BAKTERN KMYASAL YAPISI 1 n Bakterilerin kimyasal yaps

BAKTERİN KİMYASAL YAPISI 1

n Bakterilerin kimyasal yapısı, diğer organizmalarla benzerlik göstermektedir. Ancak, yapıya giren moleküllerin miktarları farklıdır. n İnorganik Maddeler: En önemlisi su olup, bakterilerin vegatatif yapılarında %70 -90, sporlarında ise %55 -20 kadardır. Diğer kısım kuru maddelerden oluşmaktadır. Bunlar; karbon, hidrojen, oksijen, nitrojen ve kül. Mineral maddeler arasında Ca, P, K, Na, Mg vb. n Organik Maddeler: Bazıları makromoleküller (protein, polisakkarid, lipid gibi), bazıları ise mikromoleküller (a. a’ler, monsakkaridler, organik asitler vb)’dir. 2

n Başlıca Organik Komponentler n 1 -Proteinler n 2 - Karbonhidratlar (KH) n 3 - Lipidler n 4 -Nükleik asitler 1 -Proteinler n Bakteri proteinleri bütün a. a’leri içerir. Özel bir yapıya sahip olan Flagellin, Salmonella türlerin birbirinden ayırımında kullanılır. Pilin’de aynı şekilde türlere özgü bir karakter gösterir. 3

n 2 -Karbonhidratlar (KH): Gram (-) bakterilerin hücre duvarında %15 -20, Gram (+)’lerin ise %35 -60 oranında karbonhidrat bulunur. n Bakteri karbonhidratları homopolisakkarid, heteropolisakkarid veya kompleks (hücre duvarında NAMA ve NAGA gibi) polisakkarid olarak bulunurlar. n Gram (-) bakterilerin hücre duvarında protein, lipid ve KH’lar fazlaca bulunmaktadır. n Hücre duvarından elde edilen KH, endotoksin özelliğindedir. Bu polisakkaridin, polisakkarid porsiyonu somotik-O- antijenini oluşturur. 4

n 3 - Lipidler: Gram(-) bakterilerin hücre duvarı ve sitoplazmasında bileşikler halinde bulunur. n Gram(+) bakterilerden olan Mycobacteria spp. ’lerin hücre duvarında, esas yapısını mikolik asidin oluşturduğu kalın bir lipid tabakası bulunmaktadır. 5

n 4 -Nükleik asitler: Bakterilerde bulunan nükleik asitler RNA (r-RNA, t-RNA, m-RNA) ve DNA karakterindedir. DNA sabit bir yapı gösterirken, RNA üreme durumuna göre değişir. n Bakteri DNA’sı sarmal ve çift iplikli 2 adet polinükleotid iplikciğinden oluşmuştur. Bu yapıda; pürin veya pirimidin bazlarından biri, pentoz şekeri ve fosfat bulunmaktadır. 6

BAKTERİLERİN BESLENMESİ 7

Bakterilerin Beslenmesi n Organizmaların enerji sağlayabilmesi, sellüler komponentleri yapabilmesi, gelişmesi, çoğalması ve yaşayabilmesi için beslenmesi ve bu nedenle de çeşitli gıda maddelerini alması gereklidir. n Bu maddelerin bir bölümü doğrudan ortamlardan sağlanmasına karşın bir kısmı da hücre içinde sentezlenir. Böylece yaşam için gerekli olan mikro ve makro moleküller hazırlanır ve gerekli yerlerde kullanılır. 8

Bakterilerin Beslenmesi n n n Mikroorganizmaların yapıları incelendiğinde, kuru ağırlıklarının %95'inden fazla bir kısmını bazı temel elementlerin (karbon, oksijen, hidrojen, nitrojen, sülfür, fosfor, potasyum, kalsiyum, magnezyum ve demir) oluşturduğu görülür. Bunlara, aynı zamanda, fazla gereksinim duyulur ve bulundukları ortamdan fazla miktarlarda alınırlar. Bu maddelere, makro element (makro nütrient) adı da verilmektedir. Bunlardan ilk 6 tanesi (major elementler), protein, karbonhidrat, lipid, nukleik asit, vs. yapısında da yer almaktadırlar. Geri kalan 4 tanesi de (minör elementler), hücre içinde katyon olarak kalırlar ve çeşitli biyokimyasal olgularda görev alırlar. 9

Gıda maddelerini incelemede bir kolaylık olması bakımından iki gruba ayırmada yarar bulunmaktadır. Bunlar da: n 1 - İnorganik maddeler n 2 - Organik maddeler Bakterilerin Beslenmesi n 10

Bakterilerin Beslenmesi n İnorganik Maddeler n 1. Oksijen (O 2): Mikroorganizmalar oksijene olan gereksinme durumlarına göre, aerobik, fakültatif, mikroaerofilik, aerotolerant ve anaerobik olmak üzere 5 bölüme ayrılırlar. n Aerobiklerin, üremeleri için havada bulunan oksijene (moleküler O 2) gerek vardır. (B. anthracis, B. subtilis, P. multocidae, M. tuberculosis, vs. ). Bunlar oksijensiz ortamlarda gelişmezler veya üremeleri çok zayıf olur. n Fakültatif mikroorganizmalar, kendilerinde bulunan özel enzimatik yapı nedeniyle, hem aerobik ve hem de anaerobik koşullarda gelişebilir ve üreyebilirler (enterobakteriler gibi). 11

