MKROORGANZMA VE MKROBYOLOJ Veteriner fakltesi Mikrobiyoloji Anabilim Dal

MİKROORGANİZMA VE MİKROBİYOLOJİ

İ. Ü. Veteriner fakültesi Mikrobiyoloji Anabilim Dalı Prof. Dr. SEYYAL AK ( Ana Bilim Dalı Bşk. ) Prof. Dr. NACİYE YAKUT ÖZGÜR Prof. Dr. ARZU FUNDA BAĞCIGİL Prof. Dr. SERKAN İKİZ Doç. Dr. KEMAL METİNER Arş. Gör. Dr. BEREN BAŞARAN KAHRAMAN Arş. Gör. Dr. BELGİ DİREN SIĞIRCI Arş. Gör. Dr. BARAN ÇELİK Arş. Gör. BARIŞ HALAÇ

► Mikrobiyoloji ; ? ► Mikroorganizmaları inceleyen bilim dalıdır. ► Bakteri, mantar, protozoa ve mikroskobik algleri içeren, çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük olan yaşayan canlılar. Virüsler ve prionlar da bu gruba dahil edilmiştir. .

Mikrobiyolojinin gelişimi ►Roger Bacon (1214 -1294) ► İlk basit büyüteç ►Antonie van Leeuwenhoek (1632 -1723) ►Basit mikroskobu bulmuş 200 büyütme, mikrobiyolojinin kurucusu olarak kabul edilir.

►Louis Pasteur (1822 -1895 ) ► Kuduz, Tavuk kolerası, Anthrax, ► Bira ve şarabın fermentasyon yoluyla… ►Robert Koch (1843 -1910 ) ► Bakterileri saf üretebilmek için besiyerlerini kullanmış, ► hastalıklar etkenler tarafından oluşturulur, ► saf kültür olarak üretilmeli. ► Deneme hayvanlarına verilerek patojeniteleri saptanmalı. ► Tuberkulini hazırlamıştır.

Padişah Abdülhamid tarafından ► Pasteur 1885 -Kuduzla ilgili çalışmalarını izlemek üzere, ► Paris Tıp Akademisine ► ► Tıbbiye mektebi Dahiliye Mualimi Dr. Aleksander Zoeros Paşa. başkanlığında ► Veteriner Hekim Hüseyin Hüsnü ► Zooloji Muallimi Hüseyin Remzi 1886 Kuduz aşısı Hazırlanması ve kullanılması

MİKROORGANİZMA GRUPLARI (Yapılarına göre) * ÖKARYOTLAR * PROKARYOTLAR * VİRUSLAR * PRİON

MİKROORGANİZMA GRUPLARI (Yapılarına göre) 1 -ÖKARYOTLAR : Hücre yapıları bitki ve hayvan hücrelerinin yapısına benzerlik gösteren mikroorganizmalardır. Algler, Protozoonlar ve Mantarlar

2 -PROKARYOTLAR Daha basit hücre yapısına sahip mikroorganizmalar Mavi yeşil algler ve Bakteriler 3 -VİRUSLAR Hücre yapısı göstermeyen ve tek başlarına metabolik aktiviteleri bulunmayan mikroorganizmalar 4 -PRİON Nukleik asit içermeyen protein yapısındaki infeksiyöz ajanlardır

Ökaryot ve Prokaryot hücrelerin temel özellikleri Ana gruplar Ökaryot Prokaryot Algler, Protozoonlar ve Mantarlar Bakteriler, mavi-yeşil algler >5 µm 0, 5 -3, 0 µm Var Yok Kromozom Diploid, linear DNA Haploid bir tane, çembersel DNA Mitokondri Var Yok Golgi aygıtı Var Yok Endoplazmik retikulum Var Yok 80 S (60 S+40 S) 70 S (50 S+30 S) Sterol içerir Sterol içermez (Mycoplasma spp. hariç) Sadece mantarlarda var (+) Peptidoglikan, protein ve lipid yapıda Seksüel ve aseksüel Aseksüel (ikiye bölünme) Mitokondride Sitoplazmik zarda(mezozom vasıtasıyla) Büyüklük Çekirdek zarı Ribozom (sedimentasyon katsayısı) Sitoplazmik zar Hücre duvarı Üreme Solunum

BAKTERİLERİN SINIFLANDIRILMASI v I-MORFOLOJİK ÖZELLİKLERİNE GÖRE v II-FİZYOLOJİK ÖZELLİKLERİNE GÖRE v III-ANTİJENİK YAPIYA GÖRE v IV-SAYISAL SINIFLANDIRMA v V-GENETİK SINIFLANDIRMA v VI- FAJLARLA SINIFLANDIRMA

