Bakterilerin remelerine Etkili Faktrler 1 Fiziksel Faktrler 2

Bakterilerin Üremelerine Etkili Faktörler 1. Fiziksel Faktörler 2. Kimyasal Faktörler 3. Biyolojik faktörler 4. Mekanik Faktörler 1

Bakterilerin Üremelerine Etkili Faktörler n n Mikroorganizmalar bulundukları ortamlarda (kültürler de dahil), optimal şartlar altında, cins ve türlerinin genetik karakterine göre, iyi bir üreme ve gelişme gösterirler. Ancak, bu uygun şartlar, aynı durumda uzun bir süre devam etmez ve belli bir zaman sonra, mikroorganizmaların üremeleri sınırlanır ve durur. Eğer, olumsuz şartlar değiştirilmezse veya iyileştirilmezse, mikroorganizma populasyonunda ölümler başlar, giderek artar ve canlı mikroorganizma sayısında azalmalar meydana gelir. Ancak, canlı kalmayı başarabilen mikroplarda morfolojik bazı değişiklikler (şekillerinde bozukluklar: flamentöz, branşlı, pleomorfik ve diğer formlar) ortaya çıkar. 2

Bakterilerin Üremelerine Etkili Faktörler n Bu durumlar, genellikle, doğal koşullar altında meydana gelen bazı olumsuz faktörlerin mikroorganizmaların üremeleri üzerine olan etkilerini kapsamaktadır. n Böyle etkiye sahip (Bakterilerin Üremelerine Etkili ) faktörleri başlıca 4 grupta toplamak mümkündür. 3

Bakterilerin Üremelerine Etkili Faktörler n Bunlar faktörler: 1. Fiziksel faktörler (Isı, Radyasyon, Yüzey gerilimi, Ozmotik basınç, Hidrostatik basınç, Rutubet ve Kuruma, Elektrik) 2. Kimyasal faktörler (Oksijen, CO 2, Redoks potansiyeli, Hidrojen iyon konsantrasyonu ) 3. Biyolojik faktörler (Bakteriyosin, metabolitler) 4. Mekanik faktörler (Çalkama, Filtrasyon, Santrifügasyon, Ezmek, Basınç uygulamak, Vibrasyon) 4

1. Fiziksel Faktörler n Yeryüzünde (toprakta, sularda, göllerde, denizlerde, havada, evlerde, barınaklarda, vs. ) ve canlıların vücudunda, değişik fiziksel, kimyasal, biyolojik ve doğal koşullara adapte olmuş, yaşayan ve üreyen mikroorganizmalar bulunmaktadır. n Bakteriler, 20° Güney paralelinden 90° Kuzey paraleline kadar, okyanus sularında, değişik derinliklerde ve ortamlarda oldukça farklı hidrostatik basınç altında kolayca yaşayabilecek tarzda bir adaptasyon göstermektedirler. n Bazıları da sıcak su kaynaklarındaki 100°C civarındaki sıcaklıkta ve bir kısmı da donma derecesindeki çevrede kolayca yaşayabildikleri belirlenmiştir. 5

Fiziksel Faktörler n Doğada bu kadar değişken, fazla ve olumsuz şartlara direnç gösteren ve adapte olan mikroorganizmalardan ancak çok azı canlılarda hastalık oluşturabilmektedir. n Çünkü, çoğunlukla, patojenlerin üreyebildiği sınırlar, üzerinde veya içinde yaşadıkları canlılarınki ile bir uyum göstermektedirler. n Maksimal veya minimal sıcaklık sınırlarına yaklaşıldıkça veya geçildikçe, mikroorganizmalar üreseler bile virulens faktörlerinin etkinliğinde inhibisyon veya zayıflamalar oluşmaktadır. n Kapsüllü mikroorganizmalar, bakteri ve mantar sporları çevre koşullarına çok dayanıklıdırlar ve uzun süre canlı kalabilir ve infeksiyöz yeteneklerini koruyabilirler 6

Fiziksel Faktörler 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Isı Radyasyon Yüzey gerilimi Ozmotik basınç Hidrostatik basınç Rutubet ve Kuruma Elektrik 7

1. ISININ ETKİSİ n Mikroorganizmalar üzerine ısının etkisi iki şekildedir: A) Sıcağın etkisi B) Soğuğun etkisi Fiziksel Faktörler A) Sıcağın etkisi n n Mikroorganizmalar, genellikle, kendi türlerine özel sıcaklık limitleri içinde gelişebilir ve üreyebilirler. Bu sınırlar arasında, üremenin en iyi meydana geldiği optimal sıcaklık bulunur. Bu uygun sıcaklıktan minimal veya maksimal sınırlara doğru gidildikçe üremenin yavaşladığı ve bu sınırları geçince üremenin durduğu görülür. Optimal sıcaklık, maksimalden 5 -10 derece daha düşük olmasına karşın, minimal sıcaklıktan genellikle 20 -30 derece daha yüksektir. 8

A) Sıcağın etkisi Fiziksel Faktörler- 1. Isının etkisi n n n Maksimal limitin aşılması halinde; yalnız üremede durma meydana gelmez, sıcaklığın yüksekliğine göre, mikroplarda az veya çok oranda ölümler de başlar. Buna karşılık minimal sıcaklık sınırının geçilmesi halinde; üremede duraklama meydana gelir. Patogenik mikroplar, en iyi gelişme ısısını (optimal sıcaklık), adapte oldukları konakçının içinde bulurlar. Diğer bir deyimle, bu tür m. o. lar en iyi, konakçı sıcaklığında ürerler. Bu nedenle de, hastalık yapıcı karakterde olan mikropların üreme sıcaklığı aralıkları çok geniş olmayıp, belli ve dar limitler arasındadır. Buna karşın, saprofitikler ve doğada serbest yaşayan diğer mikroorganizmaların, sıcaklık genişlik limitleri arası daha geniştir. 9

