Çevre Mikrobiyolojisi

(Çev 110)

Genel Mikrobiyoloji

Dr.Nizamettin Özdoğan

2016

Biyoloji: Biyoloji, yunanca bios=canlı ve logos=bilim

kelimelerinden oluşmuştur. Biyolojinin inceleme konusu

canlı varlıklardır. Canlıların yapılarını ve hayatsal

faaliyetlerini araştırır.

Mikrobiyoloji: Mikroorganizmaları inceleyen bilim dalıdır.

Mikrobiyoloji, botanik ve zoolojiden sonra biyolojinin üçüncü

dalını oluşturur

Mikrobiyolojinin Uygulama Alanlarına Göre

Alt Grupları

Tıbbi mikrobiyoloji: İnsan sağlığını olumlu veya olumsuz etkileyen

mikrorganizmalar üzerinde çalışır.

Ziraat mikrobiyolojisi: Mikroorganizmaların bitki hayatındaki rolleri

üzerinde çalışır.

Veteriner mikrobiyolojisi:Hayvanlarda patojen veya parazit olarak yaşayan

mikroorganizmaları inceler.

Gıda mikrobiyolojisi: Gıdaların hazırlanması, saklanması, kullanılması

safhalarında rol alan mikroorganizmaları ve bunların fonksiyonlarını inceler.

Mikrobiyal genetik: Mikroorganizmaların genetik yapısını inceler. Yapay

yolla gen üretimi yapan ve bunların ürünleri ile ilgilenen bilim dalıdır.

Biyoteknoloji: mikrobiyolojinin en yeni ve en çok üzerinde

durulan alanlarındandır. Mikroorganizmaların endüstriyel

proseslerde kullanımı ile ilgilenir.

Mikrobiyal ekoloji: mikroorganizmaların çevreleri ve

birbirleri ile olan ilgilerini inceler.

Jeomikrobiyoloji

Sistematik mikrobiyoloji: mikrorganizmaların sınıflandırılmasını

konu alır.

İmmunoloji: canlıların bağışıklık sistemini inceler

Mikroorganizma: ???

Genellikle gözle görülemeyecek kadar

küçük (mikroskopik)

Tek veya hücre toplulukları şeklinde

Virüs’leri de içeren

Yeryüzündeki hakim otorite

mikroorganizmalar mıdır???

Mikroorganizmalar

Mikroorganizmaların önemi

Canlı ve yaşam devamlılığı için elzem olan m.o ların bir çok görevi

vardır.

İyi;

Temizlik işi yaparlar (ayrıştırıcı)

Dünyada hayatın var olabilmesi için gerekli olan azot döngüsünün

gerçekleşmesinde rol alırlar

Ekosistem için üretici (fotosentezle)

Endüstride kullanılır (etil alkol, aseton, vb gibi)

Fermente ürünlerde (ekmek, peynir, turşu, şarap, bira...)

Kötü;

Patojen olmaları

Bakterilerin isimlendirilmesi ve sınıflandırılması

Linnaeus (Carl) bilimsel isimlendirme

Her bir organizmanın 2 ismi vardır.

Bilimsel isimleri italik veya altıçizili yazılır

İlk isim büyük harf, ikinci isim ise küçük harf ile başlar örnek:

(Escherichia coli)

Bilimsel isimler Latincedir

May be descriptive or honor a scientist or both…

E. coli - honors the discoverer, Theodor Escherich

describes the bacterium’s habitat—the large intestine, or colon

Staphylococcus aureus

describes the clustered arrangement of the cells (staphylo-) and

the golden color of the colonies.

