Gram pozitif bakteriler - Onur Çelikörs
Kedi Köpek Süt Sığırı At

Gram pozitif bakteriler

Gram pozitif bakteriler Gram boyasıyla boyandıkları için bu adı almışlardır. Gram-negatif ve Gram-pozitif iki bakteri grubu arasındaki fark aslında hücre duvarı yapısındaki farklılıktan kaynaklanmaktadır. Bu farklılık sonucunda bakteri hücreleri, Gram boyama tekniği adı verilen bir teknikle boyandıklarında pembe (Gram-negatif) ya da mor (Gram-pozitif) renkte gözlenirler ve buna göre gram-negatif veya gram-pozitif olarak adlandırılırlar. Gram-pozitif olarak adlandırılan bakterilerin hücre duvarı Gram-negatiflere göre çok daha kalındır ve bol miktarda peptidoglikan adı verilen bir madde içerir. Gram-negatif bakterilerin hücre duvarı ise daha ince ve komplekstir. Farklı katmanlardan oluşur ve çok az peptidoglikan içerir. En dışta lipopolisakkarit ve proteinden oluşan bir dış zar vardır. Gram pozitif bakterilerin hücre duvarında bol miktarda bulunan peptidoglikan, hücreye sağlamlık kazandırır ve kurumaya karşı hücreyi korur. (Peptidoglikan sadece Bacteria'da bulunur, Archaea'da ise bulunmaz.)

Gram pozitif bakteriler "yüksek GC" ve "düşük GC" olmak üzere iki ana gruba ayrılırlar. Yüksek veya düşük GC, o canlının DNA'sındaki nükleik asitlerden guanin (G) ve sitozin'in (C) oranının nasıl olduğuna işaret eder. Eğer bir canlı için düşük GC deniyorsa bu canlının genetik kodu guanin ve sitozin bakımında fakir, adenin ve timin bakımından zengindir.

Buna göre gram-pozitif bakterileri şu şekilde gruplandırabiliriz:

- Sporlaşmayan, düşük GC, gram-pozitif bakteriler (Staphylococcus, Micrococcus, Laktik asit bakterileri, Streptococcus)
- Endospor oluşturan, düşük GC, gram-pozitif bakteriler
- Hücre duvarı olmayan, düşük GC, gram-pozitif bakteriler (Mycoplasma, Spiroplasma)
- Yüksek GC, gram-pozitif bakteriler (Coryneform ve Propionik asit bakterileri)
- Yüksek GC, gram-pozitif bakteriler (Mycobacterium)
- İplikli, yüksek GC, gram-pozitif bakteriler (Actinomycetes)

Staphylococcus ve Micrococcus

Staphylococcus ve Micrococcus tipik solunum mekanizmasına sahip olan aerob organizmalardır. Onları Streptococcus'tan ayıran özellik katalaz-pozitif oluşlarıdır. Staphylococcus ve Micrococcus'u birbirinden ayıran özellik ise Micrococcus'un zorunlu aerob olması ve glikozdan yalnızca aerobik olarak yararlanabilmesidir. Staphylococcus ise fakültatif aerobdur ve glikozdan hem aerobik hem de anaerobik olarak yararlanabilir.

Staphylococcus aureus
Micrococcus tetragenus

Stafilokoklar insanlarda ciddi enfeksiyonlara yol açabilirler. İnsanlarda iki türün bulunduğu tespit edilmiştir: Staphylococcus epidermidis pigmentsiz ve patojen olmayan bir organizmadır ve genellikle derinin üstünde ya da mukus zarlarda bulunur. Staphylococcus aureus ise sarı pigmentli bir türdür ve genlikle çıban, sivilce, zatürree, menenjit gibi patolojik durumlarla ilgilidir.

Endospor Oluşturan Bakteriler

Hücre morfolojisi, hücre şekli, endosporun hücrede bulunduğu yer, oksijenle ilişki ve enerji metabolizması gibi özellikler temel alınarak endospor oluşturan bakterilerin birçok cinsi tanımlanmıştır.

Genetik olarak pek çok farklılığa rastlansa da bütün endospor oluşturan bakterilerin ekolojik olarak bağlantılı olduğu çünkü çoğunun özellikle toprakta yaşadığı görülmüştür. İnsanlarda ya da diğer hayvanlarda hastalık yapan türler bile aslında çürükçül toprak organizmalarıdır ve enfeksiyona tesadüfen sebep olurlar. Endospor üretebilme yeteneği, besin seviyeleri, sıcaklık ve su etkinliği bakımından sürekli değişen toprağı kendine yer edinmiş bir mikroorganizma için oldukça avantajlıdır. Sonuç olarak ısıya, kurumaya-su kaybına dirençli yapılar, uzun uyku dönemleri geçirirler (ki bu süre milyonlarca yıl bile olabilir) ve canlının dünya üzerindeki varlığını devam ettirmesi için çok önemlidirler.

