Prokaryotlar (Bakteri ve Arkealar)

Hemen hemen her yerde! Mikroskobik Bir avuç verimli bir toprakta ne kadar prokaryot vardır?

Ekstrim koşullarda dahi yaşayabilirler Çok asidik, tuzlu, sıcak, soğuk Bu canlılarda genetik çeşitlilik nasıldır, avantaj?

Yapısal, fonksiyonel ve genetik adaptasyonlar prokaryotik başarıya katkıda bulunur Çogu prokaryotlar tek hücreli ama bazıları koloni oluşturabilir

Prokaryotik hücreler değişik şekillere sahiptir coccus, basil, spiral 1 m 2 m 5 m (a) Spherical (cocci) (b) Rod-shaped (bacilli) (c) Spiral Figure 27.2a–c

Hemen hemen her prokaryotta bulunan özellik Hücre yüzey yapıları Hemen hemen her prokaryotta bulunan özellik cell wall hücre şeklini korur, fiziksel destek, hipotonik ortamda hücrenin patlamasını engeller, Hipertonik ortamda ???

Hücre duvarı ve Gram boyama tekniği Hücre duvar yapısına göre bakteriler iki gruba ayrılır (Gram-positive & Gram-negative) (a) Gram-positive. Gram-positive bacteria have a cell wall with a large amount of peptidoglycan that traps the violet dye in the cytoplasm. The alcohol rinse does not remove the violet dye, which masks the added red dye. (b) Gram-negative. Gram-negative bacteria have less peptidoglycan, and it is located in a layer between the plasma membrane and an outer membrane. The violet dye is easily rinsed from the cytoplasm, and the cell appears pink or red after the red dye is added. Figure 27.3a, b Peptidoglycan layer Cell wall Plasma membrane Protein Gram- positive bacteria 20 m Outer membrane Lipopolysaccharide negative

Çoğu prokaryotun hücre duvarı Kapsül Çoğu prokaryotun hücre duvarı Kapsül tarafından çevrelenmiştir, protein ve polisakkaritten oluşan yapışkan yapı 200 nm Capsule Figure 27.4

Fimbria ve Pili Substrat yada kolonideki diğer bireylere yapışmalarını sağlar 200 nm Fimbriae Figure 27.5

Hareketlilik İleri haraket için flagella kullanılır Ökaryotik flagelladan yapısal ve fonksiyonel olarak farklıdır Flagellum Filament Hook Cell wall Plasma membrane Basal apparatus 50 nm Figure 27.6

(a) Aerobic prokaryote (b) Photosynthetic prokaryote İç organizasyon ve DNA Hücre içinde kompleks bölümleşme yoktur Metabolik fonksiyonları yapmak için özelleşmiş membranlar bulunur Ribozom ???? (a) Aerobic prokaryote (b) Photosynthetic prokaryote 0.2 m 1 m Respiratory membrane Thylakoid membranes Figure 27.7a, b

prokaryotik genomu Membran tarafından çevrelenmemiş ve nukleoid bölgede yeralan circular DNA Figure 27.8 1 m Chromosome

Bazı bakteri türleri Plasmid denen küçük halkasal DNAya sahiptir

Üreme ve Adaptasyon binary fission (ikiye bölünme) ile 1-3 saatte bir bölünerek çok hızlı çoğalırlar Üremeleri neden hızlı: küçük binary fission Üreme olgunluğuna kısa zamanda ulaşma

Çoğu prokaryot endospor oluşturur Kötü koşullarda yüzyıllarca kalabilir Endospore 0.3 m Figure 27.9

Rapid reproduction, mutation, and genetic recombination prokaryottaki genetik çeşitliliği artırır Prokaryotlarda yüksek genetik varyasyon görülür 3 faktör buna sebeb olur: Hızlı üreme (binary fission) Mutasyon (yüksek diversity) Genetik rekombinasyon (transformasyon transduksiyon, ve konjugasyon) © 2011 Pearson Education, Inc.

Transformation ve Transduction prokaryotic cell çevreden DNA alır transformasyon Transduksiyon bakteriyofajlar sayesinde bakteriler arasında gen tarnsferi © 2011 Pearson Education, Inc.

Transdüksiyon

Konjugasyon ve Plasmid Conjugation; genetik material prokaryotik hücreler arası transfer olur Bakteride DNA transferi tek yönlüdür Pilus ile donör hücre alıcı hücreye bağlanır ve DNA transfer eder F factor (plasmid) pili oluşumunda şart © 2011 Pearson Education, Inc.

Konjugasyon F plasmid

Hfr (Kromozomda F Faktörü)

Litik yöntem

Lizojenik Yöntem

Prokaryotlardaki farklı beslenme modelleri Fotoototrof Kemoototrof Fotoheterotrof Kemoheterotrof

R Plasmid ve Antibiotic Dirençliliği R plasmid ant. Dirençlilik geni taşır Antibiotic sensitive bakterileri öldürür ama R plasmidi olan bakteriyi öldüremez natural selection ile R plasmidi olan bakteriler populasyonda çoğalır © 2011 Pearson Education, Inc.

Table 27.1 Table 27.1 Major Nutritional Modes

Oksijenin metobolizmadaki rolü Zorunlu aeroblar Oksijene gerek var Fakültatif anaeroblar Oksijenli yada –siz ortamda yaşayabilir Zorunlu anaeroblar Oksijenli ortam yaşayamaz

Nitrojen (Azot) Metabolizması NA ve a.a yapısında Prokaryotlar nitrojeni kullanabilir Nitrojen fiksasyonu atmosferik azot (N2), amonyağa (NH3) çevrilir

Metabolik İşbirliği Prokaryotlar arasında işbirliğiyle bireysel olarak kullanamadıkları besinleri kullanabilirler Anabaena (ciyanobakteri) ve nitrogen-fixing hücreler (heterocyst) ürün değişimi yapar Photosynthetic cells Heterocyst 20 m

Moleküler sistematik prokaryotik filogeniye ışık tutar 20. yüzyıla kadar Sistematikçiler fenotipik karakterlere bakarak prokaryotları sınıflandırdılar Moleküler çalışmalar prokaryotlardaki taksonomik çalışmalarda yeni bir yaklaşım getirdi

moleküler çalışmaları baz alarak hücreler 3 ana gruba ayrılır Domain Bacteria Domain Archaea Eukarya Alpha Beta Gamma Epsilon Delta Proteobacteria Chlamydias Spirochetes Cyanobacteria Gram-positive bacteria Korarchaeotes Euryarchaeotes Crenarchaeotes Nanoarchaeotes Eukaryotes Universal ancestor Figure 27.12

Table 27.2

Bazı Arkeler ekstrim koşullarda yaşar Termofil Metanojen Halofil

Biyosferde prokaryotların önemli görevleri vardır Kimyasal Geri Dönüşüm ; Dekomposer; organik maddeleri (ölü, çöp) parçalar (Kemoheterotrofik ve Nitrojen fikse eden prokaryotlar) Simbiyotik ilişki (Mutualizm, kommensalizm, parazitik ilişki) Figure 27.15

Prokaryotlar insanlara hem zararlı hemde yararlıdır Patojen Figure 27.16

bioremediasyon Kirliliği uzaklaştırmak için organizmaların kullanılması Figure 27.17