Bakterilerin Beslenmesi n Mikroaerofiliklerin üremesi için ortamdaki oksijenin azaltılması gereklidir. n Laboratuvarlarda bu amaç için %5 -10 CO 2 kullanılır. n B. abortus ve C. fetus 'un ilk izolasyonları için ekilmiş besi yerlerinin konulduğu etüv veya kavanozun havasına %10 CO 2 ilave edilir. 12

Bakterilerin Beslenmesi n Anaerobik mikroplar, oksijenin toksik etkisi nedeniyle oksijeni çıkarılmış besi yerlerinde veya oksijen bulunmayan yerlerde gelişebilirler (klostridiumlar, S. necrophorus, vs. ). n Besiyerinin yüzeyi hava ile temas ettiği için, oksijen buradan içeri diffusyonla girerek erir ve üst kısımları, dip kısımlara oranla oksijenden zengin hale gelir. n Bu nedenle de, sıvı besi yerlerinin yüzeyi, diplerinden, daha fazla oksijene sahiptir. 13

Bakterilerin Beslenmesi n Aerobik mikroorganizmaların sıvı kültürün her tarafında aynı tarzda ve iyi üremesi için, besi yerinin belli aralıklarla hafifçe çalkalanması (aerasyon) gereklidir. n Bu işlem, ya elle veya otomatik aletler yardımı ile sağlanır. n Katı ortamlarda üreyen mikroorganizmalar, havadaki, oksijenden yararlanırlar. 14

Bakterilerin Beslenmesi n 2. Karbondioksit (CO 2): n Mikroorganizmaların çoğu, havada bulunan kadar, karbondioksite gereksinme duyarlar ve fazlası genellikle gelişme ve üreme üzerine olumsuz etkide bulunur. n Ancak, bazı mikroorganizmalar, oksijenin az, buna karşılık karbondioksitin, normal havadakinden fazla olması durumlarında izole edilebilmektedirler (PPLO, Brusella, Vibriola vs. ). n Bunlar, ilk ayrılmalarından sonra, normal laboratuar koşullarında (aerobik) üreyebilmektedirler. 15

Bakterilerin Beslenmesi n 3. Karbon (C): n Karbon, bakterilerde bulunan mikro-ve makro-moleküllerin yapısına girdiğinden ihtiyaç duyulan önemli bir maddedir. n Ototrof mikroorganizmalar karbon kaynağı için, inorganik bileşiklerden ve heterotroflar da organik bileşiklerden yararlanırlar. 16

Bakterilerin Beslenmesi n Gerek inorganik ve gerekse organik karbonlu bileşiklerin ayrışmasından kendilerine lüzumlu olan enerjiyi de sağlarlar. n Bazı mikroplar da, enzim yetersizliği veya kendilerindeki mutasyonlar sonu, ortamdaki karbonlu bileşiklerden yararlanamazlar ve bunu ancak özel kaynaklardan sağlarlar (paratroflar). 17

Bakterilerin Beslenmesi n 4. Nitrojen (N): n Nitrogen, bakterilerdeki çeşitli moleküllerin yapısına girmesi yanı sıra, aynı zamanda enzimler, üretme faktörleri, nukleik asitlerdeki pürin ve pirimidin bazlarında da bulunurlar. n Bu nedenle çok önemli bir elementtir ve bakteriler bunu çeşitli kaynaklardan temin ederler. n Bakterilerin nitrogene olan gereksinmeleri genellikle değişiklik gösterir. 18

Bakterilerin Beslenmesi n 5. Su (H 2 O): n Bakteri metabolizması ve hücrelerin gelişmesi su ile çok yakından ilişkilidir. n Su olmayan veya yeterince bulunmayan ortamlarda, gıda alışverişi, bakteri içinde sentezlenen enzimlerin ve oluşan metabolitlerin dışarı çıkması güçleşir ve hatta durabilir. n Bu durum da bakterinin ölümüne neden teşkil edebilir. n Katı ortamlarda bulunan gıdanın koloni içinde bulunan mikroplara ulaşması difuzyonla olur. n Sıvı besi yerleri de bu bakımdan katı besi yerlerinden daha iyidir. 19

Bakterilerin Beslenmesi n 5. Su (H 2 O): n Bakteri hücresi içindeki suyun düzeyi dış ortamla yakından ilişkilidir. n Bakteri yapısında %70 -90 kadar su bulunur ve bu miktarın sabit tutulması ve devam ettirilmesi gereklidir. Bakteri içinden fazla suyun çıkması bazı hallerde ölmelerine sebep olur. n Bakterilerin kuruluğa dayanıklılığı türler arasında değişiklikler gösterir. n Bazıları çok kısa zamanda ölebilir (spiroketler, streptokoklar, meningokoklar, vs. ). n Bazıları daha dayanıklıdır (E. coli, P. vulgaris, B. anthracis, vs. ). Sporlarda su oranı %5 -20 kadardır. 20