Kaynatma, yüksek ısı gibi bazı sterilizasyon yöntemlerinin her zaman etkili olmamasının bir sebebi de endosporlardır. Bu yapılar çok dayanıklı oldukları için belirli koşullarda bile yok edilemeyebilirler. Herhangi bir laboratuvar aletinin ya da petri kabının endosporlardan da arındırılması için kimi zaman farklı sterilizasyon teknikleri ve kontroller uygulanır. Bu grubun önemli cinsleri: Bacillus, Clostridium, Sporosarcina ve Heliobacterium'dur.

Bacillus: Çoğu Bacillus türü, polisakkaritler, nükleik asitler ve lipidler gibi polimerleri parçalamaya yarayan ve hücre dışına salgılanan hidrolitik enzimler üretir. Bu moleküllerin parçalanmasıyla bakteri karbon kaynağı ya da elektron taşıyıcı olarak kullanabileceği ürünler elde eder. Yine çoğu Bacillus türü antibiyotik üretebilir. Basitrasin, polimiksin, tirosidin, gramisidin ve sirkülin bu antibiyotiklere örneklerdir. 

Bacillus subtilis
Bacillus anthracis kolonisi

Özellikle B. popilliae ve B. thuringiensis türlerini içeren bir grup Bacillus, böcek larvalarını öldüren maddeler üretebilir. Günümüzde bu türlerin sporlarından hazırlanan biyolojik böcek ilaçları sentetik böcek ilaçlarına alternatif oluşturmakta ve doğaya verilen zararın azaltılmasında büyük rol oynamaktadır.

Clostridium: Clostridium sitokrom sistemine ve bir elektron taşıma fosforilasyonu mekanizmasına sahip olmadığı için, Bacillus türlerinin tersine, sadece substrat düzeyinde fosforilasyon yaparak ATP üretebilir. Çok çeşitli oksijensiz solunum mekanizmalarına rastlanan bu bakteri grubu zaten alt gruplara ayrılırken, fermantasyon (oksijensiz solunum) için kullanılan maddenin özellikleri temel alınarak sınıflandırılır. Clostridium türlerinin bir kısmı şekeri fermente eder ve ana ürün olarak bütirik asit üretir. Bu bakterilerin bazıları da aseton ve bütanol de üretir. Bu türler, eskiden endüstriyel olarak en önemli aseton ve bütanol kaynakları olarak kullanılmaktaydı. Bir grup Clostridium ise selülozu fermente ederek asit ve alkol üretir. Bu türler toprakta selülozu ayrıştıran (çürüten) en önemli organizmalardır.

Clostridium tetani
Clostridium chauvoei
Clostridium septicum

Clostridium türlerinin ana habitatı topraktır. Fakat bazı türler memelilerin bağırsaklarındaki oksijensiz ortamda yaşamaya uyum sağlamıştır. Ayrıca birçok Clostridium türü insanlarda hastalığa sebep olabilmektedir. Clostridium botulinum "botulizm"e, Clostridium tetani ise "tetanoz"a sebep olur.

Sporosarcina: Toprakta yaşayan çoğu bakteri %2 oranında üre içeren bir ortamda yaşayamaz. Fakat Sporosarcina grubunun bir türü olan Sporosarcina ureae aktif olarak üreyi CO2 ve NH3'e çevirir ve bu sayede bulunduğu ortamın pH değerinin önemli ölçüde yükselmesine sebep olur. Sporosarcina ureae dikkat çekici biçimde bazik ortama toleranslıdır ve pH değeri 10-11 olan ortamlarda yaşayabilir. Bu türün, hayvanların genellikle sık idrar bıraktıkları topraklarda bolca yaşadığı saptanmıştır. Birçok organizmanın üreye karşı oldukça duyarlı olduğu göz önünde bulundurulursa Sporosarcina ureae doğada ekolojik açıdan önemli bir üre ayrıştırıcısıdır.

Mycoplasma ve Spiroplasma

Mycoplasma: Mycoplasmalar hücre duvarı olmayan, ve çok basit hücre yapısına ve küçük bir genoma sahip oldukları için evrimsel açıdan önemli olan bakterilerdir. Hücre duvarına sahip olmadıkları için gram boyasıyla boyanamadıkları halde Mycoplasmalar filogenetik olarak düşük GC, gram pozitif bakteri grubuna aittir.

