GENEL M‹KROB‹YOLOJ‹ - Kitap Okur Yazarkitap.okur-yazar.net/e-kitap/aof/BIY103U-genel-mikrobiyoloji.pdf · Mikroorganizmalarda Çeﬂitlilik - I ..... 128 R‹BOZOMAL RNA (rRNA)

T.C. ANADOLU ÜN‹VERS‹TES‹ YAYINI NO: 1961

AÇIKÖ⁄RET‹M FAKÜLTES‹ YAYINI NO: 1041

GENEL M‹KROB‹YOLOJ‹

YazarlarProf.Dr. K›ymet GÜVEN (Ünite 1, 10)

Prof.Dr. Merih KIVANÇ (Ünite 2, 3, 4, 5)Prof.Dr. K›ymet GÜVEN - Yrd.Doç.Dr. Mehmet Burçin MUTLU (Ünite 6)

Yrd.Doç.Dr. Nalan SARIÖZLÜ - Arfl.Gör. Rasime DEM‹REL (Ünite 7)Yrd.Doç.Dr. Mehmet Burçin MUTLU (Ünite 8)

Yrd.Doç.Dr. Nalan SARIÖZLÜ - Yrd.Doç.Dr. Mehmet Burçin MUTLU (Ünite 9)Arfl.Gör. Meral YILMAZ (Ünite 11)

EditörProf.Dr. K›ymet GÜVEN

ANADOLU ÜN‹VERS‹TES‹

Bu kitab›n bas›m, yay›m ve sat›fl haklar› Anadolu Üniversitesine aittir.“Uzaktan Ö¤retim” tekni¤ine uygun olarak haz›rlanan bu kitab›n bütün haklar› sakl›d›r.

‹lgili kurulufltan izin almadan kitab›n tümü ya da bölümleri mekanik, elektronik, fotokopi, manyetik kay›tveya baflka flekillerde ço¤alt›lamaz, bas›lamaz ve da¤›t›lamaz.

Copyright © 2009 by Anadolu UniversityAll rights reserved

No part of this book may be reproduced or stored in a retrieval system, or transmittedin any form or by any means mechanical, electronic, photocopy, magnetic, tape or otherwise, without

permission in writing from the University.

UZAKTAN Ö⁄RET‹M TASARIM B‹R‹M‹

Genel Koordinatör Prof.Dr. Levend K›l›ç

Genel Koordinatör Yard›mc›s›Doç.Dr. Müjgan Bozkaya

Ö¤retim Tasar›mc›s›Yrd.Doç.Dr. Figen Ünal Çolak

Grafik Tasar›m YönetmenleriProf. Tevfik Fikret Uçar

Ö¤r.Gör. Cemalettin Y›ld›z Ö¤r.Gör. Nilgün Salur

Ölçme De¤erlendirme SorumlusuÖ¤r.Gör. ‹lker Usta

Kitap Koordinasyon BirimiYrd.Doç.Dr. Feyyaz Bodur

Uzm. Nermin Özgür

Kapak DüzeniProf. Tevfik Fikret Uçar

DizgiAç›kö¤retim Fakültesi Dizgi Ekibi

Genel Mikrobiyoloji

ISBN

978-975-06-0649-6

3. Bask›

Bu kitap ANADOLU ÜN‹VERS‹TES‹ Web-Ofset Tesislerinde 250 adet bas›lm›flt›r.ESK‹fiEH‹R, Nisan 2011

‹çindekiler

Önsöz ............................................................................................................ xi

Mikrobiyolojiye Girifl .............................................................. 2M‹KROB‹YOLOJ‹ VE M‹KROORGAN‹ZMALAR........................................... 3M‹KROORGAN‹ZMALARDA BÜYÜKLÜK KAVRAMI .................................. 4M‹KROORGAN‹ZMALARIN YAfiAM ALANLARI .......................................... 5M‹KROB‹YOLOJ‹N‹N KONUSU VE ALT DALLARI ..................................... 5M‹KROB‹YOLOJ‹N‹N TAR‹HÇES‹ ................................................................ 7Spontan Generasyon Teorisi ........................................................................ 9Germ Teorisi.................................................................................................. 10M‹KROB‹YAL S‹STEMAT‹K VE M‹KROORGAN‹ZMALARIN ‹S‹MLEND‹R‹LMES‹........................................................................................ 10M‹KROB‹YOLOJ‹N‹N ÖNEM‹....................................................................... 12Hastal›k Etmeni Olarak Mikroorganizmalar................................................. 12Mikroorganizmalar, Tar›m ve Hayvanc›l›k................................................... 13Mikroorganizmalar ve G›dalar ...................................................................... 13Mikroorganizmalar, Enerji ve Çevre ........................................................... 14Mikroorganizmalar ve Biyoteknoloji ............................................................ 15Biyolojik Silah Olarak Mikroorganizmalar ................................................. 15Özet ............................................................................................................... 16Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... 17Okuma Parças› ........................................................................................... .. 18Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 19S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 19Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 19Baflvurulabilecek Kaynaklar ......................................................................... 19

Mikroorganizmalar›n Genel Özellikleri................................. 20G‹R‹fi .............................................................................................................. 21PROKARYOT‹K HÜCRE VE HÜCRE B‹LEfiENLER‹..................................... 21Kapsül ve Mukoz Tabaka ............................................................................. 23Flagella (Kamç›) ............................................................................................ 23Bakteria Hücre Duvar› (= Hücre Çeperi) .................................................... 25Arkea Hücre Duvar› (= Hücre Çeperi) ........................................................ 26Sferoplast, Protoplast ve L-Formlar .............................................................. 27Bakteria Hücre Membran› (Hücre zar›) ....................................................... 28Arkea Hücre Membran›................................................................................. 29Hücre Membran›n›n Fonksiyonlar›............................................................... 30Prokaryotik Sitoplazma ................................................................................. 30Prokaryotik Depo Granülleri ........................................................................ 30Prokaryotik Ribozomlar ................................................................................ 31Bakteri Endosporlar› ..................................................................................... 31Prokaryotik Nüklear Materyal....................................................................... 33PROKARYOTLARDA HAREKET VE KEMOTAKS‹S ..................................... 33Fimbria-Pilus .................................................................................................. 34PROKARYOTLARDA SEÇ‹C‹ GEÇ‹RGENL‹K VE TRANSPORT ................. 34

‹ ç indek i ler iii

1. ÜN‹TE

2. ÜN‹TE

ÖKARYOT‹K HÜCRE VE HÜCRE B‹LEfiENLER‹ ......................................... 36Ökaryotlarda Hücre Duvar› .......................................................................... 36Ökaryotlarda Hücre Membran›..................................................................... 36Ökaryotik Nükleus, Sitoplazma ve Organeller............................................ 37

Hidrogenozom......................................................................................... 37ÖKARYOTLARDA HAREKET........................................................................ 37Flagella (Kamç›) ve Siller.............................................................................. 37Sitoplazmik Ak›fl ve Ameboid Hareket ........................................................ 38Özet ............................................................................................................... 39Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... 41Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 42S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 42Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 43Yararlan›lan ‹nternet Adresleri ..................................................................... 43

Mikroorganizmalarda Beslenme ve Geliflme Koflullar› ....... 44M‹KROORGAN‹ZMALARDA BESLENME ..................................................... 45OTOTROF M‹KROORGAN‹ZMALAR ........................................................... 46HETEROTROF M‹KROORGAN‹ZMALAR ..................................................... 47Besin Maddeleri............................................................................................. 48Makrobesin Maddeleri .................................................................................. 48Mikrobesin Maddeleri ................................................................................... 50Geliflme Faktörleri ......................................................................................... 50BES‹YERLER‹ VE BES‹YER‹ ÇEfi‹TLER‹........................................................ 51Genel Besiyerleri .......................................................................................... 52Selektif Besiyerleri......................................................................................... 52Diferansiyel (Ay›rt Edici) Besiyerleri............................................................ 52Zenginlefltirme Besiyerleri ............................................................................ 53SAF KÜLTÜR.................................................................................................. 53Koloni Geliflimi ........................................................................................... 54GEL‹fiMEYE ETK‹ EDEN ÇEVRE FAKTÖRLER‹.......................................... 55pH ................................................................................................................. 55S›cakl›k........................................................................................................... 56

Psikrofil (So¤uk seven) Mikroorganizmalar .......................................... 57Mezofil Mikroorganizmalar ..................................................................... 58Termofil (s›cak seven) Mikroorganizmalar ............................................ 58Ekstrem Termofiller................................................................................. 59

Oksijen (O2) .................................................................................................. 59Obligat (zorunlu) Aerob Mikroorganizmalar......................................... 60Fakültatif Aerob Mikroorganizmalar ...................................................... 60Mikroaerofil Mikroorganizmalar ............................................................. 61Aerotolerant Mikroorganizmalar............................................................. 61Obligat (zorunlu) Anaerob Mikroorganizmalar..................................... 61

BES‹YER‹ ‹Ç‹NDEK‹ OKS‹JEN‹N G‹DER‹LMES‹ VE REDÜKS‹YONfi‹DDET‹N‹N ARTIRILMASI ........................................................................... 62Is› ‹le Oksijenin Ç›kar›lmas› ........................................................................ 62Besiyerine Redüktan Maddelerin Kat›lmas›................................................ 62HAVADAK‹ OKS‹JEN‹N G‹DER‹LMES‹ ........................................................ 62Osmatik Bas›nç ve Su Aktivitesi................................................................... 64

‹ ç indek i leriv

3. ÜN‹TE

Karbondioksit (CO2) ..................................................................................... 65Yüzey Gerilimi............................................................................................... 65Oksidasyon-Redüksiyon Potansiyeli ............................................................ 65Ifl›k ................................................................................................................. 65Tuz ................................................................................................................ 66Bas›nç............................................................................................................. 66Özet................................................................................................................ 67Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... 68Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 69S›ra Sizde Yan›t Anahtar› ............................................................................. 69Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 69Baflvurulabilecek Kaynaklar ......................................................................... 69

Mikroorganizmalarda Ço¤alma ve Geliflmenin Kontrol Alt›naAl›nmas› .................................................................................... 70

MiKROORGANiZMALARDA ÇO⁄ALMA (=ÜREME).................................... 71‹kiye Bölünme............................................................................................... 71BAKTER‹YAL POPULASYONLARIN GEL‹fiMES‹ (=BÜYÜMES‹)................. 73Eksponansiyel (Logaritmik) Geliflme ........................................................... 73Generasyon Süresinin Hesaplanmas› ........................................................... 74Populasyonlar›n Geliflme Döngüleri ............................................................ 74Sürekli Kültür: Kemostat ............................................................................... 76GEL‹fiMEN‹N ÖLÇÜLMES‹ ............................................................................ 76Geliflmenin Say›sal Ölçülmesi....................................................................... 76Kitlesel Geliflme’nin Ölçülmesi..................................................................... 78M‹KROORGAN‹ZMALARIN KONTROL ALTINA ALINMASI ....................... 79F‹Z‹KSEL YÖNTEMLERLE M‹KROORGAN‹ZMALARIN KONTROL ALTINA ALINMASI ........................................................................................ 80S›cakl›k .......................................................................................................... 80Kurutma ......................................................................................................... 83Radyasyon...................................................................................................... 83Filtrasyon ....................................................................................................... 84Sedimentasyon............................................................................................... 84Sonik Dalgalar ............................................................................................... 85Ozmotik Bas›nç ............................................................................................. 85Yüksek Bas›nç ............................................................................................... 85K‹MYASAL YÖNTEMLER ‹LE M‹KROORGAN‹ZMALARIN KONTROL ALTINA ALINMASI ..................................................................... 85Asitler ............................................................................................................. 86Alkaliler.......................................................................................................... 86Tuzlar ............................................................................................................. 87Oksidanlar...................................................................................................... 87Halojenler ..................................................................................................... 87Fenoller .......................................................................................................... 87Sabun ve Deterjanlar..................................................................................... 88Alkol ve Eterler.............................................................................................. 88Gaz Dezenfektanlar....................................................................................... 88Boyalar ........................................................................................................... 88A¤›r Metaller .................................................................................................. 88

‹ ç indek i ler v

4. ÜN‹TE

ANT‹B‹YOT‹KLER VE KEMOTERAPÖT‹KLER‹N M‹KROORGAN‹ZMALARÜZER‹NE ETK‹S‹ ........................................................................................... 88Antibiyotiklerin Etki Tarz›............................................................................. 89Antibiyotiklere Dirençlilik............................................................................. 90Antibiyotiklerin Standardizasyonu................................................................ 91Antiviral ‹laçlar .............................................................................................. 92Antifungal ‹laçlar ........................................................................................... 93Özet ............................................................................................................... 95Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... 96Okuma Parças› ........................................................................................... .. 97Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 98S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 98Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar ............................................... 99

Mikrobiyal Metabolizma ......................................................... 100G‹R‹fi .............................................................................................................. 101ENERJ‹ ÜRET‹M‹............................................................................................ 101Oksidasyon-Redüksiyon Reaksiyonlar› ........................................................ 102Elektron Tafl›y›c›lar›....................................................................................... 103Adenozin Trifosfat (ATP) Oluflumu ............................................................. 104GL‹KOL‹Z....................................................................................................... 106Fermente Edilebilir Di¤er Bileflikler ............................................................. 108GL‹KOL‹ZE ALTERNAT‹F PENTOZ - FOSFAT YOL ‹Z‹ ............................. 109GL‹KOL‹ZE ALTERNAT‹F ENTNER-DOUDOROFF YOL ‹Z‹ ..................... 109FERMENTASYON ......................................................................................... 110SOLUNUM...................................................................................................... 111Aerobik Solunum .......................................................................................... 111Elektron Tafl›n›m Sistemleri .......................................................................... 111Proton Hareket Ettirici Kuvvetin Oluflturulmas›: Kemiosmoz .................... 114Proton Hareket Ettirici Kuvvet ve Oksidatif Fosforilasyon......................... 114Prokaryot ve Ökaryotlar Aras›ndaki Solunum Farkl›l›klar› ....................... 115TR‹KARBOKS‹L‹K AS‹T (S‹TR‹K AS‹T VEYA KREBS) ÇEMBER‹................ 115Aerobik Oksidasyonun Bilançosu................................................................ 116Anaerobik Solunum ...................................................................................... 116FOTOSENTEZ................................................................................................ 117B‹YOSENTEZ ............................................................................................... 120Polisakkarit ve fiekerin Biyosentezi ............................................................. 120Pentoz Sentezi ............................................................................................... 121Aminoasit Biyosentezi................................................................................... 122Pürin ve Pirimidin Sentezi ............................................................................ 122Ya¤ Asitlerinin Biyosentezi........................................................................... 122Özet ............................................................................................................... 123Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... 125Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 126S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 126Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 126Baflvurulabilecek Kaynaklar ........................................................................ 126

‹ ç indek i lervi

5. ÜN‹TE

Mikroorganizmalarda Çeflitlilik - I ........................................ 128R‹BOZOMAL RNA (rRNA) D‹Z‹LER‹NDEN TÜREM‹fi M‹KROB‹YALF‹LOGEN‹ ...................................................................................................... 129DOMA‹NLER‹N ÖZELL‹KLER‹ VE DOMA‹NLER ARASINDAK‹ FARKLAR. 130Hücre Duvarlar› ............................................................................................. 130Lipidler ........................................................................................................... 131RNA Polimeraz .............................................................................................. 131Protein Sentezinin Özellikleri ....................................................................... 131M‹KROB‹YAL TAKSONOM‹ ......................................................................... 131PROKARYOT‹K ÇEfi‹TL‹L‹K (ARKEA VE BAKTER‹A) ............................... 132I-Arkea ........................................................................................................... 132

1. fiube: Euryarchaeota ........................................................................... 1332. fiube: Crenarchaeota ........................................................................... 134

II-Bakteria ...................................................................................................... 1351. fiube: Proteobacteria ........................................................................... 1362. fiube: Gram-pozitif Bakteriler............................................................. 1403. fiube: Cyanobacteria ve Prochlorophytes........................................... 1424. fiube: Chlamydia ................................................................................ 1425. fiube: Plantomyces/Pirellula(Plantomyces: Filogenetiksel Olarak Eflsiz ve Sapl› Bakteri) ............... 1426. fiube: Verrucomicrobia....................................................................... 1427. fiube: Flavobacteria ............................................................................ 1438. fiube: Cytophaga Grubu ..................................................................... 1439. fiube: Yeflil Kükürt Bakterileri............................................................ 14310. fiube: Spiroketler ............................................................................... 14311. fiube: Deinococci .............................................................................. 14312. fiube: Yeflil Kükürtsüz Bakteriler ..................................................... 14313. ve 14. fiube: Dipten Dallanan Hipertermofilik Bakteriler .............. 14415. ve 16. fiube: Nitrospira ve Deferribacter ......................................... 144

V‹RÜSLER VE V‹RÜSLERDE SINIFLANDIRMA............................................. 144Prokaryotik Hücreleri Enfekte Eden Virüsler .............................................. 146

Bakteria Domaini Virüsleri .................................................................... 146Arkea Domaini Virüsler .......................................................................... 147

Ökaryotik Hücreleri Enfekte Eden Virüsler................................................. 148ti Bitki RNA Virüsleri............................................................................... 148ti Hayvan RNA Virüsleri.......................................................................... 148çi RNA Virüsleri....................................................................................... 148çi Bitki DNA Virüsleri ............................................................................. 148çi Hayvan DNA Virüsleri ........................................................................ 148Revers Transkriptaz Enzimi Kullanan Virüsler ...................................... 148Defektif Virüsler ...................................................................................... 148Viroidler ................................................................................................... 149Prionlar .................................................................................................... 149

Özet ............................................................................................................... 150Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... 151Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 152S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 152Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 153Baflvurulabilecek Kaynaklar ......................................................................... 153

‹ ç indek i ler vii

6. ÜN‹TE

Mikroorganizmalarda Çeflitlilik - II ........................................ 154ÖKARYOT‹KM‹KROORGAN‹ZMALAR155Ökaryotik Hücre Özellikleri ......................................................................... 155Endosimbiyoz ................................................................................................ 156ÖKARYOT‹K M‹KROB‹YAL ÇEfi‹TL‹L‹K...................................................... 157PROT‹STLER .................................................................................................. 157Diplomonad ve Parabasalidler ..................................................................... 158Euglenozoonlar.............................................................................................. 158Alveolatlar ...................................................................................................... 159Stramenopiller................................................................................................ 161Cercozoonlar ve Radiolarianlar .................................................................... 161Amoebozoa.................................................................................................... 162ALGLER .......................................................................................................... 163Tek Hücreli K›rm›z› ve Yeflil Algler ............................................................. 163

Tek Hücreli K›rm›z› Algler...................................................................... 163Tek Hücreli Yeflil Algler ......................................................................... 164

FUNGUSLAR .................................................................................................. 164Funguslar›n Morfolojisi ................................................................................. 164Fungal Beslenme ve Fizyoloji ...................................................................... 165Funguslar›n Ekolojisi ..................................................................................... 166Funguslar›n Üremesi ..................................................................................... 166Funguslar›n Sistemati¤i ................................................................................. 168Chytridiomycetes ........................................................................................... 168Zygomycetes.................................................................................................. 168Glomeromycetes............................................................................................ 169Ascomycetes .................................................................................................. 169Basidiomycetes .............................................................................................. 170

Özet ............................................................................................................... 171Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... 172Okuma Parças› ........................................................................................... .. 173Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 173S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 173Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar ............................................... 174

Mikrobiyal Geneti¤e Girifl ve Mutasyonlar ........................... 176MOLEKÜLER B‹YOLOJ‹N‹N TEMELLER‹ .................................................... 177Makromoleküller ve Genetik Bilgi ............................................................... 177DNA Replikasyonu........................................................................................ 178RNA Sentezi (Transkripsiyon) ...................................................................... 179Protein Sentezi............................................................................................... 180PROKARYOT VE ÖKARYOTLARDA GENOM............................................. 181Ekstra Kromozomal Kal›t›m.......................................................................... 181PROKARYOTLARDA GEN TRANSFER‹ VE REKOMB‹NASYON MEKAN‹ZMALARI ........................................................ 183Transformasyon ............................................................................................. 184Transdüksiyon ............................................................................................... 185Konjugasyon ................................................................................................. 186MUTASYONLAR ............................................................................................ 188

‹ ç indek i lerviii

7. ÜN‹TE

8. ÜN‹TE

Mutasyon Türleri ........................................................................................... 188Mutasyonun Sonuçlar›................................................................................... 189Mutasyon Oranlar› ....................................................................................... 190Mutajenler ...................................................................................................... 190Mutant Türleri................................................................................................ 191Özet................................................................................................................ 192Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... 193Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 194S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 194Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 194Baflvurulabilecek Kaynaklar ......................................................................... 194

Mikrobiyal Ekosistemler ve ‹nsan-MikroorganizmaEtkileflimleri ............................................................................. 196

M‹KROB‹YAL EKOS‹STEMLER ..................................................................... 197MADDE DÖNGÜLER‹ ................................................................................... 200Karbon Döngüsü ........................................................................................... 201Azot Döngüsü................................................................................................ 201Kükürt Döngüsü............................................................................................ 203Fosfor Döngüsü............................................................................................. 204Demir Döngüsü............................................................................................. 205B‹YOREMED‹ASYON.................................................................................... 205Civa ve A¤›r Metallerin Transformasyonu ................................................... 206Petrol Biyodegradasyonu (Biyolojik olarak parçalanmas›)......................... 206Mikrobiyal Liçing........................................................................................... 207‹NSANLARLA M‹KROORGAN‹ZMALARIN YARARLI ETK‹LEfi‹MLER‹ ........ 207Normal Floran›n Vücutta Da¤›l›m› ............................................................... 208‹NSANLARLA M‹KROORGAN‹ZMALARIN ZARARLI ETK‹LEfi‹MLER‹ ........ 210BAKTER‹ TOKS‹NLER‹.................................................................................. 211Özet ............................................................................................................... 213Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... 214Okuma Parças› ........................................................................................... .. 215Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 216S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 216Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 217Baflvurulabilecek Kaynaklar ......................................................................... 217

‹mmünolojiye Girifl ve Serolojik Testler .............................. 218G‹R‹fi ............................................................................................................. 219BA⁄IfiIKLIK ÇEfi‹TLER‹................................................................................. 219Do¤ufltan Gelen (=Do¤al, Spesifik Olmayan) Ba¤›fl›kl›k............................ 220Kazan›lm›fl (=Antijen Spesifik) Ba¤›fl›kl›k .................................................... 220ANT‹JEN VE ANT‹KORLAR........................................................................... 221Antijenler........................................................................................................ 221Antikorlar ....................................................................................................... 224

Antikor Yap›s›.......................................................................................... 224Poliklonal ve Monoklonal Antikorlar..................................................... 227

‹MMÜN S‹STEM HÜCRE VE ORGANLARI ................................................... 227KAZANILMIfi (=ANT‹JEN SPES‹F‹K) BA⁄IfiIK YANIT MEKAN‹ZMASI ..... 228Antikor Üretimi.............................................................................................. 229

‹ ç indek i ler ix

9. ÜN‹TE

10. ÜN‹TE

‹mmün Tolerans ............................................................................................ 229‹N V‹TRO ANT‹JEN-ANT‹KOR REAKS‹YONLARI VE BAZISEROLOJ‹K TESTLER .................................................................................... 230Presipitasyon Reaksiyonlar› .......................................................................... 230Aglutinasyon Reaksiyonlar›........................................................................... 231Etiketli Antikor Deneyleri ............................................................................. 232

Fluoresanl› Antikor Deneyleri ............................................................... 232Enzimli ‹mmün Deney (ELISA) ............................................................. 232Radyoaktifli ‹mmün Deney ................................................................... 234

Özet................................................................................................................ 235Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... 236Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 237S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 237Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 238Baflvurulabilecek Kaynaklar ......................................................................... 238

Mikrobiyal Tan› Yöntemlerine Girifl...................................... 240G‹R‹fi .............................................................................................................. 241M‹KROORGAN‹ZMALARIN SINIFLANDIRILMASI VE ‹DENT‹F‹KASYONU ‹Ç‹N KULLANILAN FENOT‹P‹K YÖNTEMLER.......... 242Morfolojik Özellikler ..................................................................................... 243Diferansiyel Boyama ..................................................................................... 243Biyokimyasal Testler ..................................................................................... 243Serolojik Testler ........................................................................................... 246Faj tiplendirmesi ............................................................................................ 246Ya¤ Asiti Metil Esterlerinin (FAME) Analizi ................................................ 247Flow Sitometri ‹le ‹dentifikasyon ................................................................. 247M‹KROORGAN‹ZMALARIN SINIFLANDIRILMASI VE ‹DENT‹F‹KASYONU ‹Ç‹N KULLANILAN BAZI GENOT‹P‹K YÖNTEMLER.................................................................................................. 248DNA-DNA Hibridizasyonu............................................................................ 248Polimeraz Zincir Reaksiyonu (Polymerase Chain Reaction = PCR)........... 249DNA Parmakizi (DNA Fingerprinting) ......................................................... 250DNA Baz Kompozisyonu.............................................................................. 251Ribotiplendirme ve Ribozomal RNA Sekanslama........................................ 252Özet ............................................................................................................... 253Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... 254Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 255S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 256Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 256Baflvurulabilecek Kaynaklar ......................................................................... 256

Sözlük ................................................................................... 257Dizin ...................................................................................... 261

‹ ç indek i lerx

11. ÜN‹TE

Önsöz

Gözle görülemeyecek kadar küçük, tek hücreli ve ba¤›ms›z yaflama yetene¤in-deki canl›lar olan mikroorganizmalar yeryüzünün oluflumundan itibaren cans›z vecanl› çevre ile iç içe olmas›na ra¤men 17. Yüzy›lda mikroskopta gözlenmeleri ilevarl›klar› ilk kez kabül edilmifl ve o tarihten itibaren önemleri anlafl›lm›flt›r. 20.Yüzy›lda çal›flmalar mikroorganizmalar›n do¤al yap›lar›n›n ayd›nlat›lmas›na vemikrobiyal ürün art›fl›na yönelik iken, günümüzde geliflen teknolojiler ile genetikde¤iflikli¤e u¤rat›lm›fl mikroorganizmalar insan yaflam›n›n her alan›nda karfl›m›zaç›kmaktad›r.

T›p, ziraat, veterinerlik, g›da, çevre, ilaç, kimya endüstrisi vb pek çok alando¤rudan mikroorganizmalar ve onlar›n faaliyeti ile iliflkilidir. Mikrobiyoloji mul-tidisipliner bir bilim olup, tar›m mikrobiyolojisi, çevre mikrobiyolojisi, t›bbi mik-robiyoloji, g›da mikrobiyolojisi, endüstriyel mikrobiyoloji vb pek çok isimle karfl›-m›za ç›kmaktad›r. Bu kitap “Genel Mikrobiyoloji” kitab› niteli¤inde olup, mik-roorganizmalarla iliflkili tüm alanlarda çal›flanlara hitap etmektedir. Genel Mikro-biyoloji I ve Genel Mikrobiyoloji II ders içeri¤ini oluflturan bu kitap 11 bölümdenoluflmufltur ve mikrobiyolojinin tarihçesini, önemini, temel kurallar›n›, mikroorga-nizma gruplar›n›, mikroorganizmalar›n genel özelliklerini ve tan›s›n›, mikroorga-nizmalarda genetik olaylar›, mikrobiyal ekosistemleri ve baz› temel immünolojikolaylar› içeren en güncel bilgilerle donat›lm›flt›r.

Sevgili ö¤renciler, kitapta pek çok Latince kökenli yabanc› terim bulunmakta-d›r. Konular›n daha kolay anlafl›lmas› için bilimsel kelimelerin mümkün oldu¤un-ca Türkçe karfl›l›klar› verilmeye çal›fl›lm›flt›r. Anahtar kavramlarda özellikle ünite-nin önemi ortaya konmaya çal›fl›lm›flt›r. Konular renkli flekiller ile desteklenerekanlafl›lmas› kolaylaflt›r›lm›flt›r. Metni okurken karfl›laflaca¤›n›z s›ra sizde sorular›,kitap ve internet eriflim önerileri konuyu kavram›n›za yard›mc› olacakt›r. Baz› üni-telerin arkas›nda verilen okuma parçalar› konuyla ilgili daha fazla bilgi sunmay›amaçlam›flt›r. Ünitenin özetini lütfen okuyunuz ve de¤erlendirme sorular›n› ce-vaplamaya çal›fl›n›z.

Çok k›sa sürede haz›rlanan bu kitap özverili bir ekip çal›flmas›n›n ürünüdür.Bu kitab›n ortaya ç›kmas›nda baflta yazar arkadafllar›m olmak üzere, orijinal foto¤-raflar›n çekiminde, grafik ve flekillerin haz›rlanmas›nda eme¤i geçen tüm arkadafl-lar›ma ve bu u¤raflta eme¤i geçen herkese teflekkür ediyorum.

Kitab›n yararl› olmas› umuduyla baflar›lar diliyorum.

Editör

Prof.Dr. K›ymet GÜVEN

Önsöz xi

Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Mikrobiyoloji bilimini tan›mlayabilecek,Mikroorganizma gruplar›n› tan›mlayabilecek, Mikrobiyolojide mikroskobun önemini de¤erlendirebilecek,Mikrobiyolojinin tarihsel geliflimini de¤erlendirebilecek,Mikrobiyolojinin önemini aç›klayabileceksiniz.

• Mikrobiyoloji • Germ teorisi• Mikroorganizma Gruplar› • Spontan Generasyon Teorisi• Antoni van Leewenhoek • Robert Koch• Patojen • Üç domain

‹çerik Haritas›

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

NNNNN

Genel Mikrobiyoloji Mikrobiyolojiye Girifl

• M‹KROB‹YOLOJ‹ VEM‹KROORGAN‹ZMALAR

• M‹KROORGAN‹ZMALARDA BÜYÜKLÜK KAVRAMI

• M‹KROORGAN‹ZMALARIN YAfiAMALANLARI

• M‹KROB‹YOLOJ‹N‹N KONUSU VEALT DALLARI

• M‹KROB‹YOLOJ‹N‹N TAR‹HÇES‹• M‹KROB‹YAL S‹STEMAT‹K VE

M‹KROORGAN‹ZMALARIN ‹S‹MLEND‹R‹LMES‹

• M‹KROB‹YOLOJ‹N‹N ÖNEM‹

1GENEL M‹KROB‹YOLOJ‹

M‹KROB‹YOLOJ‹ VE M‹KROORGAN‹ZMALARMikrobiyoloji mikroorganizmalar› inceleyen bir bilim dal›d›r. Mikro; çok küçük(gözle görülemeyecek kadar küçük), biyo; canl› ve loji; bilim anlam›na gelir. Mik-robiyoloji; mikroorganizmalar›n çeflitlili¤i ve evrimi, toprak, su, insan vücudu, hay-van vücudu ve bitkilerde bulunan mikroorganizma faaliyetleri gibi çeflitli sorularlailgilenir.

Mikroorganizma tek hücreli ve mikroskobik canl›d›r. Makroorganizma (makro;büyük) hücreleri do¤ada tek bafllar›na yaflayamazlar ve sadece çok hücreli yap›la-r›n bir k›sm› olarak örne¤in, hayvanlar›n organ sistemleri veya yaprakl› bitkilerinyapraklar› olarak bulunurlar. Bunun aksine mikroorganizmalar›n ço¤u geliflme,enerji üretimi ve ço¤alma gibi yaflamsal ifllevlerini di¤er hücrelerden ba¤›ms›z ola-rak tek bafllar›na yaparlar. Bu nedenle, mikroorganizmalarda tek bir hücre bafll›bafl›na bir bireyi temsil eder.

Mikroorganizmalar keflfedilmeden önce canl›lar, bitkiler ve hayvanlar alemiolarak biliniyordu. Haeckel, 19. yüzy›lda üçüncü bir alem olarak Protista’dan sözetmifltir. Canl›lar›n befl alem (Prokaryot ya da Monera, Protista, Funguslar, Bitkilerve Hayvanlar) teorisine karfl›n Woese ve ark. 1990’da canl›lar› filogenetik iliflkiyegöre ilk kez alem üstü grup kabul edilen üç domain alt›nda toplam›flt›r. Ortak biratadan gelen bu üç domain Arkea (Archaea), Bakteria (Bacteria) ve Ökarya (Eu-karya)’d›r. Mikrobiyolojinin konusunu oluflturan mikroorganizmalar bu üç doma-inden ikisini (Arkea ve Bakteria) tümüyle, üçüncü domain olan Ökarya’n›n ise birk›sm›n› kapsarlar. Bu domainler alt›nda grupland›r›lamayan, hücresel yap›s› olma-yan organizmalar da mikrobiyolojinin içinde incelenirler. Buna göre; Arkea veBakteria domainlerini oluflturan bakteriler, Ökarya domaininde bulunan protozoa,algler ve funguslar ile bu domainlerde yer almayan virüsler (defektif virüsler da-hil), viroidler ve pirionlar mikroorganizmalar olarak kabul edilirler.

Bakteri terimi prokaryotik mikroorganizmalar için eskiden beri genel bir terim olarakkullan›lagelmifltir ve bundan sonraki bölümlerde de hem Arkea hem de Bakteria domain-lerini kapsar flekilde prokaryot anlam›nda kullan›lacakt›r. Domain anlam›nda kullan›ld›-¤›nda lütfen Bakteria fleklinde yaz›ld›¤›na dikkat ediniz!

Bakteriler oldukça basit yap›l›, tek hücreli organizmalard›r. Genetik materyalle-ri özel bir çekirdek zar› ile çevrili olmad›¤›ndan prokaryot olarak adland›r›l›rlar.

Mikrobiyolojiye Girifl

Domain: Biyolojiks›n›flamada en üst, alemüstü gruptur.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE SIRA S ‹ZDE

AMAÇLARIMIZAMAÇLARIMIZ N NK ‹ T A P

T E L E V ‹ Z Y O N

K ‹ T A P


Prokaryot: ‹lkel çekirdekliorganizmad›r. Genetikmateryal bir çekirdek zar› ileçevrili de¤ildir.

Bakteri hücreleri genellikle çubuk, küresel veya spiral flekillerdedir ancak nadirenköfleli veya y›ld›z›ms› flekillerde olanlara da rastlanmaktad›r. Bakteria domaini üye-lerinde karbonhidrat ve protein kompleksinin oluflturdu¤u peptidoglikan hücreduvar› bulunmaktad›r. Genellikle ikiye bölünme ile ço¤al›rlar. Pek ço¤u beslenmeiçin ölü veya canl› organizmalardan gelen organik bileflikleri kullan›r. Baz›lar› fo-tosentez yaparken baz›lar› da inorganik bilefliklerle beslenir. Flagella ad› verilenkamç› ile hareket etme yetene¤i pek ço¤unda vard›r. Arkea domaini de Bakteriagibi prokaryotik hücrelerden oluflmufltur. Arkea üyelerinin hücre duvarlar›ndapeptidoglikan bulunmaz. Oldukça tuzlu veya s›cak kükürtlü sular gibi ekstrem(ola¤an d›fl›) flartlarda yaflayan bu prokaryotlar›n insanlarda hastal›k oluflturdu¤ubilinmemektedir.

Funguslar, hücre genetik materyalinin bir çekirdek zar› ile çevrili oldu¤u ger-çek çekirde¤e sahip ökaryotik organizmalard›r. Tek hücreli veya çok hücreli ola-bilirler. Çok hücreli büyük funguslar örne¤in flapkal› mantarlar bitkilere benzer gö-rünebilirler fakat bitkiler gibi fotosentez yapmazlar. Gerçek funguslar›n hücre du-var›nda kitin bulunur. Funguslar mayalar, küfler ve flapkal› mantarlar olmak üzereüç farkl› grupta incelenirler. Mayalar tek hücreli fungus olup, bakterilerden olduk-ça büyük oval hücrelere sahiptir. Küflerde misel ad› verilen gözle görünür pamuk-su kütle, ipliksi yap›daki hiflerden oluflmufltur. Funguslar efleyli veya efleysiz ürer-ler. Besinlerini içinde bulunduklar› ortamdan absorbsiyon yoluyla al›rlar.

Protozoa (ilkel hayvanlar) tek hücreli ve ökaryotik mikroorganizmalard›r.Kamç›, yalanc› ayak veya sil gibi özel oluflumlar ile hareketlidirler. Protozoa üye-leri çok çeflitli flekillerde olabilir. Serbest veya baflka canl›larda parazit olarak ya-flarlar. Efleyli veya efleysiz ürerler.

Algler fotosentetik ökaryotlard›r ve de¤iflik morfolojik yap› gösterirler. Tekhücreli veya filamentli formda olup, sulu veya nemli ortamlarda yaflarlar. Bitkilergibi fotosentez yaparlar. Yeflil renkli klorofil d›fl›nda çeflitli renklerde fotosentetikpigmentler de içerebilirler.

Virüsler yukar›daki mikroorganizma gruplar›ndan çok farkl›d›r, ne prokaryotne de ökaryot mikroorganizma de¤ildir. Bakterilerden çok küçük olduklar› için sa-dece elektron mikroskop ile gözlenebilirler ve hücresel yap›lar› yoktur. Yap›lar› birçeflit nükleik asit (RNA veya DNA) ve bunu saran bir protein k›l›ftan ibarettir. Ba-z›lar›nda protein k›l›f› saran bir zarf yap›s› da bulunur. Ço¤almak için konak hüc-re içine girmeleri gerekir. Bu nedenle bir anlamda di¤er organizmalarda zorunluparazit olarak yaflarlar. Virüslerin paraziti olan virüsler de vard›r ve bunlar defektifvirüsler olarak adland›r›l›r.

Viroidler, protein içermeyen RNA (ribonükleik asit) parçac›klar› olup, bitkihastal›klar›na yol açarlar. Prionlar ise viroidlerin aksine nükleik asit içermeyen vesadece proteinden ibaret, hayvanlarda merkezi sinir sistemi hastal›klar› etmeni ola-rak tan›mlanm›fl en küçük mikroorganizmalard›r.

6. ve 7. Ünitelerde bu mikroorganizmalar hakk›nda ayr›nt›l› bilgiler bulacaks›n›z.

M‹KROORGAN‹ZMALARDA BÜYÜKLÜK KAVRAMIOrtalama bir bakterinin hacmi 1 µm3 yani insan hücresinin 1/1000’i kadard›r. Baz›bakteriler bu ortalamadan daha büyük ya da daha küçük olabilirler. Bilinen en bü-yük bakteri (örne¤in Epulopiscium fishelsoni) ile küçük bakteri aras›ndaki büyük-lük fark› 1 milyon kat kadard›r.

4 Genel Mikrobiyo lo j i

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P


Mikroorganizmalar›n büyüklü¤ü tan›mlan›rken bakteriler, funguslar, protozoave algler için mikrometre (µm), virüsler için ise nanometre (nm) birimleri kullan›l-maktad›r. Büyüklüklerine göre; bakteri> virüs> defektif virüs> viroid> prion ola-rak s›ralansa da. bunlardan daha büyük olan protozoa, algler ve funguslar ise ken-di içlerinde de¤iflik büyüklükte olabilirler. Örne¤in denizlerde yaflayan bir alg olanOstreococcus tauri yaklafl›k 1 µm çap›nda, bilinen en küçük ökaryottur. Ifl›k mik-roskobu ile mikrometre boyutlu mikroorganizmalar gözlenebilirken nanometreboyutlu virüslerin gözlenebilmesi için büyütme gücü çok daha fazla olan elektronmikroskoplar kullan›lmaktad›r.

1 µm ve 1 nm kaç mm’dir?

M‹KROORGAN‹ZMALARIN YAfiAM ALANLARIMikroorganizmalar do¤ada populasyon halinde di¤er hücrelerle birlikte yaflarlarve yaflad›klar› çevre mikrobiyal habitat olarak adland›r›l›r. Habitat olarak ince-lendi¤inde, toprak, tatl› ve tuzlu sular, sedimentler ve burada yaflayan canl›lar›nvücudu (üzeri veya içi) ve g›dalar mikroorganizmalar›n yaflam alan›n› oluflturmak-tad›r. Sürekli sirkülasyon halinde bulunan atmosfer, yerin derinlikleri, buzullar›niçleri ve hatta gayzer kaynaklar› bile mikroorganizmalar›n habitat› olabilir. Evimiz,vücudumuz, soludu¤umuz hava, eflyalar›m›z mikroorganizmalarla doludur.

Ortam s›cakl›¤›, ortam asiditesi (pH), oksijen bulunup bulunmamas›, günefl ›fl›-¤›, besin madddeleri vb fiziksel faktörler habitat içindeki mikroorganizma çeflidinibelirlese de, hemen her ortamda yaflayan mikroorganizma vard›r. Örne¤in; yükseks›cakl›ktaki termal kapl›ca su kaynaklar›nda ve denizalt›ndaki s›cak ve çeflitli gaz-larla dolu volkanik bacalarda veya ülkemizdeki Tuz Gölü gibi çok tuzlu ortamlar-da ekstrem bakteriler, oksijen bulunmayan yer alt› katmanlar›nda metanojenikbakteriler, insan, bitki veya hayvan vücudu gibi canl› ortamlarda ise, oksijen iste¤iyönünden çeflitli bakteriler (aerobik/anaerobik) ile funguslar, protozoa üyeleri vezorunlu hücre içi paraziti olan virüsler yaflayabilirler. Algler fotosentetik olduklar›için günefl ›fl›¤› ve tüm nemli ortamlarda yaflamlar›n› sürdürürler. Funguslar›n fizik-sel çevre istekleri di¤er mikroorganizma gruplar›na oranla daha genifl oldu¤undanhemen her yerde yaflarlar. Funguslar›n enerji kayna¤› olarak kullanamad›¤› tek or-ganik madde metand›r. Bu nedenle, metan d›fl›nda bütün maddeleri kullanabilece-¤i ortamlar örne¤in; uçaklar›n benzin deposu bile funguslar›n yaflam alan› olabilir.Viroidler için bitki hücreleri yaflam alan›n› olufltururken, prionlar›n yaflam alan›hayvan hücreleridir.

M‹KROB‹YOLOJ‹N‹N KONUSU VE ALT DALLARIMikrobiyoloji bilimi iki temel konu üzerinde odaklanm›flt›r: 1. Mikroorganizmala-r›n temel yaflam ifllevlerini anlamak, 2. Mikrobiyolojiyi insano¤lunun yarar›na ola-cak flekilde uygulamak.

Asl›nda tüm hücrelerin pek çok ortak yönü vard›r. Mikrobiyal hücreler, çokhücreli organizmalar›n hücreleri ile pek çok ortak özelli¤i paylaflt›¤› için yaflam›nkimyasal ve fiziksel temellerinin anlafl›lmas›nda mikroorganizmalar üzerinde yap›-lan çal›flmalardan yararlan›lmaktad›r. Dahas›, mikrobiyal hücreler laboratuvar orta-m›nda biyokimyasal ve genetik çal›flmalarda kullan›lmak üzere çok miktarda gelifl-tirilebilirler. Bu özellikleri nedeniyle mikroorganizmalar insanlar da dahil çok hüc-reli organizmalarda hücresel ifllevlerin anlafl›lmas› için mükemmel modellerdir.

51. Ünite - Mikrobiyo lo j i ye Gi r ifl

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P


‹ N T E R N E T ‹ N T E R N E T

1

Uygulamal› bir bilim olarak mikrobiyoloji; t›p, tar›m ve endüstrideki pek çokproblem ile ilgilenir. Mikroorganizmalar›n çok az bir k›sm› patojenik (hastal›k ya-p›c›) tir. Örne¤in, insanlarda AIDS, hayvanlarda flarbon ve bitkilerde bu¤day pas›gibi pek çok hastal›k mikroorganizmalar taraf›ndan oluflturulur. G›dalar›n bozul-mas›nda mikroorganizmalar rol oynar. Bununla birlikte, deniz ve tatl› su mikroor-ganizmalar› denizlerde, göllerde ve akarsularda besin zincirinin temelini oluflturur.Toprak mikroorganizmalar› at›klar›n parçalanmas›na ve havadaki azot gaz›n›n or-ganik bileflikler fleklinde tutulmas›na yard›mc› olur. Böylece toprak, su ve havada-ki kimyasal elementlerin döngüsü sa¤lan›r. Baz› mikroorganizmalar besin ve oksi-jen üretim ifllevi olan fotosentez olay›nda önemli rol oynarlar. ‹nsanlar ve pek çokhayvan, midelerindeki besinlerin sindirilmesi ve vücutlar›n›n ihtiyac› olan vitamin-lerin örne¤in metabolizma için gerekli baz› B vitaminleri ve kan p›ht›laflmas› içingerekli K vitamininin sentezlenmesi için mikroorganizmalara ba¤l›d›rlar.

Mikroorganizmalar›n pek çok ticari uygulamalar› da vard›r. Örne¤in aseton, or-ganik asitler, enzimler, alkoller ve pek çok ilac›n sentezinde kullan›l›rlar. G›da en-düstrisi sirke, alkollü içecekler, turflu, soya sosu, ekmek, peynir, yo¤urt gibi pekçok g›dan›n üretiminde mikroorganizmalar› kullan›r. G›dalardaki bu mikroorganiz-malar “g›da mikrobiyolojisi”nin alt›nda incelenirler.

Bu do¤al faaliyetlerinin yan›s›ra mikroorganizmalar normalde sentezlemedikle-ri sellüloz, insülin gibi insanl›k için çok önemli pek çok ürünü geneti¤i de¤ifltiril-mifl mikroorganizmalar haline dönüfltürüldükten sonra sentezleyebilir.

Enfeksiyon hastal›klar›n›n nas›l olufltu¤unun anlafl›lmas› ve patojenlerin labora-tuarda kültür edilmesiyle mikrobiyolojinin alt dallar› olan t›bbi mikrobiyoloji veimmünoloji do¤mufltur. Bu alanlardaki çal›flmalarla pek çok yeni insan ve hay-van patojeni ile bunlar›n enfeksiyon flekli anlafl›lm›fl, bunlara karfl› oluflan vücut di-renci keflfedilmifltir.

Beijerinck ve Winogradsky’nin çal›flmalar› ile tar›m mikrobiyolojisi alan›ndaçal›flmalar bafllam›fl, bitki büyümesini teflvik eden azot fiksasyonu gibi topraktakimikrobiyal aktiviteler anlafl›lmaya bafllam›flt›r.

20. Yüzy›lda antibiyotikler ve di¤er kimyasallar›n keflfi ile mikroorganizmalar›nticari ürünler için büyük ölçeklerde gelifltirildi¤i endüstriyel mikrobiyoloji alan›ortaya ç›km›flt›r.

Toprak mikrobiyolojisindeki geliflmelerden sonra göller, denizler ve nehirler-deki mikrobiyal olaylar› inceleyen su mikrobiyolojisi ve deniz mikrobiyoloji-sinin temelleri at›lm›flt›r. Su mikrobiyolojisinin bir kolu da kanalizasyon ve di¤erat›k sular›n ar›t›lmas›n› içermektedir. Mikroorganizmalar›n do¤al ortamlar›ndakiaktivitelerinin ve çeflitlili¤inin incelenmesiyle mikrobiyal ekoloji ortaya ç›km›flt›r.Daha da özelleflmifl olarak “uzay mikrobiyolojisi”, “kömür ve petrol mikrobiyoloji-si” alt dallar› bulunmaktad›r.

Bakteriyoloji bakterilerin, Viroloji virüslerin, Mikoloji funguslar›n, Parazito-loji tek hücreli protozoonlar›n, “Epidemiyoloji” ise enfeksiyon hastal›klar›n›n da-¤›l›mlar›n›n incelendi¤i bilim dallar› olarak mikrobiyoloji içinde yer almaktad›r.

20. yüzy›l›n ortas›ndan itibaren kültür edilen ve saflaflt›r›lan mikroorganizmasay›s› artt›kça mikroorganizmalar›n grupland›r›ld›¤› ve s›n›fland›r›ld›¤› “mikrobiyalsistematik” tekrar gözden geçirilmifltir. “Mikrobiyal fizyoloji”, mikroorganizmala-r›n metabolizma ve geliflme için gereksinim duydu¤u besinler ile bu besinlerdenyap›lan ürünleri inceler. Mikroorganizmalar›n ayr›nt›l› hücresel yap›lar›n›n çal›fl›l-d›¤› “sitoloji” ile mikrobiyal enzimler ve mikroorganizmalar›n gerçeklefltirdi¤i


kimyasal reaksiyonlar› inceleyen “mikrobiyal biyokimya” günümüz mikrobiyolo-jisini flekillendirmifltir. Bakteri geneti¤inin baz› ilkeleri 20. Yüzy›l bafllar›nda bilin-mesine ra¤men, 1950’lerde bakterilerde genetik madde al›flveriflinin ortaya ç›kar›l-mas› ile kal›t›m ve çeflitlili¤i inceleyen bakteri geneti¤i çok h›zl› ilerlemifl ve gü-nümüz moleküler biyoloji bilgileri mikroorganizmalar üzerinde yap›lan çal›flma-lardan kazan›lm›flt›r.

M‹KROB‹YOLOJ‹N‹N TAR‹HÇES‹Mikrobiyolojinin konusunu oluflturan canl›lar›n bitkiler ve hayvanlar ortaya ç›kma-dan milyarlarca y›l önce yeryüzünde oldu¤unun kan›t› fosil mikroorganizmalard›r.Bu kadar uzun süredir yeryüzünde var olan mikroorganizmalar›n geliflmifl canl›larile etkileflimde bulunmas› do¤ald›r.

‹nsano¤lu bilinçsiz olarak mikroorganizmalar› günlük yaflam›na dahil etmifl, fla-rap, bira, yo¤urt, ekmek gibi fermente ürünlerin eldesi için mikroorganizmalardanyararlanm›flt›r. 3000 y›ll›k M›s›r mumyalar›nda verem hastal›¤› etmeni Mycobacteri-um tuberculosis bakterisine ait kal›t›m materyali olan DNA’n›n keflfi, enfeksiyonelbakterilerin çok uzun zamand›r etraf›m›zda oldu¤unun tipik bir göstergesidir.

Hastal›klar insanlar›n ilgisini her zaman çekmifltir. Cüzzam, dizanteri, bel so-¤uklu¤u, çiçek, kolera gibi hastal›klar eski zamanlardan beri bilinmekteydi. Hipok-rat (Do¤um MÖ 460) ayn› adl› eserinde bulafl›c› hastal›klardan söz etmifltir. Zeke-riya el Razi (MS 900) k›zam›k ve çiçek hastal›klar›ndan bahsetmifl, ‹bn-i Sina (MS980-1038) ise hastal›k etmeni olarak görülemeyecek kadar küçük etkenlerin varl›-¤›n› kabul etmifl ve bunlardan korunmak için temizlik esaslar›n› uygulam›flt›r.

Ç›plak gözle görülemeyecek kadar küçük canl›lar›n varl›¤› konusunda eskidenberi flüpheler olmas›na ra¤men, mikroskobun keflfi ile biyoloji tarihinde çok önem-li geliflmeler ortaya ç›km›flt›r. Mikroskobun temelini oluflturan ilk basit büyüteç Ro-ger Bacon (1214-1294) taraf›ndan yap›lm›fl ve baz› objeler incelenmifltir. 1590 y›-l›nda Z. Janssen iki mercekten oluflan basit bir büyüteç yaparak baz› objeleri 50-100 kez büyütebilmifltir. Ancak, 1665 y›l›nda ‹ngiliz matematikçi ve do¤a bilimciRobert Hooke deri parças› yüzeyinde geliflen mavimsi renkli küfün yap›s›n› çize-rek “Micrographia” isimli ünlü kitab›nda tan›mlam›fl ve ilk kez bir mikroorganizma-y› belgelemifltir. ‹lk bakteriyi ise Hollanda’l› bir tüccar ve amatör mercek yap›mc›-s› Antoni van Leewenhoek 200 defa büyütebilen mikroskobu ile 1676 y›l›nda gör-müfltür. Van Leeuwenhoek’in mikroskobu günümüz standartlar›na göre oldukça il-kel olmas›na ra¤men küflerden oldukça küçük olan bakterileri ilk kez gözlemle-mifl ve çizimlerini 1684 y›l›nda yay›nlam›flt›r. Ayr›ca, bakterileri yüksek ›s›da tuttu-¤u veya sirke ile muamele etti¤i zaman öldüklerini belirtmifltir. Bu nedenlerle An-toni van Leewenhoek mikrobiyolojinin kurucusu olarak kabul edilmektedir.

Mikroorganizmalar› ilk kez kim tan›mlam›flt›r?

Bakterileri ilk kez kim tan›mlam›flt›r?

Y›llar geçtikçe van Leeuwenhoek’in gözlemleri di¤er araflt›rmac›lar taraf›ndanda do¤rulanm›fl fakat, bu küçük organizmalar›n yap›s› ve önemi anlamak için ya-p›lan çal›flmalar mikroskoplar›n yeterli olmamas› nedeniyle 150 y›l süreyle çok ya-vafl ilerlemifltir.


Antoni van Leewenhoek: ‹lkmikroskobu yapan ve ilk kezbakterileri mikroskoplagözleyip çizen Hollanda’l›bilim adam›d›r.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T


AMAÇLARIMIZAMAÇLARIMIZ N NK ‹ T A P K ‹ T A P

T

2

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T


AMAÇLARIMIZAMAÇLARIMIZ N N

3

19. yüzy›lda geliflmifl mikroskoplar yayg›nlaflm›fl ve mikrobiyal yaflam formlar›-n›n yap›s› ortaya konmaya bafllam›flt›r. 19. yüzy›l sonlar›na do¤ru biyoloji ve t›palan›nda önemli iki soru olan “spontan generasyon” ve “germ teorisi” ne yan›tlararamak için mikrobiyoloji biliminde önemli geliflmeler yap›lm›fl ve Frans›z kimya-c› Louis Pasteur ve Alman fizikçi Robert Koch’un çal›flmalar›ndan bu sorulara ce-vaplar bulunmufltur.

Ayn› dönemlerde, günümüz Polonya’s›nda do¤an botanikçi ve mikroskop uz-man› Ferdinand Cohn (1829-1898), tek hücreli bitkiler olan algler ve daha sonrala-r› da fotosentetik bakteriler ile çal›flm›flt›r. Cohn özellikle bakterilerin ›s›ya direnç-lili¤i ile ilgilenmifl ve böylece endospor oluflturan büyük bir bakteri grubunu kefl-fetmifltir. Cohn endospor oluflturan bakterilerden Bacillus’un yaflam döngüsünü(vejetatif hücre → endospor → vejetatif hücre) ortaya ç›karm›fl ve kaynatma ile Ba-cillus endosporlar›n›n de¤il vejetatif hücrelerinin öldü¤ünü keflfetmifltir. Cohn bak-teriyolojiyi ve bakteriyal s›n›fland›rman›n temellerini oluflturmufl ve bakterilerdetür kavram›n› tan›mlamak üzere giriflimlerde bulunmufltur.

Bakteriyoloji bilimini kuran ve endosporlar› ilk keflfeden kimdir?

Frans›z kimyac› Louis Pasteur (1822-1895) ilk kez canl› bir organizman›n op-tik izomerleri ay›rt etti¤ini Aspergillus küfünün sadece D-tartarik asiti metabolizeetti¤ini göstererek kan›tlam›flt›r. Çal›flmalar›na alkolün fermentasyonu ile devameden Pasteur, canl› maya hücrelerinin fermentasyondan sorumlu oldu¤unu göster-mifl ve “spontan generasyon” teorisini çürütmek üzere çal›flmalar yapm›flt›r. Bozul-maya yol açan organizmalar› yok etmek için yüksek ›s› kullanm›flt›r. Günümüzdeçeflitli g›dalar›n muhafazas›nda Pasteur’un ilkeleri “Pastörizasyon” ad› alt›nda kul-lan›lmaktad›r. 1880-1890 y›llar› aras›nda flarbon, tavuk koleras› ve kuduz afl›lar›n›gelifltiren Pasteur, kuduz afl›s›ndaki baflar›s› ile ünlü olmufltur.

16. yüzy›ldan beri hastal›klar›n bir insandan sa¤l›kl› bir insana geçebilece¤i ko-nusunda düflünceler oluflmufltur. Mikroorganizmalar›n keflfi ile bu düflünce yayg›n-laflm›fl ancak kesin bir kan›t bulunamam›flt›. Mikrobiyolojinin “alt›n ça¤›” ad› veri-len bu dönemde yap›lan çal›flmalar beklenen bu kan›t› da getirmifltir.

Alman Robert Koch (1843-1910) s›¤›rlarda ve nadiren insanlarda görülen an-traks (flarbon) hastal›¤› ile çal›flmalar yapm›flt›r. Antraks etmeni, Bacillus anthra-cis isimli endospor oluflturan bir bakteridir. Dikkatli mikroskobik gözlemler veözel boyalar kullanarak bakterinin hasta hayvan›n kan›nda varl›¤›n› göstermifl vehastal›k etmenini laboratuvarda kat› besi ortam›nda gelifltirmifltir. Hasta fareler-den al›nan kan örneklerini sa¤l›kl› farelere enjekte ederek onlar›n da hastaland›-¤›n› göstermifltir. Benzer çal›flmalara tüberküloz (verem) etmeni üzerinde devameden Koch, günümüzde “Koch postülatlar›” olarak adland›r›lan ve bir hastal›k ilebir mikroorganizma aras›nda nedensel iliflki kurmak için gereken dört kriteri be-lirlemifltir. Tüberküloz üzerindeki çal›flmalar› ile Koch 1905 y›l›nda Nobel Ödülükazanm›flt›r. Robert Koch enfeksiyon etmeni mikroorganizmalarla çal›flma kriter-lerini ve ilk kez mikroorganizmalar› saf kültürler halinde gelifltirme tekniklerinigelifltirmifltir.

20. Yüzy›l bafllar›nda Gram boyama yöntemi, otoklavlama, petri plaklar› gibipek çok mikrobiyolojik yöntem ve araç kullan›lmaya bafllanm›fl ve Martinus Beije-rinck (1851-1931) zenginlefltirme kültür tekni¤ini gelifltirmifltir. Bu teknik ile çoksay›da toprak ve su mikroorganizmas›n›n saf kültürlerini elde etmifltir. Ayr›ca tütün


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

mozaik virüsü (TMV) ile yap›lan çal›flmalarda virüsün bakteriden daha küçük vebir flekilde canl› hücre ile etkileflimde oldu¤unu göstermifltir. Böylece ilk kez “vi-rüs” ile “virolojinin” temel ilkeleri tan›mlanm›flt›r.

20. yüzy›lda mikrobiyoloji bilimi uygulamal› ve temel mikrobiyoloji olmak üze-re iki yönde ilerlemeye bafllam›fl ve mikroorganizmalarla çal›flabilmek için yeni la-boratuar araç-gereçleri icat edilmifltir. 1929’da Alexander Fleming taraf›ndan Peni-cillium cinsi küflerin penisilin antibiyoti¤ini sentezledi¤inin keflfi ile bafllayan sü-reci 1941’de bu antibiyoti¤in tedavide kullan›lmas› takip etmifltir. Ayn› y›llardaelektron mikroskobun kullan›lmaya bafllamas› ile virüslerin morfolojisi gözlenebil-mifl ve di¤er mikroorganizmalar›n hücresel yap›lar› ayr›nt›l› bir flekilde incelenmifl-tir. Nihayet 1953’te Watson ve Crick taraf›ndan DNA yap›s›n›n ayd›nlat›lmas› ilemikroorganizmalar üzerinde genetik çal›flmalar bafllam›flt›r. 1977 y›l›nda Carl Woe-se ve George Fox, “Arkea” grubu bakterileri tan›mlam›flt›r. Takip eden y›llarda afl›-r› s›cakl›kta yaflayan (hipertermofil) mikroorganizmalar ilk kez laboratuar ortam›n-da gelifltirilmifltir. 1981’de Stanley Prusiner “prion” grubu mikroooganizmalar› kefl-fetmifl ve 1985’te Kary Mullis laboratuar flartlar›nda polimeraz zincir reaksiyonu(PZR) ile nükleik asitlerin ço¤alt›labilece¤ini göstermifltir.

21. yüzy›lda ise bir yandan genom analizleri ile mikrobiyal hücrelerin genfonksiyonlar› incelenmekte, bir yandan da AIDS (Acquired Immun DeficiencySyndrome) ve SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome) gibi mikrobiyal hastal›k-lar mikrobiyoloji konusundaki bilgimizin ne kadar yetersiz oldu¤u konusunda bi-zi s›namaktad›r.

Ülkemizde mikrobiyoloji biliminin ilk kuruluflu afl› haz›rlama çal›flmalar› ilebafllam›fl ve 1840’tan sonra geliflerek devam etmifltir.

Ülkemizde mikrobiyoloji bilimi ve bilim adamlar› konusunda Mustafa Arda’n›n TemelMikrobiyoloji (Ankara, Medisan 1997, s. 11-12) adl› kitab›n› okuyunuz.

Spontan Generasyon TeorisiUzun y›llar canl›lar›n çamur, çürüyen organik materyal veya s›cak sulardan kendi-li¤inden olufltu¤u “spontan generasyon = abiyogenez = kendili¤inden varolufl” gö-rüflü yayg›nd›. Havada b›rak›lm›fl etlerde kurtçuklar›n oluflmas› bu görüfle en önem-li kan›tlardan biri olarak kabul ediliyordu.

F. Redi (1626-1697) canl›lar›n bir önceki canl›dan meydana geldi¤ini deneyselolarak gösteren ilk bilim adam›d›r. Redi iki kavanoz içine et ve bal›k koyup, bi-rini a¤z›n› aç›k di¤erini ise s›k›ca kapal› olarak bekletmifltir. A¤z› aç›k b›rak›lankavanozda kurtçuklar›n bulundu¤unu, a¤z› kapal› olanda ise bulunmad›¤›n› gös-termifltir. Ayr›ca, a¤z› tülbentle kapal› olan kavanozda tülbentin üzerinde sinekkurtlar›n›n bulunmas› kurtçuklar›n sinekler taraf›ndan meydana getirildi¤ini gös-termifltir. Böylece gölgelenen “spontan generasyon” teorisini Redi reddetmifltir.Çok say›da paraziti de tan›mlayan Redi, bu görüflleri nedeniyle kilise taraf›ndanyak›lm›flt›r.

L. Pastör’e (1822-1895) dek, pek çok bilim adam› spontan generasyon terorisi-ni test eden deneyler yapm›fllard›r. Pastör, bira ve flarab›n fermentasyon sonucumikroorganizmalar taraf›ndan meydana getirildi¤ini kan›tlad›ktan sonra, spontangenerasyon teorisine fliddetle karfl› ç›kan bir bilim adam› olarak mikroorganizma-lar›n havada ve yüzeylerde bulunabilece¤ini ve uygun flartlar bulduklar›nda ço¤a-lacaklar›n› deneysel olarak göstermifl ve bu teoriyi tamamiyle y›km›flt›r. Pastör ay-


Elektron mikroskobunkullan›lmaya bafllamas› ilevirüslerin morfolojisigözlenebilmifl ve di¤ermikroorganizmalar›nhücresel yap›lar› ayr›nt›l› birflekilde incelenmifltir.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



r›ca bir besinin içinde veya üzerinde bulunan canl› mikroorganizmalar yok edildi-¤inde steril olaca¤›n› ve kontaminasyondan korunaca¤›n› böylece bir daha bozul-mayaca¤›n› da göstererek g›da korumada yeni bir ufuk açm›flt›r.

Germ TeorisiSpontan generasyon (abiyogenez) teorisinin y›k›lmas› yerini “biyogenez” teorisineb›rakm›flt›r. Viyana’l› M. A. Von Plenciz 1792 y›l›nda “Hastal›klarda Germ Teorisi”ad› alt›nda yay›nlad›¤› makalesinde her hastal›¤›n kendine özgü görülmeyen bir et-meni oldu¤undan bahsetmifltir. Pastör’ün fermentasyon çal›flmalar› da bunu des-teklemifl ve “hastal›klarda germ teorisi=enfeksiyonel hastal›klar›n oluflumu” RobertKoch’un antraks etmeni Bacillus anthracis üzerindeki çal›flmalar› ile kan›tlanm›fl-t›r. Koch, antraks ve tüberküloz etmenleri ile yapt›¤› çal›flmalar›n sonucunda “Kochpostülatlar›” ile hastal›k-enfeksiyon etmeni iliflkisini ortaya koymufltur.

Koch postülatlar›n› ö¤renmek için http://tr.wikipedia.org/wiki/Koch_post%C3%BClat-lar%C4%B1 sitesine bak›n›z.

M‹KROB‹YAL S‹STEMAT‹K VEM‹KROORGAN‹ZMALARIN ‹S‹MLEND‹R‹LMES‹Sistematik, organizmalar›n çeflitlili¤inin ve akrabal›¤›n›n incelenmesidir. Bu amaç-la “filogeni” (organizman›n evrimsel geçmiflini) ve “taksonomiyi” (organizmalar›nözelliklerinin belirlenmesi, adland›r›lmas› ve do¤al akrabal›klar›na göre grupland›-r›lmas›) bir araya getirir.

Mikroskobun keflfi ile geleneksel s›n›fland›rmadaki bitkiler ve hayvanlar alemiyan›nda 3. alem olarak Protista, Haeckel taraf›ndan 1866 y›l›nda ortaya ç›kar›lm›fl-t›r. Ancak, geliflen mikroskoplar ve bulunan yeni mikroorganizmalar s›n›fland›rma-lar›n sabit kalmas›n› önlemifl ve yeni düzenlemeler yap›lm›flt›r. Ancak, mikroorga-nizmalar›n gözle görülemeyecek kadar küçük olmalar› onlardaki pek çok özelli¤inkolayl›kla saptanmas›n› engellemifltir. Buna karfl›n geliflen teknolojiye ba¤l› olarakuygulanan teknikler mikroorganizmalar›n yeni özelliklerini ortaya koymaya devametmifl ve Chatton, 1937’de canl›lar› Prokaryotlar ve Ökaryotlar olarak s›n›fland›r-m›flt›r. Daha sonra Whittaker’in 1959 y›l›ndaki Prokaryot veya Monera, Protista,Funguslar, Bitkiler ve Hayvanlar olarak gruplad›¤› 5 alem teorisi uzun bir süre ka-bul görmüfltür. Carl Woese ark. 1990’da canl›lar›, ilk kez alem üstü grup kabul edi-len “üç domain” s›ras›yla; Arkea, Bakteria ve Ökarya alt›nda toplam›flt›r. Prokar-yotlar; Bakteria ve Arkea, ökaryotlar ise Ökarya domainlerine yerlefltirilmifllerdir(fiekil 1.1)

10 Genel Mikrobiyo lo j iS O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



Steril: Hiçbir canl›organizma içermeyenanlam›na gelmektedir.

Bakterilerin ilk s›n›fland›r›lmas› morfolojilerine dayal› olarak yap›lm›fl ve y›llariçinde renk, fizyolojik özellikler gibi di¤er gözlemlenebilir “fenotipik” kriterler dedikkate al›nm›flt›r. Modern anlamda bakterilerin ilk s›n›fland›rmas› ve özelliklerinintan›mlanmas› Buchanan (1917) taraf›ndan gerçeklefltirilmifltir. Zamanla mikroorga-nizmalar hakk›nda onlar›n genetik özelliklerini (genotip) veren bilgiler elde edil-mifltir. Son 20 y›lda bakteriyal taksonomi yöntemleri çok de¤iflmifl ve bakterilerins›n›fland›r›lmas›nda fenotipik, genotipik ve filogenetik yöntemlerin birlikte kulla-n›ld›¤› “polifazik” yaklafl›m tercih edilmeye bafllanm›flt›r.

Taksonomide temel birim tür (species)’dür ve bitki ve hayvan gibi yüksek or-ganizmalarda tür; do¤al flartlar alt›nda verimli döller verebilen bireyler toplulu¤u-dur. Ancak, bu tan›m prokaryotlar için uygun de¤ildir. Çünkü, prokaryotlar haplo-id olup efleysiz ürerler. Bu nedenle verimli döller verebilme kavram› prokaryotlariçin geçerli de¤ildir. O halde bakteri türü nedir?

Bir bakteri türü, tüm strainlerden önemli derecede ayr›lan strainler toplulu¤u-dur. “Strain” ise tek bir hücreden ço¤alm›fl identik hücreler toplulu¤udur. Bu neden-le bir strainin tüm hücreleri genetik olarak homojen ço¤alm›fl identik hücreler toplu-lu¤udur. Her bir bakteri türü çok say›da strainden meydana gelebilir. Benzer türlercinsleri (genus), cinsler aileleri (familya), aileler tak›mlar› (ordolar›), tak›mlar s›n›fla-r› (klaslar), s›n›flar bölümleri (filum) ve nihayet filumlar domainleri meydana getirir.


fiekil 1.1

Protistler

Arkea

Monera Bitkiler Funguslar Hayvanlar

Ökaryotlar

BitkilerHayvanlarProtozoa

AlglerFunguslar

Prokaryotlar

Bakteriler

Bitkiler

Bitkiler

ProtozoaFunguslar

AlglerBakteriler

Protistler Hayvanlar

Hayvanlar

Bitkiler

BitkilerFunguslar

AlglerBakteriler

Hayvanlar

HayvanlarProtozoa

Bakteriler Bitkiler Protozoa Funguslar HayvanlarAlgler

ÖkaryaBakteria

Whittaker, 1959

Chatton, 1937

Haeckel, 1866

Geleneksel

Woese ve ark. 1990

Organizmalar›ns›n›fland›r›lmas›ndatarihsel geliflim(Schaechter ve ark.,2006)

Bir bakteri türü, tümstrainlerden önemliderecede ayr›lan strainlertoplulu¤udur.

Domainler bölümlerden,bölümler s›n›flardan, s›n›flartak›mlardan, tak›mlarailelerden, aileler cinslerdenve cinsler de türlerdenoluflurlar.

Bakterilerde taksonomik birimleri hiyerarflik olarak s›ralay›n›z.

Ökaryotik mikroorganizmalar olan funguslar; mayalar, küfler ve flapkal› man-tarlar gibi birbirinden çok farkl› yap›lar› içermektedir. Geleneksel fungus s›n›flan-d›rmas›nda üreme flekli ve efleyli üreme sporlar› kullan›l›rken, günümüz fungussistemati¤inde buna ilaveten filogenetik yaklafl›m da kullan›lmaktad›r. Di¤er ökar-yotik mikroorganizma gruplar› olan protozoada hareket organelleri, alglerde isefotosentetik pigmentler s›n›fland›rmay› yönlendirmektedir.

Virüslerin birbirleri ile olan akrabal›¤›n› tespit etmek için gerekli bilgi çok ye-tersiz oldu¤undan, virüsler için henüz yayg›n bir s›n›fland›rma sistemi oluflturula-mam›flt›r. Temelde virüsler enfekte etti¤i konuk hücre çeflidine göre grupland›r›l-makta ve hayvan virüsleri, bitki virüsleri ya da bakteri virüsleri (bakteriyofajlar)olarak grupland›r›lmaktad›r. Hayvan virüslerinin s›n›fland›r›lmas›nda virüsün içer-di¤i nükleik asit tipi (DNA/RNA ve çift iplikli/tek iplikli) ya da enfekte etti¤i doku-lar göz önüne al›nmaktad›r.

‹kili (binomial) isimlendirme sistemi ilk kez 1735 y›l›nda ‹sveçli bir botanikçiolan Carolus Linnaeus taraf›ndan kullan›lm›flt›r. Bitki ve hayvanlarda oldu¤u gibibakterilerin ikili isimlendirmesinde de ilk isim cins ismidir ve bir grup yak›n akra-ba türleri tan›mlar. Cins ismi büyük harfle bafllar ve italik yaz›l›r. ‹kinci isim tür is-midir ve o cinsin bir türünü tan›mlar. Tür ismi küçük harfle bafllar ve italik yaz›l›r.Örne¤in; Bacillus cereus.

Funguslar, protozoa, algler ve bakterilerde ikili isimlendirme sistemi uygulan›r-ken, virüslerin akrabal›k bilgileri çok yetersiz oldu¤undan virüslerin yap›s› (morfo-loji), nükleik asit tipi, ço¤alma tarz›, konak canl› ve neden olduklar› hastal›k gibifenotipik özellikler temel al›n›r. Örne¤in, k›zam›k virüsü ad›n› oluflturdu¤u hasta-l›k belirtisinden, Epstein-Barr virüsü ad›n› onunla çal›flan araflt›rmac›dan ve Cox-sackie virüsü de ad›n› ilk kez izole edildi¤i bölgeden almaktad›r. Buna karfl›n tütünmozaik virüsü Tobamovirüs cinsi virüslere tipik bir örnektir. Bu flekil virüs adlan-d›rmas›nda virüs türleri de di¤er mikroorganizmalardakine benzer flekilde cins, altfamilya, familya ve tak›mlara yerlefltirilirler.

M‹KROB‹YOLOJ‹N‹N ÖNEM‹Mikroorganizmalar do¤ada s›cak su kaynaklar› ve denizlerdeki volkanik bacalar dadahil hemen her yerde ve di¤er organizmalar›n üzerinde veya içinde yaflarlar. Bukadar küçük olmalar›na ra¤men yeryüzünde böylesine genifl bir alanda yaflayanmikroorganizmalar›n say›s› tahminen 5x1030 hücredir. Bu küçük hücrelerin tü-münde bulunan karbon miktar› yeryüzündeki tüm bitkilerde bulunan karbon mik-tar›na eflittir. Azot ve fosfor miktar› ise tüm bitki canl› kütlesinde bulunandan 10kat daha fazlad›r. Bu nedenle bu kadar küçük olmalar›na ra¤men mikroorganiz-malar yeryüzünde canl› kütlenin önemli bir k›sm›n› oluflturur, yaflam için gereklitemel maddeler için depo görevi görür ve di¤er organizmalar için gerekli pek çokkimyasal reaksiyonu gerçeklefltirirler.

Hastal›k Etmeni Olarak Mikroorganizmalar20. yüzy›l bafllar›nda ölümlerin büyük nedeni patojen olarak adland›r›lan mikro-organizmalar›n neden oldu¤u enfeksiyonel hastal›klard›. Mikrobiyal hastal›klaraözellikle çocuklar ve yafll›lar yenik düflüyordu. Günümüzde enfeksiyonel hastal›k-lar en az›ndan geliflmifl ülkelerde daha az öldürücüdür. Hastal›k seyrinin anlafl›l-


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



5

mas›, geliflmifl sanitasyon ve halk sa¤l›¤› uygulamalar› ile antimikrobiyal maddele-rin kullan›m› enfeksiyonel ajanlar›n kontrolünü sa¤lam›flt›r. Buna karfl›n geliflmiflülkelerde hala AIDS hastal›¤› veya çoklu antibiyotik direnci gibi nedenlerle ölüm-ler görülmektedir. Çiçek hastal›¤›n›n tüm dünyada ortadan kalkmas› mikrobiyolo-jik bir zafer olmas›na karfl›n, s›tma, verem, uyku hastal›¤›, k›zam›k gibi hastal›klaryüzünden yine de milyonlarca insan ölmektedir. Asl›nda kufllar›n hastal›¤› olankufl gribi gibi aniden ortaya ç›kan ve insanlar› da enfekte etme potansiyeli olanhastal›klar da tüm dünyay› tehdit etmektedir. Ayr›ca küresel seyahatlerin yayg›nolmas› nedeniyle ebola kanamal› hastal›¤› gibi nadir görülen hastal›klar kolaycatüm dünyaya yay›labilir. Tüm bunlara ilaveten biyolojik silahlar en büyük tehdit-tir. Bu nedenlerle günümüzde mikroorganizmalar insanlar için hala bir sa¤l›k teh-diti oluflturmaktad›r.

Sanitasyon nedir?

Mikroorganizmalar, Tar›m ve Hayvanc›l›kTar›m pek çok yönden mikrobiyal aktivitelere ba¤l›d›r. Fasulye, nohut gibi bitkile-rin köklerinde nodül ad› verilen küçük yumrular oluflturan baz› bakteriler havada-ki serbest azotu ba¤layarak bitkilerin kullanabilece¤i forma dönüfltürürler. Biyolo-jik gübre olarak adland›rd›¤›m›z bu bakteriler hem suni gübre kullan›m ihtiyac›n›ortadan kald›r›r hem de kimyasal çevre kirlili¤ine yol açmazlar. Baz› funguslar “mi-koriza” ad› verilen ve bitki kökleriyle simbiyotik (her iki organizmayada fayda sa¤-layan bir ortak yaflam) bir birlik olufltururlar. Funguslar bitki köklerinin üzerindeveya içinde yaflarlar. Fungus bitki köklerinden besin maddeleri ihtiyac›n› karfl›lar-ken, fosfor gibi belirli baz› besin elementlerini de bitki köklerinin alabilece¤i for-ma çevirir. Baz› mikoriza funguslar›, bitkiyi zararl› patojenik funguslar›n bitki kök-lerini enfekte etmesine karfl› koruyabilir.

Koyun ve s›¤›r gibi gevifl getiren çiftlik hayvanlar›n›n midesinde bulunan mik-roorganizmalar ot ve saman gibi sellülozca zengin bitkisel besinlerin parçalanma-s›nda rol oynarlar.

Mikroorganizmalar ayr›ca bitki beslenmesinde önemli rolü olan karbon, azotve kükürt gibi elementlerin do¤adaki çevriminde önemli rol oynarlar. Toprak vesuda bulunan mikroorganizmalar›n aktivitesi ile bu elementler bitkilerin kolayl›klaalabilece¤i flekle dönüfltürülür.

Bu yararl› etkilerinin yan›nda mikroorganizmalar bitki ve hayvanlarda hastal›k-lara neden olarak tar›m ve hayvanc›l›kta önemli ekonomik kayba neden olur. Ör-ne¤in, büyükbafl hayvanlarda deli dana hastal›¤› ve bu¤day pas hastal›klar›.

Bacillus thuringiensis bakterisi spor oluflturan bir toprak bakterisi olup, tar›m-sal ürünlerde zararl› pek çok insekt üzerinde öldürücü etkiye sahip bir proteinolan Bt toksini üretmektedir. Bu toksin 150 farkl› zararl› insekt üzerinde etkili olup,ticari üretimi yap›lmakta ve kullan›lmaktad›r.

Mikroorganizmalar ve G›dalarMikroorganizmalar g›da endüstrisinde zararl› ve yararl› olmak üzere 2 farkl› alan-da önemli rol oynarlar: G›dalar›n mikroorganizmalar taraf›ndan bozulmas› büyükekonomik kayba yol açmaktad›r. Günümüzde konservecilik, donmufl g›da üretimive kurutulmufl g›da endüstrisi mikrobiyal bozulmalar› önlemek için gelifltirilmifltir.‹nsanlar taraf›ndan tüketilen g›dalar ayn› zamanda patojenler dahil mikroorganiz-


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



6

Biyolojik Gübre: Bitkininbüyümesini ve verimlili¤iniartt›rmak amac›ylakullan›lan di¤er canl›lard›r.

malar›n da geliflmesine uygundur. G›dalar haz›rlan›rken patojen mikroorganizma-lar›n bulaflmas›n› ve bulaflanlar›n yaflamas›n› önlemek için tedbirler al›nmal›d›r.

Buna karfl›n, mikroorganizmalar›n hepsi g›dalara ya da onu tüketenlere zararl›de¤ildir. Peynir, yo¤urt, turflu, ekmek ve alkollü içeceklerin yap›m›nda mikroorga-nizma faaliyetine ihtiyaç vard›r. Bu tür g›dalar mikrobiyal fermentasyonla üretilir-ler. Tablo 1.1 günlük hayat›m›zdaki g›dalar ile mikroorganizma iliflkisine baz› ör-nekler vermektedir.

Mikroorganizmalar, Enerji ve Çevre Metanojenik mikroorganizmalar›n aktivitesi sonucu oluflan “metan” (do¤al gaz) birmikrobiyal üründür. Sadece evsel, tar›msal ve hayvansal at›klar de¤il, fototrofikmikroorganizmalar›n fotosentez ile oluflturdu¤u canl› kütleler de mikroorganizma-lar›n aktivitesi ile metan ve etil alkole dönüfltürülebilir. Brezilya’da fleker kam›fl› ve-ya m›s›r niflastas›ndan mikrobiyal fermentasyon ile üretilen etil alkol motorlu araç-larda yak›t olarak kullan›lmaktad›r.

Mikroorganizmalar ayr›ca insanlar taraf›ndan meydana getirilmifl kirlili¤in gide-rilmesinde (biyoremediasyon) kullan›l›rlar. Petrol s›z›nt›s›, kimyasal, pestisit ve-ya zehirli maddelerle kirletilmifl alanlar insan müdahalesi olmaks›z›n ortamdakido¤al mikroorganizmalar taraf›ndan temizlenmektedir. Ancak biyoremediasyon ileortama özellikle bu maddelerle beslenen mikroorganizmalar verilerek bu do¤al te-mizleme ifli h›zland›r›lmaktad›r.

G›da Aç›klama

Ekmek “Ekmek mayas›” olarak adland›r›lan Saccharomyces cerevisiae flekerleri fermen-

te ederek ekme¤in kabarmas›na neden olan CO2 üretir.

Peynir Laktik asit bakterileri peyniri p›ht›laflt›r›r, proteolilitk ve lipolitik aktivitelere sa-

hip di¤er bakteriler ise peynirin olgulaflmas›na yard›mc› olur.

Yo¤urt Süt içindeki laktoz pek çok laktik asit bakterisi taraf›ndan fermente edilerek

yo¤urda dönüfltürülür.

Turflu Sebzelerin içeri¤indeki fleker laktik asit bakterileri taraf›ndan fermente edilerek

turflu oluflturulur.

Sirke Asetik asit bakterileri etanolü asetik asite dönüfltürerek sirke olufltururlar.

Bafllang›ç maddesi olan etanol ise üzüm veya elma gibi çeflitli meyvelerin fer-

mentasyonundan elde edilir.

Bira Arpa danelerinin maya ile fermentasyonu sonucu oluflur.

fiarap Genellikle üzümden yap›lan meyva fermentasyonu sonucu oluflur.

Vitaminler Riboflavin, C vitamini, B12 vitamini gibi pek çok vitamin mikrobiyal fermentas-

yon sonucu üretilir.

Amino asitler Tat ve besin de¤erini artt›rmak amac›yla insan ve hayvansal g›dalara eklenen li-

sin, methionin, monosodyum glutamat gibi pek çok amino asit mikrobiyal fer-

mentasyon sonucu elde edilir.


Tablo 1.1Baz›mikroorganizmalar›ng›da üretimindekullan›m›

Biyoremediasyon: Do¤alözelli¤ini yitirmifl birçevrenin eski halinekavuflturulmas› veyaiyilefltirilmesi içinorganizmalar›nkullan›lmas›d›r.

Mikroorganizmalar ve BiyoteknolojiGenetik zenginlikleri nedeniyle mikroorganizmalar ticari öneme sahip ürünlerinyap›m›nda da kullan›labilirler. Günümüzde antibiyotikler, özel enzimler ve çeflitlikimyasallar mikroorganizmalar taraf›ndan do¤al bir faaliyet olarak büyük miktardaüretilmektedir.

Tablo 1.2 ticari öneme sahip baz› enzimlerin mikroorganizmalar taraf›ndan üre-tilmesine iliflkin örnekleri içermektedir.

Geneti¤i de¤ifltirilmifl mikroorganizmalar ise ticari de¤eri yüksek ürünler üret-mektedir. Örne¤in; do¤al olarak bakteri taraf›ndan üretilmeyen insülin hormonuüretimi için, insan insülin genleri gen mühendisli¤i teknikleri ile bakterilere akta-r›lm›fl ve transgenik bakterilerce çok miktarda insülin üretimi sa¤lanm›flt›r.

Penisilin antibiyoti¤i hangi mikroorganizma taraf›ndan üretilmektedir?

Biyolojik Silah Olarak Mikroorganizmalar Biyolojik savafl; bir savafl hareketi veya terörde asker veya sivil populasyonlar› öl-dürmek veya etkisiz hale getirmek için biyolojik silahlar›n kullan›lmas›d›r. Biyolo-jik silahlar çeflitli organizmalar veya organizmalara ait toksinler olabilir. Biyolojiksilahlar geleneksel askeri güçlerin elinde kullan›fll› olmas›na ra¤men, en muhtemelkullan›m› terörist gruplarca olmaktad›r.

Hemen hemen patojenik bakteri veya virüslerin tümü biyolojik savaflta potan-siyel olarak kullan›fll›d›r. En çok ad› geçen biyolojik silah, antraks etmeni Bacillusantracis bakterisidir. Di¤er önemli biyolojik silah aday› bakteriler veba etmeni Yer-sinia pestis, bruselloz etmeni Brucella abortus ve su ve g›da kaynakl› hastal›k et-meni Salmonella’d›r. Clostridium botulinum’un botulin toksini gibi bakteriyal tok-sinler de muhtemel biyolojik silahlardand›r.

Enzim Kullan›m alan› Mikroorganizma

‹nvertaz fieker, pasta yap›m› Saccharomyces cerevisiae

B-Glukanaz Biran›n berraklaflt›r›lmas› Bacillus subtilis, Aspergillus niger

Laktaz Laktozu sindiremeyenler için g›da

katk› maddesi ve süt endüstrisi

Saccharomyces lactis

Pektinaz Meyve suyu ve flaraplar›n berrak-

laflt›r›lmas›

Aspergillus niger

Lipaz Süt endüstrisi, ya¤ sökücü deter-

jan katk› maddesi

Aspergillus niger

Sellülaz G›da katk› maddesi Trichoderma konigi

Nötral proteaz Et ve peynirde lezzet artt›r›c› Bacillus subtilis

Rennin Peynir yap›m› S›¤›r geni klonlanm›fl bir Escheric-

hia coli


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



7

Tablo 1.2Ticari öneme sahipbaz› enzimler,kullan›m alanlar› veüreticimikroorganizmalar


Mikrobiyoloji bilimini tan›mlayabilmek.Mikro: sözlük anlam› küçük, biyo: canl› ve loji:bilim anlam›na geldi¤ine göre mikrobiyoloji kü-çük canl›lar› inceleyen bilimdir. Küçük kavram›ile kastedilen mikro veya nanometre boyutlar›n-daki hatta daha küçük canl›lard›r. Bu canl›lar nor-malde gözle görülemedikleri için mikroskop ad›verilen, cisimleri büyüterek incelemeye yarayanaraçlar kullan›l›r. Ifl›k mikroskoplar› mikrometreboyutundaki canl›lar› gözlemek için yeterli iken,nanometre boyutlar›ndaki canl›lar (virüsler) elek-tron mikroskobu ile gözlenirler.

Mikroorganizma gruplar›n› tan›mlayabilmek. Mikroorganizma; tek hücreli ve mikroskobik can-l›d›r. Mikroorganizmalarda tek bir hücre bafll› ba-fl›na bir bireyi temsil eder. Mikrobiyolojinin ko-nusunu oluflturan mikroorganizmalar bakteriler,protozoa, algler ve funguslar ile hücresel yap›göstermeyen virüsler (defektif virüsler dahil), vi-roidler ve pirionlard›r. Bakteriler prokaryotik,protozoa, alg ve funguslar ökaryotik hücre yap›-s›na sahipken, di¤erleri hücresel yap› göstermez-ler ve kendilerini ço¤altmak için konak hücrele-re ihtiyaç duyarlar.

Mikrobiyolojide mikroskobun önemini de¤erlen-direbilmek.Ç›plak gözle görülemeyecek kadar küçük canl›-lar›n varl›¤› konusunda eskiden beri flüpheler ol-mas›na ra¤men, ilk kez 1676 y›l›nda A. van Le-euwenhoek günümüz standartlar›na göre olduk-ça ilkel olan mikroskobu ile küflerden oldukçaküçük olan bakterileri gözlemlemifl ve çizmifltir.Bu nedenle Antoni van Leewenhoek mikrobiyo-lojinin kurucusu olarak kabul edilmektedir. Bun-dan sonraki çal›flmalar mikroskobun teknik özel-liklerinin gelifltirilmesine ba¤l› olarak ilerlemegöstermifltir.

Mikrobiyolojinin tarihsel geliflimini de¤erlendire-bilmek.Mikroorganizmalar bilinçsiz olarak flarap, bira,yo¤urt, ekmek gibi fermente ürünlerin yap›m› ileinsan yaflam›na girmifltir. Cüzzam, dizanteri, belso¤uklu¤u, çiçek, kolera gibi enfeksiyonel hasta-l›klar çok eskiden beri bilinmesine ra¤men, mik-roskobun keflfi ile gözle görülemeyecek kadar

küçük canl›lar›n varl›¤›ndan haberdar olunmufl-tur. 19. yüzy›lda mikroskoplar›n yayg›nlaflmas›ve L. Pasteur ve R. Koch’un çal›flmalar› ile mikro-biyoloji bilimi çok önemli keflifler yapm›flt›r. En-feksiyonel hastal›klar›n nedeni aç›klanm›fl, bak-teriyoloji ve bakteriyal s›n›fland›rman›n temellerioluflturulmufltur. 20. Yüzy›l bafllar›nda pek çokmikrobiyolojik yöntem ve araç kullan›lmaya bafl-lanm›fl ve bakteriden daha küçük olup bir flekil-de canl› hücre ile etkileflimde olan virüslerin var-l›¤› gösterilmifltir. Bu yüzy›lda modern yöntemve cihazlar›n gelifltirilmesine ba¤l› olarak mikro-biyoloji bilimi uygulamal› ve temel mikrobiyolo-ji olmak üzere iki yönde ilerlemeye bafllam›flt›r.Günümüzde mikroorganizmalar gen seviyesindeçal›flmalarla insanl›¤a hizmet sunmaya devamederken, bir yandan da enfeksiyonel hastal›klaraçözüm aray›fllar› devam etmektedir.

Mikrobiyolojinin önemini aç›klayabilmek. Mikroorganizmalar do¤ada hemen her yerde vedi¤er organizmalar›n üzerinde veya içinde yaflar-lar. Bu nedenle yeryüzünde canl› kütlesininönemli bir k›sm›n› oluflturur, yaflam için gereklitemel maddeler için depo görevi görür ve di¤erorganizmalar için gerekli pek çok kimyasal reak-siyonu gerçeklefltirirler. Hastal›k etmeni olarakkarfl›m›za ç›kabilirler ve günümüzde AIDS, kuflgribi, ebola gibi etmenlerle sa¤l›k tehditi olufltur-maya devam ederler.Tar›mda biyolojik gübre olarak veya hayvanlar-da sellülozca zengin bitkisel besinleri parçalaya-rak, bitki ve hayvanlarda hastal›klara neden ola-rak karfl›m›za ç›karlar. G›da endüstrisinde hemg›dalar›n haz›rlanmas› hem de bozulmas›ndafarkl› roller üstlenirler. Günümüzde artan enerjiihtiyac›n› karfl›lama yönünde metan (do¤al gaz)ve etil alkol üretiminde kullan›l›rlar. Ayr›ca kim-yasal çevre kirlili¤inin giderilmesinde ortama bumaddelerle beslenen mikroorganizmalar verile-rek temizleme ifli h›zland›r›lmaktad›r.Mikroorganizmalar ticari öneme sahip ürünlerin(antibiyotikler, özel enzimler ve çeflitli kimyasal-lar) üretilmesinde kullan›l›rlar. Geneti¤i de¤iflti-rilmifl mikroorganizmalar ile insan insülin hor-monu gibi de¤erli ürünler sentezlenebilmektedir.Patojenik bakteri veya virüslerin hemen hementümü biyolojik silah olma potansiyelindedir.

Özet

1NA M A Ç

2NA M A Ç

3NA M A Ç

4NA M A Ç

5NA M A Ç


1. Afla¤›dakilerden hangisi mikroorganizmalar›n özel-liklerinden biri de¤ildir?

a. Mikroskobik olmab. Tek hücreli olmac. Do¤ada tek bafl›na yaflabilmed. Organ sistemi olarak bulunmae. Yaflamsal ifllevleri tek bafl›na yapma

2. Mikroorganizmalar›n keflfinden önce canl›lar alemikaç bölümde inceleniyordu?

a. 1b. 2c. 3d. 4 e. 5

3. ‹lk sözü edilen mikroorganizma alemi afla¤›dakiler-den hangisidir?

a. Ökaryab. Protistac. Arkead. Bakteriae. Öbakteria

4. Mikroorganizmalar› 3 domain alt›nda toplayan bilimadam› afla¤›dakilerden hangisidir?

a. Charles Darwinb. Robert Kochc. Louis Pasteurd. Antoni van Leewenhoeke. Carl Woese

5. Funguslar için afla¤›dakilerden hangisi yanl›flt›r?

a. Fotosentez yaparlarb. Ökaryotik organizmalard›rc. Misel ad› verilen pamuksu kütle olufltururlard. Tek veya çok hücreli olabilirler e. Efleyli veya efleysiz ürerler

6. Afla¤›dakilerden hangisi Antoni van Leewenhoek’inmikrobiyolojinin kurucusu say›lmas›n›n nedenlerindenbiridir?

a. ‹lk kez küfleri tan›mlamas›b. ‹lk kez prionlar› tan›mlamas›c. ‹lk bakteri fleklini mikroskopla gözleyip çizmesi d. ‹lk kez mikroorganizmalar› laboratuar ortam›n-

da gelifltirmesie. ‹lk kez hastal›k etmeni bakterilerden sözetmesi

7. Cohn’un ›s›ya dirençli mikroorganizmalar çal›flma-s›ndan hangi önemli kavram ortaya ç›km›flt›r?

a. Endospor kavram›b. Sterilizasyon kavram› c. Besiyeri kavram›d. Patojen kavram›e. Biyoremediasyon kavram›

8. Pasteur’ün g›dalarda bozulmaya yol açan bozulmaetkeni organizmalar›n havada ve bu materyali içerenkaplar›n yüzeyinde bulundu¤unu ve uygun ortam flart-lar›n› bulduklar›nda ço¤ald›klar›n› göstermesi hangiteoriyi y›km›flt›r?

a. Biyogenez b. Germ c. Endospord. Pastörizasyone. Spontan generasyon

9. Afla¤›dakilerden hangisi mikroorganizmalar›n do¤alfaaliyetlerinden biri de¤ildir?

a. Patojeniteb. ‹nsülin üretimic. Peynir üretimid. Alkol üretimie. Metan üretimi

10. Afla¤›daki bakteri ismi yaz›l›fllar›ndan hangisiyanl›flt›r?

a. Clostridium botulinum

b. Escherichia coli

c. Bacillus Subtilis

d. Yersinia pestis

e. Brucella abortus

Kendimizi S›nayal›m


Kat› Besiyeri, Petri Pla¤› ve Saf Kültürler

Kat› besiyeri (besiortam›) üzerinde bakterileri gelifltiren

ilk kifli Robert Koch’tur. Koch önceleri patates dilimle-

rini besi ortam› olarak kullanm›flt›. Patates dilimleri bak-

teriler için seçici olmas›na ra¤men üzerinde küfler geli-

fliyordu. Bu nedenle Koch, bafllang›çta çeflitli s›v› besi

yerlerini kat›laflt›rma ajan› olarak jelatin kulland› ve kon-

taminasyonu (bulaflmay›) önlemek için üzeri bir kava-

noz veya cam kutu ile örtülü yat›k (düz) agar besiyeri

haz›rlama yöntemini gelifltirdi. Çeflitli bakterilerin izo-

lasyonu ve incelenmesi için nütrient jelatin iyi bir besi-

yeri olmas›na ra¤men, pek çok insan patojeninin gelifl-

mesi için gerekli 37°C’de kat›laflmad›¤› için yeni bir ka-

t›laflt›rma ajan›na gereksinim duyuldu.

Agar k›rm›z› alglerden elde edilen bir polisakkarit olup

19. Yüzy›lda yayg›n bir kat›laflt›rma ajan› olarak kulla-

n›lm›flt›r. Agar› besi ortam›nda kat›laflt›rma amac› ile ilk

kullanan kifli Koch’un arkadafl› Walter Hasse’dir. Bu fik-

ri Hesse’ye agar› meyva jölesi yapmak için kullanan

Hesse’nin efli vermiflti. Hesse bir mektup ile bu keflfi

Koch’a bildirdi ve Koch hemen bunu kendi çal›flmalar›-

na uyarlad›. Agar ilk kez mikrobiyal besiyerlerinde ka-

t›laflt›rma amaçl› kullan›ld›¤›nda üstünlükleri hemen

fark edildi.

Agar›n mikrobiyal besiyerlerinde tercih edilmesinin

özellikle insan vücut s›cakl›¤› olan 37°C’de kat› olmas›,

sterilizasyon iflleminde eritildikten sonra 45°C’ye kadar

s›v› halde kalmas› ve böylece steril kaplara boflalt›lma-

s› gibi pek çok nedeni vard›r. Baz› bakteriler jelatini

parçalay›p s›v› hale getirebilme özelli¤indedir. Jelatinin

aksine agar, pek çok bakteri taraf›ndan parçalanmaz.

Agar ayr›ca pek çok kat› besiyerini fleffaf hale getirir ve

böylece bakteri kolonilerinin ay›redilmesi kolaylafl›r.

Bu nedenle agar mikrobiyolojinin ilk y›llar›ndan beri

saf bakteri kültürlerinin eldesi ve canl›l›¤›n›n devam et-

tirilmesinde kullan›lmaktad›r.

1887 y›l›nda bir Alman bakteriyolog olan Richard Petri,

Koch’un düz plaka tekni¤inin modifiye fleklini tan›mla-

yan bir makale yay›nlad›. Petri’nin onun ad›n› tafl›yan

çift tarafl› fleffaf cam plaklar› keflfi çok kullan›fll› bulun-

du. Petri plaklar› pek çok yönden avantajl› idi. Kolay-

l›kla üst üste dizilebilir, besiyerinden ayr› olarak steril

edilebilir ve alttaki küçük olan pla¤a erimifl haldeki be-

siyerinin dökülmesinden sonra büyük plak kontami-

nasyonu önlemek amac›yla üstüne kapak olarak kulla-

n›labilirdi. Petri plakas› içindeki agar›n yüzeyinde geli-

flen koloniler sonraki çal›flmalar için kolayl›kla al›nabi-

lirdi. Petri’nin bu orijinal fikri günümüze dek hiçbir de-

¤iflikli¤e u¤ramad› ve ister tekrar kullan›labilir özellikte

camdan, ister tek kullan›ml›k plastikten yap›lm›fl olsun

mikrobiyoloji laboratuvarlar›n›n en temel arac› olarak

yerini korumaktad›r.

Koch, saf kültür yönteminin mikrobiyal sistematikte

önemli oldu¤unun fark›ndayd›. Kontamine bir nesne

b›rak›lm›fl bir kat› besiyeri üzerinde rengi, flekli, büyük-

lü¤ü farkl› olan koloniler gözlemledi. Bu kolonilerden

ald›¤› hücreler mikroskopta ve bazen s›cakl›k veya be-

sinsel isteklerinde farkl›l›k gösteriyordu. Koch bu fark-

l›l›klar›n bitki ve hayvanlar›n s›n›fland›r›lmas›nda kulla-

n›lan özellikler gibi kullan›laca¤›n› düflündü. Koch saf

kültürlerle çal›flmas›ndan, mikroorganizmalar›n hastal›k

oluflturma d›fl›nda baflka kapasitelere de sahip oldukla-

r›n› fark etti. Böylesine genifl aç›l› düflünce mikrobiyo-

lojinin 20. yüzy›lda ba¤›ms›z bir biyolojik bilim olarak

kabul edilmesinde çok önemli olmufltur.

Koch’un kat› besiyerini keflfi ve saf kültür mikrobiyolo-

jisi üzerindeki ›srar› t›bbi mikrobiyoloji d›fl›ndaki alan-

larda da önemli oldu. Onun keflifleri bakteriyal takso-

nomi, genetik ve di¤er alt disiplinlerde gerekli pek çok

araç-gerecin gelifltirilmesini sa¤lam›flt›r. Asl›nda tüm

mikrobiyoloji alan› Koch ve arkadafllar›n›n saf kültürün

önemi ve temel mikrobiyolojik yöntemlerin gelifltiril-

mesi konusundaki sezgilerine çok fley borçludur.