Bakterilerin Beslenmesi n n n n Organik Maddeler Vitaminler: Vitaminler, koenzimlerin yapısına giren ve bunların prekürsörü olan maddelerdir. Bakteriler genellikle vitaminleri sentez edemezler ve bunları ihtiyaçlarına göre ortamdan alırlar. Ancak, mayaların B-vitaminlerini sentez kabiliyetleri vardır. Bu nedenle maya hidrolizat veya ekstratları halinde, üremeyi uyarmak için, besi yerlerine katılırlar. Thiamin, Biotin, Riboflavin, Piridoksin, Pantotenik asit ve Nikotin amid bakterilerin beslenmesinde oldukça önemli olup, çoğu enzimlerin yapısına girmektedir. 21

Mikroorganizmaların Beslenme Tarzına Göre Klasifikasyonu n A- Karbon Kaynağına Göre Sınıflama n B- Enerji Kaynağına Göre Sınıflama 22

A. Karbon Kaynağına Göre Sınıflama n 1) İnorganik karbondan yararlananlar: n 2) Organik karbondan yararlananlar: 23

A. Karbon Kaynağına Göre Sınıflama n 1) İnorganik karbondan yararlananlar: n Ototrofik mikroorganizmalar: Bu grupta bulunan mikroorganizmalar kendileri için gerekli olan karbonu inorganik karbonlu bileşiklerden (Örn; CO 2 gibi) yararlanırlar. n Bu karakterde olan mikropların, bir kısmı, karbondioksitin asimilasyonu için gerekli enerjiyi kimyasal maddelerden sağlarlar (kemotrof) ve bazıları da ışık enerjisinden yararlanırlar (fototrof). 24

A. Karbon Kaynağına Göre Sınıflama n 2) Organik karbondan yararlananlar: n Heterotrofik mikroorganizmalar: n Bu tür mikroorganizmalar karbon kaynağı olarak organik bileşiklerden (karbonhidrat, amino asit, vitamin, vs) faydalanırlar (). n İnsan ve hayvanlarda hastalık oluşturan mikroorganizmaların bir çoğu bu özellikle beslenme tarzına sahiptirler. 25

Enerji Kaynağına Göre (biyosentez olaylarında gerek duyulan enerji) Sınıflama n 1) Kimyasal enerji n 2) Işık enerjisi 26

Enerji Kaynağına Göre Sınıflama n 1) Kimyasal enerji (kemolitotrof, kemoorganotrof) n Bir kısım mikroorganizmalar biyosentez olaylarında gerek duyulan enerjiyi inorganik maddelerin oksidasyonundan sağlamalarına (kemolitotrof) karşın, bazıları da organik bileşiklerden elde ederler (kemoorganotrof). n Kemolitotrofik karakterdeki enerji metabolizması özellikle, pseudomonas familyasına ait türlerde rastlanmaktadır. Kemoorganotrofik mikroplar, organik maddeleri, ya aerobik veya anaerobik ayrıştırarak gerekli enerjiyi sağlarlar. 27

Enerji Kaynağına Göre Sınıflama n 2) Işık enerjisi n Fototroflar: Bu grupta bulunan mikroorganizmalar, biyosentez için gerekli enerjiyi ışıktan sağlarlar. n A. Fotolitotrofik mikroorganizmalar, ışık kaynağını inorganik basit kaynaklardan yararlanmak için kullanmasına karşın, n B. Fotoorganotrofikler ise, ışık enerjisini organik bileşiklerde kullanırlar. 28

Bakteriyel Fotosentez n Bazı mikroorganizmalarda (fotootroflar) bulunan fotosentetik pigmentler güneş ışığı ile yayılan enerjiyi absorbe etme özelliğine sahiptirler ve bunu kimyasal enerjiye çevirerek metabolik olaylarda kullanırlar. n Böyle mikroorganizmalar, havadaki serbest (CO 2)'i kendi yapılarında bulunan, hidrojen verici bileşiklerle (H 2 S) redükte ederek, organik bileşiklerin esasını oluşturan basit karbonhidratlı substansları (CH 2 O) sentezler (Fotosentez). 29

Bakteriyel Fotosentez n Işık enerjisi+CO 2 + 2 H 2 S————› (CH 2 O)n + H 2 O + 2 S fotosentetik pigment n Hücrelerde sentezlenen (CH 2 O), glukoz için temel madde olarak yararlanılır. n Reaksiyon sonunda oluşan kükürt (S) hücrede birikir. n Yeşil bitkiler, hidrojen verici olarak suyu kullanırlar, reaksiyonun sonunda oksijen açığa çıkar. n Işık enerjisi+6 CO 2 + 6 H 2 O ———› C 2 H 12 O 2 +6 O 2 fotosentetik pigment 30

Organizmalar Arasında Karşılıklı İlişkiler n Mikroorganizmalar doğada veya canlıların vücutlarında, genellikle, tek olarak değil, iki bazen de daha fazla etken türü ile birlikte oluşturduğu populasyon halinde bulunur, yaşar ve ürerler. n Ancak, bu ifade, hiç bir zaman bütün patojenik ajanların tek olarak hastalık yapamaz anlamına gelmemelidir. n Çünkü, bir çok mikroorganizma da canlılarda tek tür olarak infeksiyonu başlatabilir ve hastalık meydana getirebilir. 31