Fiziksel Faktörler- 1. Isının etkisi A) Sıcağın etkisi n Mikroorganizmalar sıcaklığın derecelerine göre başlıca 3 bölüme ayrılırlar: n 1. Psikrofil (soğuk seven), n 2. Mezofil (ılık seven) n 3. Termofil (sıcak seven) mikroorganizmalar 10

A) Sıcağın etkisi Fiziksel Faktörler- 1. Isının etkisi 1. PSİKROFİL MİKROPLAR (Soğuk seven) n Bu mikroorganizmalar 15 -20ºC arasında iyi ürerler. n Toprak, su, deniz ve göllerde yaşayan bazı mikroplar ile balıklarda ve soğuk kanlı hayvanlarda hastalık oluşturan mikroorganizmalar (Aeromonas ve bazı Mycobacterium türleri) bu gruba girerler. n Soğuk seven bazı mikroplar ve mantarlar buzdolabı ısısında (+4ºC) kolaylıkla üreyebilir ve besin maddelerinde bozulmalara neden olabilir. n Psikrofil mikroorganizmaların enzimleri bu nedenle -5ºC ile +20ºC arasında aktivite gösterebilirler. 11

A) Sıcağın etkisi Fiziksel Faktörler- 1. Isının etkisi 2. MEZOFİL MİKROPLAR (Ilık seven) n İnsan ve hayvanlarda hastalık oluşturan mikroorganizmaların büyük bir kısmı bu gruptadır. n Bu nedenle optimal üreme ısıları hastalık yaptıkları konakçının vücut sıcaklığı ile ilişkili olup 35 -42ºC arasında değişir. n Patojenik olarak değerlendirilen bakterilerin çoğunun optimal üreme ısısı 37ºC dir. n Mezofil mikroorganizmalar 65ºC de 20 dakikada ve pastörizasyon sırasında (70ºC de 1 dakika) ölürler. 12

A) Sıcağın etkisi Fiziksel Faktörler- 1. Isının etkisi 3. TERMOFİL MİKROPLAR (Sıcak seven) n Optimal üreme ısıları 50 -60ºC arasındadır. n Bu tür mikroplara sıcak su kaynaklarında, gübrelerde ve tropikal bölgelerde rastlanır. n Termofil mikroplar ve endosporlar pastörizasyon ısısına dayanıklıdırlar. n Hatta 90ºC de canlılığını koruyabilen termofilik mikroorganizmaların varlığı bildirilmektedir. n Birçok termofil mikroorganizma, 45ºC’ nin altında üreyememektedir. 13

A) Sıcağın etkisi Fiziksel Faktörler- 1. Isının etkisi n 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Mikroorganizmalar yüksek ısıda ölürler. Ancak, ısı yardımı ile ölme üzerine, ısıdan başka birçok faktörün de etkisi vardır. Yüksek ısı (Maksimal limiti aşan ısı, Sterilizasyon) Mikroorganizma türü (Vejetatif, kapsülle, sporlu) Mikroorganizma sayısı (Sayı arttıkça öldürmek için geçen süre de artar) Ortamın bileşimi (yağ, mukoid sıvılar, organik mad) Ortamın p. H’sı (maksimal ve minimal p. H) Mikroorganizmaların üreme durumları (üreme dönemi) Rutubet (otoklavda 121ºC’de 15 dakikada, Pastör fırınında 150ºC’de 60 dakikada ölür) Süre (uzun-etki artar) 14

B) Soğuğun etkisi n Fiziksel Faktörler- 1. Isının etkisi n n n Mikroorganizmalar soğuğa, sıcaktan daha fazla dayanırlar. Minimal sıcaklığı geçince üremeleri duran mikroplar, bu limit çok aşılsa bile ölmedikleri görülür. Soğukluk – 80°C veya – 190°C olunca canlılıklarını ve infeksiyöz kabiliyetlerini uzun süre (yıllarca) koruyabilmektedirler. Bu nedenle, mikroorganizmalar (bakteri, mantar, virus) ve çeşitli hücreler (doku hücreleri, sperma, vs. ) sıfırın çok altında (-190°C'de) muhafaza edilmektedirler. Ancak, bazı mikropların özel duyarlılığını da göz önünde tutmak gereklidir. Ayrıca, donarken ve çözülürken populasyonda canlılık miktarında ve hastalık oluşturma yeteneğinde de azalmalar meydana gelir. 15

Fiziksel Faktörler- 1. Isının etkisi B) Soğuğun etkisi n Bakterilerin hücre duvarı, donma ve çözülme sırasında parçalanabilir. n Eğer mikroorganizmalar çok kısa süre içinde dondurulur, kurutulur ve havası alınmış ampuller içinde saklanırsa uzun yıllar canlılıklarını ve aktivitesini koruyabilir (liyofilizasyon). n Mikropların ve hücrelerin liyofilizasyonunda, steril yağsız süt, serum, gliserin, laktalbumin, sodyum glutamat, vs. gibi ara maddelerden yararlanılır. n Çeşitli sıvılar ve serumlar aynı şekilde, ya çok soğuk derecelerde veya liyofilizasyon suretiyle uzun yıllar muhafaza edilmektedirler. 16

Fiziksel Faktörler- 1. Isının etkisi Termal ölüm noktası, Termal ölüm süresi n Mikroorganizmaların sıcaklık ile ilişkili fizyolojik karakterlerini saptamada bazı özel kriterler konulmuştur. n Termal ölüm noktası: Bu nokta, belli bir yoğunluk ve ortamda üretilen mikroorganizmaların, 10 dakika içinde ölebildikleri en düşük sıcaklık derecesidir. ¨ Bu limit mikroorganizmalar arasında değişiklik gösterir. ¨ İyi bir kontrol sağlandığı takdirde, konservecilikte, süt ve gıda maddelerinin muhafazasında yararlar sağlayabilir. 17

