Tıp Fakültesi Dönem I TEM 3

BAKTERİ GENETİĞİ
Prof.Dr. Davut ALPTEKİN
Ç.Ü. Tıp Fakültesi
Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı
ADANA
B-TRANSDÜKSİYON
Bir bakteriye ait kromozom segmentlerinin
bir bakteriyofaj (bakteri yiyen virüs) aracılığı
ile diğer bir bakteriye aktarılması olayıdır.
Bakteriyofajlar bakteri yiyen viruslardır ve
bakteri içinde çoğalırlar. Önemli olan faj
partiküllerinin belli bakteriler için son derece
özgül olmalarıdır. Her faj için yalnız bir cins,
hatta bazıları bir cins içinde yalnız bir tip
bakteriyi enfekte etme karakterindedir. Bu
özellikten yararlanılarak, eldeki faja ait özgül
bakteri saptanabilir veya tersi eldeki
bakteriye özgü faj belirlenebilir.
Ökaryotik bir hücre, bir
bakteri ve virüslerin
boyutlarının
karşılaştırılması.
Virusların yapısı
Fajlar doğada bakterilerin bulunduğu her yerde
bulunabilir. Özellikle gaitada bol miktarda vardır ve
buradan izole edilebilir.
Fajların Tanımlanması
1-Faj plak morfolojisinin incelenmesi:
Fajların katı besiyerinde bakteri kolonileri
üzerinde oluşturdukları koloniler faj tiplerine
özgü yapılardır. Fajlar bakteriler içerisinde
çoğalıp ortama dağıldıklarında kendilerine
özgü plak yapıları oluştururlar.
2-Faja özgü özgül konak hücrenin
incelenmesi: Fajın hangi bakterileri enfekte
etiğinin bilinmesi fajların tiplendirilmesinde
önemlidir. Ör. E. coli, Streptococcus,
Haemophilus farklı fajlar tarafından enfekte
edilir.
Fajların Tanımlanması
3-Biyokimyasal yapılarının incelenmesi:
Her fajın genomu (DNA, RNA) ve genom
büyüklüğü farklıdır. Fajların genomu çıplak
olup genomu üzerinde histon tipi proteinler
bulunmaz. Fajlar kapsomer’lerin oluşturduğu
kapsid proteinlerle çevrilidir. Kapsidler
ozmotik şok ile patlatılırsa faj içerisinden
poliaminler, spermidinler vb proteinler ile
aspartik asit, glutamik asit, serin gibi amino
asitlerden oluşan polipeptidlerde içerdiği
saptanmıştır.
4-Faj morfolojik özelliklerinin incelenmesi:
Morfolojik yapılarına göre 6 grupta toplanır.
1.Uzun, kısalabilen kuyruk kılıflı fajlar. Genomu
çift iplikli DNA’dır
2.Uzun kuyruklu, kuyruk kılıfsız fajlar. Genomu
çift iplikli DNA’dır
3.Kısa kuyruklu, kuyruk kılıfsız fajlar. Genomu
çift iplikli DNA’dır
4.Kuyruksuz, büyük kapsomerli fajlar. Genomu
tek iplikli DNA’dır
5.Kuyruksuz, küçük kapsomerli fajlar. Genomu
tek iplikli RNA’dır
6.Başsız, ipliksi (flamentöz) fajlar. Genomu tek
iplikli DNA’dır
Fajlar, morfolojik yapılarına göre altı
grupta toplanabilirler
DNA
DNA
DNA
DNA
RNA
DNA
A
B
C
D
E
F
Faj İle Bakteri Arasındaki İlişkiler
Bakterilerin fajlar ile ilişkiye girip enfekte
olmaları, aralarındaki uyuma, çevre
koşullarına ve fajın tipine bağlıdır. Bunun
sonucunda ortaya çıkan ilişki iki tiptir
1.Eritici tip de yaşam döngüsü
2.Lizogenik tip de yaşam döngüsü
Eritici Tipteki Yaşam
Döngüsünde Görülen Evreler
a. Fajın bakteriye tutunması (adsorbsiyon)
b. Faj nükleik asidinin bakteri içine girişi
(enjeksiyon veya penetrasyon)
c. Bakteri içinde gelişme (sentez)
d. Olgun fajların belirmesi (montaj)
e. Bakteri hücresinin erimesi ve yavru
fajların serbest hale geçişleri.
Eritici Tipteki Yaşam Döngüsü
Enfekte
olmamış
hücre
Serbest fajlar
Hücre lizisi
Litik (eritici tip) döngü
Yeni fajların
oluşumu
Fajın hücre
duvarına tutunması
Faj DNA’sının hücre
içine injenksiyonu
Faj DNA ve
proteinlerinin
çoğalması
Eritici Tipteki Yaşam Döngüsü
Lizogenik Tipde Yaşam Döngüsü
Fajlar litik tipdeki yaşam döngüsünü
sürdürürlerken bazıları enfekte ettikleri
bakteriyi eritmezler. Böyle fajlar bakteri
hücresi ile lizogeni denilen bir ortak
yaşam haline geçerler. Diğer bir söyleyiş
ile bakteri hücresi faja karşı direnç
göstermekte ve parçalanmamaktadır.