Organizmalar Arasında Karşılıklı İlişkiler n Birden fazla ve farklı organizmanın birlikte yaşamalarına, genel olarak, sembiyozis (symbiosis) adı verilmektedir. n Organizmalar, doğada veya canlılarda birkaç şekilde sembiyotik bir yaşantı içinde bulunurlar. n Eğer, organizmalardan biri (sembiont, sembiot), partneri olan organizmanın üzerinde yaşıyorsa buna ektosembiyozis, içersinde yaşıyorsa endosembiyozis olarak adlandırılır. n Bu iki formda bulunan organizmalar yaşantıların türüne göre birkaç kısımlara ayrılırlar. 32

Organizmalar Arasında Karşılıklı İlişkiler 1) Mutualizim n 2 - Komensalizm n 3 - Sinergizm n 4 - Antagonizm n 5 - Parazitizm n 6 - Oportunizm n 33

Organizmalar Arasında Karşılıklı İlişkiler n n n 1) Mutualizim: Bu tür bir sembiyotik yaşantı içinde bulunan organizmalar birbirlerine karşılıklı yararlar sağlarlar. Konakçı ve mutualist organizmalar birbirlerinin metabolitlerine gereksinim duyarlar yaşamaları ve üremeleri de bu tür karşılıklı ilişkiye bağımlıdır. Diğer bir ifade ile, biri olmazsa diğeri de olamaz. Bu bakımdan, böyle organizmaları tek olarak izole etmek ve üretmek oldukça zordur. Ancak, kendileri, partnerinin sağlayacağı metabolitlerin ortamda bulunması veya katılması kaydıyla üretilebilirler. 34

Organizmalar Arasında Karşılıklı İlişkiler n n n 1) Mutualizim: Örn; fenil alanin içermeyen bir ortamda Lactobacillus plantarum ve Streptococcus faecalis tek başına gelişemez ve üreyemez. Bu iki mikroorganizma birlikte bulunursa her ikisinin de bolca ürediği görülür. Her bir mikroorganizma, birbirinin gereksinim duyduğu faktörü sentezler ve böylece her ikisi de kolayca ürer (S. faecalis, fenil alanin 'i ve L. plantarum 'da pteroylglutamic asidi sentezler). Böylece mikroorganizmalar birbirlerinden karşılıklı yararlar sağlarlar. 35

Organizmalar Arasında Karşılıklı İlişkiler 1) Mutualizim n 2 - Komensalizm n 3 - Sinergizm n 4 - Antagonizm n 5 - Parazitizm n 6 - Oportunizm n 36

Organizmalar Arasında Karşılıklı İlişkiler n 2 - Komensalizm: Bu tür birlikte yaşantıda, mikroorganizmanın biri faydalanır, diğeri ise ne yarar ve ne de zarar görür. n Bir kısım mikroplar besi yerinde bulunan gıdaların bazılarını ayrıştıracak enzimlere sahip değildirler. Bu nedenle bu maddelerden yararlanamazlar. n Böyle bir ortamda birinci mikroorganizmanın ayrıştıramadığı maddeyi parçalayabilen ikinci bir mikrop bulunursa bu takdirde, gıda maddesi ikinci mikroorganizma tarafından ayrıştırılır. n Oluşan ara maddelerden birinci mikroorganizma da yararlanır. Böylece her iki mikrop da yaşantısını sürdürür. Ancak ikincisi, birinciden bir yarar sağlamaz. 37

Organizmalar Arasında Karşılıklı İlişkiler n n n 2 - Komensalizm: E. coli, dekarboksilasyonla, arginini agmatine ve ornitini de putresine çevirebilir. Ancak, arginini ornitine hidrolize edemez. Buna karşılık. S. faecalis ise arginini ornitine hidrolize edebilir, fakat, arginini agmatine veya ornitini putresine dekarboksile edemez. Sadece arginin içeren bir ortamdan ne E. coli ve ne de S. faecalis tek başına putresin oluşturamaz. Eğer bu iki mikroorganizma birlikte aynı besi yerinde üretilirse, S. faecalis, arginini ayrıştırarak ornitin oluşturur ve bu ara madde de E. coli tarafından ayrıştırılarak putresin meydana gelir. Bu yaşantı tarzında E. coli yararlanmış, S. faecalis ise herhangi bir fayda görmemiştir. 38

Organizmalar Arasında Karşılıklı İlişkiler 1) Mutualizim n 2 - Komensalizm n 3 - Sinergizm n 4 - Antagonizm n 5 - Parazitizm n 6 - Oportunizm n 39

Organizmalar Arasında Karşılıklı İlişkiler n n n 3 - Sinergizm: İki veya daha fazla mikroorganizmanın, birbirinin etkisini destekleyerek, birlikte oluşturdukları bir olguyu, infeksiyonu veya durumu ifade eder. Bu etkenlerin hiç biri tek başına aynı sonucu meydana getiremezler. İnsan ve hayvanlarda görülen bazı miks infeksiyonların bir kısmı sinergetik tarzda oluşturulmaktadır. Yani, iki veya daha fazla mikroorganizma birlikte çalışarak hastalığı meydana getirirler. 40