Kaynak: Madigan ve ark., 2009, s.17-18.

Okuma Parças›


1. d Ayr›nt›l› bilgi için “Mikrobiyoloji ve Mikroorga-nizmalar” konusuna bak›n›z.

2. b Ayr›nt›l› bilgi için “Mikrobiyoloji ve Mikroorga-nizmalar” konusuna bak›n›z.

3. b Ayr›nt›l› bilgi için “Mikrobiyoloji ve Mikroorga-nizmalar” konusuna bak›n›z.

4. e Ayr›nt›l› bilgi için “Mikrobiyoloji ve Mikroorga-nizmalar” konusuna bak›n›z.

5. a Ayr›nt›l› bilgi için “Mikrobiyoloji ve Mikroorga-nizmalar” konusuna bak›n›z.

6. c Ayr›nt›l› bilgi için “Mikrobiyolojinin Tarihçesi”konusuna bak›n›z.

7. a Ayr›nt›l› bilgi için “Mikrobiyolojinin Tarihçesi”konusuna bak›n›z.

8. e Ayr›nt›l› bilgi için “Spontan Generasyon Teorisi”konusuna bak›n›z.

9. b Ayr›nt›l› bilgi için “Mikroorganizmalar veBiyoteknoloji” konusuna bak›n›z.

10. c Ayr›nt›l› bilgi için “Mikroorganizmalar›n‹simlendirilmesi” konusuna bak›n›z.

S›ra Sizde Yan›t Anahtar›S›ra Sizde 1

1 µm=10-3 mm ve 1 nm=10-3 µm.

S›ra Sizde 2

Mikroorganizmalar› ilk tan›mlayan Robert Hooke’dir.

S›ra Sizde 3

Bakterileri ilk tan›mlayan Antoni van Leewenhoek’tir.

S›ra Sizde 4

Ferdinand Cohn bakteriyolojiyi kuran ve bakteriyal en-dosporlar› keflfeden kiflidir.

S›ra Sizde 5

Domain → Bölüm → S›n›f → Tak›m → Familya → Cins→ Tür

S›ra Sizde 6

Halk sa¤l›¤›n› korumak ve hastal›¤› önlemek için tasar-lanan önlemler ve bunlar›n uygulanmas›.

S›ra Sizde 7

Penicillium chrysogenum (P. notatum)

Arda, M. (1997). Temel Mikrobiyoloji. Medisan, Ankara.Madigan, M. T., Martinko, J. M., Dunlap, P. V. & Clarck

D. P. (2009). Brock biology of microorganisms. (12.Bask›) Pearson Education Inc., San Fransisco.

Schaechter, M., Ingraham, J. L.& Neidhardt F. C. (2006).Microbe. ASM Press, Washington, D. C.

Tortora, g. J., Funke, B. R. & Case, C. L. (2007).Microbiology an introduction. (9. Bask›). PearsonEducation Inc., San Fransisco.

Baflvurulabilecek Kaynaklarhttp://tr.wikipedia.org/wiki/Koch_post%C3%BClat-

lar%C4%B1, Eriflim tarihi: 9/3/09http://www.pediatri.hacettepe.edu.tr/Katki/2002-1/an-

traks.html, Eriflim tarihi: 9/3/09http://www.envitek.com.tr/toprak_kirliligi.asp, Eriflim

tarihi: 9/3/09http://www.kazancionline.com/biyoremediasyon.asp,

Eriflim tarihi: 9/3/09http://www.genbilim.com/index.php?option=com_

content&task=view&id=1913, Eriflim tarihi: 9/3/09http://www.mikrobiyoloji.org/dokgoster.asp?dosya=

110010100, Eriflim tarihi: 9/3/09

Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› Yararlan›lan Kaynaklar

Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Prokaryotik hücrelerin özelliklerini aç›klayabileceksiniz,Ökaryotik hücre yap›s›n› aç›klayabileceksiniz,Mikroorganizmalarda besin maddelerinin hücreye al›nmalar›n› aç›klayabile-ceksiniz,Prokaryotik hücre ile ökaryotik hücre aras›ndaki farkl›l›¤› ortaya koyabile-ceksiniz.


• Hücre flekilleri• Prokaryotik hücre• Bakteria• Arkea

• Ökaryotik hücre• Hareket• Madde al›fl verifli• Endospor

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

NNN

N

Genel Mikrobiyoloji

• G‹R‹fi• PROKARYOT‹K HÜCRE VE HÜCRE

B‹LEfiENLER‹• PROKARYOTLARDA HAREKET VE

KEMOTAKS‹S• PROKARYOTLARDA SEÇ‹C‹

GEÇ‹RGENL‹K VE TRANSPORT• ÖKARYOT‹K HÜCRE VE HÜCRE

B‹LEfiENLER‹• ÖKARYOTLARDA HAREKET


Mikroorganizmalar›nGenel Özellikleri

G‹R‹fiCanl›lar›n hücre yap›lar›n›n karmafl›kl›¤›na ra¤men, bütün yaflayan hücreler pro-karyotik ve ökaryotik olmak üzere iki gruba ayr›lmaktad›r. Ökarya domainine aitcanl›lar olan bitkiler, hayvanlar, funguslar, protozoa ve algler ökaryotik hücre ya-p›s›na sahiptir. Buna karfl›n siyanobakteriler dahil tüm Bakteria ve Arkea domainiüyeleri prokaryottur. Prokaryotik ve ökaryotik hücreler kimyasal olarak benzerdir.Bunlar›n her biri nükleik asit, protein, lipid ve karbonhidratlardan oluflmaktad›r.Ancak bunlar besin maddelerini metabolize etmek üzere farkl› reaksiyonlar kulla-n›rlar, protein sentezler ve enerji depo ederler.

Bu bölümde prokaryotik ve ökaryotik mikroorganizma hücrelerinin yap›s› incelenirkenprokaryotlar›n Bakteria ve Arkea domainleri olmak üzere 2 grup halinde verildi¤ine dik-kat ediniz.

PROKARYOT‹K HÜCRE VE HÜCRE B‹LEfiENLER‹Tipik prokaryotik bir hücrede hücre duvar›, hücre membran› (zar›), ribozomlar venüklear materyal bulunmaktad›r (fiekil 2.1). Baz› bakteri hücrelerinde, bunlar›n d›-fl›nda flagella, fimbria, kapsül ve çeflitli depo granülleri de bulunur.

Bakteri terimi hem Bakteria hem de Arkea domaini üyesi prokaryotlar› içermektedir.

Mikroorganizmalar›n GenelÖzellikleri

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



fiekil 2.1

fiematikProkaryotik HücreYap›s›

Bakteri hücreleri türlere göre çok de¤iflik flekil gösterirler. Yuvarlak (kok), çu-buk (basil) ve spiral (k›vr›ml›) flekilli olabilirler (fiekil 2.2).

Kok fleklindeki bakteriler her zaman tam yuvarlak olmayabilirler. Böbrek flek-linde, oval, kahve çekirde¤i veya fasulye biçiminde olanlar› da vard›r. Bazen kok-lar üremenin bafllang›c›nda oval gibi görünebilirler. Bir hücre bölündükten sonraoluflan iki kardefl hücre birbirinden ayr›lmay›p, protoplazmik ba¤la ba¤lanm›flsadiplokok ad›n› al›r. Bunlar mikroskop alt›nda çift olarak görünürler. Koklar birbi-rine paralel düzlemler üzerinde bölünüyor birbirinden ayr›lm›yorsa ve k›sa veyauzun zincir görünümlü ise buna streptokok ad› verilir. Koklar çeflitli yönlerde bö-lünüyor ve bölünen koklar birbirine ba¤l› kal›yorsa stafilokok olarak isimlendiri-lirler. Koklar›n bölünmesi birbirine dikey iki yönde ve bir yüzey üzerinde ise mey-dana gelen dörtlü gruplara tetrat, koklar›n bölünmesi birbirine dikey üç yöndemeydana geliyorsa 8, 12 veya 16 koktan oluflan paket fleklindeki hücre tiplerinesarsina ad› verilir.

Çubuk fleklindeki bakterilerin genellikle boylar› enlerinden fazlad›r. Her zamantam çubuk fleklinde olmayabilirler. Çubuk fleklindeki bakteriler de k›sa ve uzunzincir meydana getirirler. Kok ve basil formlar› aras›ndaki geçifl flekilleri kokoba-sil olarak isimlendirilir.

Eksenleri etraf›nda bir veya daha fazla k›vr›lm›fl olan bakterilere “spiral bakte-riler” ad› verilir. Spiral biçimde olan mikroorganizmalar›n kendi etraflar›ndaki k›v-r›mlar› az veya çok olabilir. Virgül flekilli olanlara vibrio, tirbiflonu and›ran flekilliolan spiral hücreler sert bir yap›ya sahipse spirillum, bükülebilir bir yap›ya sahip-se spiroket ad› verilir.

‹pliksi yap›ya sahip olan bakteriler de vard›r. Baz› bakteriler hücrelerinin d›fl›n-da sap veya uzun tüplere sahiptirler. Baz› bakterilerin ise belli bir flekilleri yokturve köfleli ya da y›ld›z›ms› yap›da olabilirler. Bir bakteri türüne giren hücreler ge-nellikle az veya çok üniform (ayn›, tek yap›l›) flekillidir. Baz› türlerde hücre flek-li birbirinden farkl› olabilir. Baz› durumlarda bu farkl›l›k oldukça barizdir. Bunapleomorfizm ad› verilir.


fiekil 2.2

Bakteri fiekilleri.

Bakterilerin büyüklü¤ü cinslere göre de¤iflmekle birlikte bulunduklar› ortamagöre de farkl›l›k gösterir. Bakterilerin büyüklü¤ü yafla, besiyeri bileflimine ve çev-re flartlar›na ba¤l› olarak de¤iflmektedir. Ancak uygun flartlarda ayn› logaritmik üre-me döneminde bulunan hücrelerde büyüklük homojendir. Kültürler durma ve öl-me dönemine girerse, normalinden daha büyük, pleomorfik (de¤iflik flekilli) , fla-mentöz (ipliksi) gibi benzeri formlara rastlanabilir.

Bakteri hücreleri mikrometre (µm) ile ölçülür. Bakteriler 0.1 µm kadar küçükolabildi¤i gibi 5 µm’den büyük de olabilirler. Yuvarlak biçimde olan koklar›n çap-lar› ortalama, 0.8-1.0 µm aras›nda de¤iflmesine karfl›n, daha küçük 0.4-0.8 µm ve-ya daha büyük 1.2-2.0 µm olanlar› da bulunmaktad›r. Ortalama olarak 1-10 µmaras›ndad›rlar. Ifl›k mikroskobunda 0.2 µm boyundaki bakteriler rahatl›kla görüle-bilirler. Bunun yan›nda Epulopiscium fishelsoni gibi birkaç çok büyük prokaryot80 µm’lik çap›n üzerinde olup, hatta 0,6 mm’den uzun olanlar› da vard›r. Basilfleklindeki bakterilerin büyüklü¤ü 0,2-1,0 x 0.5-10,0 µm, ve spiral formlara sahipolanlarda ise 0,15-0,25 x 5-20 µm aras›nda de¤iflmektedir. Prokaryotlar, ökaryot-larla karfl›laflt›r›ld›klar›nda, çok küçüktürler. Prokaryotlar›n bu küçük boyutu, on-lar›n baz› biyolojik özeliklerini de etkiler. Besinlerin ve at›k maddelerin hücre içi-ne ve d›fl›na geçifl oran›, genellikle hücre büyüklü¤üyle ters orant›l›d›r. Küçük birhücrenin alan-hacim oran›, büyük hücrenin alan-hacim oran›ndan daha yüksektirve bu yüzden çevresiyle madde al›flveriflinde daha baflar›l›d›r. Küçük hücrenin buavantaj› genellikle bir çok mikrobiyal habitatta (yaflam ortam›nda), prokaryotlarah›zl› bir büyüme oran› ve ökaryotlardan daha büyük popülasyonlar oluflturma im-kan› sa¤lamaktad›r.

Kapsül ve Mukoz TabakaÇo¤u prokaryotik organizma yüzeylerine c›v›k ve yap›flkan materyaller salg›lar. Buyap›lar›n ço¤u polisakkaritten, birkaç› da proteinden ibarettir. Bu tabakalar›n kom-pozisyonu organizmalara göre de¤iflir fakat, kimyasal özelliklerine ba¤l› olarak ka-l›n ya da ince, kat› ya da ak›flkan olabilir. Kat› tabakalar s›k› matriks fleklinde dü-zenlenmifl ise bu yap›ya kapsül ad› verilir. Tabaka çok kolay bozuluyor ise, bunada c›v›k tabaka denilmektedir. Yüzey polisakkaritleri mikroorganizman›n di¤erhücrelere, kat› yüzeylere tutunmas›nda yard›mc› olur. Ayr›ca patojenik mikroorga-nizmalar›n hayvan vücuduna girmek için konukçu doku bileflenlerine ba¤lanmala-r› da bakteriyal hücrenin yüzey polisakkaritleriyle sa¤lanmaktad›r. Kapsül, patoje-nik bakterileri konukçu hücrenin fagositozundan korur ve bakteriyal virülansl›kmekanizmas›nda önemli rol oynar. Mikroorganizmalar›n antijenik özelliklerininbelirlenmesinde kapsül önem tafl›maktad›r.

Ço¤u patojen olmayan bakteriler de bazen “biyofilm” denilen kal›n hücre ta-bakalar› oluflturarak do¤ada kat› yüzeyler üzerine tutunabilir. Polisakkaritler biyo-filmin oluflturulmas›nda anahtar role sahiptir. Ayr›ca d›fl polisakkarit tabakas›önemli miktarda su tutmas› nedeniyle kurumaya karfl› dirençte önemli bir rol oy-namaktad›r. Bu maddeler bakterilerin do¤al ortamlarda yaflamlar›n› sürdürmeleri-ni sa¤lamaktad›r. Negatif boyama ile kapsüllerin varl›¤› ortaya konabilir. Bu amaç-la kapsülden içeri girmeyen nigrosin, çini mürekkebi, kongo k›rm›z›s› gibi boya-lar kullan›l›r.

Flagella (Kamç›)Bir çok bakteri hareketlidir ve bu hareket “flagella” (tekil: flagellum) ad› verilenözel yap›lar ile sa¤lan›r. Baz› bakterilerde flagella yoktur. Bakteriyal flagella uzun

232. Ünite - Mikroorganizmalar ›n Genel Özel l ik ler i

ve bir ucu serbesttir, di¤er ucu ile de hücreye birleflmifltir. Flagellum üç k›s›mdanoluflmufltur: 1. Flament, 2. Çengel, 3. Bazal k›s›m (fiekil 2.4). En d›fltaki k›s›m fla-menttir ve “Flagellin” ad› verilen proteinden meydana gelmifltir. Flagellin protein-leri ve flagel kodlayan bölgeler evrimsel geliflim sürecinde oldukça iyi korunmufl-tur. Bu durum flagella hareketinin prokaryotik gruplarda çok erken olufltu¤unu veortak evrimsel köklere sahip oldu¤unu göstermektedir. Flagellumun ucunda çen-gel denilen genifl bir bölge vard›r. Bu çengel, “çengel protein” ad› verilen özel birproteinden yap›l›d›r. Çengele bitiflik bazal gövde yer al›r. Bu k›s›m flagellumu si-toplazmik membrana ve hücre duvar›na ba¤lar. Bazal gövde küçük merkezi birçubuk içerir ki bu halka sistemi içine geçer. Gram-negatif bakterilerde bazal yap›-da iki çift disk bulunur. D›fltaki çift halka hücre duvar›n›n lipopolisakkarit ve pep-tidoglikan katlar› ile iliflkilidir. Alt k›s›mdaki çift halka ise sitoplazmik membran›ntam üzerine veya içine yerleflmifl durumdad›r. Bu iki çift disk flagellumun iyi tutun-mas›n› ve destek olmas›n› sa¤lamaktad›r. Gram-pozitif bakterilerde ise peptidogli-kan kal›n ve sa¤lam oldu¤u için üstteki diskler bulunmamaktad›r (fiekil 2.3 a ve b).

Bakteriyal hücre üzerinde flagellalar›n bulunufluna göre çeflitli adlar verilmek-tedir. Bakteride flagella yoksa “artik”, bir tek flagellum varsa “monotrik” (örn: Vib-rio), bakterinin karfl›l›kl› iki ucunda flagella varsa “amfitrik”, bakterinin bir veya ikiucunda birden fazla flagella varsa “lofotrik” (örn: Pseudomonas), flagella bakteri-nin her taraf›nda bulunuyorsa “peritrik” (örn: E.coli) ad›n› al›r (fiekil 2.4).

Gram-pozitif ve Gram-negatif bakterilerde flagellada farkl›l›k var m›d›r?


fiekil 2.3

a) Gram-negatifbakterilerdeflagella yap›s› b) Gram-pozitifbakterilerdeflagella yap›s›.

fiekil 2.4

Bakterilerdeflagellapozisyonlar›.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1

a) b)

Bakteria Hücre Duvar› (= Hücre Çeperi)Yar› kat› yap›da olan hücre duvar› bakterinin etraf›n› sarar, bakteriye fleklini vesertli¤ini verir. Hücre duvar› hücreyi iç ve d›fl bas›nca karfl› korur. Hücre duvar› ya-r› geçirgendir ve 1 nm büyüklü¤ündeki moleküllerin geçmesine izin verir. Ayn› za-manda hücre içinde sentezlenen ve d›flar› sal›nan ekzoenzimler ve metabolizmaart›klar› da bu yolla d›flar› at›l›r. Hücre duvar› hücrenin bölünmesi ve biyosentezin-de rol oynar.

Hücre duvar›n›n yap›s›ndaki farkl›l›klar Gram boyama reaksiyonundaki farkl›l›-¤›n temelini teflkil eder ve bakterilerin hücre duvar› Gram-pozitif ve Gram-negatifolmak üzere iki grupta incelenebilir. Gram-negatif bakterilerde hücre duvar› çokkatl› bir yap›ya sahip olup, oldukça komplekstir. Gram-pozitif bakterilerde ise hüc-re duvar› basit bir yap›ya sahip olup, genellikle çok kal›nd›r.

Gram-pozitif ve Gram-negatif bakterilerde çeperin sa¤laml›k ve direncini sa¤la-yan peptidoglikan ad› verilen bir tabaka vard›r. Bu tabakaya “murein” tabaka ad›da verilir. Peptidoglikanda esas omurga N-asetil glukoz amin (NAGA) ve N-asetilmuramik asit (NAMA) moleküllerinin birbirini takip eden s›ralar halinde ß-1,4 gli-kozit ba¤lar› ile oluflmufl bir heteropolimerdir. NAMA molekülüne L-alanin, D-glu-tamik asit, D-glutamat, ya L-lizin ya da diaminopmelik asit (DAP) D-alaninden olu-flan tetrapeptid yan zinciri kat›l›r (fiekil 2.5). Bir NAMA molekülünde bulunan tet-rapeptidin 3 pozisyonundaki L-lizin ile di¤er bir NAMA molekülünde bulunan tet-rapeptidin 4 pozisyonunda bulunan D-alanin aras›nda pentapeptid ba¤› kurularak2 NAMA molekülü birbiriyle çapraz birleflir. Böyle devam eden ba¤lant›larla pep-tidoglikan oluflur.

Gram-pozitif bakterilerde NAGA ve NAMA’dan yap›lm›fl omurgaya tetrapeptidyan zincirleri çapraz köprüler ile ba¤lan›r. Çeperde polimerlere kovalent ba¤larlaba¤l› taykoik asit bulunur (fiekil 2.6). Taykoik asitler, immunolojik anlamda bak-terilerin identifikasyonuna yard›mc› olurlar. Yine Gram-pozitif hücrelerde iyonla-r›n hücre içine ve d›fl›na tafl›nmas›nda, normal hücre bölünmesinde rol oynarlar.Taykoik asitler asit hücre duvar› yüzeyine yerleflti¤inden yüzey antijenini de mey-dana getirir.


fiekil 2.5

Gram-negatif ve Gram-pozitifbakteriler’de peptidoglikan yap›s›

Taykoik asitler, gliserol veyaripitol moleküllerinin fosforikasit ile fosfat-di-esterba¤lar›yla oluflturdu¤uyap›lard›r.

Gram-negatif bakteriler ise peptidoglikan tabaka içermekle birlikte bunun mik-tar› çok azd›r. Taykoik asitleri de içermezler. Buna karfl›n, lipopolisakkarit, fosfoli-pid ve lipoproteinden oluflmufl katmanlar› içeren bir d›fl tabaka bulunur. D›fl mem-bran peptidoglukan› çevreler. Peptidoglikan ve d›fl tabaka aras›nda “periplazmikboflluk” veya periplazma bulunur ve jel fleklinde bir yap› gösterir. Yüksek konsan-trasyonda hidrolitik enzimleri ve transport proteinlerini içerir. D›fl tabakada ki çiftkatl› fosfolipidler hücre zar›ndakiler ile ayn›d›r, proteinler ise farkl›d›r. Lipoproteind›fl duvar›n iç taraf›nda bulunur. Küçük proteinlerden yap›lm›flt›r. Peptidoglikan ved›fl tabaka aras›nda köprü vazifesi görür. D›fl membran› stabilize eder. Lipopolisak-karitler her molekülü pirofosfat köprüleriyle ba¤l› 3 benzer alt üniteden oluflmufl-tur. “Lipid A”, 7-8 karbonlu flekerlerden oluflan bir polisakkarit kompleksi ve fark-l› grupta polisakkarit zincirlerinden oluflmufl yanal uzun bir zincirden oluflmufltur.Lipopolisakkarit tabakas› hayvanlar ve insanlar için çok toksik olup, bakterilerinendotoksinlerini olufltururlar. Endotoksinler hücre parçaland›¤›nda aç›¤a ç›kar veetkili olurlar. As›l etkinin lipid A dan ileri geldi¤i bilinmektedir. Polisakkaritler bak-teriyal hücrenin yüzey antijenini olufltururlar. Buna “O” antijeni denir (fiekil 2.6).

Gram-negatif bakterilerin d›fl tabakas›nda “porin” ad› verilen proteinler vard›r.Bu proteinler düflük molekül a¤›rl›kl› substratlar›n hücre içine girifl ve ç›k›fl›ndamembran kanallar› olarak rol oynarlar. Bu proteinler spesifiktir. Porinlerin aç›l›pkapanma mekanizmalar› vard›r. Baz› antibiyotiklere direnç porin yap›s›yla iliflkili-dir. D›fl membran küçük hidrofilik moleküllere oldukça geçirgendir. Enzimlere vedi¤er moleküllere geçirgen de¤ildir. D›fl tabakan›n esas fonksiyonlar›ndan biridesitoplazma d›fl›nda mevcut olan baz› enzimleri saklamakt›r.

Arkea Hücre Duvar› (= Hücre Çeperi)Arkea’n›n baz› türleri peptidoglikana çok benzer polisakkaritten oluflan hücre duva-r›na sahiptir. Bu materyale “pseudopeptidoglikan” (=pseudomurein) denilmektedir.Pseudopeptidoglikan›n omurgas› N-asetilglikozamin ve N-asetiltalosaminüronik asit(peptidoglikanda bunun yerine N-asetilmuramik asit vard›r) tekrar›ndan oluflmakta-d›r. Pseudopeptidoglikan yap›s›nda peptidoglikanda bulunan β-1,4 yerine β-1,3 gli-kozit ba¤lar› bulunmaktad›r. Peptidlerdeki aminoasitler L-aminoasittir. Bu özellikle-rinden dolay› pseudomurein, mureinden oldukça farkl›d›r ve lizozim enzimi ile y›k›-ma u¤ramaz. Ayr›ca, do¤al olarak hücre duvarlar›nda peptidoglikan olmamas› nede-niyle de lizozim enzimi ve penisilin antibiyoti¤inin aktivitelerine karfl› dirençlidirler.

Di¤er Arkea’lar›n hücre duvarlar› hem peptidoglikan hem de pseudopeptidog-likandan yoksundur ve polisakkarit, glikoprotein ya da proteinden oluflur. Örne-¤in; Methanosarcina türleri glukoz, glukuronik asit, galaktozamin ve asetatdanoluflan kal›n polisakkarit duvara sahiptirler. Halococcus gibi ekstrem halofilik Ar-


fiekil 2.6

Gram-pozitif (a) ve Gram-Negatif (b) hücre duvar›n›ndiyagram›(Madigan ve ark., 2009).

Endotoksin, hücre içi toksin.

kea Methanosarcina’n›nkine benzer hücre duvarlar› içerir fakat, bunlara ilavetensülfat (SO4

-2) kal›nt›lar› da içermektedir.Arkea’daki en yayg›n hücre duvar tipi parakristalin sülfat tabakas›d›r (S-ta-

bakas›). S-tabakas› protein ve glikoproteinden ibarettir ve ço¤unlukla hekzagonalbir simetriye sahiptir. S-tabakalar› Arkea’n›n tüm gruplar›n›n (ekstrem halofiller,metanojenler ve hipertermofiller) türlerinde bulunmaktad›r. Bacteria’n›n birkaç tü-ründe de üst tabakalar›nda S-tabakas› bulunmaktad›r.

Sferoplast, Protoplast ve L-FormlarBakterilerin hücre çeperi çeflitli enzimlerle ve baz› d›fl etkenler ile giderilirse; pe-nisilin gibi baz› antibiyotikler ile peptidoglikan tabakas›n›n biyosentezi önlenerekhücre çeperinin oluflmas› engellendi¤inde bir çok anormal formlar meydana gelir.Lizozim enzimi ergin, penisilin antibiyoti¤i ise ço¤almakta olan hücrelere etkilidir.Antibiyotikler bakteri hücre duvar›na zarar verirler veya onlar›n sentezlerini engel-lerler. Buna karfl›n konukçu canl›n›n hücrelerine zarar vermezler.

Lizozim enzimi NAMA ve NAGA molekülleri aras›ndaki β-1,4 glikozid ba¤›n›hidrolize ederek peptidoglikan› parçalar. Düflük osmatik bas›nçl› ortamda bulunanGram-pozitif bakteriler lizozim ile muamele edilirse hücre duvar› parçalan›r veplazma membran› ile tüm halde hücre kal›r. Bu tip yap›ya protoplast ad› verilir.Ayn› ifllem Gram-negatif hücrelere uyguland›¤›nda hücre duvar› tamamen parça-lanmaz. Pek çok lipopolisakkarit, fosfolipid ve lipoprotein katman› kal›r. Bu du-rumda hücresel yap›, plazma membran› ve kalan d›fl duvar yap›lar›na sferoplastad› verilir. Gerek protoplast ve gerekse sferoplastlar saf suda veya çok seyreltilmifltuz ve fleker solusyonlar›nda hücre su alarak flifler ve sonuçta parçalanarak da¤›l›r.Bu olaya lizis (=erime) ad› verilir (fiekil 2.7).


Lizozim enzimi hayvanlar›ntükrük, gözyafl›, burunsalg›s›, salya ve yumurtabeyaz›nda bulunur.

fiekil 2.7

Lizis veProtoplazmaOluflumu (Madiganve Ark., 2009De¤ifltirilmifltir).

Protoplastlar, sa¤lam bir bakteri gibi her türlü metabolik aktiviteye ve ürememekanizmas›na sahiptir. Ço¤u prokaryot hücre duvar› olmaks›z›n yaflayamamas›-na ra¤men, baz›lar› yaflam›n› devam ettirebilmektedir. Bunlar, baz› enfeksiyonlarasebep olan mikoplazmalar› ve do¤al olarak hücre duvar› olmayan bir Arkea olanThermoplasma grubunu kapsamaktad›r. Bu prokaryotlar serbest yaflayan protop-lastlard›r ve hücre duvarlar› olmaks›z›n ya çok güçlü membranlar› nedeniyle ya daosmatik olarak korunan habitatlarda yaflamalar› nedeniyle hayatta kalabilmektedir-ler. Baz› mikoplazmalar›n hücre membranlar›nda sertlik ve dayan›kl›l›k sa¤layansteroller bulunmaktad›r. Bu nedenle plazma membranlar› osmotik lizisten korun-malar›na yard›mc› olur.

Tipik olmayan bakteri hücrelerine “L formlar›” ad› verilmektedir. ‹lk defa ListerEnstitüsünde tespit edildi¤i için bu isim verilmifltir. Bunlar hücre duvarlar› olmayanküçük mutant (mutasyona u¤ram›fl) bakterilerdir. Baz› kimyasallar ve penisilinbenzeri antibiyotikler L formu oluflumunu teflvik ederler. Bunlar›n baz›lar› orijinalformuna dönebilirken baz›lar› orijinal formuna dönemez ve bu flekilde kal›r. Lformlar› seyreltilmifl solusyonlarda lizisten korunmak için yeterli miktarda hücreduvar›na sahiptir. L formlar› her türlü fizyolojik aktiviteye sahiptir. ‹zotonik ortam-larda uzun süre kalabilirler.

Bakteria Hücre Membran› (Hücre zar›)Hücre membran›, hücre duvar› alt›nda bulunan ince ve sitoplazmay› saran bir zar-d›r. Plazma membran› olarak ta isimlendirilir. Kal›nl›¤› bakteri türüne göre de¤ifl-mekle birlikte 7-8 nm dir. Elektron mikroskopla yap›lan çal›flmalarda hücre mem-bran›n›n fosfolipid yap›s›nda çift katl› bir yap›ya sahip oldu¤u saptanm›flt›r. Bu ya-p›ya fosfolipid çift katl› tabaka ad› verilmektedir. Fosfolipid molekülleri paraleliki s›ra halinde dizilmifltir. Fosfolipidler, “ester” ba¤lar›yla birbirine ba¤lanan yük-sek derecede hidrofobik ya¤ asitlerini ve oldukça hidrofilik gliserol gruplar›n› içe-rir. Gliserole ba¤l› fosfat içeren gruplar bulunur (fiekil 2.8). Gliserol polar bafl k›s-m› oluflturur ve suda çözünebilir. Ya¤ asitlerinden oluflan kuyruk k›sm› polar de-¤ildir bu nedenle suda çözünmez. Hücre membran› yar› geçirgen ve seçici özelli-¤e sahiptir. Hücre membran›nda negatif yüklü fosfolipidler, Mg+2 ve Ca+2 gibi kat-yonlar ile iyonik ba¤lanarak membran yap›s›n›n stabilize olmas›na neden olurlar.Prokaryotlar›n hücre membranlar›nda kompleks lipidler bulunmamaktad›r. Ancakbirçok bakteri membran›nda hapanoid ad› verilen ve ökaryotlardaki sterollerebenzer moleküller bulunmaktad›r.


fiekil 2.8

Hücre membranyap›s› (Madigan veark., 2009de¤ifltirilmifltir).

Hücre membran›ndaki proteinler fosfolipid matriksine gömülmüfl durumdad›r-lar. Bu proteinler d›fl yüzeyde çok hidrofobiktir (fiekil 2.8). Proteinler integral (or-ta k›s›m) ve periferal (d›fl veya iç yüzey) proteinlerdir. ‹ntegral proteinler mem-branda gömülüdür ve fosfolipidlerin ya¤ asitlerine ba¤l›d›r. Bu proteinler deterjanveya solvenler ile uzaklaflt›r›labilir. Periferal proteinler membran yüzeyinde bulu-nurlar, iyonik ba¤ ile fosfolipidlere ba¤l›d›rlar. Tuz solusyonlar› ile membran y›ka-narak uzaklaflt›r›labilirler. Membrandaki protein molekülleri yanal hareketlerle yerve konformasyon de¤ifltirerek iyon ve madde tafl›nmas›nda rol oynarlar Bu mode-le ak›flkan mozaik model denir.

Arkea Hücre Membran›Lipidler bakteriyal membranda bulunanlardan farkl›d›r. Arkea’da ya¤ asitleri bu-lunmaz. Bunun yerine 5 karbonlu hidrokarbon isopren ünitelerinin tekrarlanma-s›yla oluflmufl bir zincir bulunur. Bu yap› 20 veya 40 karbon uzunlu¤undad›rlar vegliserole “eter” ba¤› ile ba¤l›d›r. Arkea’da lipidler gliseroldieterlerdir. 20 karbon(C20) içeren bir ünite fitanil diye isimlendirilen tamamen doymufl hidrokarbondur.Digliseroltetraeterler (C40), iki fitanildir. Gliseroldieterler ve digliserol tetraeterlerarkeal membranda bulunan bafll›ca lipidlerdir. Gliserol dieterler lipid bilayer vetetraeterler ise monolayer tabaka olufltururlar. Baz› arkea üyeleri sadece dieterleriiçerirler. Dieter ve tetraeterlerin oran› bakteriye göre de¤iflmektedir. Termoasidofi-lik arkea ve baz› metanojenler tetraeter gliserolipidlere sahiptir. Lipid monolayertabaka (tek katl› lipid tabakas›) her iki ucunda polar bir bafl tafl›yan ve membran-da boydan boya uzanan lipidlerden oluflmufltur. Orta bir bölge olmad›¤›ndan lipidtek kat› ›s›ya karfl› daha dirençlidir (fiekil 2.9). Bakteria’da bulunan ve ökaryotiksterollere benzer rol oynayan hapanoidler Arkea’da bulunmaz.


fiekil 2.9

Arkea’dakimembran yap›s›.(a) ‹ki tabakal›lipid tabakas›,(b) Tek tabakal›lipid tabakas›

Hücre Membran›n›n Fonksiyonlar›Hücre membran› sitoplazmay› çevreler ve korur. Geçirgenlik (=permeabilite) bari-yeridir. Hücre membran› seçici bir geçirgenli¤e sahiptir. Hücrenin kendisi mole-küllerin hareketinde aktif bir rol oynar. Baz› küçük polar olmayan ve ya¤da çözü-nebilen ya¤ asiti, alkol ve benzen gibi maddeler membran›n lipid faz›nda kolaycaçözünerek hücre içine geçebilirler. Organik asitler, amino asitler ve inorganik tuz-lar gibi hidrofilik moleküller membran› geçemezler. Bu moleküller tafl›y›c› yard›-m›yla özel olarak hücre içine girerler. Metabolizma ürünleri hücre membran›ndand›flar› ç›kabilirler. Hücre membran› osmotik bas›nc› ayarlar. Bakteri hücresi çevre-deki ortamdan daha yüksek konsantrasyona sahiptir.

Hücrenin yaflam› boyunca belli bir denge vard›r. Bu denge sa¤lanamazsa hüc-re su alarak flifler ve patlar.

Transport (tafl›nma), biyoenerjitik ve kemotaksisle ilgili proteinler hücre mem-bran›nda yer al›r. Ayr›ca, kimyasal reaksiyonlar› katalizleyen enzimler bulunmak-tad›r. Bu enzimler enerji üretimine yard›mc› olur. Baz› bakterilerde hücre membra-n›nda fotosentez ile iliflkili enzimler ve pigmentler bulunmaktad›r. Membran›n bukatmanlar›na “kromotofor” ad› verilir. Elektron tafl›nmada (=transportunda) ve so-lunumda görevli enzimler hücre membran›nda bulunur. Bu bak›mdan ökaryotlar-da bulunan mitokondriumun görevini prokaryotlarda hücre membran› yapar. Hüc-re membran›n›n biyosentezi için gerekli enzim ve lipidler fosfolipid sentezindensorumlu enzimler de hücre membran›nda yer al›r. Proton hareket ettirici gücünoluflumu ve kullan›m› bu bölgede olmaktad›r.

Mesozomlar orijinini sitoplazmik membrandan al›rlar. Gram-pozitif bakteriler-de hücre membran›n›n düzensiz bir flekilde bir veya birden fazla katlanmas›na“mesozom” ad› verilmektedir. Gram-negatif bakterilerde mesozomlar nispeten kü-çük ve paralel flekilde katl› bir yap› gösterir.

Prokaryotik SitoplazmaSitoplazma saydam, hafif yap›flkan k›vamda, homojen kolloidal bir yap›dad›r ve% 80 sudan ibarettir. Sitoplazma pH si 7,0-7,2 dir ve suya ilaveten çeflitli iyonlar,amino asitler proteinler, vitamin, riboz, glikoz gibi karbonhidratlar da bulunur.Bunlar genel olarak protein yap› tafllar› veya enerji kaynaklar› ya da metabolizmaart›klar›d›r.

Sitoplazma hücrede kimyasal reaksiyonlar›n meydana geldi¤i yerdir. Hücreyeçevreden al›nan materyal sitoplazmada enzimatik reaksiyonlar ile parçalan›r, böy-lece hücrenin ihtiyac› olan enerji sa¤lan›r. Sitoplazma içinde proteinden oluflmufl16-18 nm çap›nda çok say›da ribozom bulunur. Bunlar protein sentezi için gerek-li enzimleri içerir. Sitoplama içerisinde inklüzyon cisimcikleri ad› verilen çeflitli gra-nüller de yer almaktad›r.

Prokaryotik Depo GranülleriLipid Granülleri [Poli-β- hidroksi bütirik asit (PHB)]: Bacillus, Azotobacter,Sprillum gibi bakterilerde yayg›n olarak görülür. Lipid benzeri bilefliktir. Poli-β-hidroksi bütirik asit ünitelerinden oluflmufltur. Sudan siyah› gibi ya¤da çözünebi-len boyalarla boyanarak ›fl›k mikroskobunda incelenebilir. PHB’lerin bir ço¤u plas-tik benzeri bir yap›ya sahiptir. Poli-β- hidroksi bütirik asit granülleri karbon veenerji için depolan›r.

Polisakkarit Granüller: Glikojen ve niflasta içeren granüllerdir. Glikoz alt üni-telerinden oluflmufl niflastaya benzer bir polimerdir. Sulu iyot ile boyand›¤›nda gli-kojen granülleri k›rm›z› kahverengi, niflasta granülleri ise mavi renkli görülür.


Solvent moleküllerininyüksek konsantrasyondandüflük konsantrasyona do¤ruyar› geçirgen bir zardangeçmesine osmozdenilmektedir.

Ortam konsantrasyonu hücrekonsantrasyonundan dahayüksek olursa bu takdirdehücre su kaybederekplazmoliz olur

Metakromatik (=Volutin) granüller: Bir çok mikroorganizma polifosfat gra-nülleri formunda inorganik fosfat› depolar. Toluidin mavisi gibi bazik boyalarlaboyand›¤›nda polifosfat ile toluidin birleflince k›rm›z›ms›-menekfle renginde görü-lür. Metilen mavisi ile k›rm›z›ya boyan›rlar.

Kükürt granülleri: Kükürt bakterilerinde enerji üretimi kükürt granüllerinin ok-sidasyonu ile olmaktad›r. Elementer kükürt hücre içerisinde depolanabilmektedir.

Polihedral cisimcik (Karboksizom): Baz› fotosentetik bakteriler, mavi-yeflilalgler, mor bakteriler ve baz› kemolitotrofik bakteriler karboksizom veya polihed-ral cisimcik denilen yap›lar tafl›rlar. Bunlar ribuloz difosfat karboksilaz (karboksidismutaz) denilen CO2 fiksasyonunun anahtar enziminin bulundu¤u yap›lard›r.Chlorobium cinsi üyelerinde karboksizomlar gibi tek tabakal› bir zar ile kuflat›lm›flvesiküller bulunur. Bu veziküllerde fotosentetik pigmentler depo edilir.

Gaz vesikülleri: Deniz ve göllerde yüzerek yaflayan prokaryotik organizmalargaz vesikülleri üretirler. Gaz vesikülleri hücrede flamandra görevi görür ve bu ya-p› Cyanobacteria, Rhodomicrobium (k›rm›z› bakteriler) ve yeflil fotosentetik bak-terilerde görülür.

Prokaryotik RibozomlarRibozomlar›n % 27 si protein, % 63’ü RNA’dan ibarettir. Ribozomlar çaplar›na görede¤il, ultrasantrifüjdeki çökelme oranlar›na göre tan›mlan›rlar. Bakterial ribozomlar70S’ tir. S, Swedberg ünitesidir (santrifüj ifllemi esnas›nda karakteristik h›zda çökelmesabiti). 30 ve 50S fleklinde belirtilen iki alt üniteden oluflmufltur. Bu alt üniteler birbi-rine hidrojen ba¤›, iyonik ba¤ ve hidrofobik etki ile ba¤l›d›r. Protein sentezi s›ras›ndabir araya gelirler. Ribozomlar özellikle protein sentezinde rol al›r. Ço¤alma evresinde-ki hücrelerde say›lar› normal hücrelere göre çok fazlad›r. Arkea üyesi prokaryotlar70S ribozoma sahiptir, fakat bu ribozomlar bakteriyal ribozomlardan kloramfenikol,streptomisin ve kanamisine karfl› duyars›z olmalar› ile ay›rt edilirler.

Bakteri Endosporlar›Baz› bakteriler, özellikle Bacillus ve Clostridium cinslerine dahil türler hücreleri-nin içerisinde “endospor” olarak isimlendirilen özel yap›lar oluflturabilirler. Endos-porlar kurumaya, radyasyona, ›s›ya, asitlere ve kimyasal dezenfektanlar gibi faktör-lere karfl› çok dirençlidirler. Bakteriyal endosporlar›n keflfi mikrobiyolojide sterili-zasyon metodlar›n›n gelifltirilmesinde esas olmufltur.

Spor hücre içinde olufltu¤u için endospor ad› verilir. Ifl›k mikroskobuyla görü-lebilirler. Sporlar boyalar için geçirgen de¤ildir. Bu nedenle metilen mavisi gibi ba-sit boyalarla boyanm›fl hücreler içerisinde boyanmam›fl bölgeler olarak görülürlerve ancak özel boyama yöntemi ile boyan›rlar.

Vejetatif hücre içindeki endospor oluflumu ifllemine sporulasyon ad› verilir.Sporun yap›s› vejetatif hücreden farkl›d›r (fiekil 2.10). Kimyasal olarak ta farkl›l›kgösterir. Spor yap›s› bakteri hücre yap›s›ndan çok daha komplekstir ve su içeri¤idüflüktür. Spor, birçok tabakaya sahip olup, pH’s› vejetatif hücre pH’s›ndan 1 bi-rim daha düflüktür.

Hücrenin nüklear materyali, yani replike olmufl (say›ca artm›fl) bakteriyal kro-mozom ve sitoplazman›n bir k›sm› merkezcil bir flament fleklinde yo¤unlafl›r vehücrenin bir ucunda bir bölme oluflarak nüklear materyal ikiye ayr›l›r. Nüklear ma-teryalin bir k›sm› hücrenin bir taraf›na di¤er k›sm› di¤er taraf›na geçer. Küçük hüc-re büyük k›sma do¤ru bir fliflkinlik yaparak sitoplazmadan ayr› iki membranl› biryap› (öz=core) haline dönüflür. Bu yap› orijinal hücre içindedir ve ondan ayr›d›r.Buna ilk spor veya ön spor ad› verilir. Bu hücrenin iki membran› aras›nda korteksad› verilen bir çeper meydana gelir. Korteks, hücre çeperindekinden farkl› bir pep-


S(Swedberg ünitesi)santrifüjlemede, birmolekülün büyüklü¤üne vebiçimine ba¤l› olan çökmesabitidir. 1S birimi 10-13saniyedir.

tidoglikandan meydana gelmifltir. K›l›f (spor mantosu) ad› verilen bir d›fl çeper da-ha oluflur. Proteinden meydana gelen bu k›l›f endosporun çeflitli etkenlere karfl› di-rencini sa¤lar. Hücre duvar› benzeri maddeleri içerir. Bu k›l›f›n üzerinde gevflekyap›l› ekzosporium ad› verilen bir tabaka daha bulunur. Bu tabaka ince ve narin-dir (fiekil 2.10). Endospor öz bölgesinde küçük ve asitte çözünebilir spor protein-ler (SASPs) bulunur. Bu proteinler sporulizasyon süresince sentezlenir ve bunlar›nönemli iki görevi vard›r. 1. SASP’ler öz bölgesi içindeki DNA’ya s›k› bir flekildeba¤lan›rlar ve onu UV, kurakl›k ve ›s›dan korurlar, 2. Sporun çimlenmesi için kar-bon ve enerji kayna¤› olarak ifl görürler.

Endosporun büyüklü¤ü ana hücre ile ayn› olabildi¤i gibi ondan küçük veya da-ha büyük te olabilir. Endospor olgunlaflt›ktan sonra vejetatif hücrenin duvar› lizeolur ve endospor serbest kal›r. Endospor sadece hücresel bileflenleri; DNA, az mik-tarda RNA, ribozomlar ve enzimleri içerir. Buna ilave olarak sporlarda dipikolinikasit (DPA)’te bulunur. DPA vejetatif hücrelerde bulunmaz. Ayn› flekilde Ca+2 iyo-nu da sporlarda bulunur. Ca+2 ilave edilmifl DPA muhtemelen endosporun ›s›yadayan›kl›l›¤›n› sa¤lamaktad›r.

Bir çok spor 100°C de saatlerce canl› kalabilir. Sporlu bakterilerin izolasyonuvejetatif hücrelerin canl›l›¤›n› kaybetti¤i 80-90 °C gibi s›cakl›k muamelesi ile yap›-labilir. Bakteri sporlar›, termik bir flok (80-85 °C de birkaç dakika tutmak) veya L-alanin gibi kimyasal bir aktivatörün etkisiyle çimlenebilir. Çimlenmeye (=germi-nasyon) bafllayan sporlar dirençliliklerini kaybederler. Çimlenme spor mantosununfiziksel veya kimyasal zarar görmesi ile bafllar. Endospor enzimleri d›fl katlar› par-çalayarak çevreden suyun içeri girmesini sa¤lar. Böylece metabolik faaliyet bafllar.Korteks parçalan›r, k›l›f varl›¤›n› devam ettirir. Metabolik aktiviteye dönüfl inaktifenzimlerin aktif hale geçmesiyle gerçekleflir. Çimlenmenin son evresinde vejetatifhücre k›l›ftan ç›kar, uzar ve bölünmeye bafllar. Çimlenmenin ilk iflaretleri olarakspor ›fl›¤› k›rma özelli¤ini kaybeder, boyalar ile boyanma kabiliyeti artar ve s›cak-l›¤a dirençte düflme görülür.


fiekil 2.10

Spor OluflturanBakterilerin HayatDevresi

Azotobacter cinsine ait bakteriler kurakl›¤a dirençli kist ad› verilen özel yap›larolufltururlar. Sporun içinde bulundu¤u vejetatif hücreye sporanj ad› verilmekte-dir. Sporun yap› ve yerine göre de¤iflik tipler ortaya ç›kmaktad›r. Sporun fleklinegöre yuvarlak, eliptik, sporun yerleflimine göre terminal (spor uçta), subterminal(spor uca yak›n), sentral (spor merkezde), sporanj durumuna göre ise deforme venondeforme olarak ayr›l›r. Bacillus subtilis’te sporlar sentral, eliptik ve sporanj isenondeformedir.

Bakteri hücre yap›s› ile spor yap›s›n› karfl›laflt›r›n›z.

Prokaryotik Nüklear MateryalProkaryotlarda nüklear materyali içeren çekirdek zar› ve çekirdekçik bulunmaz.Bakterilerin orta k›sm›nda birbiri üstüne katlanarak adeta yumak haline gelmifl birtek kromozomdan ibaret uzun, dolaflm›fl bir DNA molekülü nüklear materyalioluflturur ve nükleoid ad› verilir. Nükleoid sitoplazmik membrana ba¤l›d›r. Son y›l-larda baz› bakterilerde DNA’ya ba¤l›, ökaryotik hücrelerdeki histonlara benzerproteinler de saptanm›flt›r.

Kromozom üzerinde genetik karakteri tafl›yan 6000’den fazla gen belirli bir dü-zen ile dizilmifllerdir. E. coli’de kromozomun uzunlu¤u yaklafl›k 1.3 mm dir. Birbakteri büyüme koflullar› ve türüne ba¤l› olarak kromozomunun birden fazla kop-yas›n› tafl›yabilir. Örne¤in E. coli h›zl› ço¤ald›¤›nda kromozomunun birden fazlakopyas›na sahiptir. Baz› türlerde ise, her hücre normal olarak kromozomunun bir-den fazla kopyas›na sahiptir.

Prokaryotik hücrelerde kromozomlar›ndan ayr› olarak ekstra kromozomal ge-netik elementler de bulunur. Bunlardan plazmidler hücre içinde ba¤›ms›z olarakço¤alabilirler ve bulunduklar› hücreye sahip olduklar› genetik özelliklerden dola-y› pek çok avantaj (antibiyotiklere direnç vb.) sa¤larlar.

Prokaryotik hücre yap›s› hakk›ndaki daha genifl bilgiyi Nezihe Tunail’in Mikrobiyoloji(2009) kitab›nda bulabilirsiniz.

PROKARYOTLARDA HAREKET VE KEMOTAKS‹SBakterilerin pek ço¤u hareketlidir, yani s›v› ortamda aktif olarak hareket ederler.Baz› bakteri hücreleri ise kayarak kat› yüzeyler boyunca hareket edebilirler. Bak-teriler sadece daha iyi besin kaynaklar›na do¤ru hareket ettikleri gibi hareket et-mez, zararl› substratlardan da uzaklafl›rlar. Bu tip yönlü hareket “kemotaksis” ola-rak isimlendirilir.

Bakterilerde hareket bakterinin sahip oldu¤u bir ya da daha fazla say›daki fla-gella ile gerçekleflir. Hareket belirli bir eksen etraf›nda ya saat yelkovan› yönündeya da tersi yönde olmaktad›r. Hareketin hücre taraf›ndan devaml› enerji üretimineba¤l› oldu¤u bilinmektedir. Flagella içermeyen bir çok bakteri, kat› ortamda kaya-rak hareket edebilir. Bakterilerde aktif hareket, flagellan›n flament k›sm›n›n dalga-lanmas›yla meydana gelir. Bakteriler ya yüzerler ya da yuvarlanma hareketi yapar-lar. Bakteri düz bir do¤rultuda giderken, yuvarlanma s›ras›nda tesadüfi bir flekildedöner. Bazal yap› saat yönünün tersine emir verdi¤inde canl› “yüzer”, saat yönüdo¤rultusunda emir verdi¤inde ise “yuvarlanma” hareketi gösterir.

Spiral fleklindeki “Spirillum” bakterisi, yo¤unlu¤u çok yüksek s›v›larda (viskoz) ra-hatl›kla yüzebilir. Bakteri kendi ekseni etraf›nda dönerek t›pk› bir vidan›n tahta yuvaiçerisinde ilerledi¤i gibi yüksek yo¤unluklu s›v› ortam içerisinde hareket eder.

Kimyasal ortamlarda flagellaya sahip hücreler tipik olarak rastgele yürüyüfl ya-parlar. Örne¤in; bakteri hücresi ortamda besin konsantrasyonu azald›¤›nda daha


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



yüksek besin konsantrasyonuna do¤ru hareket eder. Bu s›rada da yönünü rastge-le de¤ifltirmektedir. Sonuçta, bakteri yüksek konsantrasyondaki besine do¤ru ha-reket etmifl olur.

Prokaryotlar do¤adaki tehlikeli fiziksel ve kimyasal ajanlar ile karfl› karfl›ya ge-lirler ve hücrelerdeki hareket mekanizmas›, hücrenin bu molekülden uzaklaflmas›ya da bu moleküle yak›nlaflmas› fleklinde, pozitif ya da negatif yönde cevap vere-cek flekilde geliflir. Bu yönelme hareketleri “taksis” olarak adland›r›l›r. Kemotak-sis, kimyasallara karfl›, fototaksis ise ›fl›¤a karfl› oluflturulan bir cevapt›r. Birçokfototrofik mikroorganizma ›fl›¤a do¤ru hareket eder. Di¤er bakteriyel taksisler, ör-ne¤in oksijene yönelme ya da oksijenden kaçma (aerotaksis), ya da yüksek iyo-nik güç koflullar›ndan uzaklaflma ya da yaklaflma (osmotaksis)’d›r. Manyototak-si ad› verilen manyetotaktik (m›knat›ssal özellikte) hareketler de vard›r. Baz› bak-terilerde manyetozom ad› verilen ferromanyetit partiküller bulunmaktad›r. Bu bak-teriler manyetozomlar› ile flagellalar›n› harekete geçirerek yerkürenin manyetikalan›na girdiklerinde afla¤›ya (manyetik kutba) do¤ru yüzerler. Bu sayede tatl› su-larda ve denizlerde besince zengin sedimentlere do¤ru yüzdükleri ve gereken de-rinliklere inebildikleri düflünülmektedir.

Fimbria-PilusFimbria (ço¤ul: fimbriae) veya pilus (ço¤ul: pili); flagellaya benzer yap›da, bakte-ri hücrelerine ba¤l› olan k›l benzeri, oldukça k›sa ve flagelladan ince (0.1-5 µm x2-10 nm boyutunda) flamenttir. Hareketli ve hareketsiz bakterilerde rastlanabil-mektedir. Bu yap›lara saçak, püskül anlam›nda “f›mbriae” ad› verilir.

Fimbrialar bakterilerin bütün yüzeyinde veya uç k›s›mlar›nda olabilirler. Her birfimbria protein yap›s›ndad›r. Genellikle Gram-negatif bakterilerin ço¤unun yüze-yinde bulunurken, Gram-pozitif bakterilerde nadiren görülür. Gram-negatif bakte-rilerde fimbria hücre-hücre ya da hücre-yüzey yap›flmas›nda rol al›r. Bu özellik pa-tojen türler için önemlidir. Fimbria, bakterilerin eritrositlere ba¤lanmas› ve y›¤›nlaroluflturmas› (hemaglütinasyon)’nda önem tafl›r.

Piluslar›n fimbrialardan fark›, piluslar›n genellikle fimbriadan daha uzun vehücrede sadece bir ya da iki tane olmalar›d›r. Pilus “pilin” ad› verilen proteinler-den oluflmufltur. Pilus yap› bak›m›ndan türler aras›nda farklar gösterdi¤inden ayr›antijenik özelliklere sahiptir. Piluslar›n fonksiyonu bakteriler aras›nda genetikmadde de¤iflimine yard›mc› olmalar›d›r. Bunlara “seks piluslar›” ad› verilmektedir.E. coli ve Pseudomonas gibi Gram-negatif bakteri cinslerinde seks pilus bulunur-ken Gram-pozitif bakterilerde yoktur.

PROKARYOTLARDA SEÇ‹C‹ GEÇ‹RGENL‹K VE TRANSPORT Hücre çeperinin seçici geçirgenlik özelli¤i bakteri hücreleri için büyük önem tafl›-maktad›r. Bu geçirgenli¤in bozulmas› bakteriyi ölüme kadar götürebilir. Hem pro-karyotik hem de ökaryotik hücrelerde d›flar›dan maddelerin girifli ve hücre içinde-ki metabolit ve enzimlerin hücre d›fl›na ç›k›fl› bafll›ca iki flekilde olur: pasif tafl›nmave aktif tafl›nma.

1. Pasif Tafl›nma: Maddeler yüksek konsantrasyondan düflük konsantrasyonado¤ru hareket ederler. Hücrede herhangi bir enerji kullan›lmaz. Pasif tafl›nma ba-sit difüzyon, kolaylaflt›r›lm›fl difüzyon ve osmoz yoluyla gerçekleflir.

Basit Difüzyon: Moleküller veya iyonlar yüksek konsantrasyondan düflükkonsantrasyona do¤ru hareket eder. Moleküller veya iyonlar iç ve d›fl ortamdadengeye ulafl›ncaya kadar devam eder. Genellikle yavaflt›r. Moleküllerin difüzyonubüyüklüklerine, su ve lipidlerde erime kabiliyetlerine ba¤l›d›r. ‹yonlar›n geçifli


konsantrasyon ve elektriksel yük farklar›yla olur. Difüzyonla çaplar› çok küçükmoleküller ve elektrolitler geçebilir. Su molekülleri küçük ve yüksüz olduklar› içinhücre membran›ndan kolayca geçebilirler. H+ iyonlar› küçük moleküller olmas›nara¤men pasif olarak hücre membran›n› geçemezler. Gazlar›n (CO2,02) hareketihücre membran› taraf›ndan kontrol edilemez.

Kolaylaflt›r›lm›fl transport: Hücre membran›nda molekül veya iyonlar›n hüc-re içine veya d›fl›na tafl›nmas›n› sa¤layan tafl›y›c› proteinler bulunmaktad›r. Tafl›y›-c› proteinler spesifiktir yani belli tafl›y›c› proteinler belli molekülleri tafl›r. Tafl›y›c›proteinler substratlar› yüksek konsantrasyondan düflük konsantrasyona tafl›rlar.

Osmoz: Baz› durumlarda bakterilerin ihtiyaç duydu¤u moleküller çok büyük-tür. Difüzyonla hücre içine al›namaz. Birçok bakteri enzim üretir ve bu enzimlerile büyük moleküller parçalanarak küçük monomerlerine dönüfltürülerek hücreiçine al›n›rlar. Düflük konsantrasyonlu s›v›dan yüksek konsantrasyonlu solüsyon-lara hareket s›ras›nda kullan›lan yar› geçirgen membran›n yüzeyinde oluflan güceosmatik bas›nç ad› verilir.

2. Aktif Tafl›nma: Enerjiye ba¤l› transportun iki mekanizmas› bilinmektedir:grup translokasyonu ve aktif transport.

Grup translokasyonu: Enerji, fosfoenol piruvik asit gibi (PEP) yüksek enerji-li fosfat ba¤lar›ndan sa¤lan›r. Tafl›nan madde kimyasal olarak de¤iflir. Yani hücreiçinde görülen madde kimyasal olarak d›fl ortamdaki substrattan farkl›d›r. Bu de¤i-flim genellikle fosforilizasyon fleklinde olur. Glikoz, mannoz, fruktoz, N-asetil glu-koz amin ve glukozit gibi flekerlerin transportu bu yolla olmaktad›r. Bu flekerler ta-fl›nma s›ras›nda fosfotransferaz sistemiyle fosforlan›r (fiekil 2.11).

Aktif transport (ABC sistem): Aktif transport enerjiye ba¤l›d›r. Hücreler ATPformunda enerjiyi maddelerin plazma membran›na aktar›m›nda kullan›rlar. Hücred›fl›ndan hücre içine do¤ru bir hareket vard›r. Membranda tafl›y›c› proteinlerin bu-lunmas› ile iliflkilidir. Membrana ba¤l› tafl›y›c›lar ile tafl›nan bileflikler kimyasal ola-rak de¤iflmemifl maddeleri hücre içinde serbest b›rak›rlar. Madde tafl›nma s›ras›n-da de¤iflmez. Maddenin hücre içerisindeki konsantrasyonu d›fl konsantrasyondanfazla olabilir. Baz› flekerler, birçok amino asit, organik asitler, SO4

-2, PO3-2 ve K+

gibi inorganik iyonlar aktif transport ile tafl›nmaktad›r (fiekil 2.11).


Tafl›y›c› proteinler yoluylatransporta kolaylaflt›r›lm›fltransport ad› verilir

fiekil 2.11

Çeflitli tafl›masistemleri (Pasiftafl›ma, Gruptranslokasyonu,Aktif tafl›ma).

http://spmbiology403.blogspot.com adresinden madde al›fl verifline ait animasyonlar› in-celeyebilirsiniz.

ÖKARYOT‹K HÜCRE VE HÜCRE B‹LEfiENLER‹Ökaryotik hücreler prokaryotik hücrelere göre daha büyük ve daha komplekstir-ler. Ökaryotlarda gerçek çekirdek (nükleus) vard›r ve çekirdek özel bir membranile çevrilidir. Çekirdek içerisinde hücrenin genetik materyali DNA bulunur ve DNAkromozomlar içerisinde yerleflmifltir. Hücre bölünmesinden önce kromozomlar ço-¤al›r, yo¤unlafl›r, kal›nlafl›r ve sonra çekirde¤in bölünmesi gibi bölünür. Ökaryot-larda çekirde¤in bölünmesi mitoz olarak isimlendirilir. Çok kompleks olmas›nakarfl›n oldukça organize olmufltur. Bir hücrenin bölünmesi sonucunda nükleuslar›olan iki hücre oluflur. Ökaryotik hücreler içerisinde, organel olarak isimlendirilenyap›lar bulunur. Bu organeller önemli hücre fonksiyonlar›n› gerçeklefltirirler. Buyap›lar prokaryotlarda yoktur. Prokaryotlarda benzer fonksiyonlar meydana gelirancak bu özel organeller yoktur. Algler, protozoa ve funguslar ökaryotik hücre ya-p›s›na sahip mikroorganizmalard›r.

Ökaryotlarda Hücre Duvar›Genel olarak bir çok ökaryotik hücre duvar›, prokaryotiklerin hücre duvar›ndandaha basit bir yap› gösterir. Bitki ve alg hücre duvar› hücreyi tamamen çevreleyenkuvvetli amorf matriksten oluflan selüloz (polisakkarit) fiberlerden örülmüfl bir a¤abenzer. Hücre duvar› matriksinde hemiselüloz ve pektin de bulunabilir.

Alglerin hücre duvar› selülozdan oluflmufltur. Ancak genellikle pektin, ksilan,mannan, alginik asit, fuksinik asit gibi di¤er polisakkaritler de bulunabilir. Baz›ökaryotik mikroorganizmalarda hücre duvar› kalsiyum karbonat›n birikmesiylekuvvetlenmifltir. Bu yap›daki alglere kalkerli veya korollin alg ad› verilir. Bazenhücre duvar›nda kitin de bulunabilir. Diatomlarda hücre duvar› silikadan meyda-na gelmifltir. Buna protein ve polisakkarit ilave olur.

Protozoada tipik bir hücre duvar› yoktur, bunun yerine d›fl k›sm›n› kaplayanpelikül olarak adland›r›lan esnek bir yap›ya sahiptirler.

Funguslar sert bir hücre duvar› içerir. Baz› funguslar›n hücre duvar›nda selülozvard›r. Birço¤u ise selüloz içermez. Pek çok fungus hücre duvar› kitin ad› verilenpolisakkaritten oluflmufltur. Kitin, N- asetil glukozamin ünitelerinden oluflan poli-merlerdir. Fungal hücre duvar›n›n genellikle % 80-90’› polisakkarittir, polisakkarit-lere ilaveten proteinler, lipidler, polifosfatlar ve inorganik iyonlar da bulunur. Ma-yalar›n hücre duvarlar› ise bir polisakkarit olan glukan ve mannan içerir.

Ökaryotlarda Hücre Membran›Ökaryotlarda hücre duvar› bulunmuyorsa hücrenin d›fl çevresini saran yap› hücremembran›’d›r. Ökaryotlardaki hücre membran› gerek fonksiyonel ve gerekse ya-p›sal olarak prokaryotik hücre membran›na benzer, lipoprotein yap›s›ndad›r, an-cak membranda bulunan proteinlerin tiplerinde farkl›l›klar vard›r. Ökaryotik veprokaryotik hücreler aras›nda membran›n kimyasal yap›s›ndaki en önemli farkl›l›kökaryotlar›n membranlar›nda sterollerin bulunmas›d›r. Steroller sert ve düzenlen-mifl moleküllerdir. Halbuki ya¤ asitleri esnektir. Bu nedenle steroller hücre mem-bran›n›n yap›s›n› sabitlerler. Baz› antibiyotikler ve poliyen ad› verilen antimikrobi-


Endositoz: Plazmamembran›n›n bir k›sm›n›nbir partikülü ya da büyük birmolekülü çevreleyipmolekülün hücre içineal›nmas›d›r.

Fagositoz: Kat› maddelerinhücreler taraf›ndan yalanc›ayak ç›kar›larak içerial›nmas›d›r.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



yal maddeler (nistatin, kandisidin vb.) steroller ile reaksiyona girerek membran›nstabilitesini bozarlar. Bu nedenle bu antibiyotikler ökaryotlar› etkiledikleri haldeprokaryotlar› etkilemezler.

Besin maddelerinin ökaryotik ve prokaryotik hücre membran›ndan geçifli basitdifüzyon, osmoz, kolaylaflt›r›lm›fl difüzyon veya aktif tafl›nma ile olabilir. Ökaryo-tik hücreler endositoz (fagositoz ve pinositoz) veya ektositoz ad› verilen olaylar-la madde al›m› da yaparlar. Ökaryotik hücrelerde madde geçifli Genel Biyoloji der-si, Hücre yap›s› ünitesinde (2. Ünite) anlat›lmaktad›r. Ökaryotik hücrelerde prokar-yotlarda görülen grup translokasyonu meydana gelmez.

Ökaryotik Nükleus, Sitoplazma ve OrganellerÖkaryotik mikroorganizma hücrelerinin sitoplazmas›, nükleus ve hücre organelle-ri bitki ve hayvan hücrelerininkine benzerdir. Mikrobiyal ökaryotik hücrelerde si-toplazma, nükleus ile endoplazmik retikulum, ribozom, golgi kompleksi, lizozom-lar, peroksizom ve mitokondri gibi organellerin yap›s› ve görevleri hakk›ndaki ay-r›nt›l› bilgi Genel Biyoloji kitab›, Hücre yap›s› ünitesinde (2. Ünite) verilmektedir.Algler ve bitkilere özgü olan “kloroplast” fotosentetik pigmenti hakk›ndaki bilgiyiGenel Biyoloji kitab›, Bitkilerin Yap›s› ve ‹fllevi ünitesinde (5. Ünite) bulabilirsiniz.Bu ünitede sadece mikrobiyal ökaryotik hücrelere özel organel olan “hidrogeno-zom”dan bahsedilecektir.

HidrogenozomMitokondria hücrenin enerji deposu olarak tan›mlanabilir. Maya hücreleri her hüc-rede iki mitokondria gibi düflük bir say›da bu organele sahiptir. Buna karfl›n baz›anaerobik ökaryotik mikroorganizmalar mitokondrilerden yoksundur ve bununyerine hidrogenozom içerirler. Hidrogenozom mitokondri boyunda olmas›na ra¤-men, krista ve sitrik asit döngüsü enzimlerinden yoksundur. Hidrogenozomlarda-ki temel biyokimyasal reaksiyonlar pirüvat›n H2, CO2 ve asetata oksidasyonu flek-linde gerçekleflir. Simbiyontlar hidrogenozomlar taraf›ndan üretilen H2 ve CO2’yikullan›r ve metan olufltururlar.

Bakteri, Arkea ve ökaryotik hücreyi karfl›laflt›r›n›z.

ÖKARYOTLARDA HAREKET

Flagella (Kamç›) ve SillerÖkaryotik hücrelerin bir ço¤u flagella (kamç›) ve siller ile hareketlidir. Ökaryotikhücrelerin bir yöne do¤ru veya s›v› yüzeyindeki hareketleri belirli organellerle ya-p›lmaktad›r. Bu organeller hücrenin boyuna göre ters orant› gösteriyorsa flagella,çok say›da k›sa ve ince saç k›l›na benzer bir yap› gösteriyorlarsa sil ad›n› almakta-d›r. Flagella ve sil sitoplazma membran› ile çevrilidir ve sitoplazma içermektedir.Euglenoid protozoonlar hareket için flagella, Paramecium ise sillerini kullan›r.

Ökaryotlarda flagella kompleks yap›dad›r. Sillerin ince yap›s› da ökaryotik fla-gellaya benzer, fakat ondan daha k›sad›r ve çok say›dad›r. Mikroorganizmalardasiller ilk önce protozoa’n›n Ciliate ad› verilen bir grubunda bulunmufltur.

Prokaryotik ve ökaryotik hücrelerin hareketinde aç›k bir farkl›l›k vard›r. Hare-ket prokaryotlarda rotasyon hareketi fleklinde iken, ökaryotlarda dalga hareketi


Pinositoz: Hücre içine kat›materyallerden daha çok s›v›materyallerin al›nmas›d›r.

Ektositoz: Bir partikülü yada büyük bir molekülünhücre içinde çevrelenipmolekülün hücre d›fl›naat›lmas›d›r.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3

fleklindedir. Prokaryotik flagellum hücre duvar›na ve membrana gömülmüfltür veoldukça basit yap›dad›r. Saat yönünün tersine rotasyonla pervane gibi fonksiyongörür. Proton gradienti ile hareket kazan›r. Ökaryotik flagellum ise yap›sal olarakdaha komplekstir. Mikrotübüllerin kaymas› ile, kamç›ya benzer hareket yaparakhücre ileriye do¤ru hareket eder.

Sitoplazmik Ak›fl ve Ameboid HareketHücre duvar› tafl›mayan baz› hücrelerde (amipler, c›v›k mantarlar gibi) sitoplazmikak›fl ameboid hareketle sonuçlanabilir. Hareket s›ras›nda geçici protoplast ç›k›nt›-s› (pseudopodium) oluflur. Amoeboid hareket kat› yüzeyler boyunca gözlenir.Stoplazmik hareketin mekanizmas› flagella hareketinden farkl›d›r. Sitoplazmik ha-rekette filamentlerin yap›s›nda yer alan ve bütün ökaryotlarda plasma membran›-n›n hemen alt›nda ince bir flament tabakas› halinde bulunan aktin proteinler rolal›rlar.

Prokaryotik ve ökaryotik hücrelerde flagella hareketini karfl›laflt›r›n›z.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4


Prokaryotik hücrelerin karakteristik özelliklerini

aç›klayabilmek.

Cyanobacteria dahil Bakteria ve Arkea üyeleriprokaryottur. Bunlarda zarla çevrili bir çekirdekve organeller bulunmamaktad›r. Prokaryotik hüc-reler türlere göre çok de¤iflik flekillerde olabilirve büyüklükleri mikrometre (µm) ile ölçülür. Ba-z› üyelerinde polisakkaritten yap›lm›fl kapsül ve-ya mukoz tabaka bulunur. Hareket flagella ilesa¤lan›r. Prokaryotik hücrelerin baflka hücrelereya da yüzeylere yap›flmas›nda fimbria rol oynar.Bakteria’da peptidoglikan, Arkea’da pseudopep-tidoglikan, protein, polisakkarit veya glikoprote-inden oluflmufl bir hücre duvar› bulunur. Hücremembran› fosfolipid çift katl› bir yap› gösterir veproteinler bulunmaktad›r. Fosfolipidler birbirineester ba¤lar› ile ba¤lanm›flt›r. Arkea’da ise buba¤lar eter ba¤lar›d›r. Hücrede kimyasal reaksi-yonlar sitoplazmada gerçekleflir. Baz› bakteriler-de , hücre içerisinde endospor olarak isimlendi-rilen özel yap›lar bulunur. Endosporlar kuruma-ya, radyasyona, ›s›ya, asitlere ve kimyasal dezen-fektanlar gibi faktörlere karfl› çok dirençlidirler.Prokaryotlarda çekirdek zar› ve çekirdekçik bu-lunmaz. Bakterilerin orta k›sm›nda birbiri üstünekatlanarak adeta yumak haline gelmifl bir tek kro-mozomdan ibaret uzun, dolaflm›fl bir DNA mole-külü bulunur. Prokaryotik hücrelerde kromo-zomlar›ndan ayr› olarak ekstra kromozomal ge-netik elementler de bulunur.

Ökaryotik hücre yap›s›n› aç›klayabilmek.

Ökaryotik hücreler prokaryotik hücrelere göredaha büyük ve daha komplekstirler. Ökaryotlarda özel bir membran ile çevrili gerçek çekirdekvard›r. Ökaryotik mikroorganizma olan protozo-a hücrelerinde tipik bir hücre duvar› yoktur. Ba-z› funguslar›n selülozdan ibaret hücre duvar› bu-lunur. Genelde kitin ad› verilen polisakkarit fun-gus hücre duvar› yap›s›nda bulunur. Bir fungusgrubu olan mayalar›n hücre duvarlar› ise glukanve mannan içerir. Ökaryotik hücre membran›fonksiyonel ve yap›sal olarak prokaryotik hücremembran›na benzer ancak, ökaryotlar›n mem-branlar›nda steroller bulunur. Ökaryotik hücrelerönemli hücre fonksiyonlar›n› gerçeklefltiren en-doplazmik retikulum, ribozom, golgi kompleksi,mitokondri gibi organeller içerirler. Baz› anaero-bik ökaryotik mikroorganizmalar mitokondri ye-rine hidrogenozom içerirler. Ökaryotik hücrele-rin bir ço¤u hareketlidir.

Mikroorganizmalarda besin maddelerinin hüc-

reye al›nmalar›n› aç›klayabilmek.

Hem prokaryotik hem de ökaryotik hücrelerded›flar›dan maddelerin girifli ve hücre içindeki me-tabolit ve enzimlerin hücre d›fl›na ç›k›fl› bafll›caiki flekilde olur. Bunlardan biri pasif tafl›nma di-¤eri ise aktif tafl›nmad›r. Pasif tafl›nmada, madde-ler yüksek konsantrasyondan düflük konsantras-yona do¤ru hareket ederler. Hücrede herhangibir enerji kullan›lmaz. Pasif tafl›nma basitdifüzyon, kolaylaflt›r›lm›fl difüzyon ve osmoz yo-luyla olur. Aktif tafl›nma ise enerji gerektiren birtafl›nma flekli olup prokaryotlarda grup translo-kasyonu ve aktif transport olmak üzere iki yollameydana gelir. Grup translokasyonunda tafl›nanmadde kimyasal olarak de¤iflir. Aktif transportta(ABC sistem) ise hücreler ATP formundaki ener-jiyi maddelerin plazma membran›na aktar›m›ndakullan›rlar. Ökaryotik hücrelerde grup translo-kasyonu hariç di¤er yollarla besin maddeleri ta-fl›n›r. Buna ilave olarak ökaryotik hücreler endo-sitoz olarak adland›r›lan bir mekanizma daha kul-lanabilirler. Endositozun iki önemli tipi fagositozve pinositoz’dur.

Özet

1NA M A Ç

2NA M A Ç

3NA M A Ç


Prokaryotik hücre ile ökaryotik hücre aras›ndaki farkl›l›¤› ortaya koyabilmek.4NA M A Ç

PROKARYOTiK VE ÖKARYOTiK HÜCRENiN KARfiILAfiTIRILMASI

Özellikler Prokaryotik Ökaryotik

Gruplar Bakteria, Arkea Alg, fungus, protozoa, bitki, hayvan

Nüklear yap› ve fonksiyonlar›

Nüklear membran Yok Var

Nükleolus Yok Var

DNA Tek molekül, Histonlar yokBirkaç kromozom var, Histonlarla

birlikte

Bölünme Mitoz yok Mitoz var

Sitoplazmik yap›

Plazma Membran› Genellikle steroller yok Steroller var

Ribozomlar 70S 80S

Solunum SistemleriPlazma membran›n›n bir k›sm›nda ve-

ya iç membranda, Mitokondria yokMitokondriada

Fotosentetik Pigment Kloroplast yok, iç membranda Kloroplastlarda veya klorozom

Endospor Baz›lar›nda var Yok

Gaz Vesikülleri Baz›lar›nda var Yok

Hücre Duvar› VarBitki, alg ve funguslarda mevcut, hay-

vanlarda ve birçok protozoada yok

Hareket

Flagella Var Var

Flagellar Olmayan Hareket Kayma hareketi, Gaz vezikülleri ileSitoplazmik hareket, Amoboid hare-

ket, Kayma hareketi

Mikrotübüller Yok Var

Büyüklük Genellikle küçük Genellikle büyük

1. Eksenleri etraf›nda bir veya daha fazla k›vr›lm›fl vesert bir yap›ya sahip olan bakterilere ne ad verilir?

a. Streptokokb. Stafilokokc. Spirillumd. Spirokete. Sarsina

2. Hücre yüzeyi üzerinde bulunan polisakkarit yap›lar(kapsül, mukus salg›s›) afla¤›dakilerden hangisinde roloynamaz?

a. Mikroorganizman›n kat› yüzeylere tutunmas›nda.b. Hücrelerin fagositozdan korunmas›nda.c. Kurumaya karfl› dirençte.d. Hücrenin beslenmesinde.e. Mikroorganizman›n antijenik özelliklerinin be-

lirlenmesinde.

3. Afla¤›daki granüllerden hangisi karbon ve enerji içindepolan›r?

a. Poli beta hidroksi butirik asitb. Volutinc. Kükürt granüllerid. Gaz vesiküllerie. Karboksizom

4. Afla¤›dakilerden hangisi hücre membran›n›n yap›-s›nda bulunmaz?

a. Fosfolipidb. Proteinc. Mg+2

d. Ca+2

e. DAP

5. Afla¤›dakilerden hangisi enerji gerektiren bir maddeal›fl-verifl fleklidir?

a. Difüzyonb. Diyalizc. Basit tafl›mad. Grup translokasyonue. Hiç biri

6. Ökaryotlar›n madde al›flveriflinde afla¤›dakilerdenhangisi yoktur?

a. Difüzyonb. Osmoz c. Kolaylaflt›r›lm›fl difüzyond. Grup translokasyonu e. Endositoz

7. Ökaryotlarda hareket afla¤›dakilerden hangisi ilesa¤lan›r?

a. Flagellab. Sillerc. Sitoplazmik ak›fld. Ameboid harekete. Hepsi

8. Ökaryotik hücrelerde ribozomal RNA nerede sen-tezlenir?

a. Endoplazmik reticulumb. Vakuolc. Nukleolusd. Sentrozome. Golgi kompleksi

9. Afla¤›dakilerden hangisi prokaryottur?a. Siyanobakterib. Protozoac. Funguslard. Mayae. Algler

10. Afla¤›dakilerden hangisi arkea hücre duvar› yap›s›n-da bulunmaz?

a. Pseudopeptidoglikanb. Polisakkaritc. Glikoproteind. Proteine. D-alanin




1. c Ayr›nt›l› bilgi için “Prokaryotik hücre” konusu-na bak›n›z.

2. d Ayr›nt›l› bilgi için “Kapsül ve Mukoz Tabaka”konusuna bak›n›z.

3. a Ayr›nt›l› bilgi için “Depo Granülleri” konusunabak›n›z.

4. e Ayr›nt›l› bilgi için “Hücre Membran›” konusunabak›n›z.

5. d Ayr›nt›l› bilgi için “Seçici Geçirgenlik ve Trans-port” konusuna bak›n›z.

6. d Ayr›nt›l› bilgi için “Ökaryotlarda HücreMembran›” konusuna bak›n›z.

7. e Ayr›nt›l› bilgi için “Ökaryotlarda Hareket” ko-nusuna bak›n›z.

8. c Ayr›nt›l› bilgi için “Çekirdek” konusuna bak›n›z.9. a Ayr›nt›l› bilgi için “Ökaryotik hücre” konusuna

bak›n›z.10. e Ayr›nt›l› bilgi için “Arkea Hücre Duvar›” konu-

suna bak›n›z.


Gram pozitif bakterilerde ise peptidoglikan kal›n vesa¤lam oldu¤u için üstteki diskler bulunmamaktad›r.

S›ra Sizde 2

S›ra Sizde 3

S›ra Sizde 4

Hareket prokaryotlarda rotasyon hareketi fleklinde iken,ökaryotlarda dalga hareketi fleklindedir. Prokaryotikflagellum hücre duvar›na ve membrana gömülmüfltürve oldukça basit yap›dad›r. Saat yönünün tersine rotas-yonla pervane gibi fonksiyon görür. Proton gradientiile hareket kazan›r. Ökaryotik flagellum ise yap›sal ola-rak daha komplekstir. Mikrotübüllerin kaymas› ile, kam-ç›ya benzer hareket yaparak hücre ileriye do¤ru hare-ket eder. Bu ifllemler ATP’nin hidrolizi ile yürütülür.

Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar›

ÖzellikVetetatifHücre

Endospor

Kalsiyumdipklinik asit

Yok Var

Enzimatikaktivite

Var Yok

Makromoleküllerin sentezi

Var Yok

Is› Dirençi Düflük Yüksek

Asit vekimyasallaradirenç

Düflük Yüksek

Radrasyonadirenç

Düflük Yüksek

Pestidoglikan VarFarkl› yap›da amavar

Özellik Bakteri Archaea Eucarya

Peptidoglukan Var yok yok

Lipidler Ester ba¤› Eter ba¤› Eter ba¤›

Ribozomlar 70S 70S 80S

tRNA(bafllang›ç)

Formilmetionin Metionin Metionin

tRNAintronlar›

Yok Var Var

Ribozomlar›ndiphtheritoksininehassasiyeti

Yok Var Var

RNApolimeraz

Bir (4 alt ünite)

Birkaç(herbiri8-12ünite)

Üç (herbiri12-14 altünite)

Ribozomlar›nkloramfenikol,streptomizinve kanamisinehassasiyeti

Var Yok Yok


Arda M.(2000). Temel Mikrobiyoloji. Geniflletilmifl 2. Bas-k›. Medisan yay›n serisi no: 46, Ankara.

Arda M. 1981.Genel Bakteriyoloji. Ankara üniversitesiVeteriner Fakültesi Yay›nlar› 369. Ders kitab› 267.Ankara Üniversitesi Bas›m Evi. Ankara.

Madigan MT, Martinko JM, Dunlap P V, Clark D P.(2009). Brock Biology of Microorganisms, 12th

Edition. Pearson Education, Inc.San Fransisco.Öner M. 2001. Genel Mikrobiyoloji. 4. Bask› Ege Üniver-

sitesi Fen Fakültesi Kitaplar serisi no: 94, Ege Üni-versitesi bas›m 3evi, Bornova ‹zmir.

Schaechter M., Ingramham J.L., Neidhardt F.C. (2006).Microbe. American Society for Microbiology, ASMPress. Washington, DC.

Tunail N. (2009). Mikrobiyoloji. Pelin Ofset. Ankara.Todar K. (2009). Todars online text book of bacterio-

logy. Structure and Function of Bacterial Cells

http://www.textbookofbacteriology.net/kt_toc.htmlTortora G.J.,Funke B.R., Case C. L. (2007). Microbiology

An Introduction Ninth edition Pearson Education,

Inc.

Uçar F., Tamer A. Ü., Yafla ‹., Koçyi¤it A., (2008). Pro-

karyotik Çeflitlilik. ‹zmir Güven Kitabevi. ‹zmir.Tortora G.J., Funke B.R., Case C. L. (2007). Microbio-

logy An Introduction Ninth edition Pearson Educa-

tion, Inc.

Yararlan›lan ‹nternet Adreslerihttp://tr.wikipedia.org/wiki/H%C3%BCcre, Eriflim tari-

hi: 13/4/09http://www.biltek.tubitak.gov.tr/bilgipaket/canli-

lar/monera/proeufark.htm, Eriflim tarihi: 13/4/09http://www.mikrobiyoloji.org/, Eriflim tarihi: 13/4/09http://www.canlibilimi.com/prokaryot-hucre-ne-

dir.asp, Eriflim tarihi: 13/4/09http://people.rit.edu/%7Egtfsbi/IntroMicro/20083Struc-

tureFunctionCh4.htm, Eriflim tarihi: 13/4/09

Yararlan›lan Kaynaklar

Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Mikroorganizmalar›n beslenme flekillerini aç›klayabilecek,Besin maddelerini tan›mlayabilecek,Mikroorganizmalar›n geliflebilmeleri için gerekli besi ortamlar›n› haz›rlaya-bilecek,Saf kültür elde edebilecek,Mikroorganizmalar›n geliflmesinde etkili olan çevre koflullar›n› aç›klayabilecek,Anaerobik mikroorganizmalar› gelifltirebileceksiniz.


• Mikroorganizmalarda beslenmeflekilleri

• Geliflme faktörleri• Besi yerleri• Saf kültür• S›cakl›k• Psikrofil

• Termofil• Hipertermofil• Aerob• Anaerob• Aerotolerant• Besin maddeleri

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

NNNNNN

Genel Mikrobiyoloji

• M‹KROORGAN‹ZMALARDA BESLENME

• OTOTROF M‹KROORGAN‹ZMALAR• HETEROTROF

M‹KROORGAN‹ZMALAR• BES‹YERLER‹ VE BES‹YER‹ ÇEfi‹TLER‹• SAF KÜLTÜR• GEL‹fiMEYE ETK‹ EDEN ÇEVRE

FAKTÖRLER‹• BES‹YER‹ ‹Ç‹NDEK‹ OKS‹JEN‹N

G‹DER‹LMES‹ VE REDÜKS‹YON fi‹DDET‹N‹N ARTIRILMASI

• HAVADAK‹ OKS‹JEN‹N G‹DER‹LMES‹


MikroorganizmalardaBeslenme ve GeliflmeKoflullar›

M‹KROORGAN‹ZMALARDA BESLENMEOrganizmalar›n enerji sa¤layabilmesi, hücre bileflenlerini yapabilmesi, geliflmesi,ço¤almas› ve yaflayabilmesi için beslenmesi ve bu nedenle de çeflitli g›da madde-lerini almas› gereklidir. Bütün organizmalar besinlerini bulunduklar› ortamdan s›v›veya kat› parçac›klar halinde al›rlar. Bir sindirim kanal› veya bir hücre içi sindirimvokuolü içerisinde salg›lad›klar› enzimlerle besinleri sindirirler ve hücre içerisinegirebilecek eriyebilen maddeler haline çevirirler. Hücre içindeki farkl› enzim sis-temleri ile onlar› temel maddeler haline sokarak enerji sa¤larlar. Bakteri, fungus,riketsiya gibi organizmalar›n kat› besin maddelerini içlerine al›p sindirecek orga-nelleri yoktur. Riketsiya ve virüsler hariç, di¤er mikroorganizmalar ortamda bulu-nan besin maddelerini hücrenin d›fl›nda parçalay›p sindirdikten, yani onlar› hücreiçerisine geçebilecek erimifl maddeler haline çevirdikten sonra besin maddelerin-den yararlanabilirler.

Mikrobiyal hücreler birçok kimyasal maddeden oluflmufltur ve hücre geliflti¤izaman bu kimyasal yap› elementlerinin miktar› artar. Hücrenin temel kimyasal ele-mentleri hücre içerisine çevreden al›n›r ve hücre içerisinde karakteristik yap› taflla-r›na çevrilir. Çevreden hücreye al›nan maddeler besin maddeleri olarak isimlen-dirilir. Çevreden al›nan besin maddelerinin hücrenin yap› elemanlar›na çevrilmesi-ne “anabolizma” ad› verilir. Bu olay “biyosentez” olarak ta bilinir.

Biyosentez enerji isteyen bir olayd›r. Mikroorganizmalar enerjiyi ›fl›ktan, inorga-nik kimyasallardan ve organik kimyasallardan sa¤lar. Ifl›ktan enerji sa¤layan mik-roorganizmalar az say›dad›r. Mikroorganizmalar›n ço¤u enerji kayna¤› olarak kim-yasallar› kullan›rlar ve bu kimyasallar daha basit yap› tafllar›na ayr›l›rken enerji aç›-¤a ç›kar. Kimyasallar›n ayr›flmas› ve enerjinin serbest kald›¤› olaylara “kataboliz-ma” ad› verilir. Katabolizmada kompleks organik bilefliklerin parçalanmas› söz ko-nusudur, besin maddeleri at›k ürünlere çevrilir. Mikrobiyal hücreler hareket, besinmaddelerinin tafl›nmas› ve di¤er hücre fonksiyonlar› için enerjiye gereksinim du-yarlar. Kullan›lan enerjinin kayna¤›na göre mikroorganizmalar flu flekilde s›n›flan-d›r›labilir.

1. Fototrof mikroorganizmalar: Enerji kayna¤› olarak ›fl›¤› kullanan mikro-organizmalard›r.

2. Kemotrof mikroorganizmalar: Enerji kayna¤› olarak kimyasal maddelerikullanan mikroorganizmalard›r. Kimyasal ba¤ enerjisinden yararlan›rlar.

MikroorganizmalardaBeslenme ve Geliflme

Koflullar›

Elektron veya hidrojen vericisi kaynaklar›na göre ise mikroorganizmalar ikigruba ayr›lmaktad›r.

1. Litotrof mikroorganizmalar: Enerji kayna¤› olarak inorganik kimyasalla-r› kullanan mikroorganizmalard›r. Elektron veya H vericisi NH3, NH4, H2S,S, H, NO3 gibi inorganik bir bilefliktir.

2. Organotrof mikroorganizmalar: Organik kimyasallar› enerji kayna¤› ola-rak kullan›rlar. Mikroorganizmalar›n bir ço¤u enerji kayna¤› olarak organikbileflikleri kullan›rlar.

Mikroorganizmalar kulland›klar› karbon kaynaklar›na göre de ikiye ayr›l›r.1. Ototrof mikroorganizmalar: Bikarbonat, CO2 gibi inorganik bir C kayna-

¤›ndan yararlan›rlar.2. Heteretrof mikroorganizmalar: Organik bir karbon kayna¤›ndan yararla-

n›rlar.

Mikroorganizmalar› enerji ve karbon kaynaklar›n› bir arada düflünerek s›n›flay›n›z.

OTOTROF M‹KROORGAN‹ZMALAROtotrof mikroorganizmalar kendileri için gerekli karbonhidrat, protein, ya¤ ve di-¤er maddeleri S, N2, NH3, NaCl, FeCl2, K2HPO4, MgSO4 gibi basit inorganik mad-delerden ve atmosferdeki CO2 veya basit karbonhidratlardan sentezleyebilirler.Organik maddelere ihtiyaç duymadan yaflayabilen mikroorganizmalara ototrofmikroorganizmalar ad› verilir. Ototrof mikroorganizmalar enerjilerini sa¤lad›klar›kaynaklara göre ikiye ayr›l›rlar (Tablo 3.1)

1. Kemoototrof Mikroorganizmalar: Kendileri için gerekli maddelerin sen-tezinde gerekli enerjiyi S, N2, NH3 gibi inorganik maddelerin oksidasyonundansa¤larlar. Bafll›ca karbon kayna¤› CO2’tir. ‹norganik enerji kayna¤› olarak Beggi-atoa’ lar HS ‘ü Thiobacillus elemental kükürdü, Nitrosomonas NH3, NitrobacterNO-

2, Pseudomonaslar H2, Thiobacillus ferrooxidans demir bilefliklerini kullan›r-lar. Enerji üretimi, inorganik bilefliklerin oksidasyonundan ATP olarak elde edilir.

2. Fotoototrof Mikroorganizmalar: Bu mikroorganizmalar›n say›lar› azd›r.Enerjilerini günefl ›fl›¤›ndan sa¤larlar. Bu nedenle günefl ›fl›¤› olan yerlerde yaflar-lar. Bitkilerdeki klorofile benzer yap›lar›yla fotosentez yaparlar. Karbon kayna¤›olarak CO2’i kullan›rlar. Fotosentetik bakteriler (yeflil kükürt bakterileri, mor kü-kürt bakterileri) mavi-yeflil algler bu grup içinde yer al›r. Bu organizmalar su veCO2’i karbonhidratlara dönüfltürürler. Oksijen gaz formunda aç›¤a ç›kar. Bilindi¤igibi fotosentez ›fl›k enerjisinin kimyasal enerjiye dönüflümüdür.

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2

Sentezlenmifl fleker içindeki karbon ve oksijen CO2’den, H ise sudan al›nmak-tad›r. Sudaki oksijen ise sal›nmaktad›r. Burada ihtiyaç duyulan enerji ATP den sa¤-lan›r. ATP ise fosforilizasyonla oluflturulur. Burada ›fl›k absorbe eden pigment tipi-ne “klorofil a “ ad› verilir.

Cyanobacteria ve fotosentetik ökaryotlar fotosentetik bakterilere benzemezler.Fotosentetik bakteriler oksijen oluflturamazlar çünkü suyu CO2 indirgemek içinkullanamazlar. Fotosentetik bakteriler taraf›ndan kullan›lan klorofile “bakteriok-lorofil” ad› verilir. Bakteriyoklorofil klorofil a dan daha uzun dalga boyu ›fl›klar›absorbe eder. Baz› bakterilerin fotosentezi uygulayabilmesi için ortamda oksijeninbulunmamas› gerekmektedir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1

Ototrof canl›lar, yaflamlar›n›sürdürebilmek içingereksinme duyduklar›bütün organik bileflikleri,do¤rudan do¤ruya inorganikbilefliklerden sentezlerler.

Bakteriyal fotosentez ile ökaryotlardaki fotosentezi karfl›laflt›r›n›z.

HETEROTROF M‹KROORGAN‹ZMALARBu gruba giren mikroorganizmalar enerji ve karbon kaynaklar›n› glikoz, üre, alde-hit, amino asit gibi organik maddelerden sa¤lar. Patojen bakterilerin ço¤u bu gru-ba girer (Tablo 3.1).

Fotoheterotrof Mikroorganizmalar: Enerji kayna¤› olarak ›fl›¤› kullan›rlar.Karbon kayna¤› olarak alkol, ya¤ asidi, organik asitler ve karbonhidratlar gibi or-ganik bileflikleri kullan›rlar. CO2’i flekere dönüfltüremezler. Bu gruba yeflil kükürtparçalamayan ve mor kükürt parçalamayan bakteriler dahildir.

Kemoheterotrof Mikroorganizmalar: Bunlarda enerji ve karbon kayna¤›ayn› bilefliktir.

Mikroorganizmalar›n enerji kayna¤› ve karbon kaynaklar›na göre s›n›fland›r›l-mas› Tablo 3.1’de verilmifltir.

Besin ihtiyac› bak›m›ndan kemoheterotrof bakteriler flu flekilde ayr›labilirler.Kendilerine gerekli besinleri baflka organizmalar›n at›lm›fl metabolizma ürünleriveya ölü k›s›mlar›nda bulunan organik maddelerden temin edenler ki bunlara sap-rofit ad› verilir. Bunlar›n do¤adaki madde de¤ifliminde hizmetleri büyüktür. Bun-lar›n hastal›k oluflturma kabiliyetleri genellikle yoktur.

Bir k›s›m mikroorganizmalar da yüksek organizmalar›n canl› doku veya hüc-releri üzerinde ve içinde yaflamaya uymufl ve yaflad›klar› organizmalara zarar ve-rirler ki bunlara da parazit ad› verilir. Baz› mikroorganizmalar yaflad›klar› orga-nizma d›fl›na ç›kt›klar› zaman yaflayamazlar. Bunlar “obligat parazit” olarak adlan-d›r›l›r. Baz›lar› ise organizma d›fl›nda yaflayabilir ki bunlara da “fakültatif parazit”ad› verilir.

Mikroorganizmalar enerjiyi nereden sa¤lar?

Bu konudaki daha genifl bilgiye www.mikrobiyoloji.org adresinden ulaflabilirsiniz.

Beslenme tipi Enerji kayna¤› Karbon kayna¤› Örnek

Fotoototrof Ifl›k Karbondioksit Fotosentetik

bakteriler, Mavi-yeflil

algler, alg ve bitkiler

Fotoheterotrof Ifl›k Organik bileflikler Yeflil kükürt parçalayan

ve mor kükürt

parçalayan bakteriler

Kemoototroflar ‹norganik bileflikler CO2 Hidrojen, demir,

kükürt ve nitrifikasyon

bakterileri

Kemoheterotrof Organik bileflikler Organik bileflikler Bakteriler, Funguslar,

Protozoa ve bütün

hayvanlar

473. Ünite - Mikroorganizmalarda Beslenme ve Gel iflme Koflul lar ›

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3

Tablo 3.1Mikroorganizmalar›nenerji ve karbonkayna¤›na görebeslenme flekilleri.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



Besin MaddeleriHücreler su, inorganik iyonlar ve organik maddeler gibi küçük molekülleri içerir-ler. Protein ve nükleik asit gibi makro moleküllerin yap›lmas› önem tafl›maktad›r.Hücrenin temel kimyasal elementleri hücre içerisine çevreden al›n›r ve hücre içe-risinde karakteristik yap› tafllar›na çevrilir. Yani hücre küçük moleküllerin ço¤unuçevreden sa¤lar ve makro molekülleri hücre içerisinde sentezler. Bununla beraberbaz› küçük moleküller de, çevreden al›nan maddelerden hücre içinde sentezlen-mektedir.

Hücre esas olarak karbon, oksijen, hidrojen ve nitrojen olmak üzere dört tipelement içermektedir. Bunlara ilave olarak, miktar olarak, daha az ancak fonksi-yon olarak daha önemli olan elementler de hücrede bulunmaktad›r. Bunlar; fos-for, kalsiyum, magnezyum, sülfür, demir, çinko, manganez, bak›r, molibden vekobaltt›r. Molibden ve tungsten hariç 30 ve daha düflük atom numaras›na sahipelementler canl› organizmalarda bulunmaktad›r. Hücre a¤›rl›¤›n›n % 70-80 gibi bü-yük bir k›sm›n› su teflkil etmektedir. Bu nedenle de mikroorganizmalar›n suya ge-reksinimi fazlad›r. Mikroorganizmalar›n geliflmeleri ve üremeleri için bulunduklar›s›v› veya kat› ortamlardan besin alarak beslenmeleri gerekmektedir. Katabolizmave anabolizma için organizmalar taraf›ndan kullan›lan çevredeki maddelere besinmaddeleri ad› verilir. Besin maddeleri iki büyük s›n›f içinde toplan›rlar:

1. Makrobesinler, çok miktarda gereksinim duyulan maddelerdir (Tablo 3.2).2. Mikrobesinler, az miktarlarda gereksinim duyulan maddelerdir (Tablo 3.3).Besinlerden bir k›sm› makromoleküllerin ve di¤er önemli yap›sal moleküllerin

yap›m›nda kullan›l›rken, bir k›sm› da enerji üretimi için kullan›lmaktad›r. Baz› be-sin maddeleri ise her iki ifllevde de rol al›r.

