Bakterilerde Hücre duvarı
Bakteriyi iç basınca karşı koruyan, şeklini veren , su gibi düşük osmotik ortamlarda bakteriyi koruyan yapıdır. Gram boyanma özelliği de hücre duvar yapısındaki farklılıklardan kaynaklanmaktadır.
Uygun olmayan koşullarda , lizozim ile ya da hücre duvarına etkili antibiyotiklerle karşılaştıklarında bakteriler hücre duvar yapılarını kaybederek hipertonik ortamda yaşamlarını devam ettirebilirler . Uygunsuz durum ortadan kalkınca normal hale dönebilirler . Bu bakteriler üreme ve bölünme yeteneğine sahipse L – formu bakteriler denir. Gram (-) bakteriler gibi boyanırlar, penisilinlere dirençlidirler, daha yavaş ürerler ve zar/filtrelerden süzülebilirler . Bu hale gelen bakteri Gram (+) duvar yapısındaysa protoplast ,Gram (-) hücre duvar yapısındaysa sferoplast adı verilir. Sferoplastlarda protoplastlardan farklı olarak dış membran kalıntıları bulunmaktadır. L-formu ile (özellikle endokarditlerde) kronik infeksiyonlar ve nüksler olabilir.
Arkebakteriler dışında, hücre duvarı bulunan tüm bakterilerde sağlamlık , direnç ve şekili sağlayan en önemli hücre duvan tabakası, peptidoglikan (murein) katmanıdır. Mycoplazmalarda peptidoglikan bulunmaz, arkeabakterilerde ise farklı bir yapı (psödoglikan, psödomurein) bulunur. Peptidoglikan yapısının glikan bölümü N-asetil muramik asit ve N-asetil glukozamin kompleksinden ibarettir. Bu yapılar birbirlerine peptid bağları ile (beta 1-4 glikozid)bağlanmışdurumdadırlar(bu bağlarlizozimin hedefbölgesidir).Aradaki tetrapeptidler arasındaki çapraz bağlar yapının dayanıklılığını sağlar.
İskelet yapıtümbakterilerde aynıdırfakattetrapeptiddizileri ile oluşan çapraz bağlar türden türe değişir. Tetrapeptid zincirde ilk aminoasit L-alanin, ikinci D-glutamik asittir. Üçüncü aminoasit Gram (-) bakterilerde diaminopimelik asittir. Gram(+) bakterilerde diaminopimelik asit ya da lizin (nadiren ornitin )olabilir. Dördüncü aminoasit D-alanindir. D-alanin tetrapeptidler arası çapraz bağlanmayı sağlar. Diaminopimelik asit Gram (-) bakterilerde lipoprotein tabakayı bağlar ve sadece prokaryot hücre duvarında bulunur . Uçtaki iki D-Ala vankomisin ve teikoplanin in başlıca etki bölgesidir.Transpeptidasyon eylemi; transpeptidaz, endopeptid, karboksipeptidazlarca yerine getirilir. Bu enzimler Beta-laktamlı antibiyotiklerin ana hedefidirler ve Penisilin bağlayan proteinler (PBP) adı verilir.
Beta laktamlarmolekülerbenzerlik ile etkigösterirler. Penisilin vesefalosporinlerin moleküler yapısıpentapeptidlerinterminalindeki D-Ala-D-Ala ilebenzerlikgösterir. Transpeptidaz enziminin aktif bölgesine irrreversibl olarak bağlanarak D-Ala D-Ala ile kompleks oluşturmasını önlerler. Peptidoglikan sentezini 3. ve son aşamada engellerler. Penisilinlerin genelde bağlanma yeri PBP 1 ve 3‟tür. Ayrıca penisilinler bazı bakterilerde doğal olarak bulunan ve mureini hidrolize eden bakteriyel otolizinlerin inhibitörlerini bloke ederek te etklli olabilirler.
Gram (+)‟lerde hücre duvarı kuru ağırlığının %50‟sini (%40-80), Gram (-)‟lerde ise %5-10‟unu peptidoglikan tabaka oluşturur; Gram (+)‟lerde hücre duvarı daha sağlam ve kalındır. Peptidoglikan, memelilerin idrar ve beyin omurilik sıvısı (BOS) hariç tümsalgılarındaki nonspesifik bağışık yanıt elemanlarındanolan ve fagositozla bakteri öldürülmesinde büyük önemi olan lizozim enziminin (Muramidaz) hedefidir. Peptidoglikan miktarı Gram(+) bakterilerde daha fazla olduğundan lizozime daha duyarlıdırlar. Gram (+)‟lerde Lipoteikoik/teikoik ve bir miktar teikuronik asid, peptidoglikan tabaka içinde dağınık halde bulunur. Bu yapılar ribitol ve gliserolden oluşurlar. Lİpoteikoik asit, Gram (+)’lerin majör yüzeyel antijenik determinantı ve yapışma elemanıdır ve Gram (-)’lerde bulunmaz. Teikoik asit bakteriyi lizozimin etkisinden de korumaktadır. Ayrıca teikoik asitler Gram (+) bakterilerin fajları için reseptörleri de taşırlar .