Organizmalar Arasında Karşılıklı İlişkiler n n n 3 - Sinergizm: Domuzların influenzası, H. suis ile domuz influenza virusu ortaklaşa dayanışması sonu; koyunların piyeteni, Sphaerophorus necrophorus ile F. nodosus ’un birlikte sinergetik yaşantısı neticesinde meydana gelmektedir. Kuzularda görülen bazı pnömoniler de aynı şekilde, PPLO + P. multocidae veya P. haemolytica ’nın ortaklaşa aktivitesi sonucu gelişirler. Bu verilen örneklerde adı geçen mikroorganizmalar tek başına tam klinik tablolu bir infeksiyon oluşturmamalarına karşın, az çok hafif bir hastalık meydana getirebilirler. Bazı durumlarda, her birinin tek başına zararsız olduğu mikroorganizmalar, birlikte verildikleri zaman, hastalık oluşturabilirler. 41

Organizmalar Arasında Karşılıklı İlişkiler 1) Mutualizim n 2 - Komensalizm n 3 - Sinergizm n 4 - Antagonizm n 5 - Parazitizm n 6 - Oportunizm n 42

Organizmalar Arasında Karşılıklı İlişkiler n 4 - Antagonizm: n Bazı mikroorganizmalar, üredikleri ortama saldıkları bir takım eriyebilir maddelerin; n ya direkt (toksik maddeler, antibiyotikler, antifungal maddeler, bakteriosin, pyocyanin, v. s. ) n veya indirekt etkileri (ortamın p. H ’sının, ozmotik basıncının, yüzey geriliminin değişmesi, vs. ) ile diğer mikroorganizmaların üremelerine, gelişmelerine mani olabilir veya öldürebilirler. n Örn; E. coli ’nin oluşturduğu colicin, P. aeruginosa ’nın sentezlediği pyocyanin bunları sentezlenmeyen etkenler üzerine inhibitör etkisi bulunmaktadır. 43

Organizmalar Arasında Karşılıklı İlişkiler n Mikroorganizmaların metabolik artıkları (organik asitler, v. s. ) genellikle; n ortamın p. H 'sını değiştirerek, p. H düşmesine ve çok duyarlı mikropların üremelerine mani olurlar. n Mantarların oluşturduğu antibiyotikler; birçok Gram (+) ve Gram (-) mikropların üzerine bakteriostatik veya bakterisid etki yaparlar (antibiyozis). 44

Organizmalar Arasında Karşılıklı İlişkiler 1) Mutualizim n 2 - Komensalizm n 3 - Sinergizm n 4 - Antagonizm n 5 - Parazitizm n 6 - Oportunizm n 45

Organizmalar Arasında Karşılıklı İlişkiler n 5 - Parazitizm: Bazı mikroorganizmalar üzerinde veya içinde yaşadığı konakçıdan yararlanırlar. n Konakçıya hiç bir faydaları yoktur ve hatta direkt veya indirekt zararlı etki yaparlar. n İnsanlar ve hayvanlarda hastalık yapan etkenleri bu yönlerden (bakteri, virus, mantar, helmint, v. s. ) parazit olarak kabul edebiliriz. Bunlar konakçısının zararına, yaşantılarını sürdürürler. n Bazı bakteriler (klamidia), bakteriyofajlar ve viruslar da birer hücre parazitidirler. 46

Organizmalar Arasında Karşılıklı İlişkiler 1) Mutualizim n 2 - Komensalizm n 3 - Sinergizm n 4 - Antagonizm n 5 - Parazitizm n 6 - Oportunizm n 47

Organizmalar Arasında Karşılıklı İlişkiler n 6 - Oportunizm: n İnsan ve hayvanların çeşitli sistemlerinde (sindirim, solunum, ürogenital, v. s. ) veya çeşitli yerlerinde normal olarak yaşayan, fakat hastalık oluşturamayan etkenler, n konakçının sıhhatinin bozulması veya çevre koşullarının değişmesi sonu hastalık oluşturabilirler. 48

Organizmalar Arasında Karşılıklı İlişkiler n n 6 - Oportunizm: Örn; insanların farinsklerinde bulunan ve hemolitik olmayan streptokoklar veya oral flora, dengenin konakçı zararına bozulması sonucu, kalp kapaklarında bozukluk yapabilirler. Candida albicans 'lar, bazı özel durumlarda (antibiyotik sağaltımından sonra), hastalık oluşturabilecek duruma gelebilirler. Aynı şekilde hastalanmalara, akciğerlerde, deride, sindirim kanalında, ürogenital sistemde v. s. yerlerde rastlanabilir. 49

BAKTERİLERDE Bakterilerde ÜREME Enzimler 50

Bakterilerde Enzimler n n n n Canlı hücreler tarafından sentezlenen enzimler, hücre içi biyokimyasal reaksiyonları hızlandırırlar. Enzimle reaksiyona giren maddeye substrat denir. Hücre içinde sentezlenen enzimlerin bir kısmı hücre içinde kalırken (endoenzimler, intrasellüler enzimler), diğer kısmı da hücre dışına salınarak (ekzoenzimler, ekstraselüler enzimler) fonksiyon yaparlar. Enzimler, substratlarla reaksiyona girdikten sonra, miktarlarında bir azalma olmaz. Çok düşük miktarları dahi reaksiyonu başlatır. Yapısındaki çok küçük bir değişiklik dahi, enzimin fonksiyonunu bozmaktadır. Enzimler substratlarına spesifik çalışırlar. Reaksiyonları reversibl’dir. 51