Makrobesin MaddeleriKarbon, bütün mikroorganizmalar›n protoplazmalar›n›n yap›s›nda bulunan kar-bonhidrat, protein ve lipidlerin yap›s›na girmektedir. Prokaryotlar›n ço¤u karbonkayna¤› olarak organik bilefliklere ihtiyaç duyar. Ototrof mikroorganizmalar kar-bon kayna¤› olarak inorganik bilefliklerden ve karbondioksitten, heterotroflar daorganik bilefliklerden yararlan›rlar. Bakterilerin ço¤u farkl› organik karbon bileflik-lerini “asimile” ederek yeni hücre materyallerini yapabilirler. Nitrojen, amino asit-ler, ya¤ asitleri, organik asitler, flekerler, organik nitrojen, aromatik bileflikler bak-teriler taraf›ndan kullan›labilir. Karbondan sonra en bol bulunan element nitro-jendir. Tipik bir bakteri hücresinde %12-15 nitrojen bulunmaktad›r. Nitrojen pro-tein ve nükleik asitlerin temel bileflenidir. Birçok bakterinin kompleks polisakkaritolan peptidoglikan tabakas›nda ve hücre duvar›nda bulunur. Nitrojen do¤ada or-ganik ve inorganik formda bulunabilir ancak do¤adaki nitrojenin büyük bir k›sm›inorganik formdad›r. Amino asitlerin bafll›ca bileflenidir. Ölü organizmalar›n mine-ralizasyonundan ve ayr›flmayla ortaya ç›kan nitrojenden mikroorganizmalar yarar-lanabilir. Bakterilerin ço¤u amonya¤› tek nitrojen kayna¤› olarak kullanabilme ka-biliyetindedir. Baz›lar› nitrat› da (NO-

3) kullanabilir. Atmosferdeki azotu (N2) an-cak baz› bakteriler kullanabilir. Bu bakteriler havadaki azotu fikse ederek bundanorganik moleküller yapabilmektedirler. Fosfor, do¤ada organik ve inorganik form-da bulunmaktad›r. Bafll›ca fosfolipid ve nükleik asitlerin yap›s›nda bulunur. Enerjiisteyen sentez olaylar› için, enerjice zengin ba¤lar tafl›yan fosfat (ADP, ATP) ba¤-lar›ndan yararlan›l›r. Koenzimlerin yap›s›nda da fosfat bulunmaktad›r. Büyüme içinbir çok mikroorganizma inorganik fosfat› (PO-

4) kullanmaktad›r. Organik fosfatlar


tabiatta bol olarak bulunur. Bunlar fosfotaz enzimi faaliyeti sonucunda kullan›labi-lir hale geçerler. Kükürt, sistein ve metionin gibi amino asitlerin yap›s›nda bulu-nur. Ayr›ca tiamin, biyotin, lipoik asitin sentezinde prekursör olarak ifl görür. Mik-robiyal hücrelerin ço¤u sülfat (SO-

4) ve sülfit (HS-) formundaki inorganik sülfattanyararlan›r. Potasyuma, bütün organizmalar gereksinim duyarlar. Hücrelerde en-zimlerin aktivasyonu, osmatik bas›nc›n ve elektriksel potansiyelin devam ettirile-bilmesi için potasyum gereklidir. Magnezyuma, enzimlerin aktivasyonunda vebakterilerde hücre duvar› metabolizmas›nda gereksinme duyulur. Kalsiyum, en-zimlerin stabilitesi ve sporulasyon için gereklidir. Bakteri hücre duvar›n›n stabili-zasyonunda rol oynar. Sodyuma, baz› habitalarda bulunan mikroorganizmalar ge-reksinim duyarlar. Demir, elektron transport mekanizmas› ve sitokrom senteziiçin önemlidir. Bakteri toksinlerinin sentezinde görevi vard›r. Mor kükürt bakteri-lerinin pigmentinde bulunur. Anoksijenik flartlar alt›nda demir genellikle çözüne-bilir Fe+2 formundad›r. Oksik flartlarda ise demir Fe+3 formunda olup suda çözün-mez. Böyle minerallerden demiri elde etmek için hücreler “siderofor” ad› verilendemir ba¤lay›c› ajanlar üretirler. Sideroforlar›n bafll›ca gruplar›ndan biri, hidroksia-mik türevleridir ve bunlar ferrik iyonlar› (Fe+3) kuvvetli çelatlar. Demir-hidroksi-mat kompleksi hücre içerisine geçer ve demir serbest kal›r. Hidroksimat demirtransferinde tekrar kullan›l›r. Çeflitli mikroorganizmalar taraf›ndan üretilen sidero-forlara örnek olarak ferrikrom (Ustilago sphaerogena), enterobaktin (veya entero-kelin) (Escherichia coli), mikobaktin (Mycobacterium), basillibaktin (Bacillus sub-tilis), fusarinin C (Fusarium roseum) say›labilir.

Element Çevrede bulunan besinin

genel flekli

Besiyerindeki kimyasal formu

Karbon (C) CO2, organik bileflikler Glukoz, malat, asetat, pirüvat, amino asitler, di-

¤er bilefliklerin yüzlercesi ya da kompleks kar›-

fl›mlar› (maya ekstrakt›, pepton v.s.)

Hidrojen (H) H2O, Organik bileflikler H2O, organik bileflikler

Oksijen (O) H2O, O2, Organik bileflikler H2O, O2, Organik bileflikler

Nitrojen (N) NH3, NO3-, N2, Organik nitrojen

bileflikler

‹norganik: NH4Cl, (NH4)SO4, KNO3, N2Orga-

nik: Amino asitler, nükleotidlerin nitrojen temel-

leri, di¤er pek çok N içeren organik bileflikler

Fosfor (P) PO4- KH2PO4, Na2HPO4

Sülfür (S) H2S, SO4-, Organik S bileflikler, metal

sülfitler (FeS, CuS, ZnS, NiS v.s.)

Na2SO4, Na2S2O3, Na2S, sistein ya da

di¤er organik sülfür bileflikleri

Potasyum (K) Solüsyonda K+ ya da çeflitli K tuzlar›

gibi

KCl, KH2PO4

Magnezyum

(Mg)

Solüsyonda Mg2+ ya da çeflitli Mg

tuzlar› gibi

MgCl2, MgSO4

Sodyum (Na) Solüsyonda Na+ ya da NaCl gibi ya da

di¤er NaCl tuzlar›

NaCl

Kalsiyum (Ca) Solüsyonda Ca2+ ya da CaSO4 gibi ya

da di¤er Ca tuzlar›

CaCl2

Demir (Fe) Solüsyonda Fe2+ ya da Fe3+ FeS,

Fe(OH)3 ya da di¤er pek çok Fe tuzlar›

FeCl3, FeSO4, çeflitli flelatlanm›fl demir solüsyon-

lar› (Fe3+EDTA, Fe3+ sitrat v.s.)


Tablo 3.2Do¤ada ve kültürortamlar›ndakimakro besinler.

Mikrobesin MaddeleriMikroorganizmalar›n az miktarda ihtiyaç duyduklar› maddelerdir (Tablo 3.3). Ko-balt, vitamin B12 nin yap›s›nda yer al›r. Ortama vitamin B12 ilave edilirse mikro-organizmalar kobalta gereksinim duymazlar. Çinko, alkol dehidrogenaz, karbonikanhidraz, RNA ve DNA polimeraz ve di¤er protein ba¤lay›c› proteinlerde yap›salrol oynar. Molibden, molibdoflavo proteinler diye isimlendirilen belli enzimlerdemevcutturlar. Nitrat redüksiyonlar› için ve nitrojen fiksasyonu için gereklidir. Ba-k›r, nitratlar›n redüksiyonu ve melanin sentezi için gereklidir. Mangan, birçok en-zimin aktivatörüdür, yeflil bitkilerin fotosentezinde önemli rol oynar. Nikel, hidro-genaz enzimlerinde bulunur. Tungsten ve selenyum, dehidrogenaz enzimindebulunur.

Geliflme FaktörleriGeliflme faktörleri, mikroorganizmalar›n ço¤alabilmeleri için az miktarda mutlakagerekli olan, ancak mikroorganizma taraf›ndan sentezlenmeyen organik madde-lerdir. Bunlar vitaminler (biotin, tiamin, riboflavin, pridoksin, nikotinik asit, pan-totenik asit, folik asit vb.), amino asitler, pürinler, pirimidinler, ya¤ asitleri gibimaddelerdir (Tablo 3.4). Baz› mikroorganizmalar hiç bir geliflme faktörüne gerek-sinme göstermezler. Bu mikroorganizmalar basit maddelerden geliflme faktörleri-ni sentezleyebilirler. Ancak sentezini yapamad›¤› geliflme faktörünü d›flardan al-mak zorundad›r.

Element Besiyerindeki

kimyasal formu

Hücresel fonksiyonu

Bor (B) H3BO4 Bakterilerde quorum sensing için otoindükleyici ve baz›

poliket antibiyotiklerde de bulunmaktad›r.

Krom (Cr) CrCl2 Memeliler glukoz metabolizmas›nda ihtiyaç duyarlar,

mikrobiyal gereksinim bilinmemektedir.

Kobalt (Co) CoCl2 Vitamin B12, transkarboksilaz (propionic bakteriler)

Demir (Fe) Fe(NO3)3 Solunum, sitokrom c oksidaz; fotosentez, plastosiyanin,

baz› süperoksit dismutazlar

Manganez (Mn) MnSO4 Ço¤u enzimin aktivitörü, süperoksit dismutaz ve

Fotosistem II’deki su parçalayan enzimlerde bulunur

Molibden (Mo) Na2MoO4 Flavin içeren enzimlerde; baz› nitrogenaz, nitrat redüktaz,

sülfit oksidaz, DMSO-TMAO redüktazlar; baz› format de-

hidrogenazlarda

Nikel (Ni) NiCl2 Pek çok hidrogenazda, metanojenlerin koenzim

F430’unda, karbon monoksit dehidrogenaz; üreaz

Selenyum (Se) Na2SeO4 Format dehidrogenaz; baz› hidrogenazlarda; amino asit

selenosistein

Tungsten (W) Na2WO4 Baz› format dehidrogenazlar; hipertermofillerin

okzotransferaz›

Vanadium (V) Na2VO4 Vanadium nitrogenaz; bromoperoksidaz

Çinko (Zn) ZnCl2 Karbonik anhidraz, alkol dehidrogenaz


Tablo 3.3Canl› organizmalartaraf›ndan ihtiyaçduyulanmikrobesinler (iz elementler)

Vitaminler, koenzimlerin yap›s›na giren ve bunlar›n “prekursorlar›” olan mad-delerdir (Tablo 3.4). Bakteriler vitaminleri sentez edemezler ve bunlar› ortamdanal›rlar. Mikroorganizmalar›n baz›lar› besi ortamlar›na bir veya birkaç vitamin ilaveedilmezse büyüyemezler. Bunun yan›nda baz› mikroorganizmalar gereksinim duy-duklar› bütün vitaminleri kendi bünyelerinde sentezleyebilirler. Geliflmeleri geliflmefaktörlerine ba¤l› olan mikroorganizmalar okzotrof (tiyamin okzotrof, lösin okzot-rof gibi) olarak isimlendirilir. Geliflmeleri geliflme faktörüne ba¤l› olmayanlara iseprototrof ad› verilmektedir. Okzotrof olan bakterilerin prototroflar›n do¤al mutas-yona u¤ramalar› sonucunda olufltuklar› düflünülmektedir.

http://www.mikrobiyoloji.org/genelpdf/920020165.pdf ve http://www.mikrobiyoloji.org/genelpdf/920020120.pdf adreslerinde verilen besiyeri bileflimlerini görebilirsiniz.

BES‹YERLER‹ VE BES‹YER‹ ÇEfi‹TLER‹Mikroorganizmalar› izole edebilmek ve saf kültürlerini üretebilmek için besiyerle-rine (besi ortamlar›) ihtiyaç vard›r. Mikroorganizmalar habitatlar›na yak›n ortamlar-da iyi geliflirler. Besiyerleri canl› ve cans›z ortamlar olarak ikiye ayr›l›rlar. Canl› or-tamlar olarak s›kl›kla hücre kültürleri, embriyonlu yumurta ve deney hayvanlar›n-dan yararlan›lmaktad›r. Bu ortamlar virüslerin gelifltirilmesi için kullan›l›r. Cans›zortamlar, genellikle mikroorganizmalar› izole etme, üretme, çeflitli testleri uygula-mak için kullan›lan besiyerleridir.

Besiyerleri, fiziksel özelliklerine göre s›v› ve kat› olmak üzere iki gruba ayr›l›r.S›v› besiyerleri bileflenlerini su içinde çözdükten sonra sterilize edilerek kullan›l›r.Kat› ve yar›-kat› besiyerlerinde ise ortam içerisine kat›laflt›r›c› bir madde ilave edi-lir. Bu amaçla ço¤unlukla agar kullan›l›r. Bunun yan›nda jelatin, silika jel de kul-lan›labilir.

Vitaminler Fonksiyonlar›

p- Aminobenzoik asid Folik asit prekürsörleri

Folik asit Tek karbon metabolizmas›, metil grup transferi

Biotin Ya¤ asidi biyosentezi, -dekarboksilasyon, baz›

karbon fiksasyon reaksiyonlar›

Kobalamin (B12) Tek karbon parçalar›n›n transfer ve

redüksiyonu, deoksiriboz sentezi

Lipoik asid Pirüvat ve -ketoglutarat›n dekarboksilasyonun-

daki açil gruplar›n›n transferi

Nikotinik asid (niacin) NAD+ prekürsörü, oksidasyon-redüksiyon

reaksiyonlar›nda elektron transferi

Pantotenik asid Koenzim A prokürsörü, asetil ve di¤er açil

türevlerinin aktivasyonu

Riboflavin FMN prekürsörü, elektron transportunda rol

oynayan flavoproteinlerdeki FAD

Tiamin (B1) -Dekarboksilasyon, transketolaz

Vitamin B6 (pridoksal-pridoksamin grup Amino asit ve keto asit transformasyonlar›

Vitamin K grup; (quinonlar) Elektron transportu, sfingolipidlerin sentezi

Hidroksamatlar Demir ba¤l› bileflikler, demirin çözünmesi ve

hücreye transportu


Tablo 3.4Geliflme faktörleri;vitaminler vefonksiyonlar›.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



Agar-agar, Gelidiumsesquipedale adl› denizyosunundan elde edilen vesuda çözünebilir birpoligalaktozittir. Besiyerlerini kat›laflt›r›lmas›ndakullan›l›r.

Kayna¤›na göre de bitkisel, hayvansal, sentetik, türev, kar›fl›k vb. flekillerde des›n›fland›r›labilirler. Ayr›ca, kimyasal olarak tan›mlanm›fl besi yerleri ve kompleksbesi yerleri olarak ta ayr›lmaktad›r. Kimyasal olarak tan›mlanan besi ortamlar›n›nkimyasal içeri¤i tam olarak bilinir. Kompleks ortamlarda ise kimyasal bileflim tamolarak bilinmez bitki ve hayvan ekstraktlar›, et ekstrakt›, soya unu, süt proteini,maya ekstrakt› gibi maddeleri içeren besi yerleridir. Besiyerlerinin kullan›m ama-c›na göre s›n›fland›r›lmas› ise yayg›n olarak kullan›l›r. Besiyerleri “genel besiyerle-ri” ve “özel besiyerleri” olarak iki ana grup içinde toplanabilir:

Genel Besiyerleri Herhangi bir inhibitör madde içermeyen, çok say›da mikroorganizman›n geliflme-sini sa¤layan besiyerleridir. Genel besiyerleri toplam mezofil aerob bakteri say›m›,toplam psikrofil aerob bakteri say›m›, bozulma ya da hastal›k etmeninin ön izolas-yonu gibi çeflitli amaçlar için kullan›l›r. Günlük kullan›mdaki bakterilerin aktiflefl-tirilmesi, basit olarak korunmas› vb. amaçlarla da genel besiyerleri yayg›n olarakkullan›l›r. Bütün bakterilerin gelifltirilebilece¤i özellikte bir besiyeri yoktur. Genelbesiyerleri zor geliflen bakterilerin sadece bir bölümünün geliflmesini sa¤layabilir.Klinik mikrobiyolojide farkl› gruplardaki zor geliflen bakteriler için genel besiyer-lerine baflta kan olmak üzere katk›lar ilave edilerek zenginlefltirmeler yap›lmakta-d›r. Plate Count Agar, Nutrient Agar ve Nutrient Broth, Tryptic Soy Agar ve TrypticSoy Broth, Brain-Heart Infusion Broth ve Brain-Heart Agar en s›k kullan›lan genelbesiyerleri içinde yer al›rlar. Kanl› Agar ise, basit bileflimli bir genel besiyerine kanilavesi ile haz›rlan›r. Kanl› agar, klinik mikrobiyolojide standart genel besiyerlerin-de geliflemeyen “zor geliflen” bakterilerin izolasyonu için kullan›ld›¤›nda “zengin-lefltirilmifl genel besiyeri” olarak de¤erlendirilir. G›da mikrobiyolojisinde elde edi-len bir izolat›n hemoliz reaksiyonunun belirlenmesi amac› ile kullan›ld›¤›nda iseidentifikasyon besiyeridir. Bir klinik örnekten sadece ß-hemoliz yapan bakterilerinizolasyonu için kullan›l›yorsa bu kez diferansiyel besiyeri olarak de¤erlendirilir.

Selektif BesiyerleriKar›fl›k mikroflora içerisinde hedeflenen mikroorganizman›n geliflmesini sa¤lamakdi¤er mikroorganizmalar›n geliflmelerini bask›lamak amac›yla çeflitli inhibitör mad-deler kullan›larak haz›rlanan besiyerleridir. Safra tuzlar›, çeflitli boyalar (metilenmavisi, malahit yeflili vb.), sodyum klorür, tellürit, antibiyotikler bu amaçla kulla-n›l›r. Selektif besiyerleri inhibitör kat›lmadan hedeflenen mikroorganizman›n kul-lanabilece¤i di¤er mikroorganizmalar›n kullanamayaca¤› substratlar›n ilavesi ile dehaz›rlanabilir. MacConkey Agar, safra tuzlar› ile kristal viyole içerir. Bu besiorta-m›nda Gram-pozitif mikroorganizmalar›n ço¤u inhibe olur. Eosin Methylene Blue(EMB) Agar ve Lactose Lauryl Tryptose Broth selektif besiyeridir.

Diferansiyel (Ay›rt Edici) BesiyerleriDiferansiyel besiyerlerinde geliflmesi istenen mikroorganizma yan›nda di¤er mik-roorganizmalar da geliflebilir. Ancak baflta koloni morfolojisi olmak üzere çeflitlifarkl›l›klar ile hedef mikroorganizma di¤erlerinden ayr›l›r. Bu tan›mlamaya görediferansiyel besiyerleri, zay›f ve orta güçte selektivite gösteren selektif besiyerle-rinin modifikasyonu olarak nitelendirilebilir. Ay›rt edici besiyerleri haz›rlan›rkenbesi ortam›na çeflitli pH indikatörleri, boya maddeleri, indirgeyiciler, redoks indi-katörleri, jelatin, kazein, lesitin, tributirin, kan gibi çeflitli indikatörler veya mad-


deler kat›l›r. Bir çok mikroorganizma belirli bir karbohidrat› kullan›rken asit olufl-turur ve bu asitlik pH indikatörü ile kolayca belirlenebilir. Ayr›ca mikroorganiz-man›n jelatinaz, lipaz, lesitinaz vb. enzim aktiviteleri besiyerinde oluflan berrakzonlar ile belirlenebilir. Diferansiyel besiyerinde geliflen mikroorganizmalar›n ay-r›m› koloni morfolojisi, enzimatik aktivitelerin belirlenmesi, gaz oluflumunun iz-lenmesi vb. ç›plak gözle yap›labilece¤i gibi, floresansa dayal› olarak kolayca ya-p›labilmektedir. Diferansiyel besiyerleri, amaca göre selektif izolasyon, selektif sa-y›m ve ön identifikasyon amaçlar› ile kullan›lmaktad›r.

Zenginlefltirme BesiyerleriKar›fl›k bir mikroflora içinde hedeflenen bir mikroorganizmay› gelifltirmek, say›s›-n› art›rmak, hücrede olas› hasarlar›n giderilmesini sa¤lamak vb. amaçlarla kullan›-lan zenginlefltirme besiyerleri, ön zenginlefltirme besiyerleri ve selektif zenginlefl-tirme besiyerleri olarak 2 alt gruba ayr›l›r: Ön zenginlefltirme besiyerleri genel ola-rak hasar görmüfl (yaralanm›fl, stres alt›nda) mikroorganizmalar›n aktivitelerini ka-zanmalar› için kullan›lan, bilefliminde inhibitör içermeyen, dolay›s› ile aktivite ka-zanmas› istenen mikroorganizma yan›nda refakatçi mikrofloran›n da geliflmesinisa¤layan s›v› besiyerleridir. Buna göre “özel amaçla kullan›lan genel besiyerleri”olarak da nitelendirilebilirler. Selektif zenginlefltirme besiyerleri ise özel amaçlakullan›lan selektif s›v› besiyerleridir. Selektif zenginlefltirme aflamas›nda kar›fl›kkültür olarak bulunan bakterilerden geliflmesi istenmeyenler, çeflitli selektif inhibi-törlerin kullan›m› ile k›smen ya da tümüyle engellenir. Zenginlefltirme besiyerleri,hedeflenen bakterinin izolasyonunda selektif olmayan ön zenginlefltirme ve selek-tif zenginlefltirme olmak üzere iki kademeli olarak kullan›l›r.

Bu konudaki daha genifl bilgiye http://www.orlab.net/mikrobiyoloji/942300030.pdf adre-sinden ulaflabilirsiniz.

SAF KÜLTÜRMikroorganizmalar toprakta, suda, kanalizasyonda, havada, besinlerde ve vücutyüzeyi gibi de¤iflik ortamlarda yayg›n olarak bulunurlar. Do¤ada mikroorganizma-lar, birçok farkl› türlerin oluflturdu¤u topluluklar halinde bulundu¤undan buradanal›nan örnekler besiyerine ekildi¤inde birçok bakteri türü bir arada geliflir. Birdenfazla bakteri türünün üredi¤i kültürlere kar›fl›k kültür ad› verilir. Mikroorganiz-malar›n özelli¤inin incelenmesi ve tan›s›n›n yap›labilmesi için saf kültürlerinin el-de edilmesi gerekmektedir. Bir koloniden al›nan ve üretildi¤inde morfolojik, fizyo-lojik, biyokimyasal ve genel özellikleri birbirinin ayn› olan bakteri kültürüne saf

kültür ad› verilmektedir. Saf kültür yaln›zca bir tür mikroorganizman›n üretilmesiile elde edilen kültürdür. Saf kültür eldesi için çeflitli yöntemler kullan›lmaktad›r.En yayg›n olarak kullan›lan yöntem Petri kutusu içindeki kat› besiyerine ekimdir.Burada önemli olan çevrede bulunan mikroorganizmalar›n ortama giriflini önle-mektir. Çevrede (hava vb.) bulunan istenmeyen organizmalar “kontaminantlar”olarak adland›r›l›r. Kontaminasyonun önlenmesi için aseptik koflullarda çal›flmakgerekir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



Aseptik teknik, çal›fl›lankültürlere istenmeyenmikroorganizmalar›n girifliniönlemede kullan›lanifllemlerdir.

Mikroorganizmalar›nüremesi için gerekli olanbesin maddelerini içerenbesiyerleri (kültür ortam›),ekim iflleminden sonrauygun fiziksel ve kimyasalkoflul alt›nda belli sürelerdebekletildi¤indemikroorganizmalar ürer.Besiyerinde üretilenmikroorganizmalar›ntümüne “kültür” ad›verilmektedir.

Steril besiyeri haz›rland›ktan sonra, bu ortama daha önce gelifltirilmifl olan kar›-fl›k kültürden hedef mikroorganizmaya ait olan tek koloni seçilerek al›n›r. Çizgiekim yöntemi ile ekim yap›l›r. Transfer iflleminde öze kullan›l›r. Petri kutusu içinde-ki agar üzerinde tek bir hücrenin geliflmesi ile koloniler oluflur (fiekil 3.1).

Bu konudaki daha genifl bilgiye http://www.megep.meb.gov.tr/indextr.html adresinden 11.ve 12. S›n›f modüllerinde ilgili k›s›mdan ulaflabilirsiniz.

Koloni Geliflimi E¤er bir bakteri, uygun bir kat› besiyerinde ve uygun koflullarda (›s›, süre, rutubet,oksijen, vs.) üretilirse, gözle görülebilen küme meydana getirir. Bu kümeye kolo-ni ad› verilir. Her koloni tek bir hücreden meydana geldi¤i için saf kültürü temsileder. Bakteri türleri, kendilerine özel, renk, koku, büyüklük ve yap›da kolonilerolufltururlar. Bu karakterler hücrenin genetik kontrolü alt›ndad›r. Koloninin bü-yüklü¤ü ve flekli uygun koflullar (besiyerinin bileflimi, oksijen, ›s›, vs.) alt›nda tür-lere özgüdür (fiekil 3.2). Pigment üreten bakteriler genellikle parlak renkli koloni-ler oluflturur. Pigmentsiz bakteriler grimsi, beyaz›ms› veya krem renginde görünür-ler. Koloniler mukoid görünüfllü olabilir. Yüzeyleri düz, pürüzlü, parlak veya matolabilir (fiekil 3.2). Kat› besi yerlerinde yeni izole edilen sufllara ait koloniler kü-çük, yuvarlak, kenarlar› muntazam, üstü düzgün, kabar›k, parlak ve homojen gö-rünümdedirler. Bu kolonilere “S-tipi” koloni ad› verilir. Eski kültürlerde veya uzunsüre pasajlara maruz kalm›fl sufllar kat› besiyerinde kenarlar› ve üzeri pürüzlü, mat,granüler yap›da koloniler meydana getirirler. Bu koloniye “R-tipi” koloni ad› veri-lir. R-tipi koloni oluflturan patojen mikroorganizmalar, genellikle patojenitelerinide kaybederler. Kolayca fagosite olurlar ve antijenik yetenekleri de zay›flar. Mi-koplasma ve L- formlar›nda, ortas› papillal› kolonilere rastlan›r. M (mukoid) kolo-ni tipi kapsül veya mukoid salg› oluflturan mikroorganizmalarda (Leuconostoc me-senteroides vb.) rastlan›r. Bu koloniler besiyerinden al›n›rken iplik gibi uzar. Tipikhücre duvar› oluflturmayan (L-tipi) mikroorganizmalar kat› ortamlarda üst ve yan-lar› düzensiz, ortalar› dü¤meli ve granüllü koloniler meydana getirirler. Kolonile-rin, bakteri cinslerine ve çevre koflullar›na göre büyüklük, flekil, pigment, koku vedi¤er özelliklerinde de baz› de¤iflmeler meydana gelebilir.


fiekil 3.1

Aseptik yöntem ilesaf kültürhaz›rlanmas›aflamalar›.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



Herbir mikroorganizmahücresi kat› besiyerindedüfltü¤ü yerde (bir çokhücreden oluflan) birtopluluk oluflturur ki bunakoloni ad› verilir.

GEL‹fiMEYE ETK‹ EDEN ÇEVRE FAKTÖRLER‹Mikroorganizmalar›n geliflmeleri üzerine birçok fiziksel ve kimyasal faktör etkiyapmaktad›r:

pHMikroorganizmalar geliflebilmek için belli pH’lara gereksinim duyarlar (Tablo 3.5).Her türün geliflebildi¤i bir pH de¤eri vard›r. Mikroorganizmalar›n ço¤u pH 5-9 de-¤erlerinde geliflirler. 2 den daha düflük ve 10 dan daha yüksek pH de¤erlerinde sa-dece bir kaç tür geliflebilir. pH’n›n mikroorganizmalar›n üremeleri üzerine etkisiçok fazlad›r. pH daki küçük bir de¤ifliklik bile üremeyi durdurabilir. Mikroorganiz-malar›n ço¤u pH 6,0 -8,0 aras›nda iyi geliflirler. Bunun yan›nda pH 1-9 aras›ndakide¤erlerde de geliflebilen mikroorganizmalar vard›r. Düflük pH de¤erlerinde geli-flebilen mikroorganizmalar asidofiller olarak isimlendirilir. Asidofiller için opti-mum pH 1-5,5 aras›ndad›r. 1-2 gibi çok düflük pH da geliflebilen mikroorganizma-lar “ekstrem asidofil” lerdir. Küfler aside daha toleransl›d›r. Bir çok küf 5 ve dahadüflük pH de¤erlerinde rahatça geliflebilirler. pH 2 gibi çok düflük de¤erlerde bilegeliflenleri vard›r. Genellikle patojen bakteriler pH de¤iflikliklerine daha hassast›r-lar. 5,5-8,0 pH de¤erlerinde geliflebilen mikroorganizmalar nötrofillerdir ve bunla-r›n optimum pH aral›¤› 5,5 ile 8 aras›ndad›r. 10-11 gibi yüksek pH de¤erlerinde ge-liflebilen mikroorganizmalara alkalinofilik ad› verilir. 10 ve daha yüksek pH’ dageliflebilen mikroorganizmalar “ekstrem alkalinofilik”tir (fiekil 3.3). Soda gölleri veyüksek karbonatl› topraklarda bulunurlar. Thiobacillus, Thermoplasma, Sulfolobusgibi asidofiller hariç, bakterilerin ço¤u nötral pH’ larda en iyi geliflirler. Obligat asi-dofiller için nötral ortamlar toksik etki yapar.


pH çözeltideki H+ iyonlar›konsantrasyonunun negatiflogaritmas›d›r. ÇözeltilerdekiH+ iyonlar›n›nkonsantrasyonu ölçülereksonuç pH olarak verilir.pHskalas› 0.0-14.0aras›ndad›r.

Tablo 3.5Mikroorganizmalar›ngeliflebilecekleri pHde¤erleri.

Mikroorganizma pH

Bakteriler 1,0-9,8

E.coli 4,4-9,0

S. paratyphi 4,5 - 7,8

Küfler 1,5-11,0

Aspergillus orizae 1,6 - 9,3

Penicillium variabile 1,6 - 11,1

Mayalar 2.5-8.5

Candida pseudotropicalis 2,3 - 8,8

Hansenula canadensis 2,1 - 8,6

fiekil 3.2

Bakterilerde kolonimorfolojisi

Besi yerlerinin pH’s› mikroorganizmalar›n isteklerine göre ayarlan›r. S›cakl›kde¤ifliklikleri ortam›n pH’s›nda da de¤iflmelere yol açar. S›cakl›k artt›kça pH asidedo¤ru kayar. Mikroorganizmalar›n metabolik aktiviteleri sonucu oluflan art›klar› dapH de¤iflimine neden olur. Bunun sonucunda üreme olumsuz bir flekilde etkilenir.Bunu engellemek için besi yerlerine pH’y› belirli seviyede tutan tampon maddelerilave edilir. Bu amaçla K2HPO4, KH2PO4, NaH2PO4, Na2HPO4 gibi maddeler kul-lan›l›r. Bu maddeler ortamda meydana gelen H+ ve OH- iyonlar› ile bileflikler ya-parak iyonlar›n serbest kalmas›na engel olur. Böylece ortam›n pH’s› hemen asit ve-ya alkali duruma geçmez. Belirli bir süre normal s›n›rlar içerisinde kal›r. Kültür or-tamlar›n›n pH’s› çok asidik ise sodyum hidroksit gibi alkalin bileflikler ile, bazik isehidroklorik asit gibi asidik bileflikler ile ayarlan›r. Kültür ortam›na ilave edilen in-dikatör boyalar mikroorganizmalar›n büyümeleri ve aktiviteleri sonucunda pH da-ki de¤iflmeleri gösterir.

Küf gelifltirmek için haz›rlayaca¤›n›z besiyerinin pH’s›n› kaça ayarlamal›s›n›z?

S›cakl›kS›cakl›k mikroorganizmalar›n canl›l›¤›n›n devam› ve geliflme için önemli faktörler-den biridir. S›cakl›k artt›¤›nda hücre içerisinde meydana gelen kimyasal ve enzi-matik reaksiyonlar h›zlan›r ve buna ba¤l› olarak büyüme de h›zlan›r. Ancak, bellis›cakl›klar›n üzerindeki çok yüksek s›cakl›klarda proteinler, nükleik asitler ve di-¤er hücre komponentleri zarar görür.

Mikroorganizmalar belirli s›cakl›k dereceleri aras›nda ço¤alabilirler (Tablo 3.6).Geliflme optimum s›cakl›k derecesinde en iyi flekilde gerçekleflir. Optimum s›cak-l›k minimum s›cakl›ktan çok maksimum s›cakl›¤a yak›nd›r. Geliflmenin meydanageldi¤i en yüksek s›cakl›¤a do¤ru gidildikçe ço¤alma yavafllar. Minimum s›cakl›kderecesinde ise ço¤alma bafllar (fiekil 3.4). Bu s›cakl›¤›n alt›nda enzimatik faaliyet-ler yavafllar veya durur. Bunun sonucu olarak üreme de durur. Ancak buzdolab›s›cakl›¤›nda bir çok mikroorganizma canl›l›¤›n› uzun bir süre devam ettirebilir.Donma derecesinde ise genellikle vejetatif hücreler tahrip olurlar. Sporlar düflüksu içerikleri nedeniyle zarar görmezler. Optimum, maksimum ve minimum s›cak-l›k dereceleri her mikroorganizma için karakteristiktir (fiekil 3.4). Ancak tamamensabit de¤ildir çevre flartlar›yla de¤iflebilir.

Mikroorganizmalar en iyi üreyebildikleri s›cakl›k derecelerine göre dört grubaayr›lm›fllard›r.


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Ekstremasidofiller

Asidofiller Nötrofiller Alkalofiller Ekstremalkalofiller

ThiobacillusThermoplasma

FunguslarProtozoa

E. coliS. aureus

AktinomisetlerProteus vulgaris

Bacillusalcalophilus

pH

fiekil 3.3

Mikroorganizmalar›ngeliflebildikleri pHaral›klar›na göres›n›fland›r›lmas›.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

Çok yüksek s›cak ya da çokdüflük so¤ukta yaflayabilenorganizmalar ekstremofillerolarak isimlendirilirler.

Psikrofil (So¤uk seven) MikroorganizmalarBu gruba daha çok nehir, deniz ve göllerde ve kutuplarda yaflayan mikroorganiz-malar girer. Dünya yüzeyinin yar›s›ndan fazlas›n› kaplayan okyanuslar, ortalama5°C, aç›k okyanuslar›n derinli¤i ise 1-3 °C sabit s›cakl›¤a sahiptir. Kuzey ve güneykutuplar›n›n topraklar› sürekli olarak donmufl vaziyettedir veya yaz mevsimindesadece birkaç hafta don de¤ildir. ‹flte bu so¤uk çevrelerde de baz› mikroorganiz-malar bulunmaktad›r. Mikroorganizmalar s›v› suyun bulundu¤u herhangi bir dü-flük s›cakl›kta geliflebilirler. Donmufl materyalde metabolik olarak aktif ve geliflebi-len mikroorganizmalar›n bulundu¤u küçük s›v› su cepleri vard›r. Buzullarda, pro-karyotlar›n iyi geliflip üreyebildi¤i küçük, s›v› su kanal a¤› bulunmaktad›r. Düflüks›cakl›klarda en iyi geliflen organizmalara psikrofilik ad› verilir. Optimal büyümes›cakl›¤› 15 °C ya da daha alt›nda, maksimum büyüme s›cakl›¤› 20 °C alt›n›n ve mi-nimal büyüme s›cakl›¤› ise 0 °C ya da daha alt›nda olan organizmalar psikrofil(kriyofil) olarak tan›mlan›r. 0 °C’ de geliflen fakat 20-40 °C’ de optimum geliflmegösteren organizmalar psikrotolerant (fakültatif psikrofil=psikrotrof)) olarak isim-lendirilir. Bu mikroorganizmalar ›l›man iklim toprak ve sular›ndan izole edilebilir.Bunlar›n maksimum s›cakl›¤› 35°C’ dir. Optimum s›cakl›k derecesi 15°C ve dahadüflük s›cakl›k dereceleri olan mikroorganizmalar obligat psikrofil mikroorganiz-malard›r. Bu mikroorganizmalarda geliflme için minimum s›cakl›k 0°C ve daha dü-flüktür. Psikrofillerin 30°C’ nin üzerindeki s›cakl›klarda protein ve di¤er önemlimadde sentezlerinin durmas›yla ölüm bafllar. Pseudomonas, Flavobacterium, Ac-hromobacter ve Alcaligenes cinslerine ait bir çok tür psikrofiliktir. Psikrofillerin en-zim sistemleri ve protein sentezleri düflük s›cakl›kta çal›flmaktad›r.

Psikrofiller oda s›cakl›¤›nda h›zl› bir flekilde ölürler. Bu özelliklerinden dolay›,psikrofillerin laboratuvar çal›flmalar›; örneklenmeleri, laboratuvara tafl›nmalar›, izo-lasyon ya da di¤er uygulamalar esnas›nda onlar›n kesinlikle ›s›nmad›klar›ndanemin olunmas›n› gerektirir.

Grup Üst s›cakl›k limiti (°C)

Hayvanlar

Bal›k ve di¤er sucul omurgal›lar 38

Böcekler 45-50

Ostracodlar (crustaceans) 49-50

Bitkiler

Vasküler Bitkiler 45

Yosunlar 50

Ökaryotik Mikroorganizmalar

Protozoa 56

Algler 55-60

Funguslar 60-62

Prokaryotlar

Bakteria

Cyanobacteria 70-74

Anoksijenik fototroflar 70-73

Kemoorganotrofik/Kemolitotrofik Bakteriler 95

Arkea

Kemoorganotrofik/Kemolitotrofik Arkea 121


Tablo 3.6Yaflayanorganizmalar›ngeliflimleri içinflimdiye kadarbilinen üst s›cakl›klimitleri

En iyi çal›fl›lm›fl psikrofillerin baz›lar› kutup bölgelerindeki buz alt›nda ya daiçinde veya di¤er sürekli buz alanlar›nda yo¤un kütleler halinde geliflen alglerdir.Kar alanlar›n›n ya da buzullar›n yüzeyinde görülen k›rm›z› ya da yeflil renk psik-rofilik algler nedeniyle meydana gelir. En yayg›n kar algi Clamydomonas nivalis’dir ve parlak k›rm›z› sporlar› k›rm›z› renkte görünüme neden olur. Psikrotolerantmikroorganizmalar psikrofillerden çok daha yayg›nd›r ve buzdolab›nda depolanan(~4 °C) et, süt ve di¤er günlük ürünler, sebze ve meyveler kadar ›l›k iklimlerdetoprak ve sudan da izole edilebilirler. Psikrotolerant mikroorganizmalar 20-40 °Caras›ndaki s›cakl›kta iyi gelifltikleri için ›l›k çevreler yaz mevsiminde ›s›nd›¤›ndapsikrofiller kadar ›s›ya hassasiyet gösteremezler. Psikrotolerant mikroorganizmalar0 °C’de geliflebilmesine ra¤men bir ço¤u bu s›cakl›kta iyi geliflemez ve kültür orta-m›nda gözle görülebilir olmalar› birkaç haftay› al›r. Bakteriler, funguslar, algler veprotozoonlar›n çeflitli cinsleri psikrotolerant üyeleridir.

Baz› organizmalar düflük s›cakl›klarda geliflme yetene¤ine sahip olmas›na kar-fl›n en düflük s›n›r›n alt›nda üreme mümkün de¤ildir. Saf su 0 °C’de donar, fakatdonma devaml› bir ifllem de¤ildir. Suyun mikroskobik cepleri vard›r ve hatta çokdüflük s›cakl›ktad›r. Suyun kullan›labilirli¤i, mikroorganizma geliflimini mümkünk›lar. Donma mikrobiyal büyümeyi önlemesine ra¤men, mikrobiyal ölüme sebepolmaz. Gliserol ve dimetilsülfoksit (DMSO) gibi suyla kar›flabilen s›v›lar, süspansi-yon ortam›na % 10 oran›nda kar›flt›r›ld›¤›nda, hücrelere girebilir böylece onlar› sukayb›ndan korur ve buz kristali oluflumunu önler. Kriptoprotektanlar denen bu tipmaddelerin ortama ilave edilmesi mikrobiyal kültürlerin çok düflük s›cakl›klardakorunmas› için yayg›n bir yoldur. Uygun bir biçimde haz›rlanan donmufl hücreleruzun süre (10 y›l ya da daha fazla) varl›¤›n› sürdürebilir.

Mezofil MikroorganizmalarPatojen mikroorganizmalar›n ço¤u ve baz› saprofit mikroorganizmalar bu grubagirer. En iyi üreme 20-45 °C aras›nda olur. Minimum 15 °C’de ve maksimum 45 °Cveya üzerinde geliflebilirler. Parazit olan mezofil mikroorganizmalar›n en iyi ço¤al-ma s›cakl›¤› konak vücut s›cakl›¤›d›r. Do¤ada serbest olarak yaflayan mezofilleriçin en uygun s›cakl›k ise 30 °C’dir. Mezofiller genifl bir gruptur. Toprakta ve sudayaflayan mikroorganizmalar›n ço¤u mezofildir. Staphylococcus aureus, Enterococ-cus feacalis, Escherichia coli ve bir protozoon olan Trichomonas vaginalis intesti-nal sisteme veya di¤er organlara yerlefltiklerinden 37 °C geliflen mezofil bakteriler-dir. ‹nsan patojenleri bakteriler genellikle bu grupta yer al›r.

Termofil (s›cak seven ) MikroorganizmalarBunlar s›cak su kaynaklar› çevresinde, sütte, gübrede ve toprakta bulunurlar. 50-70 °C aras›nda ço¤al›rlar. Optimum geliflme s›cakl›¤› 55 °C’dir. Termofil bakterile-rin bir ço¤u ›s›ya dayan›kl›d›r. Silaj, kompost gibi fermente materyallerde s›cakl›k60-65 °C ye eriflti¤i için bu materyaller içinde yayg›n olarak bulunurlar. Bacillusstearothermophilus, Thermobacteriodes, Thermoactinomyces vulgaris, Clostridi-um thermoaceticum termofil bakterilerdir. S›cak su kapl›calar›nda bulunan Ther-mus aquaticus bakterisi de bu gruba girer. 65 °C’nin üzerinde, sadece prokaryo-tik yaflam flekli bulunur, burada Bakteria ve Arkea domainleri üyeleri yer al›r. Birçok termofil (optimum 45-80 °C), kapl›calar kadar di¤er s›cak çevrelerde de bu-lunur. Kapl›calardaki kaynar su, kayna¤›n kenar›ndan tafl›p ve bir yönde akarkenkademeli olarak so¤ur. Bu kademelerde, farkl› s›cakl›k aral›klar›nda ço¤alan fark-l› tür mikroorganizmalar geliflir. Evsel veya endüstriyel s›cak su ›s›t›c›lar›, 55-80°Cs›cakl›¤›ndad›r ve bundan dolay› termofilik prokaryotlar›n geliflebilmesi için uy-gun bir habitatt›r.


Ekstrem TermofillerOptimum s›cakl›k iste¤i 70-75 °C, ve 90-98 °C de geliflebilen mikroorganizmalarekstrem termofillerdir. Ekstrem termofillerin minimum geliflme s›cakl›¤› genellikle75 °C civar›ndad›r. 80 °C’ nin üzerinde optimum geliflen mikroorganizmalar hiper-termofil olarak isimlendirilir. Bir çok s›cak su kayna¤› 150-500 °C ye eriflebilir. Ok-yanus diplerindeki jeotermal ak›nt›lar› 350 °C ve daha yüksektir. Buralarda s›kl›k-la hipertermofilik kemoorganotroflar ve kemolitotroflar geliflir. Pyrodictium occul-tum, Pyrococcus, Pyrobaculum gibi bakteriler içim optimum geliflme s›cakl›¤› 92-105 °C aras›ndad›r. Pyrolobus fumarii 113 °C de geliflirken Pyrodictium sp. 121°Cgeliflebilir. Hipertermofillerin minimum geliflme s›cakl›klar› ise genellikle 70-80 °Cdir. Hipertermofillerin enzimleri ve protein sentezleme sistemleri yüksek s›cakl›k-lara dayan›kl›d›r.

Prokaryotik organizmalar ile ökaryotik organizmalar yüksek s›cakl›kta yaflayabilme du-rumlar›na göre nas›l s›ralan›r?

Oksijen (O2)Mikroorganizmalar›n oksijen ihtiyaçlar› farkl›d›r. Baz› mikroorganizmalar geliflme-leri için oksijene ihtiyaç duyarken baz›lar›da oksijenin ortamda bulunmas›n› iste-mezler. Oksijen isteklerine göre mikroorganizmalar aerob ve anaerob olmak üze-re iki temel gruba ayr›l›r (Tablo 3.7).

Solunum sistemleri eksik olan mikroorganizmalar son elektron al›c›s› olarakoksijeni kullanamazlar. Bu mikroorganizmalar anaerob olarak isimlendirilir. Anae-rob mikroorganizmalar iki gruba ayr›l›r: oksijeni kullanmasa bile varl›¤›n› tolereedebilir ve geliflebilir ki bunlar aerotolerant anaeroblar, oksijen varl›¤›nda yafla-yamayan ve ölen mikroorganizmalar ise obligat (zorunlu) anaeroblar olarakisimlendirilir. Oksijen, hidrojen peroksit, superoksit (O2

-), hidroksil (OH-) gibi ba-z› toksik ürünleri indirger. Aeroblar sahip olduklar› enzimler ile bu ürünleri parça-larlarken, anaeroblarda bu enzimlerin baz›lar› veya hiçbiri yoktur.


fiekil 3.4

-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120

Bü

yüm

e o

ran

›

PsikrofillerPolaromonas vaculate

Ökaryotik algler

PsikrotroflarListeria monocytogenes

MezofillerE. coli

S. aureus

TermofillerB. stearothermophilus

Ekstrem TermofillerMethanothermusThermococcus celer

HipertermofillerPyrodictium spPyrolobus fumari

Minimum Maksimum

Optimum

S›cakl›k

Bakterileringeliflimi ile s›cakl›kiliflkisi.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



5

Aeroblar›n birço¤u geliflmeleri için afl›r› havalanmaya gereksinim duyarlar. Ok-sijen suda zay›f bir flekilde çözündü¤ünden büyüme s›ras›nda mikroorganizmalartaraf›ndan kullan›lan oksijen havadan difüzyonla yeterince h›zl› sa¤lanamaz. Bunedenle kültür ortamlar› kar›flt›r›larak veya ortam içerisine steril hava verilerek ok-sijen ihtiyaç› karfl›lanmaya çal›fl›l›r. Mikroorganizmalar›n oksijen istekleri dikkateal›nd›¤›nda befl grup içinde incelenebilir (fiekil 3.5).

Obligat (zorunlu) Aerob MikroorganizmalarBunlar beslenebilmeleri ve üreyebilmeleri için mutlaka havan›n serbest oksijenineihtiyaç gösterirler. Mikroorganizmalar havadaki moleküler oksijeni elektron al›c›s›olarak kullan›rlar. Hidrojeni, serbest oksijene transfer ederek hidrojen peroksit(H2O2) olufltururlar. Zehirli olan bu madde, mikroorganizmalar›n katalaz enzimiile H2O ve O2’e ayr›flt›r›larak etkisiz hale getirilir. Bakterilerin bir ço¤u ve mantar-lar aerobtur. Protozoa ve funguslar içindeki baz› üyeler aerobik mikroorganizma-lard›r. Algler ise obligat aerobik mikroorganizmalard›r.

Fakültatif Aerob MikroorganizmalarOksijenli ve oksijensiz ortamda bu mikroorganizmalar yaflamlar›n› sürdürebilirler.Oksijenli ve oksijensiz ortamlarda solunumlar›n› sa¤layacak olan enzimlere sahip-tirler. Bu grup mikroorganizmalar anaerobik flartlarda hidrojen al›c›s› olarak kü-kürt, karbon gibi redükte olabilen (indirgenebilen) maddeleri kullanabilirler. Sal-monella, Shigella, Staphylococcus, Streptococcus, Escherichia bu grupta yer alanbakterilerdir.


fiekil 3.5

Mikroorganizmalar›noksijen durumunagöre ço¤almalar›.

GRUPLAR OKS‹JEN ‹HT‹YAÇLARI

AEROBLAR

Obligat ‹htiyac› var

Fakültatif ‹htiyac› yok ancak, O2 oldu¤unda daha iyi geliflir

Mikroaerofilik Düflük seviyede ihtiyaç gösterir

ANAEROBLAR

Aerotolerant ‹htiyac› yok, ancak O2 oldu¤unda geliflme daha iyi de¤ildir

Obligat anaeroblar Zararl›d›r ve öldürücüdür

Tablo 3.7Mikroorganizmalar›noksijen isteklerine göreayr›lmas›.

zorunluaerob

Fakültatifanaerob

Aerotolerantanaerob

zorunluanaerob

Mikroaerofil

Mikroaerofil MikroorganizmalarÇo¤alabilmeleri için az miktarda oksijene ihtiyaç gösteren mikroaerofil mikroor-ganizmalar bulunmaktad›r. Mikroaerofil mikroorganizmalar iyi bir geliflme için %5-6 gibi düflük oksijen miktar›na ve % 8-10 CO2’ e gereksinim duyarlar. Bunlar at-mosferdeki oksijenli ortamlarda veya anaerobik ortamlarda ço¤alamazlar (fiekil3.5). Oksijen oran› % 1-2’ ye kadar düflürüldü¤ünde geliflebilirler. Örnek, Brucel-la abortus.

Aerotolerant MikroorganizmalarAerotolent mikroorganizmalar oksijen bulunsun ya da bulunmas›n geliflmesiniiyi bir flekilde sürdürür (fiekil 3.5). Örnek, Streptococcus feacalis, Lactobacillusplantarum.

Obligat (zorunlu) Anaerob MikroorganizmalarObligat anaeroblar›n oksijene hassasiyetleri de¤iflir. Bu gruba giren mikroorganiz-malar ortamda serbest oksijen bulunmad›¤› zaman üreyebilirler. Oksijenli ortamdaüreyemezler. Bu tip mikroorganizmalara oksijen toksik etki yapar. Bunlarda hidro-jeni oksijene transfer edecek enzim sistemleri yoktur. Nitrat, karbonat, sülfat gibiinorganik birleflikler hidrojen al›c› olarak kullan›l›r (fiekil 3.5). Örnek, Clostridium,Bacteroides.

Anaeroblar›n üremesi düflük oksidasyon redüksiyon potansiyeline ba¤l›d›r.Anaerobik mikroorganizmalarda elektron transport sistemi (ETS) ya bulunmaz ve-ya baz›lar›nda bulunsa bile son elektron al›c›s› O2 de¤ildir. Oksijen yerine sülfat(SO4

-), kükürt (So), nitrat (NO3-) kullan›larak anaerobik solunumla enerji sa¤larlar.

Serbest oksijenin bulundu¤u durumlarda oluflan biyooksidasyon reaksiyonlar›ndagenellikle peroksit (O2

-2) ve süperoksit (O2-) iyonlar› teflekkül eder. Peroksit iyo-

nu hidrojen ile birleflerek hidrojen peroksit (H2O2) oluflturur. Hidrojen peroksitsülfidril (-SH) içeren molekülleri okside ederek onlar› ifllevsiz hale getirdi¤indentoksik etkiye sahiptir. Mikroorganizmalar bunu “katalaz” veya “peroksidaz” enzim-leri ile ayr›flt›r›rlar. Ancak anaerob mikroorganizmalarda bu enzimler bulunmad›¤›için bunlar ayr›flt›r›lamaz ve toksik etki yapar. O2

- iyonu ksantin oksidaz, aldehitoksidaz ve NADP+ oksidaz enzimleri ile ve ortamda H2O2’in bulunmas› durumun-da hidroksil (OH-) radikalinin ortaya ç›kmas›na neden olur. Katalaz ve peroksidazbulunmayan hücrelerde çok reaktif olan OH- radikali oluflur. Süperoksit radikalle-rinden “süperoksit dismutaz” ile korunulabilir. Katalaz da mevcutsa tam korunmasa¤lan›r. Lactobacillus plantarum gibi aerotolerant bakterilerde süperoksit dismu-taz enzimi olmasa bile, bunlar Mn+2 iyonlar›n› kullanarak süperoksit radikallerinibozabilirler. Obligat anaerob mikroorganizmalarda bu enzimler ya bulunmaz yada çok düflüktür. Bu nedenle de oksijen toksik etki yapar ve bu gruptaki bakteri-leri gelifltirmek için anaerob koflullar kullan›l›r.

Bir tüp içindeki kat› besiyerine mikroorganizma ekildi¤i zaman aerob, anaerob ve mikroaerob mikroorganizmalar tüpün hangi bölgesinde geliflir?

Zorunlu anaerob mikroorganizmalar› üretebilmek için oksijensiz ortamlara ge-reksinme vard›r. Anaerob ortam›n sa¤lanmas›nda en çok iki prensipten yararlan›l›r:

1. Besiyeri içindeki oksijenin giderilmesi ve redüksiyon fliddetinin art›r›lmas›.2. Besiyerinin bulundu¤u ortamdaki oksijenin ç›kar›lmas›.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



6

BES‹YER‹ ‹Ç‹NDEK‹ OKS‹JEN‹N G‹DER‹LMES‹ VE REDÜKS‹YON fi‹DDET‹N‹N ARTIRILMASI

Is› ‹le Oksijenin Ç›kar›lmas› 1. S›v› besiyerleri: 10-15 dakika kaynat›larak içinde erimifl olarak bulunan oksi-jen d›flar› ç›kar›labilir. Kaynamadan sonra tüp içinde erimifl halde bulunan oksije-nin absorbsiyonunun engellenmesi için so¤uk su veya buz içine dald›r›l›r. Hemenekim yap›larak besiyerinin üstü, erimifl agar veya parafin ile örtülür.

Kat› besiyerleri de ayn› flekilde kaynat›ld›ktan ve 45 °C’ye kadar so¤uduktansonra ekim yap›larak tüp yavaflça döndürülerek kar›flt›r›l›r. Havan›n girmesi önlen-melidir. Bu flekilde tam bir anaerob ortam sa¤lanamaz. S›v› besiyerine ekimde gazoluflursa üstte bulunan s›v› parafin içinde birikir ya da agar› yukar›ya do¤ru iter.2. Roux metodu: Is›t›lm›fl ve 45 °C’ye kadar so¤utulmufl besiyerine ekim yap›ld›k-tan sonra küçük dar tüplere çekilir ve bu tüplerin iki ucu alevle kapat›l›r. ‹nkübas-yondan sonra üreme oluflan tüpler k›r›larak istenilen ifllem uygulan›r.3. Yar›-kat› agar: Besiyeri kaynat›ld›ktan ve 45°C’ye kadar so¤uduktan sonra dip k›s-m›na ekim yap›l›r. Bu yöntemle besiyerinin üst k›sm›nda anaerob ortam sa¤lanamaz.

Besiyerine Redüktan Maddelerin Kat›lmas›1. S›v› besiyerine, küçük parçalar halinde canl› veya ölü beyin, böbrek, karaci-¤er, et gibi dokular›n kat›lmas› ortam›n redüksiyon fliddetini art›r›r. Üreme tüpündip k›sm›nda olur. Ekimler tüpün dip k›sm›na yap›lmal›d›r. Besiyerinin üzerinekapat›c› bir madde koymaya gerek yoktur. Besiyerinin miktar› 10 ml’den az ol-mamal›d›r.2. S›v› besiyerine glukoz (% 0,5-1), sistein, sodyum formaldehit sulfoksilat, sodyumthioglikolat (% 0,1) askorbik asit (%1,0) gibi redüksiyon özelli¤ine sahip maddelerilave edilir.3. ‹çinde % 1 glukoz bulunan agarl› besiyeri eritildikten sonra 45 °C’ye kadar so-¤utulur ve ekim yap›l›r. Tam anaeroblar tüpün dip k›sm›nda, fakültatifler ise tüpünher taraf›nda üreme gösterirler.

‹ndirgen madde kat›lm›fl kat› veya yar› kat› besiyerleri için Brewer’in özel Petrikutusu kullan›l›r. Glukoz, sodyum thioglikolat, metilen mavisi içeren agar Petri ku-tusuna dökülür. Agar kat›laflt›ktan sonra ekim yap›l›r. Kapa¤› kapat›l›r. Bu kapa¤›nkenarlar› besiyerine de¤di¤i halde orta k›sm› 1 mm yukar›da kal›r. Burada bulunanoksijen thioglikolat yard›m› ile indirgenerek anaerob bir ortam oluflur.

HAVADAK‹ OKS‹JEN‹N G‹DER‹LMES‹Biyolojik Yöntem ile Anaerobik Ortam Oluflturma: Bu yöntemde oksijeni çokseven mikroorganizma ile anaerob mikroorganizma ayn› besiyerine ekilir. Aerobmikroorganizma ortamdaki oksijeni tüketerek ortam›n anaerob hale gelmesi esas›-na dayan›r.

Bunun için yüksekli¤i az bir Petri kutusuna besiyeri konur. Besiyerinin yar›s›naoksijeni çok seven Serratia marcescens gibi aerob bir bakteri, di¤er yar›s›na da anae-rob mikroorganizma ekilir. Petri kutusunun kenarlar› parafin, vazelin, cam macunu,flaster gibi bir madde ile kapat›l›r ve inkübasyona b›rak›l›r. Bafllang›çta Serratia mar-cescens h›zla ço¤al›r. Ortamdaki oksijen tükendikçe Serratia marcescens üremesi ya-vafllar. Anaerob flart oluflunca anaerob mikroorganizma geliflmeye bafllar.


Kimyasal Yolla Anaerob Ortam Oluflturma: Bu yöntem pirogalik asidin al-kalen ortamda oksijeni absorbe ederek anaerobik ortam› meydana getirmesi esas›-na dayan›r. Tüpte veya Petri kutusunda yap›labilir. Deney tüpünde besiyerine ekimyap›ld›ktan sonra tüpün a¤z›ndaki pamuk besiyerine de¤meyecek flekilde afla¤› iti-lir ve üzerine 1 gr kadar pirogallik asit kristalleri konur. Pirogallik asit üzerine 10damla % 4 NaOH çözeltisi veya % 20 soda çözeltisinden 1 ml konularak tüpün a¤-z› lastik t›pa ile s›k›ca kapat›l›r. Buchner tüpleri bu amaçla yap›lm›flt›r (fiekil 3.6).

Petri kutusunda ise, burada kullan›lan Petri kutusunun alt› k›sm› derindir. Bu-nun dip taraf› bir ç›k›nt› ile ikiye bölünmüfltür. Bir k›sm›na pirogallik asit, di¤er k›s-m›na NaOH çözeltisi konur. Petri kutusu kapa¤›ndaki besiyerine anaerob bakteriekildikten sonra kapat›l›r. Kapa¤›n kenarlar› hava geçirmeyecek flekilde kapat›l›r.Kapat›lan kutu hafifçe yana e¤ilerek pirogallik asit ile NaOH in kar›flmas› sa¤lan›r.Bu kar›flma an›nda oksijen absorbe edilerek anaerob ortam meydana gelir.

Özel Kültür Kaplar›nda Anaerob Ortam Oluflturma: Anaerob mikroorga-nizmalar›n kolonilerini elde etmek için özel olarak yap›lm›fl kültür kaplar›ndan ya-rarlan›l›r. Bu kaplar içerisinde, hidrojenle oksijenin birleflmesinde katalitik ödevigören ve elektrikle ›s›t›lan platin veya platinize edilmifl asbest vard›r. Petri kutula-r› kavanoza yerlefltirilir, içeriye hidrojen gaz› verilir. Hidrojen içerideki oksijenlebirleflerek, su meydana getirir.

Mekanik Olarak Anaerobik Ortam Oluflturma: Bu amaçla özel flekilde ya-p›lm›fl cam kavanozlar (jar) veya anaerobik etüvler kullan›l›r. Kavanozun veyaetüvün bir muslu¤una tak›lan bir vakum pompas› ile içerideki oksijen ç›kar›l›r. Di-¤er musluk azot veya karbondioksit tüpüne ba¤lanarak ç›kar›lan hava yerine bugazlardan biri veya kar›fl›m› verilir. Bu ifllem bir kaç kez tekrar edilerek iç k›s›m-daki oksijen tamamen uzaklaflt›r›lmaya çal›fl›l›r. Bas›nç bir manometre ile kontroledilmelidir.


fiekil 3.6

Pirogallik asit-Sodyum hidroksityöntemi ile anaerobikmikroorganizmalar›ngelifltirilmesi.

Mantart›pa

CamÇubuk

%4’lükNaOHPirogallik

AsitKristalleri

Pamukt›pa

Mantart›pa

EkimiYap›lm›flKültür

Pamukt›pa

PirogallikAsit +

NaOH

En yayg›n olarak anaerob kavanozlar(Gas Pak sistemi) kullan›lmaktad›r. Buanaerob kavanoz içerisine hidrojen ve kar-bondioksit içeren zarflar konur ve ortam›noksijeni tutulur. Oksijenin olup olmad›¤›n›gösteren metilen mavisi gibi bir indikatörkonur. ‹çinde oksijen oldu¤u zaman mavirenkli olan bu ay›raç (% 0,15 metilen ma-visi, N/16 NaOH, %6 steril dekstroz) renk-siz hale gelir. Gaz içindeki hava H2 gaz› ileyer de¤ifltirir (fiekil 3.7).

Methanojenler gibi obligat anaeroblar›nçal›flmalar› s›ras›nda anaerobik atmosferegereksinim vard›r. Bu tip mikroorganizma-lar oksijene maruz kal›rsa öldükleri içinözel anaerobik kabinler kullan›l›r. Bütünçal›flmalar oksijensiz bir ortamda hidrojenveya azot gaz› püskürtülen bir ortamda ya-p›l›r.

Osmatik Bas›nç ve Su AktivitesiMikroorganizmalar da bütün canl›lar gibi yaflabilmeleri için suya ihtiyaç gösterirler.Besin maddelerinin hücre içine al›nmas›nda, metabolik olaylar›n sürdürülmesinde,metabolizma at›klar›n›n at›lmas›nda, ço¤almada suyun birçok görevleri vard›r.Bakterilerin % 70-90’›n› su teflkil eder. Bu oran düfltükçe bakteri faliyeti azal›r venihayet ölüm bafllar. Bakteri sporlar› kurakl›¤a çok fazla dayan›kl›l›k gösterir. Mik-roorganizmalar›n su ihtiyac›, kullan›labilir su veya su aktivitesi (Sa) terimi ile ifa-de edilir. Su aktivitesi, çözeltinin buhar bas›nc›n›n, ayn› s›cakl›ktaki saf suyun bu-har bas›nc›na oran›d›r. Su aktivitesi 0 ile 1 aras›nda de¤iflir. Mikroorganizmalar0,99-0,60 su aktivitesi de¤erlerinde geliflebilirler.

Su aktivitesi düfltükçe mikroorganizma aktivitesi azal›r. Mikroorganizman›n bu-lundu¤u çevrenin suyu uçurularak, kurutularak, ortama fleker ve tuz gibi madde-ler ilave edilerek su aktivitesi düflürülür. Ortama ilave edilen fleker ve tuz serbestsuyu tutar ve ayr›ca hücre içinin suyunu d›flar› ç›kararak mikroorganizman›n faali-yetini engellerler. Genellikle küfler ve mayalar kurakl›¤a daha dayan›kl›d›rlar. Da-ha düflük su aktivitesi de¤erlerinde geliflebilirler. 0,80-0,85 su aktivitesi de¤erlerin-de sporlar çimlenebilir. Patojen bakterilerin su aktivite de¤erleri 0,98 gibi yüksekbir de¤erdir. Birçok durumda hücre sitoplazmas› çevreden daha yo¤un bir ortamasahip oldu¤undan su hücre içine difüze olma e¤ilimindedir ve hücre pozitif sudengesindedir. E¤er hücre çevreden daha düflük su aktivitesine sahipse suyunhücreden d›flar› geçme e¤ilimi vard›r. Mikroorganizmalar osmatik bas›nc›n etkisin-den korunmak ve hücre içi osmatik bas›nc›n› art›rmak için baz› maddeler sentez-lerler. Mikroorganizmalarda osmatik bas›nç, hücre içindeki mineral, karbonhidrat,amino asit, protein, gibi inorganik ve organik maddeler taraf›ndan oluflturulur veosmatik bas›nç türlere göre de¤ifliklik gösterir.

Osmatik bas›nç ile su aktivitesi aras›nda ters bir iliflki vard›r. Yüksek osmatikbas›nca sahip olan materyallerin su aktivite de¤erleri düflüktür. Saccharomyces ro-uxii gibi osmotolerant mikroorganizmalar 0,60 gibi düflük su aktivitesinde gelifle-


Mikroorganizman›n içindeveya üzerinde bulundu¤uortamda atmosferin buharfaz›ndaki sukonsantrasyonunun ayn›s›cakl›kta saf su üzerindekiatmosferin buhar faz›ndakisu konsantrasyonuna oran›su aktivitesini verir.

‹yon konsantrasyonlar› farkl›iki çözelti yar› geçirgen birzarla ayr›ld›¤›nda çok yo¤unortamdan az yo¤un ortamado¤ru bir geçifl olacakt›r.Geçifl her iki taraf›n iyonkonsantrasyonlar› veyaosmatik bas›nc› eflitoluncaya kadar devam eder.

BASINÇBASINÇKONTROLÜKONTROLÜ

K‹L‹TK‹L‹T

KAPAKKAPAK

JARJAR

‹ND‹KATÖR‹ND‹KATÖRGASPAKGASPAK

PETR‹ KAPLARIPETR‹ KAPLARI

PALLAD‹UMPALLAD‹UMPELLETLER‹PELLETLER‹

2H2H22+O+O22 2H2H22OO

COCO22

HH22

OO22

fiekil 3.7

GasPak sistem

bilir. Bu mikroorganizmalar düflük su aktivitesine sahip ortamlarda geliflmek içinhücreleri içindeki suyu tutabilmek amac›yla çeflitli maddeler sentezleyerek hücreiçindeki osmatik bas›nç› yükeltirler. Bu nedenle de düflük su aktivitesi de¤erlerin-de geliflebilirler. Halofil bakteriler 0,75 su aktivitesi de¤erlerinde geliflirler.

Karbondioksit (CO2)Ototrof mikroorganizmalar karbon kayna¤› olarak karbondioksite ihtiyaç gösterir-ler. Bunun yan›nda heterotrof mikroorganizmalar ço¤almaya bafllayabilmek için azmiktarda karbondioksite ihtiyaç gösterirler. Heterotrof mikroorganizmalar için ha-vadaki karbondioksit yeterlidir. Baz› bakteriler ise daha fazla karbondioksite ihti-yaç gösterirler. Bunlar en iyi % 5-10 karbondioksit içeren ortamlarda üreyebilirler.Örnek, Streptococcus pneumonia, Brucella abortus.

Yüzey GerilimiMikroorganizmalar›n içinde bulunduklar› s›v› ile, kendi hücrelerinin yüzeyi aras›n-da moleküler bir gerilim vard›r. Bu gerilimin dengede olmas› gerekmektedir. Budenge sa¤lanamazsa hücreye madde girifl ve ç›k›fl› engellenece¤inden hücre bes-lenemez. Yüzey gerilimi yüksek besiyerinde geliflerek zar yapan Bacillus subtilis,besiyerine yüzey gerilimini düflürücü sodyum risinioleat gibi bir madde ilave edil-di¤inde yüzeyde zar oluflturmaz, homojen bir bulan›kl›k oluflturur.

Oksidasyon-Redüksiyon PotansiyeliOksidasyon-redüksiyon potansiyeli elektriksel bir olayd›r. Mikroorganizmalar›nbeslendikleri ortamda bulunan ve elektron aktar›m›na dayanan bir güçtür. Elek-tronlar›n bir maddeden di¤er bir maddeye geçifli ile iki madde aras›nda potansiyelbir fark meydana gelir. Oksitleyici maddeler fazla elektron verebilme gücünde ol-duklar›ndan elektriksel potansiyelleri yüksektir, indirgeyici maddelerin ki ise dü-flüktür. Bir ortamda okside olan ve redükte olan maddelerin elektron yo¤unlukla-r› birbirine eflitse o ortamda oksidasyon-redüksiyon potansiyeli s›f›rd›r. Besiyerin-de oksidasyon-redüksiyon potansiyeli milivolt olarak ölçülebilmekte ve Eh ilegösterilmektedir.

Anaerob mikroorganizmalar, düflük oksidasyon-redüksiyon potansiyeli olanyani fazla redükleyici, dolay›s›yla oksijen tutucu negatif Eh de¤erine sahip besiye-rinde üreyebilirler. Sodyum tiyoglikolat, sodyum formaldehit, sulfoksilat, askorbikasit gibi kimyasal maddeler veya yürek, ci¤er, beyin gibi doku parçalar› besiorta-m›n›n oksidasyon-redüksiyon potansiyelini düflürürler. Aerob mikroorganizmalarpozitif Eh de¤erlerine ihtiyaç duyarlar.

Oksidasyon redüksiyon potansiyeli -400 mv olan bir ortamda hangi mikroorganizmalarço¤alabilir?

Ifl›kFotosentetik bakteriler ve mavi-yeflil algler fotosentez yapabilmek için ›fl›¤a gerek-sinim duyarlar. Ifl›k enerjisi fotosentez pigmentleri yoluyla kimyasal enerji halindedepo edilir. Fotosentezle üretilen maddelerin bir k›sm› yap› maddesi olarak, birk›sm› da enerji eldesinde kullan›l›r. Günefl enerjisi baz› bakterilere ise öldürücü et-kide bulunur.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



7

Tuz Denizlerde yaflayan mikroorganizmalar belli yo¤unlukta tuza gereksinim gösterir-ler. Yüksek tuzlu ortamlarda yaflayan mikroorganizmalara halofiller ad› verilir. Bumikroorganizmalardan bir k›sm› çok tuzlu ortamlarda yaflarlar ki bunlara ekstremhalofiller (zorunlu halofilik) ad› verilir. Bunlar›n optimum geliflimi için % 15-30tuz gerekir, örne¤in Halobacterium. Bunlara salamura çözeltilerinde, tuzla ifllemgörmüfl besin maddelerinde, tuzlu topraklarda ve tuz gölünde rastlan›r. Bir k›sm›da ›l›ml› halofiliktir. Bunlar tuzlu olmayan ortamlara da uyum gösterebilirler.Deniz mikroorganizlar›n›n da hücre membran›n›n stabilitesi ve enzimlerinin akti-vitesi için sodyum iyonuna gereksinimleri vard›r.

Halofil bir mikroorganizma nereden ve nas›l izole edilebilir?

Bas›nçDerin deniz ve okyanuslarda yaflayan mikroorganizmalar yüksek hidrostatik bas›n-c›n etkisi alt›ndad›r. Yüksek bas›nç alt›nda yaflayan mikroorganizmalara barofilikmikroorganizmalar ad› verilir. Bu mikroorganizmalar ancak bas›nç uygulanan or-tamlarda geliflebilir. Yüksek bas›nç alt›nda yaflayan ancak düflük bas›nç alt›nda ya-flamlar›n› sürdürebilen mikroorganizmalara barotolerant ad› verilir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



8


Mikroorganizmalar›n beslenme flekillerini aç›k-layabilmek.Mikrobiyal hücreler hareket, besin maddelerinintafl›nmas› ve di¤er hücre fonksiyonlar› için ener-jiye gereksinim duyarlar. Kullan›lan enerjininkayna¤›na göre mikroorganizmalar fototrof vekemototrof mikroorganizmalar olmak üzere iki-ye ayr›l›r. Elektron veya hidrojen vericisi kaynak-lar›na göre ise mikroorganizmalar iki gruba ayr›l-maktad›r: litotrof ve organotrof. Mikroorganiz-malar karbon kaynaklar›na göre ise ototrof veheteretrof olarak ayr›l›rlar.

Besin maddelerini tan›mlayabilmek.Hücreler su, inorganik iyonlar, ve organik mad-deler gibi küçük molekülleri içermektedirler.Protein ve nükleik asit gibi makromolekülleri ya-p›lmas› önem tafl›maktad›r. Hücre esas olarakkarbon, oksijen, hidrojen ve nitrojen olmak üze-re dört tip elementi içermektedir. Bunlara ilaveolarak fosfor, kalsiyum, magnezyum, sulfür, de-mir, çinko, manganez, bak›r, molibden, kobaltbulunur. Mikroorganizmalar›n geliflmeleri ve üre-meleri için gerekli besin maddeleri makrobesin-ler, mikrobesinler ile vitaminler, amino asitler,pürinler, pirimidinler ve ya¤ asitleri gibi geliflmefaktörleridir.

Mikroorganizmalar›n geliflebilmeleri için gereklibesi ortamlar›n› haz›rlayabilmek.Mikroorganizmalar› izole edebilmek ve saf kül-türlerini üretebilmek için besiyerlerine (besior-tamlar›) ihtiyaç vard›r. Besiyerleri canl› ve cans›zortamlar olarak ikiye ayr›l›rlar. Genel besiyerleri,herhangi bir inhibitör madde içermeyen, çok sa-y›da mikroorganizman›n geliflmesini sa¤layan ge-nel besiyerleridir. Kar›fl›k mikroflora içerisindehedeflenen mikroorganizman›n geliflmesini sa¤-lamak di¤er mikroorganizmalar›n geliflmelerinibask›lamak amac›yla çeflitli inhibitör maddelerkullan›larak haz›rlanan besiyerleri ise selektif be-siyerleridir. Diferansiyel besiyerlerinde geliflmesiistenen mikroorganizma yan›nda di¤er mikroor-ganizmalar da geliflebilir. Kar›fl›k bir mikrofloraiçinde hedeflenen bir mikroorganizmay› gelifltir-mek, say›s›n› art›rmak, hücrede olas› hasarlar›ngiderilmesini sa¤lamak vb. amaçlarla kullan›lanzenginlefltirme besiyerleri kullan›l›r.

Saf kültür elde edebilmek.Uygun besiyeri üzerine öze ile al›nan hedef ko-loniden çizgi yöntemi ile ekim yap›l›r. Buradaaseptik koflullara dikkat edilmelidir. Tek tek düfl-müfl her koloni saf kültürü temsil eder.

Mikroorganizmalar›n geliflmesinde etkili olançevre koflullar›n› aç›klayabilmek. Mikroorganizmalar geliflebilmek için belli pH’la-r› isterler ve her türün geliflebildi¤i bir pH de¤e-ri vard›r. Mikroorganizmalar pH iste¤ine göreasidofiller, alkalinofiller olarak adland›r›l›r. Opti-mum, maksimum ve minimum s›cakl›k derecele-ri her mikroorganizma için karakteristiktir. S›-cakl›k isteklerine göre mikroorganizmalar psik-rofil, mezofil, termofil ve ekstrem termofiller ilehipertermofiller olmak üzere befl gruba ayr›l›r.Oksijen isteklerine göre mikroorganizmalar ae-rob ve anaerob olmak üzere iki temel gruba ay-r›l›r. Ayr›ca aerotolerant anaeroblar, obligat (zo-runlu) anaeroblar vard›r. Bunlara ilave olarakmikroorganizmalar› geliflmesini osmatik bas›nç,su aktivitesi, karbondioksit, yüzey gerilimi, oksi-dasyon-redüksiyon potansiyeli, ›fl›k tuz ve ba-s›nç ta etkilemektedir.

Anaerobik mikroorganizmalar› gelifltirebile-ceksiniz.Anaerobik mikroorganizmalar› gelifltirmek içinya besiyeri içindeki oksijen giderilir veya orta-m›n redüksiyon fliddeti art›r›l›r. Bu amaçla besi-yeri kaynat›l›r ve daha sonra h›zla so¤utulur.Yada besiyerine bir tak›m redüktan maddeler kat›-l›r. Ortamdaki oksijenin giderilmesi ise biyolojikyöntemle, kimyasal yolla ve özel cihazlar kulla-n›larak yap›labilir.

Özet

1NA M A Ç

2NA M A Ç

3NA M A Ç

4NA M A Ç

5NA M A Ç

6NA M A Ç


1. Mikroorganizmalar içinde en termofilik özellik gös-teren mikroorganizma afla¤›dakilerden hangisinin içeri-sinde yer al›r?

a. Bakterilerb. Arkeac. Fungusd. Mayae. Virus

2. ‹nsanlarda hastal›k etkeni bir bakteriyi gelifltirmekiçin afla¤›daki s›cakl›klardan hangisi kullan›lmal›d›r?

a. 30 °Cb. 37 °Cc. 45 °Cd. 50 °Ce. 55 °C

3. Enerji kayna¤› olarak ›fl›¤›, karbon kayna¤› olarakkarbondioksiti kullanan mikroorganizmalar afla¤›daki-lerden hangisidir?

a. Fototrofb. Fotoheterotrofc. Litotrofd. Kemoototrofe. Kemoheterotrof

4. Biyolojik yöntem kullan›larak anaerobik bir bakterigelifltirmek istiyorsak afla¤›dakilerden hangisini kulla-n›r›z?

a. Pirogallik asitb. NaOHc. Clostridium sp.d. Serratia marcescens

e. Glikoz

5. Yüksek tuz konsantrasyonu olmadan geliflme gös-termeyen bakterilere ne isim verilir?

a. Termofilb. Halofilc. Barofild. Osmotolerante. Psikrofil

6. Geliflmeleri büyüme faktörlerine ba¤l› olan mikroor-ganizmalara ne isim verilir?

a. Okzotrof b. Prototrof c. Ototrofd. Heterotrofe. Fotototrof

7. Hücreler taraf›ndan sentezlenen demir ba¤lay›c›ajanlara ne denir?

a. Sideroforb. Enterobaktin c. Mikobaktin d. Basillibaktin e. Hepsi

8. MacConkey Agar afla¤›daki besiyeri gruplar›ndanhangisine girmektedir?

a. Selektif besiyerib. Genel besiyeric. Diferansiyel besiyerid. Zenginlefltirme besiyeri e. Hiçbiri

9. Afla¤›daki maddelerden hangisi anaerobik mikroor-ganizmalara toksik etki yapmaktad›r?

a. NaClb. Riboflavinc. Nitrojend. H2O2

e. KCl

10. Bir koloniden al›nan ve üretildi¤inde morfolojik,fizyolojik, biyokimyasal ve genel özellikleri birbirininayn› olan bakteri kültürüne ne isim verilir?

a. Kar›fl›k kültürb. Parazitc. Saprofitd. Kontaminante. Saf kültür


1. a Ayr›nt›l› bilgi için “S›cakl›k” konusuna bak›n›z.2. b Ayr›nt›l› bilgi için “S›cakl›k” konusuna bak›n›z.3. a Ayr›nt›l› bilgi için “Mikroorganizmalarda Bes-

lenme” konusuna bak›n›z.4. d Ayr›nt›l› bilgi için “Havadaki Oksijenin Gideril-

mesi” konusuna bak›n›z.5. b Ayr›nt›l› bilgi için “Tuzun Etkisi” konusuna bak›n›z.6. a Ayr›nt›l› bilgi için “Geliflme Faktörleri” konusu-

na bak›n›z.7. e Ayr›nt›l› bilgi için “Makro Besin Maddeleri” ko-

nusuna bak›n›z.8. a Ayr›nt›l› bilgi için “Besiyeri Çeflitleri” konusuna

bak›n›z.9. d Ayr›nt›l› bilgi için “Oksijenin Etkisi” konusuna

bak›n›z.10. e Ayr›nt›l› bilgi için “Saf Kültür” konusuna bak›n›z.

S›ra Sizde Yan›t Anahtar› S›ra Sizde 1

S›ra Sizde 2

S›ra Sizde 3Mikroorganizmalar enerjiyi ›fl›ktan, inorganik kimyasal-lardan ve organik kimyasallardan sa¤lar.

S›ra Sizde 4Asidik olmal› (pH 3.5)

S›ra Sizde 5Genelde prokaryotik organizmalar ökaryotiklerin geli-flebildi¤i s›cakl›klardan daha yüksek s›cakl›klarda geli-flebilirler, prokaryotlar›n en termofili¤i Arkea türleridirve fototrofik olmayan organizmalar fototrofik organiz-malar›n yaflayabildi¤inden daha yüksek s›cakl›klardayaflayabilirler

S›ra Sizde 6 Aeroblar tüpün üst bölgesinde, anaeroblar tüpün diptaraf›nda. Mikroaeroblar ise üste yak›n bir bölgede ge-liflirler.

S›ra Sizde 7Anaerobik mikroorganizmalar

S›ra Sizde 8Yüksek tuz içeren salamura g›dalar, tuz gölleri gibi çev-relerden al›nan örnekler tuz oran› yüksek bir besiyeri-ne ekilerek izole edilebilr.

Yararlan›lan KaynaklarArda M. (2000.) Temel Mikrobiyoloji. Geniflletilmifl 2.

Bask›. Medisan yay›n serisi no: 46, Ankara.Arda M. (1981). Genel Bakteriyoloji. Ankara Üniversite-

si Veteriner Fakültesi Yay›nlar› 369. Ders kitab› 267.Ankara Üniversitesi Bas›m Evi. Ankara.

Halkman, A.K. (2005). G›da mikrobiyolojisi uygulama-lar›. Baflak Matbaac›l›k Ltd. fiti., Ankara

Madigan M.T., Martinko J.M., Dunlap P.V., Clark D.P.(2009). Brock Biology of Microorganisms, 12th Edi-tion. Pearson Education, Inc., San Fransisco.

Öner M. (2001). Genel Mikrobiyoloji. 4. Bask›. Ege Üni-versitesi Fen Fakültesi Kitaplar serisi no: 94, EgeÜniversitesi bas›mevi, Bornova, ‹zmir.

Schaechter, M., Ingraham, J.L., Neidhardt, F.C. (2006).Microbe. American Society for Microbiology, ASMPress.Washington, D.C.

Todar, K. (2008). Todars online text book of bacterio-logy. Control of Microbial Growth http://www.text-bookofbacteriology.net/kt_toc.html

Tunail N. (2009.) Mikrobiyoloji. Pelin Ofset. Ankara.Uçar F., Tamer A. Ü., Yafla ‹., Koçyi¤it A. (2007). Pro-

karyotik Çeflitlilik. Güven Kitabevi, ‹zmir.

Baflvurulabilecek Kaynaklarhttp://tr.wikipedia.org, Eriflim tarihi: 14/4/09http://inst.bact.wisc.edu/inst/index.php?module=Book

... Eriflim tarihi: 14/4/09www.megep.meb.gov.tr Eriflim tarihi: 14/4/09

Bakteriyal

fotosentez

Ökaryotlardaki

fotosentez

Organizma Mor ve yeflil

bakteriler

Algler, Cyanobacteria,

bitkiler

Klorofil Bakteriyoklorofil Klorofil a

Oksijen üretimi Yok Var

Fotosentetik

elektron vericisi

H2S, kükürt

bileflikleri baz›

organik bileflikler

H2O

Beslenme tipi Enerji kayna¤› Karbon kayna¤›

Fotoototrof Ifl›k Karbondioksit

Fotoheterotrof Ifl›k Organik bileflikler

Kemoototroflar ‹norganik bileflikler CO2

Kemoheterotrof Organik bileflikler Organik bileflikler



Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Bakterilerdeki ço¤almay› aç›klayabilecek,Bakteriyal populasyonlarda geliflmeyi aç›klayabilecek,Geliflmenin ölçülme yöntemlerini aç›klayabilecek,Mikroorganizmalar›n kontrol alt›na al›nmas›nda hangi yöntemlerin kullan›la-bilece¤ini de¤erlendirebilecek,Antibiyotik ve kemoterapötikleri aç›klayabilecek ve uygulamalar›n›zda kulla-nabileceksiniz.


• ‹kiye Bölünme• Fts Proteinleri• Eksponansiyel Geliflme• Generasyon Süresi• Kemostat• Toplam Hücre

• Sterilizasyon• Dezenfeksiyon• Kontaminasyon• Mikrobiyostatik• Mikrobiyosidal• Antibiyotik

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

NNNN

N

GenelMikrobiyoloji

• MiKROORGANiZMALARDA ÇO⁄ALMA(=ÜREME)

• BAKTER‹YAL POPULASYONLARINGEL‹fiMES‹ (=BÜYÜMES‹)

• GEL‹fiMEN‹N ÖLÇÜLMES‹• M‹KROORGAN‹ZMALARIN KONTROL

ALTINA ALINMASI• F‹Z‹KSEL YÖNTEMLERLE KONTROL • K‹MYASAL YÖNTEMLERLE KONTROL • ANT‹B‹YOT‹KLER VE

KEMOTERAPÖT‹KLER‹NM‹KROORGAN‹ZMALAR ÜZER‹NEETK‹S‹


MikroorganizmalardaÇo¤alma ve GeliflmeninKontrol Alt›na Al›nmas›

MiKROORGANiZMALARDA ÇO⁄ALMA (=ÜREME)Canl›lar›n nesillerini sürdürmek amac› ile kendilerine benzer yap› ve özelliklerde-ki yeni canl›lar› meydana getirmelerine “üreme” ad› verilir. Mikroorganizmalar ge-nellikle aseksüel (efleysiz) üredikleri için, tek bir hücrenin say› art›fl› için ço¤almaterimi kullan›lacakt›r.

Bakteri ve riketsiyalar genellikle ikiye bölünerek ço¤al›rlar. Silindir veya çubukfleklindeki bakterilerde bölünme uzun eksene dik yönde olur. Koklarda ise, herhangi bir çap yönünde meydana gelebilir. Çubuk fleklindeki bakterilerde önce or-tadan içeriye do¤ru bir girinti oluflur, daha sonra ikiye bölünür. Kok fleklindekibakterilerde ise hücre önce biraz uzar daha sonra ikiye bölünür. Spiral fleklindekibakteriler de ayn› flekilde bölünürler. Ancak E. coli’ nin baz› mutant tiplerinde ve-rici (erkek) ve al›c› (difli) hücrelerin bulundu¤u ve konjügasyon sonucunda vericihücreye ait genetik materyal al›c› hücreye geçer ki buna “rekombinasyon” ad› ve-rilir. Rekombinasyon bir ço¤alma flekli de¤il, sadece gen aktar›m mekanizmas›d›r.

Funguslarda ço¤alma genellikle uzun ve dallanan hiflerde çeflitli flekillerde olu-flan ve durumlar›na göre de¤iflik isimler alan sporlar ile oluflmaktad›r. Mayalardaise genellikle hücrenin tomurcuklanmas› ile olmaktad›r. Bu konudaki ayr›nt›l› bil-giler bu kitapta 7. ünitede verilecektir. Virüsler ise ço¤alabilmek için canl› bir ko-nak hücreye gereksinim duyarlar. Virüslerde ço¤alma Genel Biyoloji dersi Mikro-organzimalar›n Yap›s› ve ‹fllevi Ünitesinde verilmektedir.

Ço¤alma mikrobiyal fonksiyonun bir parças›d›r. Bakteriyal hücre kendini dub-like edebilen (bir benzerini oluflturabilen) bir makinedir. Bakteriyal hücreler 2000kadar farkl› kimyasal reaksiyonu gerçeklefltirebilirler. Bu reaksiyonlar›n baz›lar›enerji transformasyonlar›n› (dönüflümlerini) içerirken di¤er reaksiyonlar küçükmoleküllerin sentezi (makromoleküllerin yap›tafllar›) ve de enzimatik reaksiyonlariçin gerekli olan çeflitli kofaktörler ve koenzimlerin sentezini içerir. Bununla birlik-te hücre sentezinin ana reaksiyonlar› “polimerizasyon” reaksiyonlar›d›r.

‹kiye BölünmeÇo¤u prokaryotta tek bir hücrenin geliflimi, hücre iki yeni hücreye bölününceyekadar devam eder, bu ifllem “ikiye bölünme” olarak adland›r›l›r. Örne¤in; kokoba-sil fleklindeki Escherichia coli’ nin geliflen bir kültüründe en küçük hücrelerin yak-lafl›k iki kat› uzunlu¤a ç›kt›¤› görülmektedir ve son bir bölünme neticesinde hücreiki yavru hücreye ayr›lmaktad›r (fiekil 4.1). Bu bölünme sitoplazmik membran›n

MikroorganizmalardaÇo¤alma ve GeliflmeninKontrol Alt›na Al›nmas›

Ço¤alma: Birmikroorganizman›n kendibenzerini oluflturmas›d›r.(hücre say›s›n›n ikiyeç›kmas›).

içe do¤ru gelifliminin bir sonucudur. Hücre ço¤almas› süresince tüm hücre bile-flenleri say›ca artar, her bir hücre ba¤›ms›z bir hücre olabilmek için kromozom vedi¤er makromolekülleri, monomerleri ve inorganik iyonlar›n tümünü al›r. ‹ki hüc-re aras›nda replike olan DNA molekülünün bölünmesi, her bir yavru hücreye gi-decek olan kromozom kopyalar›n›n ayr›lmas›na yol açan septum (bölme) oluflu-mu ile bölünme süresince membrana ba¤l› kalan DNA’ ya ba¤l›d›r (fiekil 4.1).

Hücre bölünmesinde “Fts proteinleri” ad› verilen baz› proteinler gereklidir. Bugrup proteinlerden FtsZ anahtar bir proteindir. FtsZ yap›sal olarak ökaryotlar›n hüc-

re bölünmesinde önemli bir proteinolan tubulin’e benzerlik göstermek-tedir. Fts proteinleri hücrede “divi-zom” denilen bir bölünme aparat› ileetkileflim halindedir. Çubuk fleklin-deki hücrelerde, divizom oluflumuhücrenin tam merkezinde hücre si-lindiri civar›ndaki bir halkada FtsZmoleküllerinin tutunmas› ile bafllar(fiekil 4.2). Bu yer sonuçta hücre bö-lünme düzlemi haline gelecektir. BirE. coli hücresinde yaklafl›k 10.000FtsZ molekülü halka fleklinde poli-merize olur ve sonra halkalar FtsA veZipA’ yi içeren di¤er hücre bölünmeproteinlerine tutunurlar. FtsA divi-zomdaki bir çok protein toplulu¤un-dan enerji sa¤layan ATP hidrolizeden enzimdir. ZipA, FtsZ halkas›n›sitoplazmik membrana ba¤layan birtutturucudur (fiekil 4.2).

Divizomlar FtsI gibi peptidoglu-kan sentezine kat›lan proteinleri de

içerirler. FtsI, aktivitesi penicilin antibiyoti¤i ile bloke edildi¤i için “penicilin ba¤-layan protein” olarak da isimlendirilir. Divizom bir hücre orijinal boyunun iki kat›


fiekil 4.1

Çubuk fieklindekiBir Prokaryotta‹kiye Bölünme‹fllemi.

fiekil 4.2

FtsZ Halkas› veHücre Bölünmesi(Madigan ve ark.2009)

boyuna uzayana kadar her iki yönde yeni sitoplazmik membran ve hücre duvarmateryallerinin sentezini sa¤lar. Bunu takiben, flekil 4.1 de gösterildi¤i gibi, daral-ma iki yavru hücreyi veren septum fleklinden meydana gelir. Bakterilerdeki tam birhücre için gerekli olan bölünme zaman› oldukça de¤iflkendir ve besin ve genetikgibi faktörlere ba¤l›d›r. En iyi besin koflullar› alt›nda E. coli yaklafl›k 20 dakikadadöngüyü tamamlayabilir.

BAKTER‹YAL POPULASYONLARIN GEL‹fiMES‹ (=BÜYÜMES‹)Tek bir mikroorganizma hücresindeki büyüme oran› hücrelerin küçük olmas›nedeniyle ölçülemez ancak, bir mikrobiyal populasyondaki say›ca art›fl ölçüle-bilir. Mikroorganizmalarda büyüme; tek bir mikrobiyal hücre kütlesindeki art›flveya bir populasyondaki mikrobiyal hücrelerin say›s›ndaki art›fl olarak tan›m-lan›r. Bu nedenle yüksek canl›lardaki büyüme ile mikroorganizmalardaki bü-yümeyi kar›flt›rmamak gerekir ve mikroorganizma populasyonlar›nda say›ca ar-t›fl için geliflme sözcü¤ü kullan›lacakt›r. “Geliflme oran›” ise birim zamandahücre say›s›ndaki de¤iflmedir. Hücre bölünmesi döngüsü süresince, yap›sal bi-leflenlerin tümü iki kat›na ç›kar. Bir hücreden oluflan iki hücreye “generas-yon=nesil”, iki generasyon aras›nda geçen süreye de “generasyon zaman›” de-nir. Böylece generasyon zaman›, hücre populasyonunun iki kat›na ç›kmas› içingerekli olan zaman olarak tan›mlan›r. Generasyon zaman› mikroorganizmayagöre de¤ifliklik gösterir. E. coli için generasyon zaman› 15-20 dakikad›r. Bu sü-re Pseudomonas’larda 10 dakika iken Mycobacterium tuberculosis’te 13-15 saa-te ç›kabilmektedir.

Eksponansiyel (Logaritmik) Geliflme‹ki kat›na ç›kma süresi 30 dk olan tek bir hücre ile bafllayan bir geliflme deneyifiekil. 4.3’de gösterilmifltir. Birim zamanda populasyondaki hücre say›s›n›n iki ka-t›na ulaflmas› “eksponensiyel geliflme” olarak tan›mlan›r. Böyle bir deneyde, hüc-re say›s› geçen zamana karfl›l›k aritmetik koordinatlar üzerinde grafiklendi¤inde,sabit flekilde artan bir e¤im ile bir e¤ri elde edilir. Bununla birlikte bu e¤imdengeliflme oran› bilgisini elde et-mek zordur. Hücre say›s›n›nlogaritmik (log10) ve zaman›naritmetik olarak gösterildi¤iyar› logaritmik bir grafikte düzbir çizgi elde edilir. Yar› loga-ritmik grafikler generasyon sa-y›s›n› ve zaman›n› hesaplamakiçin pratik bir yoldur. ‹ki kat›-na ç›kma süresi grafikten di-rek olarak okunabilir. Ekspo-nansiyel geliflim özelliklerin-den biri hücre say›s›ndaki art›floran›n›n bafllang›çta yavafl fa-kat belirli bir zamanda dahah›zl› bir oranda artmas›d›r. Buart›fl hücre say›s›nda bir patla-maya neden olur.

734. Ünite - Mikroorganizmalarda Ço¤alma ve Gel iflmenin Kontro l A l t ›na Al ›nmas›

Geliflme:Bir mikroorganizmapopulasyonunun say›s›n›nartmas›.

fiekil 4.3

EksponensiyelGeliflme E¤risi

Generasyon Süresinin Hesaplanmas›Eksponansiyel olarak geliflen bir bakteri kültüründe, hücre say›s›ndaki art›fl geo-metrik bir art›flt›r. Bu geometrik art›fltan dolay› bafllang›çtaki bir kültürde mevcutolan hücre say›s› ile bir eksponansiyel geliflme periyodundan sonra mevcut olanhücre say›s› aras›nda direkt bir iliflki vard›r.

N= No. 2n

Kesikli bir kültürde, bafllang›çta besiyerine afl›lanan hücre say›s› No ise, n (ge-nerasyon say›s›) defa bölündükten sonraki hücre say›s› N’dir. Kültürdeki populas-yonun 1 saatte kaç kez ikiye bölündü¤ü ise bölünme h›z› (v) ile bulunur.

Hücre populasyonunun generasyon zaman› g, t/n=1/v olarak hesaplan›r.t eksponansiyel geliflimin saati ya da dakikas›d›r. Böylece bafllang›çtaki bir bil-

giden ve eksponansiyel olarak geliflen bir hücre populasyonunda son hücre say›-s›ndan n, t ve g’ yi hesaplamak mümkündür. Denklemden n’yi ifade etmek içinafla¤›daki dönüflüm gereklidir.

N= No. 2n

Log N = Log No + n Log 2Log N - Log No = n Log 2

Bir grafi¤in nas›l oluflturulaca¤›n› örneklemek için fiekil.4.3’teki alt grafi¤i kul-lan›rsak: generasyon süresi 2 saat bu durumda grafikten direkt olarak belirlenmek-tedir, ayn› zamanda denklemden de elde edilebilmektedir. N = 108, No = 5x107 vet = 2 böylece

n= 3.3 [log 108 - log (5x107)] = 3.3 (8-7.69) = 3.3 (0,301) = 1

generasyon zaman› t/n = 2/1 = 2 saat. Generasyon zaman›n› g eksponansiyelgeliflim yar› logoritmik haritada elde edilen e¤iminden de hesaplanabilir (e¤im ola-rak = 0.301/g).

Mikroorganizmalar›n en h›zl› geliflme evresi hangi evredir?

Populasyonlar›n Geliflme DöngüleriGeliflme periyodu s›ras›nda ortama besin maddesi ilave edilmezse ve at›k madde-ler al›nmazsa bu tip geliflmeye durgun veya kesikli kültür ad› verilir. E¤er saf birorganizma s›v› besi yerine ekildikten sonra uygun flartlarda inkübasyona b›rak›l›r-sa belirgin dönemler gösterir (flekil 4.4). Bu dönemler; Lag dönemi (latent dönem),logaritmik ço¤alma dönemi, durma dönemi ve ölme dönemidir.

Lag dönemi: Herhangi bir yafll› kültürden veya 4 °C de muhafaza edilen ya-t›k agar tüplerinden taze broth besi ortam›na aktar›lan kültürler bir bafllang›ç (lag)dönemi gösterirler. Bu dönemde mikroorganizma say›s› sabit kalmaktad›r. Mikro-organizmalar›n metabolik faaliyetleri artmakta protein ve ribozomlar gibi makro-moleküllerin sentezi yap›lmaktad›r. Bunun yan›nda kendilerini bulunduklar› orta-ma adapte ederek, latent veya gizli dönemde mikroorganizma kendini ço¤alma-ya haz›rlamaktad›r.

nN N N No o=

Log - Log

Log 2 =

log - Log

0,301 = 3,,3 (log - Log )N No


Generasyon süresi birbölünme için geçen süredir.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1

Logaritmik ço¤alma dönemi: Bu dönemde mikroorganizmalar›n ço¤almala-r› sabit bir h›z kazanmaktad›r. Generasyon zaman› bu dönemde en k›sa, hücreboylar› en küçüktür. H›zla ço¤almakta olan hücrelerin genç ve biyoaktif olmalar›,onlara fiziksel ve kimyasal etkilere ve özellikle kemoterapotiklere karfl› duyarl›l›kkazand›rmaktad›r. Bu dönemdeki hücre say›s› zamana karfl› düz bir e¤ri göster-mektedir. Log faz› süresince kültür içinde hücrelerin geliflmesi pH, s›cakl›k ve be-si ortam›n›n çeflidi gibi çevresel faktörlere ba¤l›d›r.

Ço¤alman›n durma dönemi: Ortamdaki besin maddelerinin azalmas›, meta-bolizma art›¤›, toksik maddelerin fazlalaflmas›, pH n›n elveriflsiz hale gelmesi ilerespirasyon (solunum) ve beslenme zorlaflmaktad›r. Bu dönemde bölünen ve ölenhücrelerin say›s› aras›nda bir denge vard›r. Bu dönemde ço¤alma yavafllamakta veço¤alma oran›nda hücre ölmektedir.

Azalma (ölme) dönemi: Bu dönem eksponensiyal dönemin tam tersidir. Budönemde ölen hücrelerin say›s› yeniden meydana gelenlerden fazlad›r. Toksikat›klar›n ortamda birikmesi ve çeflitli litik enzimlerin sal›nmas› ile ortam flartlar› el-veriflsiz hale geldi¤i için hücreler h›zla ölmeye bafllar.

Mikroorganizmalar›n antibiyotik, kimyasal maddeler gibi etkenlere en hassas olduklar›evre hangi evredir?

Saf olarak ço¤almaya b›rak›lan mikroorganizmalar›n hepsi ayn› anda bölün-mezler yani bir k›sm› ikiye bölünürken di¤er bir k›sm› da yukar›da bahsedilendönemlerin birinde olabilir. Genetik veya özel çal›flmalarda kültür ortam›ndakimikroorganizmalar›n hepsinin ayn› anda bölünmesi istenebilir. Mikroorganizma-lar›n ayn› anda bölünmelerine “senkron bölünme” ad› verilir. Baz› mikroorganiz-malar bölünmeleri için bir tak›m kimyasal maddelere ihtiyaç gösterirler, bu mad-deler olmad›kça bölünme bu mikroorganizmalarda gerçekleflmez. E¤er besiyeri-ne bu madde ilave edilecek olursa hepsi ayn› anda bölünmeye bafllar. Yine dü-flük s›cakl›kta tutulan mikroorganizmalar optimal s›cakl›¤a getirilince hep birlikteço¤almaktad›rlar.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

fiekil 4.4

Durma faz›

Ölme faz›

Eksponansiyelgeliflme faz›

Zaman (Saat)

Lagfaz›

Hüc

re S

ay›s

› (Lo

g 10/

ml)

Statik Bir KültürdeMikroorganizmalar›nÇo¤alma Dönemleri

Sürekli Kültür: KemostatBelli hacimde bir kültür ortam›nda meydana gelen geliflme organizmalar›n faaliyet-leri ile sürekli olarak de¤ifltirilir. Bu de¤iflim, kültür ortam› art›k geliflme için elve-riflsiz oluncaya kadar sürer. “Kesikli kültürde” eksponansiyel geliflimin erken dö-nemlerinde koflullar oldukça sabit kalabilir fakat sonraki dönemlerde hücre say›s›fazla artmaya bafllad›¤›nda kültür ortam›n›n kimyasal bilefliminde genellikle etkilide¤iflmeler meydana gelir. Ancak birçok çal›flmada uzun periyotlar için kültürünsürekli kullan›lmas› istenir. “Sürekli bir kültürde”, sabit hacimli bir ak›fl sistemiesast›r. Sürekli olarak ortam eklenir ve uzaklaflt›r›l›r. Böyle bir sistem dengelendi-¤inde, hücre say›s› ve besin sabit kal›r ve sistem, sürekli durum olarak ifade edilir.