Termal ölüm noktası, Termal ölüm süresi Fiziksel Faktörler- 1. Isının etkisi n Termal ölüm süresi: Bu süre, belli veya sabit bir sıcaklık derecesinde bütün mikropların ölmesi için geçen zamanı kapsar. ¨ Bu süreye; ¨ ortamın viskozitesi, p. H' sı, mikroorganizmaların tür ve yaşı, mikrop sayısı ve çevresel koşullar fazlasıyla etkiler. Aynı etkenler, termal ölüm noktasına da etkilerler. 18

Fiziksel Faktörler 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Isı Radyasyon Yüzey gerilimi Ozmotik basınç Hidrostatik basınç Rutubet ve Kuruma Elektrik 19

Fiziksel Faktörler 2. Radyasyon’un etkisi n Radyasyon (ışın), boşlukta veya materyal bir ortamda enerjinin dalgalar halinde yayılması olayıdır. n Pratikte, mikrobiyoloji alanında radyasyonlardan başlıca iki amaçla yararlanılır: n 1 - Sterilizasyon ve dezenfeksiyon, n 2 - Mutasyonlar oluşturmak 20

2. Radyasyon’un etkisi A) İyonizan olmayan radyasyonlar 1 - Ultraviolet (mor ötesi) ışınları* Fiziksel Faktörler 2 - İnfrared (kızıl ötesi) ışınları 3 - Ultrasonik (ses ötesi) dalgalar* B) İyonizan radyasyonlar I). Elektromanyetik radyasyonlar 1 - X ışınları* 2 - Gama ışınları* II). Partiküler radyasyonlar 1 - Alfa ışınları 2 - Beta ışınları 3 - Katot ışınları* «Mikrobiyolojide en çok kullanılan radyasyonlar: «ultraviolet ışınları, «X ışınları, «gama ışınları, «katot ışınları «ve ultrasonik vibrasyonlardır. 21

Fiziksel Faktörler 2. Radyasyon’un etkisi n Ultraviolet (mor ötesi) ışınları n Bu ışınların bakteri, mantar, virus, spor ve hücreler üzerine letal etkileri vardır. n UV-ışınları, civa buharlı lambalardan elde edilir. n Derinlere girememeleri nedeniyle, hastanelerde operasyon odalarının ve bazı özel yerlerin havasını ve burada bulunan eşyaların yüzeyini sterilize etmekte kullanılır. n UV-ışınlarının mikroplar üzerine, letal etkilerinden başka, mutagenik etkileri de vardır. n Proteinlerin, özellikle, nükleik asitlerin, bu ışınlara karşı olan özel affiniteleri nedeniyle kolayca absorbe edilirler. 22

Fiziksel Faktörler 2. Radyasyon’un etkisi n Güneş ışınları, dünya için iyi bir radyasyon kaynağıdır. n Güneş ışınlarını; görülebilen ışınlar, UV-ışınları, infrared ışınları ve radyo dalgalar oluşturur. n Görülebilen ışınların, dünyadaki yaşam için önemi çok fazladır. n Özellikle ısınmayı da infrared ışınları sağlar. Güneş ışınlarının %60'ını infrared ışınları teşkil eder. n Fotosentetik organizmalar ışık enerjisinden yararlanırlar. n Güneş ışınları (UV-ışınları), mikroorganizmaları hem mutasyonlar oluşturarak hem de sıcaklığı ile etkiler. 23

2. Radyasyon’un etkisi n Ultrasonik vibrasyonlar: n Hücreleri parçalayarak içindeki virusları dışarı çıkarmada yararlanıldığı gibi suların sterilizasyonunda Fiziksel Faktörler da aynı amaçla kullanılmaktadırlar. n X-ışınları: Derinlere girebilme özellikleri letal etkilerini artırır. Pratikte, mutasyonlar meydana getirmekte ve paketlenmiş gıdaları sterilize etmede yararlanmaktadır. n Gama ışınları: Her tarafa yayılma özelliği gösteren bu ışınlardan gıdaların sterilizasyonunda yararlanılır. n Katot ışınları: Pratikte, sterilizasyon amacı ile sınırlı olarak yararlanılır. 24

Fiziksel Faktörler 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Isı Radyasyon Yüzey gerilimi Ozmotik basınç Hidrostatik basınç Rutubet ve Kuruma Elektrik 25

Fiziksel Faktörler 3. Yüzey geriliminin etkisi n Metabolizma olaylarının normal meydana gelebilmelerinde mikropların bulunduğu sıvı ile bakteri yüzeyi arasındaki moleküler gerilimin dengede bulunması gereklidir. n Bu denge, bakteriye gıda giriş-çıkışını büyük ölçüde kolaylaştırır. n Bakteriye temas eden sıvı yüzeyindeki moleküllerin oluşturduğu gerilim çok fazla olursa, n oluşan kuvvetli moleküler membran nedeniyle, sıvı ortamdan bakteriye gıda maddelerinin girişi çok güç olur ve bakteri beslenemez. 26

3. Yüzey geriliminin etkisi n Aksine, bu moleküler gerilim zayıf olursa, n sıvı ile bakteri yüzeyi birbirine çok sıkı temas Fiziksel Faktörler ederek sıvı içindeki maddelerin bakteri yüzeyinde toplanmasına sebep olur. n Buna bağlı olarak bakteri içinden dışarı ve dışardan içeri gıdaların akışı güçleşir ve bakteri yine beslenemez. n Yukarıda bildirilen nedenlerle, bakteri yüzeyi ile buna temas eden sıvı ortamın yüzeysel moleküler gerilimin dengede bulunması zorunludur. 27