Bakterilerde Enzimler n n Enzimler, 1 -Apoenzim, 2 -Koenzim olarak 2 kısımdan oluşmaktadır. Bu 2 inaktif form birleşerek aktif olan holoenzim (aktif enzim) kısmını oluşturmaktadır. Enzim aktivitesini etkileyen faktörler Enzim aktivitesinin 1 -Kimyasal maddeler ölçülmesi 2 -Isı 1 -Spektrofotometrik yöntem 3 -p. H 2 -Warburg respirometresi 4 -Substrat konsantrasyonu 3 -Thunberg tüpü 5 -Enzim konsantrasyonu 4 -Radioizotop yöntemi 6 -Tuz konsantrasyonu 5 -Kromotografik yöntem n 52

Bakterileri Enzimlerinin Karakterleri n 1 -Ekstraselüler Enzimler: Hücre dışına transfer edilen bu enzimler, buradaki gıda maddelerinin küçük parçalara ayrılmasını katalize ederler. n Bu grupta proteazlar, karbohidrazlar ve lipazlar sayılabilir. n 2 - İntraselüler Enzimler: Hücre içinde kalan bu enzimler assimilasyon ve dissimilasyon reaksiyonlarını katabolize ederler. Permeazlar, hidrolazlar, DNA ve RNA polimerazlar bu grup enzimlere örnek olarak verilebilir. n Devamlı sentezlenen enzimlere (ör: endoenzim ve ektoenzim) yapısal, belirli maddelerin varlığında sentezlenen enzimlere ise indüklenebilen enzimler denir. 53

Bakterilerde Üreme Bu bölümdeki konular: n Bakterilerde üreme ve fazları n Mikroplarda üremenin ölçülmesi 54

Bakterilerde Üreme n Bakteriler kısa eksenleri boyunca ortadan ikiye bölünerek (transverse fission) ürerler. n Bölünmenin ilk aşamasında; bakteri hücresi hafifçe uzar. Buna başlangıç dönemi denir. n Bu dönemi; bakteri kromozomunun replike olduğu dönem izler. n Bölünme için gerekli proteinler bu dönemde sentezlenir. n Nüklear materyalin hücre içinde homojen bir şekilde dağılmasından sonra bölünme dönemi başlar. 55

Bakterilerde Üreme n Sitoplazmik membran, hücrenin ortasına yakın bir yerde hücre içine doğru kıvrılır. Hücre duvarı da aynı yerden incelerek hücre içine doğru gelişir ve transvers bir duvar oluşur. Bu duvar hücreyi iki kardeş hücreye ayırır. n İkiye bölünme şeklinde üreme sonucunda bir hücreden iki hücre, iki hücreden dört hücre meydana gelir ve üreme bu şekilde devam eder. n Bakteri hücresi bu şekilde bölünür ve bölünme kontrolsüz olarak devam ederse geometrik bir artışla çok büyük sayıda hücre meydana gelecektir. 56

Bakterilerde Bölünme Septum oluşumu Tekrar başlıyor 57

Bakterilerde Bölünme Diplococcus Streptococcus 58

Bakterilerde Bölünme Tetracoc Sarcinae 59

Bakterilerde Bölünme Staphylococcus 60

Her generasyonda hücre sayısındaki artış aşağıdaki şekilde ifade edilir. Bakterilerde Üreme n 61

Bakterilerde Üreme n Bir hücrenin bölünme için gerek duyduğu ve sayıyı ikiye katladığı süreye generasyon süresi adı verilir. n Bu süre, organizmalar arasında önemli ölçüde değişir. Bir çok bakteri 1 -3 saatlik bir generasyon süresine sahip iken bazıları her bir generasyon için 24 saatten fazla zamana gerek duyar. n Örneğin; E. coli için 18 -20 dakika, n Mycobacterium tuberculosis’ de 792 -932 dak. n Saf kültürlerde bulunan mikropların hepsi aynı anda bölünmezler. Ancak kültürlerde bulunan mikroplar kısa bir süre için bölünmeleri önlenir ve aynı anda bölünmeleri sağlanır. Buna senkron üreme denir. 62

Bakterilerde Üreme Fazları Üremenin fazları Birkaç bakteri sıvı besi yerine inokule edilir ve populasyon belli aralıklarla sayılırsa tipik bir bakteri üreme eğrisi elde edilir. Bunlar: 1. Latent dönem, 2. Üreme dönemi, 3. Durma dönemi, 4. Ölme dönemi’ dir. 63

64 Bakterilerde Üreme Fazları

Bakterilerde Üreme Fazları 1. Latent dönem n Bu dönemde, hücreler yeni inokule edildikleri besi yerinde hemen üremez ve hücre sayısında hemen hiç artış meydana gelmez. n Bu dönem 1 saat ile birkaç güne kadar devam edebilir. n Fakat bu dönemde hücreler ölü veya inaktif değildir. n Bakteri populasyonu yoğun bir metabolik aktiviteye, (özellikle enzim sentezine) sahiptir. 65