Kullan›lan sürekli kültür aletinin en yayg›n tipi kemostat’t›r Kemostat hem po-pulasyon yo¤unlu¤unun hem de kültürün geliflme oran›n›n kontrol edilmesine izinverir. Kemostat›n kontrolünde dilüsyon oran› ile s›n›rlanan karbon ve nitrojen kay-na¤› gibi bir besinin konsantrasyonu kullan›l›r. Kemostatta geliflme oran› ve gelifl-me verimi birbirinden ba¤›ms›z olarak kontrol edilebilir. Geliflme oran›, dilüsyonoran› ayarlanarak ve geliflme verimi ise s›n›rl› miktarda mevcut olan bir besininkonsantrasyonu de¤ifltirilerek sa¤lan›r. Yüksek dilüsyon oranlar›nda organizma ye-terince h›zl› geliflmez. Çok düflük dilüsyon oranlar›nda ise hücrelerin büyük bir bö-lümü besinsizlikten ölebilir çünkü s›n›rlay›c› besin, hücre metabolizmas›n›n korun-mas›na izin veren yeterli h›zda eklenememektedir.

GEL‹fiMEN‹N ÖLÇÜLMES‹Geliflme hücre kütlesinin a¤›rl›¤› veya hücrelerin say›s›ndaki de¤iflimler takip edi-lerek ölçülür. Geliflmenin ölçülmesi, say›sal geliflmenin ölçülmesi (total hücre sa-y›s›n›n ölçümü, canl› hücre say›s›n›n ölçülmesi) ve kitlesel geliflmenin ölçülmesi(Direk ve indirek yolla) fleklinde yap›l›r.

Geliflmenin Say›sal ÖlçülmesiToplam hücre say›m›: Populasyondaki hücreler mikroskop alt›nda say›larak öl-çülebilir. Bu yöntem direk mikroskobik say›m olarak isimlendirilir. Mikroorganiz-ma say›m› yap›lacak olan materyalin, mikroskop alt›nda incelenmesi prensibinedayan›r. Direkt mikroskobik say›m lam üzerinde kurutulmufl örneklerde (Breedyöntemi) ve s›v› örneklerde yap›labilir. Genellikle bakteri say›m›nda kullan›lanBreed yönteminin esas›; belli bir hacmin (genellikle 0,01 ml) 1 cm2 alan üzerineyay›lmas› kurutulmas› ve boyanarak say›m›n bu alanda yap›lmas›d›r. S›v› örnekler-de ise bakteriler için Petroff-Hausser lam›, maya veya fungus sporu gibi daha bü-yük yap›lar için Thoma lam› gibi özel sayma lamlar› kullan›l›r Cam üzerinde bellikareler iflaretlenmifltir. ‹flaretli alan üzerinde her bir kare bilinen hacimde s›v› içe-rir (fiekil 4.5). Direkt mikroskobik say›m yöntemi, mikrobiyal hücre say›s›n› tayinetmenin en k›sa yoludur. Bu yöntemle ölü hücreler canl› hücrelerden ay›rt edile-mez. Küçük hücreleri mikroskop alt›nda görmek zordur ve baz› hücreler gözdenkaçabilir. Bu nedenlerle do¤ru say›ma eriflmek zordur. Örnek boyanmad›¤› zamanfaz-kontrast mikroskoba gereksimin vard›r. Bu yöntem düflük konsantrasyondakihücre süspansiyonlar› için uygun de¤ildir.

Mikroskobik say›m yönteminin dezavantajlar›n› say›n›z.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3

“Elektronik parça say›m›” (Coul-ter Counter) yöntemi fungus, mayave protozoa gibi büyük mikroorga-nizmalar için uygulanabilir. Bakte-riler için çok uygun de¤ildir. ‹kielektrot (genellikle platin) aras›n-dan elektrik ak›m› ileten çok küçükbir delikten mikroorganizmalar ge-çerken her hücre, elektrik ak›m›n-da ani bir “impedans” yükselmesiyapar. Delikten geçen parçac›¤›nboyu ve hacmine ba¤l› olmak üze-re bu impedans de¤iflmesi bir voltajpulsu (s›çramas›) oluflturur. Bu s›ç-ramalar özel bir sistem içinde de-¤erlendirilerek elektrotlar aras›ndangeçen parçac›¤›n büyüklü¤ü ve/ve-ya say›s› belirlenir.

Bu konudaki daha genifl bilgiye http://www.orlab.net/mikrobiyoloji/110030200.pdf adre-sinden eriflebilirsiniz.

Canl› hücre say›m›: Bu yöntem uygun agar besiortam› üzerinde oluflan kolo-nilerin say›m› esas›na dayan›r. Bu nedenle de “canl› say›m” veya “plak say›m›” di-ye isimlendirilir. Bu yöntemin esas› her canl› hücrenin bir koloni oluflturmas›d›r.Dökme plak ve yayma plak fleklinde uygulan›r. Say›m› yap›lacak örne¤in uygunseri dilüsyonlar› (=seyreltmeleri) yap›l›r (fiekil 4.6). Uygun agarl› besiyerine ekim-leri gerçeklefltirilir. Koloni oluflturmas› için gerekli inkübasyona b›rak›l›r. ‹nkübas-yon süresinin sonunda Petri kutusundaki koloniler say›l›r. Toplam koloni say›s› di-lüsyon faktörü ile çarp›larak örnekteki canl› hücre say›s› bulunur. Sonuç incelenenörne¤in özelli¤ine göre kob/ml, kob/g veya kob/cm2 olarak verilir. Dökme plakyönteminde uygun dilüsyonlardan Petri kutusu içerisine 1ml aktar›larak üzerineuygun besiyeri dökülerek kar›flt›r›l›r. Yayma plakta ise önce uygun besiyeri Petrikutusuna dökülür donduktan sonra ekim yap›l›r (fiekil 4.7).


fiekil 4.5

Thoma Lam›ile DirektMikroskobikSay›m›.

fiekil 4.6

Seri DilüsyonKullan›larak Canl›Hücre Say›m› ‹çinYöntem

Kob: koloni oluflturan birim.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



Plak say›mda hangi tip hücreler say›l›r? Direk mikroskobik say›mdan fark›n› aç›klay›n›z?

“Membran filtre tekni¤i”nde su, (herhangi bir s›v›) veya havan›n belirli bir hac-minde bulunan bakteriler membran filtresi üzerinde toplan›r. Bu filtre uygun besi-yeri içeren Petri kab› içine yerlefltirilir. Petri kapa¤› kapat›larak inkübe edilir ve ko-loniler görülünce say›m yap›l›r. Filtreden geçirilen ortam›n hacmi ve burada say›-lan koloni say›s› belli oldu¤undan belirli hacimdeki bakteri say›s› hesaplan›r.

Bu konudaki daha genifl bilgiye http://www.megep.meb.gov.tr/indextr.html adresindeneriflebilirsiniz.

Kitlesel Geliflmenin ÖlçülmesiCanl› hücre say›s›na ba¤l› k›yaslamal› say› belirleme yöntemleri bir standart e¤riyedayanarak mikroorganizma say›s›n›n bulunmas› esas›na dayan›r. ‹ndirek say›myöntemleridir. Bu yöntemlerde ayn› hücre süspansiyonundan canl› hücre say›m›ile birlikte optik yo¤unluk, kuru madde veya protein tayinleri yap›l›r ve elde edi-len sonuçlar canl› hücre say›s›na karfl› bir e¤ride gösterilir. Daha sonra, ayn› mik-roorganizman›n üretildi¤i bir ortamdaki canl› hücre say›s›, e¤ride yer alan di¤erparametrelerden birinin belirlenmesi ile saptan›r.

Standarda dayal› say›m yöntemleri ile mikroorganizma say›s›n›n belirlenmesioldukça süratli yöntemlerdir ve en do¤ru sonuç protein tayini ile al›n›r. Bunu s›-ras› ile kuru madde tayini ve optik yo¤unluk yöntemleri izler. “Turbidimetre yön-temi” s›v› ortamlarda bulunan bakteri say›s›n›n hesaplanmas›nda kullan›l›r. H›zl›


Petrikutusukutusukutusu

BesiyeriBesiyeriBesiyeri

Pipet

AlkolAlkolAlkol

‹nkübasyon

Koloniler

PipetPetrikutusukutusukutusu

BesiyeriBesiyeriBesiyeri

‹nkübasyon

Besiyeri içindekikoloni

Yüzeydeki koloniÜzerine steril besiyeridökülerek kar›flt›r›l›r

Uygun dilüsyondan pipet ileçekilerek steril bofl petriye aktar›l›r

Dökme Plak Yöntemi

Yayma Plak Yöntemi

Besiyeri petrikusunadökülür

Öncekipipetile çekilir

Petrikutusundakiagar üzerine aktar›l›r

Drigalski spatülüsterilize edilir

Önceki petri kutusundakiagar üzerine drigalskispatülü ile yay›l›r

Drigalski spatülü

fiekil 4.7

Yayma Plak ve Dökme Plak Yöntemi.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



bir yöntemdir. Yöntemin esas› bulan›kl›l›¤a dayal›d›r. S›v› bir ortamdaki bakterisay›s› artt›kça bulan›kl›l›k ta artar. Bakteri say›s› ile bulan›kl›l›k aras›nda bir iliflkivard›r. Bulan›kl›l›k spektrofotometre ya da fotometre ile ölçülür Fotosel, hücretaraf›ndan tutulmayan ›fl›k miktar›n› ölçer ve optik yo¤unluk ya da fotometre bi-rimini verir.

“Hücrelerin kuru a¤›rl›¤›n›n” tayini, mikroorganizmalar›n çok küçük olmas› ne-deniyle zordur. Bu nedenle bu yöntem çok yo¤un hücre süspansiyonlar›nda uy-gulanabilir. Bu yöntemi uygularken ortam maddelerini hücrelerin üzerinden uzak-laflt›rmak için hücreler y›kan›r ve kuru a¤›rl›k tayin edilir. “Azot içeri¤i tayin edile-rek”, (bakteriler kendi kuru a¤›rl›klar›n›n % 14 ü kadar azot içerirler) bakteri süs-pansiyonun azot içeri¤i tayin edilir. Bu ifllemden önce hücrelerin y›kanarak azotbulaflmas› giderilme¤e çal›fl›l›r. Bu yöntem titiz çal›flmaya, alete, zamana ve malze-meye gereksinim gösterir.

Metabolik aktiviteye dayal› ölçüm yöntemi: Mikroorganizmalar bulun-duklar› ortamda geliflmeleri için bir tak›m maddeleri kullan›rlarken, bir yandanda ortamda yeni maddeler olufltururlar. Ortamda üretilen ve/veya tüketilen mad-delerin nicel olarak ölçülmesi ile mikrobiyal geliflme hakk›nda bilgi elde edilebi-lir. Bu yöntemde geliflmenin olup olmad›¤› basitçe gösterilebildi¤i gibi, metabo-lik aktivite sonucunda ortamda oluflan de¤iflimlerin farkl› yollarla ölçülmesi ilede sonuca var›labilir. Redüktaz testleri metabolizmaya dayal› yöntemlere örnekolarak verilebilir.

Bu konudaki daha genifl bilgiye http://www.orlab.net/mikrobiyoloji/110030300.pdf adre-sinden eriflebilirsiniz.

M‹KROORGAN‹ZMALARIN KONTROL ALTINAALINMASIBaz› mikroorganizmalar insan, hayvan ve bitkilerde çeflitli hastal›klara neden olur-lar. Baz›lar› ise besinlerimizin bozulmas›na yol açarlar. Bunun yan›nda besinlerdeoluflturduklar› toksik maddelerle insan ve hayvanlar›n sa¤l›¤›na zararl› etkilerdebulunurlar. ‹flte mikroorganizmalar›n tehlikelerinden kendimizi korumam›z içinonlar› belirli yerlerde kontrol alt›na almam›z gerekir. Aksi halde mikrobiyal enfek-siyonlardan kendimizi korumam›z, besin maddelerimizin bozulmas›n› önlememizgüçleflir. Mikroorganizmalardan g›da sanayiinde, bitki korumada, t›pta, toprak ve-rimlili¤inde, çevre korumada ve daha birçok sahada yararlan›l›r. Bu mikroorganiz-malar›n faydalar›n› art›rmak zararl› mikroorganizmalar›n zararlar›n› azaltmak ama-c›yla da mikroorganizmalar›n kontrol alt›na al›nmas› gerekmektedir.

Mikroorganizmalar›n kontrol alt›na al›nmas›, onlar›n ya tamamen öldürülerekortadan kald›r›lmas› ya da ço¤almalar›n›n durdurulmas› veya yavafllat›lmas›ylamümkün olur. Bu amaçla çeflitli fiziksel ve kimyasal yöntemlere baflvurulur.

Sterilizasyon, bir ortamdaki bütün mikroorganizmalar›n tamamen öldürülme-si ifllemidir. Steril madde denilince hiçbir canl› bulunmayan madde anlafl›l›r. Steri-lizasyon ›s›, radyasyon, kimyasal maddeler ve filtrasyon ile yap›labilir. Laboratu-varda kullan›lan ›s›ya duyarl› maddelerin sterilizasyonunda so¤uk sterilizasyon uy-gulan›r. Sterilizasyon uygulanm›fl maddelere ve eflyalara “steril” ad› verilir. Sterilolan bir ortama veya eflyalara mikroorganizmalar›n bulaflmas› ise “kontaminas-yon” olarak isimlendirirlir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



Sterilizasyon: Bir maddeninüzerinde veya içindebulunan tümmikroorganizmalardanar›nd›r›lmas› iflleminesterilizasyon denir.

Dezenfeksiyon: Cans›znesneler üzerinde bulunanpatojen mikroorganizmalar›elimine eden, genellikleendosporlar› etkilemeyen,dezenfektan ad› verilenkimyasal maddelerle yap›lanifllemdir.

Patojen veya sa¤l›k için zararl› mikroorganizmalar›n vejetatif flekillerini öldür-mek veya onlar› zarars›z flekle sokmak için yap›lan ifllemlere dezenfeksiyon ad›verilir. Dezenfeksiyon genellikle kimyasal maddeler kullan›larak yap›l›r. Bu mad-delere dezenfektan ad› verilir. Baz› dezenfektanlar bakterilerin spor flekillerine et-ki yapmazlar.

Zararl› mikroorganizmalar›n canl› dokuda üreyerek dokuya yay›lmalar› sepsisolarak isimlendirilir. Canl› dokuda enfeksiyon yap›c› mikroorganizmalar›n bulun-mamas›na asepsi denir. Bunun yan›nda asepsi çal›flma alan› içinde istenmeyenmikroorganizmalar›n yok edilmesi anlam›nda da kullan›labilir. Antiseptik, mikro-organizmalar›n ço¤almas›n› durduran, yüksek konsantrasyonda oldu¤unda veyauzun süre temas etti¤inde mikroorganizmalar› öldüren maddelerdir. Maddeler için-de ve maddeler üzerinde zararl› mikrobiyal populasyonu öldürerek onlar›n seviye-sini halk sa¤l›¤›na zarar vermeyecek bir noktaya kadar azaltan ve genellikle kim-yasal olan maddelere “sanitizer” ad› verilir.

Mikrobiyostatik (Statik=ilerleme veya geliflme göstermeyen) maddeyemaruz kalan mikroorganizma ölmez, temas etti¤i sürece ço¤almas› önlenmiflolur. Mikrobiyosidal madde ise mikroorganizmalar üzerine öldürücü etki ya-pan maddelerdir. Bakteriostatik, bakterileri öldürmeden sadece onlar›n geliflmeve baz› faaliyetlerinin önlenmesi durumudur. Bu bakteriyostatik madde ortam-dan uzaklaflt›r›ld›¤›nda bakteri eski normal durumuna dönebilir. Bakterileri öl-düren herhangi bir madde veya etken bakterisit olarak isimlendirilir. Bu terim,funguslar› öldürücü anlam›nda fungisit, virüs öldürücü anlam›nda virüsit olarakkullan›l›r. Antimikrobiyal madde genel olarak mikrobiyal geliflmeye ket vuranmaddedir.

Sterilizasyon ile dezenfeksiyonu karfl›laflt›r›n›z.

F‹Z‹KSEL YÖNTEMLERLE M‹KROORGAN‹ZMALARINKONTROL ALTINA ALINMASIMikroorganizmalar›n kontrol alt›na al›nmas›nda uygulanan fiziksel yöntemleri fluflekilde s›ralayabiliriz: S›cakl›k, kurutma, radyasyon, filtrasyon, sedimentasyon, so-nik dalgalar, osmatik bas›nç, yüksek bas›nç.

S›cakl›k Mikroorganizmalar belli s›cakl›klar içerisinde ço¤alabilirler. S›cakl›k mikroorganiz-malar›n enzimatik faaliyetlerine etki eder. Mikroorganizmalar› kontrol alt›na almakiçin, ya mikroorganizmalar›n üreyebildi¤i minimum s›cakl›¤›n alt›nda ya da maksi-mum s›cakl›¤›n üzerinde ›s›n›n uygulanmas› gerekmektedir. Verilen bir s›cakl›kta,mikroorganizma populasyon yo¤unlu¤unun % 90’›n›n (1 log birimi) azaltmas› içinihtiyaç duyulan zamana “D de¤eri” (Desimal redüksiyon zaman›) ad› verilir ve da-kika ile ifade edilir.

Mikroorganizmalar so¤u¤a s›caktan daha fazla dayan›rlar. So¤u¤un etkisi ilehücre metabolizmas› azal›r veya durur. Bunun sonucu olarak mikroorganizma-lar üreyemezler, ancak canl›l›klar›n› korurlar. Virüs, bakteri, küf ve maya kültür-leri +4°C veya s›f›r›n alt›ndaki s›cakl›k derecelerinde korunurlar. Bunun yan›n-da “liyofilizasyon” ile mikroorganizmalar canl›l›klar›n› y›llarca koruyabilirler. Li-yofilizasyon yönteminde mikroorganizma kültürleri -70°C gibi çok düflük s›cak-


Antisepsi: Enfeksiyonunönlenmesi için, patojenmikroorganizmalar›n yokedilmesi ifllemidir.Antiseptik: Canl›yüzeylerdeki patojenmikroorganizmalar›temizleyerek, antisepsiyisa¤layan kimyasalmaddelerdir.

Bakteriostatik madde,bakterilerin geliflmeleriniyani ço¤almalar›n› onlar›öldürmeksizin önleyici etkiyesahip maddelerdir. Bakteriyostatik: bakterilerinço¤almas›n› durdurankimyasal maddeler. Fungustatik: mantarlar›nço¤almas›n› durdurankimyasal maddeler.Bakterisit:bakteriyi öldürenkimyasal maddeler;Fungisit: mantarlar› öldürenkimyasal maddeler; Virüsit: virüsleri inaktiveeden kimyasal maddeler.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



5

Dezenfektan: Cans›zyüzeylerdeki patojenmikroorganizmalar›temizleyerek, dezenfeksiyonusa¤layan kimyasalmaddelerdir.

l›kta ani olarak dondurulur. Vakum alt›nda kurutulur. Kültürlerin bulundu¤utüp veya fliflelerin havas› boflalt›larak kapat›l›r. Böylece mikroorganizmalar “dor-man” hale geçerek y›llarca canl› olarak kalabilirler. Düflük s›cakl›k ile sterilizas-yon veya dezenfeksiyon yapmak mümkün de¤ildir. Ancak bu yolla, mikroorga-nizmalar›n zararl› etkilerinden korunulabilir. Düflük s›cakl›k derecelerine maruzb›rak›lan mikrobiyal populasyonlarda bafllang›çta baz›lar›n›n öldü¤ü, fakat bafl-lang›çta ölmeyenlerin de populasyon içinde yer alabildi¤i ve bunlar›n düflük de-recelerde dorman halde y›llarca canl› kalabildikleri saptanm›flt›r. Bu nedenlemikroorganizmalar›n laboratuvarda saklanmas›nda düflük ›s›dan yararlan›l›r.Funguslar 4,5 - 5°C’de, bir çok bakteri ve virüsler -20°C’de veya -50 ile -70°C’desaklanabilmektedir.

Yüksek s›cakl›k hücredeki proteinleri kuagüle ederek (p›ht›laflma) hücrele-rin ölümüne neden olur. Mikroorganizmalar yüksek s›cakl›k derecesinde, için-de bulunan proteinlerin tahrip olabilece¤i süre maruz b›rak›l›rsa o mikroorga-nizma ölür. Genel olarak aktif ço¤alma dönemindeki psikrofilik bakteriler 35-40°C’de, mezofil bakterilerin vejetatif formlar› 70°C’de 1-6 dakika içinde ölürler.Mantarlar›n bir ço¤unun vejetatif hücreleri 62°C’de 30 dakikada yafl ›s›da ölür-ler. Termofil bakteriler sitoplazmalar›n›n özel yap›lar› sayesinde 80-90 °C’ye 10dakika dayanabilirler. Endosporlar s›cakl›¤a dayan›kl›d›rlar. Clostridium botuli-num’un sporlar› 120 °C’ye 4-20 dakika dayanabilirler. Bu nedenle ›s› ile kontrol-de s›cakl›k derece ve süresini ayarlarken sporlar›n dayan›kl›l›k durumunu gözönünde bulundurmak gerekir. Virüsler ›s›ya bakterilerin vejetatif hücrelerininki-ne benzer bir durum gösterir. Yafl s›cakl›k derecesi ayn› s›cakl›ktaki kuru ›s›dandaha etkilidir.

Bilinen bir mikroorganizmay› belirli flartlarda 10 dakika içerisinde öldüren endüflük s›cakl›¤a “termal ölüm noktas›” denir. Ancak bir bakteri populasyonu için-de bulunan bakteriler belirli bir öldürücü s›cakl›k derecesi ile karfl›laflt›klar›nda po-pulasyonu oluflturan tüm hücreler ayn› anda ölmezler, tüm populasyonun ölmesiiçin belli bir süreye gereksinim vard›r. Bilinen bir mikroorganizmay› belli bir s›cak-l›k derecesinde öldüren en k›sa süreye “termal ölüm zaman›” ad› verilir. Mikroor-ganizmalar›n türü, say›s›, yafl› ve bulunduklar› ortam›n bileflimi, pH’s›, su muhte-vas› gibi çevre faktörlerinin termal ölüm noktas› ve termal ölüm zaman› üzerine et-kisi vard›r.

Kuru Is›: Kuru ›s› ile mikroorganizmalar›n kontrol alt›na al›nmas›nda farkl›yöntemler uygulanmaktad›r. Mikroorganizmalar›n ekimi s›ras›nda, pipetlerin,tüplerin a¤›zlar›, lam, lamel gibi cam eflyalar alevden birkaç kez geçirilerek ste-rilize edilirler. Atefle dayan›kl› i¤ne, öze gibi metal aletler alevde k›z›l dereceyegelinceye kadar tutularak steril edilerek kullan›l›r. Alevde sterilize edilen bu alet-ler so¤uduktan sonra hemen kullan›lmal›d›r. Yine enfekte materyal yak›larak külhaline getirilir. Bu yönteme “insinerasyon” denir. Is›t›lm›fl kuru hava ile de steri-lizasyon yap›l›r. Kuru sterilizasyon yafl sterilizasyona göre daha az etkin oldu-¤undan sterilizasyon süresini daha uzun tutmak gerekir. Bu amaçla kuru “havasterilizatörü” veya “Pastör f›r›n›” kullan›l›r. Kuru hava sterilizatöründe cam, por-selen, metal malzemeler sterilize edilirler. S›v› ve kat› besiyerleri bünyesindeki suuçaca¤›ndan burada steril edilmez. Sterilizasyon süresi f›r›n›n s›cakl›¤›na görede¤iflir. Genellikle 170°C’de bir saatte, 160°C’de 2-2,5 saatte, 150°C’de üç saattesterilizasyon tamamlan›r.


Yafl Is›: Kaynayan suyun deniz seviyesindeki ›s›s› 100°C’dir. Yafl s›cakl›k kurus›cakl›¤a göre maddelerin içerisine daha kolay nüfus edebildi¤inden mikroorga-nizmalar› daha k›sa zamanda öldürür. Baz› laboratuvar alet ve malzemeleri kayna-yan su içersinde 10-15 dk tutulduktan sonra kullan›l›rlar. Ancak kaynatmayla tambir sterilizasyon sa¤lanamaz. Bakteri sporlar› suyun kaynama derecesinde birkaçsaat canl› kalabilirler. Bu yöntem ile vejetatif formdaki mikroorganizmalar öldürü-lürler. Patojen mikroorganizmalar›n hemen hepsi kaynatmayla ölür. “Su buhar›” dasterilizasyonda kulan›l›r. Bu amaçla normal su buhar› ya da bas›nçl› su buhar› kul-lan›l›r. Normal su buhar› Koch veya Arnold kazan› ad› verilen kazanlarda eldeedilir. Suyun s›cakl›¤› en fazla 100°C ye kadar yükselir. Mikroorganizmalar›n veje-tatif flekilleri ve hatta sporlar›n baz›lar› 60 dakikada öldürülür. Bas›nçl› su buhar›ise otoklavda elde edilir. Otoklavda yüksek s›cakl›kta bozulmayan besi yerleri,kimyasal maddeler ile her türlü cam ve madeni malzeme sterilize edilir. Otoklav-da sterilizasyon 121°C’de 15-20 dakika 1 atm bas›nç alt›nda yap›l›r. Otoklavda ste-rilizasyonun esas›, havan›n su buhar› ile yer de¤ifltirmesi ve böylece buhar arac›l›-¤› ile ›s› aktar›m›n›n daha kolay yap›lmas›d›r. Buna göre, otoklavda önce havan›ntam olarak ç›kmas› sa¤lanmal›, sonra bas›nç art›r›lmal›d›r.

Sterilizasyon iflleminin etkinli¤i, kimyasal ya da biyolojik indikatörler ile kon-trol edilir. Kimyasal indikatörlerin en yayg›n kullan›lan› otoklav fleritleridir. Otok-lava konulan malzemeye bu fleritlerden yap›flt›r›l›r. Standart otoklavlama süresin-de (121°C; 15 dakika), flerit renk de¤ifltirir. Kuru hava sterilizasyonunun kontro-lü için ise otoklav sterilizasyonunda kullan›landan farkl› fleritler kullan›l›r. Biyo-lojik sterilizasyon indikatörü (Sterikon) olarak Geobacillus stearothermophilus(Syn. Bacillus stearothermophilus) sporlar› kullan›l›r. ‹çinde 2 ml Nütrient Broth,107 adet spor ve pH indikatörü bulunan bir ampul otoklava yerlefltirilir. Sporla-r›n 121°C’daki D de¤eri 2 dakikad›r. Buna göre 121°C’da 15 dakikal›k ›s›l ifllem-de ampul içindeki sporlar›n tümü ölür. Otoklav süresi sonunda ampüller inkü-basyona b›rak›l›r. ‹nkübasyon sonunda ampullerde bir de¤ifliklik olmazsa yanimenekfle renk korunuyor ise sterilizasyon etkin bir flekilde gerçekleflmifltir. Ste-rilizasyon yetersizli¤i nedeni ile ampulde tek bakteri sporu bile canl› kalsa inkü-basyon sonunda pH indikatörü arac›l›¤› ile ampul rengi sar›ya döner. Kuru s›cakuygulamas›nda sterilizasyon etkinli¤i, Bacillus atrophaeus (Syn. Bacillus subtilisvar. niger) ile kontrol edilir.

Haz›rlad›¤›n›z besiyerini nerede steril edersiniz?

Yüksek s›cakl›k derecelerinde bozulabilen afl›, serum gibi maddelerin sterilizas-yonu amac› ile uygulanan bir metoda “tindalizasyon” ad› verilir. Bu yöntemle ste-rilize edilecek maddeler 56-100 °C’ de 30-60 dk süre ile 3 gün arka arkaya ›s›t›l›r-lar. Her ›s›tmadan sonra maddeler 37 °C’de 24 saat bekletilir. Böylece spor formun-daki bakteriler vejetatif forma geçerler. Ancak sterilizasyonun 3 günde tamamlana-mad›¤› durumlar da vard›r. Bu durumda gün say›s› artt›r›l›r. Genel olarak süt vemeyve suyu gibi besinlerdeki zararl› mikroorganizmalar›n öldürülmesinde Pastö-rizasyon kullan›l›r ve iki flekilde yap›l›r: 1. Düflük s›cakl›k uzun zaman; 63-65°C’de30 dk bekletilerek ya da, 2. Yüksek s›cakl›k k›sa zaman; 71-72 °C’de 15 sn ›s›t›ld›k-tan sonra s›cakl›k 10 °C’nin alt›na düflürülür. Bu yöntemle bakterilerin % 99’u ölür.Pastörizasyondan amaç patojen mikroorganizmalar›n, özellikle Mycobacterium tu-berculosis (verem etmeni)’ in öldürülmesidir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



6

Pastörizasyon, g›dasanayiinde, besinmaddelerini hastal›k yap›c›mikroorganizmalardanar›nd›rmak amac›ylauygulanan ›s›tma yöntemi.

Bu konudaki detayl› bilgiyi http://www.orlab.net/mikrobiyoloji/ adresinde bulabilirsiniz.

KurutmaBesinlerden suyun uzaklaflt›r›lmas›na kurutma veya dehidratasyon ad› verilir.Tamamen kurutulan besin maddeleri ve yemler bozulmadan uzun süre saklanabi-lirler. Kurutma ile besin üzerindeki mikroorganizmalar›n hepsi ölmez, sadece birk›sm› ölür. Kalanlar ise, su bulunmad›¤›ndan pasif duruma geçerler. Kurutma ileendosporlar, baz› küf sporlar›, protozoa kistleri hariç mikroorganizmalar›n vejeta-tif flekillerinin ço¤u öldürülmüfl olur.

RadyasyonRadyasyonun mikroorganizmalar› öldürmesi yan›nda, çevreyi de etkilemesi ne-deniyle uygulama alan› s›n›rl›d›r. Radyasyon uygulamalar› iyonize radyasyonve iyonize olmayan radyasyon olarak ikiye ayr›labilir: ‹yonize olmayan rad-yasyon UV ›fl›nlar›d›r.

UV ›fl›nlar› k›sa dalga boylu olduklar› için çok az etki etme özelli¤i gösterirler.Bu yüzden UV ›fl›nlar› hava ve yüzeylerdeki mikroorganizma populasyon say›s›n›azaltmada kullan›l›r. UV ›fl›nlar› gözlere zararl›d›r. Bu yüzden kullan›c›lar taraf›n-dan gerekli tedbirler al›narak kullan›lmal›d›r. 2000-3800 A° dalga boylar› aras›nda-ki fleritte yer alan ultraviyole ›fl›nlar› (UV) mikroorganizmalar üzerinde bakterisidözelli¤e sahiptir. Güneflten gelen UV ›fl›nlar›, su yüzeyinde ve havada serbest do-laflan mikroorganizmalar› öldürmektedir. Ultraviyole ›fl›nlar› ile hem mikroorganiz-malar›n zararl› etkilerinden korunurken hemde yararl› mikroorganizmalar ›slahedilerek onlar›n yararlar›n› art›rmak mümkündür. E.coli, Yersinia enterocolitica,Salmonella, Shigella, Pseudomonas, Serratia ve Proteus cinsi Gram-negatif bakteri-ler radyasyona karfl› en hassas olanlar›d›r. Gram-pozitif bakterilerin ise bir k›sm›radyasyona direnç gösterirken, bir k›sm› dirençsizdir. Sporlar radyasyona karfl› çokdirençlidir. Mayalar ise radyasyondan hücrelerin diploid ya da haploid olufluna gö-re farkl› flekilde etkilenirler. UV ›fl›nlar› ile sterilizasyon UV lambalar› ile sa¤lan›r.Ticari UV lambalar› 260 nm dalga boyunda ›fl›nlar ç›kar›r. UV etkisi lamba ile ste-ril edilecek materyal aras›ndaki uzakl›¤›n karesiyle ters orant›l›d›r. UV ›fl›nlar› hüc-re içindeki nükleik asitlere etki eder ve hücrenin metabolik faaliyetlerini bozarakölümüne neden olur. Hücre mutasyona u¤rayarak canl› da kalabilir. Ancak bu mu-tasyona u¤rayan hücreler günefl ›fl›¤›na maruz b›rak›l›rsa bir baflka onar›m meka-nizmas› ile normal hallerine dönebilirler (fotoreaktivasyon).

X ›fl›nlar› ve gamma ›fl›nlar› iyonize radyasyon grubunda yer al›r. X ›fl›nlar›n›ndalga boyu 100 A°’dan daha k›sad›r. Bu ›fl›nlara “röntgen ›fl›nlar›” da denilmekte-dir ve mikrobiyosidal bir etkiye sahiptirler. Üretildikleri merkezden her yöne do¤-ru yay›lma özelli¤ine sahip olduklar›ndan ve üretilmeleri pahal› oldu¤undan kul-lan›lmalar› s›n›rl›d›r.

Gamma ›fl›nlar›n›n dalga boyu 1A°’dan daha k›sad›r. Mikroorganizmalar› öldü-rücü etki yaparlar. Bu ›fl›nlar moleküllerden elektron kopararak onlar›n iyonlaflma-s›na neden olurlar. Çok yüksek penatrasyon özelli¤ine sahiptirler. Bu nedenle ol-dukça büyük hacimde maddelerin içinde ve üzerinde bulunan mikroorganizmala-r› öldürmek için kullan›labilirler. Nükleik asitler üzerine etki yaparak mikroorga-nizmalar› öldürürler.

Bu ›fl›nlar polietilen veya sentetik maddelerden yap›lm›fl cihazlar›n, malzemele-rin steril edilmesinde, besin ve ilaç endüstrisinde kullan›lmaktad›r. Biyolojik mater-


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



yalin sterilizasyonunda iyonize ›fl›nlar›n kullan›lmas› “so¤uk sterilizasyon” olarakadland›r›l›r. Çünkü, bu ifllemlerde çok az ›s› oluflur. X ›fl›nlar› üretildikleri merkez-den her yöne do¤ru yay›ld›klar› için uygulay›c›lar›n çok dikkatli olmalar› gerekir.Bu ›fl›nlar›n da çal›flanlara zarar verebilece¤i unutulmamal›d›r. Bu nedenle, bu ›fl›n-lar›n kullan›m alanlar› s›n›rl› olmufltur.

Katod Ifl›nlar› yeterli fliddette uyguland›¤›nda mikrobiyosidal etkiye sahip ›fl›n-lard›r. Kolay üretilir ama penatrasyon güçleri zay›ft›r. Uyguland›klar› maddeyi çokk›sa sürede sterilizasyona u¤rat›rlar. Katod ›fl›nlar› mikroorganizmalar› nükleik asit-lerde ileri derecede de¤ifliklikler yaparak öldürürler.

FiltrasyonYüksek ›s› ile sterilizasyon uyguland›¤›nda fiziksel ve kimyasal yap›lar›nda de-¤iflmeler olabilecek serum, enzim, vitamin, antibiyotik, protein vb. maddeler ›s›-ya dayan›ks›z olduklar›ndan filtreden geçirilerek steril edilirler. Filtrenin yap›s›ve kalitesi yan›nda filtrasyonda etkili olan faktörler aras›nda filtre edilecek s›v›

içerisindeki mikroorganizmalar›n elek-trik yükü, filtrenin kendi elektrik yü-kü ve por büyüklü¤ü say›labilir. Fil-treler çok çeflitlidir; membran filtreler,porselen, cam tozu, amyant (Seitz), di-otome (Berkfeld), asbest, selüloz ase-tattan yap›lm›fl filtreler vb. Bir sterili-zasyon metodu olan filtrasyon ayn› za-manda mikroorganizmalar›n izolasyo-nu ve çeflitli metabolizma ürünlerininelde edilmesinde ve havan›n sterili-zasyonunda da kullan›l›r. Filtrasyondamikroorganizmalar ya filtrenin küçükdeliklerine mekanik olarak tutunur, yada elektrik yüklerindeki farkl›l›k ne-deniyle filtreye absorbe olur. Mem-bran filtreler mikrobiyolojide en çokkullan›lan filtrelerdir (fiekil.4.8). Bun-

lar›n por çaplar› genellikle 0,22-0,45µm’dir. Bu filtreler bakteriler için kullan›l›r. Son y›llarda 0,01-10 µm’lik por çap-l› olan filtrelerde yap›lm›flt›r. Bu filtreler nüklepor filtrelerdir. Nüklear radyasyonile çok ince polikarbonat filmden oluflmufltur. Membran ve moleküler filtrelerbiyolojik olarak reaksiyona girmeyen maddelerden yap›lm›flt›r.

Filtreler hangi amaçla kullan›l›r?

SedimentasyonBir s›v›da süspansiyon halde bulunan mikroorganizmalar santrifüj ile çöktürülür-ler. Santrifüj ile s›v› içerisinde farkl› yo¤unlukta bulunan maddeleri ay›rmak müm-kün olur. Santrifüjle çöktürme, santrifüjün h›z›na, dönme zaman›na ve s›v› ortam-la içerisindeki mikroorganizmalar›n yo¤unluk fark›na ba¤l›d›r. Küçük partiküllerdaha h›zl› ve daha uzun zamanda çökerler. Virüsleri çöktürmek için ultra santrifüj-lere gereksinim vard›r. Bu yöntemle s›v› steril edilemez. Ancak s›v› içindeki mik-roorganizma yo¤unlu¤unda azalma olur.


fiekil 4.8

Membran Filtre

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



7

Sonik DalgalarNormal sonik dalgalar›n (ses dalgalar›) mikroorganizmalar üzerinde etkisi yoktur.Saniyede 15000 den birkaç yüzbine kadar titreflimli, yani duyulma s›n›r›n›n üzerin-deki ses dalgalar› proteinleri p›ht›laflt›r›r ve mikroorganizmalar› öldürürler. Ultraso-nik dalgalar›n bakterisidal etkisi vard›r. Bu ses dalgalar› 200.000 döngü (titreflimmenzil birimi) üzerinde titreflim yapan ses dalgalar›d›r. Ultrasonik ses dalgalar›, s›-v› içindeki mikroorganizmalara uyguland›¤›nda meydana gelen alçak ve yüksekbas›nç dalgalar› ile hücreler y›rt›lmakta ve içerikleri aç›¤a al›nmaktad›r. Bu metodmikroorganizmalar›n öldürülmesinden ziyade, hücre çeperi ve hücre içi yap›lar›n,enzimlerin ekstraksiyonunda kullan›lmaktad›r.

Ozmotik Bas›nçMikroorganizma hücrelerinin sitoplazmik zarlar›, yar› geçirgen ve seçici geçirgenzarlar oldu¤undan hücreyi bulundu¤u ortamdaki ozmotik bas›nçla dengede tutar-lar. Mikroorganizmalar›n ço¤u yüksek yo¤unlukta tuz içeren ortamlarda ölürler.fieker de ayn› flekilde mikroorganizmalar›n kontrol alt›na al›nmas›nda kullan›labi-lir. Ancak halofilik (tuz seven) ve sakkarolitik (fleker seven) bakterilerin varl›¤›unutulmamal›d›r. Bir çok mikroorganizma %50-70 fleker veya %10-15 tuz ile inhi-be edilebilirler.

Yüksek Bas›nçMikroorganizmalar bas›nca karfl› oldukça dayan›kl›d›rlar. Çok yüksek hava bas›n-c› mikroorganizmalar›n enzim aktivitesini durdurabilir veya onlar› öldürebilir. Yük-sek bas›nc›n uzun süre uygulanmas› ile mikroorganizma proteinlerinin do¤al yap›-s› bozulaca¤›ndan (denatürasyon) hücreler ölür, ancak parçalanmaz. Fakat, ani bir500-600 atmosferlik bas›nç uygulama ve sonradan aniden s›f›ra indirilerek bu ifllembir süre tekrarlanacak olursa hücreler parçalan›r. 6000 atmosferlik bas›nç vejetatifbakterileri 45 dakikada öldürür. Endosporlar 2000 atmosferlik bas›nca bile dayana-bilirler.

K‹MYASAL YÖNTEMLER ‹LE M‹KROORGAN‹ZMALARINKONTROL ALTINA ALINMASIMikroorganizmalar üzerine etkili çok say›da kimyasal madde vard›r. Kimyasalmaddeler genellikle s›cakl›k ve di¤er fiziksel etkenlerin kullan›lmas›n›n mümkünolmad›¤› durumlarda uygulan›r. Hava, su ve besin maddelerinin dezenfeksiyonun-da genifl ölçüde kullan›lmaktad›r.

Cans›z maddelerdeki mikroorganizmalar› öldürmek için kullan›lan kimyasalmaddeler dezenfektan olarak isimlendirilir. Canl› dokulardaki mikroorganizmala-r›n ço¤almalar›n› engellemek veya öldürmek için kullan›lan kimyasal maddelerantiseptik olarak isimlendirilirler (Tablo 4.1).


Yayg›n olarak kullan›lan antiseptikleri say›n›z.

AsitlerMikroorganizmalar›n asitli¤e dayanma s›n›rlar› farkl›d›r. Genellikle bakteriler nö-tür, küf ve mayalar ise hafif asidik ortamlarda daha iyi ço¤al›r ve geliflirler. Sülfü-rik asit, hidroklorik asit, nitrik asit gibi kuvvetli asitlerin mikrobiyosit etkileri fazla-d›r. Ancak di¤er maddelere de zararl› olduklar› için pek tercih edilmezler. Hidro-jen iyonu konsantrasyonu artt›kça mikroorganizmalar›n yaflama flans› azal›r. Zay›fbir asit olan borik asidin % 1-3’lük çözeltisi göz dezenfektan› olarak kullan›l›r. Or-ganik asitler daha az antimikrobiyal etkiye sahiptir. Benzoik asit, propiyonik asitve bunlar›n sodyum, potasyum tuzlar› besin endüstrisinde kullan›lmaktad›r. Asitlerproteinleri p›ht›laflt›rarak veya hücre duvar›n› ya da sitoplazmik zar› bozarak etkigösterirler.

AlkalilerMikroorganizmalar›n asitli¤e dayanma s›n›rlar› gibi alkalili¤e dayanma s›n›rlar› dafarkl›d›r. Alkaliler hidroksil iyon konsantrasyonuna ba¤l› olarak mikroorganizma-lar üzerine etki ederler. Sodyum hidroksit, potasyum hidroksit, kalsiyum hidroksitgibi kuvvetli alkaliler genellikle Gram-negatif bakterilere ve virüslere etkilidirler.


Antiseptikler Kullan›m yerleri Etki flekilleri

Organik civa bileflikleri Deri Proteinlerin SH gruplar›

Gümüfl nitrat Göz Protein presipitasyonu

‹yot solüsyonu Deri Proteinlerin SH gruplar›

Alkol (%70) DeriLipidler çözünür ve proteinler

denatüre olur

Fenoller

(Heksaklofenol)Sabun, losyon Hücre membran› bozulur

Katyonik deterjanlar Sabun, losyonMembran›n fosfolipidleri ile

interaksiyona girerler

Hidrojen peroksit (%3) Deri Oksitleyici olarak

Dezenfektanlar Kullan›m yerleri Etki flekilleri

Civa klorür Masa, yer döflemesiProteinlerin SH gruplar›

birleflirler

Bak›r sülfatYüzme havuzlar›nda algisid

olarakProtein presipitasyonu

Klor gaz› Su dezenfeksiyonu Oksitleyici

Klor bileflikleriSüt, besin endüstrisi alet ve

ekipman›Oksitleyici

Fenol bileflikleri Yüzeyler Protein denatürasyonu

Katyonik deterjanlarSüt, besin endüstrisi alet ve

ekipman›, t›bbi aletlerFosfolipidler ile interaksiyon

Etilen oksitIs›ya hassas laboratuvar

malzemeleriAlkilleme amili

Ozon ‹çme suyu Kuvvetli oksitleyici

Tablo 4.1Antiseptik veDezenfektanlar

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



8

Kalsiyum hidroksit (toz kireç) içine 3 k›s›m su ilave edilip kar›flt›r›larak kireç sütühaz›rlan›r. Bu, la¤›m çukurlar›n›n, kirli sular›n, duvarlar›n dezenfeksiyonunda kul-lan›l›r. Alkaliler de proteinleri p›ht›laflt›rarak, hücre duvar›n› veya sitoplazmik zar›bozarak etki gösterirler.

TuzlarTuzlar›n ço¤u az miktarda olduklar›nda ço¤almay› artt›r›rlar. Çok olduklar›nda isebakterisit etki yaparlar. Sofra tuzu (NaCl), salamura olarak besinlerin saklanmas›n-da yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Civa klorür (süblime) kuvvetli bir dezenfektan-d›r. Civa iyonlar› bakteri hücresine girer ve proteinleri çöktürür.

OksidanlarHidrojen peroksit (H2O2), ozon (O3), potasyum permanganat (K2MnO4) mikrobi-yostatik ve mikrobiyosidal etki gösterirler. Bu oksitleyici maddeler mikroorganiz-malar›n serbest sülfidril gruplar›n› oksitleyerek etki yaparlar. Hidrojen peroksit(%3), potasyum permanganat (%1) antiseptik olarak kullan›lmaktad›r. Ozon ise iç-me sular›n›n dezenfeksiyonunda kullan›lmaktad›r. Hidrojen peroksit yara ve deriantisepti¤i olarak yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Dokularda kolayca ayr›fl›r. Orga-nik maddelerin bulundu¤u ortamda fazla etkili de¤ildir. Hücredeki sülfidril grup-lar›n› okside ederek hücrenin ölümüne yol açarlar.

Halojenler ‹yot: Saf iyot siyah kristal haldedir. Alkol ve sudaki çözeltileri yara dezenfek-tan› olarak kullan›lmaktad›r. Bakterisit, fungisit, sporosit ve virüsit etkisi vard›r.Mikrobiyal hücrenin protein ve enzimleriyle birleflerek etki yapar. ‹yodun or-ganik bilefliklerine iyodoform ad› verilir ve aç›k yaralar›n enfeksiyonunu ön-lemede kullan›l›r.

Klor ve klor bileflikler: Klor, gaz veya çeflitli bileflikleri halinde bulunan dezen-fektan bir maddedir. Klor bas›nç alt›nda s›k›flt›r›larak s›v› hale getirilir. Bu haliyleflehir içme sular›n›n dezenfeksiyonunda kullan›l›r. Ellerin, madeni ve cam eflyala-r›n dezenfeksiyonunda ve di¤er temizlik ifllemlerinde sodyum hipoklorit (NaOCl),kalsiyum hipoklorit (CaOCl), hipoklorik asit (HOCl), kloramin, klorat, perklorat,kloroksit gibi bileflikleri kullan›l›r. Klorlu bileflikler kuvvetli oksitleyici olarak etkiederler ve mikroorganizmalar› öldürürler. Klorun etkisi pH 6-8 aras›nda maksi-mumdur. Proteinler kloru etkisiz hale getirir. Bu nedenle klor protein ve ya¤la kir-lenmifl malzemelerin dezenfeksiyonu için uygun de¤ildir. Sodyum hipoklorit %10-15 aktif klorlu s›v› halinde (çamafl›r suyu) piyasada sat›lmaktad›r.

FenollerFenol (asit fenik, karbonik asit), kömürün dam›t›lmas›ndan elde edilir. Saf kristalfenol renksiz olup % 2-5’lik çözeltileri dezenfektan olarak kullan›lmaktad›r. Feno-lün mantarlar üzerine etkisi fazlad›r. Ancak sporisit etkisi daha azd›r. Orto, meta veparakresoller fenolden daha çok germisidal etkilidir. Kresollerin yeflil sabun veyaalkali içerisindeki emülsiyonlar› lizol ve kreolin olarak isimlendirilir. Lizol fenolden4 defa, kreolin ise 10 defa daha fazla etkiye sahiptir. Fenol pahal›, zehirli ve deri-de nekroz yapabilen bir madde oldu¤undan bugün kullan›lmamaktad›r. Fenollerhücre zar›n› parçalayarak ve proteinlerin normal yap›s›n› de¤ifltirerek mikroorga-nizmalar› öldürürler.


Sabun ve DeterjanlarSabunlar, ya¤ asitlerinin sodyum veya potasyum ile meydana getirdikleri tuzlard›r.Mikrobiyosidal etkisi s›n›rl›d›r. Sabunlar yüzey gerilimini azalt›r ve suyun ›slatmakuvvetini artt›r›rlar.

Deterjanlar, yüzey gerilimini azaltan, ›slat›c› kuvveti fazla olan ve iyon grupla-r›na sahip olan kimyasal maddelerdir. Mikrobiyosit etkileri yüksektir. Anyonik vekatyonik olmak üzere iki grupta incelenirler. Anyonik deterjanlar negatif yüklü,katyonikler ise pozitif yüklüdür. Katyonik deterjanlar bakteriler, funguslar, proto-zoalar ve k›smen de virüsler üzerine etkilidir. Deterjanlar mikroorganizmalar›nhücre geçirgenli¤ini bozar, proteinin kolloidal yap›s›n› de¤ifltirirler. Katyonik de-terjanlar alkali ortamda, anyonik deterjanlar ise asidik ortamda daha aktiftirler.

Alkol ve EterlerEtil alkolün (C2H5OH) % 50-70’lik solüsyonlar› deri dezenfektan› olarak kullan›l-maktad›r. Etil alkolün sporlar üzerine fazla bir etkisi yoktur. Metil, propil, bütil,amil alkol mikroorganizmalar üzerine etkili olmakla birlikte fazla kullan›lmazlar.Alkoller, hücre proteinini p›ht›laflt›rarak veya hücrenin suyunu alarak germisidaletki yaparlar.

Gaz DezenfektanlarHavada çok küçük damlac›klar halinde yay›labilen ve bir süre havada as›l› haldekalabilen maddeleri içermektedir. Baz› fenol bileflikleri, propilen glikol, etilen gli-kol ve yüksek alkoller kullan›lmaktad›r. Havan›n dezenfeksiyonunda bu madde-lerden yararlan›l›r.

BoyalarMikrobiyolojide mikroorganizmalar›n boyanmas›nda kullan›lan organik ve inorga-nik boyalar›n mikrobiyosidal etkisi vard›r. Genellikle bazik boyalar asidik boyalar-dan daha fazla etkilidir. Bu nedenle selektif besi yerlerinin haz›rlanmas›nda bu bo-yalardan yararlan›l›r. Boyalar mikrobiyal proteinle birleflerek etki yaparlar.

A¤›r MetallerCiva, gümüfl, bak›r gibi a¤›r metallerin ve bunlar›n bilefliklerinin mikroorganizma-lar üzerine zararl› etkileri vard›r. A¤›r metallerden özellikle gümüflün çok az mik-tarlar› baz› bakteriler üzerine etkilidir. Buna oligodinamik etki denir. Gümüfl, ba-k›r ve çelikten yap›lm›fl kap içerisinde saklanan su içindeki mikroorganizmalar›nço¤u ölür. Bak›r sülfat sularda alglerin ço¤almas›n› önlemek için kullan›ld›¤› gibifungisit olarak da kullan›lmaktad›r. Gümüfl nitrat ise % 1’lik olarak göz dezenfek-siyonunda kullan›l›r. A¤›r metaller enzimlerin sülfidril gruplar› ile birleflerek enzimaktivitesini bozarak mikroorganizmalara etki yaparlar.

ANT‹B‹YOT‹KLER VE KEMOTERAPÖT‹KLER‹NM‹KROORGAN‹ZMALAR ÜZER‹NE ETK‹S‹Belirli bir yo¤unlukta uyguland›¤›nda konukçu bünyesine yerleflmifl bulunan mik-roorganizman›n ço¤almas›n› durduran ancak, kullan›lan yo¤unlu¤undaki etkisinikonukçu hücrenin hoflgörü ile karfl›layabilece¤i kimyasal maddelere kemotera-pötik ad› verilir. Kemoteropötikler enfeksiyon hastal›klar›n›n tedavisinde kullan›l-maktad›r. Canl› vücudunda etkili olan maddelerdir (Tablo 4.2).


Baz› bakteri ve mantar cinsinden mikroorganizmalar taraf›ndan ço¤alma orta-m›nda oluflturulan ve di¤er mikroorganizmalar için “mikrobiyostatik” veya “mikro-biyosidal” etki gösteren maddelere antibiyotik ad› verilir. Her antibiyoti¤in teda-vi edici dozlarda etkili olabildi¤i mikroorganizma cinslerinin hepsine birden anti-biyoti¤in etki spektrumu ad› verilir. Buna göre baz› kemoterapötikler s›n›rl› vebelli say›da mikroorganizma cinslerine etki ederler ki bunlara dar spektrumlu,di¤er bir k›sm› ise oldukça fazla cins ve türdeki mikroplara etkili olurlar ki bunla-ra da genifl spektrumlu kemoterapötikler ad› verilir.

Antibiyotiklerin Etki Tarz›Antibiyotikler mikroorganizmalar üzerine çeflitli flekillerde etki yaparlar. Bu etkiçok yo¤un konsantrasyonlarda bakterisit, az yo¤un konsantrasyonda ise bakteri-yostatiktir. Antibiyotiklerin bakteri üzerine olan etkisi flu flekillerde incelenebilir:

1. Hücre duvar› sentezine engel olanlar: Antibiyotiklerin baz›lar›, bakteri-lerle birlikte ayn› ortamda bulunduklar› zaman, ço¤almakta olan bakterile-


Etkisi Kemoterapötikler Örnekler

Bakteri hücre duvar› PenisilinlerPenicilin G, Ampisilin,

Methisilin

Sephalosporinler Sephalotin, Sephamisin

Hücre membran›

Prokaryotlar Polimiksin Polimiksin B

Ökaryotlar Poliyen Nistanin, Amfoterisin

Protein sentezi

Prokaryotlar Nitroaromatikler Kloramfenikol

Aminoglikozidler Streptomisin, tobramisin

Tetrasiklinler Tetrasiklin, klortetrasiklin

Makrolidler Eritromisin

Linkomisin Linkomisin, klindamisin

Ökaryotlar Glutarimid Sikloheksimid

DNA fonksiyonu

Prokaryotlar Kuolinol Nalidiksik asit, norflaksin

Aromatik Novobiosin

Ökaryotlar Nitroimidazol Metronidazol

Aromatik Griseofulvin

RNA sentezi Rifamisin Rifampin

Geliflme faktörü analo¤u

bilinmiyorSülfanomidler Sülfanil amid

Piridin ‹soniazid

Tablo 4.2Kemoterapötikler veEtkisi

rin hücre duvar›n›n (peptidoglikan) sentezlenmesine engel olurlar. Penisilinve sefalosporinler peptidoglikan›n oluflumunda rol oynayan transpeptidazenziminin ifllevini inhibe eder. Peptidoglikan oluflamad›¤› veya bozuldu¤udurumlarda, protoplast, sferoplast ortaya ç›kar ve bu da dayan›ks›z oldu-¤undan kolayca parçalanarak hücrenin ölümüne neden olur. Hücre duvar›sentezi sadece genç ve ço¤almakta olan bakterilerde oldu¤undan bu tip an-tibiyotiklerin etkisi de aktif ço¤alma dönemi boyunca olur. Memelilerin hüc-relerinde bakterilerinkine benzer bir hücre çeperi bulunmad›¤›ndan bunla-ra antibiyotikler bu flekilde etkili olamazlar.

2. Sitoplazmik membran› etkileyenler: Kemoterapötikler sitoplazmik mem-bran üzerine ya zar› eritici ya da seçici geçirgenli¤ini bozucu etki yaparlar.G›da maddelerinin, anyon ve katyonlar›n, aktif ve pasif transportunda önem-li görev yapan sitoplazmik membran›n sentezini önleyen antibiyotikler, bak-terinin ölümüne yol açarlar. Bu tarz etkileyen antibiyotikler aras›nda poli-miksin, nistanin, amfoterisin-B, tirotisin ve tirosidin vard›r. Sitoplazmik zaraetki için bakterilerin aktif ço¤alma döneminde bulunmas›na gerek yoktur.

3. Protein sentezine engel olanlar: Protein sentezi hücre içinde oluflankompleks biyokimyasal olaylar zinciridir. Aktinomisin, mitomisin ve rifami-sin gibi antibiyotikler; transkripsiyon basama¤›n›, tetrasiklinler, streptomi-sin, kanamisin, neomisin, puromisin, gentamisin, spektinomisin gibi antibi-yotikler; 30S ribozomal alt üniteyi, kloramfenikol, linkomisin, makrolit gru-bu antibiyotikler (eritromisin, oleondamisin, karbomisin, spiramisin); ise50S ribozomal alt üniteyi inhibe ederler.

4. Nükleik asit fonksiyonunu ve sentezini bozanlar: DNA’n›n çift sarmalyap›s›n›n bozulmas›, DNA replikasyonunda rol alan DNA polimeraz veyatranskripsiyonda görev yapan RNA polimeraz enzimlerinin görevlerinde bo-zukluklar›n oluflmas›, nükleik asit analo¤u olan nükleosid antibiyotiklerinnükleik asit sentezine engel olmalar› veya nükleik asit yerine girmesi sonu-cu DNA yap›s›nda ve fonksiyonlar›nda bozukluklar›n oluflmas›d›r.

5. Çeflitli hücre ifllevlerine birden etki: Örne¤in streptomisinler bakterilerinlogaritmik ço¤alma döneminden sonraki dönemde daha çok protein, RNA in-hibisyonu ve hücre zar› üzerine zarar verici etki gösterirler ve bakterisittirler.

Antibiyotiklere DirençlilikAntibiyotiklere ve di¤er antibakteriyel maddelere karfl› dirençlilik çeflitli flekillerdeoluflabilir. Antibiyotiklerin yeterli miktarda ve sürede al›nmamas› ve uygun olan›-n›n seçilmemesi direçlili¤i haz›rlayan neden olabilir. Antibiyotiklere karfl› olan bafl-l›ca dirençlilik türleri flu flekilde s›ralananilir:

1. Antibiyotiklerin tahribi: Baz› mikroorganizmalar antibiyotikleri etkisiz halegetiren enzimleri sentezlerler. Örne¤in; S. aureus, penisilinin beta laktam hal-kas›n› hidrolize eden penisilinaz (beta - laktamaz) enzimini salg›l›yabilir.

2. Geçirgenlik azalmas›: Hücre duvar› yar› geçirgen bir özellikte oldu¤undanbirçok zararl› maddelerin geçmesine engel olur. Baz› bakterilerin özel anti-biyotiklere böyle seçici geçirmezli¤i bulunur.

3. Kompetatif inhibisyon: Bu tip direnç antiyotikler kombine edildi¤i zamanortaya ç›kar. Antibiyotiklerden biri bakteride özel bir yere etkili ise, bunun-la kombine olan ikinci bir antibiyotikte ayn› yere tesir eden türde ise buikinci antibiyotik etkisiz kal›r. Antibiyotik konsantrasyonu da önemlidir.


4. Mutasyon: Antibiyotiklere dirençli strainlerin ortaya ç›k›fl› genellikle mutas-yon sonucu oluflur. Kültürde antibiyotiklere dirençli türlerin kendili¤indenoluflumu 10-6 ile 10-12 oran›ndad›r. Ancak ilaçlar›n kullan›lmas›ndan sonramutant strainler daha s›k görülür.

Ekstrakromozomal R faktörünü tafl›yan bakterilerde birkaç antibiyoti¤e birdendirençlilik görülür. Bu faktörün iki k›sm› vard›r. Biri ilaca karfl› dirençlili¤i sa¤layanfaktör (R), di¤eri bu dirençlili¤i transfer eden faktör (RTF) dir. Bunlar birlikte veyaayr› olarak aktar›labilirler. Transfer konjugasyonla veya transdüksiyonla sa¤lan›r.Aktarma s›kl›¤› bakteri türüne ve R faktörüne göre de¤iflir. Bu konuda ayr›nt›l› bil-giler Mikrobiyal Geneti¤e Girifl ve Mutasyonlar ünitesinde verilecektir. Antibiyotik-lerin fazla kullan›lmas› R faktörünün yay›lmas›n› kolaylaflt›r›r. Ba¤›rsakta bulunanbirçok saprofitik mikroorganizmada R faktörü bulunabilir.

5. Ribozomal direnç: Ribozomlarda oluflan baz› kimyasal de¤iflmeler antibi-yotiklere karfl› ilgi azl›¤› meydana getirirler. Bu flekilde ilac›n etkisi s›n›rla-n›r. Yine örne¤in aminoglikozitler mikroorganizmalardaki ribozomlarda bu-lunan 30S birimine proteini eklemektedirler. Mikroorganizma bu proteininyap›s›n› de¤ifltirerek ilac›n etkisinden kurtulabilir ve direnç kazan›r.

6. ‹laç aktivitesinde azalma: Bakterilerde oluflan baz› de¤iflmeler, pürin vepirimidin analoglar› olan antibiyotiklere karfl› direnç oluflturabilir.

7. Antagonistik madde sentezi: Bakterilerde, antimikrobiyal maddelerin et-kisini giderecek antagonistik madde sentezinde artmalar olabilir.

8. Antagonistik etki: Baz› ilaçlar kombine edildiklerinde birbirlerine karfl› an-tagonist etkide bulunurlar.

Antibiyotiklerin StandardizasyonuAntibiyotiklerin etkili oldu¤u en düflük konsantrasyonu belirlemek için “Duyarl›l›ktesti” yap›l›r. Antibiyoti¤in 5 veya 10 katl› seri dilüsyonlar› haz›rlanarak herbirininüzerine test mikroorganizmas›n›n s›v› kültüründen 0.1 ml konarak uygun ›s›da in-kübe edilir. Geliflmenin varl›¤› veya yoklu¤u gözle de¤erlendirilir. Geliflmenin ol-mad›¤› son tüp, antibiyoti¤in “minimum inhibe edici konsantrasyonu” (M‹K) ola-rak kabul edilir (fiekil 4. 9). Bu yönteme “tüpte dilisyon tekni¤i” ad› verilmektedir.‹laçla mikroorganizman›n karfl› karfl›ya getirildi¤i durumlarda ilaçl› kültürlerden s›-v› ve kat› besi yerine ekimler yap›larak geliflme durumu kaydedilerek bakterisit et-kili olup olmad›¤› belirlenir.

Yayg›n olarak kullan›lan di¤er bir teknik te “agar difüzyon” tekni¤idir. Test or-ganizmas›yla afl›lanm›fl agar içeren Petri kutular› içerisine miktarlar› bilinen anti-mikrobiyal maddeler damlat›l›r. Ya da belli konsantrasyonlarda ka¤›t disklere em-dirildikten sonra bu diskler agar üzerine yerlefltirilir. ‹nkübasyonlardan sonra disketraf›ndaki inhibisyon zonu kontrol edilir (fiekil 4. 10).


Deney hayvanlar›nda, doku kültürlerinde ve embriyolu yumurtalarda “toksisitetestleri” yap›larak toksik olan en düflük yo¤unluk tespit edilir. Deneme hayvanla-r›nda allerjik reaksiyonlar ve tipi kaydedilir. Ço¤almakta olan kültürler üzerine an-tibiyotikler kat›l›r ve ço¤alma durumu türbidimetrik yöntemle ölçülür. Ço¤alman›ndurmas› ve lizis tayin edilir. Ço¤alman›n art›p artmad›¤›, ço¤alman›n ayn› düzeydekal›p kalmad›¤› ve lize olmuflsa berraklaflma durumu kaydedilir.

Antiviral ‹laçlarVirüslerin yap›lar› ve ço¤alma flekilleri bakterilerden farkl› oldu¤undan kullan›lanantibakteriyal maddelerden etkilenmezler. Antiviral maddelerin konak ve hücrele-rine zarar vermemesi için tercihen virüsleri ço¤alma dönemlerinin bafl›nda inhibeetmesi gerekir. Virüslerin ço¤alma dönemlerini etkileyen maddeler ço¤almalar›n›da inhibe ederler. Virüsleri kontrol eden ilaçlar›n pek ço¤u konak yap›lar›n› hedef-ler ve bundan dolay› konak için toksiktir. Ancak, birkaç ajan virüslere konaktandaha çok toksiktir ve birkaç ajan ise özel olarak virüsleri hedefler. Antiviral kemo-terapi için en baflar›l› ve yayg›n olarak kullan›lan ajan “nükleik asit analoglar›” d›r(Tablo 4.3). Bu kategoride evrensel olarak kabul edilen tek bileflik zidovudine yada azidothymidine (AZT)’ di. AZT, HIV gibi retrovirüsleri inhibe eder. Di¤er birkaçantiviral ajan reverse transkriptaz› hedefler. Nükleosid olmayan reverse transkrip-taz inhibitörü (NNRTI) olan Nevirapine, do¤rudan reverse transkriptaza ba¤lan›rve revers transkriptasyonu inhibe eder. Fosfonoformik asit normal internükleotidba¤lar›n› inhibe eden, viral nükleik asitlerin sentezini engelleyen bir inorganik pi-rofosfat analo¤udur. Antiviral ilaçlar›n en yeni s›n›f› “proteaz inhibitörleri”dir(PI) (Tablo 4.3). HIV proteazlar›n aktif bölgelerine ba¤lanarak, viral polipeptid veviral olgunlaflma ifllemlerini inhibe ederek viral replikasyonu engellerler. Anti- HIVilaçlar›n son kategorisi HIV’ in gp41 membran proteinine ba¤lanarak 36-amino asitsentetik peptidin birleflmesini inhibe eden birleflme inhibitörü enfuvirtide’dir(Tablo 4.3).


fiekil 4.9 fiekil 4.10

AntibiyotikAktivitesininÖlçülmesi

DilüsyonYöntemiyleAntibiyotikEtki Çal›flmas›.

Antifungal ‹laçlarFunguslar ökaryotik olduklar›ndan, hücresel mekanizmalar›n›n ço¤u hayvan ve in-sanlardaki ile ayn›d›r. Bu nedenle, funguslardaki metabolik yollar› etkileyen kemo-teropötik ajanlar konukçu hücrelerdeki ilgili yol izlerini etkiler ve ilaç toksisitesiy-le sonuçlan›r. Sonuç olarak, pek çok antifungal ilaç sadece yüzey uygulamalar› içinkullan›labilir. Ancak birkaç ilaç tek fungal yap› ya da metabolizmay› hedefledikle-rinden funguslar için seçici olarak toksiktir. Fungal tedavi için kullan›lan ilaçlar im-mün sistemi bask›lanm›fl kiflilerde fungal enfeksiyonlar›n çok yayg›n hale gelmesinedeniyle ilginç bir flekilde önemli hale gelmektedir.

Ergosterol ‹nhibitörleri: Fungal hücre membran›ndaki ergosterol daha yük-sek ökaryotik sitoplazmik membrandaki kolestrolün yerine bulunur. Antifungal bi-lefliklerin iki grubu ergosterol ile etkileflim ederek ya da sentezini inhibe ederekçal›fl›r. Birinci grup; Streptomyces cinsinin üyeleri taraf›ndan üretilen polyenleri


Kategori/‹laç Etki mekanizmas› Etkilenen virüs

Fusion inhibitör

EnfuvirtideHIV-T lenfosit membran

bölünmesini engellerHIV

‹nterferonlar

‹nterferon α Viral replikasyonu inhibe

eden Proteinleri indükler

Genifl spektrumlu

(konukçu spesifik)‹nterferon β

‹nterferon γ

Nörominidaz inhibitörler

Oseltamivire ‹nfluenza nörominidaz›n

aktif bölgesini bloke ederInfluenza A ve B

Influenza A ve BZanamivir

Nonnükleosit reverse

transkriptaz inhibitörü (NNRTI)

Nevirapine

Reverse transkriptaz

inhibitörü HIV

Nükleosit analoglar

Acyclovir Viral polimeraz inhibitörü Herpes virüsü

Ganciclovir Cytomegalovirüs

Vidarabine Herpes virüsü

Abacavir (ABC) Reverse transkriptaz

inhibitörüHIV

Lamivudine HIV, Hepatit B virüsü

Zalcitabine HIV

Zidovudine HIV

RibavirinViral RNA’n›n

kaplanmas›n› bloke eder‹nfluenza A ve B

Nükleotid Analoglar›

Cidofovir Viral polimeraz inhibitörü Herpes virüsü

TenoforvirReverse transkriptaz

inhibitörüHIV

Tablo 4.3AntiviralKemoteropötikBileflikler

içerir. Polyenler ergosterole ba¤lan›r, membran fonksiyonlar›n› bozar, membran›ngeçirgen olmas›na sebep olur ve hücre ölür. Antifungal bilefliklerin ikinci temelgrubu; azol ve alilaminleri içerir. Bunlar seçici olarak ergosterolün biyosenteziniinhibe eden sentetik ajanlard›r ve bundan dolay› genifl bir antifungal etkiye sahip-tirler. Azollerle tedavi normal membran üretimi için fungusun yetersizli¤i, mem-bran hasarlar›n›n oluflmas› ve önemli membran transport aktivitelerinin de¤iflme-siyle sonuçlan›r. Alilaminler de ergosterol biyosentezini inhibe eder fakat, hayvan-sal hücre ve dokular taraf›ndan al›namamas› nedeniyle yüzey kullan›m› k›s›tl›d›r.

Echinocandinler: Echinocandin’ ler antifungal ilaçlar›n yeni bir s›n›f›d›r (Tab-lo 4.4). Fungal hücre duvar›nda glukanpolimerlerini oluflturan bir enzim olan 1,3β-D-glukan sentezini inhibe ederler. Bu ajanlar Candida gibi funguslarla enfeksi-yonlar›n tedavisinde kullan›l›r ve di¤er ajanlara karfl› dirençli olan baz› funguslarakarfl› aktiftirler.

Di¤er Antifungal Ajanlar: Polyoxin kitin biyosentezini etkileyerek hücre du-var sentezini etkiler. Polyoxin tar›msal fungisitler olarak yayg›n olarak kullan›l›r,klinik olarak kullan›lmaz. Di¤er ilaçlar, replikasyon s›ras›nda DNA topolojisini et-kileyerek folat biyosentezini inhibe eder ya da griseofulvin gibi mitoz esnas›ndamikrotübül agregasyonunu da¤›t›r. Nükleik asit analog 5-fluorocytosine ise fun-guslarda etkili bir nükleik asit sentez inhibitörüdür.

Besiyeri haz›rlarken küflerin geliflmesini istemiyorsak ne yapar›z?

Antifungal ilaçlar›n kullan›m› dirençli fungus populasyonunun ve yeni fungalpatojenlerin ortaya ç›kmas›na sebep olmaktad›r. Örne¤in; Candida türleri normal-de patojen de¤ildir ancak günümüzde antifungal ilaçlarla tedavi gören, immün sis-temi bask›lanm›fl kiflilerde hastal›k oluflturmaktad›r. Birkaç patojenik Candidastraini son zamanlarda kullan›lan antifungal ajanlar›n tümüne dirençlidir.


Kategori Amaç Örnekler Kullan›m

Alilaminler Ergosterol sentezi Terbenafine Oral, topikal

Aromatik antibiyotikler Mitoz inhibisyonu Griseofulvin Oral

Azoller Ergosterol sentezi Clortrimazole Topikal

Fluconazole Oral

Itraconazole Oral

Ketoconazole Oral

Miconazole Topikal

Kitin sentez inhibitörü Kitin sentezi Nikkomycin Z Deneysel

Echinocandinler Hücre duvar› sentezi Caspofungin Intravenöz

Nükleik asit analoglar› DNA sentezi 5-Flourocytosine Oral

Ergosterol sentezi Amphotericin B Oral, ‹ntravenöz

Polyoxinler Nystatin Oral, Topikal

Kitin sentezi Polyoxin A Zirai

Polyoxin B Zirai

Tablo 4.4Antifungal Ajanlar.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



9


Bakterilerdeki ço¤almay› aç›klayabilmek.Canl›lar›n nesillerini sürdürmek amac› ile kendi-lerine benzer yap› ve özelliklerdeki yeni canl›la-r› meydana getirmelerine “ço¤alma” ad› verilir.Bütün bakteri, mantar, protozoa, riketsiya genelolarak aseksüel (efleysiz) yol ile ço¤al›rlar. Bak-teri ve riketsiyalar genellikle ikiye bölünerek ço-¤al›rlar. Silindir veya çubuk fleklindeki bakteri-lerde bölünme uzun eksene dik yönde olur. Kok-larda ise, her hangi bir çap yönünde meydanagelebilir. Çubuk fleklindeki bakterilerde önce or-tadan içeriye do¤ru bir girinti oluflur, daha sonraikiye bölünür. Kok fleklindeki bakterilerde isehücre önce biraz uzar sonra ikiye bölünür. Spiralfleklindeki bakteriler de ayn› flekilde bölünürler.Bu bölünme sitoplazmik membran›n içe do¤rugelifliminin bir sonucu olan septum ile iliflkilidir.Hücre bölünmesinde “Fts proteinleri” denen bir-kaç protein gereklidir. Funguslarda ço¤alma de-¤iflik isimler alan sporlar ile oluflmaktad›r. Maya-lar genellikle hücrenin tomurcuklanmas› ile ço-¤al›rlar. Virüsler ise ço¤alabilmek için canl› ko-nak hücreye gereksinim duyarlar.

Bakteriyal populasyonlarda geliflmeyi aç›klaya-bilmekGeliflme bir populasyondaki mikrobiyal hücrele-rin say›s›nda bir art›fl olarak tan›mlan›r. Kesiklibir kültürde saf bir organizmada Lag dönemi, lo-garitmik ço¤alma dönemi, durma dönemi ve öl-me dönemi görülür. Sürekli kültürlerde ise gelifl-me dönemleri kontrol at›na tutulabilir.

Geliflmenin ölçülme yöntemlerini aç›klayabilmek.Geliflme hücre kütlesinin a¤›rl›¤› veya hücrelerinsay›s›ndaki de¤iflimler takip edilerek ölçülür. Ge-liflmenin ölçülmesi, say›sal geliflmenin ölçülmesi(toplam hücre say›s›n›n ölçümü, canl› hücre sa-y›s›n›n ölçülmesi) ve kitlesel geliflmenin ölçül-mesi (direk ve indirek yolla) fleklinde yap›l›r.Toplam hücre say›s› populasyondaki hücrelerimikroskop alt›nda sayarak ölçülebilir. Elektronikparça say›m› (Coulter Counter) funguslar, mayaprotozoa gibi büyük mikroorganizmalar için uy-gulanabilir. Canl› hücre say›m› ise uygun agarbesiortam› üzerinde oluflan kolonilerin say›m›esas›na dayan›r. Membran filtre tekni¤i de bu

amaçla kullan›l›labilir. Kitlesel geliflmenin ölçül-mesi için; optik yo¤unluk, kuru madde veya pro-tein tayinleri yap›l›r ve elde edilen sonuçlar can-l› hücre say›s›na karfl› oluflturulmufl bir e¤ridegösterilir. Metabolik aktiviteye dayal› ölçüm yön-temi ise, mikroorganizmalar bulunduklar› ortam-da geliflmeleri için ürettikleri ve/veya tükettiklerimaddelerin nicel (kantitatif) olarak belirlenmesiesas›na dayan›r.

Mikroorganizmalar›n kontrol alt›na al›nmas›n-da hangi yöntemlerin kullan›labilece¤ini de¤er-lendirebilmek.Mikroorganizmalar›n kontrol alt›na al›nmas›ndafiziksel ve kimyasal yöntemler kullan›lmaktad›r.S›cakl›k, kurutma, radyasyon filtrasyon, sedimen-tasyon, sonik dalgalar, osmatik bas›nç, yüksek ba-s›nç fiziksel yöntemlerdir. Kimyasal maddeler isegenellikle s›cakl›k ve di¤er fiziksel etkenlerin kul-lan›lmas›n›n mümkün olmad›¤› durumlarda uygu-lanan asitler, alkaliler, tuzlar, halojenler, oksidan-lar, fenoller, sabun ve deterjanlar, alkol ve eterler,gaz dezenfektanlar, boyalar ve a¤›r metallerdir.

Antibiyotik ve kemoterapötikleri aç›klayabilmekve uygulamalarda kullanabilmek.Belirli bir yo¤unlukta uyguland›¤›nda konukçubünyesine yerleflmifl bulunan mikroorganizma-n›n ço¤almas›n› durduran ancak onun kullan›lanyo¤unlu¤undaki etkisini konukçu hücrenin hofl-görü ile karfl›layabilece¤i kimyasal maddelere ke-moterapötik ad› verilir. Baz› bakteri ve mantarcinsinden mikroorganizmalar taraf›ndan ço¤al-ma ortam›nda oluflturulan ve di¤er mikroorga-nizmalar için mikrobiyostatik veya mikrobiyosi-dal etki gösteren maddelere antibiyotik ad› veri-lir. Bu maddeler hücre duvar› sentezine engelolarak, sitoplazmik membrana etkileyerek, pro-tein sentezine engel olarak, nükleik asit fonksi-yonunu ve sentezini bozarak ya da çeflitli hücreifllevlerine birden etki ederek mikroorganizmalarüzerine etkili olurlar. Antibiyotiklere ve di¤er an-timikrobiyal maddelere karfl› dirençlilik çeflitli fle-killerde oluflabilir. Antibiyotiklerin etkin oldu¤uen düflük konsantrasyon “minimum inhibitörkonsantrasyonu” (=M‹K) her ilaç için de¤iflir. Çe-flitli antibakteriyal, antifungal ve antiviral ilaçlarvard›r ve günümüzde halen gelifltirilmektedir.

Özet

1NA M A Ç

2NA M A Ç

3NA M A Ç

4NA M A Ç

5NA M A Ç


1. Bakterilerde ço¤alma afla¤›dakilerden hangisi ileolur?

a. Sporlanmab. ‹kiye bölünme c. Endospor iled. Tomurcuklanma d. Hepsi

2. Kesikli bir kültürde afla¤›daki devrelerden hangisigörülür?

a. Haz›rl›k evresi (Lag)b. Durma evresic. Logaritmik evred. Durma evresie. Hepsi

3. Afla¤›daki hücre say›m yöntemlerinin hangisindetoplam canl› hücre say›s› elde edilemez?

a. Dökme plak say›mb. Membran filtrec. Mikroskobik say›md. Yayma plake. Hepsi

4. Bir ortamdaki mikroorganizmalar›n hepsini öldürmeifllemine ne isim verilir?

a. Pastörizasyonb. Sterilizasyonc. Dezenfeksiyond. Sepsise. Kontaminasyon

5. Afla¤›daki ifllemlerden hangisi ile hem vejetatif hemde endospor yap›lar› ölür?

a. Liyofilizasyonb. 100 °C’de 5 dk kaynatmac. 121 °C’de 15 dk bas›nçl› buhar ifllemid. % 50-70’lik konsatrasyonda alkol kullan›m›e. Pastörizasyon

6. Afla¤›daki s›cakl›k ve sürelerin hangisi cam malze-melerin pastör f›r›n›nda sterilizasyonu için uygundur?

a. 121 °C’de 15 dakikab. 170 °C’de 1 saatc. 115 °C’de 35 dakikad. 134 °C’de 4 dakikae. 100 °C’de 1 saat

7. Hücre duvar› sentezine engel olan antibiyotik afla¤›-dakilerden hangisidir?

a. Penisilinb. Polimiksinc. Streptomisind. Tetrasikline. Eritromisin

8. Afla¤›dakilerden hangisi antibiyotik dirençlili¤ine ne-den olur?

a. Antibiyotikler parçalayan enzimlere sahip olma b. R plazmidlerinin varl›¤›c. Ribozomal dirençd. Antagonistik madde sentezie. Hepsi

9. Afla¤›dakilerden hangisi antiviral maddelerden de-

¤ildir?

a. ‹nterferonlarb. Proteaz inhibitörleric. Nucleotid analoglar›d. Ergosterole. Birleflme inhibitörü

10. Penisilin antibiyoti¤inin hücerelerdeki etki flekli afla-¤›dakilerden hangisidir?

a. Hücre membran› yap›s›n› bozarb. Hücre duvar› sentezini etkilerc. Protein sentezini etkiler d. RNA sentezini inhibe edere. DNA yap›s›n› bozar



Antibiyotikler son 5 y›l›n en

çok satan ilaçlar› oldu. Bu

y›l›n flampiyonu da hiç kufl-

kusuz yine antibiyotikler

olacak. Antibiyotik kullan›-

m›n›n patlamas›n›n arkas›n-

da savurganl›k ve dikkatsiz-

li¤imizin ciddi pay› var.

“Leblebi gibi” antibiyotik tüketiyoruz! Bu yanl›fla dok-

torlar da, hastalar da ortak. Afl›r› antibiyotik tüketimi

yol açt›¤› ekonomik kay›plar bir yana, karaci¤er ve

böbreklerde çok ciddi sa¤l›k problemlerine neden ola-

biliyor.

Antibiyotikler son yüzy›l›n en önemli kefliflerinden-

dir. Bu keflifler mikrobik hastal›klarla mücadelede bü-

yük bir ç›¤›r aflm›fl, birçok hastal›klar›n tedavisini sa¤la-

m›flt›r. Ne var ki, gereksiz ve yanl›fl zamanda ya da yer-

de kullan›ld›klar›nda bu önemli tedavi araçlar› bir so-

run haline de gelebilmektedir.

BÖBREK VE KARAC‹⁄ER Antibiyotiklerin bilgisiz kul-

lan›lmalar› karaci¤er ve böbreklerde hasara yol açmak-

ta, daha da kötüsü bu ilaçlara karfl› direnç geliflmesine

sebep olmaktad›r. Antibiyotiklere direnç oluflmas›n›n

önemli bir problem haline gelmesinde yanl›fl ve gerek-

siz kullan›mlar›n ciddi pay› vard›r. Direnç sorunu, daha

sonra kullan›lacak antibiyotik bulunamamas›na ve has-

talar›n kaybedilmesine neden olabilmektedir.

ATEfi DÜfiÜRMEZ Yap›lan en önemli hatalardan biri,

atefli olan herkese antibiyotik vermektir. Ne var ki anti-

biyotikler aspirin gibi atefl düflüren ilaçlar de¤ildir. En-

feksiyon hastal›klar›nda atefle yol açan fley, mikroplarla

ba¤›fl›kl›k sistemi aras›nda süren kavga esnas›nda orta-

ya ç›kan baz› kimyasallard›r. Herhangi bir ateflli enfek-

siyon hastal›¤›nda antibiyotik kullanman›n amac› ba¤›-

fl›kl›k sistemine destek olmak, enfeksiyona yol açan

hastal›klar› yok etmek veya azaltmakt›r.

Hemen belirtelim: Atefl sadece mikrobik hastal›klar ne-

deniyle de yükselmez. Baz› romatizmal hastal›klarda,

kanserler ve ba¤›fl›kl›k sistemi hastal›klar›nda da atefl

yükselmesi görülebiliyor.

HER HASTALI⁄A OLMAZ Ayr›ca mikrobik olan her

hastal›k antibiyotikle tedavi edilmez. Antibiyotikler da-

ha çok bakteri kökenli enfeksiyonlar›n tedavisinde kul-

lan›labilirler. Virüslerin veya parazitlerin oluflturdu¤u

ateflli hastal›klar antibiyotiklerle tedavi edilmez. Bunla-

r›n tedavisinde kullan›lan ilaçlar (antiviral ve antiparazi-

ter ilaçlar) ayr›d›r.

B‹LG‹L‹ KULLANIN Antibiyotik kullan›m›n›n ciddi bir

bilgi, dikkat ve ilgi istedi¤ini unutmay›n. Hangi antibi-

yoti¤in ne dozda, ne süre ile kullan›laca¤› karar›n› dok-

torunuza b›rak›n. Yetersiz ve yanl›fl planlanm›fl antibi-

yotik tedavilerinin sonucu, sadece tedavinin baflar›s›z

kalmas› de¤ildir. Yanl›fl antibiyotik tedavisi bir süre son-

ra “antibiyotik direnci” ile de sonuçlanabilir. MRSA en-

feksiyonlar› gibi a¤›r ve öldürücü sonuçlar› olan antibi-

yoti¤e dirençli enfeksiyonlar bu basit ama önemli hata-

lar sonucu ortaya ç›km›flt›r. Her y›l binlerce insan “anti-

biyoti¤e yan›t vermeyen enfeksiyonlar” sebebiyle haya-

t›n› kaybediyor. Ailenizde veya kendinizde oluflan her

ateflli hastal›¤› antibiyotik ile kendiniz tedavi etmeye

kalkmay›n. Antibiyotik kullanma karar›n› yaln›zca dok-

torunuzun alabilece¤ini unutmay›n.

Kaynak: Prof. Dr. Osman Müftüo¤lu, 25 fiubat 2008,

Hürriyet

Okuma Parças›


1. b Ayr›nt›l› bilgi için “Mikroorganizmalarda Ço¤al-ma” konusuna bak›n›z.

2. e Ayr›nt›l› bilgi için “Bakteriyal Populasyonlar›nGeliflmesi” konusuna bak›n›z.

3. c Ayr›nt›l› bilgi için “Geliflmeni Ölçülmesi” konu-suna bak›n›z.

4. b Ayr›nt›l› bilgi için “Mikroorganizmalar›n KontrolAlt›na Al›nmas›” konusuna bak›n›z.

5. c Ayr›nt›l› bilgi için “Fiziksel Yöntemlerle Mikro-organizmalar›n Kontrol Alt›na Al›nmas›” konu-suna bak›n›z.

6. b Ayr›nt›l› bilgi için “Fiziksel Yöntemlerle Mikro-organizmalar›n Kontrol Alt›na Al›nmas›” konu-suna bak›n›z.

7. a Ayr›nt›l› bilgi için “Antibiyotiklerin Etki Tarzlar›”konusuna bak›n›z.

8. e Ayr›nt›l› bilgi için “Antibiyotiklere Dirençlilik”konusuna bak›n›z.

9. d Ayr›nt›l› bilgi için “Antiviral ve Antifungal ‹laç-lar” konusuna bak›n›z.

10. b Ayr›nt›l› bilgi için “Antibiyotikler ve Kemotera-pötiklerin Mikroorganizmalar Üzerine Etkisi”konusuna bak›n›z.

S›ra Sizde 1

Logaritmik (Eksponansiyel Faz) geliflme evresi.

S›ra Sizde 2

Logaritmik (Eksponansiyel Faz) geliflme evresi.

S›ra Sizde 3

Ölü hücreler yaflayan hücrelerden ay›rt edilemez, kü-çük hücreleri mikroskop alt›nda görmek zordur. Baz›hücreler gözden kaçabilir. Bu yöntem düflük konsan-trasyondaki hücre süspansiyonlar› için uygun de¤ildir.

S›ra Sizde 4

Plak say›mda sadece canl› hücrelerin say›m› yap›l›rkendirek mikroskobik say›mda hem canl› hemde ölü hüc-reler say›l›r.

S›ra Sizde 5

Sterilizasyonda bütün mikroorganizmalar›n öldürülme-si esast›r. Dezenfeksiyonda ise patojen mikroorganiz-malar öldürülmesi amaçlan›r.

S›ra Sizde 6

Otoklavda.

S›ra Sizde 7

Is›yla bozulan maddelerin sterilizasyonunda, mikroor-ganizmalar›n ayr›lmas›nda.

S›ra Sizde 8

Gümüfl nitrat, iyot solusyonu, alkol (%70), hidrojen pe-roksit.

S›ra Sizde 9

Uygun bir antifungal ilave ederiz.

S›ra Sizde Yan›t Anahtar›Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar›


Arda, M. (2000). Temel Mikrobiyoloji. Geniflletilmifl 2.Bask›. Medisan Yay›n Serisi no: 46, Ankara.

Arda, M. (1981). Genel Bakteriyoloji. Ankara Üniversite-si Veteriner Fakültesi Yay›nlar› 369. Ders kitab› 267.Ankara Üniversitesi Bas›m Evi, Ankara.

Anon, (2000). G›da Mikrobiyolojisi ve Uygulamalar›.Sim matbaac›l›k Ltd. fiti. Ankara.

Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi G›da Mühendisli¤iBölümü yay›n›, Sim Matbaas›, Ankara.

Gürgün, V. Halkman, A. K. (1990). Mikrobiyolojide sa-

y›m yöntemleri. G›da teknolojisi Derne¤i yay›n No7, Ankara.

Halkman, A. K. (2005). G›da mikrobiyolojisi uygulama-

lar›. Baflak Matbaac›l›k Ltd. fiti., Ankara Madigan, M.T, Martinko, J. M, Dunlap, P.V & Clark, D.P.

(2009). Brock Biology of Microorganisms. (12th Bas-k›). Pearson Education, Inc., San Fransisco.

Öner, M. (2001). Genel Mikrobiyoloji. 4. Bask› Ege Üni-versitesi Fen Fakültesi Kitaplar serisi no: 94, EgeÜniversitesi Bas›mevi, Bornova ‹zmir.

Schaechter, M., Ingramham, J.L., Neidhardt, F.C. (2006).Microbe. American Society for Microbiology, ASMPress.Washington, D.C.

Todar K. (2008). Todars online text book of bacterio-

logy. Control of Microbial Growth http://www.text-bookofbacteriology.net/kt_toc.html

Tortora, G.J., Funke, B.R. & Case, C.L. (2007). Microbio-

logy an introduction. (9. Bask›). Pearson EducationInc., San Fransisco.

Tunail, N. (2009). Mikrobiyoloji. Pelin Ofset. Ankara.http://www.orlab.net/mikrobiyoloji/942300040.pdfwww.biologie.uni-hamburg.de/.../growth.html, Eriflim

tarihi: 15/4/04http://tr.wikipedia.org, Eriflim tarihi:15/4/04http://inst.bact.wisc.edu/inst/index.php?module=Bo

ok.. Eriflim tarihi: 15/4/04 www.megep.meb.gov.trhttp://www.orlab.net/mikrobiyoloji/110030200.pdf Eri-

flim tarihi: 15/4/04

Yararlan›lan ve BaflvurulabilecekKaynaklar

Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Enerji üretimini tan›mlayabilecek,Hücrede ATP oluflumunu de¤erlendirebilecek,Organik bilefliklerin oksidasyonu ve ATP’de enerjinin saklanmas›nda kullan›-lan yol izlerini aç›klayabilecek,Fermantasyon ve solunumu aç›klayabilecek,Prokaryot ve ökaryotlar aras›ndaki solunum farkl›l›klar›n› ortaya koyabilecek,Mikroorganizmalarda fotosentezi de¤erlendirebilecek,Biyosentezi aç›klayabileceksiniz.


• Metabolizma• Anabolizma• Biyosentez• ATP• ETS

• Glikoliz• Fermantasyon• Solunum• Glikoneogenez

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

NNNNNNN

Genel Mikrobiyoloji Mikrobiyal Metabolizma

• G‹R‹fi• ENERJ‹ ÜRET‹M‹• GL‹KOL‹Z• GL‹KOL‹ZE ALTERNAT‹F PENTOZ -

FOSFAT YOL ‹Z‹• GL‹KOL‹ZE ALTERNAT‹F ENTNER-

DOUDOROFF YOL ‹Z‹ • FERMANTASYON• SOLUNUM• TR‹KARBOKS‹L‹K AS‹T (S‹TR‹KAS‹T

VEYA KREBS) ÇEMBER‹• FOTOSENTEZ• B‹YOSENTEZ


G‹R‹fiOrganizmalar›n yaflant›lar›n›n ve nesillerinin sürdürülebilmesi için bulunduklar›ortamdan yararlanarak gerekli enerjiyi sa¤lamalar›, yap› maddelerini sentez etme-leri, meydana gelen at›k ürünlerini yok edebilmeleri için oluflan çeflitli fiziko-kim-yasal olaylar›n hepsine birden metabolizma ad› verilir. Metabolizma terimi hücreiçerisinde meydana gelen bütün kimyasal olaylar› anlatmak için kullan›l›r. Çevre-den al›nan besin maddelerinin hücrenin yap› elemanlar›na çevrilmesine anaboliz-ma (=biyosentez) denir. Enerji kayna¤› olarak kullan›lan kimyasallar daha basityap› tafllar›na ayr›l›rken enerji aç›¤a ç›kar. Kimyasallar›n ayr›flmas› ve enerjinin ser-best kald›¤› olaylara ise katabolizma ad› verilir. Katabolizmada kompleks organikbilefliklerin parçalanmas› söz konusudur, besin maddeleri at›k ürünlere çevrilir.

ENERJ‹ ÜRET‹M‹Makromoleküllerin sentezi ve hücre geliflmesinde gerekli olan çeflitli kimyasalolaylar›n ortaya ç›kmas› için enerjiye gerek vard›r. Kimyasal reaksiyonlardan eldeedilmifl kullan›labilir enerji “serbest enerji” olarak isimlendirilir. Serbest enerjininazalmas›yla kullan›lmayan enerjide art›fl meydana gelir ki buna “entropi” ad› veri-lir. Bir sistemin toplam iç enerjisi “entalpi” olarak tan›mlan›r. Makromoleküllerinher kovalent ba¤›nda iç enerji depolan›r. Canl›l›¤›n olabilmesi için minimum entro-pi maksimum entalpi olmal›d›r. Ölümle beraber entropi maksimum olur, entalpiminimuma düfler.

Enerji ifl yapma kabiliyetidir. Kimyasal enerji, organik ve inorganik bileflikleroksitlendi¤i zaman ortaya ç›kan enerjidir. Kimyasal reaksiyonlar enerjideki de¤i-flimler ile birlikte olur. Kimyasal reaksiyonlar s›ras›nda aç›¤a ç›kan enerjinin bir k›s-m› faydal› ifl yapmak için yaray›fll› de¤ildir ve ›s› enerjisi fleklinde kaybolur. Fayda-l› ifl yapmak için yaray›fll› olan enerji G ile gösterilirse reaksiyon s›ras›nda serbestenerjideki de¤iflim ∆G olarak gösterilir. Buradaki ∆, de¤iflimi göstermektedir.

A + B $ C + D + Enerji

Yukar›daki reaksiyon s›ras›nda bilefliklerin enerjilerinde de¤iflim meydana gelir.

∆G = (GC) + (GD) - (GA) +(GB)

Mikrobiyal Metabolizma

∆G negatif ise, serbest enerji aç›¤a ç›kar ve reaksiyon kendili¤inden oluflur.Böyle reaksiyonlar “ekzogonik” reaksiyonlard›r.

∆G pozitif ise, reaksiyon kendili¤inden meydana gelmez, ancak ters reaksi-yon kendili¤inden oluflabilir. Böyle reaksiyonlar “endogonik” reaksiyonlar olarakisimlendirilir.

Mikroorganizmalar enerji kayna¤› olarak ya ›fl›¤› (fotosentetikler) ya da organikveya inorganik maddeleri (kemosentetikler) kullan›rlar. Mikroorganizmalar›n birço¤u karbon ve enerji kayna¤› olarak karbonhidratlar› kullan›rlar. Klorofile sahipmikroorganizmalar kendilerine gerekli enerjiyi fotosentez s›ras›nda güneflten eldeederler. Fotosentez yoluyla günefl enerjisi kimyasal enerjiye dönüflür. Heterotrofmikroorganizmalar enerji ihtiyaçlar›n› enerji bak›m›ndan zengin glikoz, niflasta, se-lüloz gibi maddeleri parçalayarak karfl›lar.

Mikroorganizmalar enerji kayna¤› olarak ne kullan›rlar?

Oksidasyon-Redüksiyon Reaksiyonlar›Canl›larda kimyasal enerjinin kullan›m› oksidasyon-redüksiyon (redoks) reaksi-yonlar›n› içerir. Kimyasal olarak oksidasyon; elekton (e-) uzaklaflmas› olarak ta-n›mlan›r. Yani moleküle oksijen ilavesi olmaktad›r. Biyokimyada, oksidasyon veredüksiyon reaksiyonlar› sadece elektronlar›n transferini kapsamaz, hem bir elek-tronun (e-) hem de bir protonun (H+) transferini içerir.

Oksidasyon-redüksiyon reaksiyonlar›nda bir elektron verici ve bir de elektronal›c› bulunmaktad›r. Herhangi bir oksidasyon meydana geldi¤inde ard›ndan mut-laka bir redüksiyon oluflur. Yani oksidasyon-redüksiyon reaksiyonlar›nda mutlakabir elektron verici ve bir de elektron al›c› reaksiyon olmak zorundad›r. Bu reaksi-yonlarda substrat›n oksidasyonu (H2) elektron vericisi, substrat›n redüksiyonu(O2) elektron al›c›s›n› belirtir. (fiekil 5.1).

Substrat›n oksidasyonu, hidrojenatomunun kayb›na eflde¤er oldu¤un-dan dehidrogenasyon olarak isimlen-dirilir. Mikroorganizmalarda karbon-hidratlar H vericisi iken, baflta molekü-ler oksijen olmak üzere baz› organikve anorganik maddeler H al›c›s›d›r.

Bileflikler elektronlar› veya hidro-jen atomlar›n› al›rsa, indirgenmifl olur.Yani redüksiyon maddenin elektronkazanmas›d›r ve oksidasyonun tersi birolayd›r. Hücrede oksidasyon ve redük-siyon olaylar› ayn› anda meydana ge-lir. Bu reaksiyon çiftlerine redoks re-aksiyonu veya “oksidasyon-redüksi-yon” reaksiyonlar› ad› verilir.

Maddeler ya okside ya da redükteolma yetene¤i gösterirler. Bu özellik maddelerin redüksiyon potansiyeli (E0')olarak belirtilir. Bu potansiyel elektriksel olarak belirlenir ve birimi volttur. Redük-siyon potansiyelleri redüksiyonlar olarak yaz›lan yar›m reaksiyonlar olarak ifadeedilir.

Okside olmufl form + e- → indirgenmifl form, fleklinde ifade edilebilir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1

fiekil 5.1

Oksidasyon -RedüksiyonReaksiyonÖrne¤i.

Biyolojik oksidasyonlardahidrojen atomlar›n›n kayb›dehidrogenasyon olarakisimlendirilir.

E¤er reaksiyon proton içeriyorsa, bu durumda redüksiyon potansiyeline hidro-jen iyonu konsantrasyonu etki eder. Biyolojide genellikle hücre sitoplazmas› nötü-re yak›n oldu¤u için redüksiyon potansiyelleri 7 olarak verilir. pH 7’deki redüksi-yon potansiyeli (E0') afla¤›da gösterilmifltir.

1/2O2 + 2e- + 2H+ → H2O’nin E0' › + 0.816 volt (V),H2 + 1/2O2 → H2O’nin E0' › - 0.421 V.’ dur.

Moleküllerin ço¤u farkl› koflullar alt›nda elektron al›c›s› ya da elektron vericisiolabilir. Redoks çifti yaz›ld›¤›nda oksidasyon daima sola yaz›l›r. Yar›m reaksiyon-lar ile tam bir oksidasyon-redüksiyon reaksiyonu yaz›l›rken basitçe redoks çiftindeindirgenen maddenin redüksiyon potansiyelinin daha negatif, redoks çiftinde ok-sidasyona u¤rayan maddenin redüksiyon potansiyelinin daha pozitif oldu¤u bilin-melidir. Bu nedenle -0.42 volt potansiyele sahip 2 H/H2 çifti yüksek oranda elek-tron verme e¤ilimindedir. Di¤er taraftan +0.82 volt potansiyele sahip 1/2 O2/H2Oçiftinde H2O’nun elektron verme e¤ilimi oldukça azd›r, oysa ki oksijen oldukçafazla elektron alma e¤ilimindedir. H2 ve O2 reaksiyonlar›n›n ard›ndan H2 elektronvericisi olur ve oksidasyon gerçekleflir, oksijen ise elektron al›c›s› olur ve redüksi-yon gerçekleflir.