BAKTERİLERİN SINIFLANDIRILMASI ► I-MORFOLOJİK ÖZELLİKLERİNE GÖRE a-Boyanma özelliklerine göre(Gram Boyama) A-Gram(+) bakteriler : Mikroskopta mor renkte görülürler. Streptococcus equi, Bacillus anthracis B-Gram (-) bakteriler : Mikroskopta pembe renkte görülürler. Brucella abortus, Escherchia coli

b-Mikroskobik morfolojilerine göre A-GERÇEK BAKTERİLER 1 -KOK(COC): Yuvarlak şekilli bakterilerdir. Streptococ, Staphylococ 2 -ÇOMAK(BASİL/BACİL): Çomak şekilli bakterileridir. Fizyolojik özelliklerine göre 4 gruba ayrılırlar. A-Aside dirençliler – Mycobakteriler B-Gram (+) spor oluşturanlar Aerob Bacillus Anaerob Clostridium C-Gram (+) spor oluşturmayanlar – Corynebakteri, Listeria D-Gram (-) basiller – Brucella, Salmonella

3 -SPİROKETLER Sarmal şekilli bakterilerdir. Borrelia, Treponema, Leptospira 4 - PLEOMORFİK BAKTERİLER ► Hücre duvarından yoksundurlar, bunlar sıvı kültürlerden yapılan preparatlarda oval, yuvarlak, yıldız, halka, yüzük vb. şekilde görülürler

B-FLAMENTÖZ BAKTERİLER 1 -Actinomyces 2 -Nocardia 3 -Streptomyces

► II-FİZYOLOJİK ÖZELLİKLERİNE GÖRE Bakterilerin çeşitli fizyolojik özelliklerine göre ayrım söz konusu Örn: Bacillaceae familyası OKSİJEN gereksinimlerine göre Aerob (üremek için oksijene gereksinim duyanlar) Bacillus Anaerob(oksijene gereksinim duymayanlar) Clostridium

III-ANTİJENİK YAPIYA GÖRE ►Antijenik özelliklerine göre sınıflandırılırlar. ► Bu amaçla serolojik yöntemlerden yararlanılır. ► Serolojik yöntemlerle bakterilerin oluşturdukları belirli antijenler saptanarak, bakteriler arasındaki yapı benzerliği karşılaştırılır.

IV-SAYISAL SINIFLANDIRMA ► Bakterilerin morfolojik, kültürel, biyokimyasal özellikleri gibi yüzlerce karakteri incelenir ve sonuçlar bilgisayara verilir. Bu özellikler bakımından benzerlik gösteren kökenler gruplandırılır. ► Karakter benzerliği durumunda +1, ayrılığı durumunda -1 gibi puanlama yapılır ve benzer puanların genel toplamı sonunda BENZERLİK İNDEKSİ saptanır. ► Sonuçta bakteriler %100 ile %0 arasında sıralandırılır.

V- GENETİK SINIFLANDIRMA ► Bakteri DNA’sındaki G+C miktarına göre yapılır. ► Guanin (G) + Sitozin (S) miktarlarının toplamının tüm DNA miktarına oranı her tür için sabittir. ► Buna göre G+C/DNA sayıları aynı ya da birbirine çok yakın olan bakteriler aynı grup içinde ele alınır. Ayrı cinsler arasında bu oran farklıdır.

VI- FAJLARLA SINIFLANDIRMA ► Tür içi veya türler arası ilişkiyi saptamada fajlarla tiplendirmedende yararlanılmaktadır. ► Ancak bazı fajların tür spesifiteleri çok sınırlıdır. Bunlar cins düzeyinde etkinlik gösterirler.

MİKROORGANİZMALARIN İSİMLENDİRİLMESİ ► İsimlendirme CARL von LINNE tarafından bildirilen BİNOMİNAL sistemi göre yapılır. ► Mikroorganizma isimleri 2 sözcükten oluşur : İlk sözcük CİNS ismi Baş harfi büyük yazılır TÜR ismi Küçük harflerle yazılır Örneğin : Bacillus anthracis Brucella abortus Cins isim kısaltılabilir. Örn : B. anthracis

• MİKROORGANİZMALARI SINIFLANDIRMADA; Bazı sıra kurallarına uyulur. Bunlar aşağda gösterilmiştir. Alem: Eubacteria ALEM PROKARYOT BÖLÜM GRACİLICUTES Bölüm: Proteobacteria SINIF SCOTOBACTERİA Sınıf: Gamma Proteobacteria TAKIM RİCKETSİALES FAMİLYA RİCKETSİACEAE CİNS COXİELLA Familya: Enterobacteriaceae TÜR Coxiella burnetii Cins: Escherichia Takım: Enterobacteriales Tür : Escherichia coli

BAKTERİLERİN MORFOLOJİSİ

BAKTERİLERİN MORFOLOJİSİ A-MİKROSKOBİK MORFOLOJİ ► 1 -Yuvarlak şekilli bakteriler- Kok(coc) ► 2 -Çomak şekilli bakteriler- Basil(bacil) ► 3 -Sarmal şekilli bakteriler- Spiroket(spirochet) ► 4 - Pleomorfik bakteriler