3. Yüzey geriliminin etkisi n Fiziksel Faktörler n n n Eğer bir bakteri, kendi türüne göre, yüzey gerilimi fazla olan bir sıvı içinde kültürü yapılırsa, üstte üreme gösterir ve tüpün geri kalan kısmında üreme zayıf olur (B. subtilis gibi). Eğer bu besi yerinin yüzey gerilimi düşürülürse, B. subtilis homogen bir tarzda üreme gösterir. S. aureus, buyyonda genellikle homojen bir tarzda ürer. Eğer bu besi yerinin yüzey gerilimi artırılırsa (%0. 05 sodium ricionalate veya lipoid madde ilavesi), etken bu sefer üstte üremeye başlar. Yüzey gerilimini düşüren maddeler arasında; sabunlar, deterjanlar, safra, fenol vs. ajanlar vardır. Bu nedenle böyle maddelerin ıslatma özellikleri bulunmaktadır. 28

Fiziksel Faktörler 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Isı Radyasyon Yüzey gerilimi Ozmotik basınç Hidrostatik basınç Rutubet ve Kuruma Elektrik 29

Fiziksel Faktörler 4. Osmotik Basıncın Etkisi n Bir ortamın osmotik basıncı, içinde eriyen maddelerin konsantrasyonu ile ilişkilidir. n Mikroorganizmalar, içinde üredikleri sıvı besi yerinin osmotik basıncı ile kendi hücre içindeki osmotik basınç arasında bir denge kurmuşlardır. n Bu denge yarı geçirgen olan hücre membranları yardımı ile regüle edilir ve devam ettirilir. n Mikropların en iyi üreyebildikleri ortamın osmotik basıncı, bakteri içindeki ile aynı veya çok az farklıdır (isotonik, isoosmotik). n Böyle ortamlarda bakteri zarlarından giriş ve çıkış kolaylıkla olur ve bakteri gelişmesine ve üremesine devam eder. 30

4. Osmotik Basıncın Etkisi n Eğer ortamın osmotik basıncı azalmış ise (hipotonik, hipoosmatik), böyle durumlarda Fiziksel Faktörler dışardan bakteri içine fazla sıvı girerek bakteriyi şişirir ve olay devam ederse bakteriyi patlatır (plasmoptiz). n Hipertonik (hiperosmotik) ortamlarda ise, bakterinin içinden dışarı fazla sıvının çıkması sitoplasmik membranın hücre duvarından ayrılarak büzülmesine ve ortada toplanmasına neden olur (plasmoliz). 31

Fiziksel Faktörler 4. Osmotik Basıncın Etkisi 32

Fiziksel Faktörler 4. Osmotik Basıncın Etkisi n Besin maddelerine tuzların katılması ozmotik basıncın artmasına neden olmaktadır. n Yüksek tuz ve şeker konsantrasyonları, bakteri hücresinden suyu alır ve onların üremesini önler. n Eğer bakteri, %20 tuz konsantrasyonu içinde süspansiyon yapılırsa (c), hipertonik bir ortam oluşacağından, plasmoliz olayı meydana gelir. n Bunun aksine, bazı bakteriler, %1 oranındaki tuz konsantrasyonu içinde süspansiyon yapılırlarsa (a), su akışı bu sefer dışardan içeri doğru olur ve bakteri şişerek parçalanır (plazmoptiz). 33

4. Osmotik Basıncın Etkisi n Bazı bakteriler yüksek tuz konsantrasyonuna sahip ortamlara adapte olmuşlardır. Fiziksel Faktörler n Üremeleri için bu tuz konsantrasyonu gerekli hale gelmiştir. Bu bakterilere aşırı halofilik bakteriler denir. n Fakültatif (isteğe bağlı) halofil mikroplar ise yüksek tuz konsantrasyonuna gerek duymazlar. n Ancak birçok bakterinin üremesini önleyen % 2’lik tuz konsantrayonunda üreyebilirler. n Hatta bazı fakültatif halofiller %15’lik tuz konsantrasyonunda üreyebilirler. 34

Fiziksel Faktörler 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Isı Radyasyon Yüzey gerilimi Ozmotik basınç Hidrostatik basınç Rutubet ve Kuruma Elektrik 35

Fiziksel Faktörler 5. Hidrostatik Basıncın Etkisi n Mikroorganizmalar, hücre duvarının sert ve dayanıklı olması nedeniyle mekanik ve hidrostatik basınçlara karşı oldukça fazla direnç gösterirler. n Çelik bir silindire konan ve süspansiyon halindeki mikroplar, burada oluşturulan fazla basınca, n kendilerinde görülebilir önemli zararlı etkiler olmadan dayanabilirler. 36

Fiziksel Faktörler 5. Hidrostatik Basıncın Etkisi n Okyanusların, denizlerin ve göllerin diplerinde bulunan barofilik mikroplar (B. submarineus, B. thalassokiotes) yüksek basınca (10000 libre/inc 2, -psu-'lik) kolayca dayanırlar ve bu basınç altında yaşamlarını sürdürürler. n Ancak yüksek basınç altında mikroplarda, az da olsa, bazı değişmeler meydana gelebilmektedir. ¨ Örn. flagellalı mikroplar hareketlerini ve bazıları da bölünme kabiliyetini kaybedebilirler. 37

Fiziksel Faktörler 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Isı Radyasyon Yüzey gerilimi Ozmotik basınç Hidrostatik basınç Rutubet ve Kuruma Elektrik 38

Fiziksel Faktörler 6. Rutubet ve Kurumanın Etkisi n Su; mikropların üremesinde, gıda maddelerinin içeri girişinde ve içeride biriken metabolitlerin ve diğer maddelerin dışarı çıkışında ve metabolik olaylarda çok önemli göreve sahiptir. n Üreme ortamlarında bulunan gıda maddelerinin bakteriler tarafından alınabilmesi ancak bunların suda eriyebilir olmaları ile mümkündür ve su aracılığı ile de bakteriye girerler. n Aynı şekilde, bakteri içindeki enzim veya metabolitlerin dışarı çıkabilmesinde de su önemli rol oynar. İçinde su oranı yüksek katı besi yerlerinde mikropların gelişmesi daha kolay olur ve oluşan koloniler daha iridirler. 39