Elektron Tafl›y›c›lar›Hücrede oksidasyon-redüksiyon reaksiyonunda, vericiden al›c›ya elektronlar›ntransferinde tafl›y›c›lar olarak bilinen bir veya birden fazla ara ürün bulunmaktad›r.Elektronlar asla serbest bulunmay›p daima moleküllerin parçalar› olarak bulunur-lar. Bu maddeler elektronlar› çok gönüllü olarak al›r ve verirler. Böyle tafl›y›c›larkullan›ld›¤› zaman, bafllang›ç verici primer elektron vericisi ve en son al›c› ter-minal elektron al›c›s› olarak bilinmektedir. Tamamlanm›fl reaksiyon dizisinin netenerji de¤iflimi primer verici ve terminal al›c› aras›ndaki redoks potansiyelleri far-k›yla saptan›r. Ara ürünler vas›tas›yla elektronlar›n bu transferi bir seri oksidasyonredüksiyon reaksiyonlar›n› içermektedir, fakat bu basamaklar›n her birinden eldeedilen enerji de¤iflimine sadece bafllang›ç ve bitifl bilefliklerinin göz önüne al›nma-s›yla elde edilen de¤erin ilave edilmesi gerekir.

Hücrede iki çeflit elektron tafl›y›c›s› bulunur; bunlar hücre membran›ndaki en-zimlere s›k›ca ba¤lanm›fl olanlar ve hücrede bir yerden di¤erine serbestçe diffüz-lenebilenlerdir. En önemli serbestçe diffüzlenebilen elektron tafl›y›c›lar› NAD+ (ni-kotinamid adenin dinükleotid) ve NADP+ (nikotinamid adenin dinükleotid fos-fat)’d›r. NAD ve NADP hidrojen atomu tafl›y›c›lar› olup, zincirde daha sonra gelentafl›y›c›ya daima iki hidrojen atomu transfer ederler. Böyle hidrojen atomu transfe-ri dehidrogenasyon olarak bilinmektedir. Bu elektron tafl›y›c›lar› iki elektron veiki hidrojen vermeyle veya almayla okside olur veya indirgenirler. NAD+ ve NADP+

indirgendi¤i zaman hidrojen atomlar›ndan biri tafl›y›c›yla birleflir.

NAD+ + 2e- + 2H+ $ NADH + H+ fleklinde gösterilir.

Denklemlerdeki indirgenmifl form ya NADH + H+ veya daha basitçe NADH ola-rak yaz›l›r.

NAD+/NADH ve NADP+/NADPH çiftlerinin redoks potansiyeli -0.32 volttur.NAD+ ve NADP+ redoks çiftleri ayn› potansiyellere sahip olmas›na karfl›l›k hücre-

NAD NADH H2H

2H+

+

-

+

1035. Ünite - Mikrobiyal Metabol izma

de farkl› amaçla hizmet ederler. NAD direkt olarak enerji üreten (katabolik) reak-siyonlarda bulunurken NADP öncelikle biyosentetik (anabolik) reaksiyonlarda bu-lunmaktad›r. Koenzimler bafllang›ç elektron vericisi ve son elektron al›c›s› olarakefllefltirilmifl olan kimyasal olarak benzemeyen moleküller için muhtemel olan ok-sidasyon-redüksiyon reaksiyonlar›n›n çeflitlili¤ini artt›r›r, yani koenzimler arac› ola-rak rol oynar. Bilindi¤i gibi biyolojik reaksiyonlar›n birço¤u, s›n›rl› say›da substratile reaksiyona giren spesifik enzimler ile kataliz edilmektedir. Oksidasyon-redük-siyon reaksiyonlar›n›n muhtemelen üç safhada meydana geldi¤i düflünülmektedir:1. Primer vericiden elektronlar›n uzaklaflt›r›lmas›, 2. elektron tafl›y›c›lar›n›n bir se-risiyle elektronlar›n transferi ve 3. elektronlar›n terminal elektron al›c›s›na verilme-si. Reaksiyondaki her basamak, her biri substrat›na ve spesifik koenzimine ba¤l›olan farkl› bir enzim taraf›ndan kataliz edilmektedir. NADH, NAD+’dan daha fazlaenerjiye sahiptir. Bu enerji daha sonra ATP üretiminde kullan›l›r.

Biyolojik oksidasyon-redüksiyon olaylar›nda unutulmamas› gereken fludur;hücreler besin maddelerinden enerji üretimi için katabolizmay› kullan›rlar. Hücre-ler besin maddelerini al›rlar ve parçalarlar ve bu arada indirgenmifl bilefliklerdenoksitlenmifl bileflikler oluflur.

C6H12O6 → CO2 + H2O + e

Oksitlendi¤inde enerji ATP taraf›ndan tutulur.

Oksidasyon redüksiyon reaksiyonlar› enerji üreten reaksiyonlard›r. Hücrelerbesin maddelerini alarak indirgenmifl bileflikleri okside olmufl bilefliklere parçalar-lar. Bu s›rada ortaya ç›kan enerji belirli basamaklardan geçerek Adenozin trifosfat(ATP)’ta depolan›r. ATP bafll›ca enerji tafl›y›c›s› olarak ifl görür.

Adenozin Trifosfat (ATP) OluflumuOksidasyon redüksiyon reaksiyonlar›n›n bir sonucu olarak aç›¤a ç›kan enerjininsaklanabilmesi enerji üretiminde oldukça önemlidir, böylece bu enerji hücre fonk-siyonlar› için kullan›labilmektedir. E¤er kimyasal enerji oksidasyon-redüksiyon bo-yunca ›s›ya çevriliyorsa daha fazla elde tutulamay›p bofluna sarf edilmektedir. Can-l› organizmalarda redoks reaksiyonlar›nda aç›¤a ç›kan kimyasal enerji ço¤unluklayüksek enerjili fosfat ba¤lar› fleklinde fosfat bilefliklerinin herhangi birine transferedilmekte ve bu bileflikler daha sonra enerjinin faydal› ifle dönüflmesinde arac›larolarak ifl görmektedir.

Fosforile edilmifl bilefliklerde fosfat gruplar› ester veya anhidrit ba¤›ndaki oksi-jen atomlar› vas›tas›yla ba¤lanm›flt›r. Fakat bütün fosfat ester ba¤lar›n›n hepsi yük-sek enerjili ba¤lar de¤ildir. Fosfat ba¤lar›n›n bu enerjisini ifade etmenin bir yolu,su ilave edildi¤i ve bu ba¤ hidrolize oldu¤u zaman aç›¤a ç›kan serbest enerjidir.

Bütün canl›larda bulunan ve enerjiyi, enerji bak›m›ndan zengin fosfat ba¤lar›yoluyla depolayan sistem “Adenozinfosfat sistemi” dir. Adenozin difosfat (ADP)ve adenozin trifosfat (ATP) karbonhidrat ve ya¤lar›n oksidasyonu s›ras›nda sentez-

CH CH OH NAD CH CHO NADH

Etanol Asetaldehit

NADP NADPH

3 2 3 2

2H

2H2

- + - +

-

+


lenir. “ ~ “ sembolü yüksek enerjili ba¤lar› ve kullan›labilir enerjiyi göstermektedir.Kimyasal bilefliklere fosfat›n ilavesine fosforilizasyon ad› verilir.

ATP oluflumu ile ilgili animasyonu http://student.ccbcmd.edu/biotutorials/energy/ad-pan.html adresinden izleyebilirsiniz.

Yüksek enerjili fosfat ba¤›n›n enerjisinin serbest enerjinin hidrolizi ile ilgili ol-du¤unu ifade etmemize karfl›l›k, gerçekte aç›¤a ç›kan bu enerjinin kullan›labile-ce¤i ikinci bir reaksiyon yoksa bu ba¤lar›n hidrolizi hücrede istenmemektedir.E¤er hidroliz gerçekleflirse, ›s› üretilmekte ve bu yüksek enerji ba¤›ndaki enerjikaybolmaktad›r. Yüksek enerjili fosfat ba¤›n›n bu serbest enerjisi, genellikle biyo-sentetik reaksiyonlar ve hücre fonksiyonundaki di¤er safhalar› sürdürmek içinkullan›lmaktad›r.

Organizmalar ATP’deki yüksek enerjili fosfat ba¤›n› sentezlemek için çok çeflit-li enerji kaynaklar› ve mekanizmalar kullan›rlar. ATP’yi sentezlemek için hem kim-yasal enerji hem de ›fl›k enerjisi kullan›labilmektedir. Kimyasal maddeler içindehem organik ve hem de inorganik bileflikler elektron vericiler gibi ifl görerek ener-ji kaynaklar› olarak kullan›labilmektedir. Benzer flekilde efllefltirilmifl redoks reak-siyonlar›nda hem organik hem de inorganik bileflikleri içeren birkaç tane farkl›elektron al›c›s› kullan›lmaktad›r.

Oksidasyon-redüksiyon reaksiyonlar› boyunca ATP’nin sentezlenme ifllemleri;substrat seviyesinde fosforilasyon, oksidatif fosforilasyon (elektron tafl›-n›m fosforilasyonu) ve fotofosforilizasyon olmak üzere üç flekilde olur:

Substrat seviyesinde fosforilasyonda ATP, organik bilefli¤in katabolizmas›ndaiçerilen spesifik enzimatik reaksiyonlardan birisi boyunca direk olarak sentezlen-mektedir. ATP sentezinin spesifiye olmufl bir enzimin belirlenmifl substratlar›yla birenzim sistemi içinde oluflmas› nedeniyle substrat seviyesinde fosforilasyon (SLP)olarak isimlendirilmektedir. Bu, spesifik substratlar›n metabolizmas›na direk olarakba¤l› olmay›p membranda yönlendirilen olaylar yoluyla ATP’nin üretildi¤i oksida-tif fosforilasyon olarak da isimlendirilen elektron tafl›n›m fosforilasyon (ETP)’a hiçbenzememektedir. Tek bir elektron tafl›n›m sistemi çok çeflitli bilefliklerin oksidas-yon-redüksiyon reaksiyonlar›nda bulunabilmektedir, buna göre elektron tafl›n›mfosforilasyonu yoluyla ATP sentezi substrat seviyesinde fosforilasyondan çok dahagenel bir ifllemdir. Bununla beraber elektron tafl›n›m fosforilasyon ilave bir elek-tron al›c›s›na ihtiyaç duydu¤u için sadece solunum veya anaerobik solunum s›ra-s›nda oluflmaktad›r. Di¤er taraftan, substrat seviyesinde fosforilasyon ise oksidas-yon-redüksiyon reaksiyonlar›n›n olufltu¤u her üç tipteki ifllemde; fermentasyon,solunum ve anaerobik solunum boyunca meydana gelebilmektedir. Substrat sevi-yesinde fosforilasyonun oluflabilmesinde sadece birkaç enzim reaksiyonu bulun-mas›na ra¤men, organizmalar kullan›labilir kimyasal enerji kaynaklar›n› bu birkaçsubstrat›n birine veya di¤erine dönüfltürme yetene¤indedirler.

Canl› organizmalarda redoks reaksiyonlar› sonucu aç›¤a ç›kan enerji ne olur?

Oksidatif fosforilizasyonda elektronlar organik bilefliklerden al›n›r ve bir seri re-aksiyonla elektron al›c›lar›na aktar›l›r. Bu reaksiyonlar zincirine elektron tafl›n›mzinciri ad› verilir. Oksidasyonla elektronlar›n aktar›m› s›ras›nda ortama enerji ve-rilir. Bu enerji ADP’den ATP üretiminde kullan›l›r. Hem kimyasal enerji hem de ›fl›kenerjisi ATP sentezi için kullan›l›r. Bu ifllem prokaryotlarda hücre membran›nda,ökaryotlarda ise mitokondrial iç membranda meydana gelir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

Fotofosforilizasyon ise klorofil gibi ›fl›¤› tutan pigmentleri içeren fotosentetikhücrelerde meydana gelir. Fotosentezde organik moleküller özellikle flekerler sen-tezlenir. Ifl›k enerjisi ATP’ye çevrilir.

Bu konulardaki animasyonlar› http://student.ccbcmd.edu/biotutorials/energy/eng_in-dex.html adresinden izleyebilirsiniz.

Oksidatif fosforilizasyon prokaryotlarda ve ökaryotlarda nerede meydana gelir?

Tek bir bilefli¤in oksidasyonunu içeren reaksiyonlar serisi bir biyokimyasal yolizi olarak isimlendirilmektedir. Organik bilefliklerin oksidasyonu ve ATP’de enerji-nin saklanmas› için yol izleri iki ana gruba ayr›lmaktad›r:

1. Oksidasyon redüksiyon iflleminin herhangi bir ilave elektron al›c›s› yoklu-¤unda meydana geldi¤i, fermantasyon;

2. Moleküler oksijenin (O2) veya di¤er baz› oksidantlar›n (NO3- . SO4

-2 veyaCO3

-) elektron al›c›s› olarak ifl gördü¤ü, solunum. Her iki ifllem de ayn› ilk ad›mla bafllar (Glikoliz), daha sonra aerobik ve ana-

erobik olarak farkl› yollar izler.

GL‹KOL‹ZHeksozlar›n (glikoz vb.) ayr›flmas› için biyokimyasal yol oldukça basittir. En yay-g›n parçalanma yolu, Fruktoz-1,6 difosfat (FDP) üzerinden olur ve FDP yolu, gli-kolitik parçalanma Glikoliz veya Embden-Meyerhof-Parnas (EMP) Yolu olarakisimlendirilir. Glikozun anaerobik olarak 2 molekül pürivik aside sentezlenmesineglikoliz ad› verilir. Burada en önemli ara ürün pirüvik asittir. Glikoliz anaerobikkoflullarda meydana gelir ve 3 k›sma ayr›larak incelenebilir:

‹lk k›s›mda, hücrede haz›rl›k reaksiyonlar› meydana gelir. Oksidasyon redüksi-yon meydana gelmez ve buna ba¤l› olarak enerji serbest kalmaz. Glikozun 6 nu-maral› karbonu fosforlan›r. ATP, fosfat verici olarak görev yapar. Glikoz-6-fosfat ilküründür. Sonra Fruktoz-6-fosfata dönüflür. ‹kinci fosforilizasyondan sonra Fruktoz1,6 bifosfat oluflur. Daha sonra 3 karbonlu gliseraldehit-3-fosfat oluflur (fiekil 5.2).

‹kinci k›s›mda ise oksidasyon-redüksiyon oluflur, ATP formunda yüksek enerji-li fosfat ba¤lar› oluflur. ‹ki molekül pirüvat meydana gelir. 1,3-bifosfogliserik asitinoluflumu boyunca iki molekül NAD+, NADH’a indirgenmifl olur. Hücre sadece s›-n›rl› miktarda NAD+’ye sahip oldu¤undan, e¤er hepsi de NADH’a çevrilirse glikozoksidasyonunun durmas› gerekir. Buna göre gliseraldehit-3-fosfat›n sürekli oksi-dasyonu, sadece aç›¤a ç›kan elektronlar› alabilecek bir NAD+ molekülü varsa de-vam eder. Bu engel, pirüvat›n fermentasyon ürünlerine indirgenmesini içeren re-aksiyonlar vas›tas›yla NADH’›n NAD+’ye geri oksidasyonu ile giderilmektedir.

Son basamakta ikinci oksidasyon-redüksiyon reaksiyonlar› olur. Etanol, CO2,laktik asit gibi fermantasyon ürünleri meydana gelir. Glikolize 2 ATP molekülü gli-kozun fosforilizasyonunda tüketilir ve 4 ATP molekülü sentezlenir. Net kazanç 2ATP molekülüdür.

Obligat aerobik hücrelerde glikoz glikolitik yolla oksitlenerek pirüvat üretilir.Bu son ürün de¤ildir. Solunum ile CO2 ve suya oksitlenir. Burada son elektronal›c›s› O2’dir. NO3 ve SO4 baz› mikroorganizmalarda son elektron al›c›s› olarakkullan›labilir.

Fakültatif anaerobik hücreler havan›n varl›¤›nda aerob gibi davran›rlar. Havayoksa glikoz fermente edilir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3

Anaerobik hücrelerde glikolitik yol ile glikoz oksitlenir. Pürivik asit son elek-tron al›c›s›d›r. Pürivik asit farkl› yollardan metabolize edilebilir. Her yoldan farkl›bir ürün elde edilir. Bu ürünler mikroorganizmaya ve ortam flartlar›na ba¤l› olarakde¤iflir. CO2 ve H2O’ya kadar tamamen oksitlenmez. Süksinik asit, propiyonik asit,formik asit gibi fermantasyon ürünleri oluflur.

Glikoliz yol izi Bakteria ve Ökarya domaininde görülür, Arkea’da ise görülmez.Mikroorganizmalarda glikoliz fermantasyonlar›, pürivik asit oluflturulduktan sonra-ki indirgenme basamaklar›nda bir çok son ürünün oluflmas›na neden olabilir (Tab-lo 5.1).

Glikozun glikoliz ile disimilasyonu, hemen hemen bütün canl›larda görülen birmetabolizmad›r. Bu yol izi sadece organik moleküllerin disimilasyonu ve enerjininkazan›m yolu olmay›p, ayn› zamanda makromoleküllerin biyosentezi için gerekliöncül maddelerin sentezi ile de iliflkilidir.

Mayalarda pirüvat CO2 aç›¤a ç›k›fl›yla etanole, laktik asit bakterilerinde ise lak-tik asite indirgenmektedir. pirüvat›n indirgenmesinde, çeflitli fermentatif prokaryot-larda birçok yol izi bilinmektedir ve hepsinde net sonuç ayn›d›r; fermentasyonunenerji veren reaksiyonlar›n› sürdürebilmek için NADH’›n okside edilmifl formuna


fiekil 5.2

Glikoliz

(NAD+) dönüfltürülmesi gerekmektedir. Diffüze edilebilen bir koenzim olan NADH,gliseraldehit-3-fosfat› okside eden enzimden ayr›larak pirüvat› laktik asite (veya di-¤er ürünler) indirgeyen enzime ba¤lan›r ve NAD+’ye dönüflümünü takiben tekrarbafla dönerek yine çevrimi tamamlar.

Organizmalar için can al›c› ürün “enerji gerektiren reaksiyonlar›n birçok çefli-dinde kullan›lan ATP” dir ve fermentasyon ürünleri ise sadece art›k ürünlerdir. Fer-mentasyon ürünlerinin distile içkiler, bira veya peynir üreticileri taraf›ndan art›kürünler oldu¤u düflünülmesi çok zordur. Mayalar taraf›ndan glikozun anaerobikfermentasyonuyla üretilen etanol alkollü içkilerdeki en önemli ürün olup laktikasit bakterileri ile glikozdan laktik asit üretimi ise peynirler gibi fermente süt ürün-lerinin üretiminde bafllang›ç basama¤›d›r. Di¤er taraftan ekmek üreticileri için iste-nen ürün ekmek hamurunun kabarmas›nda gerekli olan CO2’dir.

Glikolizde net ATP kazanc› kaçt›r?

Fermente Edilebilir Di¤er BilefliklerGlikozdan birçok baflka bileflik fermente edilebilir. Bunlar; flekerlerin ço¤u, amino-asitlerin birkaç›, belirli organik asitler, pürinler, pirimidinler ve çeflitli kar›fl›k ürün-lerdir. Fermente edilebilir bir bileflik ne çok okside edilir ne de çok indirgenebilirolmamal›d›r. E¤er çok fazla okside edilirse geliflmeye izin vermek için yüksekenerji üretilmifl olacakt›r. E¤er çok fazla indirgenirse bir elektron al›c›s› olarak iflgörmeyecektir çünkü son söylenen bu rolde daha fazla indirgenme olmamas› ge-rekmektedir. Bu bilefli¤in, substrat seviyesinde fosforilasyona kat›labilen bir araürüne çevrilebilir olmas› ise di¤er bir ihtiyaçt›r. Fermente edilemeyen bileflikler,hidrokarbonlar, ya¤ asitleri ve di¤er oldukça indirgenmifl bileflikleri kapsamaktad›r.

Bu konulardaki animasyonlar› http://www.science.smith.edu/departments/Biology/Bi-o231/glycolysis.html adresinden izleyebilirsiniz.

FERMENTASYON ÜRÜNLER M‹KROORGAN‹ZMALAR

Homolaktik Laktik asit Streptococcus, Lactobacillus

Kar›fl›k asit Laktik asit, asetik asit, süksinik asit,

formik asit, etanol, CO2, H2, 2,3

bütilen glikol

Escherichia, Proteus, Shigella,

Salmonella

Bütandiol Laktat, asetat, süksinat, format,

etanol, bütandiol

Klebsiella, Serratia, Erwinia

Bütanol Asetat, bütirik asit, bütanol, ase-

ton, etanol, izopropanol, CO2

Clostridium sp. (C. butylicum, C.

acetobutylicum)

Bütirik asit Asetik asit, bütirik asit Clostridium butyricum

Propiyonik asit Asetik asit, propionat, süksinat,

CO2, H2

Propionibacterium, Veillonella

Mayalanma Etil alkol, CO2 Saccharomyces sp.


Tablo 5.1Pürivik asittenoluflan ürünler veburada rol oynayanmikroorganizmalar.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



GL‹KOL‹ZE ALTERNAT‹F PENTOZ - FOSFAT YOL ‹Z‹Birçok canl›da glikoz, oksidatif “Pentoz fosfat Yolu” (PP-yolu) ile parçalan›r. Buyolla glikoz, glikoz-6-fosfata sonra da 6- fosfoglukonik aside okside olur. Bu araürün dekarboksillenir ve okside olarak Ribuloz-5-fosfat oluflur. Ribuloz-5-fosfatolufltuktan sonra ksiloz-5-fosfat gibi 5 karbonlu di¤er flekerlere dönüflür. Dahasonra 3,4,6 ve 7 karbon iskeletine sahip farkl› flekerler oluflur (fiekil 5.3). Pentozfosfat yolunda oluflan gliseraldehit 3-fosfat glikolitik yola ba¤lanarak pirüvata ka-dar parçalan›r. Buda substrat fosforilizasyonu ile enerji kazan›m›na neden olur.Oluflan Riboz-5-fosfat hem nükleik asit sentezine hem de koenzimlerin yap›s›nagirer. Ayr›ca fotosentezdeki CO2 al›c›s› ribuloz 5-fosfatta pentoz fosfat yol izindeoluflur. Bacillus subtilis, E.coli, Leuconostoc mesenteroides, Enterococcus feacalisbu yol izini kullanmaktad›rlar. Bu yol izi ile kazan›lan net ATP bir tanedir.

GL‹KOL‹ZE ALTERNAT‹F ENTNER-DOUDOROFFYOL ‹Z‹ Di¤er bir yol da özellikle bakterilere ait olan Entner-Doudoroff Parçalanma Yoluveya 2-keto-3- deoksi-6-fosfoglukonik asit (KDPG)” yoludur. Sadece Zymomonasgibi bir kaç bakteride görülen fermantatif bir yol izidir. Pseudomonas ile Rhizobi-um ve Agrobacterium gibi bakterilerde de görülmektedir (fiekil 5.4). Entner-Do-udoroff parçalanma yolunda glikozdan 2 molekül pürivik asit oluflur. Pürivik asitZymomonas sp. taraf›ndan etanole indirgenir. Bir molekül glikozdan net enerji ve-rimi 1 mol ATP dir.


fiekil 5.3

Pentoz Fosfat Yolu

Kaynak:http://www.textbookofbacteriology.net/metabolism.html

FERMENTASYONEnerji bak›m›ndan zengin organik maddelerin mikroorganizmalar taraf›ndan enzi-matik yolla ve havas›z flartlarda bafllang›ca göre enerjice fakir organik maddelereparçalanmalar› fermantasyon olarak isimlendirilir. Fermantasyon obligat anaerobmikroorganizmalarda enerjinin tek kayna¤›d›r. Elektron al›c›s› ve vericisi olarak or-ganik metabolizma ürünlerinin kullan›ld›¤› ve enerjinin organik moleküllerin k›s-mi oksidasyonu ile elde edildi¤i bir metabolizma tipidir. Burada aç›¤a ç›kan ener-ji miktar› tam oksidasyonunkinin 1/3 ü kadard›r. Enerjinin geri kalan k›sm› son ve-ya ara ürünlerin bünyesinde tutulmaktad›r. Son hidrojen al›c›s› organik bir bileflik-tir. Elde edilen ATP substrat seviyesinde fosforilizasyonla üretilir. Laktik asit bakte-rileri ile glikozun katabolizmas› fermantasyon için bir örnektir. Mayalar, havas›zflartlarda karbonhidratlar› etanol ve CO2’e fermente ederler. Bu glikoliz yolu üze-rinden olur.

C6H12O6 + 2ADP + 2 PO3 $ CH3CH20H + 2ATP + 2CO2

Bu reaksiyonda karbon atomlar›n›n bir k›sm›, bafllang›ç molekülü glikozdaki kar-bon atomlar›ndan daha fazla okside olmufl bir form olan CO2’de sonlan›rken, di¤erkarbon atomlar› glikozdan daha fazla indirgenmifl olan (bu, karbon atomu bafl›nadaha fazla elektron ve hidrojenlere sahip demektir) etanolde sonlanmaktad›r.

Glikozun etanol veya laktik aside fermantasyonunda aç›¤a ç›kan enerji ATP’de-ki yüksek enerjili fosfat ba¤lar› fleklinde substrat seviyesinde fosforilasyonla saklan-maktad›r. Asetaldehit enzimlerin yard›m›yla indirgenir ve alkol meydana gelir. Bumayalar taraf›ndan geçeklefltirilen alkol fermantasyonudur. Clostridium’lar zorunlufermantatiftirler. Fakültatif anaerob olan mikroorganizmalar ise oksijensiz koflullar-da fermantasyonla kazand›klar› enerjiyi kullanarak yaflamlar›n› sürdürürler.


fiekil 5.4

Entner-DoudoroffYol ‹zi.

SOLUNUM‹lave bir elektron al›c›s›n›n yoklu¤unda ifl gören glikoz metabolizmas› yukar›da an-lat›lm›flt›r. Bu ifllemde, substrattaki var olan enerjinin sadece küçük bir k›sm›, fer-mente edilen glikoz molekülü bafl›na 2 ATP moleküllük toplam bir verim aç›¤aç›kmaktad›r. Fermentasyon iflleminin az enerji oluflturmas›n›n iki sebebi vard›r: 1.bafllang›ç bilefli¤indeki karbon atomlar›n›n sadece bir k›sm›n›n okside olmas›, 2.primer elektron vericisi ve terminal elektron al›c›s› aras›ndaki redüksiyon potansi-yel fark›n›n çok küçük olmas›d›r. Buna karfl›l›k, e¤er O2 veya baflka bir ilave elek-tron al›c›s› varsa substrat moleküllerinin hepsi CO2’ ye tamamen okside edilmekteve teorik olarak glikoz ünitesi bafl›na çok yüksek bir ATP verimi mümkün olmak-tad›r. Bir bilefli¤in ilave elektron al›c›s› olarak O2 kullan›larak okside edildi¤i bu ifl-lem solunum’dur.

Fermentasyonda oldu¤u gibi, substrat›n oksidasyonu boyunca aç›¤a ç›kan elek-tronlar genellikle bafllang›çta NAD+ koenzimine transfer edilmektedir. Solunum,fermentasyondan spesifik olarak indirgenmifl NADH’›n okside edilme tarz›nda fark-l›d›r. NADH’dan gelen elektronlar, pirüvat gibi bir ara ürüne transfer olma yerine,bir elektron tafl›n›m sisteminin arabuluculu¤u ile oksijene transfer edilmektedir.

Solunum s›ras›nda, fermentasyon için yukar›da sözü edilen iki s›n›rlama bulun-mamaktad›r:

1. Bafllang›ç karbon atomlar› CO2’ye tamamen okside olmaktad›r.2. Terminal elektron al›c›s› oldukça pozitif bir redoks potansiyeline sahiptir.

Bu da primer verici ve terminal al›c› aras›nda yüksek bir potansiyel fark›nave bu sebeple daha fazla ATP sentezine yol açmaktad›r.

Aerobik Solunum‹nsanlarda ve birçok mikroorganizmada son elektron al›c›s› oksijendir. Son al›c›molekülünün (O2) indirgenmesi ve elektron veren molekülün oksitlenmesi aras›n-da ara al›c›lar vard›r. Bu sisteme elektron tafl›n›m sistemi (ETS) ad› verilir.

Aerobik solunum prokaryotlarda sitoplazmada, ökaryotlarda ise mitokondrideolur. Aerobik solunumda glikoz gibi bir substrat glikoliz ve TCA döngüsü ile tama-men CO2’e okside edilir. Elektronlar ETS’ye aktar›l›r. Elektronlar oldukça düflük birredoks potansiyeli ile ETS’ye girer, oldukça yüksek bir redoks potansiyeli ile ayr›-l›rlar. Potansiyeldeki de¤iflim ATP’nin sentezi için gerekli enerjinin ortaya ç›kmas›-na neden olur. Ayr›ca elektronlar›n ETS’deki ak›fl› ile membran boyunca protonhareket ettirici güç oluflur. Daha sonra elektronlar O2’ni indigeyerek su oluflumu-nu sa¤lar.

Elektron Tafl›n›m SistemleriElektron tafl›n›m sistemleri membrana ba¤l› elektron tafl›y›c›lar›ndan oluflmufltur veiki temel fonksiyona sahiptir: 1. Elektron vericisinden gelen elektronlar› kabul et-mek ve onlar› elektron al›c›s›na (burada O2) transfer etmek, 2. ATP senteziyleelektron transferi boyunca aç›¤a ç›kan enerjinin biraz›n› saklamakt›r. Elektron tafl›-n›m›nda çeflitli tipte oksidasyon-redüksiyon enzimleri ve elektron tafl›n›m protein-leri yer almaktad›r. Bunlar:

• NADH’dan gelen hidrojen atomlar›n› yani elektronlar› transfer eden NADHdehidrogenazlar,

• Genellikle flavoproteinler olarak isimlendirilen, riboflavin içeren elektrontafl›y›c›lar› (FAD gibi),


Substrattan kopar›lanelektronlar›, tafl›y›c›moleküllerden oluflan birzincir ile son elektronaktarc›s›na aktar›lmas›ndagörev alan plazmamembran›ndaki elektrontafl›y›c›lar›na ETS denir.

• Ferrodoksinlere benzeyen fakat daha yüksek redoks potansiyeli olan, de-mir-kükürt proteinleri ve,

• “Hem” olarak isimlendirilen bir demir porfirin halkas› içeren proteinler olansitokromlard›r.

Ayr›ca, protein olmayan bir s›n›f elektron tafl›y›c›lar› bilinmektedir, bunlar ba-zen koenzim Q olarak da isimlendirilen ya¤da çözünen quinonlard›r. Bunlar mem-bran boyunca elektronlar› demir-kükürt proteinlerinden sitokromlara transfer eder-ler (fiekil 5.5).

NADH dehidrogenazlar, hücre membran›n›n iç yüzeyine ba¤l› proteinlerdir.NADH’den gelen elektronlar› al›r ve iki hidrojen atomunu flavoproteinlere geçirir.

Flavoproteinler, Riboflavinin bir türevini içeren proteinlerdir. Bir proteineba¤l› olan flavin k›sm› prostetik bir grup olup, s›ras›yla elektronlar› ald›¤›nda indir-genir ve elektronlar› verdi¤i zaman yükseltgenir. Flavoproteinler hidrojen atomla-r›n› al›r, elektronlar› verir. Flavin mononükleotid (FMN) ve flavin adenin dinükleo-tid (FAD) olmak üzere iki tane flavin bilinmektedir. Bunlardan FAD, ikinci bir fos-fat vas›tas›yla FMN’deki adenin ve riboza ba¤lanm›fl bir isoalloksazine halkas›ndanoluflmaktad›r. Vitamin B2 olarak da isimlendirilen riboflavin, baz› organizmalar içinihtiyaç duyulan bir büyüme faktörüdür.

Sitokromlar, demir içeren porfirin halkalar›na ba¤lanm›fl olan proteinler olup,sitokromun merkezindeki demir atomuyla tek bir elektron kazanarak veya kaybe-derek oksidasyona veya redüksiyona u¤rarlar:

Sitokrom-Fe+2 * Sitokrom-Fe+3 + e-

(redüktant) (oksidant)

Oksidasyon-redüksiyon potansiyelleri farkl› olan çeflitli sitokromlar bilinmekte-dir. Bir sitokrom elektronlar›, daha pozitif bir redüksiyon potansiyeline sahip olanbir di¤erine transfer edebilmekte ve daha az pozitif bir redoks potansiyeline sahipbir sitokromdan gelen elektronlar› kabul edebilmektedir. Farkl› sitokromlar, sitok-rom a, sitokrom b, sitokrom c’deki gibi harflerle isimlendirilmifltir. Bir organizma-n›n sitokromlar›, bir di¤erinden gelenlerden biraz farkl› olabildi¤i için, sitokrom a1ve sitokrom a2 gibi isimlendirilmektedir.

“Hem” içermeyen demir-kükürt proteinleri (nhFe), elektron tafl›n›m zinci-rinin çeflitli yerlerinde bulunmaktad›r. Bu proteinlerdeki demir bir “hem” içinde ol-mad›¤›ndan, bunlar bazen “hem” içermeyen demir-kükürt proteinleri olarak isim-lendirilir. Farkl› “hem” içermeyen demir-kükürt proteinlerinde demir ve kükürt çe-flitli düzenlemelerde bulunabilir fakat Fe2S2 ve Fe4S4 en çok rastlanan kümelerdir.Demir atomlar› serbest kükürde ve sistein kal›nt›lar›ndaki kükürt atomlar› vas›ta-s›yla proteinlere ba¤l›d›r. Ferrodoksin, biyolojik sistemlerde en çok rastlanan,Fe2S2 konfigürasyonuna sahip bir demir-kükürt proteinidir. Bu demir-kükürt pro-teinlerinin redoks potansiyelleri; demir ve kükürt atomlar›n›n say›s›na ve demirmerkezlerin proteinlere nas›l ba¤land›¤›na ba¤l› olarak genifl bir aral›k içerisindede¤iflmektedir. Böylece farkl› demir-kükürt proteinleri de sadece elektronlar› tafl›r,hidrojen atomlar›n› tafl›maz.

Quinonlar, elektron tafl›n›m zincirinde bulunan, ya¤da çözünebilen maddeler-dir. Bunlardan koenzim Q, uzun bir hidrofobik yan zincirli bir benzoquinon türe-vidir. Menaquinonlar ve naftaquinon olarak isimlendirilen di¤er quinonlar bakteri-lerde bulunur ve yüksek hayvanlar için bir büyüme faktörü olan vitamin K ile ilifl-kilidirler. Quinonlar da, flavoproteinler gibi hidrojen atomu al›c›lar› ve elektron ve-ricileri olarak ifl görürler.


Her koenzim (NAD) önce indirgenir, sonra okside edilir. ‹ndirgenmifl NAD’ninelektron ve hidrojenleri daha stabil elektron tafl›n›m sistemine transfer edilirkenfazla miktarda enerji kazan›l›r. Al›nan elektronlar zincir boyunca tafl›n›r ve netice-de ürün elektronlar› al›r ve H oksijenle birleflerek suyu oluflturur.

Elektron tafl›n›m sisteminin bileflenlerini ve elektron ak›fl›n› ayr›nt›l› olarak http://vcell.ndsu.edu/animations/etc/index.htm adresinden izleyebilirsiniz.

Ara al›c›lardan NAD ve FAD sitoplazmada serbest halde bulunurlar. Di¤er al›c›-lar hücre membran›nda stabil haldedir. Elektron tafl›n›m›nda serbest b›rak›lan ener-ji ADP nin fosforilizasyonu ile tutulur. Buradaki ATP’nin oluflumu glikolizdekindenfarkl›d›r.

Oksijenli solunumda elektron tafl›n›m sisteminde elektron ak›fl› s›ras›nda enerjiserbest kal›r ve inorganik fosfat (PO-2

4) ile ADP’den ATP oluflur. Bu ifllem oksidatiffosforilizasyon olarak isimlendirilir. Bu ifllemde en son elektron al›c›s› oksijendir.

Son elektron al›c›s› oksijen olmad›¤›nda, fosfat gruplar›n›n ADP’ye direkt trans-feri ile ATP oluflur. Fosforilizasyonun bu çeflidine substrat fosforilizasyonu ad›verilmektedir. Bu fosforilasyon oksidatif fosforilasyonda görev alan elektron tafl›-n›m zincirinden ba¤›ms›zd›r.

Solunumda, NADH2’den O2’e elektron transferi sonucu 3 ATP molekülü üretil-mektedir.


Bileflen Fonksiyonu

Nikotinamid adenin dinükleotid (NAD) Hidrojen ve elektron tafl›y›c›s›

Flavin adenin dinükleotid (FAD) Hidrojen ve elektron tafl›y›c›s›

Sitokrom b (cyt b) Elektron tafl›y›c›s›

Sitokrom c (cyt c) Elektron tafl›y›c›s›

Sitokrom a (cyt a) Elektron tafl›y›c›s›

Sitokrom a3 (cyt a3) Elektron tafl›y›c›s›

Tablo 5.2Elektron Tafl›n›mSistemininBileflenleri.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



fiekil 5.5

Elektron transport zinciri Kemiosmoz

Oksidatif fosforilizasyon

fiematik ElektronTafl›n›m Sistemi veKemiosmoz.

Kaynak:https://eapbiofield.wikispaces.com/Temporary+Notes+for+Chapter+9 dende¤ifltirilerek

NADH2 + ADP +1/2 O2 + 3PO4 $ NAD + 3ATP + H2O

Proton Hareket Ettirici Kuvvetin Oluflturulmas›: KemiosmozElektron tafl›n›m› ile fosforilasyon ifllemini anlamak için, ilk önce hücre membra-n›nda yerleflmifl olan elektron-tafl›n›m sistemindeki hareket tarz› anlafl›lmal›d›r.Membran›n yap›s› incelendi¤inde, proteinler veya protein kümelerinin lipid çift ta-bakas›na gömülmüfl oldu¤u görülmektedir. Fakat membrandaki proteinlerin yer-leflmesi asimetrik olup, baz›lar› membranda d›flar›dan içeriye do¤ru girerken di¤er-leri içeriden d›flar›ya ç›kmaktad›r. Elektron tafl›n›m› ile fosforilizasyonda substrat-tan kopar›lan elektronlar›n elektron tafl›n›m zincirine aktar›lmas› gerekir. Elektrontafl›n›m›nda tafl›y›c›lar membranda bir ilmikler serisi üzerinde yerleflmifl olup, tafl›-n›m ifllemi boyunca elektronlardan hidrojen atomlar›n›n (protonlar›n) ayr›lmas›n›sa¤larlar. Membran›n iç yüzeyindeki substratlar veya NADH gibi hidrojen atomutafl›y›c›lar›ndan uzaklaflt›r›lm›fl olan di¤er elektron tafl›y›c›lar› vas›tas›yla membra-n›n sitoplazmik yüzüne dönerler ve protonlar sitoplazman›n d›fl›na at›lm›fl olur.Elektron-tafl›n›m zincirinin sonunda, elektronlar son elektron al›c›lar›na (aerobiksolunum durumunda bu O2’dir) geçirilir ve onu indirger (fiekil 5.5).

Proton hareket ettirici kuvvetin oluflumunu http://ats.doit.wisc.edu/biology/lessons.htmadresinden izleyebilirsiniz.

En son terminal elektron al›c›s› olan O2 suya indirgendi¤i zaman, reaksiyonuntamamlanmas› için sitoplazmadan gelen H+’ne ihtiyaç duyar ve bu protonlar suyunH+ ve OH- ayr›lmas›ndan elde edilir: H2O → H+ + OH-. Bu H+’lerin hücre d›fl›-na ç›k›fl› membran›n iç yüzeyinde sadece OH-’lerin birikmesini sa¤lar. Küçük bo-yutlar›na ra¤men ne H+ ne de OH- serbestçe membran› geçemedi¤i için eflitlikkendili¤inden dengelenemez. Buna göre O2’ne elektron tafl›n›m› ile su üretildi¤idüflünülebilir fakat gerçekte membran›n z›t yüzlerinde biriken suyun elementleri(H+ ve OH-) üretilmektedir. Net sonuç; elektriksel olarak negatif ve alkali olan si-toplazman›n iç taraf› ve elektriksel olarak pozitif ve asidik olan membran›n d›fl ta-raf› ile membran boyunca bir elektriksel potansiyel ve bir pH gradienti üretilmesi-dir. Bu pH gradienti ve elektriksel potansiyel, membran›n enerji yüklü bir durum-da oldu¤unu göstermektedir ve faydal› ifl yapmak için hücre taraf›ndan kullan›la-bilmektedir. Nas›l bir pilin enerji yüklü durumu onun elektro hareket ettirici kuv-veti (volt) olarak ifade ediliyorsa, bir membran›n enerji yüklü durumu da protonhareket ettirici kuvvet (volt) olarak ifade edilmektedir. Elektron-tafl›n›m hareket et-tirici kuvvetin bir sonucu olarak indüklenmifl olan membran›n enerji yüklü duru-mu, aktif madde tafl›n›m› veya flagellar harekette oldu¤u gibi faydal› ifl yapmakiçin direkt olarak veya afla¤›da anlat›ld›¤› flekilde ATP’deki yüksek enerjili fosfatba¤lar›n›n oluflumunu sürdürmek için indirek olarak kullan›labilmektedir.

Membran boyunca kademeli proton dizilifl oluflumundaki anahtar basamaklar,hidrojen atomu al›c›lar› ve elektron vericileri olan flavin enzimleri ve quinon ko-enzimlerinin aktiviteleridir. Bu elektron tafl›y›c›lar›, sitoplazmadaki OH- birikimisonucu elektronlar al›c›ya transfer edildi¤i zaman protonlar› çevreye salmaktad›r.

Proton Hareket Ettirici Kuvvet ve Oksidatif FosforilasyonProton hareket ettirici kuvvet ATP sentezinde nas›l kullan›lmaktad›r? Bu iflleminen önemli eleman›; membran›n bir yan›ndan di¤er yan›na proton nakleden birkuyruk k›sm› ve membran›n iç k›sm›nda çok üniteli bir bafl k›sm› olmak üzere iki


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



k›s›mdan oluflan, membrana ba¤l› bir enzim olan ATPaz’d›r (fiekil 5.5). ATPaz en-zimi, ATP sentezi s›ras›nda, proton hareket ettirici gücü kullanarak protonlar›hücre içine tafl›r. Yani bu enzim ATP ve ADP + Pi (inorganik fosfat) aras›nda ge-ri dönüflümlü bir reaksiyonu katalizlemektedir. Tek yönde iflledi¤inde, bu enzimenerjiyle yüklenmifl membran boyunca protonlar›n kontrollü olarak yeniden giri-fline izin verir. Aynen proton kademeli diziliflinin oluflumundaki gibi enerjiyleyüklenmifl olur. Proton hareket ettirici kuvvetin da¤›l›m› dikkatli bir flekilde kon-trol edilerek aç›¤a ç›kan enerjinin bir k›sm›, oksidadif fosforilasyonla ATP senteziiçin kullan›lmaktad›r.

ATPaz, ATP hidrolizi ve membran›n d›fl yüzeyine 3 H+ ihrac›n› yani ters reaksi-yonu da kataliz edebilmektedir. Bu, bir proton hareket ettirici kuvvet olarak tan›-t›lan enerjinin fosfat ba¤› enerjisine dönüflümünü sa¤lamaktad›r. Buna göre; yük-sek enerjili fosfat ba¤lar› ve proton hareket ettirici kuvvet hücre enerjisinin farkl›formlar›d›r. Membran potansiyeli; hücre taraf›ndan besin tafl›n›m› ve hareket bafll›-calar› olmak üzere birçok farkl› reaksiyonu sürdürmek için kullan›lmaktad›r. Lak-tik asit bakterilerinde oldu¤u gibi ATPaz’lar oksidatif fosforilasyonun oluflmad›¤›organizmalarda bile bulunmaktad›r.

Prokaryot ve Ökaryotlar Aras›ndaki Solunum Farkl›l›klar› Elektron tafl›n›m ve proton hareket ettirici kuvvet, hücrede belirli membran yap›-lar›nda oluflmaktad›r. Bu ifllemlerin olufltu¤u yer bak›m›ndan prokaryotlar ve ökar-yotlar aras›nda önemli farkl›l›klar bulunmaktad›r.

Prokaryotlarda elektron tafl›n›m elemanlar› hücre membran›na gömülmüfltür veproton hareket ettirici kuvvet oluflumu bu membran boyunca geliflmektedir. Bunagöre prokaryotlarda protonlar hücrenin d›fl›ndaki çevreye salg›lan›r ve bu da d›flçevrede ›l›ml› bir asitlik oluflturur.

Ökaryotlarda elektron tafl›n›m ifllemi ve ATP sentezi, mitokondrium membran-lar›nda meydana gelir. Mitokondrium, membranla çevrilmifl bir yap› olup genifl içmembranlara sahiptir ve bu iç membranlar boyunca proton hareket ettirici kuvvetoluflturulur. ATPaz enzimi bu iç membran›n bir k›sm›d›r ve ATP sentezi mitokon-drial matriks içinde oluflur. Sentezlenen bu ATP daha sonra geçirgen d›fl membranarac›l›¤› ile, çeflitli biyosentetik reaksiyonlarda kullan›lmak üzere sitoplazma içinediffüze edilir.

Prokaryotik ve ökaryotik hücrelerdeki solunumu karfl›laflt›r›n›z.

TR‹KARBOKS‹L‹K AS‹T (S‹TR‹K AS‹T VEYA KREBS) ÇEMBER‹fiekerlerde bulunan toplam enerjinin çok az bir k›sm› fermantasyonda kullan›lmak-tad›r. Kalan enerji pürivik asit, karbondioksit ve suya okside edilirse tutulabilir.

Krebs, pürivik asit oksidasyonunun bir çember fleklinde oldu¤unu belirtmifltir.Krebs çemberi, aerob karbonhidrat parçalanmas›n›n son yoludur (fiekil 5.6). Pren-sipte proteinler ve ya¤lar da ayn› yolla parçalan›r. Bir molekül glikozun Krebs dev-rinden karbondioksit ve suya oksidasyonundan net olarak 38 ATP oluflur. Ortayaç›kan enerjinin bir k›sm› ›s› fleklinde kaybolur.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



5

Aerobik Oksidasyonun BilançosuTrikarboksilik asit çevriminin net sonucu, 4 NADH molekülünün üretimiyle püri-vik asitin CO2’ye tam bir oksidasyonudur. NADH moleküllerinin her biri, elektrontafl›n›m sistemi yard›m›yla okside edilmifl NADH molekülü bafl›na 3 ATP molekü-lü üreterek NAD’ye geri okside edilmektedir. Ayr›ca süksinil-CoA’n›n fumarik asi-de oksidasyonu daha sonra ATP’ye dönüfltürülen guanozin-5-trifosfat› (GTP) üre-ten substrat seviyesinde fosforilasyon içermektedir. Böylece toplam 15 ATP mole-külü çevrimin her bir devri için sentez edilmektedir ve glikozun oksidasyonunda2 molekül pürivik asit bir glikoz molekülünden oluflturuldu¤undan sitrik asit çev-riminde 30 molekül ATP sentez edilebilmektedir. Glikoliz boyunca üretilen 2NADH molekülü, 6 ATP molekülü daha vererek elektron tafl›n›m sistemiyle yeni-den okside edilebilir. Sonuç olarak ATP’nin 2 molekülü glikozun pürivik aside dö-nüflümü boyunca substrat seviyesinde fosforilasyon ile üretilmektedir. Böyleceanaerobik olarak üretilen 2 molekül ATP’ye karfl›l›k aeroblar, glikozun parçalan-mas›ndan 38 ATP molekülü oluflturabilmektedir.

Bir enerji üretme mekanizmas› olan fonksiyonuna ilave olarak, trikarboksilikasit çevrimi biyosentez için önemli anahtar ara ürünleri de sa¤lamaktad›r. α-ketog-lutarat ve oksaloasetat çeflitli amino asitlerin sentezine yol açarken, süksinil-CoAporfirin biyosentezinin bafllang›ç noktas›d›r ve asetil-CoA ya¤ asidi sentezi için ma-teryal sa¤lamaktad›r.

Net reaksiyon; 2Pürivik asit $ 6CO2 +2 FADH2 +8NADH2 +2ATP

Anaerobik SolunumEnerjinin oldukça küçük miktarlar› glikozis olay›nda serbest kal›r. Baz› mikroorga-nizmalar solunum zincirinde NADH2’nin oksidasyonu s›ras›nda elektron al›c›s› ola-rak O2 yerine baflka bir molekülü (N, SO4, S, C, KNO3, NaNO3, CO3 vb.) kullana-


fiekil 5.6

Trikarboksilik Asit(TCA) Döngüsü.

bilirler. Bu anaerobik solunum olarak isimlendirilir. Karbon ve enerji kaynakla-r›n›n katabolik y›k›m›nda izlenen yol aerobik solunumdaki gibidir. Ancak sonelektron al›c›s› O2 de¤il, inorganik bileflik veya iyonlard›r.

Denitrifikasyon bir anaerobik solunum fleklidir. Oksijen olmad›¤› zaman denit-rifikasyon bakterileri N2, N2O, NO2 ve NO3 kullan›rlar.

NO3 $ NO2 $ N2,

Anaerobik solunumda elektron al›c›lar›nda daha az enerji aç›¤a ç›kar. Bu ener-ji anaerobik flartlarda mikroorganizmalar›n büyümesine yeterlidir

Azot do¤ada bol miktarda bulunur ve baz› mikroorganizmalar taraf›ndan asimi-le edilmektedir. Nitrifikasyon bakterileri taraf›ndan aerobik olarak okside olan enönemli inorganik azot bileflikleri NH3 ve NO2’dir. Nitrosomonas grubu üyeleriNH3’ü NO2’ye okside ederken, Nitrobacter grubu üyeleri NO2’yi NO3’e oksideederler. Denitrifikant bakteriler ise, nitriti nitroz okside (N2O) ve gaz halinde azo-ta indirgerler. Pseudomonas grubuna dahil pek çok bakteri bu ifllemde görev al›r.

Bir baflka grup bakteri de anaerobik solumunda en son elektron al›c›s› olaraksülfat› kullan›r ve sülfür bilefliklerini indirger. Desulfovibrio ve Desulfotomaculumbakterileri sülfat› elementer sülfüre (S), daha sonra ise H2S’e indirgerler.

SO4-2 $ S-2

S $ H2S

Çok genifl bir bakteri grubu da, elektron al›c›s› olarak organik bir bileflik olanfumarat› kullan›r.

Fumarat $ Süksinat

Vibrio succinogenes, Desulfovibrio gigas ve Proteus ruttgeri gibi bakteriler fu-marat› süksinata indirgerler. CO2’in metana indirgenmesinde metanojen bakterilerrol al›r. Bu bakteriler hidrojeni elektron vericisi, karbondioksiti ise elektron al›c›s›olarak kullanarak, CO2’i metana indirgerler.

CO2 $ CH4

Fe+3 ün Fe+2 ye indirgenmesi çeflitli bakteriler taraf›ndan yap›l›r.

Fe+3 $ Fe+2

FOTOSENTEZFotosentetik organizmalar, sahip olduklar› fotosentetik pigmentler sayesinde ›fl›kenerjisini depolayarak basit inorganik bilefliklerden organik bileflikleri üretirler. Buifllem fotosentez olarak isimlendirilir. Bitkiler, algler ve baz› mikroorganizmalarfotosentez yaparlar. Bu mikroorganizmalar güneflten ald›klar› ›fl›k enerjisini kimya-sal enerjiye dönüfltürürler. Kimyasal enerji atmosferdeki CO2’i karbon bilefliklerineindirgemede kullan›l›r. Yani fotosentez ile günefl enerjisi kimyasal enerjiye dönüfl-türülerek organik madde sentezlenmifl olur. Baflka bir deyiflle fotosentez, özümse-me ya da asimilasyon, klorofil tafl›yan canl›larda ›fl›k enerjisi kullan›larak organikbilefliklerin üretilmesi fleklinde tan›mlan›r. CO2’ten karbon atomlar›n› kullanarakflekerlerin sentezi karbon fiksasyonu olarak isimlendirilir. Cyanobacteria, mor ve


yeflil kükürt bakterileri ve Arkea domainine ait halobakteriler ›fl›k enerjisini kimya-sal enerjiye dönüfltürürler. Cyanobacteria oksijenli fotosentez yaparken, mor veyeflil kükürt bakterileri bakteriyel fotosentez yaparlar. Ekstrem halofilik arkea isefotosentetik olmayan fotofosforilizasyonla fotosentezi gerçeklefltirirler ve bakteri-orodopsin ile ›fl›k enerjisini ATP ye dönüfltürürler.

Fotosentezde ›fl›k reaksiyonlar› ve karanl›k reaksiyonlar yer al›r. Ifl›k reaksiyo-nunda ›fl›k enerjisi ATP üretiminde kullan›l›r. Ayr›ca elektron tafl›y›c›s› NADP+

NADPH’a indirgenir. Karanl›k reaksiyonda CO2 fiksasyonu gerçekleflir. Ifl›k reaksi-yonlar›nda, fotosentetik hücredeki klorofil molekülleri ile ›fl›k enerjisi absorblan›r.Buna ba¤l› olarak reaksiyon merkezinden bir elektron ayr›l›r. Daha sonra bu elek-tron demir-sülfür proteini, kinon ve sitokrom kanal›yla tekrar klorofile döner. Buelektronun aktar›m› s›ras›nda membranda proton hareket ettirici güç oluflur ve AT-Paz ile ATP sentez edilir. Bu mekanizmaya döngüsel fotosistem de denilmekte-dir (fiekil 5.7). Bu genel mekanizma fotosistem I (PSI) olarak ifade edilir. Bütünfototrofik bakteriler PS1 kullan›r. Ancak baz› Cyanobacteria, alg ve bitkilerdeki gi-bi fotosistem II (PSII) olarak bilinen ilave bir ›fl›k yakalayan sisteme sahiptir. Bu-rada klorofilden ayr›lan elektronlar klorofile geri dönmezler. NADPH içinde kal›r-lar. Klorofildeki elektronlar›n kayb› sudan gelen elektronlar ile karfl›lan›r. Döngü-sel olmayan fotofosforilizasyon ad› verilen bu yol da yayg›n olarak kullan›l›r.

Bitki, alg ve Cyanobacteria’da fotosentez afla¤›daki gibi özetlenir.

6CO2 + 12H2O + Ifl›k enerjisi $ C6H12O6 + 6O2 + 6H2O + Enerji

Burada C, CO2’den ve H, H2O’dan gelmektedir. Heterotroflar için önem tafl›yansu da oluflur. Cyanobacteria üyeleri yeflil bitkilerdekine benzer bir fotosentez me-kanizmas›na sahiptir. Bunlar klorofil a içerirler. Klorofil a 650-750 nm ›fl›¤› absorb-larlar. Suyun iyonizasyonu ve oksijenin oluflumu bu safhada gerçekleflir. Ayr›ca ka-ranl›k evrede kullan›lacak ATP ve CO2’nin redüklenmesinde kullan›lacak hidrojen-ler de bu safhada üretilirler. Bu safhada enzimler görev almazlar. Sudan kopar›lanelektronlar fotosistem II arac›l›¤› ile fotosistem I’e aktar›l›r. Fotosistem I’den ayr›lan


Fotosentez ›fl›k enerjisinikimyasal enerjiyedönüfltürerek CO2 den hücremateryalinin sentezidir.

fiekil 5.7

Döngüsel Fotosistem.

Kaynak: http://www.geocities.com/awjmuller

elektronlar ise do¤rudan ferrodoksini indirger ve sonra elektronlar NADP’ye akta-r›l›r. CO2 fiksasyonu için CO2 PSI’den al›n›yorsa Fotosistem II fotosistem I’i indir-gemede kullan›r. PSII H2O’dan elektronlar› transfer ederek oksijen oluflturur.

Mor kükürt ve yeflil kükürt bakterilerinde ki fotosentez ise;

6CO2 + 12H2S+ Ifl›k enerjisi $ C6H12O6 + 6H2O +12 S+ Enerji

fleklindedir. Bu bakteriler hidrojen vericisi olarak H2S kullan›rlar. Bu bakteriler-de kükürt (sülfür) granüller fleklinde hücre içinde (mor bakterilerde) veya d›fl›nda(yeflil bakterilerde) depolan›r. Fotosentetik bakteriler fotosentezin gerçekleflmesi-ne yard›mc› olan fotosentetik pigmentlere sahiptirler. Bakterilerde bu görevi yapanpigmentler bakterioklorofil’lerdir. Bakterioklorofil 800-1000 nm (k›rm›z› ötesi)dalga boyundaki ›fl›¤› absorblayabilir Bakteriyel fotosentez bitkilerdeki fotosentez-den farkl› olarak sitoplazmik zar›n katlanmalar› sonucu oluflan tillakoidlerde ger-çekleflir. Mor ve yeflil bakterilerde sadece fotosistem I bulunur su parçalanmas› veO2 üretimi olmaz. Fotosentetik elektron tafl›n›m sisteminde klorofilden kopar›lanelektronun ilk indirgedi¤i ferrodoksin gibi düflük redoks potansiyeline sahip birelektron al›c›s›d›r. Bakteriyal fotosentezde elektronlar fotosistem I’den bir sitokro-ma aktar›l›r. Daha sonra ferrodoksine (demir-kükürt protein) verilir. NADP,NADPH2’ye indirgenir. Fotosistem I’den aktar›lan elektronlar, H2S, di¤er kükürt bi-leflikleri, H2 veya organik bir bileflik taraf›ndan sa¤lan›r. Bakteriyal fotosentez ok-sijen taraf›ndan inhibe edilir. Anaerobik ve mikroaerobik koflullarda gerçekleflir.Bakteriyal klorofiller daha uzun dalga boyundaki ›fl›¤› kullan›rlar.

Fotokimyasal sistemlerin ifllevsel bileflenleri nelerdir?

Mor kükürtsüz bakteriler Rhodopseudomonas, Rhodospirillum ve Rhodomicro-bium gibi türleri içermektedir. Bu bakteriler oksijensiz koflullarda geliflirler. Enerji-yi ›fl›ktan ve hücre sentezi için karbon kayna¤› olarak organik asitlerden elde eder-ler. Bu organik asitler Clostridium türleri gibi zorunlu oksijensiz bakterilerin fer-mentasyon ürünleridir. Mor kükürtsüz bakteriler yüksek H2S konsantrasyonuna to-leransl› de¤illerdir.

Karotenoidler ikincil ›fl›k yakalay›c› pigmentlerdir. 400-550 nm (mavi-yeflil böl-ge) aras›ndaki ›fl›¤› absorblarlar. Bunlar ayn› zamanda fotosentetik yap›lar› fotook-sidatif zarardan da korurlar. Klorofil taraf›ndan kullan›lamayan dalga boyundaki›fl›¤›n enerjisini klorofile aktar›rlar. Klorofil ve oksijen aras›ndaki reaksiyonlarda or-taya ç›kan güçlü oksijen radikali singlet oksijenin zararl› etkisini de ortadan kald›-r›r. Cyanobacteria’da ›fl›k yaklayan ana pigment fikobilinlerdir. K›rm›z› ve mavirenkte olup 550-650 nm ›fl›¤› absorbe eder.

Arkea’da mor membranda bakteriodopsin olarak isimlendirilen bir rodopsinbulunmaktad›r. Bu pigmentler fotosentetik olmayan fotofosforilizasyonla ›fl›k ener-jisini ATP enerjisine dönüfltürür.

Fototrofik prokaryotlar›n ço¤u zorunlu veya fakültatif ototroftur. Organik birmolekülün oksidasyonu sonunda enerji, elektronlar ve CO2 oluflur. CO2’den hüc-re materyalini oluflturmak için indirgeyici güç olarak elektronlara ve enerji kayna-¤› olarak da ATP’ye ihtiyaç vard›r. Calvin çevriminde afla¤›daki reaksiyon meyda-na gelir.

CO2+3ATP+2NADPH2 $ CH2O+2ADPi+2Pi+2NADP

Buradaki ATP ›fl›k reaksiyonlar›nda sentezlenir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



6

Karanl›k reaksiyonlarda ise ›fl›k gerekmez ve enzimler rol al›r, CO2’nin kullan›l-d›¤› evredir. CO2 yakalay›c›s› olarak Ribuloz-5-difosfat rol al›r (fiekil 5.8). Glikoz,sukroz, niflasta gibi organik moleküller bu safhada üretilirler. Ribuloz-bifosfat-kar-boksilaz (RUBP), rubiloz bifosfat ve substrat olarak CO2’i kullan›r. CO2, RUBP aaktar›larak fikse edilir. Ara ürün 3-fosfogliserik asit sentezlenir.

Bu yol, Cyanaobacteria ve mor bakteriler taraf›ndan kullan›l›r. Yeflil bakterilerve metanojenler alternatif bir CO2 fiksasyonu mekanizmas›na sahiptir. Ribuloz-bi-fosfat-karboksilaz› kullanamazlar. Metanojenler CO2’yi karbonmonoksit dehidro-genaz ve asetil-CoA arac›l›¤› ile fikse ederler. Fotosentetik bakterilerde ise CO2 fik-sasyonu yol izi, TCA çevrimindeki dekarboksilasyon reaksiyonlar›n›n tersi fleklin-de meydana gelir. Asetil CoA, pirüvata ve süksinil CoA , α-ketoglutarata ferrodok-sin arac›l›¤› ile indirgenir.

http://www.science.smith.edu/departments/Biology/Bio231/ adresinde metabolizma ile il-gili animasyonlar› izleyebilirsiniz.

B‹YOSENTEZ Anabolizma ile besinlerden yararlan›larak yeni kimyasal maddeler sentezlenir.Hücre için gerekli makromoleküller yap›l›r. Makromoleküller monomerlerin poli-merizasyonu ile yap›l›r. Proteinler aminoasit, nükleik asitler nükleotit, polisakkarit-ler fleker, lipidler ya¤ asiti polimerlerinden oluflur. Biyosentez reaksiyonlar› ile kü-çük moleküller aras›nda ba¤lar kurularak küçük moleküllerden makromoleküllersentezlenir. Örne¤in, glikozdan glikojen, sellüloz ve polisakkaritleri yaparlar.

Polisakkarit ve fiekerin BiyosenteziPolisakkaritlerin hücre içinde önemli fonksiyonlar› vard›r. Polisakkaritlerin ço¤uorganizmalar›n hücre duvar›nda ve bakterilerin hücre duvar›ndaki peptidoglukanyap›s›nda bulunur. Polisakkaritlerin yap›m› ya da y›k›m›nda glikoz karbonhidratmetabolizmas›n›n merkezi substrat› görevi görür. Hayvanlar, mantarlar ve bakteri-lerde glikojen bitkilerde selluloz ve niflasta halinde polisakkaritler depo edilir. Po-


fiekil 5.8

Calvin Çevrimi.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



lisakkaritler gerekti¤inde y›k›larak enerji elde edilir. fiekerlerdeki polisakkaritlerinprimer yap›s› alt› karbonlu flekerlerdir ki buna heksoz denir. Heksozlar›n ço¤u gli-koz ve glikoz türevleri olup mikroorganizmalar›n primer enerji kayna¤›d›r. Beflkarbonlu flekerler pentozlard›r bunlar nükleik asitlerin yap›s›ndaki RNA içindekiRiboz, DNA’daki Deoksiribozdur.

Prokaryotlarda polisakkaritler üridin difosfoglikoz (UDPG) veya adenozindifosfog-likoz (ADPG)’dan sentezlenir (fiekil 5.9). UDPG, glikozun aktive edilmifl formudur.

ADPG glikojen biyosentezinde, UDPG ise peptidoglikan ve Gram-negatif bak-terilerde d›fl membrandaki polisakkaritlerin biyosentezinde öncül maddelerdir.

Hücredeki polisakkarit ve flekerlerin sentezinde alt› karbonlu flekerlere ihtiyaçvard›r. Hücre glikoz içeren bir ortamda gelifliyorsa polisakkaritlerin sentezi gerçek-leflir. Ancak glikoz yerine di¤er karbon bilefliklerinin bulundu¤u ortamlarda poli-sakkaritlerin sentezlenmesi için glikozun sentezlenmesigerekmektedir. Hücrede glikozun sentezlenmesi gliko-neogenez olarak isimlendirilir.

Glikoneogenez için bafllama preparat› fosfoenolpirüvat (PEP)’t›r. PEP’in büyük k›sm› oksalasetat’›n de-karboksilosyonu ile trikarboksilik asit döngüsünden ge-lir (fiekil 5.10).

Glikoz-6-fosfat glikoz metabolizmas›nda merkeziürün iken, UDPG glikoz anabolizmas›n›n merkezindeyer al›r.

Pentoz SenteziHeksozlardan bir karbon atomunun ç›kar›lmas› ile beflkarbonlu flekerler oluflmaktad›r. Birkaç farkl› yolu bilin-mektedir (fiekil 5.11). Bunlardan biri glikoz-6-fosfat’›noksidatif karboksilasyonudur. CO2 ve befl karbonlu ribu-loz-5-fosfat oluflur. Ribuloz-5-fosfat iki pentoz flekeredönüflür. Bu iki pentoz flekerden nükleotit sentezlenirve pürin ve pirimidinin temelidir. Buradan DNA ve RNAsentezi için riboz ve deoksiriboz elde edilir.


fiekil 5.9

Polisakkarit vefiekerlerinBiyosentezi

Hücre duvar›n›n ve di¤erheksoz içeren polimerlerinbiyosentezi için ihtiyaçduyulan hekzosun hücreiçinde sentez edilmesiglikoneogenez olarakisimlendirilir.

Glikoneogenez

fiekil 5.10

Aminoasit BiyosenteziProteinler yayg›n olarak 20 çeflit amino asit-ten oluflur. Aminoasitlerin biyosentezinde kar-bon iskelet sentezlenir ve buna amino grubudahil olur (fiekil 5.12).

Organik asitler + amin grubu = amino asit

Birçok mikroorganizma nitrojen kayna¤›olarak amonyak azotunu kullan›r. Baz› en-zimler karbon iskeletine amonyumun ilave-sini katalize edebilirler. Bu enzimlerden biriglutamat dehidrogenaz enzimidir. Bu enzimamonyak ve α-ketoglutarik asit’den gluta-mat›n sentezi için NADH’› kullan›r (flekil5.12).

Pürin ve PirimidinSenteziPürin ve pirimidinler nükleik asit-lerin, vitamin ve koenzimlerin(ATP ve NADH) yap›s›nda bulu-nurlar. Pürin ve pirimidin biyo-sentezi oldukça komlekstir.

Pürin zincirleri aminoasitler,CO2, formil gruplar›ndan karbonve nitrojen atomlar›ndan yararla-n›larak sentezlenir. Pürin biyosen-tezinde bafllama materyali ribozfosfat bileflikleridir. Halkan›n sen-tezi en küçük birimlerden baflla-yarak di¤er atomlar›n tek tek mo-leküle kat›lmas›yla gerçekleflir.

Pirimidin sentezinde önceorotik asit (temel molekül) sen-tezlenmekte, daha sonra bu mo-leküle flekerlerin ilave edilmesi iledi¤er primidinler oluflmaktad›r.

Ya¤ Asitlerinin BiyosenteziYa¤ asitleri açil tafl›y›c› proteinler (ACP) denen küçük bir proteinin yard›m›ylaiki karbon atomundan biyosentez edilir. ACP oluflan ya¤ asitlerini tutar, sentezi veserbest kalmay› bafllat›r. Ya¤ asitleri iki karbon atomundan oluflmas›na ra¤men, ikikarbon malonil-ACP fleklinde ACP’ye tutunmufl malonat denen üç karbonlu bile-flikten gelir. Her bir malonil art›¤› ba¤›flland›¤›nda, bir molekül CO2 serbest kal›r.

Hücrelerin ya¤ asiti bileflimi türden türe de¤iflir ve hatta s›cakl›k nedeniyle türiçinde de de¤iflebilir. Bakteria domaini lipidlerindeki en yayg›n ya¤ asitleri C12-C20ya¤ asitlerini içerir.


fiekil 5.11

PentozBiyosentezininAna Yollar›

fiekil 5.12

Amino Asit Sentezi


Enerji Üretimini Aç›klamak.

Enerji ifl yapma kabiliyetidir. Kimyasal enerji,organik ve inorganik bileflikler oksitlendi¤i za-man ortaya ç›kan enerjidir. Canl›larda kimyasalenerjinin kullan›m› oksidasyon-redüksiyon (re-doks) reaksiyonlar›n› içerir. Elektron tafl›y›c›lar›elektronlar› gönüllü olarak al›r ve verirler. Tafl›y›-c›lar kullan›ld›¤› zaman, bafllang›ç vericisi pri-

mer elektron vericisi ve en son al›c› terminal

elektron al›c›s› olarak bilinmektedir. Tamam-lanm›fl reaksiyon dizisinin net enerji de¤iflimi pri-mer verici ve terminal al›c› aras›ndaki redoks po-tansiyelleri fark›yla saptan›r. Hücrede iki çeflitelektron tafl›y›c›s› bulunur; bunlar hücre mem-bran›ndaki enzimlere s›k›ca ba¤lanm›fl olanlar vehücrede bir yerden di¤erine serbestçe diffüzle-nebilenlerdir. En önemli serbestçe diffüzlenebi-len elektron tafl›y›c›lar› NAD+ (nikotinamid ade-nin dinükleotid) ve NADP+ (nikotinamid adenindinükleotid fosfat) d›r.

Hücrede ATP oluflumunu aç›klayabilmek.

Oksidasyon redüksiyon reaksiyonlar›n›n bir so-nucu olarak aç›¤a ç›kan enerjinin saklanabilme-si enerji üretiminde oldukça önemlidir. Bütüncanl›larda bulunan ve enerjiyi, enerji bak›m›n-dan zengin fosfat ba¤lar› yoluyla depolayan sis-tem “Adenozinfosfat sistemi” dir. ATP’yi sentez-lemek için hem kimyasal enerji hem de ›fl›k ener-jisi kullan›labilmektedir. Oksidasyon-redüksi-yon reaksiyonlar› boyunca ATP sentezleme ifl-lemleri; substrat seviyesinde fosforilasyon, oksi-datif fosforilasyon (elektron-tafl›n›m fosforilas-yonu) ve fotofosforilizasyon olmak üzere üç fle-kilde olur.

Organik bilefliklerin oksidasyonu ve ATP de ener-

jinin saklanmas›nda kullan›lan yol izlerini aç›k-

layabilmek,

Tek bir bilefli¤in oksidasyonunu içeren reaksi-yonlar serisi bir biyokimyasal yol izi olarak isim-lendirilmektedir. Organik bilefliklerin oksidas-yonu ve ATP’de enerjinin saklanmas› için yol iz-leri fermentasyon ve solunum olmak üzere ikiana gruba ayr›lmaktad›r. Her iki ifllem ayn› ilkad›mla bafllar (Glikoliz), daha sonra aerobik ve

anaerobik olarak farkl› yollar izler. Heksozlar›n(glikoz vb.) ayr›flmas› için biyokimyasal yol ol-dukça basittir. Glikozun anaerobik olarak 2 mo-lekül pürivik aside sentezlenmesine glikoliz ad›verilir. Burada en önemli ara ürün pürivik asittir.Glikozise alternatif yol izleri de baz› mikroorga-nizmalar taraf›ndan kullan›lmaktad›r. Birçok can-l›da glikoz oksidatif “Pentoz fosfat Yolu” (PP-yo-lu) ile parçalan›r. Burada substrat seviyesindefosforilizasyonla 2 ATP üretilir. Ribuloz-5-fosfatoluflur. Bu yol ile nükleik asit sentezi için gerek-li olan riboz-5-fosfat›n üretilmesi gerçekleflir Di-¤er bir yol izi de özellikle bakterilere ait olanEntner-Doudoroff Parçalanma Yolu veya 2-keto-3-deoksi-6-fosfoglukonik asit (KDPG) yoludurBir molekül glikozdan net enerji verimi 1molATP’dir.

Fermantasyon ve solunumu aç›klayabilmek.

Enerji bak›m›ndan zengin organik maddelerinmikroorganizmalar taraf›ndan enzimatik yolla vehavas›z flartlarda bafllang›ca göre enerjice fakirorganik maddelere parçalanmalar› fermantas-

yon olarak isimlendirilir. Son hidrojen al›c›s› or-ganik bir bilefliktir. Elde edilen ATP substrat se-viyesinde fosforilizasyonla üretilir. Bir bilefli¤in ilave elektron al›c›s› olarak O2 kulla-n›larak okside edildi¤i ifllem solunumdur. Baz›mikroorganizmalar solunum zincirinde NADH2’nin oksidasyonu s›ras›nda elektron al›c›s› olarakO2 yerine baflka bir molekülü (N, SO4, S, C, KNO3,NaNO3, CO3 vb.) kullanabilirler. Bu anaerobik

solunum olarak isimlendirilir.

Prokaryot ve ökaryot aras›ndaki solunum farkl›-

l›klar›n› ortaya koyabilmek.

Prokaryotlarda elektron tafl›n›m elemanlar› hücre

membran›na gömülmüfltür ve proton hareket et-

tirici kuvvet oluflumu bu membran boyunca ge-

liflmektedir. Ökaryotlarda elektron tafl›n›m ifllemi

ve ATP sentezi, mitokondrium membranlar›nda

meydana gelir.

Özet

1NA M A Ç

2NA M A Ç

3NA M A Ç

4NA M A Ç

5NA M A Ç


Mikroorganizmalarda fotosentezi de¤erlendire-

bilmek.

Fotosentetik organizmalar, sahip olduklar› foto-

sentetik pigmentler sayesinde ›fl›k enerjisini de-

polayarak basit inorganik bilefliklerden organik

bileflikleri üretirler. Cyanobacteria, mor ve yeflil

kükürt bakterileri ve Arkea domainine ait halo-

bakteriler ›fl›k enerjisini kimyasal enerjiye dönüfl-

türürler. Cyanobacteria oksijenli fotosentez ya-

parken, mor ve yeflil kükürt bakterileri bakteriyal

fotosentez yaparlar. Ekstrem halofilik arkea ise

fotosentetik olmayan fotofosforilizasyonla foto-

sentezi gerçeklefltirirler. Bakteriyal fotosentezde

elektronlar fotosistem I’den bir sitokroma aktar›-

l›r. Daha sonra ferrodoksine (demir-kükürt pro-

tein) verilir. NADP NADPH2’ye indirgenir. Foto-

sistem I’den aktar›lan elektronlar, H2S, di¤er kü-

kürt bileflikleri, H2 veya organik bir bileflik tara-

f›ndan sa¤lan›r.

Biyosentezi aç›klayabilmek.

Anabolizma ile besinlerden yararlan›larak yeni

kimyasal maddeler sentezlenir. Hücre için ge-

rekli makromoleküller yap›l›r. Makromoleküller

monomerlerin polimerizasyonu ile yap›l›rlar.

Proteinler aminoasit, nükleik asitler nükleotit,

polisakkaritler fleker, lipidler ya¤ asiti polimerle-

rinden oluflur. Biyosentez reaksiyonlar ile küçük

moleküller aras›nda ba¤lar kurularak küçük mo-

leküllerden makromoleküller sentezlenir. Örne-

¤in glikozdan glikojen, sellüloz ve polisakkarit-

ler yap›l›r.

6NA M A Ç

7NA M A Ç


1. Afla¤›dakilerden hangileri ATP sentezleme yollar›d›r?I. Substrat seviyesinde fosforilizasyon II. Oksidatif fosforilasyon III. Fotofosforilizasyon

a. Yaln›z Ib. Yaln›z IIIc. I ve IId. I, II, IIIe. Hiçbiri

2. Afla¤›daki elektron tafl›y›c›s›lar›ndan hangisi hücre-de bir yerden di¤erine serbestçe diffüzlenebilir?

a. Sitokrom b. Kinonlarc. CoAd. Flavinlere. NAD

3. Substrat seviyesinde fosforilizasyon afla¤›daki olay-lar›n hangilerinde oluflur?

I. SolunumII. FermantasyonIII. Anaerobik solunuma. Sadece solunumdab. Anaerobik solunumdac. Fotosentezded. Solunum, fermantasyon ve anaerobik solunumdae. Fotosentez ve fermantasyonda

4. Glikozun fermantasyonu ile afla¤›daki ürünlerdenhangisi oluflmaz?

a. pirüvatb. Laktik asitc. Etanold. Sue. Propionik asit

5. Fermantasyonda ATP hangi yolla oluflur?a. Oksidadif fosforilizasyonb. Substrat seviyesinde fosforilizasyonc. Oksidadif fosforilizasyon ve substrat seviyesin-

de fosforilizasyond. Fotofosforilizasyone. Hiçbiri

6. Afla¤›daki yol izlerinden hangisi hem aerobik ve hemde anaerobik mikroorganizmalar taraf›ndan kullan›l›r?

a. Pentoz fosfatb. Anaerobik solunumc. Aerobik solunumd. TCA e. Hiçbiri

7. Anaerobik solunumda elektron al›c›s› olarak afla¤›-dakilerden hangisi kullan›lmaz?

a. SO4

b. O2

c. CO3

d. KNO3

e. NaNO3

8. Afla¤›daki reaksiyon hangi yol izi s›ras›nda oluflur?

a. Glikolizb. TCA (Krebs)c. Pentoz fosfatd. Enter doudoroff e. Hepsi

9. Afla¤›dakilerden hangisi bakteriyal fotosentez yapar?a. Cyanobacteria

b. Mor yeflil kükürt bakterileric. Halofillerd. Metanojenlere. Hepsi

10. Bir bakteri hücresi sakkaroz içeren bir ortama ko-nursa hücredeki polisakkaritlerin biyosentezi için hüc-re hangi olay gerçekleflir?

a. Polisakkaritler sentezlenemezb. D›flar›dan ortama glikoz ilavesi olursa polisak-

karitler sentezlenebilir.c. Hücrede glikoneogenez meydana gelir.d. Hepsie. Hiçbiri



1. d Ayr›nt›l› bilgi için “Adenozin trifosfat oluflumu”konusuna bak›n›z.

2. e Ayr›nt›l› bilgi için “Elektron tafl›y›c›lar›” konusu-na bak›n›z.

3. d Ayr›nt›l› bilgi için “Adenozin trifosfat oluflumu”konusuna bak›n›z.

4. d Ayr›nt›l› bilgi için “Fermantasyon ve Glikoliz”konusuna bak›n›z.

5. b Ayr›nt›l› bilgi için “Fermantasyon” konusunabak›n›z.

6. e Ayr›nt›l› bilgi için “Fermantasyon ve Solunum”konusuna bak›n›z.

7. b Ayr›nt›l› bilgi için “Anaerobik solunum” konu-suna bak›n›z.

8. b Ayr›nt›l› bilgi için “Kreps çemberi” konusunabak›n›z.

9. b Ayr›nt›l› bilgi için “Fotosentez” konusuna bak›n›z.10. c Ayr›nt›l› bilgi için “Biyosentez” konusuna bak›n›z.


Mikroorganizmalar enerji kayna¤› olarak ya ›fl›¤› (foto-sentetikler) ya da organik veya inorganik maddeleri(kemosentetikler) kullan›rlar.

S›ra Sizde 2

ATP fleklinde depolan›r

S›ra Sizde 3

Prokaryotlarda plazma membran›nda meydana gelir.Ökaryotlarda ise mitokondrial iç membranda meydanagelir.

S›ra Sizde 4

2ATP

S›ra Sizde 5

Prokaryotlarda elektron tafl›n›m elemanlar› plazmamembran›na gömülmüfltür ve proton hareket ettiricikuvvet oluflumu bu membran boyunca geliflmektedir. Ökaryotlarda elektron tafl›n›m ifllemi ve ATP sentezi,mitokondrium membranlar›nda meydana gelir.

S›ra Sizde 6

Ifl›k yakalay›c› pigmentler, elektron tafl›n›m sistemi veATPaz enzimidir.

Arda, M. (2000). Temel Mikrobiyoloji. Geniflletilmifl 2.Bask›. Medisan yay›n serisi no:46, Ankara.

Arda, M. (1981). Genel Bakterioloji. Ankara üniversitesiVeteriner Fakültesi Yay›nlar› 369. Ders kitab› 267.Ankara Üniversitesi Bas›m Evi. Ankara

Madigan, M.T, Martinko, J.M , Dunlap, P.V & Clark D.P.(2009). Brock Biology of Microorganisms, 12nci bas-k›. Pearson Education, Inc. San Fransisco.

Öner, M. (2001). Genel Mikrobiyoloji. 4. Bask› Ege Üni-versitesi Fen Fakültesi Kitaplar serisi no: 94, EgeÜniversitesi Bas›mevi, Bornova ‹zmir.

Schaechter, M., Ingramham, J.L., Neidhardt, F.C. (2006).Microbe. American Society for Microbiology, ASMPress.Washington,D.C.

Todar K. (2008). Todars online text book of bacterio-

logy. Diversity of metabolism in Procaryoteshttp://www.textbookofbacteriology.net/metabolism.html

Tortora, G.J., Funke, B.R. & Case, C.L. (2007). Microbio-

logy an introduction. (9. Bask›). Pearson EducationInc., San Fransisco.

Tunail, N. (2009). Mikrobiyoloji. Pelin Ofset. Ankara.

Baflvurulabilecek Kaynaklarhttp://tr.wikipedia.org/wiki/Fotosentez, Eriflim tari-

hi:16/4/09http://highered.mcgraw-hill.com/olc/dl/120072/bi-

o12.swf, Eriflim tarihi:16/4/09http://www.orlab.net/mikrobiyoloji/942300040.pdf

Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› Yararlan›lan Kaynaklar

Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Ribozomal RNA (rRNA) dizilerinin s›n›fland›rmadaki önemini aç›klayabilecek,Arkea, Bakteria ve Ökarya domainlerini tan›mlayabilecek ve bu 3 domainaras›ndaki temel farklar› aç›klayabilecek,Arkea domaini içerisinde yer alan flubeleri ve bunlar› oluflturan alt gruplar-daki organizmalar› tan›mlayabilecek,Bakteria domaini içerisinde yer alan flubeleri ve bunlar› oluflturan alt gruplar-daki organizmalar› tan›mlayabilecek,Virüsleri, viroidleri ve prionlar› tan›mlayabilecek,Virüslerde s›n›fland›rmay› tan›mlayabileceksiniz.


• Mikroorganizmalar›ns›n›fland›r›lmas›

• Bergey’s Manual• 16S rRNA• Virüs

• Arkea Domaini• Viroid• Bakteria Domaini• Prion

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

NN

N

N

NN

Genel MikrobiyolojiMikroorganizmalardaÇeflitlilik - I

• R‹BOZOMAL RNA (rRNA)D‹Z‹LER‹NDEN TÜREM‹fiM‹KROB‹YAL F‹LOGEN‹

• DOMA‹NLER‹N ÖZELL‹KLER‹ VEDOMA‹NLER ARASINDAK‹FARKLAR

• M‹KROB‹YAL TAKSONOM‹• PROKARYOT‹K ÇEfi‹TL‹L‹K (ARKEA

VE BAKTER‹A)• V‹RÜSLER VE V‹RÜSLERDE

SINIFLANDIRMA • V‹RO‹DLER• PR‹ONLAR


R‹BOZOMAL RNA (rRNA) D‹Z‹LER‹NDEN TÜREM‹fiM‹KROB‹YAL F‹LOGEN‹Birinci ünite’de organizmalar›n s›n›fland›r›lmas›ndaki tarihsel geliflimi ve mikroor-ganizma gruplar›n›n hücresel olmayan mikroorganizmalar (virüsler, viroidler, pri-onlar), prokaryotlar (Arkea ve Bakteria) ile ökaryotlar (algler, protozoa ve fungus-lar) dan olufltu¤unu ö¤renmifltik. Bu ve bundan sonraki bölümde ise mikroorga-nizmalardaki çeflitlili¤i ö¤renece¤iz. Bu bölümde prokaryotlar ve hücresel olma-yan mikroorganizmalardaki çeflitlilik verilecektir. 7. Ünite’de ise ökaryotik mikro-organizmalar›n çeflitlili¤i anlat›lacakt›r.

Mikroorganizmalar aras›ndaki do¤al akrabal›¤› yans›tan prokaryotik sistemati-¤in gelifltirilmesi her zaman taksonomistlerin ana hedefi olmufltur. Genomik DNAG+C (guanin+sitozin) oran›n›n belirlenmesi, hücre duvar› ve lipid kompozisyonla-r›n›n analizi gibi kemotaksonomik metodlar ço¤u durumda, morfolojik ve fizyolo-jik özelliklere dayanan klasik metodlardan daha üstündür. Bu yöntemler taksonla-r›n ayr›m› için kullan›labilecek bilgi sa¤lar, fakat organizmalar›n filogenetik akra-bal›klar› ve etrafl› genetik özelliklerini veremezler.

Carl Woese ve arkadafllar›, evrensel filogenetik bir araç olarak rRNA küçükalt ünitesinin yararl›l›¤›n› göstermifllerdir. Bu çal›flmalar ile mikroorganizmalar ara-s›ndaki do¤al akrabal›¤› ortaya koyabilecek yeni bir prokaryotik sistemati¤in öne-rilmesi sa¤lanm›flt›r.

rRNA ribozom büyüklükleri prokaryotlarda ve ökaryotlarda olmak üzere 2 anagrupta incelenir (Tablo 6.1). Küçük alt ünite ribozomal RNA (rRNA); prokaryotlar-da 16S rRNA ve ökaryotlarda ise 18S rRNA’d›r.

Canl›lar› filogenetik iliflkiye göre ilk kez alem üstü grup kabul edilen üç domain alt›ndatoplayan kimdir?

MikroorganizmalardaÇeflitlilik - I

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1

Evrensel filogenetik biraraç: rRNA küçük alt ünitesiprokaryotlarda 16S rRNA veökaryotlarda ise 18SrRNA’d›r.

16S ve 18S rRNA’y› kodlayan genler, moleküler filogenetik çal›flmalarda, orga-nizmalar aras›ndaki akrabal›¤› anlamak için en s›k kullan›lan ve en yararl› genler-dir. Küçük alt ünite rRNA’lar›n dizi bazl› evrimsel analizlerde yayg›n olarak kulla-n›lmas›n›n nedenleri flu flekilde özetlenebilir:

1) Evrensel olarak tüm organizmalara da¤›lm›fl bir moleküldür.2) Fonksiyonel olarak sabittir.3) Yeterince korunmufltur (yani evrimsel olarak yavafl bir de¤iflim gösterir).4) Yeterli uzunluktad›r. Di¤er alt üniteler dizi olarak ya çok küçüktür (yeterli

k›yaslama bilgisi veremez) ya da çok büyüktür (tüm dizinin ortaya ç›kar›l›panaliz edilmesi bak›m›ndan güçtür).

Prokaryotlardaki küçük alt ünite rRNA filogenetik çal›flmalar için neden uygundur?

Canl›lar dünyas› moleküler filogeni çal›flmalar› ile 3 temel hat boyunca evrim-leflmifltir. Bunlardan ikisi tamamen mikrobiyaldir ve sadece prokaryotik hücreler-den ibarettir. Üçüncü hat ise ökaryotik canl›lar› içermektedir. Prokaryotlar Bakteri-a ve Arkea, ökaryotlar ise Ökarya’d›r. Bu terimler canl›l›¤›n 3 ana grubunu temsileder ve en büyük biyolojik taksonlard›r. Bitkiler, hayvanlar, funguslar ve protistlerÖkarya domaini içindedir.

Evrensel filogenetik a¤aç yaflam›n yol haritas›d›r. Bütün organizmalar›n di¤erorganizmalar ile olan evrimsel geçmiflini yans›t›r. Evrensel a¤ac›n kökü evrim tari-hinde bir noktay› temsil eder ki yeryüzündeki bütün yaflam›n ortak bir ata “Evren-sel Ata”y› paylaflt›¤›n› gösterir.

DOMA‹NLER‹N ÖZELL‹KLER‹ VE DOMA‹NLER ARASINDAK‹ FARKLAR

Hücre Duvarlar›Peptidoglikan (muramik asit) hemen hemen tüm bakterilerin hücre duvar›nda bu-lunmaktad›r. Sadece Planctomyces-Pirella grubu üyelerinin hücre duvarlar› prote-inden ibarettir. Bunun yan›nda Mycoplasma-Chlamydia grubu ise hücre duvar›içermemektedir. Ökaryotlar ve arkebakteriler peptidoglikana sahip de¤ildir. Selü-loz veya kitinden ibaret hücre duvar› baz› ökaryotlarda bulunmaktad›r. Arkebakte-rilerde pseudopeptidoglikan, polisakkarit, protein veya glikoproteinden ibarethücre duvar› tipleri bulunabilmektedir. K›sacas› mikrobiyal hücre duvarlar› olduk-ça çeflitlilik gösterebilmektedir ve Bakteria’y› Arkea’dan ay›ran en önemli özellikpeptidoglikan›n varl›¤› ya da yoklu¤udur.

Prokaryotlarda Ökaryotlarda

rRNA’n›n Alt Üniteleri 5S, 23S, 16S 5S, 5,8S, 28S, 18S

Küçük Alt Ünite 16S 18S

Küçük alt ünitenin

büyüklü¤ü (baz say›s›)

1500 nükleotid 1900 nükleotid

Di¤er alt ünitelerin

büyüklükleri

5S: 120 nükleotid

23S: 2904 nükleotid

5S: 120 nükleotid

5,8S: 160 nükleotid

28S: 4718 nükleotid


Tablo 6.1Prokaryot veÖkaryotlarda rRNABüyüklükleri.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

LipidlerArkea’y› Bakteria’dan ay›ran baflka bir özellik te membran lipidlerinin yap›s›d›r.Bakteria ve Ökarya membran lipidleri, ya¤ asitleri içinde ester ba¤› ile ba¤l› glise-rolden ibarettir. Ya¤ asitlerinin yap›s› çok de¤iflken olabilmektedir ancak buradaönemli olan gliserole ba¤l› ester ba¤›n›n tan›mlay›c› olmas›d›r. Zira Arkea üyelerilipidleri eter ba¤l› moleküllere sahiptir.

Ester ba¤l› lipidlerde ya¤ asitleri düz bir zincir halinde iken Arkea’da ya¤ asit-lerinin yerinde gliserole eter ba¤› ile ba¤l› fitanil ya da bifitanil tipte dallanm›fl hid-rokarbonlar bulunmaktad›r. Lipid bilayer yerine lipid monolayer baz› hipertermo-filik Arkea üyelerinin membranlar›nda gözlenebilmektedir. Bu sayede yüksek s›-cakl›klarda denatürasyona karfl› korunma flans› artt›r›lm›fl olmaktad›r.

RNA PolimerazTüm canl›larda transkripsiyon DNA ba¤›ml› RNA polimerazlar taraf›ndan yap›l-maktad›r. DNA kal›p görevini görürken oluflan ürün de RNA’d›r. Bakteri hücrele-rinin RNA polimerazlar› tek bir çeflittir ve kuaterner yap›dad›r. Bu klasik RNA po-limeraz α, β, β’ ve σ’ adl› 4 polipeptidin aktif polimeraz içinde 2:1:1:1 oranlar›n-da kombinasyonundan oluflmaktad›r. Arkea RNA polimerazlar› ise Bakteria’ya gö-re daha komplekstir ve bunlar 8 veya daha fazla polipeptid içermeleriyle Ökar-yotlara benzerler. Ökaryotlar›n temel polimerazlar› 3 tanedir ve 10-12 polipeptidiçermektedirler.

Protein Sentezinin Özellikleri3 domainin protein sentezleme makineleri, rRNA dizilimlerindeki ve protein sen-tezleme faktörlerindeki farkl›l›klardan dolay› birbirinden ayr›lmaktad›r. Arkea veBakteria ribozomlar› ayn› büyüklüktedir. Buna ra¤men Arkea’da protein sentezidaha çok Ökaryotlar›nkine benzer. Üç domain aras›ndaki baz› temel farkl›l›klartablo 6.2’de verilmektedir.

M‹KROB‹YAL TAKSONOM‹Taksonomi, tüm canl›larda oldu¤u gibi mikroorganizmalar›n da ortak özellikleri-ne ve akrabal›klar›na göre grupland›r›lmas› ifllemidir. Klasik taksonomi daha çokmorfoloji, hareket, beslenme ve fizyoloji gibi baz› temel fenotipik özelliklere daya-narak organizmalar› s›n›fland›r›rken, modern taksonomi yada di¤er bir deyiflle

1316. Ünite - Mikroorganizmalarda Çefli t l i l ik - I

Tablo 6.2Üç Domain(Bakteria, Arkea veÖkarya) Aras›ndakiBaz› Farklar.

Morfolojik ve Genetik Özellikler Bakteria Arkea Ökarya

Prokaryotik hücre yap›s›

DNA dairesel ve kovalent olarak kapal›

Histon proteinlerine sahip olma

Membran ile çevrili nükleus

Hücre duvar›

Membran lipidleri

Ribozom

Operonlar

mRNA’da poly A kuyru¤u

Genlerde intron bölgeler

Plazmidler

Evet

Evet

Hay›r

Yok

Muramik asit var

Ester ba¤l›

70S

Evet

Hay›r

Yok

Evet

Evet

Evet

Evet

Yok

Muramik asit yok

Eter ba¤l›

70S

Evet

Hay›r

Yok

Evet

Hay›r

Hay›r

Evet

Var

Muramik asit yok

Ester ba¤l›

80S

Hay›r

Evet

Var

Nadir

moleküler taksonomi hücre içindeki biyomoleküllerin birinin veya bir kaç›n›nmoleküler analizini kullanarak s›n›fland›rma yapar. Polifazik yaklafl›m ise fenoti-pik, genotipik ve filogenetik metodlar› kullanarak son zamanlarda mikrobiyal tak-sonomi alan›nda etkisini iyice artt›rm›flt›r.

Prokaryotik organizmalar haploid olmalar› nedeniyle geleneksel tür kavram›nauymazlar. Bu nedenle bakteri türü, “belirli ba¤›ms›z özellikleri bak›m›ndan yüksekderecede benzerli¤i paylaflan strainler toplulu¤u” olarak ifade edilebilir. Polifaziktaksonomide, 16S rRNA dizilimi %97 oran›nda benzer olan ya da DNA-DNA hibri-dizasyon oran› %70 den fazla olan prokaryotlar ayn› türden say›l›r.

Bakterilerde tür kavram›n› hat›rlay›n›z.

Prokaryotik organizmalar›n isimlendirilmesinin de ökaryotlarda oldu¤u gibi bi-nomial sistem kullan›larak yap›ld›¤›n›, ilk ismin genus (cins) ismi olup bir grup ya-k›n akraba türleri tan›mlad›¤›n›, büyük harfle bafllay›p, italik yaz›ld›¤›n› hat›rlaya-l›m. ‹kinci isim ise species (tür) ismidir ve o cinsin türünü tan›mlamaktad›r, küçükharfle ve italik yaz›l›r. Örne¤in Escherichia coli, Escherichia: cins, coli: species.

International Journal of Systematic and Evolutionary Bacteriology (IJSEB), ye-ni bir türün tan›mlan›p ilk olarak adland›r›ld›¤› süreli yay›nd›r. Prokaryotik mikro-organizmalar›n tek tek tan›mland›¤› ve her bir bakteri türünün özelliklerinin veril-di¤i temel kaynaklar; Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology (Vol 1:2001; Vol 2: 2005; Vol 3-4-5: 2007) adl› 5 ciltlik kitap serisi ile The Prokaryotesadl› kitaplard›r.

PROKARYOT‹K ÇEfi‹TL‹L‹K (ARKEA VE BAKTER‹A)

I-ArkeaArkea domaini 16S rRNA dizi karfl›laflt›rmalar›na göre 2 ana flubeden oluflur: Cre-narchaeota ve Euryarchaeota (fiekil 6.1).


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3

FerroplasmaPicrophilus

Thermoplasma

Methanospirillum

Methanosarcina

Halophilicmethanogen

Marine Euryarchaeota

Halobacterium

Halococcus

Natronococcus

Archaeoglobus

Methanobacterium Methanocaldococcus

Methanothermus

Marine Crenarchaeota

Thermococcus/Pyrococcus

Pyrodictium

ThermoproteusNanoarchaeum

Methanopyrus

Desutfurococcus

Sulfolobus

Ekstremhalofiller

Ekstremasidofiller

Hipertermofiller

Crenarchaeota

Euryarchaeota

fiekil 6.1

Karfl›laflt›rmal›16S rRNA gendizi analizinedayal›Archaeafilogenetika¤ac›(Madigan veark., 2009).

1. fiube: Euryarchaeota

Afl›r› Derecede Halofilik (Tuz Sever) ArkeaAnahtar cinsler: Halobacterium, Haloferax, Natronobacterium

Afl›r› derecede halofilik bakteriler, tuz konsantrasyonunun oldukça fazla oldu-¤u günefl alt›nda suyun buharlaflt›¤› tuz havuzlar›, tuz gölleri, tuzlanm›fl et veya ba-l›k yüzeyleri gibi farkl› ortamlarda yaflayabilen bir gruptur. Bu organizmalar›n tuzgereksinimleri yüksektir ve hatta tuzun doyma noktas›na yak›n oldu¤u durumlar-da bile canl›l›k göstermektedirler. Afl›r› derecede halofilik, Gram-negatif boyanmaözelli¤inde, ikiye bölünme ile ço¤alan, spor oluflturmayan organizmalard›r. Ço¤uhareketsizdir ancak bir k›sm› flagella ile zay›f hareket gösterebilir, ço¤u oksijeneihtiyaç duymaktad›r (aerobik) ve baz› cinsler k›rm›z›-pembe pigmentler içerirler(fiekil 6.2).

Ülkemizde afl›r› derecede halofilik Archaea üyeleri için uygun olabilecek bir do¤al ortamneresi olabilir?

Metan-Üretici ArkeaAnahtar cinsler: Methanobacterium, Methanocaldococcus, Methanosarcina

Enerji metabolizmalar›n›n bir parças› olarak metan (CH4) üreten bu organizma-lar metanojenler, metan oluflum süreci metanogenez olarak adland›r›l›r. Hücreduvarlar›nda farkl›l›k gösteren bu grup üyeleri zorunlu anaeroblard›r ve kültüredilmeleri için çok dikkatli oksijensiz çal›flma teknikleri uygulanmal›d›r. Bilinenmetanojenlerin ço¤u mezofiliktir ancak çok yüksek s›cakl›klarda ya da yüksek tuzkonsantrasyonlar›nda optimum geliflme gösteren üyeleri de mevcuttur.

ThermoplasmatalesAnahtar cinsler: Thermoplasma, Ferroplasma, Picrophilus

Filogenetik olarak farkl›laflm›fl bu Arkea kolu termofilik ve asidofilik cinslerikapsamaktad›r. Bunlar bilinen en asidofilik prokaryotlar aras›ndad›r ve hatta Pic-rophilus pH 0’da bile geliflebilir. Thermoplasma ve Ferroplasma hücre duvar›ndanyoksun olmalar› sebebiyle mikoplazmalara benzemektedirler. Thermoplasma ke-moorganotroftur, kompleks besiyerinde optimum 55 °C’de ve pH 2’de geliflir. Pekçok Thermoplasma straini kendili¤inden ›s›nan kömür yataklar›ndan izole edilmifl-tir. Picrophilus optimum pH 0,7’de geliflen bir ekstrem asidofildir.


fiekil 6.2

%25 tuzkonsantrasyonunasahip besiyerindegelifltirilmiflpigmentli halofilikorganizmalar.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

Metanojen: Enerjimetabolizmalar›n›n birsonucu olarak metan gaz›(CH4) üreten organizmalaraverilen isimdir.

Hipertermofilik Euryarchaeota: Thermococcales ve MethanopyrusAnahtar cinsler: Thermococcus, Pyrococcus, Methanopyrus.