Bakterilerin isimlendirilmesi ve sınıflandırılması

A) İsimlendirme: cins ve tür şeklinde

B) Kolaylıkla gözlenebilir özellikler

1. Gram boyaması (+ ve -)

2. Yapısal özellikler

a) Şekil: çomak, küresel ve spiral

b) Düzen: teker teker veya ikili yada daha fazla hücreden

oluşan düzenli gruplar

C) Metabolik reaksiyonlar

1. Oksijen gereksinimi (aerob, anaerob, fakültatif)

2. C6H1206 kullanımı (oksidatif, fermentatif)

3. Enzim oluşumu

a) Detoksifiye edici (katalaz, oksidaz)

b) Proteolik veya toksik enzimler (hemolizinler ((α ve β) ve

Koagülaz)

D) Genetik benzerliğe

Dna , nükleotidlerin temel yapıları ve genetik bilgi değişimi

Microorganizmaların sınıflandırılması

• 3 ana grup

– Bacteria

– Arkea

– Ökaryot

• Protista, Mantarlar, Bitkiler ve

Hayvanlar

Mikroorganizma örnekleri

a) bakteri, b) mantar, c) protozoa, d) alg, ve e) virüs

Mikrobiyolojinin Tarihçesi

1664’de mikroskobun keşfi ile büyük mikroorganizmalardan olan

protozolar Robert Hook tarafından görülmüştür. Ancak Bakterileri ilk

defa gözlemleyen Hollandalı tuhafiyeci Antoni Van Leeuwenhook idi.

Fransız kimyacı Luis Pasteur ilk olarak havada görülen yapılar ile

bozulan gıda maddelerinde görülen yapıların birbirine benzediğini

göstererek kendiliğinden oluşum (spontan jenerasyon) tezini

çürütmüştür (1862).

Ferdinand Cohn (1876) - Endosporların keşfi ve bakteriyoloji

bilimi

Robert Koch, belli hastalıkların sebebinin, belli mikroorganizmalar

olduğunu (koch postulatları) ve mikroorganizmaların besi

ortamlarında seçici olarak yetiştirilebileceğini de bulmuştur. Özel

olarak şarbon mikrobu üzerinde çalışmıştır.

Mikrobiyolojinin Tarihçesi

Pasteur kuğu-boyun deneyi (spontan jenerasyon)-1862

Öncelikle bir balon içine steril olmayan bir sıvı koydu.

Sonra balonun boynunu alevde uzattı

Balon içindeki sıvıyı ısı ile sterilize etti

Sıvıyı yavaşça soğutarak mikroorganizmaların kıvrımda hapsedilmesini sağlamıştır

Uzun zaman sonra kıvrımın ucu açık olmasına rağmen sıvının steril kaldığını gözlemlemiştir.

Ancak kıvrımdaki mikroorganizmalar ile balon içindeki sıvı temas ettiğinde sıvı tekrar kirlenmiştir.

Bunun sonucunda da mikroorganizmaların oluşması için tek başına havanın etken olduğu tezini çürütmüştür.

Modern kemoterapinin doğuşu

Tedavi amacı ile kullanılan kimyasallar

Kemoterapötik ajanlar veya anti-kanser ilaçları, hastalığın

tedavisinde kullanılır (sentetik ilaçlar ve antibiyotikler)

Antibiyotikler bakteri ve mantarlar için kullanılır

Örnek: Kınakına agacından elde edilen kinin sıtma (malaria)

hastalığının tedavisinde kullanılmıştır.

1910: Paul Ehrlich developed a synthetic arsenic drug, salvarsan,

to treat syphilis.

1928: Alexander Fleming discovered the first antibiotic.

1930s: Sulfonamides sentezlendi

Çevre mikrobiyolojisinin konusu

a) Madde döngüsü:

organik ↔inorganik madde dönüşümü azot, fosfor, karbon,

oksijen, kükürt, hidrojen gibi elementlerin doğal döngüsü

mikrobiyolojinin konularındandır. Bunların gerçekleşmesinde

yeralan olaylar biyo-kimyasal reaksiyonlardır.

Çevre mühendisliği alanında karşılaşılan mikrobiyolojik olayların

birçoğu;

katı atık ortamlarında

su ortamlarında meydana gelir.