1 -Yuvarlak şekilli bakteriler –Koklar (Cocci) ► ► ► 0. 8 -1. 5 µm çapında Bazıları kahve çekirdeği ya da oval şekilde Bölünmeyi izleyen sürede tek (monokok)kalabilirler ya da birbirlerinden ayrılmayıp özel şekiller alırlar ► ► ► Diplokokus (Diplococcus) Streptokokus (Streptococcus) Stafilokokus (Staphylococcus) Tetrakokus (Tetracoccus) Sarsina ( Sarcinae )

DİPLOKOKUS (Diplococcus) ► Koklar tek yönde bölündükten sonra oluşan iki kardeş hücre birbirinden ayrılmaz ve birbirine yapışık kalırsa, Mikroskopta çift görülürler.

Streptokokus (Streptococcus) ► Kokların bölünmesi birbirine paraleldir. Bölünen hücreler birbirinden ayrılmayarak kısa ya da uzun zincir oluştururlar. ► Bu zincirler 70 -80 koktan (örneğin Streptococcus pyogenes) oluşabileceği gibi 10 -15 koktan (Streptococcus uberis) da oluşabilir.

Stafilokokus (Staphylococcus) ► Kokların bölünmesi çeşitli yönlerdedir, bölünen koklar birbirine yapışarak düzensiz şekiller oluşturur. ► Örn: Staphylococcus aureus

Tetrakokus (Tetracoccus) ► Koklar birbirine dikey iki yönde bölünerek dörtlü gruplar oluştururlar. ► Örn: Gaffkya homari

Sarsina ( Sarcinae ) ► Kokların bölünmesi birbirine dikey üç yönde olur. Balya ya da paket şeklinde görülürler. ► Örn: Sarcina lutea

2 -Çomak Şekilli Bakteriler (Basiller) ► Silindir şeklindedirler. Boyları enlerinden daha büyüktür. ► Şekilleri bakterilerin cins ve türlerine göre değişiklik gösterir. Örn: Salmonella cinsi bakteriler ve Bacillus anthracis’in karşılıklı kenarları paraleldir. Corynebacteri’lerde (C. pyogenes ve C. diphteria) karşılıklı kenarlar bir ya da iki ucu doğru daralır. Vibrio’lar virgül şeklinde Pasteurella’lar (P. multocida, P. haemolytica) bipolar ve oval şeklindedir.

► Bazı türlerde bakterinin kenarları dış bükey ve uçları sivrilmiştir- fusiform basiller ► Bazılarının boyu enine yakın ve koklara benzer şekildedir- kokobasil ► Bazıları bölünmeyi izleyen sürede birbirlerinden ayrılmazlar ve zincir oluştururlar - streptobasil ► Çomak şekilli bakterilerin çapları da türlere göre değişir. Örn: E. coli -- 0. 4 -0. 7 x 1. 0 -3. 0 µm B. anthracis – 0. 3 -0. 5 µm çapındadır.

3 -Sarmal Şekilli Bakteriler ► ► Bir ya da daha fazla kıvrımlara sahiptirler. 2 gruba ayrılırlar: 1. GRUP : SPİROKET’LER Uzun eksenleri çevresinde spiral ve dalgalı bükülürler. Şekil, boyanma ve üreme yönünden farklılıklar gösteren 3 bakteri cinsi vardır. A-Borrelia - Geniş, düzensiz kıvrımlı, Gram (-), Amikroaerofil/anaerob b-Treponema-Kıvrımları daha sık ve düzenli, anaerob. Giemsa ve Gümüşleme ile boyanırlar. c-Leptospira-Çok sık ve kısa kıvrımlı, tam sarmal şekilde, bir ya da iki ucu çengel şeklinde kıvrılmış, aerob. Giemsa ve Gümüşleme ile boyanırlar.

2. GRUP: SPİRİL’LER Birden fazla kıvrıma sahip, sert vucutlu ve kıvrılmayan, Gram(-) bakterileridir. Bir alt grubu Vibrio’lardır. Virgül Şeklinde, Gram (-) Bakteriler uygun ortamlarda hep aynı hücre biçimini göstererek ürerler. Ancak bazı durumlarda değişik şekiller alırlar.

