konusudur.

  FUNGUSLAR Bakterilerden daha büyük çok şekilli ve hakiki çekirdeğe sahip oldukları için bakterilerden, Fotosentetik pigmentleri (klorofil) olmadığı için alg ve yosunlardan ayrılırlar. Bakterilerden daha kompleks bir hücre yapısına sahip olup daha büyüktürler. Cıvıksı mantarlar (Myxomycetes) gıda mikrobiyolojisi için önemli değildir. Hakiki mantarlar (Eumycetes) alt bölümüne, mayalar, küf mantarları ve şapkalı mantarlar girer. Bunlar, tek veya çok hücreli ipliksi yapı oluşturan organizmalardır. Mayalar ve su mantarları tek hücrelidir. Funguslar az istekli, saprofit organizmalardır. Bazen parazit olarak da bulunabilirler.

Küfler - Morfoloji Küflerde iki önemli yapı bulunur miseller (Mycelium) sporlar Küfler hif denilen birtakım dallanmalar gösterirler. Hiflerin oluşturduğu geniş kütleye misel adı verilir. Hiflerin içini sitoplazma doldurur. Morfolojik olarak 3 tip hif var: bölmesiz, bölmeli tek çekirdekli, bölmeli çok çekirdekli Bazı hifler vegetatif misel adını alır. Bunlar organizmanın besin ihtiyacının temininden sorumludur. Hifler hem vegetatif hem de çoğalma yeteneğinde olabilirler.

Funguslar Eukaryotik, tipik olarak filamentli (ipliksi) yapıda olan canlılardır. Bitkiler gibi hücre duvarına sahiptirler ve hemen hemen tümü hareketsizdir. Fotosentetik pigment içermezler, bu nedenle besinlerini diğer canlıların hazırladığı organik maddelerden genellikle absorbsiyonla alırlar. Aerobik olarak gelişirler ve enerjiyi organik maddelerin oksidasyonundan temin ederler. Şekil, davranış ve hayat evrimleri bakımından birbirine uymayan çok sayıda organizma içerdikleri için kesin bir tanım yapmak çok zordur.

FUNGUSLAR Doğada toprak , su hava ve orkanik kalıntılar üzerinde yaygın olarak bulunarak tahta, deri, kâğıt, tekstil, çeşitli tarım ürünleri, gıdalar, yemler vb. her ortamda gelişirler. İlkel tek hücreli funguslar suda yaşarlar. İnsan, hayvan ve bitkilerde hastalık yapan parazit türler vardır. Bazı küfler gıdaları ve yemleri bozarlar ve mikotoksin (küf zehiri) oluştururlar. Bunun yanında, birçok mantar türü endüstride, gıda, enzim, organik asit, antibiyotik, alkol, vitamin, yağ vb. maddelerin üretiminde kullanılır.

Fungusların yararları Hayvansal ve bitkisel atıkların çürütülmesi bu yapılarda bulunan azot, fosfor, potasyum, sülfür, demir ve kalsiyum gibi elementlerin serbest bırakılmasında, Bazı peynir tiplerinin (Rokufort, Kamembert) elde edilmesi Antibiyotik (penisilin) elde edilmesi Bazı vitaminlerin elde edilmesi Thiamin Biyotin Riboflavin gibi Bazı enzimlerin elde edilmesi Amilaz Pektolaz Bazı hormonların elde edilmesi Gibberellin Ekmek ve şarap, bira gibi fermente ürünlerin elde edilmesi

Fungusların zararları İnsan, hayvan ve bitkilerde çeşitli hastalıkların ortaya çıkması, Yiyecek ve gıda maddelerinin bozulması Hatta uçakların benzin depolarında gelişerek uçakların düşmesine dahi neden olabilirler.

Fungusların yapısı Fungus hücreleri etrafında, iyi gelişmiş bir hücre çeperi yer alır. Hücre çeperi; sellüloz, kitin veya her ikisini de içerebilir. Funguslarda da diğer ökaryotlarda olduğu gibi sitoplazmaya dağılmış olarak ribozomlar, kofullar ve bazılarında golgi aygıtı da bulunur. Yedek besinler glikojen ve lipid olarak depo edilir. Yüksek bitki ve hayvanlardaki kadar çok olmasa da endoplazmik retikulum yer alır. Hareketli hücreler olan zoosporlarda bakteri hücrelerindekine benzer yapıda flagella (kamçı) bulunur.

Fungusların yapısı Funguslar, bakteri hücrelerinden farklı olarak sitoplazma içinde çekirdek zarına sahip bir veya birden fazla nükleus içerebilirler. Funguslarda çoğalma eşeyli ve eşeysiz olmak üzere iki çeşittir. Bazı funguslar sadece eşeysiz olarak çoğalırken, bazıları her iki yolla da çoğalabilir.

Fungusların yapısı Tallus: Fungusların vejetatif yapısı olup, yaklaşık 5 mm çapındaki iplikçiklerin dallanarak çoğalmasından oluşur ve tüm alana yayılır. Hif: Vejetatif yapıyı oluşturan iplikçiklerin her biri Misel: Bir türe ait hiflerin tümü Septum: Bazı funguslarda hifi oluşturan uzun, silindirik hücreler genellikle septum denen bölmelerle birbirinden ayrılır

Misel çeşitleri Besiyerinin yüzeyinden yukarı doğru uzanan misellere aeriyal misel adı verilir. Mantarın ürediği besiyerinin içine doğru girerek mantarın beslenmesini sağlayan misellere vejetatif misel adı verilir. Bazı aeriyal misellerde mantarların çoğalmasını sağlayan sporlar bulunur. Bunlara reprodüktif misel denir.