80 °C’nin üzerinde geliflen organizmalar “hipertermofiller” olarak adland›r›l-maktad›r. Afl›r› derecede s›cak termal çevrelerde yaflamlar›n› sürdürebilen Thermo-coccus, Pyrococcus ve Methanopyrus üyeleri de bu özelliktedirler. Thermococcusve Pyrococcus hipertermofilik Crenarchaeota’ya benzer fenotiptedir, Methanop-yrus ise metanojendir ve di¤er metanojenlere benzemektedir. Hipertermofilik ol-mas› ve filogenetik konumu itibariyle farkl›l›k gösterir.

ArchaeoglobalesAnahtar cinsler: Archaeoglobus, Ferroglobus.

Archaeoglobus sülfat indirgeyebilen filogenetik olarak ayr› bir hat oluflturanüyelerden meydana gelir. Kültürleri optimum 83 °C’de geliflir. Düzensiz koklarfleklinde hücre yap›s›ndad›rlar ve deniz sedimentlerindeki hidrotermal deliklerinyak›nlar›ndan izole edilmifllerdir. H2, laktat, pürivat veya kompleks organik bile-fliklerin oksidasyonunu veya sülfat›n sülfite indirgenmesini sa¤larlar. Ferroglobusüyeleri de Archaeoglobus ile iliflkilidir fakat sülfat› indirgemezler. Bunlar demir ok-sitleyen kemolitotroflard›r.

Nanoarchaeum ve AciduliprofundumAnahtar cinsler: Nanoarchaeum, Aciduliprofundum.

Nanoarchaeum equitans al›fl›lmad›k bir prokaryotik organizmad›r. Bilinen enküçük hücresel organizma olup bilinen en küçük genoma da sahiptir. Crenarcha-eota grubundan Ignicoccus ile obligat simbiyont olarak yaflar. Kokkoid hücreleri0.4 mikrometre çap›ndad›r. Aciduliprofundum ise 55-75 °C s›cakl›klarda ve 3,3-5,8pH’da geliflme gösterebilen organizmalardan oluflmaktad›r.

2. fiube: CrenarchaeotaCrenarchaeota s›cakl›k olarak farkl› uç özelliklere sahip habitatlarda (kaynar su ve-ya donmufl sularda) yerleflmifl olan, filogenetik olarak Euryarchaeota’dan uzak birgruptur. Kültüre al›nm›fl üyelerinin ço¤u hipertermofiliktir. Hatta baz›lar› kaynamanoktas›n›n üzerinde optimum geliflme göstermektedir. Elementer kükürt ve sülfit-leri içeren jeotermal su veya topraklardan, sülfürce zengin solfatar ad› verilen s›-cak çevrelerden, hidrotermal delikler olarak adland›r›lan deniz alt›ndaki s›caksu kaynaklar›ndan izole edilebilmektedirler. ‹stisnalar d›fl›nda ço¤u obligat anaero-bik özelliktedir. Kemoorganotrofik ya da kemolitotrofik (Sulfolobus’da her ikisibirden) enerji metabolizmas›na sahiptirler. Fermentasyon nadir olarak gözlenmek-le beraber ço¤unluk anaerobik solunum yapar.

Karasal Volkanik Habitatlardaki Hipertermofiller: Sulfolobales ve ThermoprotealesAnahtar cinsler: Sulfolobus, Acidianus, Thermoproteus.

100 °C kadar yüksek s›cakl›¤a sahip olabilen volkanik habitatlarda bulunurlar.Sulfolobus ve Acidianus grubu üyeleri bu tip çevrelerden izole edilmifllerdir. Sul-folobus üyeleri 90 °C s›cakl›¤a ulaflan pH 1-5 aras›nda sülfürce zengin asidik s›caksu kaynaklar›nda geliflebilmektedirler. Aerobik kemolitotrof özellikteki bu organiz-malar H2S’i S veya H2SO4’e oksitlerler ve CO2’yi tek karbon kayna¤› olarak kulla-n›rlar. Thermoproteus ve Thermofilum cinsleri nötral veya hafif asidik s›cak su kay-naklar›nda yaflayan çomak flekilli hücrelerden ibarettir.


Denizalt› Volkanik Habitatlardan Hipertermofiller: DesulfurococcalesAnahtar cinsler: Pyrodictium, Pyrolobus, Ignicoccus, Staphylothermus.

Arkealar içerisinde bilinen en termofilik olanlar›d›rlar. S›¤ termal su kaynaklar›ve ayn› zamanda derin deniz hidrotermal deliklerinde bulunabilmektedirler. Pyro-dictium ve Pyrolobus optimum geliflme s›cakl›¤› 100 °C’nin üzerinde olan organiz-malard›r. Düzensiz diskler fleklindeki Pyrodictium hücreleri elementel kükürte ya-p›fl›k miselyum benzeri tabaka fleklinde geliflirler. Pyrolobus fumarii geliflme s›cak-l›¤› 113 °C olan bilinen en termofil organizmad›r. Bunlar deniz diplerindeki hidro-termal delik bacalar›nda yaflarlar. Ignicoccus 90 °C’de optimum geliflme gösterenve Gram-negatif bakterilerdekine benzeyen bir d›fl membran içeren yeni bir hiper-termofildir. Bunlar ayn› zamanda daha önce de bahsedilen Nanoarchaeum üyele-ri ile kendilerinin konukçu oldu¤u simbiyont bir iliflki içerisindedirler. Staphylot-hermus üyeleri de 1 mikrometre çap›nda, küre fleklinde ve 100 hücreye kadar top-luluk oluflturmufl halde bulunan organizmalard›r. Optimum 92 °C’de geliflirler vekemoorganotrofturlar.

Termofilik Olmayan CrenarchaeotaHipertermofillerin tersine termofilik olmayan Crenarchaeota üyeleri, birçok so¤ukdeniz ya da karasal ortamlardan küçük alt ünite rRNA genlerinin örneklenmeleriile identifiye edilmifllerdir. Floresan etiketli genetik problar kullan›larak bunlar›ntüm dünyada oksijenli deniz ortamlar›nda bulundu¤u belirlenmifltir. Bu organiz-malar Antartika çevresi gibi donma noktas›na yak›n sularda ve deniz sular›nda ol-dukça önemli miktarlarda (mililitrede yaklafl›k 104) bulunmaktad›rlar.

II-BakteriaKabaca birkaç bin civar›nda bilinen bakteri türü oldu¤unu varsayarsak bunlar›n tü-münü yeterince ele alamayaca¤›m›z aç›kt›r. Bu nedenle filogenetik a¤aç kullan›la-rak, en iyi bilinen türleri ve özellikle de en fazla fenotipik bilgisine sahip oldukla-r›m›za odaklanabiliriz. Prokaryotik çeflitlilik üzerine en ayr›nt›l› bilgiye “Bergey’sManual of Systematic Bacteriology” ve “The Prokaryotes” adl› kaynaklardan ulafla-bilece¤iniz daha önce belirtilmifltir.

Arkea çeflitlili¤ini aç›klarken oldu¤u gibi, Bakteria çeflitlili¤i de genel olarak,gruplar ve bunlardan seçilmifl cinslerin temel özellikleri verilerek aç›klanacakt›r.Günümüzde, laboratuvarda kültür edilebilmifl 17 Bakteria flubesi bilinmektedir.

Karfl›laflt›rmal› 16S rRNA dizilifllerine göre yap›lm›fl filogenetik a¤açta en eskiflube Aquifex cinsi ve akrabalar›d›r. Thermodesulfobacterium, Thermotoga, YeflilKükürtsüz Bakteriler, Deinococci, Spirochetes, Yeflil Kükürt Bakterileri, Flavobacte-ria, Deferribacter, Cytophaga, Planctomyces/Pirellula, Verrucomicrobia, Chlamy-dia, Actinobacteria, Gram-Pozitif Bakteriler, Nitrospira ve Proteobacteria filogene-tik a¤açta yer alan di¤er gruplardand›r (fiekil 6.3).


Kültür edilemedi¤i halderRNA çal›flmalar› ile varl›¤›bilinenler de düflünülürse80’in üzerinde flubedenbahsetmek mümkündür.

Bu a¤aç üzerinde en büyük ve fizyolojik yönden en fazla çeflitlilik gösterengrup Proteobacteria’d›r.

1. fiube: ProteobacteriaHer biri çok say›da cins içeren ve alfa, beta, gama, delta ve epsilon harfleri ile ifa-de edilen 5 gruba sahiptir ve Gram-negatif, afl›r› derecede metabolik çeflitlilik gös-teren, t›bbi, endüstriyel ve tar›msal öneme sahip organizmalar› içerir. Kemolitotro-fik, kemoorganotrofik ve fototrofik türlere sahiptir. Anaerobik, mikroaerofilik vefakültatif aerobik formlar›, morfolojik olarak çok farkl› hücre tiplerini (kok, çomak,vb.) içerir.

Mor Fototrofik bakterilerAnahtar cinsler: Chromatium, Ectothiorhodospira, Rhodobacter, Rhodospirillum

Anoksijenik (oksijensiz) fotosentezi gerçeklefltiren (Cyanobacteria’dan farkl›olarak oksijenin aç›¤a ç›kmad›¤› olay), bakteriyoklorofil ad› verilen klorofil pig-mentleri ve çeflitli karetonoid pigmentler içeren bakterilerdir. Morfolojik olarakfarkl› olduklar›ndan, bu organizmalar›n taksonomileri filogenetik, morfolojik vefizyolojik olarak gelifltirilmifltir.

Mor Kükürt BakterileriFotosentezde CO2 indirgenmesi için hidrojen sülfürü (H2S) elektron vericisi olarakkullanan mor bakteriler mor kükürt bakterileri ad›n› al›r. Sülfit elementel kükürte(S0) oksitlenir ve hücre içindeki özel yap›larda saklan›r. Sonra sülfata oksitlendik-çe sülfür kaybolur. Thiosülfat (S2O3) da bunlar taraf›ndan kullan›r ki laboratuvarkültürlerinin gelifltirilmesindeki yayg›n bir anahtar durumundad›r. Mor kükürt bak-


fiekil 6.3

Bakteria domainiiçinde yer alangruplar (Madiganve ark., 2009)

Bakteriyoklorofil: Çeflitlifototrofik bakterilerdebulunan fotosentetikpigmentlerdir.Bakteriyoklorofil içeren bugruplar fotosentez yaparama oksijen üretmezler.

terileri genellikle ›fl›k gören oksijensiz H2S’in birikti¤i göl ve di¤er sucul habitatlar-da bulunurlar ve biyolojik olarak üretilmifl H2S mor kükürt bakterisi y›¤›nlar›n›noluflmas›na yol açarlar.

Mor Kükürtsüz BakterilerCO2 indirgemek için sülfiti elektron vericisi olarak kullanmad›klar› düflünüldü¤ün-den bu bakteriler kükürtsüz olarak adland›r›lm›flt›r. Ancak pek ço¤u sülfiti kullana-bilir. Bunun yan›nda mor kükürt bakterileri için uygun olan (1-3 mM) sülfit düzey-leri kükürtsüz mor bakteriler için toksik olabilmektedir. Anaerobik olarak karanl›k-ta solunum yapabilen üyeleri olan bu grup fotoheterotrofi ad› verilen yetenekle-ri ile do¤adaki rekabetsel baflar›lar›n› sa¤larlar.

Nitrifikasyon BakterileriAnahtar cinsler: Nitrosomonas, Nitrobacter.

‹ndirgenmifl azotlu bileflikleri tüketerek kemolitotrofik olarak geliflen bakterilernitrifikasyon bakterileri olarak adland›r›l›rlar. Morfolojik olarak heterojen olmalar›-na ra¤men, Nitrospira cinsi hariç filogenetiksel olarak birbirlerine s›k› s›k›ya ba¤l›-d›rlar. Amonya¤›n nitrata tamam›yla oksidasyonunu sa¤layan hiçbir kemolitotrofbilinmemektedir. Bu nedenle, do¤ada nitrifikasyon; amonya¤› oksitleyen nitrossi-fiye ediciler (amonyak oksitleyiciler) ve nitriti oksitleyici gerçek nitirifikasyon bak-terileri olmak üzere iki ayr› grubun ard›fl›kl› faaliyeti ile meydana gelir.

Kükürt ve Demir Oksitleyici BakterilerAnahtar cinsler: Thiobacillus, Achromatium, Beggiatoa.

‹ndirgenmifl kükürt bileflikleri üzerinde kemolitotrof olarak geliflebilme kabili-yeti Proteobacteria’n›n farkl› bir grubunun özelli¤idir. Ekolojik yönden asit pH’dave nötral pH’da yaflayanlar olmak üzere iki farkl› bakteri grubu ay›rt edilmektedir.Asidofillerin baz›s› Fe+2’yi elektron verici olarak kullanarak kemolitotrofik geliflmeyetene¤ine sahiptir. Beggiatoa kükürtçe zengin su kaynaklar›, çürümekte olan de-niz yosun yataklar›, kanalizasyon ile kirlenmifl göllerin ve nehirlerin çamur tabaka-lar› gibi genellikle kükürtçe zengin habitatlarda bulunur.

Hidrojen Oksitleyici BakterilerAnahtar cinsler: Ralstonia, Alcaligenes

Çok çeflitli bakteriler H2’yi tek elektron verici ve O2’yi elektron al›c› olarak kul-lanarak geliflme yetene¤indedir ve buna “knallgas” reaksiyonu ad› verilmektedir.Bu enerji metabolizmas›nda oksijen hidrojen ile indirgenmektedir. Bu organizma-lar›n ço¤u ototrofik olarak da geliflir ve kemolitotrofik hidrojen-oksitleyici bakteri-ler olarak burada grupland›r›l›rlar. Hem Gram-pozitif hem de Gram-negatif hidro-jen bakterileri bilinmektedir. En çok çal›fl›lanlar› Ralstonia, Pseudomonas, Para-coccus ve Alcaligenes cinslerinde s›n›fland›r›l›rlar.

Metanotroflar ve MetilotroflarAnahtar cinsler: Methylomonas, Methylobacter.

Metan (CH4) do¤ada yayg›n olarak bulunmaktad›r. Oksijensiz ortamlarda me-tanojenik Arkea taraf›ndan üretilir ve oksijensiz çamurlarda, batakl›klarda, göllerinoksijensiz k›s›mlar›nda, iflkembede ve memeli sindirim sisteminde yayg›n olarakbulunmaktad›r. Metanotroflar enerji üretimi ve tek karbon kayna¤› için metan› vebirkaç di¤er karbon bilefli¤ini oksitler. Bu bakterilerin tümü aerobiktir ve do¤adatoprak ve sularda yayg›n olarak bulunurlar.


Fotoheterotrofi: Ifl›¤›n enerjikayna¤› ve organik bilefli¤inkarbon kayna¤› oldu¤u birdurumdur.

Pseudomonas ve PseudomonadlarAnahtar cinsler: Pseudomonas, Burkholderia, Zymomonas, Xanthomonas.

Bu gruptaki bütün cinsler düz veya hafif e¤imli çubuk fleklinde, kemoorganot-rofik ve aerobik özelliktedirler. Xanthomonas birincil olarak bitkilerde nekrotikzon oluflturan ve sar› renkli pigmentleri ile karakterize edilen bir bitki patojenidir.

Asetik asit BakterileriAnahtar cinsler: Acetobacter, Gluconobacter

Gram-negatif, aerobik, alkol ve flekerlerin tamamlanmam›fl oksidasyonu ile sonürün olarak organik asitlerin birikimine yol açan hareketli çubuklard›r. Substratla-r› etanol oldu¤unda asetik asit üretirler. Asidik flartlara oldukça fazla tolerans gös-terirler ve bir ço¤u pH 5’den daha düflük de¤erlerde geliflebilir.

Serbest Yaflayan Aerobik Azot Fiske Edici BakterilerAnahtar cinsler: Azotobacter, Azomonas.

Toprakta yaflayan organizmalar›n ço¤u aerobik olarak azot fiske edebilme ye-tene¤indedir. Azotobacter cinsi büyük, Gram-negatif, obligat aerobik ve simbiyo-tik olmayan azot fikse etme yetene¤ine sahip çubuklard›r.

Azot fikse edebilme yetene¤indeki organizmalardan birini söyleyiniz.

Neisseria, Chromobacterium ve Akrabalar›Anahtar cinsler: Neisseria, Chromobacterium.

Beta ve gama Proteobacteria’n›n bu grubu çok çeflitli mikroorganizmay› kap-samaktad›r. Bunlar hem filogenetik olarak hem de Gram boyama, morfoloji, hare-ket eksikli¤i ve aerobik metabolizma ile birbirleri ile iliflkilidir. Patojenik türleri debar›nd›r›rlar.

Enterik BakterilerAnahtar cinsler: Escherichia, Salmonella, Proteus, Enterobacter.

Enterik bakteriler gama grubu Proteobacteria içinde oldukça homojen filoge-netik gruptan ibarettirler ve fenotipik olarak Gram-negatif, spor oluflturmayan, ha-reketsiz veya peritrik kamç› ile hareketli, fakültatif aerob, oksidaz negatif, basit be-sinsel isteklere sahip, flekerleri çeflitli son ürünlere fermente eden çubuklar olaraktan›mlan›rlar. Enterik bakterilerin ço¤u insan, bitki ve hayvanlarda hastal›k etme-nidirler. Bunun yan›nda endüstriyel öneme sahip strainleri de vard›r. Tart›flmas›zen çok bilinen üyesi E. coli’dir.

Vibrio ve PhotobacteriumAnahtar cinsler: Vibrio, Photobacterium

Gram-negatif, fermentatif metabolizmaya sahip, fakültatif aerobik Vibrio üyele-ri k›vr›ml› çubuklard›r. Gram-negatif polar kamç›l› çubuklar›n bir k›sm› ›fl›¤› yay-ma özelli¤ine sahiptir (luminesent). Bu bakterilerin ço¤u Photobacterium cinsiiçinde s›n›fland›r›lm›flt›r fakat birkaç Vibrio izolat› da luminesenttir. Luminesentbakterilerin ço¤u denizlerde yaflar ve genellikle bal›klarla birlikte bulunurlar. Baz›bal›klar luminesent bakterilerin geliflebilece¤i “›fl›k organ›” ad› verilen özel organ-lara sahiptir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



5

RiketsialarAnahtar cinsler: Rickettsia, Wolbachia.

Riketsialar küçük, Gram-negatif, kokkoid veya çubuk fleklinde Proteobacteriaolup genifllikleri 0,3-0,7 mikrometre, uzunluklar› da 1-2 mikrometredir. Bir istisnad›fl›nda obligat hücre içi paraziti olup, konukçu hücre yoklu¤unda kültür edileme-mifllerdir. ‹nsan hastal›klar›na sebep olurlar.

SpirillaAnahtar cinsler: Spirillum, Bdellovibrio, Campylobacter.

Spirilla üyeleri Gram-negatif, hareketli, spiral flekilli bakteriler olup çeflitli fizik-sel özelliklere sahiptirler. Kullan›lan baz› taksonomik kriterler hücre flekli, büyük-lü¤ü, polar kamç› flekli (tek veya çift), oksijenle iliflkisi, bitki ve hayvanlarla olaniliflkisi, fermentasyon yetene¤i vb.dir.

K›l›fl› Proteobacteria: Sphaerotilus ve LeptothrixAnahtar cinsler: Sphaerotilus, Leptothrix.

K›l›fl› bakteriler filamentli Beta Proteobacteria olup, uzun bir tüp veya k›l›f içe-risinde kamç›l› o¤ul hücrelerin oluflumunu içeren benzersiz yaflam kabiliyetine sa-hiptir. Olumsuz flartlar sonucu o¤ul hücreler d›flar› do¤ru hareket eder ve k›l›f› ar-kada b›rakarak yeni olumlu flartlara da¤›l›rlar. Uygun flartlarda ise filament içindevejetatif büyüme gözlenir ve bu da uzun paketler halinde k›l›flar›n oluflumuna yolaçar. K›l›fl› bakteriler, kirli dereler, damla damla akan filtreler veya kanalizasyonat›k iflleme tesislerindeki aktif parçalay›c›lar gibi tatl› su ortamlar›nda yayg›n olarakbulunurlar.

Tomurcuklanan ve Prosthekal›/sapl› BakterilerAnahtar cinsler: Hyphomicrobium, Caulobacter

Proteobacteria’n›n oldukça heterojen bu grubu sap, hif veya çeflitli uzant›larfleklinde sitoplazmik uzant›lar-ç›k›nt›lar içerir. Olgun hücre çap›ndan daha küçükçapta olan, sitoplazma içeren ve hücre duvar› ile ba¤lanan bu uzant› çeflitleri pros-teka olarak adland›r›l›r.Bu grupta hücre bölünmesi eflit olmayan hücre büyümesi-nin bir sonucu olarak ortaya ç›kar. Bunun aksine tipik bakterilerdeki hücre bölün-mesi ise ikiye bölünme ve iki eflit hücrenin ortaya ç›kmas› fleklindedir. Bu bakte-riler ile tipik bakteriler aras›ndaki bir temel farkl›l›k tomurcuk veya saplar›n oluflu-mu de¤il fakat, tek bir noktadan polar (kutupsal) büyüme ile yeni bir hücreninoluflmas›d›r. En iyi çal›fl›lm›fl tomurcuklanan iki bakteri kemoorganotrofik Hypo-microbium ve fototrofik Rhodomicrobium’dur. Bunlar filogenetiksel olarak yak›nakraba olup her ikisi de ince uzun hifin ucundan tomurcuklan›rlar.

Kayan (Süzülen) MyxobacteriaAnahtar cinsler: Myxococcus, Stigmatella.

Prokaryotlar›n bir çeflidi kayma ad› verilen hareket flekline sahiptir. Kayan mik-roorganizmalar genellikle uzun çubuklar veya filamentler fleklinde olup kamç› ta-fl›mazlar. Ancak yüzeylerle temas ettiklerinde hareket edebilirler. Bunlar›n bir gru-bu, meyve veren (fruiting) myxobacteria, fruiting bodies ad› verilen çok hücreli veilginç bir yap› sergilerler. Yaflam döngülerinde hücreleraras› iletiflimi içeren komp-leks yaflam döngüleri bulunur. Filogenetiksel olarak Proteobacteria’n›n delta altbölümünde yer al›rlar ve bilinen prokaryotlar içerisinde en kompleks davran›fl veyaflam döngüsüne sahiptirler.


Prosteka: Baz› Bakteriagrubu üyelerinde her birhücrede iki veya daha fazlasay›da olabilen sitoplazmikç›k›nt›lard›r.

Sülfat ve Sülfür ‹ndirgeyici ProteobacteriaAnahtar cinsler: Desulfovibrio, Desulfobacter, Desulforomonas.

Delta grubu bu bakteriler için sülfat (SO4) ve sülfür (S0) oksijensiz flartlardaelektron al›c›s› olarak ifl görür. Hidrojen sülfit (H2S), hem sülfat hem de sülfürünürünüdür. Bu organizmalar 40’›n üzerinde cinse sahiptir ve disimilatif sülfat-in-dirgeyici bakteriler ve sülfür-indirgeyici bakteriler olarak isimlendirilirler.Buradaki disimilatif terimi, sülfür ya da sülfat›n enerji üretimi elektron al›c›s› ola-rak kullan›ld›¤› anlam›na gelmektedir. Bu bakteriler sucul ve karasal ortamlardayay›lm›fl durumdad›rlar ve çok fazla organik materyal ve yeterli seviyede sülfat içe-ren topraklarda Desulfovibrio bulunur.

Epsilon ProteobacteriaProteobacteria’n›n bu grubu ilk olarak belirli patojenik bakterilerle (özellikle deCampylobacter ve Helicobacter ile) tan›mlanm›flt›r. Bununla beraber, denizler vekarasal çevrelerdeki çal›flmalar, bu grup üyelerinin do¤ada farkl› habitatlarda bu-lunabildi¤ini ve önemli ekolojik roller oynad›klar›n› göstermifltir.

2. fiube: Gram-pozitif Bakteriler

Spor Oluflturmayan, Düflük GC, Gram-Pozitif Bakteriler: Laktik asit bakterileri ve akrabalar›Anahtar cinsler: Staphylococcus, Micrococcus, Streptococcus, Lactobacillus.

Staphylococcus ve Micrococcus tipik solunum mekanizmas›na sahip aerobikmikroorganizmalard›r. Katalaz pozitiftirler ve bu test ile Streptococcus ve di¤erGram-pozitif koklardan ay›rt edilmesini sa¤lar. Staphylococcus insan ve hayvanla-r›n yayg›n paraziti olup, nadiren ciddi enfeksiyonlara neden olurlar.

Laktik asit bakterileri Gram-pozitif çubuk veya kok olup, tek fermentasyon ürü-nü olarak laktik asit üretirler. Hepsi anaeorobik olarak geliflebilir. Süt ürünlerindeyayg›n olarak bulunurlar ve baz› strainler fermente süt ürünlerinin haz›rlanmas›n-da (örne¤in L. delbrueckii) kullan›l›r.

Listeria Gram-pozitif kokobasil olup, 3-5 hücrelik zincirler oluflturma e¤ilimin-dedir. Filogenetiksel olarak Lactobacillus türlerine yak›nd›r. L. monocytogenes g›-da kaynakl› bir hastal›k olan “listeriozis”e neden oldu¤u için çok önemlidir. Bu or-ganizma kontamine olmufl genellikle haz›r g›dalar ile tafl›n›r ve hafif geçirilen birrahats›zl›ktan ölümcül menenjite kadar pek çok fleye sebep olabilir.

Streptococcus cinsi oldukça farkl› habitatlarda homofermentatif türleri kapsa-maktad›r. Laktik asit üreticisi olarak pek çok streptokok fermente ürünlerde roloynar.

Endospor Oluflturan, Düflük GC, Gram-Pozitif Bakteriler: Clostridium veakrabalar›Anahtar cinsler: Bacillus, Clostridium, Sporosarcina, Heliobacterium.

Bütün endospor oluflturan bakteriler “düflük GC Gram-pozitif bakteriler”e filo-genetik yak›nl›k gösterirler. En çok çal›fl›lm›fl iki cins Bacillus ve Clostridium’dur.Pek çok Bacillus basitrasin, polimiksin, tirosidin, gramisidin ve sirkülin gibi antibi-yotikleri üretirler. Botulizm C. botulinum, tetanos C. tetani, gazl› kangren C. per-fringens taraf›ndan oluflturulmaktad›r.


Bu grubun en popüler örne¤iHelicobacter pylori olarakgösterilebilir. Çünkü buorganizma insanlarda peptikülser’e neden olabilen kronikve akut gastritinetmenidirler. H. pylori ’ninkeflfi ve gastrit ve peptikülserdeki rolünün ortayakonmas› 2005 y›l›nda BarryMarshall ve Robin Warren’efizyoloji ve t›p alan›ndaNobel ödülünükazand›rm›flt›r.

Hücre Duvars›z, Düflük GC, Gram-Pozitif Bakteriler: MikoplazmalarAnahtar cinsler: Mycoplasma, Spiroplasma

Mikoplazmalar hücre duvar› olmayan ve duvarl› organizmalar flekline dönüfl-meyen organizmalard›r. Basit hücre yap›lar› ve küçük genomlar› nedeniyle özelevrimsel öneme sahiptirler. Hücre duvarlar› olmad›¤› için protoplastlara benzerlerfakat osmotik lizise karfl› daha dayan›kl›d›rlar. Spiroplasma cinsi heliks veya spiralflekilli hücrelerden ibarettirler.

Yüksek GC, Gram-Pozitif Bakteriler: Coryneform ve Propionik asit bakterileriAnahtar cinsler: Corynebacterium, Arthrobacter, Propionibacterium.

Yüksek GC, Gram-pozitif bakteriler, tipik olarak çomaktan filamentliye kadarde¤iflik flekillerdedirler ve yayg›n olarak toprak ve bitki materyallerinde yaflarlar.Genellikle zarars›z komensaller olup, baz›s› belirli antibiyotiklerin veya fermenteolmufl süt ürünlerinin üretiminde büyük ekonomik öneme sahiptir.

Coryneform bakterileri geliflme evrelerinde karakteristik olarak gelifligüzel birçomak, sopa veya V flekillerine sahiptir. V flekilli hücreler hücre bölünmesinin he-men ard›ndan çift tabaka olan hücre duvar›n›n d›fl katman›n›n kardefl hücreleri bi-rarada tutmas› ile oluflur.

Yüksek GC, Gram-Pozitif Bakteriler: MycobacteriumAnahtar cins: Mycobacterium

Mycobacterium cinsi çomak flekilli hücrelerden ibarettir ve gelifliminin baz› dö-nemlerinde asit-fast ad› verilen ay›rt edici boyanma özelli¤i gösterirler. Bu özelliksadece bu cinsin üyelerinin hücre yüzeylerinde bulunan ve mikolik asit ad› veri-len özel bir lipid bilefleninden kaynaklanmaktad›r ve Mycobacterium cinsinin ta-n›mlanmas›nda büyük öneme sahiptir.

Filamentli, Yüksek GC, Gram-Pozitif Bakteriler: Streptomyces ve di¤er AktinomisetlerAnahtar cinsler: Streptomyces, Actinomyces.

Aktinomisetler, dallanan filamentler oluflturan, Gram-pozitif ve filamentli büyükbir gruptur. Büyüme ve dallanman›n sonucu olarak, miselyum ad› verilen ve dal-lanan filamentlerden oluflan bir a¤ sistemi meydana gelir ve ço¤u spor oluflturur.

Streptomyces çok say›da tür ve alt tür taraf›ndan temsil edilen bir cinstir. 500’denfazla türü tan›mlanm›flt›r ve en dikkat çekici yanlar› antibiyotik üretmeleridir.60’tan fazla Streptomyces antibiyoti¤i insan, hayvan, tar›m ve endüstri uygulamala-r›nda kullan›lmaktad›r. Birkaç› sucul ortamlarda bulunmas›na ra¤men temeldetoprak mikroorganizmalar›d›r. Büyüme filamentlerin uç k›sm›ndan olmaktad›r vegenellikle dallanma ile birlikte gerçekleflir. Koloni yaflland›kça sporofor ad› veri-len tipik havasal hifler oluflur. Bunlar koloni yüzeyinde oluflarak sporlar› meyda-na getirirler. Streptomyces sporlar› “konidia” olarak adland›r›l›r ve Bacillus ve Clos-tridium endosporlar› ile iliflkili de¤ildirler. Çünkü Streptomyces sporlar› çok çekir-dekli sporoforlar›n basitçe ara duvarlarla bölünerek tek tek hücrelerin direk sporfleklini almas› ile meydana gelmektedir. Havasal filamentlerin ve spor tafl›yan ya-p›lar›n flekli ve düzenlenifli Streptomyces gruplar›n›n s›n›fland›r›lmas› için temelözelliklerdir.


Antibiyotik: Herhangi birmikroorganizma taraf›ndan,baflka bir mikroorganizmay›öldürmek veya ço¤almas›n›durdurmak için üretilen hertürlü maddedir.

3. fiube: Cyanobacteria ve Prochlorophytes

CyanobacteriaAnahtar cinsler: Synechococcus, Oscillatoria, Nostoc.

Cyanobacteria fototrofik bakteriler içinde oldukça büyük ve heterojen bir gru-bu kapsar. Bakteriler aleminin en temel gruplar›ndan birini temsil eder ve Gram-pozitif bakterilere uzak bir akrabal›k sergiler. Mor ve Yeflil bakterilerden temelolarak oksijenik fototrof olmalar› özellikleri ile ayr›lmaktad›rlar. Morfolojik çe-flitlili¤i oldukça fazla bir gruptur. Hem tek hücreli hem de filamentli formlar› bilin-mektedir. Hücre duvar yap›lar› Gram-negatiflere benzerdir ve duvarlarda pepti-doglikan mevcuttur. Pek ço¤u, hücre gruplar›n› ya da filamentleri bir arada tutma-ya yarayan musilajl› zarf, k›l›f benzeri yap›lar üretir. Sadece klorofil a fleklinde tekbir klorofil formuna sahiptir ve fotosentezde ifl gören karakteristik biliprotein, fi-kobilin pigmentleri içerirler. Baz› filamentli Cyanabacteria heterosist ad› verilen,yuvarlak, görünüflte bofl, bir filament boyunca veya filamentin ucuna da¤›lm›flhücreler içerirler.

Proklorofitler Anahtar cinsler: Prochlorococcus, Prochloron, Prochlorothrix.

Prochlorophytes üyeleri oksijenik fototrof olup, klorofil a ve b içerirler, fakat fi-kobilin içermezler. Bu nedenle hem Cyanobacteria’ya (çünkü prokaryotiktirler veklorofil a tafl›rlar) hem de yeflil bitki/alg kloroplastlar›na (çünkü fikobilin yerineklorofil b içerirler) benzerler. Prochloron do¤ada deniz omurgas›zlar›n›n simbi-yontu olarak bulunur ve laboratuvar flartlar›nda kültür edilememifltir.

4. fiube: ChlamydiaAnahtar cins: Chlamydia

Chlamydia cinsi organizmalar› çok az metabolik kapasiteye sahip zorunlu pa-razitik bakteriler olup ayr› bir flube oluflturmaktad›rlar. Gram-negatif hücre duvar-lar› vard›r. Bilinen hücresel organizmalar içerisinde en basit biyokimyasal kapasi-teye sahiptirler ve pek çok hastal›k belirtisi ile iliflkilidirler.

5. fiube: Planctomyces/Pirellula (Planctomyces: Filogenetiksel OlarakEflsiz ve Sapl› Bakteri)Anahtar cinsler: Planctomyces, Pirellula, Gemmata.

Bu flube morfolojik olarak eflsiz ve çok say›da bakteri içermektedir.Planctomyces sapl› bir bakteri olup, Caulobacter’in aksine Planctomyces’in sapk›sm› proteinden yap›l›d›r, hücre duvar› ya da sitoplazma içermez. Bu nedenle pe-nisilin veya sefalospirin gibi peptidoglikan sentezini inhibe eden antibiyotiklere di-rençlidirler. Bu flubenin en ola¤an d›fl› özelliklerinden biri hücre içinde bölmeli ya-p› oluflturmalar›d›r. Kapsaml› bir iç hücre yap›s› sergilerler.

6. fiube: VerrucomicrobiaAnahtar cins: Verrucomicrobium

Bu flube üyeleri de prosteka ad› verilen sitoplazmik uzant›lara sahiptir. Verru-comicrobium ve Prosthecobacter cinsleri her bir hücrede iki veya daha fazla pros-teka üretir. Hem ana hem de yavru hücreler hücre bölünmesi s›ras›nda prostekaiçerirler.


7. fiube: FlavobacteriaAnahtar cinsler: Bacteriodes, Flavobacterium.

Bacteriodes cinsi zorunlu anaerobik, spor oluflturmayan sakkarolitik, flekerlerifermentasyon ürünü olarak asetat ve süksinata fermente eden türleri içerir. Nor-malde insan ve di¤er hayvanlar›n sindirim sisteminde bulunurlar. Patojen de ola-bilirler ve insan enfeksiyonlar› ile ilgili en önemli anaerobik bakterilerdir.

8. fiube: Cytophaga GrubuAnahtar cinsler: Cytophaga, Sporocytophaga, Flexibacter.

Cytophaga grubu üyeleri uzun, narin çubuklar olup, sivri bir uca sahiptirler vesüzülerek-kayarak hareket ederler. Sporocytophaga cinsi morfolojik olarak Cytop-haga’ya benzerdir ama hücreler mikrokist ad› verilen küresel dinlenme sporlar›olufltururlar. Toprak ve suda yayg›n olarak bulunurlar. Pek çok Cytophaga üyesiselüloz, agar veya kitin gibi polisakkaritleri parçalar.

9. fiube: Yeflil Kükürt BakterileriAnahtar cinsler: Chlorobium, Prosthecochloris, Chlorochromatium

Yeflil kükürt bakterileri kültür edilmifl izolatlar aras›nda sadece zorunlu anaero-bik ve fototrofik türleri içeren hareketsiz fototrofik bakterilerden oluflmufl ayr› birgruptur. Bakteriyoklorofil a ve bakteriyoklorofil c, d veya e’den herhangi birini içe-rirler. Bakteriyoklorofil c, d ve e sadece ›fl›kl› (ayd›nl›k) reaksiyonlarda ifl görürlerve klorosom ad› verilen emsalsiz yap› içinde bulunurlar.

10. fiube: SpiroketlerAnahtar cinsler: Spirochaeta, Treponema, Cristispira, Leptospira, Borrelia.

Spiroketler Gram-negatif, hareketli, s›k› halat formunda, narin ve flekil olarakesnektirler. Sucul ortamlarda ve hayvanlarda yayg›n olarak bulunurlar ve baz›lar›cinsel yolla bulaflan “sifilis” gibi önemli hastal›klara sebep olurlar. Treponema pal-lidum sifilis=frengi etmeni olup Treponema’n›n en iyi bilinen türüdür. Borreliacinsinin ço¤u türü insan ve hayvan patojenidirler. B. burgdorferi insan ve hayvan-lar› etkileyen kenelerle bulaflan lyme hastal›¤› etmenidir. Halkasal de¤il linear kro-mozom tafl›yan bilinen tek prokaryot olduklar› için önemlidirler.

11. fiube: DeinococciAnahtar cinsler: Deinococcus, Thermus.

Bu flube sadece 3 cins içerir ve en iyi çal›fl›lm›fllar› Deinococcus ve Thermus’tur.Thermus cinsi Taq DNA polimeraz enziminin elde edildi¤i T. aquaticus’ta dahil ke-moorganotrofik bakterileri içermektedir. Deinococci çeflitli karetonoidler nedeniy-le k›rm›z› veya pembe renkte olup, pek çok strain UV radyasyonuna ve kurumayakarfl› dayan›kl›d›r.

12. fiube: Yeflil Kükürtsüz BakterilerAnahtar cinsler: Chloroflexus, Thermomicrobium.

Bu bakteri flubesi filogenetiksel olarak oldukça uzaktad›r ve sadece birkaç cinsiçerir. Thermomicrobium lipidleri gliserol yerine 1,2 dialkol içerir ve ne ester ne deeter ba¤lar› vard›r. Chloroflexus ve di¤er pek çok yeflil kükürtsüz bakteri nötraldenalkaliye s›cak su kaynaklar›nda kal›n mikrobiyal tabakalar olufltururlar.


Klorosom: Yeflil kükürtbakterilerinde, a, c, d veya ebakteriyoklorofillerinin birarada toplaflt›¤› ve ince birzarla sitoplazma zar›natutturulmufl halde bulunandikdörtgen flekilli yap›lararastlan›r. Bu yap›laraklorosom ad› verilir. Buyap›larda ›fl›¤›n kullan›ld›¤›fotosentez tepkimelerigerçekleflir.

13. ve 14. fiube: Dipten Dallanan Hipertermofilik BakterilerAnahtar cinsler: Thermotoga, Thermodesulfobacterium, Aquifex, Thermocrinus

Bu flubeler Bakteria filogenetik a¤ac›nda köke yak›n bir yerden dallanma gös-terirler. Ço¤unun optimum geliflme s›cakl›¤› 80 °C üzerindedir. Thermotoga 90°C’nin üzerinde geliflebilme yetene¤inde olup, hücreleri toga ad› verilen k›l›f ben-zeri bir zarf içermektedir.

Thermodesulfobacterium termofilik, sülfat indirgeyici bakteri olup, eter ba¤-l› lipidlere sahiptir. Aquifex Bakteria içinde en termofil olan›d›r, 95 °C’ye kadargeliflebilir.

15. ve 16. fiube: Nitrospira ve DeferribacterrRNA dizilifl çal›flmalar› ile hakk›nda çok az fley bilinen baflka flubeler de tan›mlan-m›flt›r. Nitrospira ve Deferribacter bu tip iki flubedir.

V‹RÜSLER VE V‹RÜSLERDE SINIFLANDIRMAGenel Biyoloji dersi, Mikroorganizmalar›n Yap›s› ve ‹fllevi konusunda virüslerinyap›s›ndan söz edilmifltir. Buna göre virüsler DNA yada RNA içeren, hücre içi ved›fl› durumda bulunabilen genetik element olarak tan›mlan›rlar. Hücre d›fl›nda bu-lunurken virüs protein ile çevrili bir nükleik asit içerir. Bu fazda virüs partikülü vi-rion olarak ta adland›r›l›r ve metabolik faaliyet göstermez yani biyosentez fonksi-yonlar› durmufltur. Bir hücre içine girdi¤i zaman hücre içi faz› bafllar ve bu fazdavirüs ço¤almas› oluflur. Virüs genomu yap›l›r ve virüs k›l›f›n› oluflturan moleküllersentezlenir. Bir virus genomu bir hücreye girip te ço¤al›rsa bu iflleme enfeksiyondenir. Bir virüsün enfekte edip, içinde ço¤ald›¤› hücreye de konak ad› verilir. Vi-rüs konukçunun metabolizmas›n› kendi ço¤almas›n› sa¤layacak flekilde yönlendi-rir. Bu nedenle virüsler hem hastal›k hem de kal›t›m için bir ajand›rlar. Hastal›k aja-n› olduklar› zaman virüsler hücre içine girebilirler ve bu hücrelerde zararl› de¤i-flimlere neden olurlar. Sonuçta hücre fonksiyonu durur ve hücre ölür. Kal›t›m aja-n› olduklar› zaman ise, virüsler hücre içine girerler ve sürekli genetik de¤ifliklikle-ri bafllat›rlar. Bu genetik de¤ifliklikler genellikle zararl› de¤ildir ve hatta yararl› bi-le olabilir.

Daha önce de belirtti¤imiz gibi baz› virüsler genomunda “DNA” baz›lar› da“RNA” içerir. Baz› virüsler çift iplikli (çi) DNA, baz›lar› da tek iplikli (ti) DNA içe-rir. Hücrede RNA genellikle tek iplikli yap›dad›r. Tek iplikli RNA içeren virüsler da-ha yayg›n olmas›na ra¤men çift iplikli RNA içeren virüsler de bilinmektedir. RNAvirüslerinde mRNA oluflumu ve virüs ço¤almas› farkl›d›r. Virüs enfekte etti¤i hüc-re içinde genetik bilgisini protein sentezine dönüfltürmek için transkripsiyonlamRNA oluflturmak zorundad›r (Replikasyon → Transkripsiyon → Translasyon). Bunedenle, tek iplikli RNA virüslerinde RNA ipli¤i, mRNA oluflumuna göre ya pozitif(art› iplikli) ya da negatif (eksi iplik) polariteli olarak adland›r›l›r. Pozitif polariteliviral RNA, viral mRNA’n›n ayn›s›d›r. Buna karfl›n negatif polariteli viral RNA’n›n ön-ce RNA polimeraz taraf›ndan pozitif RNA’ya transkripsiyonu gerekir. Bununla bir-likte Retrovirüs ve Hepadnavirüsleri içeren 3. bir grup virüs daha vard›r ki bunlarço¤almalar›n›n farkl› dönemlerinde hem RNA hem de DNA içerirler (fiekil 6.4).


Virüsler içerdikleri nükleik asitin büyüklü¤ü, miktar› ve çeflidine göre de fark-l›l›k gösterir. Virüs tipine göre virionun içerdi¤i nükleik asit miktar› de¤ifliklik gös-terir. Genelde, zarfl› virüslerde nükleik asit miktar› tüm virüs yap›s›nda küçük birk›sm› örne¤in %1-2’yi olufltururken, zarf içermeyen virüslerde nükleik asit miktar›%25-50 kadar olabilir. Baz› virüslerde nükleik asit tek bir molekül halinde iken ba-z›lar›nda de¤ildir. Örne¤in kanser ve AIDS etkeni retrovirüslerde iki adet identikRNA molekülü bulunurken, influenza virüsünde büyüklükleri de¤iflen sekiz adetRNA molekülü vard›r.

Virüslerin tek bir morfolojik yap›ya sahip olmad›¤›n›, ayn› flekilde büyüklük vekimyasal yap›lar›n›n da farkl›l›k gösterdi¤ini ö¤renmifltik. O halde virüsleri s›n›flan-d›rmak için hangi karakterler önemlidir ve virüs türü nedir? Virüslerde tür, ben-zer karakterlere sahip olan ve ayn› veya çok yak›n konak türleri enfekte eden vi-rüsler toplulu¤unu ifade eder.

Virüslerin s›n›fland›r›lmas›nda kullan›lan yayg›n bir yaklafl›m yoktur. Kullan›-lan s›n›fland›rma kriterleri di¤er mikroorganizmalarda kullan›lanlardan çok farkl›-d›r. Virüslerin enfekte ettikleri konak hücre çeflidi (bitki/hayvan vs.), virüs simet-risi (helikal/ikosahedral), virüs kimyasal yap›s› (zarfl›/zarfs›z) ve virüs nükleik asi-dinin çeflidi (DNA/RNA, çift iplikli/tek iplikli) s›n›fland›rmada bir kriter olarakkullan›labilir.

Virüsler enfekte ettikleri konak hücreye göre bitki virüsleri, hayvan virüsleri, di-¤er ökaryotik hücreleri enfekte eden virüsler ve bakteri virüsleri (bakteriyofajlar)olarak grupland›r›l›rlar. Hem Bakteria hem de Arkea domainlerine spesifik bakte-riyofajlar vard›r. Temel viroloji çal›flmalar› bakteriyofajlar ile bafllam›fl, daha sonrabu çal›flmalar yüksek organizma virüslerine uygulanm›flt›r. Hayvan virüsleri t›bbiöneminden dolay› en çok çal›fl›lm›fl virüs grubudur. Buna karfl›n bitki virüsleri ta-r›msal önemi olmas›na ra¤men daha az çal›fl›lm›flt›r.

Virüsler için yayg›n bir s›n›fland›rma sistemi henüz oluflturulamad›¤›ndan, gü-nümüz virüs s›n›fland›rmas›nda iki ana sistem kullan›lmaktad›r:

1. Baltimore s›n›fland›rmas›,2. Uluslararas› Virüs Taksonomi Komitesi (UVTK) s›n›fland›rmas›.

Baltimore s›n›fland›rmas›nda; virüsler genomlar›na ve ço¤alma flekillerinegöre s›n›fland›r›l›r. Baltimore s›n›fland›rmas›, virüsleri nükleik asit türü (DNA/RNA),ve çeflidi (tek iplikli/çift iplikli) ve ço¤alma yöntemine göre yedi gruptan birininiçine yerlefltirir. Virüsleri genomlar›na göre s›n›fland›rmak, benzer davran›fl göste-ren virüslerin belli kategorilerde toplanmas›n› sa¤lar. Bu s›n›fland›rma sistemindeRomen rakam› ile belirtilen 7 s›n›f vard›r (Tablo 6.3).


fiekil 6.4

VirüslerdeGenom Yap›s›Çeflitleri.

Virüs türü: benzerkarakterlere sahip olan veayn› veya çok yak›n konaktürleri enfekte eden virüstoplulu¤udur.

UVTK s›n›fland›rmas› ise, Baltimore s›n›fland›rmas›na efllik eder ve üzerindeuzlafl›lm›fl özgün adland›rmalar ile ek s›n›fland›rma k›lavuzlar› ortaya konularaks›n›fland›rma yap›l›r. Bu sistem, virüslerin tür adland›rmalar›n› yapar ve o türleride cins, alt familya, familya ve tak›mlara yerlefltirir. UVTK s›n›fland›rmas› ta-k›m seviyesinden bafllar ve tür seviyesine kadar iner. ‹lgili takson son ekleri pa-rantez içinde belirtilmifl olarak flöyledir: tak›m (-virales), familya (-viridae), alt fa-milya (-virinae), cins (-virus), tür (-virus).

Günümüzde virüslerin s›n›fland›r›lmas›nda kullan›lan en önemli takson famil-yad›r. Virüs familyas›n›n tüm üyeleri benzer virion morfolojisine, genom yap›s›nave ço¤alma flekline sahiptir. Virüsler genel isimleri ile adland›r›ld›¤›nda italik yaz›l-mazlar, örne¤in: k›zam›k virüsü. Virüs alt türleri genel isimlerinin yan›na yaz›lannumaralar ile belirtilirler, örne¤in: insanlarda AIDS hastal›¤› etmeni HIV-1 (humanimmunodeficiency virus) ve HIV-2. Virüsler çeflitli kaynaklardan isimler al›rlar. Ba-zen hastal›k belirtisi, bazen hastal›¤›n olufltu¤u canl› çeflidi gibi genel özelliklerisimlendirmeyi yönlendirir.

Bu kitapta virüslerin çeflitli¤inin anlat›lmas›nda enfekte edilen hücre çeflitleriolarak 1. Ünitede belirtti¤imiz flekilde 3 domain (Arkea, Bakteria ve Ökarya) yak-lafl›m› kullan›lacak ve virüsler hem konak hücrelerine hem de nükleik asitlerininçeflidine göre s›n›fland›r›lacakt›r.

Prokaryotik Hücreleri Enfekte Eden Virüsler

Bakteria Domaini Virüsleri Konak hücre olarak Bakteria domaini prokaryotlar›n› enfekte eden virüsler (bak-teriyofajlar) morfolojik ve nükleik asit yönünden çok çeflitlidir (fiekil 6.5). Bilinenpek çok bakteriyofaj çift iplikli DNA içermesine ra¤men RNA, hatta çift iplikli (çi)veya tek iplikli (ti) RNA içeren bakteriyofajlar da vard›r. Çift iplikli DNA içerenbakteriyofajlar›n tümü bafl ve kuyruk k›s›mlar› olan karmafl›k yap›l› kompleks bak-teriyofajlard›r. Birkaç bakteriyofaj zarf yap›s›na sahiptir. Nükleik asit yap›s›na görebakteriyofajlar› inceleyelim:

1. RNA Bakteriyofajlar›: Pek çok bakteriyofaj RNA genomu içermektedir vebunlar sadece konjugasyon yapabilen plazmid içeren enterik bakterileri en-fekte ederler. RNA bakteriyofajlar› oldukça küçük (çaplar› yaklafl›k 25 nm)ve ikosahedral yap›l›d›r. Pek çok RNA bakteriyofaj›n›n nükleik asit baz dizi-lifli ç›kar›lm›fl olup, Escherichia coli ’yi enfekte eden MS2 bakteriyofaj› 3569nükleotid içeren tek iplikli RNA bakteriyofaj›d›r. Birkaç RNA bakteriyofaj›çift iplikli RNA yap›s›na sahiptir ve en çok çal›fl›lan› Pseudomonas syringaebakterisini enfekte eden zarfl› Ø6 bakteriyofaj›d›r.


Tablo 6.3Virüslerin BaltimoreSistemine GöreS›n›fland›r›lmas›.

S›n›f Genom ve Ço¤alma flekli Örnek

I

II

III

IV

V

VI

VII

çift iplikli DNA virüsleri

tek iplikli DNA virüsleri

çift iplikli RNA virüsleri

pozitif polariteli tek iplikli RNA virüsleri

negatif polariteli tek iplikli RNA virüsleri

ters transkripsiyon yapan RNA virüsleri

ters transkripsiyon yapan DNA virüsleri

T4

ØX174

Ø6

MS2

‹nfluenza virüsü

Retrovirüs

Hepatit B virüsü

2. DNA Bakteriyofajlar›: Baz› bakteriler tek iplikli DNA genomuna sahiptir. Buyap›ya sahip en iyi bilinen bakteriyofajlar Escherichia coli ’yi enfekte edenikosahedral yap›l› ØX174 ve çubuksu yap›l› M13’tür. Bu bakteriyofajlar DNAdizi analizlerinde ve genetik mühendisli¤inde çok kullan›fll›d›r. Çift iplikliDNA içeren bakteriyofajlar en çok çal›fl›lan grup olup, özellikle virulent T4bakteriyofaj› ve temperent Lambda bakteriyofaj› moleküler biyoloji ve genregülasyonunun anlafl›lmas›nda model olarak kullan›lmaktad›r. Çift iplikliDNA içeren Mu bakteriyofaj› konak genomu üzerinde bir yerden baflka biryere hareket edebilen ve bu nedenle mutasyon bafllatan temperent bir bak-teriyofajd›r. Bu özelli¤inden dolay› bakteri geneti¤inde bakteri mutantlar›n›noluflturulmas›nda kullan›l›r. Mutasyonlar konusunda daha fazla bilgiyi Bak-teri Geneti¤ine Girifl ve Mutasyonlar konusu 8. Ünitede bulabilirsiniz.

Arkea Domaini VirüslerKonak hücresi Arkea üyesi prokaryot olan çok say›da DNA virüsü bulunmufltur.Bafl ve kuyruk yap›s›na sahip yani T4 bakteriyofaj›na benzer özellikteki bu komp-leks yap›l› virüsler metanojenik (metan gaz› üreten) ve halofilik (tuzsever) Arkeaüyelerini enfekte ederler. Halobacterium salinarum’u enfekte eden ØH virüsü veNatrialba magadii’yi enfekte eden ØCh1virüsü çift iplikli, düzlemsel DNA içerirler.Bugüne dek Arkea üyelerini enfekte eden hiçbir RNA virüsü tespit edilememifltir.Çok s›cak su kaynaklar›nda yaflayan Arkea üyelerinden biri olan Sulfolobus cinsinienfekte eden SSV virüsü ise çift sarmall› fakat yuvarlak DNA içerir ve mekik/i¤ flek-lindedir. Arkea virüslerinin ço¤u mekik fleklindedir. Bu güne kadar Bakteria domai-ni prokaryotlar› enfekte eden hiçbir yuvarlak DNA içeren virüs saptanamam›flt›r.


fiekil 6.5

Çeflitli Genom veMorfolojiye SahipBakteri Virüsleri.

Ökaryotik Hücreleri Enfekte Eden Virüsler

ti Bitki RNA VirüsleriBitki hücre duvarlar› oldukça serttir. Ancak bitkileri enfekte eden ve komflu hüc-relere geçerek bitkiye yay›lan çok say›da virüs vard›r. Bilinen bitki virüslerininço¤u pozitif tek iplikli RNA virüsleridir. Bunlar›n en tipik örne¤i de tütün moza-ik virüsüdür.

ti Hayvan RNA Virüsleri‹nsan ve hayvanlarda solunum yolu enfeksiyonu (coronovirüs) ve sar›l›k (hepatitA virüsü) gibi pek çok hastal›¤a neden olan çok say›da RNA virüsü vard›r. Coro-navirüs hariç bu gruptaki virüsler pikarnovirüsler olarak adland›r›l›r (piko:kü-çük) ve tek, pozitif iplikli RNA içerirler.

Kuduz, influenza ve ebola kanamal› virüsü gibi hayvan virüsleri ise negatif ip-likli RNA virüsleridir. Günümüzde bakteriyofaj ve Arkea virüsleri içinde negatif ip-likli RNA virüsü bilinmemektedir.

çi RNA VirüsleriReovirüsler çift iplikli RNA genomuna sahip önemli bir hayvan virüs familyas›d›r.Örne¤in, rotavirüsler 6-24 ayl›k çocuklarda yayg›n ishal etmenidir.

Bitki ve bakterileri enfekte eden çift iplikli RNA virüsleri de bilinmektedir. Buvirüslerin mRNA ve yeni RNA genomlar› sentezlemek için virüs taraf›ndan kodla-nan enzimler içerdikleri düflünülmektedir.

çi Bitki DNA VirüsleriBitki DNA virüsleri oldukça az say›dad›r. Tek hücreli Chlorella yeflil algleri genel-likle serbest halde yaflar. Ancak baz›lar› da Paramecium gibi protozoa üyeleri ilesimbiyotik iliflki halindedir. ‹kosahedral Paramecium bursaria Chlorella virüsü 1(PBCV-1) serbest haldeki yada simbiyotik haldeki alg hücresini enfekte edebilir.Chlorella virüslerinin yüzlerce protein kodlayan genomu vard›r.

çi Hayvan DNA VirüsleriHerpesvirüsler büyük, çi DNA virüsleridir. Uçuk, su çiçe¤i gibi çeflitli hastal›klaraneden olurlar ve konak hücre içinde uzun süre latent periyodu geçirirler.

Revers Transkriptaz Enzimi Kullanan VirüslerRetrovirüsler ve Hepadnavirüsler bu grupta yer al›rlar. Retrovirüsler RNA genomuiçerir ve yaflam döngülerinde RNA’dan DNA kopyas› oluflturmak için revers trans-kriptaz enzimi kullan›rlar. Hepadnavirüsler ise DNA içerirler ve RNA kopyas›ndangenomik DNA oluflturmak için revers transkriptaz kullan›rlar.

Defektif VirüslerBaz› yard›mc› virüsler di¤er virüsler üzerinde parazit olarak bulunurlar. Bu flekil-de baz› fonksiyonlar›n› yerine getirebilmek için yard›mc› virüse zorunlu ihtiyaç du-yan virüsler ise defektif virüsler olarak adland›r›l›rlar. Örne¤in E. coli ’nin P4 vi-rüsü ço¤alabilir ancak genomu hiçbir kapsid proteini kodlamaz. Bu nedenle olgunbir faj oluflturabilmesi P2 faj›n›n varl›¤›na ba¤l›d›r.


ViroidlerViroidler enfeksiyonel RNA molekülleri olup, protein k›l›f içermedikleri için vi-rüslerden ayr›l›rlar. Bilinen en küçük, dairesel, tek iplikli RNA molekülüdürler vebüyüklükleri 246-399 nükleotid uzunlu¤undad›r. Hücre d›fl›nda iken ç›plak RNAhalindedir. Tek ip-likli dairesel yap›daolmas›na ra¤menkatlanarak çift iplik-li yap› oluflturabilir(fiekil 6.6).

Pek çok önemlibitki hastal›¤›na ne-den olduklar› için tar›msal öneme sahiptirler. Viroid çeflidine ba¤l› olarak ölümcül-den, orta fliddete kadar hastal›k belirtileri olufltururlar. Bilinen hiç viroid hayvanhastal›¤› yoktur. Turunçgillerde Exocortis viroidi Akdeniz Bölgesi’ nde çok yayg›ngörülür. Patates i¤ yumru hastal›¤› patateslerde görülür. fieftali, avakado, elma vehindistan cevizinde hastal›k oluflturular. Bilinen iki familya vard›r: Pospiviroidae veAvsunviroidae.

PrionlarPrionlar, protein yap›s›nda enfeksiyon etkeni partiküller olarak tan›mlan›rlar vepek çok hastal›¤a neden olduklar› düflünülmektedir. Yap›lan çal›flmalar, prionlar›ns›cak, radyasyon ve kimyasal muameleye ra¤men yaflad›klar›n› göstermifltir. Sade-ce protein-parçalay›c› enzimlere hassast›rlar, nükleazlara hassas de¤ildirler ve buçal›flmalardan prionlar›n sadece proteinlerden olufltu¤u anlafl›lmaktad›r. Bu bulgu-lar prionlar›n virüs olmad›¤›n› iflaret eder, peki öyleyse prionlar nas›l ço¤almakta-d›r? Çünkü biyolojide temel inan›fl kal›t›m›n DNA ve RNA arac›l›¤› ile oldu¤udur.

Yap›lan çal›flmalarda konukçu hücre kromozomlar›nda prion proteinlerine çokbenzer bir proteini kodlayan bir gen bulunmufltur. Konukçu proteini normal ola-rak üretilir ve ço¤unlukla nöronlarda bulunur. Hücre içine giren pirionun ise buproteini sentezden önce veya sonra modifiye etti¤i görülmektedir. Modifikasyonsonucu alternatif bir katlanma flekli ortaya ç›kmakta ve proteinin normal fonksiyo-nunu kaybederek proteazlara dirençli ve suda çözülemez hale gelmesine nedenolmaktad›r. Bu nedenle prionlar sadece konukçu enzimlerini bozmaz ayr›ca ko-nukçuya kendi patojenik proteininin kopyalar›n› da sentezletmeyi baflarmaktad›r.1997 y›l›nda Amerikal› bilim adam› Stanley B. Pruisner Nobel ödülünü prion has-tal›klar›yla ve prion proteinlerle çal›flarak kazanm›flt›r. Bütün prion kökenli hasta-l›klar›n en temel özelli¤i merkezi sinir sisteminde bulunmalar› ve 2 aydan 30 y›lavaran uzun bir inkübasyon süresine sahip olmalar›d›r. Ölüm nedeni ya pnömoniyada nörolojik bir komplikasyondur. Hastal›¤›n ilerlemesi ile beyin süngerimsi biryap› kazan›r. Hayvanlarda 4, insanlarda 3 hastal›k prionlar taraf›ndan oluflturul-maktad›r: Creutzfeldt-Jacob Hastal›¤› (CJH), Gertsmann-Strausler Scheinker Sen-dromu ve Kuru; insan, Scrapie; Koyun, Transmissible mink encephalopathy; Vi-zon, Chronic Wasting Disease; Geyik-kat›r, Bovine spongioform encephalopathy(BSE) (Deli Dana Hastal›¤›); S›¤›r-ineklerde saptanm›flt›r.


fiekil 6.6

Viroid Yap›s›


Ribozomal RNA (rRNA) dizilerinin s›n›fland›r-

madaki önemini aç›klayabilmek.

16S ribozomal RNA yaklafl›k 1500 baz büyüklü-¤ünde olan ve Bakteria ve Arkea üyelerinin ribo-zomlar›nda küçük alt ünite olarak görev yapanbir polinükleotiddir. Fonksiyonel sabitli¤i, heryerdeki da¤›l›m› ve büyük yap›s› (bilgi içeri¤iaç›s›ndan) ile küçük alt ünite rRNA’y› kodlayangenler hem evrimsel olarak korunmufl bölgelerihem de son derece de¤iflken yap› elementleriniiçermektedir. Bu özellikleri nedeniyle filogenetikbir marker olarak prokaryotlar›n s›n›fland›rma-s›nda kullan›labilmektedir.

Arkea, Bakteria ve Ökarya domainlerini tan›m-

layabilmek ve bu 3 domain aras›ndaki temel

farklar› aç›klayabilmek.

Taksonomik anlam›yla biyolojik s›n›fland›rmadaen üst düzey “Domain” terimi ile ifade edilir. Can-l›lar Arkea, Ökarya ve Bakteria olmak üzere 3farkl› domain içinde yer almaktad›rlar. Arkea do-maini ve Bakteria domaini içinde yer alan canl›-lar›n hücre çekirdekleri belirgin bir zarla çevrilide¤ildir. Ökarya üyelerinin ise çekirdekleri zarlaçevrilidir. Arkea prokaryotlar içindeki Bakteri-a’dan filogenetik olarak ayr›lan gruptur. Bakteri-a da bunun tersi olarak, prokaryotlar içinde Ar-kea’dan filogenetiksel olarak ayr› olan gruptur.Ökarya; algler, protozoa, funguslar, bitkiler vehayvanlar olmak üzere tüm ökaryotik canl›lar›içeren gruptur. Bu 3 domain aras›nda hücre du-varlar›, membran lipidleri, RNA polimerazlar› veprotein sentezinin özellikleri bak›m›ndan baz›temel farklar bulunmaktad›r.

Arkea domaini içerisinde yer alan flubeleri ve

bunlar› oluflturan alt gruplardaki organizmala-

r› tan›mlayabilmek.

Arkea domaini Crenarchaeota ve Euryarchaeota

olmak üzere 2 ana flube içerir. Crenarchaeota

hipertermofilik ve so¤ukta yaflayan üyelerdenoluflur. Euryarchaeota ise metanojenleri, afl›r› de-recede halofilleri, Thermoplasma ve baz› denizhipertermofillerini içermektedir.

Bakteria domaini içerisinde yer alan flubeleri ve

bunlar› oluflturan alt gruplardaki organizmala-

r› tan›mlayabilmek.

Günümüzde, laboratuvarda kültür edilebilmifl 17Bakteria flubesi bilinmektedir. Bakteria domainitemel olarak Proteobacteria, Gram-pozitif Bakte-riler, Cyanobacteria ve di¤er bakteri gruplar›n-dan oluflur. Hücre duvar› yap›lar›, morfolojileri,metabolizma özellikleri, patojeniteleri farkl› olançok çeflitli gruplara sahiptir.

Virüsleri, viroidleri ve prionlar› tan›mlayabilmek.

Virüsler, viroidler ve prionlar hücresel yap›s› ol-mayan mikroorganizmalard›r. Virüsler zorunluhücre içi paraziti, içerdi¤i DNA veya RNA prote-in bir k›l›f ile çevrili, nanopartiküllerdir. Bakteri-lerden geçemedi¤i filtrelerden rahatl›kla geçerler.Viroidler ise protein içermeyen k›sa RNA parçala-r›d›r ve genellikle bitki hastal›klar›na neden olur-lar. Prionlar ise nükleik asit içermeyen ve sadeceproteinden yap›l›, hayvanlarda merkezi sinir sis-temi hastal›k etmeni enfeksiyon etmenleridir.

Virüslerde s›n›fland›rmay› tan›mlayabilmek.

Virüslerin s›n›fland›r›lmas›nda kullan›lan yayg›nbir yaklafl›m yoktur. Kullan›lan s›n›fland›rma kri-terleri di¤er mikroorganizmalarda kullan›lanlar-dan çok farkl›d›r. Virüslerin enfekte ettikleri ko-nak hücre çeflidi (bitki/hayvan vs.), virüs simet-risi (helikal/ikosahedral), virüs kimyasal yap›s›(zarfl›/zarfs›z) ve virüs nükleik asidinin çeflidi(DNA/RNA, çift iplikli/tek iplikli) s›n›fland›rma-da bir kriter olarak kullan›labilir. Virüsler enfek-te ettikleri konak hücreye göre bitki virüsleri,hayvan virüsleri, di¤er ökaryotik hücreleri enfek-te eden virüsler ve bakteri virüsleri (bakteriyofaj-lar) olarak grupland›r›l›rlar. Virüsler için yayg›nbir s›n›fland›rma sistemi henüz oluflturulamad›-¤›ndan, günümüz virüs s›n›fland›rmas›nda Balti-more s›n›fland›rmas› ve Uluslararas› Virüs Takso-nomi Komitesi (UVTK) s›n›fland›rmas› olmaküzere iki ana sistem kullan›lmaktad›r.

Özet

1NA M A Ç

2NA M A Ç

3NA M A Ç

4NA M A Ç

5NA M A Ç

6NA M A Ç


1. Afla¤›dakilerden hangisi Ökarya ve Arkea domainle-ri aras›ndaki ay›rt edici özelliklerden biri de¤ildir?

a. Membran ile çevrili nükleusa sahip olmab. Membran lipidlerindeki ba¤larc. Ribozomlar›n büyüklü¤üd. Operonlara sahip olmae. Histon proteinlerine sahip olma

2. Klasik (Fenotipik) taksonomik analiz, afla¤›dakiler-den hangisini içermez?

a. Hücrenin fizyolojik karakteristiklerib. Hücrenin morfolojik karakteristikleric. Hücrenin genom düzeyindeki özelliklerid. Hücrenin kimyasal karakteristiklerie. Hücrenin hareket özellikleri

3. Mikrobiyolojide tür kavram› ve isimlendirme ile ilgi-li olarak afla¤›dakilerden hangisi yanl›flt›r?

a. Günümüzde prokaryotlar için evrensel olarakkabul edilmifl bir tür kavram› mevcut de¤ildir.

b. Tür kavram›, “Belirli ba¤›ms›z özellikleri bak›-m›ndan yüksek derecede benzerli¤i paylaflanstrainler toplulu¤u” olarak ifade edilebilir.

c. Polifazik taksonomide, 16S rRNA dizilimi %97oran›nda benzer olan ya da DNA-DNA hibridi-zasyon oran› %70 den fazla olan prokaryotlarayn› türden say›l›r.

d. Ökaryotlar›n isimlendirilmesinde kullan›lan bi-nomial sistem prokaryotlarda kullan›lmamak-tad›r.

e. Haploid olup efleysiz üreme gösterdikleri içinverimli döl verebilme kavram› prokaryotik orga-nizmalar için uygunsuz olmaktad›r.

4. RNA polimerazlar ile ilgili olarak afla¤›dakilerdenhangisi yanl›flt›r?

a. Tüm canl›larda transkripsiyon DNA ba¤›ml› RNApolimerazlar taraf›ndan yap›lmaktad›r.

b. Bakteri hücrelerinin RNA polimerazlar› tek birçeflittir.

c. Bakteri hücrelerinin RNA polimerazlar› kuater-ner yap›dad›r.

d. Arkeal RNA polimerazlar Bakteria’ya göre dahakomplekstir.

e. Ökaryotlar›n temel polimerazlar› 5 tanedir.

5. Mikrobiyolojide yeni bir türün tan›mlan›p ilk olarak

adland›r›ld›¤› süreli yay›n afla¤›dakilerden hangisidir?

a. Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology

b. The Prokaryotes

c. International Journal of Systematic and Evolu-

tionary Bacteriology

d. Microbiology

e. Journal of Bacteriology

6. Afla¤›dakilerden hangisi Arkea grubu üyelerinin ge-

nel özelliklerinden biri de¤ildir?

a. DNA’lar›n›n dairesel ve kovalent olarak kapal›

olmas›

b. Membran lipidlerinin eter ba¤l› olmas›

c. Ribozomlar›n›n 70S olmas›

d. Operonlara sahip olmas›

e. Genlerde intron bölgelerine sahip olmas›

7. Afla¤›dakilerden hangisi Mycobacterium cinsi bakte-

rilerin özelliklerinden biri de¤ildir?

a. Asit-fast boyanma özelli¤i göstermeleri

b. Yüksek GC oran› göstermeleri

c. Gram-negatif olmalar›

d. Mikolik asit ad› verilen özel bir lipide sahip

olmalar›

e. Verem etmeni olan patojen üyelere sahip olma-

lar›

8. Afla¤›dakilerden hangisi “Afl›r› Derecede Halofilik

Arkea” üyelerinin özelliklerinden biri de¤ildir?

a. Tuz konsantrasyonunun oldukça fazla oldu¤u

çevrelerde yaflarlar.

b. Tuz gereksinimleri yüksektir.

c. Tuz konsantrasyonunun art›fl›yla spor olufltu-

rurlar.

d. Genellikle Gram-negatif boyan›rlar.

e. Ço¤unlu¤u zorunlu aerobiktir.



9. Afla¤›dakilerden hangisi revers transkriptaz enzimikullanan virüslerden biridir?

a. Retrovirüslerb. Tütün mozaik virüsüc. Çiçek virüsüd. Paramecium bursaria Chlorella virüsü 1e. Rotavirüs

10.Afla¤›dakilerden hangisi hayvanlarda prion hastal›¤›etmeni de¤ildir?

a. Chronic Wasting Diseaseb. Bovine spongioform encephalopathy (BSE) c. Kurud. Scrapie e. Transmissible mink encephalopathy

1. e Ayr›nt›l› bilgi için “Domainlerin Özellikleri”konusuna bak›n›z.

2. c Ayr›nt›l› bilgi için “Mikrobiyal Taksonomi”konusuna bak›n›z.

3. d Ayr›nt›l› bilgi için “Mikrobiyolojide Tür Kavram›ve ‹simlendirme” konusuna bak›n›z.

4. e Ayr›nt›l› bilgi için “Domainlerin Özellikleri”konusuna bak›n›z.

5. c Ayr›nt›l› bilgi için “Mikrobiyolojide Tür Kavram›ve ‹simlendirme” konusuna bak›n›z.

6. e Ayr›nt›l› bilgi için “Arkea” konusuna bak›n›z.

7. c Ayr›nt›l› bilgi için “Bakteria” konusuna bak›n›z.

8. c Ayr›nt›l› bilgi için “Arkea” konusuna bak›n›z. 9. a Ayr›nt›l› bilgi için “Virüsler ve Virüslerde

S›n›fland›rma” konusuna bak›n›z.10. c Ayr›nt›l› bilgi için “Prionlar” konusuna bak›n›z.


Carl Woese

S›ra Sizde 2

Evrensel olarak da¤›lm›fl bir moleküldür, foksiyonelolarak sabittir, yeterince korunmufltur (yani yavafl birde¤iflim gösterir), yeterli uzunluktad›r.

S›ra Sizde 3

Di¤er strainlerden önemli derecede ayr›lan strainlertoplulu¤udur.

S›ra Sizde 4

Tuz Gölü

S›ra Sizde 5

Azotobacter



Arda, M. (1997). Temel Mikrobiyoloji. Medisan, Ankara.Atlas, R.M., (1995). Microorganisms in Our World.

Mosby, St. Louis.Boone, D.R., Casstenholz, R. W. ve Garrity, G. M. (eds.).

(2001). Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology.2nd. Edn. New York. Springer.

Ludwig, W. ve Klenk, H.P. (2001). Overview: a

phylogenetic backbone and taxonomic framework.

for prokaryotic systematics. In Bergey’s manual ofSystematic Bacteriology. Edited by D. R. Boone, G.Garrity and R. W. Castenholz. New York: Springer-Verlag.

Madigan, M.T., Martinko, J.M., Dunlap, P.V. & ClarckD.P. (2009). Brock biology of microorganisms. (12.Bask›) Pearson Education Inc., San Fransisco.

Tortora, G. J., Funke, B. R. & Case, C. L. (2007).Microbiology an introduction. (9. Bask›). PearsonEducation Inc., San Fransisco.

Tunail N. (2009). Mikrobiyoloji. Pelin Ofset. Ankara.http://en.wikipedia.org/wiki/Prion, Eriflim tarihi: 9/4/09

http://textbookofbacteriology.net/procaryotes.html,Eriflim tarihi: 9/4/09

http://www.mikrobiyoloji.org/, Eriflim tarihi: 9/4/09 http://www.biltek.tubitak.gov.tr/merak_ettikleriniz/ind

ex.php?kategori_id=7&soru_id=3956, Eriflim tarihi:9/4/09

http://gsbs.utmb.edu/microbook/ch041.htm, Eriflimtarihi: 13/4/09

http://www.mansfield.ohio-state.edu/~sabedon/biol3025.htm, Eriflim tarihi: 13/4/09

http://www.forumti.com/saglik/6907-prion-hastaliklari.html, Eriflim tarihi: 13/4/09

Yararlan›lan Kaynaklar Baflvurulabilecek Kaynaklar

Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Ökaryotik hücre yap›s›n› aç›klayabilecek ve ökaryotik mikrobiyal çeflitlili¤is›ralayabilecek,Protist biyolojisini ve filogenetik özelliklerini aç›klayabilecek,Alg biyolojisini ve filogenetik özelliklerini aç›klayabilecek,Fungus biyolojisini ve filogenetik özelliklerini aç›klayabileceksiniz.


• Ökaryotik hücre• Ökaryotik mikroorganizmalar• Protist• Alg• Fungus

• Endosimbiyoz• Hif• Misel• Konidia• Fagositoz

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

N

NNN

Genel Mikrobiyoloji

• ÖKARYOT‹K M‹KROORGAN‹ZMALAR

• ÖKARYOT‹K M‹KROB‹YAL ÇEfi‹TL‹L‹K

• PROT‹STLER• ALGLER• FUNGUSLAR


MikroorganizmalardaÇeflitlilik - II

ÖKARYOT‹K M‹KROORGAN‹ZMALAR Ökaryotik hücreler prokaryotik hücrelere göre daha karmafl›k bir yap›ya sahiptir.Prokaryotik canl›lar›n DNA’s› hücre içinde ayr› bir bölüm halinde de¤ilken, ökar-yotik canl›lar›n DNA’s› zarla çevrili bir nükleus içindedir. Ayr›ca pek çok ökaryo-tik canl› hücre içi yap›lara da sahiptir. Bu hücre içi yap›lardan mitokondriumlargibi evrensel olup tüm ökaryotik canl›larda bulunanlar›n yan› s›ra, kloroplastlargibi sadece fototrofik hücrelerde bulunan yap›lardan söz etmek mümkündür.Ökaryotik hücreler bir hücre duvar›na sahip olabilir (bitkiler, algler, funguslar) yada olmayabilirler (hayvan hücreleri, protozoa). Endoplazmik retikulum, golgikompleksi, ribozom ve mikrotübüller tipik bir ökaryotik hücrede yer alan di¤eryap›lard›r.

Ökaryotik Hücre ÖzellikleriÖkaryotik nükleus, sitoplazma ve organelleri Genel Biyoloji kitab›, Hücre yap›s›ünitesinde (2. Ünite) anlat›lmaktad›r. Algler ve bitkilere özgü olan “kloroplast” fo-tosentetik pigmenti hakk›ndaki bilgiyi ise yine ayn› kitapta “Bitkilerin Yap›s› ve ‹fl-levi” ünitesinde (5. Ünite) bulabilirsiniz. Ökaryotik hücrelerin hücre duvar› ve hüc-re membran› yap›s› ile sadece mikrobiyal ökaryotik hücrelere özel organel olan“hidrogenozom” konusunu bu kitab›n 2. Ünite’sinde ö¤renmifltik. K›saca özetler-sek; hayvan hücreleri hücre duvar› içermezler, bitki ve alg hücreleri ise farkl› kim-yasal bileflimlerde yap›sal olarak sert hücre duvar› içerirler. Bitki ve alg hücre du-var› hücreyi tamamen çevreleyen kuvvetli amorf matriksten oluflan sellüloz (poli-sakkarit) fiberlerden örülmüfl bir a¤a benzer. Alglerin hücre duvar› sellülozdanoluflmufltur. Fungal hücre duvar› temelde bitki hücre duvar›na benzerdir ancakkimyasal aç›dan oldukça farkl›d›r. Bitki hücre duvar›nda bulunan polisakkarit se-lüloz belirli funguslar›n hücre duvar›nda da bulunmas›na ra¤men ço¤u fungus gli-koz türevi bir polimer olan kitini içermektedir. Kitin hücre duvar›nda mikrofibrildemetleri halinde bulunmaktad›r. Mannan, galaktosan ve kitosan gibi di¤er poli-sakkaritler ise baz› fungal hücre duvarlar›nda kitin içine yerleflmifl haldedir. Ökar-yotik hücreler prokaryotik hücre duvar›n›n iskeleti olan peptidoglikan içermezler.Bu t›bbi aç›dan önemlidir çünkü peptidoglikan› etkileyen antibiyotikler insanökaryotik hücrelerine etkili de¤ildirler. Genel olarak birçok ökaryotik hücre duva-r› yap›s›na ait temel bileflenler Tablo 7.1’de verilmifltir.

MikroorganizmalardaÇeflitlilik - II

Ökaryotik organizmalardan funguslar üzerine etkili olan antibiyotikler nelerdir?

EndosimbiyozMitokondri ve kloroplastlar›n kendilerine ait bir genetik materyalinin olmas›n›n ya-n› s›ra boyut ve morfolojik özellikleri ile de bakterilere benzer olmalar›ndan dola-y› uzun zamand›r onlar›n prokaryotik hücre soyuna ait oldu¤u ileri sürülmektedir.En eski kan›tlar mitokondrilerin serbest yaflayan, fakültatif aerobik bir alfa prote-obakteri oldu¤unu ve ökaryotik olan baflka bir hücre taraf›ndan hücre içine al›nd›-¤›n› göstermektedir. Bu kan›tlara göre kloroplastlar ise bir siyanobakteridir ve yak-lafl›k 1,5 milyar y›l önce heterotrofik ökaryotik bir hüre taraf›ndan hücre içine al›n-m›flt›r. Bu evrimsel kan›tlar do¤rultusunda mitokondri ve kloroplast›n baflka birhücre taraf›ndan içeri al›nmas› birincil endosimbiyoz olarak adland›r›lmaktad›r.Birincil endosimbiyozi destekleyen moleküler kan›tlar ise flu flekilde s›ralanabilir:

1. Mitokondri ve kloroplastlara ait fonksiyonlar›n pek ço¤u nüklear DNA tara-f›ndan kodlanmas›na ra¤men ribozomal RNA, transfer RNA ve baz› fonksiyo-nel proteinlerin kodlanmas› kendilerine ait olan DNA taraf›ndan gerçekleflti-rilmektedir. Ayr›ca ço¤u mitokondriyal DNA ve tüm kloroplast DNA’s› bak-terilerde oldu¤u gibi kovalent olarak paketlenmifl halkasal bir flekle sahiptir.

2. Ökaryotik nükleus bakterilerden türevleflmifl baz› genler içerir. Bu genlermitokondri ve kloroplastlara özgü olan baz› kodlamalar yapmaktad›r. Bugen bölgelerinin dizi analizi ile de bakterilere ait baz› gen bölgeleri oldukçabenzer olduklar› belirlenmifltir. Bu koflullarda ise mitokondri ve kloroplast-lar›n hücre içine al›nmas›ndan sonra baz› genlerinin içinde bulunduklar›hücreye ait nüklear DNA’ya transfer edildi¤i düflünülmektedir.

3. Mitokondri ve kloroplastlar kendi ribozomlar›na sahiptir ve sahip olduklar›ribozomlar bakterilerde oldu¤u gibi 70S özelli¤indedir.

4. Mitokondri ve kloroplastlar protein sentezinden sorumlu olan ribozomlar›bakterilerinki gibi 70S oldu¤u için, bakterileri öldüren veya geliflmesini dur-duran baz› antibiyotikler mitokondri ve kloroplastlar›n protein sentezinidurdurur.

5. Ribozomal RNA gen dizisine dayal› yap›lan çal›flmalar sonucu kloroplast vemitokondri gen yap›s› bakteri gen yap›s› ile güçlü bir benzerlik sergilemifltir.

Kloroplast soyuna ait evrimsel kan›tlara göre fototrofik olmayan birkaç ökaryo-tik grup ikincil endosimbiyoz ile kloroplast› hücre içlerine alm›fllard›r. Buradahücre içine al›nan kloroplastlar yeflil alg hücresi ya da k›rm›z› alg hücresinin al›n-mas› ile gerçekleflmektedir. Ancak baz› üyelerin (örne¤in; sillilerde) ikincil endo-simbiyoz ile kazan›lm›fl olan kloroplast›n tekrar kaybedildi¤i de belirlenmifltir.


Tablo 7.1Ökaryotik hücreduvar› yap› tafllar›

Ökaryotlar

Alg Selüloz, hemiselüloz, pektin, silika, ksilan, mannan, alginik asit, fusinik asit

Funguslar Kitin, polisakkarit, mannan, galaktosan, kitosan

Maya Glukan, mannan

Protozoa Silika, kalsiyum karbonat

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1

ÖKARYOT‹K M‹KROB‹YAL ÇEfi‹TL‹L‹KBu kitab›n ilk ünitesi ve Genel Biyoloji kitab›n›n 4. Ünitesinde ö¤rendi¤imiz üze-re ökaryotik mikroorganizma gruplar›n› algler, protozoa ve funguslar oluflturmak-tad›r. Tarihsel olarak baz› araflt›rmac›lar protozoa ve algleri ayr› gruplar halinde,baz›lar› da protista ad› alt›nda incelemektedirler (fiekil 7.1). Bu yaklafl›mlar›n hep-si geçerli olup, bu ünitede ökaryotik mikroorganizmalar en güncel flekli ile filoge-netik yaklafl›ma (18S rRNA) göre s›n›fland›r›lmaktad›r. Bu nedenle, protozoa ve tekhücreli algler filogenetiksel yak›nl›klar› nedeniyle protistler bafll›¤› alt›nda, klorofiliçeren ve oksijenli fotosentez yapan k›rm›z› ve yeflil algler ise algler bafll›¤› alt›ndaanlat›lmaktad›r.

Ökaryotik canl›lara ait filogenetik a¤aç yap›s›n›n tarihsel de¤iflimine http://comenius.sus-qu.edu/bi/202/DOMAINS/default.htm sitesinden bak›n›z.

PROT‹STLERKelime anlam› “ilk” ya da “orijinal” olan Protozoa olarak da adland›r›lan protistlerAntoni van Leeuwenhoek taraf›ndan gözlemlenmifltir. Bu grup hücre duvar› olma-yan, ökaryotik tek hücreli canl›lar› içermektedir ve Ökarya domaini içinde yer al-maktad›r. ‹stisnai durumlarla birlikte genel olarak renksiz ve hareketlidirler. Bugruba ait baz› örnekler ise fototrofik olmalar› nedeniyle renkli ve hücre duvar›nasahiplerdir. Çok çeflitli morfolojik özellikler gösterdikleri gibi çok farkl› çevrelerdede bulunabilirler. Pek çok protozoa çeflidi insan toplulu¤u ve sa¤l›¤› üzerindeönemli roller oynamaktad›r.

Protistler bakterilere oranla oldukça büyüktür ve 5 - 250 µm aral›¤›nda bir bo-yuta sahiplerdir. Sitoplazmalar› daha k›vaml› bir d›fl k›s›m olan “ektoplazma” vedaha ak›c› bir iç bölge olan “endoplazma” k›s›mlar›ndan oluflmaktad›r. En d›fl k›-s›m hücre zar› ile örtülüdür. Protistlerde sil, flagella, yalanc› ayak ve miyonem ol-mak üzere dört farkl› hareket organeli görülebilmektedir. Bu hareket organellerin-den kamç› ve siller sabit olup, yalanc› ayaklar de¤iflken durumdad›r. Oluflan bir ya-lanc› ayak bir süre sonra kaybolabilir. Miyonemler ise sitoplâzmada yer alan lif ya-p›lar› olup hücrenin uzay›p k›salarak hareket etmesini sa¤lamaktad›r.

Protistler yaflamlar› için gerekli enerjiyi aerobik solunum ya da anaerobik me-tabolizma ile kompleks olmayan karbonhidratlardan sa¤layan heterotroflard›r. Be-sinlerini ise kendilerine özgü a¤›z yap›lar›, fagositoz, pinositoz ya da membran

1577. Ünite - Mikroorganizmalarda Çefli t l i l ik - I I

fiekil 7.1

Hayvanlar

BitkilerYeflil Algler

K›rm›z› Algleriferanlar niophytler Radio-

larianlar

Foramin- Chlorarach-CERCOZOANLAR

OomycetlerDiatomlarKahverengi Algler

Alt›n Sar›s› Algler

STRAMENOP‹LLER

SillilerDinoflagellatlar

ALVEOLATLAR

Apicomplexanlar

Parabasalidler

DiplomonadlarKinetoplastidler

EUGLENOZOAEuglenidler

FunguslarFUNGUSLAR

MicrosporidlerHücresel C›v›k Mantarlar

Plasmodial C›v›k MantarlarAMOEBOZOA

GymnamoebalarEntamoebalar

‹K‹NC‹LENDOS‹MB‹YOZ

KLOROPLAST SOYU(B‹R‹NC‹L ENDOS‹MB‹YOZ) M‹TOKONTR‹YAL SOY

(B‹R‹NC‹L ENDOS‹MB‹YOZ)

Ökaryotik canl›laraait 18S rRNA’danoluflturulmuflfilogenetik a¤aç(Madigan ve ark.,2009)

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



tafl›ma sistemi ile al›rlar. ‹çeri al›nan besin maddesi besin kofullar› içerisinde sindi-rilir. Bir grup protist ise yaflam›n› parazit olarak devam ettirir. Parazit protistler hüc-re içi ya da hücre d›fl› parazit olarak iki flekilde bulunabilirler. Hücre d›fl› parazit-ler konakç›n›n sindirim sistemi, kan ve di¤er organlar›nda bulunurken hücre içiparazitler ise fagositoz ile veya hücre membran›n› delerek konakç› hücre içene gi-rerler. Baz› protistler ise uygun olmayan çevre koflullar›nda veya konakç› d›fl›ndabir savunma mekanizmas› kist oluflturmaktad›r.

Protistlerde efleyli ve efleysiz üreme olmak üzere iki tip üreme sistemi görülme-sine ra¤men efleysiz üreme daha yayg›nd›r. Baz› protistler ise yaflam döngüleri bo-yunca her iki tip üremeyi de gerçeklefltirmektedir. Efleysiz üreme ikiye bölünme,tomurcuklanma ya da çoklu halde bölünme fleklinde görülmektedir. Efleyli üremeise kopulasyon (efleysel birleflme), konjugasyon ve otogami (kendi kendini döl-leme) olmak üzere üç flekilde meydana gelir. Temel prensip ise iki hücrenin tekkromozomlu nükleuslerinin birleflmesi ve oluflan iki kromozomlu yap›n›n mayozbölünme geçirerek tekrar tek kromozomlu hale gelmesidir.

Diplomonad ve ParabasalidlerAnahtar Cinsler: Giardia, TrichomonasTek hücreli ve kloroplast› olmayan protistlerdir. Simbiyotik veya parazitik olarakhayvan ba¤›rsaklar› gibi oksijensiz ortamlarda bulunurlar ve enerji gereksinimleri-ni fermentasyonla sa¤larlar. Diplomonadlar, eflit boylu iki çekirde¤e ve elektrontafl›ma proteinleri ve sitrik asit döngüsüne ait enzimlerden yoksun oldukça indir-genmifl bir mitokontri ifllevinde olan mitozomlara sahiptirler. Bu grubun bir üyesiolan Giardia intestinalis su kaynakl› diyare hastal›klar›ndan biri olan giardiazisesebep olmaktad›r.

Parabasalidler ise golgi kompleksine yap›sal bir destek sa¤layan parabazal biryap›ya sahiptirler. Bu s›n›f üyeleri mitokondriden yoksundur ancak anaerobik me-tabolizma ifllevini yerine getiren hidrogenozomlar içermektedir. Parabazalidler pa-razit ya da kommensal simbiyont olarak omurgal› ve omurgas›zlar›n ba¤›rsak veidrar yollar›nda yaflamaktad›r.

Parabasalid s›n›f›n›n bir üyesi olan Trichomonas vaginalis insanlarda seksüelolarak bulafl›c› bir hastal›¤a sebep olmaktad›r. Parabasalidlerin genomik yap›s› iseintronlar› içermemesi ile onlara ökaryotik canl›lar içinde bir eflsizlik kazand›rmak-tad›r.

EuglenozoonlarAnahtar Cinsler: Trypanosoma, EuglenaTek hücreli ve flagellal› ökaryotik canl›lard›r. Euglenozoon s›n›f›n› di¤er protistler-den ay›ran en önemli özellik ise flagellalar›nda kristal bir çubuk içermeleridir. Bumorfolojik özelli¤in görevi henüz bilinmemektedir. Baz› euglenozoonlar parazit-ken di¤er baz›lar› ise fototrofik ya da kemoorganotrofiktir. Euglenozoon grubu Ki-netoplastid ve Euglenid s›n›flar›n› içerir.

Kinetoplastidler: Büyük bir mitokontri yap›s› içinde bulunan disk fleklindekiDNA kütlesinden ibaret olan kinetoplast içermeleri nedeniyle bu ismi alm›fllard›r.Kinetoplastidler sucul ortamlarda bulunurlar ve bakteriler ile beslenirler. Ancakbaz›lar› parazittir ve insan ve omurgal› hayvanlarda ciddi hastal›klara sebep olur-lar. Trypanosoma yaklafl›k 20 µm uzunlu¤unda, ince ve hilal fleklinde küçük hüc-releri olan ve insanlarda enfeksiyonlara sebep olan bir gruptur. Trypanosoma bru-cei kronik ve genellikle ölümcül olan Afrika uyku hastal›¤›na sebep olur. ‹nsanlar-


Konjugasyon: Hücre temas›yoluyla genetik malzemeaktar›m›d›r.

Kommensal: Tam parazitolmayarak baflkas›ndanveya baflkas› üzerinde veyabaflkas› ile beraberbeslenen.

‹ntron: Ökaryotikgenomunda bulunan vekodlama yapmayan bölgeler.

da, bu parazit yaflar ve öncelikle kan dolafl›m›nda büyür, fakat hastal›¤›n ileri saf-has›nda merkezi sinir sistemini istila eder ve hastal›¤›n karakteristik sinirsel belirti-si olan beyin ve omurilik iltihaplanmas›na sebep olur. Parazit bir konakç›dan di¤e-rine sadece Afrika’n›n belirli bölgelerinde bulunan kan emici bir sinek olan Glos-sina sp. cinsine ait çeçe sine¤i taraf›ndan tafl›n›r. ‹nsandan kan emici sine¤e geç-tikten sonra, parazit sine¤in ba¤›rsak bölgesinde ço¤al›r ve sinek ›s›rmas› ile yenibir insan konakç›ya geçmek üzere tükürük bezleri ve a¤›z parçalar›n› istila eder.

Euglenidler: Trypanosomlardan farkl› olarak bu organizmalar patojen de¤ilfototrofiktir. Sucul ortamlarda bulunurlar ve fototrofik geliflimi sa¤layan kloroplastiçerirler. Ancak tipik bir Euglenid olan Euglena hücreleri karanl›kta kloroplastlar›-n› kaybeder ve heterotrofik bir organizma olarak yaflam›na devam eder. Pek çokEuglenid fagositoz yoluyla bakterilerle beslenir.

AlveolatlarAnahtar Cinsler: Gonyaulax, Plasmodium, ParameciumSitoplazmik membran›n alt›nda kese fleklindeki alveol varl›¤› ile karakterize olmuflbir gruptur. Alveollerin görevi bilinmemesine ra¤men, hücrenin osmatik bas›nçtakalmas›na yard›mc› olabilecekleri düflünülmektedir. Silleri kullanarak hareket edenCiliate (Silliler), hareket organeli flagella olan Dinoflagellate ve hayvan parazitiolan Apicomplexan olmak üzere filogenetik olarak farkl› organizma çeflitleri bugrup içerisinde yer almaktad›r.

Silliler: Silliler yaflam döngülerinin baz› aflamalar›nda hareket fonksiyonunasahip bir yap› olan sillere sahiptirler. Siller türe ba¤l› olarak demet ya da s›ra ha-linde hücreyi sarar. En yayg›n ve iyi bilinen silli örne¤i Paramecium’dur (fiekil7.2). Di¤er sillilerde oldu¤u gibi Paramecium sillerini sadece hareket etmek içinde¤il ayn› zamanda besin elde etmek için de kullan›r. Bakteri hücreleri gibi tane-cik halindeki materyaller huni fleklindeki oral girintiden bir besin vakuolüne fago-sitoz ile al›n›r ve vakuol içinde sindirim enzimleri ile parçalan›r.

Silliler biri mikronükleus di¤eri de makronükleus olmak üzere iki çeflit çekirde-¤e sahip olmalar›yla protistler içinde eflsiz bir özellik gösterirler. Makronükleus bü-yüme ve beslenme gibi temel hücresel fonksiyonlar› düzenlerken, mikronükleusise iki Paramecium hücresinin k›smi olarak birleflmesi ve konjugasyonla mikro-nükleus de¤ifliminin gerçekleflti¤i efleyli üremeyi kapsamaktad›r.


fiekil 7.2

Paramecium hücreyap›s› ve silleri,100x.

Di¤er protistler gibi Paramecium’da endosimbiyotik prokaryotlar için konakç›-d›r. Bu organizmalar konakç› hücre taraf›ndan kullan›lan vitamin ya da di¤er bü-yüme faktörlerini sentezleyerek beslenmede önemli roller üstlenirler. Silli protist-ler termit rektumunda tafl›nan endosimbiyotik metanojenler (Arkea) ile kommen-sal bir yaflam sürmektedir. Bu organizmalar hidrogenozomda atmosfere sal›nanmetan meydana getirmek için pirüvat oksidasyonundan H2’yi üretirler. Dahas› zo-runlu anaerobik sillilerin rumende yaflamas› gibi silliler de simbiyotik olabilirler.Rumen protistleri hayvanlar›n sindirim ve fermentasyon ifllemlerinde yararl› rolleroynarlar. Bu simbiyosis örne¤inin tersine, baz› silliler ise az yayg›n olmakla bera-ber hayvan parazitidir. Örne¤in; Balantidium coli esasen evcil hayvanlar›n ba¤›r-sak parazitidir ancak bazen insanlar›n ba¤›rsak bölgesinde enfeksiyona neden olurve bu durumda Entamoeba histolytica taraf›ndan meydana getirilen dizanteri ben-zeri belirtiler oluflturur.

Dinoflagellatlar: Alveolatlar›n ikinci grubu olan dinoflagellatlar yayg›n ve çokçeflitli deniz ve tatl› su fototrofik organizmalar›d›r. Flagella hücreyi çevirir ve dön-me hareketini kazand›r›r. Bu özellik grubun dinofilagellata ad›n› almas›n› sa¤lam›fl-t›r (Dinos Almanca “dönen” anlam›ndad›r). Dinoflagellatlar uzunluklar› ve hücre-ye girifl noktalar› farkl› olan iki flagellaya sahiptirler. Flagelladan birisi enlemesinedi¤eri ise boylamas›na olarak konumlanm›flt›r. Baz› dinofilagellata üyeleri serbestolarak yaflarken baz›lar› ise hayvanlar ile simbiyotik olarak yaflar. Besince zengink›y› deniz sular›nda bu grup üyeleri oldukça fazlad›r. Gonyaulax’›n baz› türleri bi-yolüminesan üretmesine ilaveten oldukça toksiktirler. Bu hücrelerin k›y› sular›ndagenellikle kirlilik ve s›cakl›k nedeniyle yo¤un süspansiyonlar oluflturmas›, organiz-mada bulunan parlak k›rm›z› ksantofil pigmentleri nedeniyle “k›rm›z› gel-git” ola-rak adland›r›l›r. Bu tür gel-gitler bal›k ölümleri ile sonuçland›¤› gibi grubun saksi-toksin adl› bir toksin üretmesi ve bu toksinin de nerotoksik bir aktivitesinin olma-s› nedeniyle insanlar içinde zehirlidir. Dinoflagellata s›n›f›n›n di¤er bir toksik cinsiise Pfiesteria’d›r. Pfiesteria piscicida’n›n toksik sporlar› bal›klar› enfekte eder venerotoksik etkisi ile onlar›n ölümüne sebep olur. Pfiesteria zehiri nedeniyle insan-larda oluflan kan zehirlenmesi ise cilt tahrifllerine, k›sa süreli haf›za kay›plar›na vesolunum problemlerine sebep olmaktad›r.

Apicomplexan üyeleri: Alveolatlar›n üçüncü grubu olan apicomplexan üye-leri zorunlu hayvan parazitleridir. Malarya (Plasmodium türleri), toksoplazmozis(Toxoplasma) gibi baz› hastal›klara sebep olmaktad›rlar. Bu organizmalar olgunaflamada hareketsiz olmalar› ile karakterize olmufllard›r ve besinlerini prokaryot vefunguslarda oldu¤u gibi sitoplazmik membran boyunca çözünmüfl halde al›rlar.Sporozoa olarak adland›r›lmalar›na ra¤men bakteri, alg ve funguslardaki gibi ger-çek sporlara sahip de¤illerdir. Ancak parazitin yeni konakç›ya tafl›nmas›n› sa¤layanve analog bir yap› olan yap›lara sahiplerdir ve bu yap›lara sporozoit ad› verilmek-tedir. Grubun ad› ise konakç› hücrelere tutunmay› sa¤layan organeller kompleksi-ne ait olan bir sporozoit ucun varl›¤›ndan türemifltir. Pek çok omurgal› ve omur-gas›z apicomplexan için konakç› olmaktad›r. Baz› durumlarda ise yaflam döngüsü-nün farkl› aflamalar›nda farkl› konakç›lar kullan›lmaktad›r. En önemli apicomple-xan üyelerinden birisi ise Plasmodium cinsinin (malarya paraziti) bir üyesi olan vetipik bir kufl paraziti olmas›n›n yan› s›ra insanlar› da içeren pek çok memeli canl›-y› enfekte eden coccidia’d›r.


Biyolüminisan: Biyokimyasalreaksiyonlarla görülebilir›fl›k üretimi.

Sporozoit: Sporozoonlar›nsporlar›ndan türeyen veyetiflkin hücreyi veren,nükleuslu küçük sitoplazmaparças›d›r.

StramenopillerAnahtar Cinsler: Phytophthora, Nitzschia, DinobryonStramenopiller hem kemoorganotrofik hem de fototrofik organizmalar› içermekte-dir. Bu grubun üyeleri ço¤unlu¤u k›sa, saç gibi uzayan flagella tafl›r ve bu morfo-lojik özellik grubun bu ismi almas›nda önemli bir etkendir (Latincede stramen; ka-m›fl, pilos; saç anlam›ndad›r). Oomycetler, diatomlar ve alt›n sar›s› algler tek hüc-reli ve ipliksi stramenopillerdir. Dördüncü üye olan kahverengi algler (Phaeoph-yta) ise çok hücreli organizmalard›r ve burada incelenmeyecektir.