Mycoplasma hominis kolonisi

Mycoplasma'da hücre duvarının yokluğu elektron mikroskobu ile gözlenmiş ve kimyasal analizle de doğrulanmıştır. Mycoplasmalar protoplastların dayanamadığı osmotik değerlere dayanıklıdırlar. Bu dayanıklılığı onlara, hücre zarında bulunan ve hücre zarını diğer bakterilerinkine göre daha durağan ve sağlam hale getiren "sterol" adı verilen moleküller sağlar. Gerçekten de bazı Mycoplasma türleri büyüme sırasında sterollere ihtiyaç duyarlar. Hücre duvarının olmamasının bir sonucu olarak Mycoplasma'da çok çeşitli hücre şekillerine rastlanır. Bir tek Mycoplasma kültüründe küçük yuvarlak şekilli hücrelerden, daha büyük şişmiş hücrelere ya da ipliksi ve dallanmış formlara rastlamak mümkündür.

Spiroplasma: Spiroplasma, sarmal ya da spiral yapılı hücrelerden oluşur. Bu bakteriler, hücre duvarı ve kamçıya (flagella) sahip olmadıkları halde bir eksen etrafında dönerek ya da hafifçe dalgalanarak hareket etme yeteneğine sahiplerdir. Bitkilerde ve hayvanlarda hastalığa sebep olan Spiroplasma türleri belirlenmiştir.

Corynebacterium ve Propionibacterium

Yüksek GC, gram pozitif bakteriler tipik olarak çubuk şekilli ya da ipliksi, aerob prokaryotlardır. Toprakta ve bitkisel maddelerde yaygın olarak bu bakterilere rastlanır. Hem antibiyotik üretimi, hem de bazı fermentasyon ürünleri açısından ekonomik öneme sahiplerdir. Bu grubun önemli cinsleri; Corynebacteria ve Propionibacterium'dur.

Corynebacteria: Corynebacteria, Corynebacterium ve Arthrobacter cinslerini içerir ve gram-pozitif, aerob, hareketsiz, çubuk şekilli organizmalardan oluşan bir gruptur. Bu grubun karakteristik özelliği normal büyüme sırasında hücrelerin toplanarak düzensiz, sopa şekilli veya V şeklinde gruplar oluşturmalarıdır. Corynebacterium cinsi hayvanlarda ve bitkilerde hastalıklara sebep olan bazı türlerin ve saprofitlerin de içinde bulunduğu oldukça çeşitli organizmalardan oluşur. Patojen özellikteki türlere örnek olarak difteriye sebep olan C. diphtheriae verilebilir.

Corynebacterium diphtheriae
Arthrobacter spp.

Arthrobacter özellikle toprakta yaşayan organizmalardan oluşur. Corynebacterium'dan gelişim döngüsü sırasında gösterdiği birtakım farklılıklar dolayısıyla ayrılır. Bu bakteriler gelişim döngüsüne küre şekilli bir hücre olarak başlarlar. Hücreler çoğaldıkça çubuk şeklini alırlar. Bir süre son halleri olan küre şekline yeniden dönerler.

Propionibacterium (Propiyonik Asit Bakterileri): Bu bakterilere ilk olarak İsviçre peynirinde rastlanmıştır. Bu peynire özgü büyük delikli yapıya sebep, bu bakterilerin fermentasyon sonucu ürettiği CO2'dir. Ayrıca diğer bir fermentasyon ürünü olan propiyonik asit de peynire karakteristik tadını veren etkenlerden biridir. 

İsviçre peyniri

Bu gruptaki bakteriler gram pozitif anaeroblardır. Laktik asidi, karbonhidratları ve polihidroksi alkolleri fermente ederek propionik asit, asetik asit ve CO2 üretirler. Çok fazla besin ihtiyaçları olduğundan oldukça yavaş büyürler.

Mycobacterium

Mycobacterium, büyüme süreçlerinin bir aşamasında bu gruba özgü bir boyanma özelliğine sahip (asit-fast), çubuk şekilli organizmalardan oluşur. Boyanma özelliği, mikolik asit denilen ve bu bakterilerin hücre yüzeyinde bulunan yağ yapılı bir molekülün sonucu olarak ortaya çıkar. Mikolik asit yalnızca Mycobacterium'da bulunur. Bu boyama tekniği Robert Koch tarafından geliştirilmiştir ve tüberküloza sebep olan Mycobacterium tuberculosis'in tanımlanmasında kullanılmaya başlanmıştır.