Bakterilerde Üreme 2. Üreme dönemi n Gerekli maddeleri yeterince alan ve sentezleyen hücreler kendi türüne özgü genetik olarak belirli generasyon süresi içinde belli aralıklarda bölünerek hızla çoğalmaya başlar. n Bu dönemdeki kültürlerde generasyon süresi minimuma inerek sabit kalır ve belli zaman aralıklarında hücreler sayılırsa üreme eğrisi düz veya dik bir durum gösterir. n Bu fazda fizyolojik olarak çok aktif olan mikroorganizmalar fiziksel ve kimyasal etkilere karşı çok duyarlıdırlar. n Mikroplar bu dönemde bir çok karakterleri yönünden bir örneklilik gösterirler. 66

Bakterilerde Üreme n Üreme dönemi çok uzun sürmez ve bir süre sonra yavaşlar. n Bunun nedenleri arasında; n Ortamda sınırlı olan besin maddelerinin ve enerji kaynaklarının azalması, n Metabolik artıkların ve toksik maddelerin birikmesi, n Ozmotik basınç ve yüzey geriliminin değişmesi, n Besi yerindeki karbonhidratların ayrışması sonucu oluşan organik asitlerin ortamın p. H’sını düşürmesi sayılabilir. 67

Bakterilerde Üreme 3. Durma dönemi n Mikropların ürediği sıvı ortamdaki bozulan optimal koşullar değişmedikçe üreme yavaşlar. n Bakteri populasyonu bir süre sayıca değişmeden kalır ve sonra azalmaya başlar. n Mikroorganizmaları devamlı üreme döneminde tutabilmek için Kemostat gibi özel cihazlar geliştirilmiştir. n Kemostat; kültüre, mikrobun bölünme durumuna göre belli aralıklarla, belli miktarda taze besi yeri veren ve aynı miktarda kullanılmış besi yerini dışarı alan bir cihazdır. 68

69 Bakterilerde Üreme

Bakterilerde Üreme 4. Ölme dönemi n Mikroplar uygun olmayan koşullarda ölmeye başlarlar. n Populasyonda canlı mikrop sayısı gittikçe azalır. Ancak bütün mikroplar ölmeyebilir bazıları canlılıklarını koruyabilir. Bu nedenle üreme eğrisi sıfıra ulaşmaz. n Ölme döneminde canlı kalabilen mikropların morfolojisinde involusyon formları gibi değişiklikler meydana gelebilir. 70

MİKROBİYAL ÜREMENİN ÖLÇÜMÜ n Bakteriyel üreme bir çok yöntemle ölçülebilmektedir. n Bazı yöntemler hücre sayısını, bazıları da hücre sayısına orantılı olan tüm bakteri kütlesini ölçer. n Bakteri sayısı genellikle, bir mililitre (ml) sıvıda veya bir gram katı materyaldeki hücre sayısı olarak kaydedilir. n Örneğin 1 ml sütün binde birinde (1 µl) 70 bakteri hücresi bulunmuşsa; n Bu sütün militresindeki bakteri sayısı : 70 x 1000 µl = 70. 000 hücreye tekabül eder. 71

Bakterilerde Üremenin Ölçülmesi n Başka bir yöntemde bakteri sayımı; seri sulandırmalar ile indirekt olarak yapılmaktadır. n Örneğin, 99 mililitre suya bir mililitre süt kattığımızda; bu dilüsyonun her bir mililitresinde orijinal numunenin her bir mililitresinin yüzde birindeki bakteri kadar bakteri bulunur. n Bu şekilde yapılan sulandırmalar ile orijinal numunedeki bakteri sayısı değerlendirilebilir (tahmin edilebilir). 72

Bakterilerde Üremenin Ölçülmesi Mikrobiyel üremenin ölçümünde kullanılan yöntemler şunlardır: 1. Direk mikroskobik sayım 2. Standart pleyt (koloni) sayımı 3. Filtrasyon yöntemi 4. Bulanıklık ölçümü 5. Metabolik aktivite ölçümü 6. Kuru ağırlık ölçümü 73

Bakterilerde Üremenin Ölçülmesi Mikrobiyel üremenin ölçümünde kullanılan yöntemler şunlardır: 1. Direk mikroskobik sayım 2. Standart pleyt (koloni) sayımı 3. Filtrasyon yöntemi 4. Bulanıklık ölçümü 5. Metabolik aktivite ölçümü 6. Kuru ağırlık ölçümü 74

75 Direk mikroskobik sayım Bakterilerde Üremenin Ölçülmesi

76 Direk mikroskobik sayım Bakterilerde Üremenin Ölçülmesi

Bakterilerde Üremenin Ölçülmesi Mikrobiyel üremenin ölçümünde kullanılan yöntemler şunlardır: 1. Direk mikroskobik sayım 2. Standart pleyt (koloni) sayımı 3. Filtrasyon yöntemi 4. Bulanıklık ölçümü 5. Metabolik aktivite ölçümü 6. Kuru ağırlık ölçümü 77