Eritici ve Lizogenik Tipteki Yaşam Döngüsü
Faj bakteriye tutunarak
DNA’sını aktarır
Faj DNA’sı
sirküler
hale gelir
LİZONEJİK TİPTE
YAŞAM DÖNGÜSÜ
Bakteri DNA’sına girer
(Profaj)
Bakteri DNA’sı profaj
halinde replike olarak
faj genomunu
yavrulara aktarır
Yapışkan uç
Yapışkan uç
Doğrusal lamda DNA çift sarmalı
Çembersel
lamda
DNA çift
sarmalı
A
B
Lizojenik tipteki yaşam döngüsünde; bakterilere giren
faj DNA'sının önce iki ucu birleşerek çember şeklini alır,
sonra yine çember şeklindeki bakteri DNA'sının bir
noktasına yapışır. Açılan bakteri DNA'sı ile birleşir. Bu
şekilde bakteri DNA'sının bir parçası haline gelerek
bakteriye zarar vermeden gizli faj yapısında kalır. Bu
yapıya profaj adı verilir.
Bu durumda bakteri hücresi çoğalırken faj DNA’sı da
bakteri DNA’sı ile birlikte replikasyona uğrar ve yavru
bakteriler de aynı şekilde lizogen olurlar. Ancak hücre
her an litik evreye geçebilir.
Bir bakteri aynı anda kendisine özgü farklı fajları
alabilir. Örn. Staphylococ’lar aynı anda 5 farklı fajla
enfekte olup lizojeni yapabilir. Bu duruma polilizojeni adı
verilir.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Transdüksiyonda rol alan bakteriler ve
Transdüksiyon yapan fajlar
Gram negatif: Salmonella, Escherichia,
Shigella, Pseudomonas, Vibrio
Gram pozitif: Staphylococ, Bacillus
Fajlar: Lamda fajı ve P tipi fajlar
Transdüksiyon Tipleri
Kısıtlı (Lökalize) Transdüksiyon:
E.coli lamda fajı örnektir. Lamda fajı E.coli
DNA’sının gal ve bio genleri arasındaki bir
bölgeden entegre olurlar.
Faj DNA’sı bakteri içerisine girerken
yapışkan uçlu ve lineer yapıdadır. Bakteri
içerisinde tekrar sirküler yapıya döner. Bu hali
ile bakteri DNA’sının gal ve bio genleri arasına
temas ederek bir çaprazlama ile yapıya katılır.
Kısıtlı (Lökalize) Transdüksiyon
thr
A
lac
thr
gal
lac
gal
 profajı
E. coli
DNA’sı
bio
 DNA’sı
bio
att  80
B
att  80
E. coli DNA’sının yapısına girer
thr
lac
gal
E. coli
DNA’sı
 DNA’sı
bio
att  80
Olgunlaşmış
 fajı
Normal çaprazlaşma
ve ayrılma
 DNA’sı
thr
C
lac
E. coli
DNA’sı
bio
att  80
gal
gal
gal
Kısıtlanmamış (Generalize) Transdüksiyon:
E.coli P1 fajı örnektir. P1 fajının E.coli DNA’sı
üzerinde belli bir birleşme yeri yoktur. Faj DNA’sı
hücre içerisine girdikten sonra bir mezozoma
tutunarak kendi kendine çoğalır. Bu arada oluşan
kapside çoğalan faj DNA’sı girerek yeni profajlar
oluşur. Ancak bazı kapsidler içerisine E.coli
DNA’sından kopan parçalarda girer ve genomu
tamamen farklı yeni fajlar oluşur. Bu yolla oluşan
fajlar duyarlı yeni bir bakteriye girerek bir bakteri
genomunu bir başka bakteriye aktarmış olur.
Kısıtlı ve kısıtlanmamış transdüksiyon
arasındaki farkları özetlersek:
 Kısıtlı transdüksiyonda faj genomu bakteri genomunun
sadece bir bölgesine tutunur. Kısıtlanmamış da ise bakteri
genomuna tutunmaz.
 Kısıtlanmış transdüksiyonda transdüksiyon yapabilen faj
parçacıklarının oluşabilmesi için UV’ye ihtiyaç vardır. UV
sayesinde faj genomu ile birlikte bakteri genonuda
kopabilir. Kısıtlanmamış transdüksiyonda ise bakteri
DNA’sının replikasyonu anında UV, kimyasal ajan vb
sayesinde kopan DNA parçaları P fajını oluşturabilir.
 Kısıtlı transdüksiyonda yeni fajlarda bakteri faj genomu
birlikte bulunurken kısıtlanmamış da sadece bakteri
genomu vardır.
 Kısıtlı transdüksiyonda faj ve bakteri genomu birlikte
olduğundan yeni bakteriye aktarılan genom bakımından
kısmi diploitlik söz konusudur. Kısıtlanmamış
transdüksiyonda ise faj ile aktarılan genom bakteriye ait
olduğu için ve yeni genom bakterideki genomun yerine
geçtiği için habloit kalır.