Fiziksel Faktörler 6. Rutubet ve Kurumanın Etkisi n Mikroorganizmalar içinde %70 -90 kadar su bulunmaktadır. n Bunun azalması birçok biyokimyasal olayların durmasına ve mikropların ölümüne sebep olur. n Mikroorganizmaları üretmek için kullanılan etüvlerin havasının relatif rutubetinin de uygun olması gereklidir. n Sıvı besi yerlerinden suyun buharlaşması, bu besi yerinde bulunan kimyasal maddelerin konsantrasyonunu arttırır. n Bu durum üreme üzerine olumsuz yönde etkiler. 40

Fiziksel Faktörler 6. Rutubet ve Kurumanın Etkisi n Katı besiyerlerinde üreyen mikropların beslenebilmesi için de agardan gıda maddelerinin diffusyonla bakterilere ulaşması gerekir. Bu görevi de yine su yapar. n Katı besi yerlerindeki suyun ve bunların konulduğu etüvlerin havasındaki rutubetin azlığı durumlarında bakteri üremesinin yavaşladığı ve durduğu görülür. n Bu rutubet, katı besi yerlerinde beslenme üzerine etkili olduğu gibi mikroorganizmalardan suyun çıkması bakımından da önemlidir. 41

Fiziksel Faktörler 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Isı Radyasyon Yüzey gerilimi Ozmotik basınç Hidrostatik basınç Rutubet ve Kuruma Elektrik 42

Fiziksel Faktörler 7. Elektriğin Etkisi n Sıvı ortamlarda suspansiyon halinde bulunan mikroorganizmalardan direk veya alternatif elektrik akımı geçirilirse, mikroplar zarar görebilirler. n Akım, şiddetli ve geçme süresi fazla olursa daha zararlı ve öldürücü olurlar. n Mikroorganizmaların moleküler incelemelerinde yararlanılmaktadır (Elektroforez). ¨ Elektroforezis: Protein moleküllerinin veya mikroorganizmaların sıvı ortam içinde suspansiyonları yapılırsa, yüzeyleri pozitif (+) veya negatif (-) elektrikle yüklenirler. Böyle bir ortamdan uygun bir süre ve şiddette elektrik geçirilirse, pozitif yüklü olanlar katoda, negatif elektrikle yüklenmiş olanlar da anoda doğru hareket ederler. 43

Bakterilerin Üremelerine Etkili Faktörler Fiziksel faktörler (Isı, Radyasyon, Yüzey gerilimi, Ozmotik basınç, Hidrostatik basınç, Rutubet ve Kuruma, Elektrik) 2. Kimyasal faktörler (Oksijen, CO 2, Redoks potansiyeli, Hidrojen iyon konsantrasyonu ) 3. Biyolojik faktörler (Bakteriyosin, metabolitler) 4. Mekanik faktörler (Çalkama, Filtrasyon, Santrifügasyon, Ezmek, Basınç uygulamak, Vibrasyon) 1. 44

KİMYASAL FAKTÖRLER n n n Bunların bazıları optimal koşullarda olduğunda, üremeyi artırıcı etkilemesine karşın, bu sınırların dışında ise üremeyi kısıtlayıcı, durdurucu ve hatta öldürücü etkide bulunurlar. Bu tarzdaki etkinlik dereceleri; kimyasal maddelerin yoğunluğu, yapısı ve etkileme süresi ile direkt ilişkili olduğu kadar mikroorganizmalara da bağımlıdır. 45

KİMYASAL FAKTÖRLER n Mikropların üremelerinde etkili olan kimyasal faktörler arasında: 1. Oksijen (O 2) 2. Redoks potansiyeli 3. Hidrojen iyon konsantrasyonu (p. H) 4. Karbon dioksit (CO 2) 5. Ortama katılan bufferler yanı sıra hastalık oluşturan mikroorganizmaların üremelerini önlemek (stasis) veya öldürmek (sidal) amacı ile kullanılan antibiyotik, kemoterapötik maddeler ile çeşitli dezenfektanlar da bulunmaktadır. Bu son maddeler, özellikle, mikroorganizmaları kontrol altına almada kullanılırlar. 46

KİMYASAL FAKTÖRLER n Mikropların üremelerinde etkili olan kimyasal faktörler arasında: 1. Oksijen (O 2) 2. Redoks potansiyeli 3. Hidrojen iyon konsantrasyonu (p. H) 47

1. Oksijen (O 2) n Mikroorganizmaların, üremeleri için oksijene olan ihtiyaçları, çok değişiklik göstermektedir. Kimyasal Faktörler n Bu gereksinmeye göre mikroorganizmalar 5 temel bölüme ayrılarak incelenebilirler. n 1. Aerobik n 2. Anaerobik n 3. Fakültatif n 4. Mikroaerofilik n 5. Aerotolerant 48

1. Oksijen (O 2) Kimyasal Faktörler 49

1. Oksijen (O 2) 1 - Aerobik mikroorganizmalar n Üremeleri ve yaşamaları için havadaki oksijene Kimyasal Faktörler ihtiyaç gösteren mikroorganizmalar, doğada diğerlerinden daha fazla bulunurlar. n Bunlar havasız koşullar altında gelişemezler. Çünkü, oksijensiz ortamlarda enerji elde edebilecek mekanizmaya sahip değillerdir. n Dik agar besiyerlerinde üretildikleri zaman genellikle üst kısımda koloni oluştururlar. 50

1. Oksijen (O 2) Kimyasal Faktörler 1 - Aerobik mikroorganizmalar n Tam aerobik mikroorganizmalar, havadaki moleküler oksijeni elektron alıcısı olarak kullanırlar. n Bu tür mikropların enzim sistemleri, hidrojeni (H+), serbest oksijene (O 2) transfer ederek hidrojen peroksit (H 2 O 2) oluştururlar. Bu madde toksik olduğundan katalase enzimi tarafından hemen H 2 O ve O 2 'ye ayrıştırılır (H 2 O 2 —› H 2 O + O 2). n Aerobik mikroorganizmalar arasında, n M. tuberculosis, B. anthracis, B. subtilis, Sarcina, vs. sayılabilir. 51