Bu ortamlarda verilen atıklar sonucu oluşan mikrobiyolojik aktiviteler

küçük ölçekli olursa doğanın genel işleyişi içerisinde kirlilik

oluşturmadan giderilebilir. Ancak doğanın bu özümleme dengesini

etkileyecek boyutlarda oluşan mikrobiyolojik faaliyetler ortaya çevre

kirlenmesi sorununu çıkarır.

Tat ve Kokuya Sebep Olan MikroorganizmalarFiltreleri Tıkayan Mikroorganizmalar

Kirli Sularda Rastlanan Mikroorganizmalar Temiz Sularda Rastlanan Mikroorganizmalar

b) Mikroorganizmaların arıtmada kullanımı

Çevre mühendisliğinde mikrobiyal faaliyetlerin önemli

olduğu bir diğer alan ise mikroorganizmaların arıtmada

kullanılmasıdır;

Aerobik Arıtma tesislerinde; aktif çamur sistemleri,

damlatmalı filtre, oksidasyon havuzları

Anaerobik Arıtma; biyolojik çamur çürütme ve biogaz

üretimi

Atıklardan yem üretimi

Katı atıklardan kompost üretimi

Arıtma tesisi çıkış suyunda azot ve fosfor verilmesi alg patlamasına neden olur.

Yemeklik mantar üretilmesi mikrobiyal faaliyetlerin önemli olduğu bioteknolojik yöntemlerdir.

c) Mikroorganizmaların %1’i patojen yani hastalık yapıcıdır. %99’u ise zararsız (saprofit) dır. Patojen mikroorganizmalar canlıların faaliyetleri sonucu ortaya çıkan atıklardan oluşur.bunların başında su yoluyla bulaşan hastalıklar gelir; çocuk felci, dizanteri, ishal, kolera, tifo, sarılık bunlardandır.

Mikroorganizmaların Yaşadıkları Ortamlar

Mikroorganizmalar havada, suda ve toprakta bulunurlar. Kuru havada mikroorganizmalara pek rastlanmaz. Çünkü mikroorganizmalar havada çoğunlukla toz ve nem taneciklerine tutunarak yaşayabilirler.

Toprakta havaya oranla çok fazla miktarda mikroorganizma bulunur. Mikroorganizmaların türü ve sayısı toprağın derinliğine ve nemine bağlı olarak değişim gösterir.

Su ortamları dış etkenlerle kirlenmeye en çok maruz kalan ortamlar olduğundan mikroorganizmalar yaşamlarını kolaylıkla sürdürebilirler. Bu yüzden en fazla mikro organizma türü ve sayısı su ortamlarında bulunur. Doğal olarak en fazla kanalizasyon sularında bulunurlar. Kanalizasyon sularında bulunan mikroorganizmalar patojen olduğu kadar saprofit de olabilir.

Su ortamlarında bakterilerin faaliyetlerine örnek olarak; Kükürt bakterilerinin ortamdaki kükürtü anaerobik şartlarda H2S gazına dönüştürmesi ve demir bakterilerinin Fe(II)’yi Fe(III)’e yükseltgemeleri ve ortamda pas oluşumuna sebep olmaları verilebilir.

Mikroorganizmaların Doğada Dağılımları

Mikroorganizmalar doğada her yerde bulunabilirler.

Atmosferin en üst kısımlarından, okyanusların en dip kısımlarına

kadar toprakta, nehirde, gölde, küçük veya büyük su

birikintilerinde yer alırlar. Aynı zamanda diğer canlıların

bünyelerinde (Örneğin, insanlarda, hayvanlarda ve bitkilerde )

faydalı veya zararlı bir şekilde faaliyetlerini sürdürürler.

Mikroorganizmaların birçok türü de endüstride kullanılır.

Mikroorganizmaların tabiattaki yayılış ve fonksiyonları şu alt

başlıklar altında toplanabilir.