Oomycetler: Su küfleri olarak da adland›r›lan oomycetler ipliksi olarak geli-flim göstermeleri, çok nükleuslu hiflere sahip olmalar› ve funguslara ait morfolo-jik özellikleri gösteriyor olmalar› nedeniyle önceleri funguslar içerisinde gruplan-d›r›lm›flt›r. Pek çok fungustan farkl› olarak yaflam döngüleri diploid efleysiz üre-me safhas›n› ve diploid efleyli üreme safhas›n› içerir. Ancak filogenetik olarakoomycetler funguslardan uzak ve di¤er Stramenopillere oldukça yak›nd›rlar.Oomycetler di¤er baz› özellikleri ile de funguslardan ayr›l›rlar. Örne¤in; hücre du-varlar› fungal hücre duvar›nda bulunan kitin yerine selüloz içerir ve flagellal› hüc-relere sahiptirler. Birkaç fungus d›fl›nda tüm funguslar flagellas›zd›r. Dahas› pekçok fungusta indirgenmifl olan diploid faz oomycetlerde bask›nd›r. Bununla bera-ber oomycetler hif kütleleri halinde geliflmeleri, sucul ortamlardaki ölü bitkisel vehayvansal materyalleri tahrip etmeleri ile de ekolojik olarak funguslara benzerdir-ler. Bir oomycet olan Phytophthora infestans patateslerde geç yan›kl›k hastal›¤›-na sebep olmaktad›r.

Oomycetleri funguslardan ay›ran özellikler nelerdir?

Diatomlar: 100.000’den fazla tek hücreli deniz ve tatl› su fototrofik organizma-s›n› içermektedir. Silikaya ilaveten protein ve polisakkaritten oluflan ve ezilmeyekarfl› dirençli hücre duvar› ile özelleflmifllerdir. Parçalanmaya karfl› onlar› koruyanbu duvar farkl› türlerde farkl› flekiller göstermektedir. Bu duvar taraf›ndan olufltu-rulan d›fl yap›ya frustul ad› verilmektedir. Diatom frustullar› tipik olarak morfolo-jik simetri gösterirler. Örne¤in; yayg›n bir diatom olan Nitzschia radiyal simetrigöstermektedir. Diatom frustullar›n›n bozulmaya karfl› bu derece dirençli olmalar›onlar› en iyi bilinen tek hücreli fosiller de yapmaktad›r.

Alt›n sar›s› algler: Chrysophytler de denen alt›n sar›s› algler birincil tek hücre-li deniz ve tatl› su fototroflar›d›r. Baz› türler kemoorganotroftur ve beslenmeleri yafagositoz yoluyla ya da çözünür organik bilefliklerin sitoplazmik membrandan ta-fl›nmas› ile gerçeklefltirilir. Dinobryon gibi baz› alt›n sar›s› algler tatl› sularda kolo-ni halinde bulunurlar. Ancak pek çok alt›n sar›s› alg tek hücrelidir ve farkl› boylar-da iki flagellan›n aktivitesi sayesinde hareketlidir. Alt›n sar› - kahverengi renklerdeolmalar› nedeniyle bu flekilde isimlendirilmifllerdir. Bu ise kloroplast pigmentininkahve renkli karetenoid fukoksantinler ile bask›lanmas›ndan dolay›d›r. Ayr›ca alt›nsar›s› alglerdeki ana klorofil pigmenti klorofil a’dan ziyade klorofil c’dir ve bu grupüyeleri k›rm›z› alg kloroplastlar›nda bulunan fikobilinlerden de yoksundurlar.

Cercozoonlar ve RadiolarianlarCercozoonlar ve Radiolarianlar beslenmelerini ve hareketlerini sa¤layan ip benze-ri yalanc› ayaklar›n›n olmas› ile di¤er protistlerden ayr›l›rlar. Cercozoonlar yalanc›ayaklar› nedeniyle önceleri amoeba olarak adland›r›lm›flt›r, fakat filogenetik olarakfarkl› pek çok organizma yalanc› ayaklar› kullanmaktad›r.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

Frustul: Diatomlar›nkapsülü, kabu¤udur.

Cercozoonlar: Cercozoa, chlorarachniophytleri ve foraminiferanlar› içermek-tedir. Chlorarachniophytler fototrofik amip benzeri organizmalard›r ve etrafa da¤›-l›m için bir flagellaya sahiptirler. Kloroplast edinmeleri ise ikincil simbiyoze bir ör-nektir. Foraminiferanlar özellikle k›y› sular›nda yaflayan deniz organizmalar›d›r.Testa denen bomba benzeri yap›lar oluflturmalar› ay›rt edici özellikleridir. Testa ti-pik olarak kalsiyum ve karbonat gibi mineraller ile kuvvetlendirilmifl organik ma-teryallerden oluflmaktad›r. Hücre testaya s›k›ca tutunmam›flt›r ve amoeba benzerihücre beslenme esnas›nda bomba benzeri bir görüntü oluflturacak flekilde büyü-yebilir. Ancak testan›n a¤›rl›¤› nedeniyle hücre genellikle afla¤›ya batar ve böylecebakteri ve ölü organizma kal›nt›lar› gibi sedimentlerde biriken partiküller üzerindebeslenebilirler. Foraminiferan testas› nispeten bozulmaya karfl› dirençlidir ve bun-dan dolay› fosil oluflturabilirler.

Radiolarianlar: Ço¤unlukla denizlerde bulunan heterotrofik organizmalard›rve ip benzeri yalanc› ayaklar› ile cercozoonlara benzerler. Testan›n radiyal simetrigöstermesi nedeniyle bu flekilde isimlendirilmifllerdir. Deniz radiolarianlar›n testa-s› hücre öldü¤ünde okyanus taban›na çöker ve zamanla ayr›flan hücre materyalle-rine ait kal›n bir tabaka oluflturur.

AmoebozoaAnahtar Cinsler: Amoeba, Entamoeba, Physarum, DictyosteliumAmoebozoa, ip benzeri yalanc› aya¤a sahip olan cercozoon ve radiolarianlar›naksine hareket etmek ve beslenmek için lop fleklindeki yalanc› ayaklar›n› kulla-nan sucul ve karasal protistlerin farkl› bir grubudur. Amoebozoa’n›n ana grupla-r›; Gymnamoeba, Entamoeba ve Plasmodial ve hücresel c›v›k mantarlard›r.

Gymnamoebalar: Toprak ve sucul çevrelere yerleflmifl olan serbest yaflayanprotistlerdir. Amoboid hareketle yer de¤ifltirmek ve fagositozla bakterileri, di¤erprotistleri ve organik materyalleri yemek için yalanc› ayaklar›n› kullan›rlar. Amo-boid hareket sitoplazmik ak›fl›n bir sonucu olarak meydana gelir. Sitoplazmik ha-reket ökaryotik hücrelerdeki sitoplazmik membran›n hemen alt›ndaki ince bir ta-baka olan mikrofilamentler taraf›ndan kolaylaflt›r›l›r. Amoeba yayg›n bir tatl› sucinsidir ve s›kl›kla göl suyunda bulunur.

Entamoebalar: Gymnamoebalar›n aksine bu grup üyeleri omurgal› ve omur-gas›zlar›n parazitidir. Genel yaflam ortamlar› oral boflluklar veya hayvanlar›n ba¤›r-sak bölgeleridir. Örne¤in; Entamoeba’n›n birkaç türü hastal›¤a sebep olmaks›z›ninsanlar› enfekte eder. Ancak bu cinse ait Entamoeba histolytica insanlarda pato-jendir ve amipli dizanteriye, kanl› diyare ile sonuçlanan ba¤›rsak bölgesi ülserlefl-mesine neden olur. Bu parazit su, g›da ve yemek kaplar›n›n fekal kontaminasyo-nuyla oluflan kistlerin tafl›nmas› ile bir insandan di¤erine bulafl›r.

C›v›k mantarlar: C›v›k mantarlar benzer yaflam döngüleri göstermeleri ve ya-y›lmak için sporlu üreme yap›lar› üretmeleri nedeniyle daha önce funguslar ilegrupland›r›lm›flt›r. Ancak protistler gibi c›v›k mantarlar da hareketlidir ve kat› biryüzey üzerinde h›zl› bir flekilde hareket edebilirler.

C›v›k mantarlar hücresiz c›v›k mantarlar da denen “Plasmodial c›v›k mantarlar”ve “hücresel c›v›k mantarlar” olmak üzere iki gruba ayr›l›rlar. C›v›k mantarlar ön-celikle yaprak, çöp, a¤aç gövdesi ve toprak gibi ayr›flan bitki materyalleri üzerin-de yaflar. Besinleri ço¤unlukla fagositoz ile yutulan mikroorganizmalardan özellik-le de bakterilerden ibarettir. C›v›k mantarlar kendilerini uzun bir süre vejetatif saf-hada tutabilirler fakat sonuçta faaliyet göstermeyen halde kalabilen spor benzeriyap›lar oluflturabilirler ve daha sonra tekrar çimlenerek aktif amoeboid safhaya


geri dönebilirler. Plasmodial c›v›k mantarlar; 2 nükleusa sahiptir ve kütlesel sitop-lazmik ak›nt› ile ameboid hareket sa¤layabilirler. Hücresel c›v›k mantarlar ise teknükleusa sahip olup hareket ve beslenme bireyseldir.

Plasmodial c›v›k mantarlar ile hücresel c›v›k mantarlar aras›ndaki temel farkl›l›klar› kar-fl›laflt›r›n›z.

Protistler ile ilgili ayr›nt›l› bilgi ve görsel materyal için http://users.rcn.com/jkimball.ma.ul-tranet/BiologyPages/P/Protists.html sitesine bak›n›z.

ALGLERAlgler ya tek hücrelidir ya da koloni yaflam› sürdürmektedir. Pek çok alg klorofiliçermektedir ve bu nedenle yeflil renklidirler ve oksijenli fotosentez yapabilirler.Alg hücreleri sahip olduklar› fotosentetik pigmentleri tafl›yan kloroplastlardan birya da birden fazla içerirler. Hücre duvarlar›nda a¤ oluflturmufl selüloz fibrilleri ksi-lan, manan, alginik asit ya da fusinik asit gibi di¤er baz› polisakkaritler ile modifi-ye olmaktad›rlar. Ço¤u alg flagella varl›¤› sayesinde hareketlidir ve algler sillere sa-hip de¤ildir. Sucul habitatlar›n yan› s›ra nemli topraklarda, yüzme havuzlar›nda,göllerde ve akvaryumlarda yaflamlar›n› sürdürebilirler. Üç flekilde üreme gösterir-ler. Bunlardan birincisi vejetatif üremedir ve koloni oluflturduktan sonra hücrelerinbölünmesi ile gerçekleflir. ‹kinci tip üreme flekli olan efleysiz üreme ise alg hücre-lerinin yeni bir birey oluflturmak üzere ana bireyden ayr›lmas› ve farkl›laflmas› ilegerçekleflir. Üçüncü üreme tipi olan efleyli üremede ise ayn› veya farkl› bireylereait ve efley bak›m›ndan farkl› iki hücrenin birleflmesi ile meydana gelir.

Tek Hücreli K›rm›z› ve Yeflil AlglerFototrofik ökaryotlar, heterotrofik ve ökaryotik bir Cyanobacteria hücresi taraf›n-dan yutulma ve al›konma sonucu oluflan bir endosimbiyozdan köken almaktad›r.Cyanobacteria oksijenli fotosentez gerçeklefltirdi¤i için fototrofiktir ve ökaryotlarda suyu fotosentetik elektron vericisi olarak kullanarak oksijenli fotosentez ger-çeklefltirirler. Daha sonra bu öncül fotosentetik protistler k›rm›z› ve yeflil algler ola-rak iki soya ayr›lm›flt›r.

Tek Hücreli K›rm›z› AlglerAnahtar Cins: CyanidioschyzonRhodophyta da denilen k›rm›z› algler ço¤unlukla deniz ortamlar›nda bulunurlar an-cak birkaç türü tatl› su ve karasal ortamlarda yaflam›n› sürdürür. Fototrofiktirler veklorofil a içerirler. Algler içerisinde kloroplastlar›n›n klorofil b’den yoksun olmas›ve fikobiliproteinler içermeleri ile dikkat çekmektedirler. Ço¤u k›rm›z› algin k›rm›-z›ms› rengi fikoeritrin pigmentinden kaynaklan›r. Bu pigment kloroprast›n yeflilrengini maskeleyen bir pigmenttir. Ifl›¤›n daha az emilebildi¤i derin deniz ortamla-r›nda, hücre daha fazla fikoeritrin üretir ve daha koyu k›rm›z› bir renk al›rlar. Hâl-buki s›¤ k›s›mlardaki türler daha az fikoeritrine sahiptir ve yeflil renkli olabilirler.

K›rm›z› alglerin ço¤u çok hücrelidir ve flagelladan yoksundur. Bazen su yosun-lar›nda bulunurlar ve bakteriyolojik ortamlar›n haz›rlanmas›nda kat›laflt›r›c› ajanolarak kullan›lan agar kayna¤› olarak hizmet ederler. K›rm›z› alglerin farkl› türleriipliksi, yapraks› ya da kalsiyum karbonat depoluyorlar ise mercan benzeri bir mor-folojide olabilirler ve s›kl›kla çok hücreli diploid ve haploid özellikler sergilemek-tedirler.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



Agar›n kullan›m alan› ve amac› nedir?

Tek Hücreli Yeflil AlglerAnahtar Cinsler: Chlamydomonas, VolvoxChlorophyta olarak da adland›r›lan yeflil algler onlara karakteristik yeflil renkleriniveren klorofil a ve b içeren kloroplasta sahipken fikobilinlerden yoksundur. Fotot-rofik pigment içeri¤i olarak filogenetik olarak da yak›nl›k gösterdikleri bitkilerebenzerdirler. Ço¤u yeflil alg tatl› sularda yaflasa da, baz›lar› denizde ve di¤erleri isenemli toprak ya da karda bulunurlar. Bir k›sm› ise likenler ile simbiyotik iliflki için-dedir. Bilinen en küçük ökaryotlardan birisi yaklafl›k 2 µm hücre çap› ile denizplanktonlar›n›n en yayg›n tek hücreli üyesi olan Ostreococcus tauri yeflil algidir.Sadece boyutu ile de¤il ayn› zamanda en küçük genomlu fototrofik ökaryot oldu-¤undan, ökaryotlar›n özelleflme ve geliflme süreçlerini incelemek için bir modelorganizma rolünü oynamaktad›r.

FUNGUSLARFunguslar küf, flapkal› mantar ve mayalar› içeren büyük ve yayg›n bir gruptur.Yaklafl›k olarak bilinen 1.5 milyon türü mevcuttur. Funguslar çeflitli habitatlardabulunabilir. Baz› funguslar sucul olup kaynak sular›nda bulundu¤u gibi birkaç fun-gus türü de denizlerde bulunmaktad›r. Ancak pek çok fungus karasal habitata sa-hiptir. Bu tip funguslar toprak ve ölü bitki materyalleri üzerine yerleflmifl olup or-ganik karbonun mineralizasyonunda önemli bir role sahiplerdir.

Hayvan ve bitkilerin simbiyontlar› ve patojenleri olarak ve tahta, boya, deri, g›-da ve kumafl gibi do¤al ve sentetik materyalleri bozucu organizmalar olarak taönemli rollere sahiptirler. Ayn› zamanda etanol, sitrik asit, antibiyotikler, polisak-karitler, enzimler ve vitaminler gibi ekonomik olarak önemli maddelerin üreticile-ri olarak da kullan›l›rlar.

Funguslar›n MorfolojisiKarakteristik olarak filamentli (ipliksi) yap›dad›rlar. Her bir ipliksi yap› hif olarakadland›r›l›r ve hifler bölmeli (septumlu) veya bölmesiz (septumsuz, sönosit) ve s›kdall›d›rlar (fiekil 7.3). Her bir hif hücre çeperi ile sar›lm›flt›r ve sadece uç k›s›mla-r›ndan büyürler. Bu apikal büyüme flekli funguslar› hemen hemene di¤er tüm or-ganizmalardan ay›r›r. Dallanm›fl hiflerin oluflturdu¤u topluluklara misel denir (fie-kil 7.3) ve miseller gözle görülebilir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

Hif: Bir fungusu oluflturandallanm›fl ipliksi yap›d›r.

Misel: Dallanm›fl hiflerin biraraya gelerek oluflturduklar›topluluklard›r.

A

B

C

D

fiekil 7.3

a. Çimlenen küfsporu, b. Bölmesiz hif, c. Bölmeli hif, d. Misel

Fungusun beslendi¤i organik materyalin içinde veya üzerinde her bir hifin dal-lanmas› sonucu meydana gelen misel yap›s› karmafl›k bir a¤ fleklindedir. Misela¤›ndaki hif dallar› yüzeyden havaya do¤ru yükselirler ve havasal dallar›n üzerin-de konidia ad› verilen sporlar meydana gelir.

Konidia, efleysiz spor yap›lar› da olup genellikle renkli ve kurumaya karfl› di-rençlidir. Konidia funguslar›n bir yerden di¤er bir yere tafl›nmas›nda rol oynamak-tad›r. Konidia olufltu¤unda misel nedeniyle beyaz olan koloni görünümü siyah,mavi yeflil, k›rm›z›, sar› veya kahverengi gibi farkl› renklere de¤iflmektedir. Busporlar›n oluflmas› ise misel a¤›na toz görüntüsü kazand›rmaktad›r (fiekil 7.4). Ba-z› funguslar ise (örne¤in; flapkal› mantarlar) makroskobik üreme yap›lar›na sahip-tirler ve bu üreme yap›lar› içlerinde milyonlarca sporu bar›nd›rmaktad›rlar. Fun-guslar›n bir grubu olan mayalar ise tek hücreli yap›dad›rlar.

Fungal Beslenme ve FizyolojiFunguslar basit bir beslenme gereksinimine sahip olan kemoorganotrof canl›lar-d›r ve pek ço¤u aerobtur. Polisakkarit ve protein gibi kompleks organik bileflikle-ri hücre d›fl› enzimleri sayesinde fleker, peptit, aminoasit ve benzeri bileflenlerineparçalayarak beslenirler. Enzimatik parçalama ile ortaya ç›kan bu monomerik bi-leflikler fungal hücrenin ihtiyaç duydu¤u enerji, besin ve di¤er besinsel ihtiyaçlar›nkayna¤›n› oluflturmaktad›r. Ayr›flt›r›c›lar olarak funguslar yaprak, a¤aç parçalar› vedi¤er ölü bitki k›s›mlar› gibi ölü organik bilefliklerin parçalanmas›n› ve böylecetekrar do¤al döngüye girmelerini sa¤larlar. Bitki ve hayvan parazitleri olan fungus-lar ise canl› hücreleri enfekte ederler ve onlardaki besinlerden yararlan›rlar.

Funguslar›n özellikle de Basidiomycetes’lerin ana ekolojik görevleri ahflap, ka-¤›t, elbise ve do¤al formda bulunan di¤er benzeri ürünlerin ayr›flt›r›lmas›d›r. Fun-guslar bu materyallerde bulunan selüloz veya lignini karbon ve enerji kayna¤› ola-rak kullanma e¤ilimindedir. Karbon kaynaklar›ndan selüloz’u parçalayan fungus-lar esmer çürüklük’e, selülozu ve lignini parçalayanlar ise beyaz çürüklük’e sebepolurlar. Beyaz çürüklük oluflturan funguslar özellikle ormanlarda a¤açlar›n kökle-rinde ana bileflen olan selüloz ve lignini tahrip ederek ciddi ekolojik problemlereyol açmaktad›r.

Funguslar›n beslenmesinde su ve oksijen vazgeçilmezdir. Ayr›ca karbon, azot,fosfor, potasyum ve magnezyum gibi makroelementlerde önemli derecede gerek-lidir. Demir, çinko, bak›r, manganez ve molibdenum ise mikroelementler aras›n-


Konidia: Funguslar›n efleysizüremesini sa¤layanyap›lard›r.

fiekil 7.4

a. Beyaz renklimisel a¤›görünümü, b. Konidiaoluflumu ile yeflilrenk kazanm›flolan küf kolonisi vekonidial alan, c. Efleysiz üremeyisa¤layan konidiave konidiay›tafl›yan dallanm›flyap›dakikonidiofor, 100x.

Kemoorganotrof: Enerjikayna¤› olarak kimyasalbilefliklerin, elektron kayna¤›olarak da organikmaddelerin kullan›lmas›d›r.

dad›r ve çok düflük oranda talep edilmektedirler. S›cakl›k ihtiyaçlar›na bak›ld›¤›n-da ise oldukça de¤iflken tepkiler sergiledikleri gözlemlenmektedir. Spor yap›s›nasahip olmalar› funguslar›n farkl› s›cakl›klara karfl› dayan›kl› olmalar›n› sa¤lamakta-d›r. Düflük s›cakl›klarda geliflme gösteren funguslara “psikrofil”, orta derecelerdegeliflenlere “mezofil” ve yüksek s›cakl›klarda geliflen funguslara ise “termofil” ad›verilmektedir. Funguslar›n yaflamsal faaliyetleri 0-5 ºC aras›nda bafllar, 20-30 ºC’deoptimum geliflim düzeyine ulafl›r ve daha yüksek s›cakl›klarda ise hayat faaliyetidüflüfl gösterir.

Fungal geliflimi etkileyen di¤er bir faktör ›fl›kt›r ve funguslar›n vejetatif geliflim-leri karanl›kta gerçekleflirken üreme yap›lar›n›n oluflumunda ise ›fl›k gerekli ol-maktad›r. Funguslar›n en iyi geliflimi için en az % 85-90 oran›nda bir ba¤›l nemoran›na ihtiyaç duyulmaktad›r. Bu oran kserofil (kurakç›l) olarak adland›r›lan fun-gus grubu için % 65-75 aral›¤›ndad›r. Geliflimlerini etkileyen di¤er koflullar›n uy-gun olmas› durumunda genifl bir hidrojen iyonu yo¤unlu¤u aral›¤›na dayanma gü-cü göstermektedirler. Pek çok fungus düflük pH ve yüksek s›cakl›k gibi ekstremçevresel koflullarda büyüyebilir ve bu özellik ise funguslar›n g›da ürünleri, mikro-biyal kültür ortamlar› ve yüzeylerde yayg›n bir kontaminant olmas› ile sonuçlan-maktad›r.

Funguslar›n EkolojisiFunguslar heterotrof olmalar›ndan dolay› tüm enerji ihtiyaçlar›n› organik besinle-rin öncül formlar›ndan sa¤larlar. Bu özelliklerinden dolay› da ototrofik olan foto-sentetik ve kemosentetik organizmalara benzemezler. Pek çok fungus basit inor-ganik besinleri kullanarak kendi aminoasit, ya¤ ve vitaminlerini sentezleyebilir fa-kat heterotrofik olmalar› onlar›n baz› maddelerin ayr›flmas›nda rol oynamalar›n› s›-n›rlar. E¤er substrat ya da besin kaynaklar› ölü ise saprofitik, canl› ise parazitikki bu durumda besin kayna¤›na da “konukçu” ad› verilir. Her iki durumda da fun-guslar yararl› ya da zararl› olabilirler.

Funguslar›n ÜremesiFunguslarda üreme efleyli (seksüel) ve efleysiz (aseksüel) olmak üzere iki flekildegerçekleflmektedir. Bir fungusta ortam ve türe ba¤l› olarak her iki tip üreme flekligörülebilmektedir. Efleyli olarak üretilen sporlara sahip olmayan funguslar Deute-romycetes olarak grupland›r›lm›fl olup “imperfect fungus” ad›n› al›rken, efleyli üre-meye sahip olan funguslar ise “perfect fungus” ad›n› almaktad›r.

Efleysiz Üreme: Ço¤u fungus efleysiz olarak üreme göstermektedir. Efleysizüreme; hifsel filamentlerin bölünmesi ve geliflmesi, sporlar›n efleysiz üretilmesi vetomurcuklanan mayalarda oldu¤u gibi basit hücre bölünmesi olmak üzere üç flekil-de gerçekleflmektedir. Efleysiz üreme ile meydana gelen spor tipleri; oidium, koni-dospor, sporangiospor, zoospor ve klamidospordur. Bölmeli hiflerde bulunan hüc-reler aras› bölmenin kal›nlaflmas› sonucu hücrelerin birbirinden ayr›lmas› ile oidi-um (artrospor) denilen sporlar meydana gelir. Konidiosporlar (konidia) hif üze-rindeki dallanm›fl halde olan ve konidiofor denilen yap›lar›n ucunda tek tek, kü-me veya zincir halinde meydana gelen sporlard›r. Sporangiospor ise sporangium(spor kesesi) içinde meydana gelen spor tipidir. Efleysiz olarak meydana gelenspor tipi kamç›l› ve hareketli ise zoospor ad›n› almaktad›r. Ayr›ca hiflerin uç veyaara k›s›mlar›nda çeper kal›nlaflmas›, besin maddesi ve protoplazma yo¤unlaflmas›ile oluflan spor yap›s› ise klamidospor olarak isimlendirilmektedir (fiekil 7.5).


Saprofit: Besinlerini cans›zmaddelerden elde eden,genelde ölmüfl veyaçürümekte olan bitki vehayvanlar›n içerdi¤i organikbileflikleri kullananorganizmalard›r.

Parazit: Besin kayna¤›canl›lar olanorganizmalard›r.

Oidium (Artrospor): Bölmelihiflerde bulunan hücreleraras› bölmenin kal›nlaflmas›sonucu hücrelerinbirbirinden ayr›lmas› ileoluflan spor tipidir.

Konidiofor: Uzun vegenellikler dallanm›fl fertilhifdir.

Klamidospor: Hiflerin uçveya ara k›s›mlar›nda çeperkal›nlaflmas›, besin maddesive protoplazmayo¤unlaflmas› ile oluflanspor yap›s›d›r.

Efleyli Üreme: Baz› funguslar efleyli üremenin bir sonucu olan sporlar mey-dana getirirler. Bu sporlar ya tek hücreli gametlerin ya da gametangium denilenözelleflmifl hiflerin birleflmesi ile oluflurlar.

Alternatif olarak, efleyli sporlar iki haploid hücrenin diploid bir hücre mey-dana getirmek üzere birleflmesi ile meydana gelebilir. Bu birleflmeyi haploid bi-reyler oluflturmak üzere mayoz ve mitoz bölünmeler takip eder. Gruba ba¤l› ol-mak üzere farkl› efleyli sporlar üretilmektedir. Efleyli üreme sonucu meydana ge-len sporlar bir kese (askus) içinde meydana geliyor ise “askospor” ad›n› almakta-d›r (fiekil 7.6). Mayalar özellikle de ekmek yap›m›nda kullan›lan maya türleri as-kospora sahip olan funguslara örnek olarak verilebilir. Sopa fleklinde bir yap›n›n(basidium) sonunda üretilen efleyli sporlar ise “basidiospor” ad›n› almaktad›r (fie-kil 7.5). Yayg›n bir ekmek küfü olan Rhizopus gibi Zygomycetes grubu funguslartaraf›ndan üretilen efleyli üreme sporlar› “zigospor” ad›n› almaktad›r ve hiflerinbirleflmesi ve genetik de¤ifl-dokufl sonucu meydana gelen bu efleyli spor tipi mak-roskobik olarak görülebilirdir.

Funguslar›n efleyli sporlar› kurakl›k, ›s›, donma ve baz› kimyasal aflanlara karfl›dirençlidir. Ancak, fungal efleyli üreme sporlar› bakteriyal endosporlar kadar ›s›yadirençli de¤ildirler. Bir fungus efleyli veya efleysiz sporu sayesinde çimlenebilir, ye-ni hif ve misel a¤› oluflturabilir.


fiekil 7.5

Funguslar›n efleyliveya efleysizüremesini sa¤layanfarkl› spor tipleri(Cappuccino veSherman, 1987).

Gamet: Çeperi bulunmayanefleyli üreme hücreleri,sperma ve yumurta (Tekbafl›na geliflip yeni bir fertoluflturamazlar).

Gametangium: Efleyhücrelerini (gametlerini)üreten özelleflmifl birhücredir.

fiekil 7.6

a. Askuslar içindebulunanaskosporlar›tafl›yan askokarpyap›s› (250x) veb. Askosporlar›n(6000x.)Scanning elektronmisroskobikgörüflleri.

Haploid: Olgun bir üremehücresinde bulunankromozom say›s›, vücuthücrelerinin sahip oldu¤ukromozom say›s›n›n yar›s›nasahiptir. Kromozom say›s›n›nyar›ya inmesi sonucu oluflan“n” say›da kromozomtafl›yan hücrelere haploidhücre denir.

Diploid: 2n kromozomluhücrelerdir.

Funguslar›n Sistemati¤iRibozomal RNA küçük alt ünite (18S rRNA) baz dizisine dayal› olarak gerçekleflti-rilen filogenetik s›n›fland›rmaya göre funguslar Chytridiomycetes, Zygomycetes,Glomeromycetes, Ascomycetes ve Basidiomycetes olmak üzere befl farkl› s›n›fa ay-r›lmaktad›rlar.

ChytridiomycetesAnahtar Cinsler: Allomyces, BatrachochytriumChytridiomycetes veya chytridler funguslar›n en eski farkl›laflm›fl grubudur. ‹simle-ri zoosporlar› içeren kadeh fleklindeki üreme yap›lar›n› kastetmektedir. Hücre du-varlar› di¤er funguslarda oldu¤u gibi kitin içermektedir. Chytridiomycetes üyelerizoospor ad› verilen flagellal› ve hareketli sporlara sahip olmas› ile di¤er funguslar-dan ayr›l›rlar. Ço¤unlukla sucul çevrelerde bulunan bu grup ile kaynak sular›ndave nemli topraklarda karfl›laflmak mümkündür.

Bu s›n›f›n tek hücreli türlerinin yan› s›ra hif yap›s›yla koloni oluflturabilen tür-leri de bilinmektedir. Bu grup funguslar Allomyces gibi serbest yaflayan ve organikmateryallerin y›k›m›n› sa¤layan türleri içerdi¤i gibi hayvan, bitki ve protistler içinpatojenik olan gruplar› da içermektedir.

ZygomycetesAnahtar Cinsler: Rhizopus, EncephalitozoonZygomycetes veya zigot funguslar g›da bozulmalar›nda oynad›klar› roller nedeniy-le ilk zamanlardan beri bilinen bir gruptur. Bu grup funguslar toprak ve çürüyenbitki materyallerinde yayg›n olarak bulunmaktad›r. Tümü sönositiktir ve birlefl-meleri sonucu zigospor oluflturmalar› ile karakterize olmufllard›r.

Siyah ekmek küfü olarak bilinen Rhizopus stolonifer, Zygomycetes temsilcisi-dir. Bu organizma efleyli ve efleysiz üremeyi içeren karmafl›k bir hayat döngüsünesahiptir. Efleysiz üreme faz›nda; misel haploid spor üretiminin gerçekleflti¤i spo-rangia’y› oluflturur. Genetik olarak farkl› karakterlere sahip olan sporangiospor-lar serbest kald›klar›nda etrafa yay›l›r ve yeniden çimlenirler ve böylece vejetatifolarak geliflen misellerin oluflmas›n› sa¤larlar.

Efleyli üremede ise farkl› kimyasal belirteçlere sahip olan farkl› çiftleflme karak-terlerinde miseller bulunmaktad›r. Farkl› çiftleflme tipleri bir birine yak›nlaflt›klar›n-da birkaç nükleus içeren hifsel bir uzama (gametangia) olufltururlar. ‹ki gametan-gian›n birleflmesi haploid nükleuslar›n kar›flmas›n› sa¤lar ve böylece kurakl›k ve di-¤er olumsuz koflullara karfl› dirençli olup bu tür koflullarda inaktif halde durabilen(dormant) heterokaryotik zigosporangium oluflumu bafllat›lm›fl olur. Koflullar uy-gun hale geldi¤inde farkl› haploid nükleuslar birleflir ve diploid nükleuslu olgun zi-gospor haline gelir. Sonras›nda ise mayoz bölünmenin gerçekleflmesi ile bir spo-rangium içerisinde zoosporangium germinantlar› fleklinde haploid sporlar›n mey-dana gelmesi sa¤lanm›fl olur. Efleysiz üremede oldu¤u gibi genetik olarak farkl›olan bu sporlar›n sporangiumlardan sal›nmas› ile yeni bireylerin geliflmesi sa¤lan›r.

Zygomycetes grubuna ait üyeler en çok hangi g›da grubunu kontamine etmeleriyle tan›-n›rlar?


Zoospor: Efleysiz olaraküretilen kamç›l› ve hareketlispordur.

Sönositik: Çok nükleusluhücre.

Sporangiospor: Sporangia(spor kesesi) içinde oluflanefleysiz sporlard›r.

Heterokaryotik: Farkl›genetik karakterlerdenükleuslerin bulunmas›d›r.

Zigospor: Zygomycetes s›n›f›küflerde iki ayr› hifinbirleflmesi sonucu meydanagelen efleyli üreme sporudur.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



5

GlomeromycetesGlomeromycetes nispeten küçük bir gruptur ancak yinede ekolojik olarak anaöneme sahiptir. Di¤er fungal gruplar›n aksine glomeromycetes sadece 160 türe sa-hiptir. Bilinen tüm türleri tipik olarak otsu bitki kökleri ile baz› durumlarda daa¤açs› bitkiler ile ortak yaflam sonucu oluflan arbuskular mikoriza olarak bilinenendomikoriza fleklindedir. Endomikorizal iliflkide fungal hifler bitki hücre duvar›n-dan içeri girerler ve fliflkin veziküller veya arbuskuller olufltururlar. Hif ve bitkihücre sitoplazmas› aras›nda etkileflim yüzeyinin artmas› ile arbuskul oluflur ve böy-lece bitkinin topraktan mineral kazanmas›n› sa¤lar.

Bitki simbiyontu olarak Glomeromycetes grubunun vaskular bitkilerin yeryüzünetutunabilmeleri konusunda önemli roller oynad›¤› düflünülmektedir. Ayr›ca bu grupüyelerinin hepsi de bitkilerden ba¤›ms›z olarak geliflme yetene¤ine sahip de¤ildir.

Glomeromycetes grubuna ait üyelerin bitkiler ile meydana getirdi¤i ortak yaflam hangi tipfungal ekolojiye uygundur?

AscomycetesAnahtar Cinsler: Saccharomyces, Candida, NeurosporaAscomycetes büyük ve oldukça yayg›n bir gruptur. Ascomycetes, ekmek ve birayap›m›nda kullan›lan Saccharomyces mayas› gibi ilkin tek hücreli türlerden ekmekküfü olan Neurospora crassa gibi filamentli olarak geliflen türlere kadar çeflitlilikgöstermektedir. Sucul ve karasal çevrelerin bir temsilcisi olan ascomycetes grubuisimlerini tafl›d›klar› aski’den (tekil hali; askus) al›rlar. Askokarplar›n içinde askusdenen yap›lar›n bulunmas› ile di¤er funguslardan ayr›l›rlar. Askuslar farkl› eflleflmetiplerindeki iki haploid çekirde¤in birleflmesi ve diploid çekirde¤in oluflmas›n› ta-kiben eden mayoz bölünme sonucu meydana gelen haploid özellikli askosporla-r› içermektedir. Askosporlar sayesinde efleyli olarak ço¤alan ascomycetes grubufunguslar konidiofor denilen özelleflmifl hifler ucunda mitoz bölünme ile meydanagelen kondiosporlar sayesinde de efleysiz olarak ço¤al›rlar. Ascomycetes’lerin eko-lojik rolleri ölü bitki materyallerinin ilkin parçalay›c›lar› olmalar›n›n yan› s›ra or-man a¤açlar› ile ektomikorizal etkileflim gösterirler. Grubun büyük bir ço¤unlu¤uise Cyanobacteria veya yeflil algler ile simbiyotik yaflam sonucu likenleri meydanagetirmektedir.

Ascomycetes s›n›f›nda görülen askokarp tipleri nelerdir?

Maya hücreleri bakteriyel hücrelerden oldukça büyüktür ve prokaryotik hücre-lerden büyük boyutlar›, nükleus ve sitoplazmik vakuollerinin varl›¤› ile mikrosko-bik olarak ay›rt edilebilirler. Ço¤u maya fakültatif aerobtur ve fermentatif metabo-lizma kadar aerobik metabolizmaya da sahiptirler. Birkaç maya türü ise hayvanlarile özellikle de böcekler ile ortak bir yaflama sahipken, baz›lar› hayvan ve insanlariçin patojeniktir.

En önemli ticari mayalar ekmek ve bira yap›m›nda kullan›lan Saccharomycescinsi üyeleridir. Bu mayalar›n orijinal habitatlar› ise flüphesiz meyve ve meyve su-lar›d›r. Ancak ticari olarak kullan›lan maya türleri endüstriyel verimlili¤i artt›rmakamac› ile yap›lan genetik de¤iflikliklerden dolay› do¤al habitatlarda bulunan yaba-ni maya türlerinden oldukça farkl›d›r. Genom dizisi tamamlanan ilk ökaryotik can-l› S. cerevisiae’ dir (fiekil 7.7).


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



7

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



6

Askokarp: Askogenik hifler,askuslar ve bunlar› saranörtüden meydana gelenfruktif›kasyon organ›naaskokarp denir.

Askus: Askospor meydanagetiren spor kesesidir.

Askospor: Ascomycetess›n›f›nda görülen, askusdenilen spor keselerindesekiz adet olarak meydanagelen haploit spor.

BasidiomycetesAnahtar Cinsler: Agaricus, AmanitaBasidiomycetes’ler 30.000’in üzerinde tan›mlanm›fl türü olan büyük bir fungus gru-budur. Pek ço¤u ticari olarak üretilip yenebilen Agaricus gibi flapkal› mantarlar ileAmanita gibi zehirli mantarlard›r. Bu grup içerisinde mayalar ile bitki ve insanlariçin patojen türler bulunmaktad›r. Basidiomycetes’in en karakteristik özelli¤ininvitro’da nadiren üretilmelerine ra¤men basidium (ço¤ul; basidia)lar›n oluflumu-dur. Basidiumlar genellikle bölmesizdir ve sterigma denilen küçük ç›k›nt›l› yap›-lard›r. Her bir sterigmadan haploid bir mayospor (basidiospor) oluflur. Bu basi-diosporlar olgunlaflt›¤›nda rüzgâr arac›l›¤›yla da¤›t›l›rlar. Genellikle misel a¤›ndanoluflmufl bir tallusa sahiptirler. Fakat baz›lar› tipik maya formundad›r.

Her bir fungus s›n›f›na ait üreme ve spor tipi/tipleri nelerdir?

Funguslar ile ilgili genifl bilgi ve görsel materyal için http://www.doctorfungus.org sitesinebak›n›z.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



8

Basidium: Basidiomycetes’tefungus sporlar›n›n olufltu¤utabakad›r.

Sterigma: Basidium’dangeliflerek uç k›sm›ndabasidiosporu tafl›yan sapt›r.

Basidiospor: Karakteristikolarak Basidiomycetes s›n›f›üyeleri taraf›ndan basidiumiçinde oluflturulan spordur.

fiekil 7.7

Saccharomycescerevisiae’ye aithücreler vetomurcuklananhücre yap›s›,100x.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P




Ökaryotik hücre yap›s›n› aç›klayabilmek ve ökar-

yotik mikrobiyal çeflitlili¤i s›ralayabilmek.

Ökaryotik hücreler membranla çevrili bir genetikmateryale ve hücre içi sistemlere sahip olmalar›ile prokaryotik canl›lardan ay›rt edilirler. Bu özel-lik onlar›n daha karmafl›k bir sisteme sahip ol-mas›n› sa¤lamaktad›r. Sahip olduklar› hücre içiyap›lar aras›nda mitokondriumlar, kloroplastlar,endoplazmik redikulum, mikrozomlar, golgi ci-haz›, ribozom ve mikrotübüller bulunmaktad›r.Ökaryotik hücresel özelliklere sahip olan mikro-organizmalar ise funguslar, protistler ve alglerolarak üç ana bafll›k alt›nda incelenmektedir.

Fungus biyolojisini ve filogenetik özelliklerini

aç›klayabilmek.

Funguslar küf, flapkal› mantar ve mayalar› kapsa-maktad›r. Karakteristik olarak ipliksi yap›dad›r-lar. Geliflim süreçlerinde hif denen bu ipliksi ya-p›lar›n dallanmas› ile miselyal bir a¤ oluflumumeydana gelmektedir. Kompleks organik bile-fliklerin ekstrasellüler enzimler ile parçalanma-s›ndan sonra hücre içine tafl›nmas›n› kapsayanheterotrofik bir yaflam gösterirler. Yaflamlar›n›saprofitik, parazitik veya di¤er canl›lar ile simbi-yotik bir iliflki halinde devam ettirebilirler. Chytri-diomycetes, Zygomycetes, Glomeromycetes As-comycetes ve Basidiomycetes olmak üzere beflfarkl› s›n›fa ayr›lmaktad›rlar. Ana habitatlar› top-rak olup baz› s›n›f üyeleri ile sucul habitatlardada karfl›lafl›labilmektedir.

Protist biyolojisini ve filogenetik özelliklerini aç›k-

layabilmek.

Protistler hücre duvar› olmayan ökaryotik tek hüc-reli canl›lard›r. Genel olarak sil, flagella, yalanc›ayak ve miyonem gibi hareket organellerine sa-hiptirler. Enerji ihtiyaçlar›n› aerobik veya anaero-bik metabolizma ile sa¤layabilirler. Besinlerini isefagositoz, pinositoz ya da membran tafl›ma sistemiile alabilirler. Bir grup protist ise yaflamlar›n› para-zit olarak devam ettirmektedir. Çok çeflitli morfo-lojik özellik gösterdikleri gibi çok farkl› çevrelerdede bulunabilirler. Pek çok protozoa ise insan top-lulu¤u ve sa¤l›¤› üzerinde önemli roller oynamak-tad›r.

Alg biyolojisini ve filogenetik özelliklerini

aç›klayabilmek.

Tek hücreli ya da koloni yaflam› gösteren alglerklorofil içermelerinden dolay› genelde yeflil renk-lidir ve oksijenli fotosentez yapabilirler. Ço¤u algflagellaya sahiptir ve alglerde sil bulunmamakta-d›r. Sucul habitatlar›n yan› s›ra nemli topraklar-da, yüzme havuzunda, göllerde ve akvaryumlar-da yaflamlar›n› sürdürebilirler.

Özet

1NA M A Ç

2NA M A Ç

4NA M A Ç

3NA M A Ç


1. Ökaryotik organizmalara ait hücre duvar›nda afla¤›-dakilerden hangisi bulunmaz?

a. Peptidoglikanb. Mannanc. Selülozd. Glukane. Kitosan

2. Afla¤›dakilerden hangisi endosimyozu destekleyenbir kan›t de¤ildir?

a. Mitokondri ve kloroplastlar›n 70S ribozomlarasahip olmas›

b. Mitokondri ve kloroplastlar›n gen yap›s› olarakprotistler ile ortak bölgelere sahip olmas›

c. Mitokondri ve kloroplastlar›n prokaryotlar üze-rinde etkili olan antibiyotiklere karfl› duyarl› ol-malar›

d. Mitokondri ve kloroplastlar›n kendilerine aitDNA’s›n›n olmas›

e. Mitokondri ve kloroplast DNA’s›n›n kovalentolarak paketlenmifl halkasal formda olmas›

3. Afla¤›dakilerden hangisi funguslar›n beslenme yön-temlerindendir?

a. Fagositozb. Pinositozc. Hücre d›fl› enzimlerin kullan›m›d. Hücre içi enzimlerin kullan›m›e. Yalanc› ayaklar

4. Afla¤›dakilerden hangisi funguslar›n efleyli üremesi-ne hizmet eden bir spor tipidir?

a. Konidiab. Artrosporc. Klamidospord. Zigospore. Zoospor

5. Afla¤›dakilerden hangisi Ascomycetes grubu fungus-lar taraf›ndan oluflturulan efleyli üreme sporudur?

a. Basidiosporb. Askosporc. Klamidospord. Artrospore. Zigospor

6. Afla¤›dakilerden hangisi anoksijenik metabolizmayasahip bir protist örne¤idir?

a. Parabazalidlerb. Euglenozoonlarc. Alveolatlard. Amoebozoae. Cercozoon

7. Afla¤›dakilerden hangisi Afrika uyku hastal›¤› etme-ni olan protist s›n›f›d›r?

a. Oomycetlerb. Entamoebalarc. Radiolarianlard. Kinetoplastidlere. Dinoflagellatlar

8. Afla¤›dakilerden hangisi Amoebozoa s›n›f›n› di¤erprotistlerden ay›ran temel özelliktir?

a Hidrogenozoma sahip olmas›b. Heterotrof olmas›c. ‹p benzeri yalanc› ayaklara sahip olmas›d. Klorofil içermesie. Lob benzeri yalanc› ayaklara sahip olmas›

9. Afla¤›dakilerden hangisi tek hücreli k›rm›z› alglerink›rm›z› renkli olmas›n› sa¤layan pigmenttir?

a. Fikoeritrinb. Fikobiliproteinc. Klorofil ad. Klorofil be. Klorofil c

10. Afla¤›dakilerden hangisi tek hücreli yeflil alg örne¤idir?a. Paramecium

b. Cyanidioschyzon

c. Volvox

d. Apicomplexan

e. Giardia



Penisilin’in Keflfi

Fleming Lochfield, ‹skoçyado¤umludur. Kilmarnock’takiakademide iki y›l bulunmufl veard›ndan Birinci Dünya Savafl›ç›kana dek Londra’daki St.Mary’s Hastanesi’nde hizmetvermiflti. Savafl esnas›nda cep-helerde bulunmufl ve bu hiz-meti s›ras›nda askerlerin en-feksiyonlar sonucu korkunç

ölümlerine flahit olmufltu. Savafl›n bitiminden sonra St.Mary’s Hastenesi’ne geri dönmüfl ve çal›flmalar›n› anti-septikler üzerinde yo¤unlaflt›rm›flt›.Fleming’in laboratuvar› her zaman da¤›n›k olurdu, fa-kat 1928 y›l›n›n Eylül’ünde bu durum bir avantaja dö-nüfltü, laboratuvar›n dört bir yan›na da¤›lm›fl türlü de-neyleri bir düzene sokmaya çal›fl›yordu. S›raya koyar-ken her birini dikkatle inceliyordu ki ilginç bir mantarkolonisi keflfetti, mantarlar Staphylococcus aureus bak-terisi taraf›ndan sar›lm›fl kaplarda yetiflmifllerdi. Fakatdikkatle incelendi¤inde görünecekti ki bu mantarlar,zararl› olmaya potansiyeli olan bakterileri y›k›yordu.Bunun anlam› mantar›n zararl› hücreleri yok etti¤iydi.Bunun önemini hemen kavrad› ve bir y›l sonra(1929’da) Penisilin ad›n› verdi¤i keflfi hakk›nda bir ma-kale yay›nlad›.Fleming genellikle bahçe topra¤› ile çal›fl›rd›, bu da birkimyager için zor bir iflti, çünkü bahçe topra¤›n› analizetmek, elemek ve içinde do¤ru mantarlar› yetifltirmekuzun ve zahmetli bir süreçti. Fleming buluflunu bura-dan daha ileriye tafl›mad›. Buluflun bu günkü halinegelmesi iki farkl› bilim adam›na kalm›flt›, Howard Flo-rey ve Ernst Boris Chain, penisilininin gelifltirilip etkilibir hale getirilmesini sa¤lad›lar. Bu çal›flmalar› sayesin-de ‹kinci Dünya Savafl› ve sonras›nda pek çok insan›nyaflam› kurtuldu.

Kaynak: http://tr.wikipedia.org/wiki/Alexander_Fle-ming

1. a Ayr›nt›l› bilgi için “Ökaryotik Mikroorganiz-malar” konusuna bak›n›z.

2. b Ayr›nt›l› bilgi için “Ökaryotik Mikroorganizma-lar” konusuna bak›n›z.

3. c Ayr›nt›l› bilgi için “Funguslar” konusuna bak›n›z.4. d Ayr›nt›l› bilgi için “Funguslar” konusuna bak›n›z.5. b Ayr›nt›l› bilgi için “Funguslar” konusuna bak›n›z.6. a Ayr›nt›l› bilgi için “Protistler” konusuna bak›n›z.7. d Ayr›nt›l› bilgi için “Protistler” konusuna bak›n›z.8. e Ayr›nt›l› bilgi için “Protistler” konusuna bak›n›z.9. a Ayr›nt›l› bilgi için “Algler” konusuna bak›n›z.10. c Ayr›nt›l› bilgi için “Algler” konusuna bak›n›z.

S›ra Sizde Yan›t Anahtar›S›ra Sizde1

Nistatin, Amfoterisin B, Siklohekzimid,

S›ra Sizde 2

Pek çok fungustan farkl› olarak yaflam döngüleri diplo-id efleysiz üreme safhas›n› ve diploid efleyli üreme saf-has›n› içerirler, filogenetik olarak oomycetler funguslar-dan uzak ve di¤er stramenopillere oldukça yak›nd›rlar,hücre duvarlar› fungal hücre duvar›nda bulunan kitinyerine selüloz içerir ve flagellal› hücrelere sahiptirler.

S›ra Sizde 3

Plasmodial c›v›k mantarlar; 2 nükleusa sahiptir ve küt-lesel sitoplazmik ak›nt› ile ameboid hareket sa¤layabi-lirler. Hücresel c›v›k mantarlar ise tek nükleusa sahiptirve hareket ve beslenme bireyseldir.

S›ra Sizde 4

Agar mikrobiyolojik besi ortamlar›n›n haz›rlanmas› ala-n›nda kat›laflt›r›c› ajan olarak kullan›lmaktad›r.

S›ra Sizde 5

Zygomycetes üyeleri en çok ekmek kontaminant› ola-rak tan›n›rlar ve siyah ekmek küfü olarak bilinirler.

S›ra Sizde 6

Glomeromycetes üyeleri ve bitkiler aras›ndaki etkile-flim mikorizal simbiyotik iliflkidir.

S›ra Sizde 7

Ascomycetes s›n›f›na ait askokarp tipleri; Kleistotesium,Peritesium, Apotesium ve Askostromad›r.

Okuma Parças› Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar›


S›ra Sizde 8 Madigan, M. T., Martinko, J. M., Dunlap, P. V. & ClarckD. P. (2009). Brock Biology of Microorganisms. (12.Bask›) Pearson Education Inc., San Francisco.

Sümer, S. (2006). Genel Mikoloji. Nobel Yay›n Da¤›t›m,Ankara.

Gadd, G. M. (1993). Interactions of Fungi with ToxicMetals. New Phytol, 124: 25-60.

Deacon , J. W. (1980). Introduction to Modern Myco-

logy, Basic Microbiology. Vol.: 7, Blackwell Scienti-fic Publications, New York

Cappuccino J. G. ve Sherman, N. (1987). Microbiology,

a laboratory manual. The Benjamin/CummingsPublishing Company, Inc. California.

Guarro, J., Gene, J. & Stchigel, A. M. (1999). Develop-ment in Fungal Taxonomy. Clinical Microbiology

Reviews, 454-500.Oliver, R. P. & Schweizer, M. (1999). Molecular Fungal

Biology, Cambridge Uni. Press., Cambridge, UK.Pieckova, E. & Jesenska, Z. (1999). Microscopic Fungi

in Dwellings and Their Health Implications in Hu-mans. Ann. Agric Environ Med 6: 1-11.

Baflvurulabilecek Kaynaklarhttp://comenius.susqu.edu/bi/202/DOMAINS/default.

htm, Eriflim tarihi: 10/5/09http://www.doctorfungus.org, Eriflim tarihi: 10/5/09http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPa-

ges/P/Protists.html, Eriflim tarihi: 10/5/09http://tr.wikipedia.org/wiki/Alexander_Fleming, Eriflim

tarihi: 10/5/09


Fungus s›n›f› Üreme tipi/

tipleri

Spor tipleri

Chydridiomycetes Efleysiz üreme Zoospor

Zygomycetes Efleyli

Efleysiz üreme

Zigospor

Sporangiospor

Glomeromycetes Efleysiz üreme Koenositik hif

geliflimi

Acomycetes Tomurcuklanma

Efleyli

Efleysiz üreme

Mayalarda yeni

yavru oluflumu

hücre oluflumu

Askospor

Konidia

Basidiomycetes Efleyli üreme

Efleysiz

Basidiospor

Vejetatif misel

geliflimi

Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;DNA ve RNA’n›n yap›s› ve fonksiyonlar›n› aç›klayabilecek,Kal›t›m›n moleküler temellerini aç›klayabilecek,DNA replikasyonu olay›n› aç›klayabilecek,Genetik ifadenin nas›l meydana geldi¤ini, DNA’daki bilginin RNA yoluylaproteinlere nas›l transfer edildi¤ini aç›klayabilecek,Prokaryotik organizmalarda kal›t›m mekanizmalar›n›n neler oldu¤unu ve ka-l›t›m bilgisinin nas›l aktar›ld›¤›n› aç›klayabilecek,Mutasyonlar›n ne oldu¤unu ve mutasyon tiplerini aç›klayabileceksiniz.


• DNA çift sarmal›• DNA replikasyonu• Protein sentezi• Transkripsiyon• Transformasyon

• Translasyon• Transdüksiyon• Konjugasyon• Plazmid• Mutasyon

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

NNNN

N

N

Genel Mikrobiyoloji

• MOLEKÜLER B‹YOLOJ‹N‹NTEMELLER‹

• PROKARYOT VE ÖKARYOTLARDAGENOM

• PROKARYOTLARDA GENTRANSFER‹ VE REKOMB‹NASYONMEKAN‹ZMALARI

• MUTASYONLAR


Mikrobiyal Geneti¤e Girifl ve Mutasyonlar

MOLEKÜLER B‹YOLOJ‹N‹N TEMELLER‹ Mikroorganizmalar›n hem prokaryotik hem de ökaryotik hücre yap›s›na sahip can-l› gruplar› içerdiklerini biliyoruz. Bu nedenle mikroorganizmalar›n yaflamsal faali-yetlerini sürdürebilmesi ve nesillerini devam ettirebilmeleri için gerekli olan gene-tik materyalin yap›s› ve genetik olaylar, prokaryot ve ökaryotlar aras›nda karfl›lafl-t›rma yap›larak verilecektir.

Hem ökaryotik hem de prokaryotik hücrelerde iki tip nükleik asit bulunmakta-d›r. Bunlardan deoksiribonükleik asit (DNA), genetik bilgiyi tafl›yan moleküldür.Ribonükleik asitler (RNA) ise farkl› tiplerde olup, DNA’n›n tafl›d›¤› bilginin kullan›-larak protein sentezinin gerçeklefltirilmesinde fonksiyon gösterirler.

Makromoleküller ve Genetik BilgiDeoksiribonükleik asit (DNA), nükleotid ünitelerinin oluflturdu¤u bir polinükleo-tid zinciridir. Hücrede bulunan tüm proteinlerin aminoasit dizilimleri ve çeflitli ri-bonükleik asitlerin (tRNA, rRNA) baz dizilimleri bilgisi bu makromoleküller üzerin-de bulunmaktad›r. Bu molekülün yap›tafllar› deoksiriboz, fosforik asit ve N içerenbazlard›r. Bazlar pürin (adenin ve guanin) ve pirimidin (sitozin ve timin) ad› veri-len iki farkl› gruptan olabilir. Bazlar ribozun 1. karbon atomuna pirimidinlerde N1,pürinlerde ise N9 atomundan kovalent ba¤la ba¤l›d›rlar. Bu ba¤a N-glikozil ba¤›denilmektedir. Fosfat ise pentozun 5’ karbon atomundan ester ba¤› yapar. K›saca-s› DNA molekülü içindeki bir nükleotiddeki fleker bir sonraki nükleotiddeki fosfatgrubuyla ba¤ yapar. Bu flekilde azotlu bazlar zincirin yan gruplar› olacak flekildeuzun bir fleker-fosfat zinciri kurulur. Pürin ya da pirimidin bazlar›ndan birinin de-oksiribozla birleflmesinden oluflan bilefli¤e deoksiribonükleozid (k›saca nükleozid)ad› verilir.Nükleozid fosforik asitle birleflti¤inde ise üçlü yap› olan “nükleotid”meydana gelir.

Mikrobiyal Geneti¤e Girifl ve Mutasyonlar

DNA molekülü her 3.4 nanometrede bir dönen bir sarmal yap›s›na sahiptir.DNA sarmal›nda bulunan pirimidin bazlar› karfl› sarmaldaki pürin bazlar› ile birlefl-ti¤ine göre bir DNA molekülünde ne kadar pirimidin varsa o kadar da pürin baz›bulunacak demektir. Di¤er bir deyiflle say›sal olarak A=T ve G=C olur.

DNA’daki bu nükleotidlerin diziliflleri tüm canl›lar›n kal›tsal özelliklerini belir-lemektedir. Bu dizilifl proteinlerin aminoasit diziliflini de belirlemektedir.

DNA molekülleri genel olarak tekli yap›da bulunmazlar. Ayn› yap›daki iki zin-cir, z›t yönlerde ve merdivenin dikey k›s›mlar› fleklinde düzenlenir ve aralar›ndamerdivenin basamaklar›n› oluflturan azotlu bazlar bulunur. Karfl›l›kl› gelen iki zin-cirin bazlar› aras›ndaki hidrojen ba¤lar› iki zinciri bir arada tutar. Sonuçta oluflançift zincirli molekül çift sarmal fleklinde k›vr›l›r. Bu düzenleme sayesinde, bir tekzincirin baz dizilimi di¤er zinciri de belirlemektedir ve her hücre bölünmesinde ikizincir ayr›l›p, daha sonras›nda her biri birer kopyas›n› oluflturabilmektedir.

Nükleik asitlerin ikinci önemli s›n›f› ribonükleik asitler ya da k›saca RNA’lard›r.RNA’lar›n farkl› tipleri protein sentezinde farkl› roller oynamaktad›rlar. DNA veRNA aras›ndaki temel farklar ise flöyle s›ralanabilir;

• RNA’lardaki fleker riboz, DNA’lardaki ise deoksiribozdur.• DNA’daki bazlardan timin yerine RNA’da urasil denen benzer bir baz bu-

lunmaktad›r.• RNA tek zincirli iken DNA genelde çift zincirlidir.

DNA ReplikasyonuProkaryotik ya da ökaryotik tüm canl› hücreler, bölünerek ço¤alma olay› öncesin-de, genetik materyallerinin iki yavru hücreye eflit olarak bölünebilmesi için önce-likle DNA’lar›n›n bir kopyas›n› oluflturmaktad›rlar. ‹flte hücrelerde DNA molekülü-nün kendini kopyalayarak bir eflini oluflturmas› olay› DNA replikasyonu olarakadland›r›lmaktad›r.

DNA molekülünün eflleflmesinde, sarmal›n kollar›n› birbirine ba¤layan zay›fhidrojen ba¤lar› fermuar gibi aç›l›r; her iki kolda, efllerinden ayr›lan pürin ve piri-midin uçlar› aç›kta kal›r. Hücrenin sitoplazmas›nda bulunan çeflitli nükleotitleriniki kol aç›ld›kça, kollarda bulunan uygun bazlar›n karfl›lar›na gelmeleriyle kendinieflleme bafllam›fl olur. DNA’n›n ikili sarmal› birbirinden ayr›ld›¤› zaman, kural ola-rak Adenin grubu Timin grubuyla, Guanin grubuysa Sitozin grubuyla birleflerek


fiekil 8.1

Pürin ve pirimidinbazlar›.

A+G=T+C, A/T=1 veG/C=1’dir.

DNA molekülünün kendinikopyalayarak bir eflinioluflturmas› olay› DNAreplikasyonu olarakadland›r›lmaktad›r

Replikasyon olay›semikonservatiftir. Yanioluflan yeni zincirlerden herbiri orijinal atasal zincirleeflleniktir. Baflka bir deyiflleoluflan iki adet çift sarmalyap›da, bir eski ve bir deyeni zincir mevcuttur.

yerlerini al›rlar. Di¤erleri uymad›klar› için geri çevrilirler. Yine ayn› flekilde, eskizincirdeki Adeninler Timinlerle, Sitozinler Guanin gruplar›yla ikili s›ray› tamamla-mak için birleflirler. Bütün nükleotitler efllendi¤inde ise, yeni zincir oluflturulmuflve DNA kendini efllemifltir. Kopyalanan yeni DNA iplikleri tamamen ayn›d›r.

DNA replikasyonu olay›nda ifllem daima 5’ ucundan 3’ ucuna do¤ru gerçekle-flir. Yeni gelen nükleotidin 5’ fosfat› kendinden önce zincire eklenmifl olan nükle-otidin 3’ hidroksil k›sm›na ba¤lan›r. Burada yeni nükleotidlerin zincire eklenmesi-ni kataliz eden enzimlere DNA polimeraz enzimleri denir. Bunlar›n farkl› tipleribulunabilmektedir. Örne¤in Escherichia coli bakterisi 5 farkl› DNA polimeraz enzi-mine sahiptir. Bunlardan DNA polimeraz III kromozomal DNA’n›n replikasyonuiçin ana enzim konumunda iken di¤erleri DNA hasarlar›n›n tamirinde görev almak-tad›rlar. Bilinen tüm DNA polimerazlar 5’ → 3’ yönünde sentez yapmaktad›rlar. Fa-kat bilinen hiçbir enzim yeni bir zincirin sentezini bafllatamazlar. Sadece yeni nük-leotidleri var olan zincire ekleyebilirler. Bu nedenle yeni bir zincirin sentezinin bafl-layabilmesi için primer ad› verilen ve yeni nükleotidlerin üzerine ba¤lanabilece¤iyap›lara ihtiyaç vard›r. Ço¤u durumda primer k›sa RNA parçalar›d›r. Primerler, pri-maz ad› verilen özel bir RNA polimeraz enzimi taraf›ndan sentezlenirler. Bu enzimreplikasyon çatal›n›n hemen a¤z›nda yer al›r ve gerektikçe primer sentezler.

Prokaryotlarda replikasyon incelendi¤inde replikasyon çatal›n›n solunda DNAsentezi 5’ → 3’ yönünde kesiksiz olarak devam etti¤i görülmektedir. Çatal›n sa¤›n-da ise yine 5’ → 3’ yönünde ve Okazaki fragmentleri halinde sentezlenen DNAtek zinciri DNA ligaz enzimi arac›l›¤›yla birbirine eklenmekte, yine kesiksiz zincirflekline dönüfltürülmektedir. Bakteri hücresi kromozomlar›nda DNA sentezi bir ori-jin noktas›ndan bafllarken, ökaryotik hücre kromozomlar›nda ise DNA sentezi bin-lerce orijin noktas›nda ayn› anda bafllamaktad›r.

RNA Sentezi (Transkripsiyon)DNA molekülünde flifrelenmifl kal›tsal bilginin protein moleküllerine çevrilmesiolay›ndaki ilk aflama transkripsiyondur. Transkripsiyon olay›nda DNA’da tafl›nanbilgi protein sentezinde kullan›lmak amac›yla mRNA’ya aktar›lmaktad›r. Bu ifllems›ras›nda RNA polimeraz enzimi ifl görmektedir. RNA polimeraz enzimi, DNA zin-cirindeki baz s›ras›n› okuyarak, bu bazlarla tamamlay›c› bazlara sahip ribonükle-otidleri oluflmakta olan RNA zincirinin 3’-OH ucuna ekler. Transkripsiyon sonun-da DNA’daki timin karfl›s›na RNA zincirinde bir adenin, DNA’daki adenin karfl›-s›na RNA’da urasil, sitozinin karfl›s›na guanin ve guanin karfl›s›na sitozin s›rala-n›r. K›sacas› DNA’da bulunan timin RNA’da yerini urasil’e b›rak›r. DNA sentezin-de oldu¤u gibi transkripsiyonda da RNA sentezi 5’ → 3’ do¤rultusunda ilerler.Yani, eski polimer 3’ → 5’do¤rultusunda okunur; yeni, tümleyici polimer 5’ → 3’do¤rultusunda oluflur.

Ökaryotik transkripsiyonda üç farkl› RNA polimeraz vard›r, bunlar farkl› s›n›fgenleri okumaktan sorumludur. Prokaryotik transkripsiyonda ise bütün genler tekbir RNA polimeraz taraf›ndan okunur. Arkea üyesi prokaryotlar›n da bir RNA poli-meraz› vard›r ama çal›flma mekanizmas› ökaryotik RNA polimerazlar›nki gibidir.Prokaryot polimeraz› dört alt birimden (α2, β, β’ ve ϖ) oluflur. “Sigma (σ)” olarakadland›r›lan bir di¤er protein ise RNA polimeraz›n belli promotörlere ba¤lanmas›-n› sa¤lar ama RNA’n›n sentezi için gerekli de¤ildir. Sigman›n birkaç çeflidi vard›r vehangi genin okunaca¤› RNA polimeraza ba¤l› olan sigma alt biriminin türüne ba¤-l›d›r. Ökaryotik polimerazlar›n daha fazla say›da alt birimi vard›r.

1798. Ünite - Mikrobiyal Genet i¤e Gi r ifl ve Mutasyonlar

Okazaki Fragmentleri: DNAreplikasyonunda, eflleflensarmallar›n birisi 5’-3’yönünde yer al›rken di¤eri3’-5’ yönünde yer al›r. Busebeple DNA polimerazenzimi iki sarmalda birdenilerlerken 5’-3’ yönündekini,okuma yönü do¤rultusundagitti¤i için daha kolay vekesintisiz olarakkopyalarken; 3’-5’yönündekini ufak parçalarhalinde kopyalay›p sonradanbirlefltirir. ‹lk önce kesikhalde bulunan ve dahasonradan birlefltirilen buufak parçalara “Okazakifragmentleri” denilir.

Promotör: Genlerintranskripsiyonunukolaylaflt›ran, DNA’n›n birbölümüdür.

Prokaryot ve ökaryotlarda transkripsiyon mekanizmalar›n›n ayr›nt›lar› farkl›l›kgösterir. Prokaryotlar›n nükleus (çekirdek) zarlar› olmad›¤› için, oluflmakta olanRNA’n›n ayn› anda ribozomlar taraf›ndan da okunup çevrimi yap›labilir. Oysaökaryotlarda, RNA çekirdek içinde olufltuktan sonra ribozomlar›n bulundu¤u si-toplazma ve endoplazmik retikuluma tafl›n›r. Dolay›s›yla transkripsiyon ve trans-lasyon farkl› mekân ve zamanlarda gerçekleflir.

Transkripsiyon üç aflamadan oluflur: bafllama, uzama ve sonlanma. Buna ekolarak ökaryotlarda bir ifllenme aflamas› vard›r. Prokaryot RNA’lar sentezlendiktensonra herhangi bir ifllemden geçmeden ribozomlar taraf›ndan okunarak proteinsentezinde kullan›l›rlar; hatta bir RNA’n›n sentezi bitmeden bir ribozom onun çe-virisini yapmaya bafllar.

Ökaryotlarda en son mRNA’n›n oluflmas› için bir tak›m ifllemlerden geçer. Buifllemler aras›nda bafll›k tak›lmas›, poliadenilasyon ve intron ç›kar›lmas› vard›r.

Protein SenteziBiyolojik bilgi ak›fl›ndaki ilk iki ad›m›n replikasyon ve transkripsiyon oldu¤unugörmüfltük. Bu iki olay temelde “nükleik asit kal›plar›na uygun olarak yeni nükle-ik asitlerin yap›m›” olarak nitelendirilebilir. Biyolojik bilgi ak›fl›ndaki son ad›m datranslasyon’dur. Ancak burada oluflan ürün bir nükleik asit yerine bir proteindir.Bakterilerde DNA’n›n kodlay›c› kolunun kopyas› olan mRNA’n›n sentezi sürerkendi¤er taraftan da mRNA üzerindeki genetik bilginin aminoasit diline çevrilmesi ri-bozomlarda gerçekleflmektedir. Ribozomlar›n seçici özellikleri yoktur ve hangi ge-netik bilgi gelirse onun çevirisini yaparlar. Ayn› mRNA zinciri üzerine ribozomlarbirçok noktadan tutunur ve hücrede ayn› anda farkl› yüzlerce, binlerce proteininsentezini gerçeklefltirirler.

Her bir proteindeki aminoasitlerin spesifik dizilifli mRNA’daki spesifik bazlar›nspesifik diziflli ile belirlenmektedir. Bir polipeptidin aminoasit dizilifli ile genin bazdizilifli aras›nda do¤rusal bir iliflki vard›r. Polinükleotid iplikçiklerinde bulunan 4baz›n (A,T,G,C) dizilifl s›ras›nda, çok önemli birimlerin flifreleri (genetik kodlar)sakl› olarak bulunur. Bu bazlardan yan yana bulunan 3 tanesi bir aminoasitin ko-donunu oluflturur (triplet ya da kodon). Bu üçlü sistemde 64 (43) kodon bulun-maktad›r. Bu duruma göre 20 aminoasit için 64 kodon vard›r ve her bir aminoasitiçin de en az bir veya birden fazla kodon bulunacak demektir. Örne¤in, fenilala-nin aminoasiti için UUU veya UUC, serin aminoasiti için UCU veya UCC veya va-lin için GUU, GUC, GUA ve GUG gibi birden fazla triplet fonksiyon yapar.

mRNA’daki kodonlara göre gerekli aminoasitleri ribozomlara tafl›yan elemanlartRNA’lard›r. Her amino asit için en az bir tRNA bulunur. Protein sentezini bafllatanmRNA üzerindeki AUG kodonudur.

Bakterilerde genetik kodlar ve özellikleri üzerine flunlar› söyleyebiliriz:• Kodlar triplettir, üç baz›n birleflmesinden meydana gelmifllerdir.• Kodlar de¤iflkendir. Her aminoasit için bir veya birden fazla triplet bulun-

maktad›r.• Kodlar birbiriyle çak›flmazlar. Bir triplette bulunan bazlar ayn› anda baflka

bir aminoasiti kodlamazlar. Yani ayn› harflerle oluflan bir kodon ancak biraminoasitin flifresini teflkil eder.

• Kodlar aras›nda boflluk yoktur. Prokaryotlarda kodonlar, DNA veya mRNAüzerinde yan yana, aral›ks›z devam ederler. ‹ki triplet aras›nda herhangibir baz bulunmaz ve bu nedenle orada intron yani kodlama yapmayanbölge yoktur.


Translasyonun bafllamas›için mRNA ve ribozomlar›nd›fl›nda; tRNA’lara,aminoasitlere, çeflitlienzimlere, enerji kayna¤›olarak ATP ve GTP’ye veMg+2 iyonlar›na ihtiyaçduyulur.

• Kodlar evrenseldir. Bu triplet bakteride hangi aminoasitin flifresi ise ökaryotik-lerde de ayn› aminoasitin flifresidir. Bu durum da canl›lar›n genetik materyal-lerinin aminoasit flifrelemesinin birbirinin benzeri oldu¤unu göstermektedir.

PROKARYOT VE ÖKARYOTLARDA GENOMTüm hücresel formlarda replikasyon, transkripsiyon ve translasyon basamaklar›vard›r. Ancak ökaryot ve prokaryotlar aras›nda baz› farkl›l›klar da mevcuttur. Tipikbir prokaryotik genom tek bir kovalent ba¤la kapal› dairesel DNA formunda sitop-lazmada bulunur. Buna karfl›n ökaryotik genom çok say›da do¤rusal DNA parça-lar› halinde kromozomlar olarak hücre çekirde¤inde bulunur.

Prokaryotlarda kromozomu sitoplazmadan ay›ran bir zar yoktur. Ökaryotlardaise kromozomlar nükleus içinde, ribozomlar ise sitoplazmada bulunur. Bu neden-le de transkripsiyon ve translasyon ifllemleri farkl› yerlerde olmaktad›r.

Genetik bilginin fonksiyonel ünitesi “gen” olarak adland›r›l›r. Tüm canl›lardaoldu¤u gibi mikroorganizmalar da genleri bulundururlar. Fiziksel olarak genlerkromozomlar üzerinde ya da genetik elementler olarak bilinen di¤er büyük mole-küller üzerinde yer al›rlar.

Bütün hücre çeflitlerinde “gen” tan›m› ile bir protein, bir tRNA veya rRNA’yaözelleflmifl DNA parças› ifade edilmektedir.

Ökaryotlarda protein kodlayan genler; kodlama yapan (ekzon) ve kodlamayapmayan (intron) bölgelere sahiptirler. Transkripsiyonda hem kodlama yapanhem de yapmayan bölgeler primer transkripte aktar›l›r. Ancak kodlama yapmayanbölgelerin uzaklaflt›r›lmas› sonucu fonksiyonel mRNA oluflturulur. Prokaryotlardaintron (kodlama yapmayan) bölgeler yoktur.

Bakterilerde DNA hücre kuru a¤›rl›¤›n›n yaklafl›k %2-3 kadar›n› oluflturmakta-d›r. DNA’n›n uzunlu¤u E.coli’de 1,3 mm kadar olup 6×106 nükleotid çiftindenoluflmaktad›r. Bu uzunluk E.coli’nin yaklafl›k olarak 500 kat›d›r. Bu bakteride yak-lafl›k 3000 kadar genin bulundu¤u tahmin edilmifltir.

Günümüzde tamamlanm›fl olan 724 Bakteria ve 53 Arkea domainleri üyelerineait genom dizilimi mevcuttur. 1250 Bakteria ve 37 Arkea üyesi için de genom pro-jesi devam etmektedir.

Ökaryotik organizmalar efleyli üreme özelli¤ine sahiptirler. Diploid (2n) karak-terde olduklar›ndan sahip olduklar› her bir kromozomun homolog bir kopyas›n›da bulundururlar. Bu kromozom çiftleri genellikle birisi anneden ve di¤eri baba-dan gelerek oluflur. Prokaryotlarda görülmeyen ve mayoz bölünme ad› verilenolay ile ökaryotlardaki üreme hücrelerinde kromozom say›s› yar›ya iner ve haplo-id (n) hücreler oluflur. Bu haploid hücrelerin efleyli üreme esnas›nda birleflerekoluflturduklar› zigot tekrar diploid (2n) özellikte olur. Bu sayede kromozom say›s›nesillerde sabit kalmaktad›r. Mayoz bölünme s›ras›nda meydana gelen krossing-over olay› ile de homolog kromozomlar aras›nda parça de¤iflimi olur. Genetik çe-flitlilik ökaryotlarda bu sayede sa¤lanmaktad›r. Bu konu ile ilgili daha detayl› bilgi-yi “Genel Biyoloji” kitab›n›z›n “Üreme” bafll›kl› ünitesinde bulabilirsiniz.

Ekstra Kromozomal Kal›t›mEkstra kromozomal genetik elementler bakterilerde çok yayg›n olarak bulunurlar.Bu genetik elementler çevre flartlar›nda substratlarda oluflan de¤iflikliklere karfl›bakterilerin cevap vermesinde genifl bir esneklik sa¤larlar.


• Plazmidler: Birçok prokaryotik hücre kromozomlar›n d›fl›nda plazmid ad›verilen dairesel genetik elementleri de içermektedirler. Bunlar kromozom-lardan ba¤›ms›z olarak replike olabilme yetene¤indedirler. Plazmidler hüc-rede bulunmas› zorunlu olmayan fakat ço¤u zaman çok yararl› baz› genleriüzerlerinde tafl›malar› ile kromozomlardan ayr›lmaktad›rlar. Binlerce farkl›plazmid tipinin varl›¤› bilinmektedir. Yaln›zca E. coli’den 300’den fazla fark-l› plazmid izole edilmifltir.

Bilinen plazmidlerin tamam›na yak›n› çift iplikli DNA içerir. Ço¤u dairesel ol-mas›na ra¤men do¤rusal (linear) plazmidler de bulunmaktad›r. 1 kilobaz ile 1 me-gabaz aras›nda farkl› büyüklüklerde olabilirler. Tipik bir plazmid kromozomun%5’inden daha az büyüklüktedir. Plazmidler farkl› tip hücrelerde farkl› say›lardabulunurlar ki bu “kopya say›s›” olarak ifade edilir.

Plazmidler konukçusu için temel genleri tafl›m›yor olsalar da konukçu hücreninfenotipini etkileyen genleri bulundurabilirler. Tablo 8.1 de plazmidler ve neden ol-duklar› fenotipik de¤iflimlere örnekler gösterilmifltir.

Plazmidler prokaryotlardaki çeflitlili¤in anlafl›lmas›nda kullan›l›r. Pek çok biyo-lojik ve ekolojik olgunun aç›klanmas›na yard›mc› olan plazmidler ile ilgili olaraken çok çal›fl›lan konu antibiyotik dirençlili¤idir. Dirençlilik ile ilgili plazmidler Rplazmidler olarak adland›r›l›rlar. Antibiyotik dirençlili¤i bulafl›c› hastal›klar›n te-davisi ile ilgili oldu¤undan bu konu özellikle önemlidir. Direnç genellikle bir en-zimin oluflu ile ilgilidir. Bu enzim ya ilac› parçalamakta ya da onu de¤ifltirerek et-kisiz k›lmaktad›r.

Plazmidler antimikrobiyal etkiye sahip protein genlerini de kodlamaktad›rlar.Col plazmidleri ad› verilen yap›lar bakteriyosin yap›m› ile ilgili plazmidlerdir.

Plazmitler üzerinde patojenite ve toksin üretimi ile ilgili genler de bulunabilir.Baz› genler de zararl› maddelerin (toluen, ksilen gibi) y›k›m›n› sa¤lamaktad›r.

Fenotip Organizma

Antibiyotik üretimi Streptomyces

Konjugasyon

Escherichia, Pseudomonas,

Staphylococcus,

Streptococcus

Metabolik fonksiyonlar

Oktan’›n parçalanmas›

Herbisidlerin parçalanmas›

Pigment üretimi

Gaz vezikülü üretimi

Pseudomonas

Alcaligenes

Erwinia, Staphylococcus

Halobacterium

Direnç

Antibiyotik direnci

Toksik metallere direnç

Birçok bakteride

Birçok bakteride

Virülenslik

Bitkilerde tümör oluflturma

Bakteriyosin üretimi

Agrobacterium

Birçok bakteride


Epizom ad› verilen baz›plazmidler kromozomaentegre olabilirler ve belirlibaz› koflullarda bunlar›nreplikasyonu kromozomlar›nkontrolü alt›nda gerçekleflir.Bu durum genomlar›n›konukçu genomuna entegreeden ve “profaj” oluflturanbaz› virüslerin durumunaçok benzemektedir.

Tablo 8.1Plazmidler ve nedenolduklar› fenotipikde¤iflimler

Bakteriyosinler akraba di¤erbakteri gruplar›na öldürücüetki yapan protein yap›dakimaddelerdir.

• Transpozonlar (Tn) ve IS (Insertion) Elementleri: Genomdaki bir DNAparças›n›n bir yerden baflka bir yere hareketine transpozisyon ad› verilir.Bu hareketli (mobil) DNA, transpoze olabilen elemanlardan meydana gel-mektedir. Nadir olarak görülen (her nesilde 10-5-10-7 oran›nda) bu olay ev-rim ve genetik analizde çok önemlidir.

Bu transpoze olabilen elementler her zaman bir plazmid, bir kromozom veyabir viral genom gibi baflka bir DNA içine girmifl olarak bulunurlar. Kendi replikas-yon orijinlerine sahip de¤ildirler ve içine girdikler konukçu DNA molekülü repli-ke olurken bunlar da replike olurlar. Transpoze olabilen elemanlar›n iki ana tipi ISelementleri (Insertion elementleri) ve transpozon’lard›r. Genel olarak bunlar›n2 ana özelli¤i bulunur:

1. Transpozisyon için gereken transpozas ad› verilen genleri kodlarlar.2. Transpozisyon için gerekli k›sa ters terminal tekrar dizilerini uç k›s›mlar›nda

bulundururlar.IS elementleri transpoze olabilen elemanlar›n en basit tipidir. Yaklafl›k 1000

nükleotidlik uzunlukta ve 10-50 bazl›k tipik ters çevrilmifl tekrar dizileri içerenk›sa DNA parçalar›d›r. Sahip olduklar› tek gen transpozas genidir. Arkea ve Bak-teria üyelerinin kromozomlar›nda, plazmidlerinde ve baz› bakteriyofajlarda bu-lunmaktad›rlar.

Transpozonlar IS elementlerinden daha büyüktürler. Transpozas genini bulun-dururlar ve her iki uç k›s›mlar›nda ters tekrarlara sahiptirler. Bu ters tekrarlanan k›-s›mlar transpozas taraf›ndan tan›n›r ve DNA segmenti bir bölgeden baflka bir böl-geye tafl›n›r. K›sacas› iki ters tekrarl› bölge aras›ndaki herhangi bir DNA yer de¤ifl-tirir ve tanspozonun bir parças› gibidir. Transpozonlar içindeki bu genler antibiyo-tiklere direnç genleri gibi sonuçlar› fark edilebilir genler olabilmektedir.

PROKARYOTLARDA GEN TRANSFER‹ VE REKOMB‹NASYON MEKAN‹ZMALARIProkaryotlarda bilinen 3 farkl› genetik bilgi aktar›m mekanizmas› bulunmaktad›r:Transformasyon, konjugasyon ve transdüksiyon.

Transformasyon olay›nda hücre, içinde bulundu¤u ortamdaki serbest halde vebaflka bir hücreden kaynaklanan bir DNA molekülünü al›r. Konjugasyon olay›nda,bir hücreden di¤erine direkt olarak ya da seks piluslar› ile DNA transferi söz ko-nusudur. Transdüksiyon ise DNA transferinin bakteri virüsleri (bakteriyofajlar) ara-c›l›¤› ile gerçekleflti¤i durumdur.

Bu mekanizmalar› daha detayl› olarak incelemeden önce “transfer olan DNA’yane oluyor?” sorusunu cevaplamaya çal›flal›m. Transformasyon, konjugasyon ya datransdüksiyon ile transfer edilen DNA için 3 ihtimal söz konusudur:

1. Restriksiyon enzimleri taraf›ndan parçalanabilir.2. Kendini replike edebilir (Plazmid veya faj genomu gibi kendi replikasyon

orijinine sahip ise)3. Kendini konukçu kromozomuna ekleyebilir.Bahsetti¤imiz bu 3 mekanizma gerçek efleyli üremeden 2 ayr› nedenden dola-

y› farkl›d›r. Birincisi bu mekanizmalar sonucunda birey say›s›nda artma söz konu-su de¤ildir. ‹kinci olarak da, genetik yap›larda atalardan eflit say›da oluflum gözlen-mez. Bu yüzden biri verici di¤eri al›c› olarak adland›r›l›r. Rekombinant soy pekçok bak›mdan al›c›y› temsil eder ve vericiden çok az miktarda DNA tafl›r.


1940’ta transpozonlar› ilkolarak m›s›r bitkisindekeflfeden BarbaraMcClintock bu keflfindendolay› 1983’te Nobel ödülüalm›flt›r. Transpozonlar,insan dahil, ökaryotikcanl›lar›n da genomununönemli bir bölümünüolufltururlar.

Bu mekanizmalar›n hepsibütün bakterilerdegörülmemektedir.Konjugasyon en çok E. coligibi Gram negatif bakteritürlerinde gözlenirken,Streptomyces veStreptococcus gibi Grampozitiflerde degerçekleflmektedir.

TransformasyonBakterilerde bulunan ilk genetik transfer mekanizmas›d›r. Daha öncede belirtildi¤igibi transformasyon olay› serbest DNA’n›n al›c› hücre içine girmesi ve genetik de-¤iflimi meydana getirmesidir. 1928 y›l›nda Fred Griffith Streptococcus pneumoniaeile yapt›¤› çal›flmalarda avirülent strainlerin virülent (hastal›k yap›c›) ölü hücrelerleinkübasyondan sonra virülent hale geçti¤ini gördü. Bundan 16 y›l sonra OswaldAvery ve arkadafllar› tafl›nan maddenin asl›nda DNA oldu¤unu ve bakteri hücrele-rinde kal›tsal materyal olarak DNA’n›n rolünü ortaya koydular. Bundan sonra trans-formasyon, DNA’n›n in vitro olarak genetik manipulasyondan sonra bakteri içineaktar›lmas›nda temel metod olarak kullan›larak, baz› bakteri türlerinin genetik ana-lizinde kullan›lm›flt›r ve günümüzde de kullan›lmaya devam edilmektedir. Trans-formasyonda bakteri veya protoplast kendi etraf›n› saran ortamdan DNA parças›n›al›r. Bu transfer olan DNA kromozomal DNA veya plasmid olabilir. Al›c› bakterinintransformasyonu; verici (donor) DNA’n›n al›c› (resipient) kromozomuna ilave edil-mesi ile ve al›c› hücrede varl›¤›n› ba¤›ms›z olarak korumas› ile gerçekleflir.

Serbest DNA’n›n al›c› hücre taraf›ndan al›nmas› için bu hücrenin “kompetent”(=yar›flmac›) olmas› gerekmektedir. Kompetentlik, hücrenin yüzeyinde spesifik re-septör bölgelere sahip oldu¤u ya da verici DNA’s›n›n plazma membran›ndan geçi-flini sa¤layabilme yetene¤inde olmas› gerekti¤i anlam›na gelmektedir. Kompetent-lik genetik olarak belirlenen bir yetenektir. Do¤al olarak transforme olabilen bak-terilerin ço¤unda bu olayda spesifik proteinler rol oynamaktad›r. Bunlar aras›ndamembranla birleflik DNA’ya ba¤lanan proteinler, hücre duvar› otolizin ve farkl›nükleazlar say›labilir. Do¤al kompetentli¤e bir örnek olarak B. subtilis bakterisi ve-rilebilir. Bu türde do¤al kompetentlik “quorum-sensing” sistemi (hücre say›s›na da-yanan bir düzenleme sistemi) ile düzenlenmektedir. Hücreler geliflmeleri s›ras›ndabir peptid salg›larlar ve bu peptidin birikip yüksek konsantrasyonlara ulaflmas›hücreleri kompetent yapma yolunda uyarmaktad›r. Bacillus cinsinde kültürdekihücrelerin yaklafl›k %20 kadar› kompetent hale gelip birkaç saat bu durumda ka-labilir. Bununla beraber, Streptococcus cinsinde %100 kompetentlik görülebildi¤ihalde bu durumda k›sa bir süre kalmaktad›rlar.

Do¤al transformasyon yetene¤i olmayan E. coli gibi birçok bakteri yüksek tuzyo¤unlu¤u (50 mM CaCl2) ve ›s› floku (0 oC’den 42 oC’ye getirerek bu ortamda tut-ma) yard›m›yla hücre d›fl›ndaki kompetent hale gelebilmektedir. Bu sayede bu or-ganizmalar çift iplikli DNA’lar› yap›lar› içine alabilmektedir.

E. coli hücrelerinin kompetent hale getirilebilmesi neden önemlidir?

Do¤al olarak kompetent olmayan hücrelerin DNA almalar›n› sa¤lamak için kul-lan›lan baflka bir yöntem de elektroporasyon’dur. Bu yöntemde hücreler DNA ilekar›flt›r›l›r, yüksek voltajl› k›sa elektrik ak›mlar› verilerek hücre membran› geçirgenhale getirilir ve DNA’n›n içeri girifli sa¤lan›r.

Transformasyon gözlenen baz› bakteri strainleri afla¤›da verilmifltir:Gram-pozitif Bakteriler: Streptococcus pneumoniae, B. licheniformis, Bacillus

subtilis, B. cereus, Thermoactinomyces vulgaris.Gram-negatif Bakteriler: Neisseria gonorrhoeae, Escherichia coli, Pseudomonas

aeruginosa, Azotobacter agilis, Haemophil››s influenzae, Salmonella typhimurium.Transformasyonda ilk olarak transforme olan DNA, hücre yüzeyine DNA ba¤-

lanan proteinler ile ba¤lan›r. Bunu takiben organizmaya ba¤l› olarak ya çift iplikliDNA içeri al›n›r ya da nükleazlar›n bir ipli¤i parçalanmas›ndan sonra kalan di¤er


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1

tek iplik içeri al›n›r. ‹çeri al›nd›ktan sonra DNA’ya ba¤lanan kompetent spesifikproteinler, bu DNA kromozoma ulafl›ncaya kadar nükleazlara karfl› koruma göre-vi yaparlar. DNA da al›c› genomuna entegre olur. Burada tek iplikli DNA entegreolursa bir hetero çift sarmal DNA oluflur. Bir sonraki kromozom replikasyonundada bir atasal ve bir rekombinant DNA molekülü oluflur ve hücre bölünmesindensonra rekombinant DNA molekülü transforme hücrede bulunur (fiekil 8.2).

Bir DNA segmentinin di¤er bir bakteri kromozomuyla birleflebilmesi için her iki-sinden de baz homolojisi gerekir. Bu nedenle birleflebilen ve birbirinin komplemen-teri olan bu bölge ile DNA parçac›klar›ndaki A+T/G+C oranlar› ayn› veya birbirineçok yak›n olmas› gerekir. Böylece verici hücre DNA segmenti kendine homologolan al›c› hücre DNA’s›n›n özel bölgesiyle iliflki kurar ve buradan birleflebilirler.

Transformasyonla verici bölgelere baz› özel karakterler aktar›labilmifltir. Bunlararas›nda laktoz, galaktoz pozitif genler, antibakteriyal maddelere karfl› dirençlilik,virülenslik say›labilir. Bu faktörler al›c›n›n DNA’s› ile birlefltikten sonra, transkripteolarak mRNA’ya aktar›l›r ve buradan da translasyon ifllemi ile yeni proteinler sen-tezlenerek hücrede yeni karakterlerin ortaya ç›kmas›na neden olurlar. Transfor-masyondan yararlan›larak bakterilerin kromozom haritalar› ç›kar›labilir. Bu teknik-le gen s›ralar›, genler aras›nda mesafe ve birbirleri ile iliflkileri ö¤renilebilir.

TransdüksiyonTransdüksiyon olay›, genetik materyalin verici bir bakteriden al›c› bir bakteriye faj-lar arac›l›¤› ile nakledilmesidir. Virüsler normalde konukçu hücre içinde replikeolurlarken, konukçu hücre DNA’s› enzimatik olarak parçalara ayr›lmakta ve baz›DNA parçalar› da bazen tesadüfi olarak viral protein k›l›f içinde paketlenmektedir.

Virüsler iki yolla transfer yapabilirler. Birincisi genel transdüksiyon olarak ad-land›r›l›r ve konukçu DNA’s›ndan bir parça faj genomu içine tesadüfen girerek pa-ketlenir. ‹kinci yol olan özel transdüksiyonda ise konukçu kromozomundaki spe-sifik bir DNA bölgesi direkt olarak virüs genomu içine entegre olur. Bu olay yal-n›zca belli virüslerde görülür (fiekil 8.3).

Hem genel hem de özel transdüksiyondaki transdükte edici bakteriyofajlar ge-nellikle enfekte etmeyen tiptedirler. Çünkü bakteriyel genler tüm ya da baz› gerek-li viral genlerle yer de¤ifltirmektedir.


fiekil 8.2

Transformasyon.Al›c› hücreye giren DNA

parças›

Trasforme olmufl bakteri DNA’s›

Bakteriyel kromozom

Al›c› hücre kromozomu

Bakteriyel kromozom

Transfeksiyon: FajDNA’s›n›n transformasyonolay› ile kompetent bakterihücrelerine aktar›lmas›olay›na denir. E¤er aktar›lanDNA litik bir bakteriyofajaait ise transfeksiyon virüsüretimine yol açar ve bu olaystandart faj plak deneyi ilegözlenebilir.

Genel transdüksiyonda verici genler ba¤›ms›z olarak replike olamazlar ve viralgenomun parças› de¤ildirler. Al›c› bakterinin kromozomu ile birleflmedikleri zamanbu verici genler yok olurlar. Özel transdüksiyonda homolog rekombinasyon meyda-na gelebilmektedir. Bununla beraber, verici bakteriyal DNA viral genomun bir par-ças› oldu¤undan lizogeni s›ras›nda konukçu kromozomuna entegre olabilmektedir.

Transdüksiyon olay› Desulfovibrio, Escherichia, Pseudomonas, Rhodococcus,Rhodobacter, Salmonella, Staphylococcus ve Xanthobacter gibi Bakteria grupla-r›nda ve bir Arkea olan Methanothermobacter thermoautotrophicus türünde gö-rülmektedir.

Burada söylenmesi gereken, tüm fajlar›n transdüksiyon yapamad›klar› ve tümbakterilerin de transdükte olamayabilece¤i fakat bu olay›n do¤ada gen transferin-de önemli bir rol oynad›¤›d›r.

Konjugasyon Bakteriyel konjugasyon, hücreden hücreye fiziksel ba¤lant› kurulmas›n› içeren gene-tik transfer mekanizmas›d›r. Plazmidlerce kodlanan bu olayda konjugasyon yapabi-len plazmid yeni konukçu hücreye bir kopyas›n› aktarmaktad›r. Bu nedenle konju-gasyonda, konjugasyon yapabilen plazmid içeren bir verici (donör) hücre ve bu plaz-midi içermeyen bir al›c› hücre söz konusudur. ‹ki bakteri hücresi aras›nda ihtiyaç du-yulan fiziksel temas F pilus (Fertility) ad› verilen yap› ile sa¤lanmaktad›r. Bunlara sekspiluslar› da denilmektedir. Bunlar hücre içindeki seks faktörü genleri taraf›ndan sen-tezlenirler ve normal piluslara göre daha uzun ve kal›nd›rlar. Ortalar› bofl oldu¤u içingenetik materyalin transferi s›ras›nda bir boru ve geçit gibi ifl görürler (fiekil 8.4).


fiekil 8.3

Transdüksiyon.

Konjugasyon olay›ndabakteriyel hücreler aras›ndaF pilus taraf›ndan sa¤lananfiziksel kontakt vericidenal›c›ya DNA aktar›m› içingereklidir. Bir F pilusu ikibakteri hücresi aras›ndaköprü oluflturdu¤unda,plazma membran›geçirgenli¤inde bir de¤iflimmeydana gelir ve bu sayedeDNA bir hücreden di¤erinegeçebilir.

F pilus oluflturan bakteriyel strainler konjugasyon s›ras›nda verici olarak rol oynar-lar. Verici strainlerden baz›lar›, F pilus üretiminden sorumlu, ba¤›ms›z ve sitoplaz-mada serbest bulunan F plazmid’e sahip ise bunlar F+ olarak gösterilirler. E¤er Fplazmid DNA’s› bakteri kromozumuna birleflik ise bunlar da Hfr (High frequ-ency recombinant=Yüksek s›kl›kta rekombinant) olarak ifade edilirler. F pi-lus içermeyen al›c› durumdaki strainler de F- olarak gösterilmektedir.

F plazmid, halkasal bir DNA molekülüdür. Plazmidin bir bölgesi DNA replikas-yonunu düzenleyen genleri içerir. DNA sentezi, konjugasyonla DNA transferi içingereklidir. F plazmidin transferi yaklafl›k 5 dakikal›k bir süre içinde gerçekleflmek-tedir. E¤er plazmid genleri al›c› hücre içinde ifade edilebilirse bu hücre de vericihaline geçmekte ve di¤er al›c›lara plazmid transferini gerçeklefltirebilmektedir.

F+ özellikteki bir strain ile F- bir strainin konjugasyonu sonras›nda al›c› F+ özel-li¤e sahip olmaktad›r. Hfr özellikteki bir strain ile F- straini aras›ndaki konjugasyonsonras› ise al›c› hücre F- özellikte kalmakta ancak al›c› kromozumunda yüksek s›k-l›kta rekombinasyon da görülmektedir.

K›sacas› F plazmidin varl›¤› hücrenin 3 farkl› özelli¤e sahip olmas›na nedenolmaktad›r:

• F pilusu sentezleme yetene¤indedir.• Baflka bir hücreye transfer için DNA’n›n mobilizasyonunu sa¤layabilir.• Yüzey reseptörlerinin bask›lanmas› sonucu bundan sonra konjugasyonda

al›c› pozisyonunda olmaz ve ikinci bir kopya F plazmidi ya da genetik ola-rak ilgili baflka bir plazmidi alamaz.


fiekil 8.4

Konjugasyon.F faktör transferi

Donör F+ Al›c› F-

Bakteriyel komozomlar

F faktör

Konjugasyon tübü

Kopya edilenF faktör

F+ F-

F+ F-

Transfer edilen F faktör

(F+‘ e dönüflmektedir).

Konjugasyonla fertilite faktörü (F) d›fl›nda dirençlilik faktörleri (R) ve kolisinfaktörü de (Col faktörü) aktar›labilmektedir.

Konjugatif plazmidler sadece E.coli de¤il di¤er birçok Gram-negatif bakteriler-de görülebilmektedir. Streptococcus ve Staphylococcus gibi Gram-pozitiflerde dekonjugatif plazmidler bilinmektedir.

Bakteriyel gen transferi için ö¤rendi¤iniz 3 mekanizmada da (transformasyon, transdük-siyon ve konjugasyon) verici kromozomundan bir parça al›c› içine girmektedir. Al›c› kro-mozomu ile bir rekombinasyon olmad›¤› sürece içeri giren bu DNA parças› kendini repli-ke edemeyece¤i için yok olacakt›r!

Yatay gen transferi ne demektir?

Dikey gen transferi ne demektir?

MUTASYONLARGenomdaki baz dizilifllerinde kal›tsal olabilen de¤iflikliklere mutasyon ad› veril-mektedir. Mutasyonlar organizmada bazen iyi ya da bazen kötü olmak üzere fark-l› de¤iflimlere sebep olabilmektedir. Nükleotid dizilerinde böyle de¤ifliklikler tafl›-yan hücrelere mutant ad› verilmektedir. Mutasyon tipine ba¤l› olarak mutant hüc-re atalar›na göre fenotipik olarak farkl›l›k gösterebilir ya da göstermeyebilir.

Mutasyonlar›n meydana gelmesine sebep olan bafll›ca faktörler:• Polinükleotid iplikçiklerindeki normal baz s›ralar› aras›ndan bir baz çiftinin ç›k-

mas› (delesyon) veya baz s›ralar› aras›na bir baz çiftinin girmesi (insersiyon)• Bir baz çiftinin yerini di¤er baz çiftinin almas› (transisyonel mutasyon)• Ayn› polinükleotid iplikçi¤i üzerinde yan yana bulunan pirimidin bazlar›

aras›nda özel ba¤lar›n kurulmas› (dimerizasyon)• Bazlarla flekerler, flekerlerle fosfatlar aras›ndaki ba¤lar›n kopmas›

Mutasyon TürleriSpontan (Do¤al/kendili¤inden) Mutasyon: D›flar›dan herhangi bir indükleyicimadde olmadan, do¤al radyasyona maruz kalma ya da oksijen radikallerinin etki-siyle, ama en s›k olarak da replikasyondaki eflleflme hatalar› nedeniyle oluflan mu-tasyonlard›r. Bu tip mutasyonla oluflan mutantlara da spontan mutantlar ad› ve-rilir. DNA fonksiyonlar›n›n yerine getirilmesi ve polimerizasyonlar s›ras›nda mey-dana gelen hatalar sonucu sadece bir baz çiftinde de¤ifliklik oluflursa böyle mutas-yonlara nokta mutasyon ad› verilir. Tüm mutasyon tiplerinde oldu¤u gibi noktamutasyonu ile olabilecek fenotipik de¤iflim, mutasyonun hangi gende meydanageldi¤ine ba¤l›d›r.