Kimyasal Faktörler 1. Oksijen (O 2) 2 - Fakültatif mikroorganizmalar: Bu gruba giren mikroorganizmalar hem aerobik ve hem de anaerobik koşullarda üreyebilme mekanizmasına (enzimatik sisteme) sahiptirler. n Bunlar, oksijen içeren koşullarda aynı aerobik mikroorganizmalar gibi üremelerine devam ederler. n Anaerobik şartlarda da redükte olabilen maddeleri (sülfür, karbon, sodyum nitrat, vs. ) hidrojen alıcısı olarak kullanabilirler. n Ancak, bu mikroorganizmalar daha fazla enerji sağlayan aerobik koşullarda daha iyi gelişirler. n Anaerobik durumlarda, fakültatif mikroorganizmalar az bir fermantatif metabolizma gösterirler. Diğer bir deyimle, substratları tam olarak okside edemezler. n Bu tür mikroorganizmalar (Enterobacteriaceae, Staphylococcus, vs. ) dik agarın her tarafında üreme 52 yeteneğine sahiptirler.

Kimyasal Faktörler 1. Oksijen (O 2) 3 - Anaerobik mikroorganizmalar: Anaerobik mikroorganizmalar oksijenin bulunmadığı ortamlarda gelişebilirler. n Oksijen bunlar için zehirleyici tesir yapar. n Bunlarda bulunan enzimler oksijen tarafından bloke edildiği gibi, enzim sistemleri, hidrojeni (H+), oksijene transfer edemez ve başka oksijen alıcısı (nitrat, sülfat, karbonat, vs) kullanırlar. n Bu nedenle, hücre içinde H 2 O 2 oluşmaz. Bu maddeyi ayrıştıramadıklarından, kendileri için toksik etki yapar. n Bu tür mikroorganizmalar dik agar besiyerinin dip tarafında ürerler. n Anaerobik mikroorganizmalar arasında, n Clostridium, Aktinomyces, Sphaerophorus necrophorus, v. s. sayılabilir. 53

1. Oksijen (O 2) Kimyasal Faktörler 4 - Mikroaerofilik mikroorganizmalar n Bu mikroorganizmalar, havada bulunan orandaki kadar oksijen içeren ortamlarda gelişemeyip, oksijen oranı %1 -2 kadar düşürülmüş veya havasına %5 -10 CO 2 katılmış yerlerde üreme olanağına sahiptirler. n Bunlar anaerobik olmayıp böyle koşullarda da gelişemezler. n Mikroaerofilik mikroorganizmalar; B. abortus, C. fetus, bazı Mycoplasma türleri vs. sayılabilir. n Bu tür mikroorganizmalar katı besiyerlerinin yüzeyinden 1 -1. 5 cm kadar aşağıda ürerler. 54

Kimyasal Faktörler 1. Oksijen (O 2) 5 - Aerotolerant Mikroorganizmalar n Bu mikroorganizmalar daha fazla yüzeyde olmak üzere, hem aerobik ve hem de anaerobik ortamlarda üreme yeteneğine sahiptirler. 55

KİMYASAL FAKTÖRLER n Mikropların üremelerinde etkili olan kimyasal faktörler arasında: 1. Oksijen (O 2) 2. Redoks potansiyeli 3. Hidrojen iyon konsantrasyonu (p. H) 56

Kimyasal Faktörler 2. Redoks potansiyelinin etkisi (Oksidasyon-Redüksiyon Potansiyeli) n Oksidasyon-redüksiyon (O-R), elektriksel bir olaydır ve elektron transferi üzerine dayanır. n Oksidasyon (elektron kaybı) ve redüksiyon (elektron kazanma) fenomenleri genellikle birlikte meydana gelir. n Bir madde okside olurken diğeri redükte olur. n Elektron alıcısı okside eden, elektron vericisi de redükte eden ajandır. n Elektronun bir maddeden diğerine geçişi iki madde (reaktant) arasında potansiyel farkını yaratır. n Bu farkın şiddeti, kazanılan ve kaybedilen elektronlara bağlıdır. Bu da, maddenin oksidan veya redüktan 57 oluşuyla ilgilidir.

Kimyasal Faktörler 2. Redoks potansiyelinin etkisi (Oksidasyon-Redüksiyon Potansiyeli) n Eğer, madde çok fazla oksidan ise elektriksel potansiyeli o oranda büyük olur ve pozitif değer taşır. n Eğer redüktan madde ise, bu değer düşüktür ve negatiftir. Okside olan ile redükte olan maddelerin konsantrasyonu birbirine eşitse, O-R potansiyeli sıfır olur. n Bu potansiyelin ölçülmesi, ekilen mikropların üreyip üremediklerini de ifade etmesi bakımından önem taşır. Kuvvetli oksidan maddeler pozitif potansiyel (+ 200 m. V) ve kuvvetli redüktanlar da negatif potansiyel (-200 m. V) mey. getirirler. n O-R potansiyeli Eh sembolü ile gösterilir ve milivolt (m. V) olarak ölçülür. n Kültürlerin aerasyonu, pozitif potansiyel yaratır. Mikroplar üremeye başlayınca potansiyel düşmeye başlar. 58

KİMYASAL FAKTÖRLER n Mikropların üremelerinde etkili olan kimyasal faktörler arasında: 1. Oksijen (O 2) 2. Redoks potansiyeli 3. Hidrojen iyon konsantrasyonu (p. H) 59