Mycobacterium tuberculosis (Işık mikroskobu)
Mycobacterium tuberculosis (Elektron mikroskobu)

Birçok mycobatere özgü bir özellik de bu canlıların sarı karotenoid pigmentleri içermeleridir. Pigment üretimine göre Mycobacterium üç gruba ayrılır: Mycobacterium tuberculosis'in de içinde bulunduğu pigmentsizler; sadece ışıklı ortamda büyüdüğünde pigment üretenler (Örneğin: M. marinum ve M. kansasii) ve karanlıkta büyüdüğünde bile pigment üretenler (Örneğin: M. gordonae ve M. parafinicum).

Aktinomisetler (Actinomycetes)

Aktinomisetler, dallanan iplikler oluşturan ipliksi, gram pozitif bakterilerden meydana gelen oldukça büyük bir gruptur. Başarılı büyümenin ve dallanmanın sonucunda mycelium adı verilen kollara ayrılmış ağsı yapılar oluştururlar. Çoğu aktinomiset spor oluşturma yeteneğine sahiptir. Bu grubun önemli cinsleri; Streptomyces ve Actinomyces'tir.

Nocardia spp.

Streptomyces oldukça fazla sayıda ve çeşitte türden oluşan geniş bir cinstir. Bergey'in Mikrobiyoloji Kılavuzu'nda beş yüzün üzerinde Streptomyces türü tanımlanmaktadır. İpliksi yapıdaki bu organizmalarda büyüme, ipliklerin uç noktalarında gerçekleşir ve buna genellikle dallanma eşlik eder. Koloni yaşlandıkça bu canlılara özgü olan, kolonin üzerine doğru oluşan çıkıntılar görülür ve bunlara sporofor adı verilir. Bu yapılar spor oluştururlar. Streptomyces sporlarına conidia adı verilir ve bu sporlar Bacillus'ta ya da Clostridium'da görülen sporlardan farklıdır. Konidya ve sporoforlar genellikle pigment içerir ve bu pigmentler olgun kolonilere karakteristik bir renk verir. Olgun kolonilerin aynı zamanda pudramsı bir görünümü de vardır ve bu da Streptomyces'in tanımlanmasını oldukça kolaylaştırır. Az sayıda suda yaşayan tür içermesine rağmen Streptomyces türleri esas olarak toprakta yaşar. Hatta "toprak kokusu" dediğimiz kokunun sebebi bu canlıların geosmin adı verilen metabolik ürünleridir.

Streptomyces spp.
Streptomyces spp. kolonisi

Streptomyces cinsine ait türler zorunlu aeroblardır ve çok çeşitli maddelerle beslenebilirler. Ama bu grubun en önemli dikkat çekici özelliği antibiyotik üretme özelliğidir. Beş yüzün üzerinde antibiyotik maddenin Streptomyces tarafından üretildiği saptanmıştır ve bu durum ekonomi ve sağlık açısından bu canlıları oldukça önemli kılmaktadır. Bazı organizmaların birden fazla tipte antibiyotik ürettiği, kimi ayrı organizmaların ise birbirleriyle aynı antibiyotiği üretebildiği saptanmıştır. Ayrıca herhangi bir antibiyotik üreten organizma kendi ürettiği antibiyotiğe karşı dirençli olsa da diğer Streptomyces türlerinin ürettiği antibiyotiklerden etkilenmektedir. 50'den fazla Streptomyces antibiyotiği günümüzde beşeri hekimlik, veteriner hekimliği, tarım ve endüstri alanlarında kullanılmaktadır.

Not: Bu yazının hazırlanmasında Tübitak Bilim ve Teknik dergisinden ve CDC Halk Sağlığı Resim Kitaplığı'ndan yararlanılmıştır.
Yayını paylaş:
author

Hakkımda

Ben Veteriner Hekim Onur Çelikörs, 1989 yılında Ankara'da dünyaya geldim. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi'nden 2011 yılında mezun oldum ve yüksek lisansımı 2014 yılında Zootekni Anabilim Dalı'nda tamamlayarak Ziraat Yüksek Mühendisi unvanı aldım. Askerlik görevimi yerine getirdikten sonra, Ankara Üniversitesi Veteriner Fakültesi'nde başladığım Veteriner Hekimliği eğitimimi 2020 yılında tamamladım. Bu web sitesinde hayvan sağlığı ve hayvansal üretim konularında yazılarımı yayınlıyorum.

0 yorum:

Yorum Gönder