4 - PLEOMORFİK BAKTERİLER ► 1 - PPLO formlar ► 2 - L- fazları ( L- Formları ) ► 3 - İnvolusyon formları

1 - PPLO formlar İnsan ve hayvanlarda bir çok hastalığa neden olan Mikoplasmalar (PPLO; Pleuro pneumoniae like organizm) hücre duvarından yoksundurlar… ► Sıvı kültürlerden yapılan boyamalarda yıldız halka , oval vb. değişik morfolojik özellik gösterirler. ►

2 - L Fazları (L- FORMU) ► Bakteriler hücre duvarı sentezini önleyen maddelerin (penisilin, kimyasal maddeler vb…) bulunduğu ortamlarda üretilirlerse şekillerinde bazı değişiklikler olur L- FORMU ► Normal çoğalma yeteneğine sahiptirler, ancak hücre duvarları yoktur. ► Mikroskopta görülürler. oval, yıldız, yüzük, disk gibi şekillerde

3 -İnvolusyon formları Bakteriler üredikleri ortamda birçok çevresel faktörün etkisinde kalarak da değişik şekiller alabilirler. ► p. H değişimi, oksijen azalması, yüzey gerilimi ve ozmotik basınç değişiklikleri, ortamda gıdaların azalması gibi ► Böyle ortamlarda bulunan bakterilerin şekillerindeki düzensizlikler (flament, branşlaşma, köşeli form) oluşur. ► İNVOLUSYON FORMU

Bazı bakteriler ise normal üremeleri sırasında bazı değişik formlar oluşturabilirler. PLEOMORFİZM

B-KOLONİ MORFOLOJİSİ ► Bakterilerin uygun katı besiyerlerinde ve uygun koşullarda üretildiği zaman biraraya gelerek oluşturdukları, gözle görülebilen kümelere KOLONİ denir. ► Bakteri türleri kendilerine özgü renk, koku, büyüklük ve yapıda koloniler oluştururlar. Bu karakterler hücrenin genetik kontrolü altındadır.

► Katı besiyerlerinde kolonilerin oluşma süresi bakteri türüne göre değişir. ► Örn: E. coli 24 saatte ► Brucella’lar 2 -3 günde ► Mycobacteri’ler 15 -20 gün sonra ► Kolonilerin büyüklüğü de bakteri türlerine göre değişir. ► Örn: Streptococ, Brucella, Pasteurella’larda 0. 5 -1 mm ► E. coli, B. anthracis daha büyük

BAKTERİLERDE GÖZLENEN KOLONİ ŞEKİLLERİ ► 1 - S (SMOOTH) KOLONİ ► 2 - R (ROUGH) KOLONİ ► 3 - M (MUKOİD) KOLONİ ► 4 - L-KOLONİ

BAKTERİLERDE GÖZLENEN KOLONİ ŞEKİLLERİ 1 - S (SMOOTH) KOLONİ : Hastalık olgularından YENİ İZOLE EDİLEN bakterilerin oluşturduğu kolonidir. Düzgün, parlak ve homojen görünümdedir. :

2 - R (ROUGH) KOLONİ ► ESKİMİŞ ya da BİRÇOK KEZ PASAJI YAPILMIŞ bakterilerin oluşturduğu kolonilerdir. ► Kenarları ve üzeri pürüzlü granüler görünümdedir. R-tipi koloni oluşturan bakteriler, Patojenitelerini kaybederler , kolayca fagosite olurlar ► Antijenik yetenekleri zayıflar.

BAKTERİLERDE GÖZLENEN KOLONİ ŞEKİLLERİ 3 - M (MUKOİD) KOLONİ: KAPSÜL ya da MUKOİD SALGI oluşturan bakterilerde görülür. Bu kolonilere öze değdirildiğinde iplik gibi uzarlar.

4 - L- KOLONİ: ► Hücre duvarı olmayan veya oluşturmayan mikroorganizmalar katı besiyerlerinde bu tip koloni oluşturur. ► Koloninin ortası düğmeli ve granüllü ve yan kenarları düzensizdir.

Mikroorganizmaların Büyüklükleri İnternasyonel metrik sisteme ait ölçü birimi Ökaryotik organizmalar ve bakteriler mikrometre (µm, 10 -6 )m Viruslar ; nanometre(nm, 10 -9)m Atom ve moleküller; Angstrom(A 0, 10 -10)m

Yuvarlak biçimde olanlan kokların çapları 0, 4 -1, 2 µm Çomak biçiminde bakteriler 0, 2 -1, 0× 0, 5 -10, 0 µm Sarmal formlara sahip olanlar 0, 15 -0, 25× 5 -20, 0 µm VİRUSLAR 20 -350 nm

Genom büyüklüklerine göre değerlendirme Bakterilerde , Bazı faj ve viruslarda genomik DNA çift iplikçikli………. genom uzunluğu baz çifti olarak(ba, base pair, bp) Tek iplikçikli genomik faj ve viruslarda baz olarak, Bin baz çifti (bin bp) veya kilo baz(kbp) olarak tanımlanır Bakterilerde, faj ve viruslarda genom büyüklüğü molekül ağırlığı cinsinden Dalton(Da=1. 66× 10 -24 g) olarak ifade edilir •