Kimyasal Faktörler n 3. p. H Faktörü Mikroorganizmaların üremeleri için, besiyerinin p. H 'sının optimal sınırlar içinde bulunması gereklidir. n Minimal ve maksimal p. H limitlerine yanaştıkça üreme azalır ve durur. n Bakterilerin optimal p. H limitleri oldukça değişiktir. n Asit ortamı seven mikroorganizmalar (maya, küf, laktobasil, asetobakter, vs) yanı sıra, n alkali besiyerlerinde üreyenler de (mikoplasma, toprak bakterileri, V. cholera, vs. ) vardır. n İnsan ve hayvanlarda hastalık oluşturanlar genellikle, konakçının sıvı ve dokularının p. H’sında (p. H: 7. 0 -7. 4) ürerler. n Patojenik mikroorganizmaların besi yerlerinde üreme p. H limitleri, apatojenlerden daha dardır. 60

Kimyasal Faktörler 3. p. H Faktörü n Ortamın p. H 'sının değişmesinde; n besiyerine katılan ve fermente olabilir karbonhidratların ayrışması sonu oluşan organik asitlerin, n nitrogenli veya proteinli maddelerin dekompoze olması neticesinde meydana gelen amonyak veya alkalen maddelerinin n önemi fazladır. n Ayrıca, hücrede oluşan ve dışarı çıkan diğer metabolizma artıkları da p. H 'nın değişmesine büyük ölçüde etkilerler. 61

3. p. H Faktörü n Üremeyi olumsuz yönde etkileyen p. H değişmesini önlemek için, besiyerine buffer'ler katılır. Kimyasal Faktörler n Bu amaçla, genellikle, ayrı veya birlikte K 2 HPO 4 veya KH 2 PO 4 kullanılır. n Bunlar, hidrojen (H) ve hidroksil (OH) iyonlarının serbest kalmasının önüne geçer ve onlarla birleşikler oluşturur. n Bu nedenle de, ortamın p. H 'sı hemen asit veya alkali olmaz bir süre optimal limitler arasında kalır. 62

3. p. H Faktörü n Bir besiyeri hazırlanırken p. H'sı da Kimyasal Faktörler mikroorganizmanın fizyolojik karakterine uygun olarak (optimal p. H) ve genellikle %10 -20 Na. OH 'la ayarlanır. n Otoklavdan sonra 1 -2 diziyem düşeceği hesap edilerek p. H iyice saptanır. n Bir sıvı ortamın p. H 'sını ölçmede ya elektrikle çalışan p. H metreler veya daha az duyarlı olan kolorimetrik yöntemler kullanılır. 63

Kimyasal Faktörler 3. p. H Faktörü n Bir ortamın p. H'sı, içinde bulunan hidrojen iyonların konsantrasyonu ile ölçülür. n Saf suyun litresinde, + 22°C' de 10 -7 gr hidrojen iyonu (H+) ile yine aynı miktarda hidroksil iyonu (OH-) bulunur. n Her iki iyon aynı konsantrasyonda bulunması nedeniyle saf suyun reaksiyonu nötrdür ve p. H 'sı 7. 0 olarak kabul edilir. 64

3. p. H Faktörü n Bir sıvının p. H 'sı; 1 ile 14 arasında değişir. n Eğer p. H = 1 -6 arası ise asit, p. H = 7. 0 ise nötr ve p. H Kimyasal Faktörler = 8 ile 14 arası ise alkalidir. n Asitlik 1'den 6 aya doğru azalır ve alkalilik ise 8'den 14'e doğru gittikçe artar. n Diğer bir ifade ile bir sıvının p. H' sı 7'den küçükse asit, büyükse alkalidir. n Her p. H birimi azaldıkça, hidrojen iyon konsantrasyon artar, buna karşılık, hidroksil iyon konsantrasyonu azalır. 65

Kimyasal Faktörler 3. p. H Faktörü n Bakteriler asit p. H’yı tolere edebilirler. n Örneğin kömür madenlerinin drenajlarında bulunan ve sülfürü okside ederek sülfürik ait oluşturan ototrofik bakteriler p. H 1’de canlı kalabilmektedir. n Mantarlar ve mayalar, bakterilerin üredikleri p. H’nın üzerindeki bir ortamda üreyebilirler. n Alkali ortam bakterilerin üretilmesini önler, fakat yiyecek maddelerinin dayanıklı hale getirilmesinde kullanılmaz. 66

Bakterilerin Üremelerine Etkili Faktörler n Bunlar faktörler: 1. Fiziksel faktörler (Isı, Radyasyon, Yüzey gerilimi, Ozmotik basınç, Hidrostatik basınç, Rutubet ve Kuruma, Elektrik) 2. Kimyasal faktörler (Oksijen, CO 2, Redoks potansiyeli, Hidrojen iyon konsantrasyonu ) 3. Biyolojik faktörler (Bakteriyosin, metabolitler) 4. Mekanik faktörler (Çalkama, Filtrasyon, Santrifügasyon, Ezmek, Basınç uygulamak, Vibrasyon) 67

Biyolojik Faktörler n Canlıların vücudunda özellikle, sindirim, solunum, ürogenital sistemleri ile derilerinde değişik cinslere ait sayısız mikroorganizma (yerleşik devamlı mikroflora) bulunmaktadır. n Bunlar birbirleri ile ekolojik bir denge içinde, birbirlerinin üremelerini sınırlayarak yaşamaktadırlar. n Sentezledikleri veya salgıladıkları substanslar karşılıklı etkileyerek birbirlerinin üremelerine ve hatta ölmelerine de yol açarlar. 68

Biyolojik Faktörler n Aynı zamanda, bu yerleşik flora bazı patojenik mikroorganizmaların kolonizasyonuna da mani olur. n Eğer bu metabolitleri sentezleyen mikroorganizmalardan biri veya ikisi ortadan kaldırılırsa, diğerinin fazla üremelerine ve bazı durumlarda hastalık yapmalarına da neden olur. n Özellikle antibiyotiklere duyarlı olmayan mikroorganizmalar C. albicans veya C. difficile infeksiyonlar oluşturabilirler. 69