78 Standart Pleyt (koloni) Sayımı Bakterilerde Üremenin Ölçülmesi

79 Standart Pleyt (Koloni) Sayımı Bakterilerde Üremenin Ölçülmesi

Bakterilerde Üremenin Ölçülmesi Mikrobiyel üremenin ölçümünde kullanılan yöntemler şunlardır: 1. Direk mikroskobik sayım 2. Standart pleyt (koloni) sayımı 3. Filtrasyon yöntemi 4. Bulanıklık ölçümü 5. Metabolik aktivite ölçümü 6. Kuru ağırlık ölçümü 80

Bakterilerde Üremenin Ölçülmesi n 3 - Filtrasyon Yöntemi n Göl veya durgun sular gibi bakteri miktarının çok az olduğu numunelerde kullanılır. n Bu yöntemde 100 ml veya daha fazla su örneği, bakterilerin geçemeyeceği küçüklükte porlara sahip ince bir membran filtreden geçirilir. n Böylece süzülen bakteriler membran filtre yüzeyinde kalır. n Bu filtre uygun bir besi yeri üzerine yerleştirilir. n Uygun süre ve koşullada inkübe edildikten sonra membran filtre üzerinde oluşan koloniler sayılır. n Bu yöntem daha çok gıda maddeleri ve sudaki kirlenmenin indikatörü olan Koliform grubu bakterilerin sayılmasında kullanılmaktadır. 81

Bakterilerde Üremenin Ölçülmesi Mikrobiyel üremenin ölçümünde kullanılan yöntemler şunlardır: 1. Direk mikroskobik sayım 2. Standart pleyt (koloni) sayımı 3. Filtrasyon yöntemi 4. Bulanıklık ölçümü 5. Metabolik aktivite ölçümü 6. Kuru ağırlık ölçümü 82

Bakterilerde Üremenin Ölçülmesi n 4 - Bulanıklık Ölçümü n Sıvı ortamlarda bakteriler çoğaldığında ortam bulanıklaşır. n Bir süspansiyonun tespit edilebilecek düzeyde bulanıklaşabilmesi için besi yerinin mililitresinde 10 -100 milyon bakteri hücresinin bulunması gerekmektedir. n Gözle görülebilecek bir bulanıklık için 1 ml’de 1 milyondan daha fazla bakteri hücresinin bulunması gerekmektedir. 83

Bakterilerde Üremenin Ölçülmesi n Bulanıklığın ölçümünde; spektrofotometre veya kolorimetre adı verilen cihazlar kullanılır. n Bu yöntemde ışık akımı bakteri süspansiyonundan geçer ve karşı taraftaki fotoelektrik hücreye ulaşır. n Bakteri sayısı arttığında fotoelektrik hücreye daha az ışık ulaşır. Işık akımındaki bu değişiklik cihaz üzerindeki göstergede (%) transmisyon olarak belirir. n Transmisyondan elde edilen bir değer olan optik yoğunluk (OD), logaritmik olarak da ifade edilir. 84

85 Bulanıklık Ölçümü Bakterilerde Üremenin Ölçülmesi

Bakterilerde Üremenin Ölçülmesi Mikrobiyel üremenin ölçümünde kullanılan yöntemler şunlardır: 1. Direk mikroskobik sayım 2. Standart pleyt (koloni) sayımı 3. Filtrasyon yöntemi 4. Bulanıklık ölçümü 5. Metabolik aktivite ölçümü 6. Kuru ağırlık ölçümü 86

Bakterilerde Üremenin Ölçülmesi n 5 - Metabolik aktivite ölçümü n Metabolik ürün karbondioksit veya asit olabilir. n Örneğin, süt gibi bir ortama, oksijenin varlığında ve yokluğunda rengi değişen metilen mavisi gibi bir boya maddesi katılır ve test tüpünün ağzı sıkıca kapatılır. n Oksijenin varlığında metilen mavisi mavi, yokluğunda ise renksizdir. n Bakteri sütü metabolize etmek için oksijeni kullanır. Boya maddesi ne kadar hızlı renksizleşirse, oksijen o kadar hızlı tükenecek ve sütte o kadar fazla bakteri bulunacaktır. 87

Bakterilerde Üremenin Ölçülmesi Mikrobiyel üremenin ölçümünde kullanılan yöntemler şunlardır: 1. Direk mikroskobik sayım 2. Standart pleyt (koloni) sayımı 3. Filtrasyon yöntemi 4. Bulanıklık ölçümü 5. Metabolik aktivite ölçümü 6. Kuru ağırlık ölçümü 88

Bakterilerde Üremenin Ölçülmesi n 6 - Kuru ağırlık ölçümü n Mantarlar gibi flamentöz bakteriler için mevcut ölçüm yöntemleri pek uygun değildir. n Bu tip flamentöz organizmaların üremesini ölçmenin en iyi yöntemi kuru ağırlığın tespit edilmesidir. n Bu yöntemde mantarlar üredikleri ortamdan alınır. Filtre edilerek ağırlık ölçümünün yapılacağı bir tüpe konur ve desikatörde kurutulur. Sonra ağırlığı ölçülür. n Bakteriler için de aynı yöntem kullanılabilir. Bakteriler kültür ortamından santrifüj işlemi ile ayrılabilmektedir. 89