Toprak:

Çok geniş bir tür kompozisyonu ile çok sayıda mikroorganizmanın

faaliyet gösterdiği tabiattaki en tabii ortam topraktır. Topraktaki

mikroorganizma topluluğuna sayı, tür ve dağılım açısından, toprağın

nemi, artık madde miktarı, derinliği, pH‘sı, ısısı, toprağa tatbik

edilen işleme sistemleri ile değişiklik göstermektedir. Toprakta

bulunan mikroorganizmalar iki tür faaliyet gösterirler.

1. Ölü organizma veya artık maddeleri parçalayarak tekrar

kullanılabilir hale getirirler. Bu olaya mineralizasyon denir.

2. Bazı mikroorganizma türleri atmosferdeki serbest azotu tutarak (

fikse ederek ) nitrit ve nitrat azotuna dönüştürürler. Bu olaya

nitrifikasyon adı verilir.

Her iki olay da toprağın yapısının mikroorganizmalar tarafından

değiştirildiğini gösteren en önemli etkendir.

b) Hava:

Toprakta olduğu gibi havada da birçok mikroorganizma

bulunmaktadır. Ancak hava ortamındaki şartlar,

mikroorganizmaların üreme ve çoğalmalarına elverişli olmadığı

gibi, tür ve sayı dağılımları da havadaki nem miktarı, toz

parçacıkları ve toksik ( zehirli ) madde miktarına göre de değişir.

Yapılan çalışmalarda karadan uzak okyanusların üst kısımları

ile dağların yüksek kısımlarında mikroorganizma tür ve

sayılarının az da olsa varlığı tespit edilmiştir. Yerleşim yerleri

üzerinde coğrafi yapı ve şehirleşme özelliklerine bağlı olarak tür

ve sayı miktarında çok değişiklikler gözlenmektedir. Havada

bulunan mikroorganizmaların büyük çoğunluğu spor şeklindeki

mikroorganizmalardır.

c) Su:

Suda bulunan mikroorganizmalar cins ve sayı bakımından

suyun özelliklerine göre değişiklik gösterir. Örneğin; suyun derin

veya derin olmayan bir kuyudan, memba, nehir, göl, vb.

artezyenden temin edilmesi gibi. En çok mikroorganizma tür ve

sayısı kanalizasyon suları ile bu sular tarafından kirletilmiş su

kaynaklarında görülür. Mikroorganizmalar suyun özelliklerine

bağlı kalmaksızın (tatlı, tuzlu, acı sular gibi ) her türlü su

kaynağında yaşayabilme özelliklerine sahip türler ihtiva ederler.

d) Gıda Maddeleri:

Normal şartlarda gıda maddelerinin büyük çoğunluğunda

mikroorganizmalardan arındırılmış olması gerekir. Gıda

maddeleri içinde yer alan mikroorganizmalar, bozulma, ekşime,

kokma, vb. özelliklerin yanında toksik (zehirleyici ) etki de

oluşturabilirler.

e) Yüksek Yapılı Organizmalar:

Mikroorganizmalar yüksek yapılı organizmaların (Örneğin,

insan, hayvan ve bitkilerin) doku ve organlarında yer alabilirler.

Bu mikroorganizma türlerinin büyük çoğunluğu canlı faaliyetine

yardımcı olurlar.

Ancak bazı mikroorganizmalar insan sağlığı için zararlı

etkilere sahip olabilirler. Zararlı etkilere sahip olan

mikroorganizmalara patojen mikroorganizmalar, zararlı etkisi

olmayan ve faydalı olan mikroorganizmalara da saprofit

mikroorganizmalar adı verilir.

Bütün mikroorganizmalar tabiatta ölü ve artık maddelerin

ortadan kalmasına, azot, fosfor, kükürt, oksijen, karbon gibi

elementlerin döngüsünde çok önemli fonksiyona sahiptirler.

Mikroorganizmaların bu fonksiyonları göz önünde tutulursa,

”Mikroorganizmalar olmasaydı, hayat da olmazdı” sonucuna

varabiliriz.