Biyolojik Faktörler n Sindirim sistemi florasında bulunan, E. coli 'nin sentezlediği colicin (bakteriyosinler), n bu maddeyi sentezlemeyen E. coli 'ler üzerine öldürücü etkide bulunur. n Eğer bakteriyosin sentezleyen E. coli 'ler antibiyotik tedavileri sonunda çok azalırlarsa, diğer E. coli 'ler çoğalma fırsatı bulurlar. 70

Biyolojik Faktörler n Böylece, sindirim, solunum, ürogenital ve deride bulunan mikroflora birbirleri ile çok hassas bir denge içinde bulunurlar n ve sentezledikleri antagonist etkiye sahip metabolitlerle birbirlerinin üremelerini kontrol altında tutarlar. n Vücudun çeşitli sistemlerinde (sindirim, solunum, ürogenital) ve diğer bölgelerin de (oral ve deri de) bulunan yerleşik mikroflora aynı zamanda karşılıklı bir ortak yaşam içinde de bulunurlar. 71

Bakterilerin Üremelerine Etkili Faktörler n Bunlar faktörler: 1. Fiziksel faktörler (Isı, Radyasyon, Yüzey gerilimi, Ozmotik basınç, Hidrostatik basınç, Rutubet ve Kuruma, Elektrik) 2. Kimyasal faktörler (Oksijen, CO 2, Redoks potansiyeli, Hidrojen iyon konsantrasyonu ) 3. Biyolojik faktörler (Bakteriyosin, metabolitler) 4. Mekanik faktörler (Çalkama, Filtrasyon, Santrifügasyon, Ezmek, Basınç uygulamak, Vibrasyon) 72

Mekanik Faktörler 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Çalkalamanın Etkisi Filtrasyon Santrifügasyon Ezmek Basınç uygulamak Çalkalamak Vibrasyon 73

1. Çalkalamanın Etkisi n Bu faktörler laboratuvarlarda mikroorganizmaların, özellikle, hareketsiz olanlarının veya zayıf üreme Mekanik Faktörler gösterenlerin üremelerini ajite etmek ve bulunduğu ortamlardan daha elverişli yerlere ulaşmasını sağlamak amacı ile uygulanmaktadır. n Laboratuvarlarda kültürlerin çalkalanması genellikle çok hafif olmakta (dakikada 10 -20 devir) ve üreme üzerine olumlu etkide bulunmaktadır. n Eğer çalkalama çok hızlı veya sert olursa mikroorganizmalarda ölümler meydana gelebilir. 74

Mekanik Faktörler 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Çalkalamanın Etkisi Filtrasyon Santrifügasyon Ezmek Basınç uygulamak Çalkalamak Vibrasyon 75

2. Filtrasyon n Sıvı kültürlerde, sıvı besiyerinde, patolojik sıvılarda, serumlardaki, bakterileri ve partikülleri Mekanik Faktörler gidermede filtrelerden fazla yararlanılır. n Bu amaçla, bakterileri tutan ve delik çapları belli olan özel filtreler kullanılır. Bakteri geçirmeyen filtrelerin delik çapı 1 mikrometreyi (µm) aşmamalıdır. n Bakteri tutan filtreler yapısını oluşturan maddelere göre başlıca 5 kısma ayrılırlar. 76

Mekanik Faktörler 2. Filtrasyon n 1 - Seitz filtreleri: Bu tür filtreler asbest den yapılmış diskler halindedirler. n 2 - Berkefeld filtreleri: Bu tür filtreler fosil diatome toprağından yapılmıştır. n 3 - Chamberland filtreleri: Bu filtre türü sırsız porselenden yapılmıştır ve çeşitli porositeye sahiptir. n 4 - Cam tozu filtreleri: Cam tozlarının bir araya getirilip birleştirilmesiyle yapılmıştır. n 5 - Sellüloz membran filtreler: Başlıca iki tür sellüloz membran filtre vardır. 77

Mekanik Faktörler 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Çalkalamanın Etkisi Filtrasyon Santrifügasyon Ezmek Basınç uygulamak Çalkalamak Vibrasyon 78

3. Santrifugasyon n Normal laboratuvar santrifüjleri ile bir sıvı içindeki mikropları gidermek pratik olarak mümkün değildir. Mekanik Faktörler n Yüksek devirli santrifüjlerle hem bakteriler ve hem de viruslar çökebilirler. n Ancak, bu çökme işlemi viruslar ve bakteriler için %100 kabul edilemez. n Özellikle, sıvı içinde fazlaca virus kalabilir. n Bu sebeple santrifüj yardımıyla bütün mikroorganizmalar giderilemezler veya sıvı steril hale getirilemez. 79

Mekanik Faktörler 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Çalkalamanın Etkisi Filtrasyon Santrifügasyon Ezmek Basınç uygulamak Çalkalamak Vibrasyon 80

4. Ezmek Mekanik Faktörler n n Santrifüj yardımıyla çöktürülen mikroplar bir havana veya ezme aletine konur burada ezilerek parçalanabilir. Bu yöntemle de bütün mikroplar ölmezler. 5. Basınç Uygulamak n Devamlı ve yüksek basınç altında bazı mikroplar ölebilirler. Ancak hepsi ölmez. 81

Mekanik Faktörler 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Çalkalamanın Etkisi Filtrasyon Santrifügasyon Ezmek Basınç uygulamak Çalkalamak Vibrasyon 82

6. Çalkalamak n Mikropların sertçe ve devamlı çalkalanması Mekanik Faktörler bazılarının ölümüne neden olabilir. Fakat büyük bir kısmı canlı kalabilir. 7. Vibrasyon n Suspansiyon halindeki mikroplar ultrasonik vibrasyonlara maruz bırakılırsa ölebilirler. n Bu, tam anlamıyla sterilizasyon sağlamaz. 83