Bazı Gram (+) bakterilerde polisakkarid tabaka (streptokokların C karbonhidratı), dış protein (S pyogenes M proteini) ya da Mycobacterium cinsindeki bakteriler gibi glikolipidler bulunabilir. Hatta Listeria monocytogenes‟in hücre duvarında lipopolisakkarid elemanlar da bulunmaktadır. Gram(-)‟lerin hücre duvarının en dışında fosfolipid (FL) ve lipopolisakkaridden(LPS) oluşan bir dış tabaka(dış membran) bulunur. Dış membran ile sitoplazma arasındaki boşluğa periplazmik aralık denilmektedir. Dış membran altında peptidoglikan ile dış membranı birbirine bağlayan lipoprotein tabaka bulunur. Dış membranda bazı proteinler(porin, integral proteinler) de bulunur ve hidrofobik yapıları dışarı atabilme yeteneğine sahiptir. Böylece hücreyi dış ortamın safra tuzu ve hidrolitik enzimlerinden korur .
Dış membrandaki porinler, şeker, aminoasit, vitamin, gibi zorunlu maddeleri ve antibiyotiklerin hücre içine girişine izin vermektedir. Bazı büyük moleküllü antibiyotiklerin geçişi bu porinlerdeki defektler sayesinde engellenebilir ve direnç gelişebilir. Pseudomonas aeruginosa‟daki birçok antibiyotiğe karşı direnç bu şekilde olabilmektedir. Omp A dış membrandaki en büyük protein olarak göze çarpar ve dış membranı peptidoglikan tabakaya bağlar. Bazı büyük moleküllü antibiyotiklerin(vankomisin)geçişibuporinlerdekidefektler sayesinde engellenebilir ve direnç gelişebilir. Porin değişikliği ile karbapenem gibi küçük moleküllü ab‟lerin girişi engellenebilir.
Dış membran proteinleri aynı zamanda fajlar, bakteriyosinler ve piluslar için reseptör görevi de görürler.
Dış membranın en yüzeyinde lipopolisakkarid tabakası (LPS) yer alır ve LPS tabakasında üç katman izlenir:
a) Lipid A:
Uzun zincirli yağ asitleri + glikozamin disakkarit üniteleri ( daima betahidroksi miristik asit bulunur). LPS tabakanın endotoksin etkisinin tümünden bu bölüm sorumludur.
b) Kor:
Tüm Gram(-) ortak polisakkarid yapı. Lipid-A ile ketodeoksioktülonatla bağlıdır.
c) Polisakkarid :
Türe özgül O antijeni (somatik antijen). Bazı Gram(-) bakterilerde dış membran LPS yoktur, bunlarda glikan yapısında çok sayıda çıkıntılar bulunur (Lipooligosakkarid:LOS) . Bu mekanizma ile konak yapısına benzerlikgöstererek savunma sisteminden kaçabilirler(Örneğin gonokok, meningokok, H influenzae, H ducreyi,..).
Periplazmik aralık sadece Gram(-)’lerde bulunur. Bu bölgede belirli substratları bağlayacak moleküller, transport için hazır hale getiren enzimler (alkali fosfataz, ...vb) ve bazı antibiyotikleri parçalayan enzimler bulunur (Beta laktamaz, aminoglikozid fosforilaz). Burada ayrıca, peptidoglikan tabakadan bu boşluğa uzanan ve penisilinlerin bağlanma bölgesi olan transpeptidaz, endopeptidaz ve karboksipeptidaz gibi protein yapılar (penisilin bağlayan proteinler-PBP) da bulunmaktadır. Bu aralıktaki beta-laktamazlar,
Hücre duvar yapısındaki farklılık nedeniyle bakteriler Gram boyama yöntemiyle farklı renklerde boyanır.
Bazı bakterilerGramyöntemiyle iyi boyanamazlar. Mycobacterium cinsi bakteriler hücreduvarındakifazla lipidiçeriği nedeniyle,Ricketsia veChlamydia cinsi bakteriler zorunlu hücreiçi ve çok küçük bakteriler olduklarından, Legionella pneumophila fuksini zor aldığı için, Molikütler (mikoplazmalar) hücre duvarı olmadığından Gram ile iyi boyanamazlar. Treponema pallidum çok ince olduğundan Gram boyama ve benzeri boyalarla gösterilemez.
Mycobacterium tuberculosis gibi bakteriler özel hücre duvarı yapıları nedeniyle özel boyalarla boyanabilirler. Erlich-Ziehl-Neelsen (EZN) yöntemi ile boyanma; lipidden zengin hücre duvarı yapısı ve bu duvarda yer alan mikolik asit nedeniyle önemli bir tanım vasıtasıdır.
Bazı diğer mikroorganizmalar da EZN yöntemiyle boyanabilirler (Legionella micdadei, Rhodococcus equi, Nocardia, Cryptosporidium, Isospora belli, bazı aktinomisetler,...).
Mikrobiyoloji
-
Antibiyotiklerin Etki Mekanizmaları Nelerdir?
-
Azot oksit
-
Petri Kutusunda Agarlı Besiyeri Hazırlanması
-
Tüpde Agarlı Besiyerlerinin Hazırlanması
-
Besiyeri Hazırlarken Dikkat Edilecek Hususlar Nelerdir ?
-
Dehidre Besiyerleri Nedir?
-
Besiyerinin Sahip Olması Gereken Özellikler
-
Besiyeri hazırlanmasında kullanılan maddeler nelerdir ?
-
Besiyerlerin Sınıflandırılması Nasıl Yapılır ?
-
Besiyerinin Tanımı ve Kullanım Amaçları Nelerdir ?
-
Pseudomonas Cinsine ait Türler
-
Veba - Yersinia Pestis
-
Tularemi - Francisella tularensis
-
Şarbon - Bacillus anthracis Enfeksiyonu
-
Bruselloz - Brucella spp