Sessiz Mutasyon: DNA’daki her de¤ifliklik fenotipik olarak ifade edilmeyebi-lir. Baz› tripletlerin üçüncü baz›nda meydana gelen de¤iflmeler fenotipi etkile-mez ve bakteride hiçbir aksakl›¤a yol açmaz. Böyle de¤iflimlere sessiz mutas-yon ad› verilir.

Geri Mutasyon: Mutantlar›n yeni mutasyonlarla tekrar orijinal formlar›n› ka-zanmalar› söz konusu olabilmektedir. Bu flekilde mutasyonla de¤iflmifl amino asittripleti geri mutasyon ile tekrar orijinal amino asiti kodlayan triplet haline gelir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3

Genlerde meydana gelende¤iflimlere mutasyon ad›verilir.

Transisyon: Bir pürinbaz›n›n (A ya da G) baflkabir pürin ile ya da birpirimidin baz›n›n (C ya da T)baflka bir pirimidin baz› ileyer de¤ifltirdi¤imutasyonlard›r.

Transversiyon: Pürin baz›n›npirimidin baz› ile yerde¤ifltirdi¤i noktamutasyonlard›r.

Yapay (Suni) Mutasyonlar: Hücreler mutajenik ajanlar ile muamele edilirse 3farkl› tip mutasyon oluflabilir:

• Bir baz çiftinin di¤eri ile yer de¤ifltirdi¤i mutasyon (örne¤in AT yerine GCgirmesi),

• Bir baz çiftinin diziye girmesi ya da diziden ç›kmas›,• Bir DNA segmentinin kaybolmas› veya kromozom üzerinde bir baflka böl-

geye transferi.

Mutasyonun Sonuçlar›Bütün mutasyonlar genetik kodlar› ve bunlara ba¤l› olarak da genetik bilgileri de-¤ifltirmektedir. Ancak bunlar›n gen ürünleri üzerindeki etkileri farkl› olmaktad›r.Baz›lar› hücre fenotipinde çok az de¤ifliklik yaparken baz›lar› da hiçbir de¤iflikli¤eneden olmayabilir. Fenotipte hiçbir de¤iflikli¤e sebep olmayan böyle mutasyonlarasessiz mutasyon dendi¤ini biliyoruz. Örne¤in bir kodonda meydana gelen de¤i-fliklik sonucu oluflan gen ürünü normal kodonla ayn› olabilir. Bir amino asit birkaçkodonla temsil edildi¤i için böyle bir mutasyonun hiçbir zararl› etkisi yoktur.

Baz çifti de¤iflikli¤i sonucu olas› baflka bir ihtimal de anlams›z (non-sense) ko-don oluflumudur. Bu durumda translasyon erken sona erer ve tamamlanmam›fl vefonksiyonel olmayan polipeptidler oluflur. Bu tip mutasyonlara anlams›z (non-sense) mutasyonlar ad› verilir. Bu anlams›z mutasyon polipeptid zincirinin son-lar›na yak›n bir bölgede olmad›¤› sürece tam olmayan ürün tamamen inaktif ola-cakt›r (fiekil 8.5b).

Bazen de de¤ifliklik sonucu oluflan aminoasit gen ürününün fonksiyonuna za-rar vermez. Mutasyon sonucu oluflan de¤ifliklikle farkl› bir aminoasit flifresi kod-lanmaya bafllarsa bu duruma yanl›fl anlaml› (missense) mutasyon ad› verilir(fiekil 8.5c). Örne¤in, UAC kodunun bir baz de¤iflikli¤i ile AAC haline dönmesi so-nucu polipeptidin o bölgesindeki aminoasit tirozin olacakken asparajin’e dönüflür.Bu de¤iflim polipeptid zincirindeki kritik bir noktada oldu¤unda oluflan proteinaktivitesinde düflme olabilir ya da tamamen inaktif hale dönebilir.

Çerçeve kaymas› mutasyonu (frameshift), bir genin protein kodlayan k›sm›ndabir ya da birkaç baz çiftinin girmesi ya da ç›kmas› ile oluflan mutasyon çeflididir.

Bu girme ya da ç›kma noktas›ndan itibaren kodonlar›n do¤ru okuma çerçeve-sinde bir kayma olur. Çerçeve kaymas› mutasyonlar›n›n sonucu çok zararl› olabi-lir (fiekil 8.5d).


Mutasyon Oranlar› Farkl› tip mutasyonlar›n olufl oranlar› da oldukça çeflitlidir. Baz› tip mutasyonlarçok nadir meydana geldi¤i için bunlar› tespit etmek de neredeyse imkans›zd›r. Ba-z›lar› ise çok yayg›n olarak oluflabilen mutasyonlard›r. Bunun yan›nda tüm orga-nizmalar farkl› DNA onar›m sistemlerine sahip oldu¤undan mutasyonlar›n gözlen-me oran› bu faktöre de ba¤l› olmaktad›r.

Mikroorganizmalar›n ço¤u için DNA replikasyonu s›ras›ndaki hata oran› her birkilobaz için 10-6-10-7 aras›ndad›r. Tipik bir genin yaklafl›k 1000 bazdan olufltu¤udüflünülürse, herhangi bir gen için mutasyon s›kl›¤› 10-6-10-7 aras›nda olmaktad›r.

MutajenlerDo¤al mutasyon oran› çok düflüktür ancak mutajen ad› verilen baz› ajanlar mu-tasyon oluflumunu indüklerler. Bakterilerde mutasyonlar› oluflturan etkenler genel-likle fiziksel, kimyasal ve biyolojik karakterdedir.

Kimyasal mutajenler; baz analoglar›, DNA ile reaksiyona giren kimyasallar vebazlar aras›na giren boyalar (intercalating) say›labilir. Baz analoglar›, 5-bromoura-sil ve 2-aminopürin gibi, DNA yap›s›nda yanl›fl eflleflmelere sebep olabilecek özel-likte moleküllerdir. Nitröz asidi (HNO3), hidroksil amin (NH2OH), sülfür, dimetilsülfonat vb. baz› kimyasallar da bazlar›n yap›s›n› de¤ifltirerek mutasyonlara sebep


fiekil 8.5

Farkl› mutasyontipleri ve sonuçlar›a) Normal DNA; b) Anlams›z(nonsense)mutasyon; c) Yanl›fl anlaml›mutasyon; d) Çerçevekaymas›(frameshift)mutasyon

Baz› virüsler genetikmateryal olarak RNAgenomuna sahiptirler ve bugenomlardaki mutasyonoran› yaklafl›k 1000 katdaha fazlad›r. Çünkü DNAiçin baz› onar›m sistemlerimevcutken RNA için böylebir onar›m mekanizmas›yoktur.

olurlar. Akridinler de ortaya giren boyalar (intercalating) grubundand›r ve iki DNAbaz çifti aras›na girerek onlar› birbirlerinden iterler. Replikasyon s›ras›nda bu anor-mal yap›, ekleme (insersiyon) ya da ç›karma (delesyon) lara neden olabilir. Böyle-likle akridinler tipik olarak çerçeve kaymas› mutasyonlar›n› tetiklemektedir.DNA’n›n elektroforezle deteksiyonu s›ras›nda çok s›k kullan›lan etidiyum bromidde ortaya giren bir ajand›r ve bu nedenle ayn› zamanda bir mutajendir.

Kimyasallar›n d›fl›nda fiziksel etmenlerden radyasyon da yüksek derecede mu-tajeniktir. Mutajenik radyasyonu iyonize ve iyonize olmayan fleklinde ikiye ay›ra-biliriz. Ultraviyole (UV) (morötesi) gibi noniyonize radyasyon mikrobiyal genetikçal›flmalar›nda mutajen olarak oldukça yayg›n kullan›ma sahiptir. Ultraviyole ge-nellikle pirimidin dimer oluflumuna sevk eder. Χ ›fl›nlar› gibi iyonize radyasyon iseUV ›fl›nlar›ndan daha güçlü bir radyasyon formudur ve DNA zincirinde k›r›lmalaraneden olabilir.

Bakterilerde bulunan baz› ekstra kromozomal genetik elementler mutasyonla-ra neden olabilmektedir. Plazmidler, fajlar, transpozonlar, IS elementleri biyolojikkarakterli mutajenler olarak say›labilir. Tablo 8.2’de baz› fiziksel ve kimyasal mu-tajenler gösterilmektedir.

Mutant Türleri• Rezistant mutantlar: Mutasyonlar sonucu çeflitli ilaç, dezenfektan, antibiyo-

tik, kematerapötik, inhibitörler vb. etkenlere karfl› direnç gösteren mutantlard›r.• Nutrisyonel mutantlar: Özel üreme faktörlerine gereksinim göstermeyen

orijinal (prototrof) hücrelerden mutasyonlar sonucu bir veya birkaç üremefaktörüne gereksinim duyan mutant (okzotrof) hücreler meydana gelebilir.Bunlara nutrisyonel mutantlar denir.

• Fermentasyon mutantlar›: Mutasyonla fermente edemedikleri karbonhid-ratlar› fermente edebilir duruma gelen organizmalard›r.

• Pigmentasyon mutantlar›: Baz› mutasyonlar sonucu pigment oluflturanmikroorganizmalar›n bu kabiliyetleri kaybolur.

• Antijenik mutantlar: Bakterilerde bulunan flagella, hücre duvar› ve pilus-lar antijenik karakterlere sahiptir. Bunlar› kodlayan genlerde meydana gelenmutasyonlar sonucu bu yap›lar›n antijenik özellikleri de de¤iflebilir.

Fiziksel mutajenler Mutajenik Etkiyi Gösterme Sebebi

X ›fl›nlar› UV ›fl›nlar›

Çift iplikli DNA’da k›r›lmalar

Dimer oluflumlar›

Kimyasal mutajenler

Baz analoglar›2-aminopurin 5-bromourasil DNA modifiye edicilerNitröz asidi

HidroksilaminAlkilleyiciler (Nitrozguanidin, Etilmetansülfanat vb.) Intercalating boyalar Akridin orange, etidiyumbromid

DNA içerisine yerleflerek anlams›z eflleflmeler yapmaTimin ya da Sitozin ile eflleflirAdenin ya da Guanin ile eflleflir

Bazlar› deamine eder, sitozinin deaminasyonu urasil oluflturur veCG-TA transisyonu olurSitozinin 6 amino grubunu hidroksiller ve CG-TA transisyonu olurDNA bazlar›n› alkiller ve DNA yap›s›n› bozar

DNA daki bazlar aras›na girerek çerçeve kaymas›na neden olur


Tablo 8.2Baz› fiziksel vekimyasal mutajenler.


DNA ve RNA’n›n yap›s› ve fonksiyonlar›n› aç›kla-

yabilmek.

Nükleik asitler olarak da adland›rd›¤›m›z DNAve RNA, nükleotid ad› verilen monomerlerdenoluflmufl makromoleküllerdir. Bir nükleotid; birpentoz fleker (DNA’da deoksiriboz, RNA’da ri-boz) bir azot baz› (adenin, guanin, sitozin, timin,urasil) ve fosfat molekülünden oluflmaktad›r.Tüm canl›lar›n yaflam faaliyetlerinin yerine geti-rilmesi için gerekli bilgi DNA’lar›nda bulunmak-tad›r. Bu bilginin aktar›lmas› aflamalar›nda dafarkl› RNA’lar görev yapmaktad›r.

DNA replikasyonu olay›n› aç›klayabilmek.

Prokaryotik ya da ökaryotik tüm canl› hücreler,bölünerek ço¤alma olay› öncesinde, genetik ma-teryallerinin iki yavru hücreye eflit olarak bölü-nebilmesi için öncelikle DNA’lar›n›n bir kopyas›-n› oluflturmaktad›rlar. Hücrelerde DNA molekü-lünün kendini kopyalayarak bir eflini oluflturma-s› olay›na DNA replikasyonu ad› verilir. Repli-kasyonda DNA’n›n her iki ipli¤i de yeni iplikle-rin sentezlenmesi s›ras›nda kal›p rolü üstlenir(semikonservatif replikasyon). DNA replikasyo-nu olay›nda ifllem daima 5’ ucundan 3’ ucunado¤ru gerçekleflir. Yeni gelen nükleotidin 5’ fos-fat› kendinden önce zincire eklenmifl olan nük-leotidin 3’ hidroksil k›sm›na ba¤lan›r.

DNA’daki bilginin RNA yoluyla proteinlere nas›l

transfer edildi¤ini aç›klayabilmek.

DNA’da kodlanm›fl olan bilgi transkripsiyon ad›verilen ifllem ile RNA’ya aktar›l›r. RNA olarak ifa-de edilen genetik bilgide her üç baz bir amino-asiti kodlamaktad›r. Translasyon olay› ile de üç-lü kodlara göre ribozomlarda protein sentezigerçeklefltirilir.

Prokaryotik organizmalarda kal›t›m mekaniz-

malar›n›n neler oldu¤unu ve kal›t›m bilgisinin

nas›l aktar›ld›¤›n› aç›klayabilmek.

Prokaryotik organizmalarda 3 farkl› yol ile gene-tik bilgi aktar›m› mümkün olabilmektedir. Trans-formasyon, transdüksiyon ve konjugasyon ad›verilen olaylar ile rekombinant genomlar›n mey-dana gelmesi sa¤lanmaktad›r. Transformasyonolay›nda hücre içinde bulundu¤u ortamdan DNAmolekülünü bünyesine almaktad›r. Konjugasyonolay›nda bir verici hücre fiziksel temas ile vericihücre genomuna DNA moleküllerini aktarmakta-d›r. Transdüksiyon olay›nda ise bakteriyofajlararac›l›¤› ile DNA transferi gerçekleflmektedir.

Mutasyonlar›n ne oldu¤unu ve mutasyon tipleri-

ni aç›klayabilmek.

Genomdaki baz dizilifllerinde kal›tsal olabilende¤iflikliklere mutasyon ad› verilmektedir. Mu-tajen ad› verilen bir tak›m fiziksel, kimyasal ve-ya biyolojik etkenlerin sebep oldu¤u mutasyon-lar organizman›n fenotipinde de¤iflmeler mey-dana getirebilmektedir. Genom diziliflindeki de-¤iflmelere yol açan, delesyon, insersiyon, tran-sisyon ve dimerizasyon gibi olaylar sonucu yan-l›fl anlaml›, anlams›z ya da sessiz mutasyonlaroluflabilmektedir.

Özet

1NA M A Ç

2NA M A Ç

3

NA M A Ç

4NA M A Ç

5NA M A Ç


1. Afla¤›dakilerden hangisi transkripsiyon olay›nda yer

almaz?

a. RNA polimerazb. DNAc. mRNAd. amino asitlere. Nükleotidler

2. Afla¤›dakilerden hangisi canl›lardaki biyolojik bilgiak›fl›n› do¤ru ifade etmektedir?

a. Protein→DNA→RNAb. DNA→RNA→Proteinc. RNA→Protein→DNAd. DNA→Protein→RNA e. Protein→RNA→DNA

3. Hücrelerde genleri oluflturan yap›ya ne ad verilir?a. Pirimidinlerb. Pürinlerc. DNAd. RNAe. Proteinler

4. Nükleik asit dizisi ile polipeptid ürününün aminoa-sit dizisi aras›ndaki iliflki afla¤›dakilerden hangisidir?

a. Kodonb. Antikodonc. Transkripsiyond. Genetik kod e. Translasyon

5. Prokaryot ve ökaryotlarda genom ile ilgili afla¤›dakiifadelerden hangisi yanl›flt›r?

a. Tipik bir prokaryotik genom tek, dairesel birkromozom içerir.

b. Ökaryot genomlar› çok say›da do¤rusal DNAparçalar› halindedir.

c. Prokaryotlarda kromozom sitoplazmadan birzarla ayr›lm›flt›r.

d. Ökaryotlarda transkripsiyon ve translasyon ifl-lemleri farkl› yerlerde olur.

e. Prokaryotlarda kodlama yapmayan bölgeler bu-lunmaz.

6. Bakteriyofajlar arac›l›¤›yla bir bakteriden di¤erineDNA aktar›lmas› durumuna ne ad verilir?

a Transdüksiyonb. Transformasyonc. Transfeksiyon d. Transformasyone. Translasyon

7. Afla¤›dakilerden hangisi konjugasyon olay› için ge-rekli de¤ildir?

a. Hücre-hücre konta¤›b. Virüsler c. Plazmidlerd. Piluse. Verici DNA

8. Afla¤›dakilerden hangisi plazmidlerle ilgili olaraksöylenemez?

a. Genelde daireseldirler b. Ba¤›ms›z replike olabilirlerc. Direnç genlerini üzerlerinde bulundurabilirlerd. Virülenslik ile ilgili genleri bulundurabilirlere. Tüm canl›lar plazmidlere sahiptir.

9. Afla¤›dakilerden hangisi canl›n›n fenotipinde etkigöstermeyen mutasyon tipidir?

a. Sessiz mutasyonb. Spontan mutasyonc. Çerçeve kaymas› mutasyonud. Yanl›fl anlaml› mutasyone. Anlams›z mutasyon

10. Özel üreme faktörlerine gereksinim göstermezkenmutasyon sonucu bir veya birkaç üreme faktörüne ge-rek duyan mutant tipi afla¤›dakilerden hangisidir?

a. Rezistant mutant b. Pigmentasyon mutant›c. Fermentasyon mutant›d. Nutrisyonel mutante. Antijenik mutant



1. d Ayr›nt›l› bilgi için “Moleküler Biyolojinin Te-melleri” konusuna bak›n›z.

2.b Ayr›nt›l› bilgi için “Moleküler Biyolojinin Te-melleri” konusuna bak›n›z.

3. c Ayr›nt›l› bilgi için “Moleküler Biyolojinin Te-melleri” konusuna bak›n›z.

4. d Ayr›nt›l› bilgi için “Moleküler Biyolojinin Te-melleri” konusuna bak›n›z.

5. c Ayr›nt›l› bilgi için “Moleküler Biyolojinin Te-melleri” konusuna bak›n›z.

6. a Ayr›nt›l› bilgi için “Prokaryotlarda Gen Transfe-ri ve Rekombinasyon Mekanizmalar›” konusu-na bak›n›z.

7. b Ayr›nt›l› bilgi için “Prokaryotlarda Gen Transfe-ri ve Rekombinasyon Mekanizmalar›” konusu-na bak›n›z.

8. e Ayr›nt›l› bilgi için “Prokaryotlarda Gen Transfe-ri ve Rekombinasyon Mekanizmalar›” konusu-na bak›n›z.

9. a Ayr›nt›l› bilgi için “Mutasyonlar” konusunabak›n›z.

10. d Ayr›nt›l› bilgi için “Mutasyonlar” konusunabak›n›z.

S›ra Sizde 1

E. coli genetik mühendisli¤inde en çok kullan›lan bak-teri türüdür. Bu bakteri içine farkl› DNA’lar›n aktar›lma-s› biyoteknolojik çal›flmalar için özellikle kullan›fll› halegetirilir.

S›ra Sizde 2

Yatay gen transferi, bir organizman›n, baflka bir orga-nizmaya ait genetik malzemeden edinmesini sa¤layanherhangi bir süreçtir. Yatay gen transferi için bafll›ca üçmekanizma vard›r: Transformasyon, konjugasyon vetransdüksiyon.

S›ra Sizde 3

Dikey gen transferi bir organizman›n kendi atalar›ndan(yani ebeveynlerinden) genetik malzeme edinmesidir.

Yararlan›lan KaynaklarMadigan, M. T., Martinko, J. M., Dunlap, P. V. & ClarckD. P. (2009). Brock biology

of microorganisms. (12. Bask›) Pearson Education Inc.,San Fransisco.Arda, M. (1997). Temel Mikrobiyoloji. Medisan, Ankara.Tortora, G. J., Funke, B. R. & Case, C. L. (2007). Micro-

biology an introduction. (9. Bask›). Pearson EducationInc., San Fransisco.Atlas, R.M., (1995). Microorganisms in Our World.

Mosby, St. Louis.

Baflvurulabilecek Kaynaklarhttp://tr.wikipedia.org/wiki/Plazmid, Eriflim tarihi:

14/5/09http://www.mikrobiyoloji.org/, Eriflim tarihi: 14/5/09 http://tr.wikipedia.org/wiki/DNA, Eriflim tarihi: 14/5/09

Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› S›ra Sizde Yan›t Anahtar›

Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Ekosistem ve unsurlar›n› aç›klayabilecek,Hayvan-mikroorganizma simbiyozlar›n›n neler oldu¤unu aç›klayabilecek,Bitki-mikroorganizma simbiyozlar›n›n neler oldu¤unu aç›klayabilecek,Biyojeokimyasal madde döngülerinde mikroorganizmalar›n rolünü aç›klaya-bilecek,Bakteriyal toksinler ve toksik yap›daki bakteriyal enzimlere örnekler verebi-leceksiniz.


• Ekosistem• Simbiyoz• Biyoremediasyon • Habitat

• Biyojeokimyasal döngü• Patojen• Konak• Bakteriyal toksin

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

NNNN

N

Genel Mikrobiyoloji

• M‹KROB‹YAL EKOS‹STEMLER• MADDE DÖNGÜLER‹• B‹YOREMED‹ASYON• ‹NSANLARLA

M‹KROORGAN‹ZMALARINYARARLI ETK‹LEfi‹MLER‹

• ‹NSANLARLAM‹KROORGAN‹ZMALARINZARARLI ETK‹LEfi‹MLER‹

• BAKTER‹ TOKS‹NLER‹


MikrobiyalEkosistemler ve ‹nsan-MikroorganizmaEtkileflimleri

M‹KROB‹YAL EKOS‹STEMLERMikroorganizmalar do¤ada birbirleri ile karfl›l›kl› etkileflime sahip populasyonlarhalinde bulunurlar. Bu populasyonlar›n birlikteli¤i de mikrobiyal kommünitelerimeydana getirir. Mikrobiyal kommüniteler içerisindeki mikroorganizmalar›n akti-viteleri, yaflad›klar› ortam›n kimyasal ve fiziksel özelliklerini çok büyük oranda veh›zl› bir flekilde de¤iflime u¤ratabilmektedir. Tüm canl›lar ve bunlarla beraber çev-relerindeki fiziksel ve kimyasal bileflenlerin oluflturdu¤u yap›ya ekosistem ad› ve-rilmektedir. Bir ekosistem çok farkl› habitatlar› içerebilmektedir.

Mikrobiyal populasyonlar›, çeflitlili¤i, bunlar›n fonksiyonlar›n›, mikroorganiz-malar aras›ndaki iliflkileri ve mikrobiyal ekosistemdeki biyotik ve abiyotik çevrele-ri inceleyen bilim dal› Mikrobiyal Ekoloji olarak adland›r›l›r.

Ana mikrobiyal ekosistemler sucul çevrelerde (okyanuslar, ›rmaklar, göller, de-reler, buz, s›cak su kaynaklar›), karasal çevrelerde ve di¤er organizmalar (bitkilerve hayvanlar) üzerinde bulunmaktad›r. Yeryüzündeki tüm canl› kütlenin yaklafl›kyar›s›n› mikroorganizmalar oluflturmaktad›r. Bir ekosistem, mikrobiyal aktiviteler-den büyük oranda etkilenmektedir. Ekosistemdeki mikrobiyal aktivitenin tipi, türkompozisyonuna, populasyonun büyüklü¤üne ve her habitattaki mikroorganiz-malar›n fizyolojik durumlar›na ba¤l› olmaktad›r.

Bir ekosistemde iki ya da daha fazla organizma aras›nda kurulan iliflkiye (ilifl-kinin do¤as› gözetilmeksizin) simbiyoz ad› verilir. Bu iliflki organizmalar›n yarar›-na ya da zarar›na olabilmektedir. Parazitizm simbiyozin bir fleklidir ve iliflkide birtaraf zarar görmektedir. Besinlerini konukçu ad› verilen baflka bir organizmadanelde eden organizmalara parazit ad› verilmektedir.

Simbiyotik bir iliflkide her iki taraf›n da yarar sa¤lad›¤› duruma mutualizm ad›verilir. Bunun yan›nda bir taraf›n yarar gördü¤ü fakat di¤er taraf›n iyi ya da kötüolarak etkilenmedi¤i duruma ise kommensalizm ad› verilir.

Mikroorganizmalar›n simbiyoz yaflamlar›n› bitkilerle ve hayvanlarla olmak üze-re iki ayr› grupta inceleyebiliriz:

a) Hayvan-Mikroorganizma Simbiyozlar›: Hayvan ve mikroorganizmalararas›ndaki simbiyozlara verilebilecek en iyi örneklerden birisi gevifl getiren orga-nizmalar (s›¤›r, koyun, keçi) ile belirli tip mikroorganizmalar aras›ndaki iliflkidir.Gevifl getiren hayvanlar otla beslendikleri halde selülozu sindirememektedirler. Bunedenle selülozu sindirebilen mikroorganizmalar ile iliflkilidirler. Midelerindeki or-tam koflullar› selüloz sindiren bakteriler için uygundur ve burada bar›nd›rd›klar› bu

Mikrobiyal Ekosistemler ve‹nsan-Mikroorganizma

Etkileflimleri

Habitat: Mikrobiyalpopulasyonlar›n (ayn›zamanda tüm di¤ercanl›lar›n) yaflad›klar› yerdir.

Kommünite: Bir habitattabirbirleri ile etkileflimdebulunan populasyonlar›noluflturdu¤u birlikteliktir.

bakteriler sayesinde selülozu kullanabilir duruma gelmektedirler. Midelerinin ru-men ad› verilen bölümlerinde selüloz ve di¤er bitki polisakkaritlerinin parçalan-mas› bu mikroorganizmalar›n yard›m›yla gerçekleflmektedir. Rumende bakterilerind›fl›nda protistler ve funguslar da bulunabilmektedir. Bu organizmalar›n oluflturdu-¤u uçucu ya¤ asitleri ruminant (rumene sahip organizma) taraf›ndan kullan›l›r. Ru-men mikroorganizmalar› sindirici özelliklerinin yan›nda baz› vitamin ve aminoasitleri de sentezlemektedir ve ruminantlar için ana protein kayna¤›d›rlar. Rumen-de yer alan prokaryotlara örnek olarak; selüloz parçalayan Fibrobacter succinoge-nes ve Ruminococcus albus, niflasta parçalay›c› Ruminobacter amylophilus ve Se-lenomonas ruminantium, laktat parçalay›c› Selenomonas lactilytica ve bunlar›nd›fl›nda bir Arkea olan Methanobrevibacter ruminantium gösterilebilir. Rumendeyerleflen bakteriler ile olan bu iliflki ekonomik olarak da oldukça büyük öneme sa-hiptir. Çünkü insan besin ekonomisi büyük oranda bu hayvanlara ba¤l›d›r ve bunedenle de rumen mikrobiyolojisi çal›flmalar› oldukça önemlidir.

Endosimbiyoz ve ektosimbiyoz ne demektir?

Hayvan-mikroorganizma iliflkileri için bir baflka örnek de hidrotermal delikler-deki mikrobiyal ekosistemler say›labilir. Okyanusun 2500 metre kadar derinlikle-rinde volkanik aktivitelere ba¤l› oluflan hidrotermal s›cak su kaynaklar› “hidroter-mal delikler” olarak adland›r›lmaktad›r. Bu hidrotermal deliklerden hidrotermalak›nt›s› 6-23 °C aras› olanlara “beyaz bacalar denilmektedir. 270-380 °C aras› s›cak-l›kta mineralce zengin ak›nt›s› so¤uk su ile kar›fl›nca kara bulutlar oluflturan tipineise “kara bacalar” denir. Bu hidrotermal delikler etraf›nda 2 metre uzunlukta tüpkurtlar, deniz taraklar› ve midyeler gibi farkl› omurgas›z kommüniteleri geliflebil-mektedir. Bu organizmalar ›fl›k alan zonun alt›nda kald›¤› için fotosentez bunlarakatk› sa¤layamamaktad›r. Bununla beraber, hidrotermal ak›nt›lar yüksek miktardaindirgenmifl inorganik materyalleri (H2S, Mn+2, H2, CO) içermektedir ve bunlar›nhepsi kemolitotrofik prokaryotlar için iyi bir elektron vericisidirler. Böylelikle hid-rotermal delik hayvanlar› ototrofik bakterilerle yapt›klar› simbiyotik iliflki sayesin-de sürekli karanl›kta var olabilmektedirler. Bakteriler hayvan dokular› içinde yafla-y›p onlara organik karbon sa¤larlarken kendileri de enerji metabolizmalar› için ge-rekli elektron vericilerine kolayl›kla ulaflabilirler. Sülfür oksitleyici Thiobacillus,Thiomicrospora, Thiothrix ve Beggiatoa sülfit yayan hidrotermal deliklerin yak›nla-r›nda yaflarlar. Baz› hidrotermal delikler de nitrifiye ediciler, hidrojen oksitleyiciler,demir ve mangan oksitleyen bakteriler ya da metilotrofik bakteriler için uygun ola-bilmektedir.

Hayvanlarla mikroorganizmalar›n simbiyotik iliflkisine verilebilecek bir di¤erörnek bir Gram-negatif deniz bakterisi olan Aliivibrio fischeri ile ufak bir mürek-kep bal›¤› aras›ndad›r. Bu küçük mürekkep bal›¤›, bakteri hücreleri (Aliivibrio fisc-heri) ile dolu ›fl›k yayan bir organa sahiptir. Bu simbiyotik iliflki oldukça spesifik-tir ve hem bakteriler hem de mürekkep bal›¤› yarar sa¤lamaktad›r.

Mürekkep bal›¤› ve bakteri hücreleri aras›ndaki iliflki ne tip simbiyozdur?

b) Bitki-Mikroorganizma Simbiyozlar›: Bitkiler ve mikroorganizmalar ara-s›nda yarar sa¤layan pek çok birliktelik oldu¤u gibi bitki hastal›klar›na neden olanbirliktelikler de görülmektedir. Mikoriza’lar, liken’ler ve baklagillerin kök nodülle-ri yararl› simbiyotik iliflkilerdendir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

Likenler; ç›plak kayalar, a¤aç kütükleri, evlerin çat›lar› ya da ç›plak toprak yü-zeyinde geliflen, yapra¤›ms› ya da kabuk tutmufl mikrobiyal simbiyozlard›r. Bir algve bir fungus aras›ndaki mutualistik iliflki sonucu meydana gelen yap›lard›r. Bu ya-p›daki alg fototrofik ortakt›r ve fungusun kullanaca¤› organik maddeyi üretir. Fun-gus ise fototrofik orta¤›n› rüzgar ya da ya¤murun erozyonuna karfl› korur. Liken-ler tipik olarak di¤er organizmalar›n geliflmedi¤i yüzeylerde bulunurlar ve mutu-alistik iliflkileri yard›m›yla bu habitatlarda kolonize olabilirler (fiekil 9.1).

Likenlerin d›fl›ndaki baflka bir birliktelik ise bitki kökleri ile funguslar aras›nda-ki iliflki ile ortaya ç›kmaktad›r ve mikoriza olarak adland›r›l›r. Ektomikoriza ve en-domikoriza olmak üzere iki tipi mevcuttur. “Ektomikoriza”’da fungal hücreler kö-kün d›fl taraf›nda bir k›l›f olufltururlar ve kök dokusuna çok az penetrasyon yapar-lar (fiekil 9.2a). “Endomikoriza”’da ise fungal misel kök dokusunun derinlerine ka-dar inmektedir (fiekil 9.2b). Mikoriza oluflumlar› sayesinde bitkilerin besin madde-lerini alma kabiliyetleri artmaktad›r. Ektomikorizalar genellikle orman a¤açlar›nda,özellikle koniferlerde, kay›n a¤açlar›nda ve meflelerde görülmektedir. Böyle or-manlarda neredeyse her a¤ac›n her kökü mikorizaldir. Endomikorizalar neredeyseektomikorizalardan daha yayg›n görülmektedir.

1999. Ünite - Mikrobiyal Ekosistemler ve ‹nsan-Mikroorganizma Etk i lefl imler i

fiekil 9.1

A¤aç kabuklar›üzerindeRhizocarpongeographicum(Harita likeni) veXanthoriaparietina türülikenler.

fiekil 9.2

a b

Ektomikoriza (a) veendomikoriza (b)mikroskobikgörüntü.

Agrobacterium tumefaciens gibi baz› mikroorganizmalar da bitkilerle parazitikbir simbiyoz gelifltirirler. Burada bakteriye ait bir tümör uyar›c› plazmid (Ti plaz-midi) parças› bitkinin genomuna transfer edilmekte ve bundan sonra “taç uru” ad›verilen yap› oluflmaktad›r. Oluflan bu yap›n›n üretti¤i modifiye baz› amino asitlerde parazitik Agrobacterium hücreleri taraf›ndan karbon ve azot kayna¤› olarakkullan›lmaktad›r.

Ti plazmidi bitki biyoteknolojisi aç›s›ndan neden önemlidir?

Bakteriler ile bitkiler aras›ndaki önemli mutualistik iliflkilerden birisi de bakla-giller ile azot fiske eden bakteriler aras›nda gerçekleflmektedir. Baklagiller aras›n-da bulunan fasülye, soya fasülyesi, bezelye ve yonca besin ve tar›m endüstrisindeçok büyük öneme sahip bitkilerdir. Çok genifl alanlarda yetifltirilen bu bitkilerinazot gübreleri kullan›lmadan yetiflebilme yetenekleri her y›l milyonlarca dolarl›ktasarruf sa¤lamaktad›r. Rhizobium, Bradyrhizobium, Sinorhizobium, Azorhizobi-um ve Photorhizobium cinsi bakteriler toprakta bulunabilir ve baklagilleri enfekteedip onlarla simbiyotik iliflki kurabilme yetene¤indedirler. Bu bakterilerle enfeksi-yon, köklerde azotu fikse edebilen kök nodülü ad› verilen yap›lar›n oluflumunaneden olur. Kök nodüllerindeki azot fiksasyonu azotun toprakta önemli ölçüde bi-rikmesine yol açmas› nedeniyle tar›m ekonomisi anlam›nda son derece önemlidir(biyolojik gübre tan›m›n› 1. Üniteden hat›rlay›n›z).

MADDE DÖNGÜLER‹Yeryüzündeki yaflam karbon’a (C) dayanmaktad›r. Su ve karbondioksit gibi basitorganik bileflikler, kompleks karbon bazl› organik yap›lara dönüflebilmektedir. Bubileflikler karbonun yan›nda oksijen ve hidrojen gibi baflka elementleri de içerebil-mektedir. Azot; nükleik asitlerde, amino asit ve proteinlerin yap›s›nda bulunur.Fosfor; nükleik asitlerin, lipidlerin, enerji depolayan ve di¤er organik fosfatlar›n bi-leflenlerindendir. Sülfür; belirli aminoasit ve proteinlerde bulunur. ‹flte bahsetti¤imiztüm bu elementler ekosistem içerisinde sürekli olarak bir döngü oluflturmaktad›r.

Elementlerin döngüsü olmadan yeryüzünde yaflam mümkün olamaz ve mikro-organizmalar bu süreç içerisinde çok büyük role sahiptirler. Biyosferde süreklienerji ve madde ak›fl› asl›nda, ekosistemler içerisindeki fotolitotrof ya da kemoli-totroflar›n kemoorganotroflar ya da fotoorganotroflar ile aras›ndaki iliflkiler ilemeydana gelmektedir.

Kulland›klar› besin yönünden inorganik hammadde kullanarak ço¤alan mikroorganizmala-ra litotrof, organik besin kullanarak ço¤alanlara organotroflar denir. ‹htiyac› olan karbonuorganik bilefliklerden sa¤l›yorsa heterotrof, CO2’den sa¤l›yorsa ototrof mikroorganizma de-nir. Enerji kayna¤› olarak günefl ›fl›¤› kullananlara fototrof, enerjiyi kimyasal maddelerdensa¤layan mikroorganizmalara kemotrof denir.

Ekosistemdeki enerji ak›fl› ve biyojeokimyasal döngüler de denilen maddedöngülerini anlayabilmek için fotosentetik organizmalar ile heterotrof organizma-lar aras›ndaki ba¤lant›y› çözmek gerekir. Bitkiler ve fotosentetik mikroorganizma-lar›n fotosentez faaliyetleri ile atmosferik oksijen sal›nmaktad›r. Fotosentez olay›ile kimyasal enerjiye çevrilen günefl enerjisi döngüye girmifl olmaktad›r. Bu faali-yetleri ile sistemde enerji üretici konumunda olan fotosentetik organizmalar›n be-lirli baz› elementlere ihtiyaçlar› vard›r. ‹htiyaç duyduklar› bu elementlerin al›m› için


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



de mineralizasyon ad› verilen ve heterotrof organizmalar›n rol oynad›¤› bir süre-ce ihtiyaç duyarlar.

Karbon DöngüsüTüm canl›lar›n aktiviteleri ile global karbon döngüsü devam ettirilir. Bütün olarakdüflündü¤ümüzde karbon yeryüzündeki ana karbon rezervuarlar› (atmosfer, sedi-mentler ve kayalar, okyanuslar ve di¤er sucul çevreler) aras›nda dolafl›p durur. Ya-flayan organizmalar aç›s›ndan düflünüldü¤ünde çok yüksek miktarda karbonun ka-rasal bitkilerde bulundu¤u bir gerçektir. Ormanlar, yeflil alanlar, tar›m alanlar› fo-tosentetik CO2 fiksasyonunun yap›ld›¤› ana alanlard›r. Bununla beraber yaflayanorganizmalardan daha fazla miktarda karbon humus ad› verilen ölü organik ma-teryal içinde bulunur.

Yeryüzünde yeni organik karbonun sentezlendi¤i tek ana yol fototrofik ve ke-molitotrofik karbondioksit fiksasyonu ile olmakta ve organik karbonun ço¤u dafotosentez yolu ile oluflmaktad›r. Fotosentetik bitkiler ve mikroorganizmalar bunedenle organik karbonlu bilefliklerin birincil üreticileridir. Organik karbonlu bile-flikler de di¤er organizmalar›n besin ihtiyaçlar›n› karfl›lamaktad›r. Bu organizmalarorganik karbonun tüketicileri olarak fermentasyon ve solunum gibi olaylar ile bubilefliklerin parçalanmas›n› sa¤larlar. Kemoorganotrofik mikroorganizmalar orga-nik karbonu parçalar ve karbondioksit aç›¤a ç›kar›rlar. Kemolitotrofik bakterilerinorganik karbonu organik karbona dönüfltürebilirler. Baz› bakteriler anaerobikkarbon döngüsünü de gerçeklefltirebilmektedir. Fermentasyon reaksiyonlar› sudave anaerobik topraklarda bulunan bakteriler için daha yayg›nd›r ve bunlar organikkimyasallar›n karbon dioksit veya metana dönüflümünü sa¤larlar. Baz› fermentas-yon ürünleri olarak hidrojen gaz› da aç›¤a ç›kabilir. Metan kendi bafl›na metan ok-sitleyici bakteriler için karbon ve enerji kayna¤› olarak ifl görebilir. Bu bakterilerkendi yaflad›klar› çevrelerde, metandan flekerler ve amino asitleri oluflturabilirlerve böylece karbon bilefliklerinin döngüsüne katk›da bulunurlar. Fotosentetik ola-rak fikse edilmifl karbonun mikroorganizmalar ile parçalanmas› sonucu 2 ana kar-bon formu geriye kal›r: metan (CH4) ve karbondioksit (CO2).

Karbonun gaz formunun düzeyindeki önemli miktardaki de¤iflimler, ciddi küresel etkile-re sahip olabilmektedir. Günümüzde atmosfere sal›n›m miktar› artan CO2 nedeniyle küre-sel ›s›nma dedi¤imiz problem ortaya ç›km›flt›r.

Azot DöngüsüYaflam için temel elementlerden birisi de azottur. Azot devri (çevrimi) büyük oran-da mikroorganizmalar›n faaliyetine dayanmaktad›r. Azot gaz› (N2) azotun en stabilformudur ve yeryüzündeki azot için temel rezervuard›r. Bununla beraber yaln›zcaçok az say›da prokaryot azot fiksasyonunda azot kayna¤› olarak N2’yi kullanabil-mektedir. Yani havadaki CO2’in sadece bitkiler ve belirli mikroorganizmalar›n fa-aliyeti ile fikse edilmesinden sonra kullan›labilir olmas› gibi havadaki azot da bubelirli bakterilerin fiksasyonu sonucunda kullan›labilmektedir. Azotun amonyumadönüfltürüldü¤ü olaya azot fiksasyonu ad› verilir. Yaln›zca bakteriler azotun bi-yolojik fiksasyonunu gerçeklefltirebilmektedirler.

Havan›n azotunu fikse edebilen organizmalar› flu flekilde gruplara ay›rabiliriz:Simbiyotik azot fikse edenler, fakültatif simbiyotik azot fikse edenler ve simbiyo-tik olmayan azot fikse ediciler. Simbiyotik azot fikse ediciler aras›nda en iyi bili-nenler daha önceden bahsetmifl oldu¤umuz Rhizobium cinsi içinde yer alan mik-


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



roorganizmalard›r. Baklagillerin köklerinde endosimbiyont olarak yaflarken hava-n›n azotunu da fikse ederler.

Azot fikse eden fakültatif bakteriler yaln›zca anaerobik flartlarda gelifltiklerindeazot fikse edebilmektedirler. Bacillus cinsinin fakültatif üyeleri ya da Enterobactertürleri bu tipe örnek olarak gösterilebilir. Gram-negatif bir bakteri olan Klebsiellapneumoniae anaerobik koflullarda oldu¤u kadar mikroaerofilik koflullarda da azotfiksasyonunu gerçeklefltirebilmektedir.

Biyolojik azot fiksasyonu nitrogenaz ad› verilen enzim taraf›ndan katalizlenirve bu enzim oksijen varl›¤›nda aktivitesini h›zla yitirmektedir. Serbest formda ya-flayan aerobik azot fikse eden bakterilerden Rhizobium türleri mikroaerofilik ko-flullarda oksijen düzeyini azaltmak için bakteriyal solunumu kullan›rlar. Azotobac-ter cinsinin belirli üyeleri için solunum, aerobik flartlarda bile bakterilerin azotufikse etmesine yetecek düzeyi sa¤layabilmektedir. Cyanobacteria üyeleri ise nitro-genaz enziminin korunmas› için alternatif bir yol izlerler. Heterosist ad› verilenözelleflmifl hücreler ile anaerobik ortam sa¤lan›r ve azot fiksasyonu gerçeklefltiril-mifl olur. Clostridium pasteurianum ve Desulfovibrio desulfuricans obligat anaero-bik azot fikse edici bakterilerdir.

Yeryüzünde çevrimde olan amonyum (NH3)ve nitrat (NO3) fikse haldeki azotformlar›d›r. ‹norganik formdaki nitrit, nitrat ve amonyumun organik azotlu bileflik-lere (proteinler, nükleik asitler) dönüfltürüldü¤ü sürece azot asimilasyonu ad›verilir. Birçok bakteri nitratlar› nitrite indirger ve baz›lar› da nitriti amonyuma in-dirgemektedir. Amonyum tuzlar› daha sonra organik polimerler içine asimilatörnitrat indirgenmesi denen olay ile kat›labilirler. Amonyum organik maddeler için-de glutamat ya da glutamin gibi amino asitler olarak fikse edilmektedir. Di¤er azot-lu bileflikler bunlardan yap›lmaktad›r. Azot döngüsü devam› için organik azotlu bi-lefliklerin parçalanarak amonyumun serbest hale geçirilmesi gerekmektedir. Put-refaktif metabolizma ile azot içeren biyopolimerlerden önemli miktarda amon-yum elde edilir.

Organik azotlu bilefliklerin dekompozisyonu ile amonya¤›n ortaya ç›kt›¤› olayaamonifikasyon ad› verilir. Amonya¤›n büyük bir k›sm› amonyum (NH4

+) iyonuolarak bulunur. Amonyumun ço¤u da topraktaki aerobik dekompozisyon ile orta-ya ç›kar. Clostridium ve Proteus cinsleri amonifikasyon yapan organizmalardand›r.

Amonya¤›n nitrifiye edici bakteriler taraf›ndan nitrata (NO3-) oksidasyonuna

nitrifikasyon ad› verilir. E¤er materyal protein aç›s›ndan zengin özellikte ise nit-rifikasyon oran› artmaktad›r. Nitrat bitkiler taraf›ndan asimile edilmeye haz›r bir ya-p›dad›r fakat suda çözünürlü¤ü yüksek oldu¤undan kolayl›kla bitki köklerindenuzaklafl›p alt toprak tabakalar›na inmektedir. Nitrosomanas bakterileri amonya¤›nitrite, Nitrobacter ise nitriti nitrata dönüfltürür.

Nitrat anaerobik solunumda alternatif bir elektron kayna¤›d›r. Nitrat indirgen-mesi sonucu son ürün N2, NO ya da N2O olmaktad›r. Nitrat›n gaz azot bileflikleri-ne indirgenmesi olay›na denitrifikasyon ad› verilmektedir ki bu olay biyolojikolarak oluflan N2 gaz›n›n ana kayna¤›d›r. Denitrifikasyon olay›n›n gerçekleflmesiiçin ortamda nitrat ve enerji kayna¤›n›n bulunmas› gereklidir. Pseudomonas ve Ba-cillus üyeleri denitrifikasyon yapan organizmalara örnek olarak gösterilebilir.

Baz› bakteriler taraf›ndan oksijen yerine solunum olay›nda nitrat kullan›lmakta-d›r ve bu duruma disimilatör nitrat indirgenmesi denilmektedir. Bu proses s›ras›n-da nitrat nitrite ve sonra amonya¤a indirgenir.


Kükürt DöngüsüKükürt de canl› organizmalar›n ihtiyaç duydu¤u maddelerden biridir. Çok önem-li rolleri olan sistein ve metionin gibi 2 amino asidin bünyesindeki sülfidril grubu(-SH) içeren bilefliklerde yer al›r.

Kükürt proteinlerin yap›s›nda neden önemlidir?

Kükürtün mikroorganizmalar ile transformasyonu, çok fazla say›daki oksidas-yon formlar›na sahip olmas› nedeniyle oldukça komplekstir. Kükürtün 3 oksidas-yon formu do¤ada önem arz etmektedir: -2 (sülfidril ve sülfid (HS-), 0 (elementelkükürt S0) ve +6 [sülfat (SO4

-2)].Ana uçucu sülfür gaz› hidrojen sülfid (H2S) tir. Sülfid bakteriyal sülfat redüksi-

yonu ile ya da jeokimyasal kaynaklardan (sülfid p›narlar› ve volkanlar) üretilmek-tedir. Sülfat indirgeyici bakteriler genifl ve çok çeflitli bir gruptur. Deniz çevrelerin-de sülfat indirgenmesi büyük oranda karbon ba¤›ml›d›r ve organik madde miktar›art›fl› ile büyük oranda artmaktad›r. Bu önemli bir olayd›r, çünkü okyanuslara bo-flalt›lan la¤›m sular›, çöpler vb. nedeniyle artan organik madde miktar› sülfat indir-genmesini de tetiklemektedir. H2S bir çok bitki ve hayvan için toksik oldu¤undansülfat indirgenmesi ile HS- oluflumu potansiyel olarak zarar vericidir. Sülfid demir-le birleflerek çözünmeyen bileflikler oluflturur ve bu flekilde çevrede detoksifiyeedilmifl olur.

Oksijenli koflullarda sülfid, nötr pH’da h›zla kendili¤inden okside olur. Ço¤uaerobik olan kükürt okside edici kemolitotrofik bakteriler sülfidin oksidasyonunukatalizleyebilirler.

Elemental kükürt (S0) kimyasal olarak stabildir ama Thiobacillus ve Acidithi-obacillus gibi kükürt okside edici kemolitotrofik bakteriler taraf›ndan okside edi-lebilir. Elemental kükürt çözünür olmad›¤›ndan bu bakteriler kükürt kristallerinetutunarak substratlar›n› oksidize ederler. Elemental sülfürün oksidasyonu sülfirikasit (H2SO4) oluflturur ve bu nedenle ortam pH’s› karakteristik olarak düfler.

Elemental sülfür okside olabilece¤i gibi ayn› zamanda indirgenebilmektedir.Sülfürün sülfite indirgenmesi bir anaerobik solunum formudur ve özellikle hiper-termofilik Arkea üyeleri aras›nda ana ekolojik süreçlerden biridir.

Sülfatlar hidrojen sülfidin indirgenmesiyle organik bileflikler içine al›nm›fl olurve sonras›nda özel bir reaksiyonla sistein aminoasidi ile birlefltirilir. Sisteinin dahaileri metabolizma edilifli ile di¤er organik sülfür bileflikleri oluflur. Mor ve yeflil kü-kürt bakterileri indirgenmifl sülfür bilefliklerini kullanabilirler. Örne¤in hidrojensülfidi fotosentetik mekanizmalar›nda elektron vericisi olarak kullan›rlar. Hidrojensülfid kullan›ld›¤›ndan sülfür granülleri oluflur ve buradan da flu ç›karsamay› yapa-biliriz; Yeryüzünde kayalarda bulunan elemental sülfürün jeolojik depolar› biyolo-jik kökenlidir. Yani eski okyanuslarda yaflam›fl özellikle fotosentetik kükürt bakte-rilerinin metabolik aktivitelerinden kaynaklanmaktad›rlar.

Do¤ada en çok bulunan organik sülfür bilefliklerinden biri de dimetil sülfit’tir.Dimetil sülfit anoksik habitatlarda mikrobiyolojik olarak flu flekillerde transformeedilir; metanogenez olay› ile (ürünleri CH4 ve H2S), fototrofik mor bakterilerin fo-tosentetik CO2 fiksasyonunda elektron verici olarak (ürünü dimetilsülfoksit) ve be-lirli kemoorganotrof ve kemolitotroflar›n enerji metabolizmalar›nda elektron vericiolarak (ürün yine dimetilsülfoksittir). Sülfür döngüsünü etkileyen di¤er organik bi-leflikleri de metanetiol (CH3SH), dimetildisülfit ve karbondisülfittir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

fiekil 9.3’de karbon, azot ve kükürt döngülerinde mikroorganizmalar›n rolügösterilmektedir.

Fosfor DöngüsüFosfor devrinde heterotrofik mineralizasyon, organik fosforun immobilizasyonu veçözünmez inorganik fosfatlar›n solubilizasyonu olmak üzere üç tip reaksiyon gö-rülmektedir. Mineralizasyon daha çok bakteri ve funguslar taraf›ndan, organik fos-forun immobilizasyonu fotoototrof ve heterotroflar›n ço¤almas› ile ve fosfat solu-bilizasyonu ise nitrik ve sülfirik asitlerin mikroorganizmalarca üretilmesi ile etki-


fiekil 9.3

Karbon, azot vekükürt döngüleri vebu döngülerdemikroorganizmalar›n rolü.

lenmektedir. Mikroorganizmalar taraf›ndan üretilen H2S dip sedimentlerde ve top-rakta ferrik fosfatlar içindeki fosfat› çözündürebilmektedir. Fosfor çözündü¤ündealgler ve köklü bitkiler bundan yararlan›r. Bu sayede primer üretime katk› sa¤lan-makta dolay›s›yla di¤er besin zinciri elemanlar›n›n art›fl› gözlenmektedir. Organikmaddelerdeki fosfor içeren bilefliklerin mineralizasyonu h›zl› bir flekilde olur. Mik-roorganizmalar taraf›ndan mineralize edildikten sonra fosforun bir k›sm› bizzat mi-neralizasyonu yapan organizma taraf›ndan kullan›lmaktad›r. Bu flekilde immobilizeedilen fosfor miktar› organizman›n büyümesi ile do¤ru orant›l› olarak art›fl gösterir.

Demir DöngüsüYeryüzündeki en bol bulunan elementlerden birisi demir (Fe) dir. Do¤al olarakferrus (Fe+2) ve ferrik (Fe+3) olmak üzere iki oksidasyon formuna sahiptir. Üçün-cü oksidasyon formu olan Fe0 insan aktiviteleri sonucu meydana gelir. Do¤ada ok-sidasyon ve redüksiyon reaksiyonlar›n›n içerildi¤i ferrus ve ferrik formlara geçiflfleklinde bir döngü oluflmaktad›r. Anoksik çevrelerde bakteriler ferrik iyonlar› in-dirgerler ve ferrus demir ise asidik pH’da ve aerobik olarak okside edilmektedir.Gallionella ve Leptothrix cinsi üyeleri Fe+2’yi nötral pH’da okside edebilen demirbakterilerindendir. Fakat en yayg›n bakteriyal demir oksidasyonu asidik pH’dagerçekleflir. Afl›r› derecede asidik habitatlarda, asidofilik bir kemolitotrof olan Aci-dithiobacillus ferrooxidans ve bunlarla akraba demir okside edicileri Fe+2’yi Fe+3’eokside ederler. Bu oksidasyon ile çok az enerji oluflturuldu¤undan bu bakterilergeliflmek için çok büyük miktarlarda demiri okside etmek zorundad›rlar.

B‹YOREMED‹ASYONMikroorganizmalar yoluyla karasal ya da sucul çevrelerdeki kirletici unsurlar›n(kimyasal kontaminantlar) temizlenmesi olay› biyoremediasyon olarak adland›-r›l›r. Bilindi¤i gibi mikroorganizmalar metabolik olarak çok farkl› tiplere sahiptirlerve teoride her türlü kirleticiyi parçalayacak (degradasyon) uygun bir mikroorga-nizma bulunabilir. Kirleticilerin mikrobiyal degradasyonu ile karbondioksit ve sugibi daha basit ürünler elde edilebilirken buna alternatif yaklafl›mlar (fiziksel de-kontaminasyon gibi) genelde problemi bir yerden baflka bir yere transfer etmekteve kesin çözüm getirmemektedir. Biyoremediasyon maliyeti itibari ile de kirletici-lerin temizlenmesinde hem etkili hem de güvenilir bir yol olarak görülmektedir.

Biyoremediasyon çok farkl› kirleticilerin temizlenmesi amac›yla farkl› alanlardakullan›lmaktad›r. Belli tip kirleticiler anaerobik degradasyona (parçalanma) elve-rifllidirler ve gelecekte anaerobik mikrobiyal proseslerin, biyoremediasyon tekno-lojileri için genifl uygulama potansiyeline sahip oldu¤u düflünülmektedir. Perkloratiyonlar›n›n anaerobik degradasyonu çeflitli fakültatif anaerobik ya da mikroaerofi-lik bakteriler taraf›ndan yap›labilmektedir. Wolinella succinogenes, Dechloromonasve Dechlorosoma cinsleri perklorat›, klorid ve moleküler oksijene ay›rmaktad›rlar.

Benzen gibi anaerobik degradasyona dirençli olan kirleticiler için gelifltirilenyeni bir teknik ise az miktarda klorid ilavesini içermektedir. Yukar›da bahsetti¤i-miz perklorat› kloride ve serbest oksijene çeviren organizmalar ile sa¤lanan oksi-jen Pseudomonas gibi belli aerobik organizmalar taraf›ndan kullan›larak, bu orga-nizmalar›n halkasal aromatik hidrokarbonlar› parçalama yeteneklerinden istifadeedilmektedir.

Bifeniller ve poliklorin bifenillerin degradasyonu çevre kirleticileri aç›s›ndanönemli bir kategoridir. Farkl› Gram-negatif ve Gram-pozitif bakteriler taraf›ndan ger-çeklefltirilebilen bu olayda degradasyondan sorumlu özel bir gen rol oynamaktad›r.


Bitkisel ve hayvansal zararl›larla mücadelede kullan›lan bir pestisid olan pen-taklorofenol de Sphingomonas chlorophenolica ad› verilen bir bakteri taraf›ndanparçalanabilmektedir.

Civa ve A¤›r Metallerin TransformasyonuMetaller tipik olarak kayalarda, toprakta, sularda ve atmosferde düflük konsan-trasyonlarda bulunurlar. Bunlardan baz›lar› (kobalt, bak›r, çinko, nikel, molibden-yum gibi) az miktarlarda canl› hücreler taraf›ndan ihtiyaç duyulan maddeler olma-lar›na ra¤men yüksek konsantrasyonlarda bu metaller toksik olabilmektedir. Ba-z›lar› havay› kontamine etmeye yetecek kadar da uçucu özellikte olan bu metal-lerden civa çevresel etkileri nedeniyle ayr›ca önemlidir. Civa do¤ada çok düflükkonsantrasyonlarda bulunmas›na ra¤men endüstriyel ürünlerde kullan›m› olduk-ça yayg›nd›r. Birçok pestisidin aktif içeri¤ini de oluflturmaktad›r. Canl› dokulardabirikebilmesi ve yüksek derecede toksik özelli¤i nedeniyle çevresel öneme sahipolarak de¤erlendirilir.

Mikrobiyal aktiviteler sonucu civan›n metilasyonu ile metil merküri ad› verilenve son derece toksik olan bileflik meydana gelir. Civa insanlarda ve baz› hayvan-larda akci¤er ve böbreklerde hasara neden olur. Çözünebilir olmas› ve besin zin-cirinde sürekli olarak konsantre hale gelmesi özellikle sucul çevrelerde büyükproblemler oluflturabilmektedir. Yüksek konsantrasyonlar› insan ve hayvanlara ol-du¤u kadar mikroorganizmalara da toksik etki gösterir. Bununla beraber, baz›bakteriler, toksik civan›n toksik olmayan civa haline dönüflümünü gerçeklefltirebi-lirler. Civaya dirençli Gram-negatif bakterilerde merkürik redüktaz adl› enzimHg+2’yi Hg0’a indirger. Bu reaksiyonla üretilen Hg0 uçucudur ancak mikroorganiz-malar ve insanlar için toksik de¤ildir.

Gram-negatif Pseudomonas aeruginosa’da civaya dirençlilik geni plazmidlerdeyer almaktad›r. Ortamda civa varl›¤›nda bu gen aktif edilerek transkripsiyonu sa¤-lanmaktad›r. Oluflan protein civaya ba¤lanarak onu merkürik redüktaz ile muame-le edebilmek için hücre içine almaktad›r. Reaksiyon sonras›nda toksik olmayan veuçucu Hg hücreden uzaklaflmaktad›r.

Baflka a¤›r metallere karfl› dirençlili¤i sa¤layan genler farkl› Gram-negatif veGram-pozitif bakterilerin plazmidlerinde bulunabilmektedir. Baz› antibiyotikle-re direnç genleri tafl›yan plazmidler ayn› zamanda civa ve arsenik direnç genle-rini de bulundurabilmektedir. Direnç mekanizmalar› farkl› olabilmektedir. Ör-ne¤in arsenat ve kadmiyum direnci, hücre içine giren bu maddelerin d›flar›yapompalanmas› esas›na dayan›r. Di¤er mekanizmalar metaldeki redoks de¤iflim-lerini içermektedir.

Petrol Biyodegradasyonu (Biyolojik olarak parçalanmas›)Petrol zengin bir organik madde kayna¤› oldu¤undan hava ve nemle temasa ge-çer geçmez mikroorganizmalar taraf›ndan metabolize edilebilir. Farkl› bir çok bak-teri, fungus ve az say›da Cyanobacteria ile yeflil algler petrol ürünlerini aerobikolarak okside edebilmektedirler. Büyük miktarlarda petrolün depoland›¤› tanklar-da mikrobiyal büyüme pek istenmezken petrol s›z›nt›s› gibi durumlarda biyoreme-diasyon gerekli oldu¤undan ilave besin maddeleri eklenmesi suretiyle mikrobiyalgeliflim desteklenebilmektedir. Son y›llarda küçük ya da büyük çapl› pek çok pet-rol s›z›nt›s› karasal ya da sucul çevrelerde meydana gelmektedir. Petrol okside edi-ci mikroorganizmalar da bu petrol tabakas› filmi üzerinde h›zla geliflmektedirler.S›cakl›k ve inorganik besin elementlerinin (özellikle azot ve fosfor) konsantras-


yonlar› optimum düzeydeyse petrol oksidasyon aktivitesi de artmaktad›r. Petrolsuda çözünmedi¤inden ve yo¤unlu¤u daha az oldu¤undan yüzeyde kal›r ve kay-gan bir yap› oluflturur. Burada, hidrokarbon parçalayan bakteriler petrol damlac›k-lar›na tutunurlar ve petrolü ayr›flt›rmaya bafllarlar. Alcanivorax borkumensis gibibelirli petrol parçalay›c› özel türler yaln›zca hidrokarbonlar, ya¤ asitleri ya da pirü-vat üzerinde geliflebilmekte ve petrolün çözünüp parçalanmas›na yol açan glikoli-pid sürfaktanlar› üretmektedirler. Çözünür hale geldi¤inde, petrol çok daha kolayal›n›p enerji kayna¤› olarak katabolize edilebilmektedir.

‹deal biyoremediasyon koflullar›nda bir y›l içerisinde uçucu olmayan petrolün% 80 kadar› okside edilebilmektedir. Bununla beraber belirli petrol k›s›mlar› (po-lisiklik hidrokarbonlar ve dall› zincirler) daha uzun süre çevrede kalmaktad›r. De-niz çevrelerindeki petrol s›z›nt›lar› daha yavafl degrade olur ve önemli, uzun süre-li etkileri vard›r.

Mikrobiyal LiçingMikroorganizmalar›n mineral kaynaklar›n›n oluflmas›nda ve çözülmesinde rol oy-nad›¤›ndan bahsetmifltik. Çeflitli madenlerin ç›kar›lmas› s›ras›nda da mikrobiyal fa-aliyetlerden yararlan›lmaktad›r. “Mikrobiyal liçing” ad› verilen süreçte, baz› bak-terilerin metalleri cevherlerinden çözebilme (liçing) potansiyelleri kullan›lmakta-d›r. Bu sayede özellikle bak›r, uranyum ve alt›n›n düflük derecede bulundu¤u ma-den filizlerinden kazan›m› sa¤lanmaktad›r. Ferrus demirin bakteriyal oksidasyonubakteriyal liçing prosesinde anahtar reaksiyondur. Çünkü ferrik demir kendi bafl›-na maden filizindeki metalleri okside edebilir. Acidithiobacillus ferrooxidans vedi¤er metal okside edici kemolitotrofik bakteriler, sülfid minerallerinin oksidasyo-nunu katalizleyerek metallerin çözünürlü¤ünü artt›r›lar.

Mikrobiyal liçing ile düflük kaliteli cevherlerden metallerin geri kazan›m› saye-sinde ekonomik olarak büyük yarar sa¤lanmaktad›r. Bakteriyal liçing daha çokuranyum ve bak›r kazan›m›nda kullan›l›r. Ancak kayda de¤er ölçülerde bulunanNi, Zn, Cd, ve Co eldeleri içinde bir dizi liçing yöntemleri gelifltirilmifltir. Mikrobi-yal liçingde kullan›lan en yayg›n bakteriler Thiobacillus thiooxidans ve Thiobacil-lus ferrooxidans’t›r.

‹NSANLARLA M‹KROORGAN‹ZMALARIN YARARLIETK‹LEfi‹MLER‹Mikroorganizmalar her çeflit ekosistemde bulunup insanlar, hayvanlar ve bitkilerile s›k› iliflki içindedirler. Normal günlük aktivitelerimiz s›ras›nda vücudumuz sü-rekli olarak çevremizdeki say›s›z mikroorganizmaya maruz kalmaktad›r. Sa¤l›kl›insan vücudunun iç boflluklar› (örne¤in idrar kesesi), dokular›, kan ve beyin omu-rilik s›v›s› gibi iç s›v›lar› sterildir. Deri, a¤›z, burun, göz, üst solunum yollar›, sindi-rim sistemi ve ürogenital sistem gibi d›fl ortamlarla etkileflim halindeki vücut böl-gelerinde ise farkl› türden ve büyük say›larda bir mikroorganizma floras› sürekliolarak bulunur. Bu floray› oluflturan mikroorganizmalar sa¤l›kl› bireylerde normalkoflullarda zarars›zd›rlar ve hatta yarar da sa¤larlar. ‹nsan vücudunun farkl› bölge-lerinde yaflamakta olan ve sa¤l›kl› bir bireyde normal koflullarda zarars›z olan bumikroorganizma toplulu¤una normal mikrobiyal flora denir.

Sa¤l›kl› bir bebek do¤umda sterildir, fakat do¤um kanal›ndan geçerken anne-nin vajen floras› ile, daha sonra da besinler ve insanlar›n da dahil oldu¤u, çevre-deki mikroorganizmalarla temas sonucu normal floras› oluflmaya bafllar. Normalflorada yer alan mikroorganizma türleri tüm bireylerde t›pat›p ayn› de¤ildir çünkü


Surfaktan maddeler: Birs›v›n›n yüzey geriliminiazaltan maddelerdir.

Normal mikrobiyal flora:‹nsan vücudunun farkl›bölgelerinde yaflamakta olanve sa¤l›kl› bir bireydenormal koflullarda zarars›zolan mikroorganizmatoplulu¤udur.

cinsiyet, yafl, beslenme, co¤rafik çevre koflullar› gibi farkl›l›klar sebebiyle kiflidenkifliye göre de¤iflir.

Yenido¤an sa¤l›kl› bir bebe¤in normal mikrobiyal floras› nas›l oluflmaya bafllar?

Normal floray› oluflturan mikroorganizmalar cins ve tür bak›m›ndan bulunduk-lar› vücut bölgeleri için süreklilik tafl›rlar (kal›c› flora). Kal›c› floran›n, bozulannormal floray› yeniden oluflturma özelli¤i vard›r. Kal›c› floran›n yan›nda ço¤u has-tal›k oluflturmayan, bazen patojen olabilen, belirli vücut bölgelerinde, birkaç saat-ten birkaç haftaya de¤iflebilen sürelerde kalan mikroorganizma toplulu¤u ise geçi-ci floray› oluflturur. Özellikle kal›c› floran›n bask›land›¤› veya ortadan kalkt›¤› ba-z› durumlarda, geçici flora mikroorganizmalar› kolonize olur, ço¤al›r ve hastal›kyap›c› özellik kazanabilirler. Normal flora mikroorganizmalar›n›n en önemli k›sm›-n› bakteriler olufltururken funguslar ve di¤er mikroorganizmalar ise az say›da bu-lunmaktad›rlar. Normal floray› oluflturan mikroorganizmalar dinamik bir dengeiçinde yaflarlar ve birbirlerini kontrol ederler.

Normal florada yer alan mikroorganizmalar toplumun tüm bireylerinde ayn› m›d›r?

Normal floran›n kona¤a baz› yararlar› vard›r. Normal flora mikroorganizmalar›patojen mikroorganizmalarla yerleflme yerleri ve besinler için bir rekabet içindedir-ler ve patojen mikroorganizmalar›n rekabetini olanaks›z k›larlar. Yenido¤andabakterilerin yerleflmesi ba¤›fl›kl›k sistemin geliflmesi için güçlü bir uyar›c› görevigörür. Barsaktaki baz› bakteriler kendilerinin dirençli olduklar› baz› antimikrobiyalmaddeler üretirler. Barsaktaki bakteriler metabolik aktiviteleri ile K vitamini sente-zine, besinlerin sindirilmesine ve barsaktan absorbe edilmesine yard›mc› olurlar.Normal floran›n sayd›¤›m›z bu gibi yararl› ifllevleri yan›nda bilinen patojenlerdendaha s›kl›kla klinik hastal›klara neden olduklar› belirlenmifltir. Normal flora mikro-organizmalar›, normalde bulunduklar› yerden baflka vücut bölgelerine geçtikleritakdirde ciddi hastal›klara neden olabilirler. Örne¤in derinin normal flora üyelerin-den olan Staphylococcus epidermidis kan dolafl›m›na geçerse kalp kapakç›klar›n›kolonize ederek bakteriyel endokardite neden olabilir. Ba¤›fl›kl›k sistemi bask›lan-m›fl kiflilerde normal flora say›ca normalden fazla art›fl gösterirse patojen olabilir.Zarars›z ve sindirilmifl besin maddeleri bazen barsaktaki normal flora bakterileri ta-raf›ndan karsinojenik bilefliklere dönüfltürülebilmektedir.

Normal Floran›n Vücutta Da¤›l›m›‹nsan vücudunda d›fl ortamla etkileflim ve temas halinde bulunan deri, a¤›z, burun,gözler, üst solunum yollar›, sindirim sistemi ve ürogenital sistem gibi bölgeler nor-mal flora mikroorganizmalar›n yerleflti¤i vücut bölgeleridir. ‹nsan vücudunda nor-mal floran›n yerleflti¤i bölgeler ve bu bölgelerin normal mikrobiyal floras›n› olufl-turan önemli baz› mikroorganizmalar Tablo 9.1’de verilmifltir.

Derinin Normal Floras›: Deri yüzeyi (epidermis) mikroorganizmalar›n yer-leflmesi ve ço¤almalar› için uygun bir ortam de¤ildir. Çünkü periyodik olarak ku-rumaya maruz kal›r, Hafif asit bir pH’a sahiptir ve ter bezlerinin salg›lar› sebebiyleyüksek düzeyde sodyum klorür içerir. Bununla beraber deri yüzeyinde kal›c› flo-ra bulunur ve derinin ço¤ul tabakalar›na yerleflebilir. Derinin kal›c› floras› kendiniyeniler. Derideki kal›c› floray› S. epidermidis ve di¤er koagülaz negatif stafilokok-lar, Corynebacterium, Propionibacterium, Acinetobacter, Enterobacter, derinin


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



5Kal›c› flora: Normal floray›oluflturanmikroorganizmalar›n cins vetür bak›m›ndan bulunduklar›vücut bölgeleri için sürekliliktafl›mas›d›r.

Geçici flora: Ço¤u hastal›koluflturmayan, bazenpatojen olabilen, belirlivücut bölgelerinde, birkaçsaatten birkaç haftayade¤iflebilen sürelerde kalanmikroorganizmatoplulu¤udur.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



6

k›vr›m yerlerine yerleflen funguslar ve saprofitik mikobakteriler oluflturur. Propi-onibacterium acnes zorunlu bir anaeropdur ve s›kl›kla akne etkenidir. Mayalar›nderi yüzeyinde veya mukoz membranlar›nda büyük say›larda bulunmas› nadir ol-mas›na ra¤men lipofilik bir maya olan Pityrosporum ovalis kafa derisinde bazenbulunabilir. Derinin normal bakteriyal floras›n›n yoklu¤unda veya bask›land›¤›durumlarda Candida gibi mayalar ve di¤er funguslar ço¤alabilir ve deri yüzeyin-de ciddi infeksiyonlara sebep olabilirler. Derinin kal›c› mikrofloras› her ne kadarsabit olarak kalsa da normal kompozisyonunu çeflitli faktörler etkiler. Bunlar› s›-ralarsak;

1. Hava derinin s›cakl›k ve neminin artmas›na neden olarak deri mikrofloras›-n›n yo¤unlu¤unu art›rabilir.

2. Kona¤›n yafl› önemli bir faktördür. Genç çocuklar yetiflkinlere göre dahafarkl› bir mikrofloraya sahiptirler ve daha fazla potansiyel patojenik Gram-negatif bakteri tafl›rlar.

3. Kiflisel hijyen de kal›c› mikrofloray› etkiler. Hijyen kurallar›na dikkat etme-yen kiflilerin derilerinin yüzeyinde genellikle mikrobiyal populasyon yo¤un-lu¤u daha yüksektir.

Derinin mikrofloras› derinin farkl› bölgelerine göre de içerik ve yo¤unluk fark-lar› gösterir. Örne¤in avuç içinde ortalama 100 / cm2 bakteri varken, bu say› d›flkulakta 105 / cm2, koltuk alt› terinde ise 106 / ml’ye ulaflmaktad›r.

A¤›z ve Burunun Normal Floras›: A¤›z bofllu¤u çok kompleks ve heterojenmikrobiyal habitata sahiptir. Do¤umdan önce steril olan bebek a¤z›, do¤um süre-ci ile birlikte mikroorganizmalar ile tan›flmaya bafllar ve giderek a¤›z floras› olu-flur. A¤›z ve burunda aerop ve anaerop pek çok mikroorganizma bulunur. A¤z›nnormal floras›nda Streptococcus viridans baflta olmak üzere, difteroidler (Coryne-bacterium türleri), Neisseria, Veillonella, Lactobacillus, Fusobacterium, Candida,Geotrichium ve anaerop spiroketler yer al›r. Difl pla¤›nda en s›k rastlanan mikro-organizmalardan olan Streptococcus mutans, S. sanguis, S. sobrinus ve S. mitis ’inüretti¤i jelatinimsi glukan plak materyalini oluflturur. A¤›z hijyeni, beslenme ve çe-flitli a¤›z hastal›klar› a¤›z floras›n› etkiler. Burunun etkin floras›nda Streptococcus,Staphylococcus ve Corynebacterium türleri bulunur. Yutak (farinks) ve soluk bo-rusu (trakea) floras› da a¤›z floras›na benzer bir floraya sahiptir. Bu florada Neis-seria, alfa-hemolitik ve non-hemolitik Streptococcus, Staphylococcus ve Coryne-bacterium türleri yer al›r.

Gözün Normal Floras›: Gözün konjunktivas›nda Corynebacterium, Strepto-coccus, Staphylococcus, Moraxella ve Neisseria türleri bulunmaktad›r. Bununla bir-likte antimikrobiyal bir enzim olan lizozim enzimini içeren gözyafl› konjunktivayayerleflen bakteri populasyonunu s›n›rland›r›r.

Sindirim Sisteminin Normal Floras›: Yetiflkinlerde midenin asit pH’s› ve mi-de enzimleri nedeniyle mikroorganizma yo¤unlu¤u midede oldukça düflüktür(103-105/g). Mideden sonraki sindirim kanal› boyunca mikroorganizma yo¤unlu¤ugiderek artar ve duodenum (oniki parmak ba¤›rsa¤›) içeri¤inin gram›nda 108-1010’a, kal›n barsakta ise 1011’e kadar ç›kar. ‹nce barsa¤›n özellikle yukar› bölge-sinde laktobasiller ve enterokoklar florada hakim olarak bulunurlar. Bacteroidestürleri kal›n barsakta bulunan bakterilerin büyük bir k›sm›n› olufltururlar. D›flk› kit-lesinin yaklafl›k % 20’sini çeflitli bakteriler oluflturur. Barsak floras›n›n % 96-99’unuanaerop bakteriler, % 1-4’ünü ise aerop mikroorganizmalar olufltururlar.

Ürogenital Sisteminin Normal Floras›: Ürogenital sistem floras› yafla ba¤l›olarak belirgin farkl›l›klar gösterir. Yetiflkinlerde Lactobacillus türleri vajinan›n nor-


Konjunktiva: Gözün önyüzeyini ve göz kapaklar›n›narka yüzeylerini örten incebir zard›r.

mal floras›n›n en önemli üyeleridir. Lactobacillus türleri yetiflkin kad›nda vajenpH’s›n› düflük olarak tutan asit üretiminden sorumludurlar. Vajen mukozas›ndaçok bulunan glikojenden laktik asit oluflturulmas›, pH’›n aside kaymas›na dolay›-s›yla di¤er birçok mikroorganizman›n üremesi ve kolonize olmas›n›n bask›lanma-s›na neden olur. Böbrekler ve mesanedeki idrar sterildir fakat idrar yolunun alt k›-s›mlar›nda mikroorganizmalarla kontamine olabilir.

‹NSANLARLA M‹KROORGAN‹ZMALARIN ZARARLIETK‹LEfi‹MLER‹Konakç› organizman›n üzerinde veya içinde yaflayan ve konakç›ya zarar veren or-ganizmalar parazit olarak adland›r›l›r. Mikrobiyal parazitler ise s›kl›kla patojenlerolarak isimlendirilirler. Di¤er bir ifadeyle hastal›¤a neden olan veya hastal›k olufl-turma yetene¤ine sahip bir mikroorganizma patojen olarak tan›mlan›r. Baz› mik-roorganizmalar s›kl›kla veya her zaman patojen iken, ço¤u mikroorganizma enderolarak hastal›¤a sebep olur ve genel olarak zarars›zd›r. F›rsatç› patojenler ba¤›fl›k-


Vücut Bölgeleri Önemli Mikroorganizmalar

Deri

Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus

aureus, Streptococcus türleri, Corynebacterium,

Enterobacter Propionibacterium, Acinetobacter,

Klebsiella ile Malassezia ve Pityrosporum

funguslar›

A¤›z

Streptococcus viridans, difteroidler (Corynebac-

terium türleri), Neisseria, Veillonella, Lactobacil-

lus, Fusobacterium, Candida, Geotrichum ve

anaerop spiroketler

GözCorynebacterium, Streptococcus, Staphylococcus,

Moraxella ve Neisseria

Solunum SistemiStreptococcus, Staphylococcus, Corynebacterium,

Neisseria, Haemophilus

Sindirim Sistemi

Lactobacillus, Streptococcus, Staphylococcus,

Enterococcus,

Bacteroides, Bifidobacterium, Clostridium,

Enterobacter, Klebsiella, Proteus, Escherichia coli,

Gram-pozitif bakteriler, Actinobacteria,

Fusobacteria, Proteobacteria

Ürogenital Sistem

Lactobacillus, Neisseria, Escherichia, Klebsiella,

Proteus, Corynebacterium, Streptococcus,

Staphylococcus, Mycobacterium, Mycoplasma,

Ureaplasma, Clostridium ile Candida ve

Torulopsis mayalar›

Tablo 9.1‹nsan vücudundanormal floran›nönemli baz›mikroorganizmalar›

l›¤› normal kiflilerde hastal›k yapmaz veya çok nadir olarak hastal›¤a neden olur-ken ba¤›fl›kl›k sistemi zay›flam›fl kiflilerde ciddi hastal›klara sebep olan mikroorga-nizmalard›r. F›rsatç› patojenler genellikle normal flora mikroorganizmalar›d›r.

Bir mikroorganizman›n konak organizmaya girerek, orada yerleflip ço¤almas›-na enfeksiyon denir. Konak-parazit iliflkileri sonucu oluflan ve saptanabilen klinikbelirtiler ve patolojik bulgular›n hepsi hastal›k olarak adland›r›l›r. Baflka bir ifa-deyle, bir etken de¤iflik fliddetteki hastal›k tablolar›na sebep olabilece¤i gibi baz›durumlarda da enfeksiyon hastal›k tablosu oluflturmayabilir.

Ba¤›fl›kl›k sistemi herhangi bir sebeple zay›flam›fl konakta bir mikroorganizma-n›n enfeksiyon ve hastal›k yapabilmesi bu etkenin patojen olmas› ve içerdi¤i virü-lans faktörleri ile iliflkilidir. Patojenite bir mikroorganizman›n hastal›k yapabilmeyetene¤idir. Patojen bir türe ait bir suflun hastal›k yapabilme yetene¤inin derecesiise virülans olarak tan›mlan›r. Virülans patojenli¤in nicel bir ölçütüdür.

‹nsan vücudunda enfeksiyon oluflum aflamalar› ve enfeksiyon etmeni mikroor-ganizmalar T›bbi Mikrobiyoloji dersinde anlat›lmaktad›r.

Patojenite ile virülans aras›ndaki fark nedir?

BAKTER‹ TOKS‹NLER‹Bakterilerin hastal›k oluflturmada kulland›klar› mekanizmalardan birisi toksin üret-mektir. Toksinler genel olarak iki grupta incelenirler: Endotoksinler ve ekzotoksinler.

Endotoksinler Gram-negatif bakterilerin hücre duvar›nda bulunan, s›cakl›¤adayan›kl› lipopolisakkarit yap›s›nda maddelerdir. Bakteri hücresinin lizisini taki-ben bunlar kona¤›n dolafl›m›na kat›l›rlar. Molekülün yap›s› bakteri hücre yüzeyi-nin d›fl›na do¤ru uzanan ve molekülün ortas›nda yer alan polisakkarit öz (“O”veya somatik antijen) ve hücre içine do¤ru yerleflik olan lipid A’dan oluflur. Mo-lekülün toksik parças› birçok ya¤ asidinin ba¤l› oldu¤u disakkaritlerden oluflanlipid A k›sm›d›r.

Endotoksinler çeflitli fizyolojik etkilere neden olurlar. Bunlar›n bafl›nda atefl,flok ve tromboz gelir ve bunlar›n hepsi birlikte septik flok denen tabloyu oluflturur.Gram-pozitif bakteriler endotoksinlere sahip de¤illerdir ancak bunlar›n hücre du-varlar›nda bulunan peptidoglukan, endotoksinlerin sebep oldu¤una benzer fakatgenellikle a¤›r seyretmeyen bir flok sendromuna neden olabilir.

Ekzotoksinler bir çok Gram-negatif ve Gram-pozitif bakteri taraf›ndan üretilenprotein yap›s›nda maddelerdir. Ekzotoksinler hücre d›fl›na salg›lan›rken endotok-sinler hücre d›fl›na salg›lanmazlar, endotoksinler Gram-negatif bakterilerin hücreduvarlar›n›n yap› tafllar›ndan biridir. Ekzotoksinler bilinen en zehirli maddeler ara-s›nda yer al›rlar. Örne¤in 1 mikro gramdan daha az bir miktar› yetiflkin insan› öl-dürebilir. Ekzotoksinler genellikle ›s›ya duyarl›d›rlar ve 60-80 °C civar›ndaki s›cak-l›klarda h›zla inaktive olurlar. Ancak E. coli, S. aureus enterotoksinleri s›cakl›¤a da-yan›kl›d›rlar ve bu derecelerin üzerindeki s›cakl›klara direnç gösterirler. Yine ›s› gi-bi fiziksel ve formaldehit gibi baz› kimyasal maddeler ekzotoksinleri inaktive ede-rek toksik etkinliklerini ortadan kald›r›rlar ve toksoid hale çevrilmelerine nedenolurlar. Toksoidlerin hastal›k yapma güçleri olmamas›na ra¤men canl›lara verildik-lerinde antikor sentezini uyarabilirler. Bu sebeple antijenliklerini koruduklar› içintoksoidler afl› olarak kullan›l›rlar.

Ekzotoksinler ço¤u kez plazmidlerde veya bakteriyofajlarda (profaj) yer alangenler taraf›ndan kodlan›rlar. Bakterinin bu plazmid veya faja sahip olamayan sufl-lar› patojen de¤ildirler.


Patojen: Hastal›¤a nedenolan veya hastal›koluflturma yetene¤ine sahipmikroorganizmalard›r.Enfeksiyon: Birmikroorganizman›n konakorganizmaya girerek, oradayerleflip ço¤almas›d›r.Hastal›k: Konak-parazitiliflkileri sonucu oluflan vesaptanabilen klinik belirtilerve patolojik bulgulard›r.Patojenite: Birmikroorganizman›n hastal›kyapabilme yetene¤idir.Virülans: Patojen bir türe aitbir suflun hastal›kyapabilme yetene¤ininderecesidir.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



7

Ekzotoksinlerin ço¤u A-B altbirim çat›s›na sahiptirler. A alt birimi toksik etkiyesahipken B alt birimi ekzotoksinin hücre yüzeyindeki özgül reseptörlere ba¤lan-mas›ndan sorumludur. Bu tip çat›ya sahip ekzotoksinler aras›nda tetanoz toksini,difteri toksini, kolera toksini, botulinum toksini, bo¤maca (pertussis) toksini, shigatoksini ve E. coli ’nin enterotoksini say›labilir.

Ekzotoksinler etkiledikleri doku veya organlara göre grupland›r›lmaktad›r: Nörotoksinler: Clostridium botulinum, Clostridium tetani, Staphylococcus

aureus toksinleri. Sitotoksinler: Bu grup toksinlere pek çok mikroorganizma taraf›ndan sentez-

lenen hepatotoksin, hemolizin, leukosidin örnek olarak verilebilir.Enterotoksinler: Besin zehirlenmelerine neden olan Staphylococcus aureus,

Clostridium perfringens, Bacillus cereus ve ba¤›rsak patojenleri olan Vibrio chole-rae, E. coli ve Salmonella enteritidis gibi bakterileri de içeren çeflitli bakteriler ta-raf›ndan üretilirler.

Bir toksin birden fazla doku veya organ› etkileyebildi¤i gibi bir mikroorganiz-man›n birden fazla toksin sentezleyebildi¤ini de unutmamak gerekir. Baz› önemliekzotoksinler afla¤›da k›saca aç›klanm›flt›r.

Kolera toksini: Vibrio cholerae taraf›nda üretilen bir enterotoksindir ve kole-raya neden olur. Kolera toksini A ve B alt birimlerinden oluflur. B alt birimi beflidentik alt birimden meydana gelmifltir ve barsak epitel hücrelerinin yüzeyindekigangliosid GM1 ile ba¤lan›r.

Difteri toksini: Corynebacterium diphtheriae taraf›ndan üretilen difteri toksi-ni s›cakl›¤a duyarl›d›r ve A ve B alt birimlerinden oluflur. B alt birimi duyarl› hüc-re membranlar›na yap›flmadan sorumludur ve A alt biriminin hücre içine aktar›l-mas›n› sa¤lar. Enzimin etkinli¤i çok güçlüdür ve tek bir A alt birimi birkaç saat için-de tüm protein sentezini durdurarak sonuçta bir hücreyi öldürebilir. Difteri ekzo-toksinini kodlayan tox geni bir Corynebacterium profaj› olan β faj› ile tafl›n›r. So-nuçta sadece bu faj için lizogenik Corynebacterium diphtheriae sufllar› toksin üre-tebilir ve difteriye neden olurlar.

Tetanoz toksini: Clostridium tetani taraf›ndan üretilir ve bir plazmid DNA’s›taraf›ndan kodlan›r. Tetanoz toksini bir nörotoksindir. Bafll›ca iki komponentdenoluflur. Biri sinirlere etki ederek spazmoz meydana getirir, di¤eri ise alyuvarlar›parçalayan tetanolizin’dir. Ekzotoksin beyne ulaflt›¤›nda birbirlerine z›t çal›flankaslar›n ayn› anda kas›lmalar›na sebep olarak tetanoz spazmlar› oluflturur.

Botulinum toksini: Clostridium botulinum taraf›ndan üretilen ve sinirlerlekaslar›n birleflti¤i bölgelerde asetil kolin üretimini engelleyen bir nörotoksindir. Bi-linen en etkili toksinlerden birisidir ve yaklafl›k bir mikrogram› insanda öldürücü-dür. Botulinum toksininin A’dan G’ye kadar adland›r›lan tipleri vard›r ancak insan-da hastal›k yapan tipleri A, B ve E’dir.

Toksik yap›daki bakteriyal enzimler: Pekçok bakteri toksik etkileriyle en-feksiyon sürecinde önemli rolleri olan baz› enzimler üretirler. Bunlar doku harabi-yeti yapanlar (Örne¤in, lesitinaz, kollojenaz, hiyalüronidaz, koagülaz, leukosidin-ler, homolizinler ve fibrinolizin) ve IgA1 proteazlar olarak iki grupta incelenebilir.

Botulinum toksini hangi mikroorganizma taraf›ndan üretilir?


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



8


Ekosistem ve unsurlar›n› aç›klayabilmek.

Ekosistemler farkl› flekillerde birbirleri ile etkile-flen mikrobiyal kommünitelerden ibaret sistem-lerdir. Bir ekosistem, mikrobiyal aktivitelerdenbüyük oranda etkilenmektedir. Ekosistemdekimikrobiyal aktivitenin tipi, tür kompozisyonuna,populasyonun büyüklü¤üne ve her habitattakimikroorganizmalar›n fizyolojik durumlar›na ba¤-l› olmaktad›r. Ana mikrobiyal ekosistemler suculçevrelerde (okyanuslar, ›rmaklar, göller, dereler,buz, s›cak su kaynaklar›), karasal çevrelerde vedi¤er organizmalar (bitkiler ve hayvanlar) üze-rinde bulunmaktad›r.

Hayvan-mikroorganizma simbiyozlar›n›n neler

oldu¤unu aç›klayabilmek.

Hayvan ve mikroorganizmalar aras›ndaki simbi-yozlara verilebilecek en iyi örnekler; gevifl geti-ren organizmalar (s›¤›r, koyun, keçi) ile belirlitip mikroorganizmalar aras›ndaki iliflki, hidroter-mal deliklerdeki mikrobiyal ekosistemler veGram-negatif bir deniz bakterisi ile ufak bir mü-rekkep bal›¤› aras›ndaki iliflkilerdir. Bu simbiyo-tik iliflkiler belirli oranlarda spesifiktir ve hembakteriler hem de hayvanlar için yarar sa¤lamak-tad›rlar.

Bitki-mikroorganizma simbiyozlar›n›n neler ol-

du¤unu aç›klayabilmek.

Bitkiler ve mikroorganizmalar aras›nda yarar sa¤-layan pek çok birliktelik oldu¤u gibi bitki hasta-l›klar›na neden olan birliktelikler de görülmekte-dir. Mikoriza’lar, liken’ler ve baklagillerin köknodülleri yararl› simbiyotik iliflkilerdendir.

Biyojeokimyasal madde döngülerinde mikroor-

ganizmalar›n rolünü aç›klayabilmek.

Biyojeokimyasal madde döngüleri tüm canl› or-ganizmalar için son derece önemli olaylard›r.Canl›lardaki makro moleküllerin yap›s›nda bulu-nan karbon, azot, fosfor, kükürt ve demir gibielementler, mikroorganizmalar baflta olmak üze-re tüm di¤er canl›lar›n metabolik aktiviteleri ileekosistemler içerisinde devaml› olarak bir döngüiçerisinde dolafl›rlar. Bu döngüler içerisinde mik-roorganizmalar kilit rol oynamaktad›rlar.

Bakteriyal toksinler ve toksik yap›daki bakteriyal

enzimlere örnekler verebilmek.

Bakteriyal toksinler endotoksinler ve ekzotok-sinler olarak iki gruba ayr›l›rlar. Ekzotoksinlereörnek olarak tetanoz toksini, difteri toksini, kole-ra toksini, botulinum toksini, bo¤maca (pertus-sis) toksini, shiga toksini ve E. coli’nin enterotok-sini verilebilir. Toksik yap›daki bakteriyal enzim-lere örnek olarak doku harabiyeti yapanlar (lesi-tinaz, kollojenaz, hiyalüronidaz, koagülaz, leuko-sidinler, hemolizinler, fibrinolizin) ve IgA1 pro-teazlar verilebilir.

Özet

1NA M A Ç

2NA M A Ç

3NA M A Ç

4NA M A Ç

5NA M A Ç


1. Afla¤›dakilerden hangisi her iki taraf›nda sonuçta ya-rar gördü¤ü bir iliflki de¤ildir?

a. Gevifl getiren hayvanlarla ruminant mikroorga-nizmalar aras›ndaki iliflki

b. Küçük mürekkep bal›¤› ile ›fl›k yayan bakterileraras›ndaki

c. Deniz alt› hidrotermal delik hayvanlar›n›n otot-rofik bakterilerle yapt›klar› simbiyotik iliflki

d. Fototrofik algler ile funguslar aras›ndaki iliflkie. Taç uruna neden olan bakteri ile bitki aras›nda-

ki iliflki

2. Afla¤›dakilerden hangisi nitrogenaz enzimi ile ilgilido¤ru bir ifadedir?

a. Aerobik flartlarda yüksek aktivite gösterir.b. Tüm canl›larda bulunan bir enzimdir.c. Fosfor döngüsünde önemli rol oynar.d. Azotun fikse edilmesinde rol oynar.e. Anaerobik ortamda katalizleme yapmaz.

3. Afla¤›dakilerden hangisi yap›s›nda kükürt içerenaminoasitlerdendir?

a. Alaninb. Sisteinc. Histidind. Glutamine. Serin

4. Bir çevrede yaflayan organizmalarla bu çevrenin fi-ziksel ve kimyasal unsurlar›na ne ad verilir?

a. Mikrobiyal kommüniteb. Populasyonc. Habitatd. Ekosistem e. Ekoloji

5. Mikroorganizmalar›n petrol s›z›nt›s›, pestisidler vebenzeri çevresel kirleticileri metabolize ederek bu kon-taminatlar› uzaklaflt›rd›¤› sürece ne ad verilir?

a. Biyojeokimyasal döngüb. Mutualizmc. Simbiyozd. Biyodegradasyon e. Biyoremediasyon

6. Afla¤›dakilerden hangisi sa¤l›kl› bir kiflide normalmikrobiyal floran›n bulundu¤u vücut bölgelerinden bi-ri de¤ildir?

a. A¤›zb. Burunc. Gözd. Kane. Deri

7. Afla¤›dakilerden hangisi s›kl›kla akne etkenidir?a. Pityrosporum ovalis

b. Propionibacterium acnes

c. Staphylococcus epidermidis

d. Bacillus cereus

e. Streptococcus viridans

8. Afla¤›dakilerden hangisi difl pla¤›nda en s›k rastla-nan mikroorganizmalardan biridir?

a. Corynebacterium diphtheriae

b. Bacillus cereus

c. Escherichia coli

d. Vibrio cholerae

e. Streptococcus mutans

9. Afla¤›dakilerden hangisi bakteriyal toksinlerden biride¤ildir?

a. Hiyalüronidazb. Tetanoz toksini c. Difteri toksini d. Botulinum toksinie. Bo¤maca toksini

10. Afla¤›dakilerden hangisi biyolojik azot fiksasyonu-nu katalizleyen enzimdir?

a. Lipazb. Amilazc. Nitrogenazd. Proteaze. Koagülaz



PROB‹YOT‹KLER

De¤iflik sebeplerden ileri gelen ve insan sa¤l›¤› üzerin-de olumsuz etkileri olan farkl› oluflumlara karfl› uzuny›llardan beri de¤iflik antibiyotikler kullan›lm›flt›r. Anti-biyotiklerin belli periyotlarda ve belli dozlardaki kulla-n›m› neticesinde, metabolizmada gözlenen rahats›zl›k-lar tedavi edilebilmifltir. Ancak zaman içerisinde kulla-n›lan antibiyotik türleri ve bunlar›n tedavideki dozlar›-n›n insan metabolizmas›nda yararl› faaliyetleri olan(özellikle de intestinal florada) mikroorganizmalar›inaktive etti¤i ya da populasyonunu azaltt›¤› ve bununneticesinde de normal floran›n bozularak, vücutta anti-biyotiklerden kaynaklanan baz› rahats›zl›klar›n (alerji,diyare, gaz vb. gibi) ortaya ç›kt›¤› belirlenmifltir.Bunun yan›nda araflt›r›c›lar günlük yaflam›n getirdi¤ibaz› olumsuzluklardan (çevrede olan ani de¤iflmeler,su ve besinlerin kaliteleri, hayvansal ürünlerin afl›r› mik-tarlar›, kafein, alkol kullan›m›) ve de¤iflik türdeki pato-jenlerin enfeksiyonlar›ndan dolay› (sinirsel yorgunlukve stres gibi) vücudun normal floras›n›n etkilendi¤inide ortaya koymufllard›r.Vücudun do¤al intestinal floras›nda bulunan ve orga-nizma için yararl› olan bakterilerin gitgide say›lar›n›nazalmas›, tamamen yok olmas› karfl›s›nda bilim dünya-s› bu yararl› floray› korumak ya da tekrar geri kazan-mak için aray›fla girmifl ve “Probiyotik mikroorganizma-lar” de¤iflik ürünler (mand›ra ürünleri, meyve sular›, çi-kolata ve et ürünleri) ile tüketime sunulmufllard›r.Probiyotikler; yaflayan mikroorganizmalar olup muko-zal ve sistemik ba¤›fl›kl›¤› ayarlayarak kona¤a tesir eder-ler. Ayr›ca intestinal sistemdeki mikrobiyal dengeyi sa¤-larlar. Sa¤l›kl› bir insan vücudunda probiyotik mikroor-ganizmalar belli oranlarda bulunmaktad›r. Probiyotikmikroorganizma floras›, vücudun mukoz membranla-r›nda ve sindirim bölgelerinde kolonize olan bakteriler-dir. Vücuttaki mikroorganizma floras›nda 400 ile 500aras›nda farkl› türde, sindirim bölgesinde yerleflmifl du-rumda bulunan, gerek patojen gerekse sa¤l›¤a yararl›mikroorganizmalar mevcuttur. Sindirim sistemininönemli bir parças› olan ba¤›rsaklarda, ilaç kullan›m› ve-ya hastal›klar s›ras›nda aç›¤a ç›kan zararl› bakteriler, ay-n› ortamda bulunan iyi huylu bakterilere karfl› ata¤a ge-çerler ve ba¤›rsa¤a yerleflmeye çal›fl›rlar. Probiyotik bak-teri sufllar› ise ba¤›rsak duvar›na tutunarak, bu zararl›la-r›n içeriye girmesini önler.

Özetle Probiyotiklerin Faydalar›

Yiyeceklerle al›nan toksik (zehirli) maddelerin detoksi-fiye edilmesine (vücuttan at›lmas›na), kab›zl›k sorunu-nun giderilmesine destek olurlar. A¤›z kokusu sorunu-nun giderilmesine yard›mc› olurlar. ‹nce ve kal›n ba¤›r-saklardaki kötü ve zararl› bakterilerin yerine geçerek,onlar› kontrol alt›na al›p, ba¤›fl›kl›k sistemini güçlendi-rerek bir çok hastal›¤a karfl› vücut direncinin artmas›nakatk›da bulunurlar. Antibiyotik ilaç kullan›m› nedeniyledo¤al floras› bozulan ba¤›rsaklar›n dengesini düzeltme-ye yard›mc› olurlar. B grubu ve K vitamini üretimini veemilimini sa¤larlar. Kalsiyumun ba¤›rsaklardan emili-mini art›r›p; kemik erimesini (osteoporoz) önlerler. Kö-tü bakterilerin neden oldu¤u enfeksiyonlar› yavafllat›r-lar. Vajinal floray› dengede tutarak, vajinal enfeksiyon-lara sebep olan patojen mikroorganizmalar›n (Candi-

da) geliflimini bask›larlar. ‹drar yolu enfeksiyonlar›nave seyahatlerde ishale sebep olan E. coli bakterisiningeliflimini engellemeye yard›mc› olurlar. Alerji belirtisi-ni azalt›rlar. Zehirli maddelerin vücuttan at›lmas›na vecildin görünümünün iyileflmesine yard›mc› olurlar. Sin-dirim kanal›nda sa¤l›kl› bir bakteri dengesi oluflturup,baz› gerekli enzimleri üreterek sindirime katk›da bulu-nurlar. Laktoz ve protein sindirimini kolaylaflt›r›rlar. Probiyotik mikroorganizmalar ile ilgili baz› hususlar he-nüz ayd›nlat›labilmifl de¤ildir. Örne¤in; probiyotik mik-roorganizmalar›n vücut içerisinde bir organdan baflkabir organa geçiflleri ile ilgili olarak herhangi bir belgeyoktur. Ayr›ca, g›dalarla al›nan probiyotik bakteriler ileilgili hiçbir enfeksiyon olgusu literatürde yer almay›p,sadece Sacchoromyces boulardii`ye ait enfeksiyonunraporlarda yer ald›¤› görülmektedir.

Kaynak: Deniz Bozdo¤an, http://w3.gazi.edu.tr/web/erkoc/MIKROP/Probiyotik.doc

Okuma Parças›


1. e Ayr›nt›l› bilgi için “Mikrobiyal Ekosistemler” ko-nusuna bak›n›z.

2. d Ayr›nt›l› bilgi için “Madde Döngüleri” konusunabak›n›z.

3. b Ayr›nt›l› bilgi için “Madde Döngüleri” konusunabak›n›z.

4. d Ayr›nt›l› bilgi için “Mikrobiyal Ekosistemler” ko-nusuna bak›n›z.

5. e Ayr›nt›l› bilgi için “Biyoremediasyon” konusunabak›n›z

6. d Ayr›nt›l› bilgi için “‹nsanlarla Mikroorganizma-lar›n Yararl› Etkileflimleri” konusuna bak›n›z.

7. b Ayr›nt›l› bilgi için “‹nsanlarla Mikroorganizma-lar›n Yararl› Etkileflimleri” konusuna bak›n›z.

8. e Ayr›nt›l› bilgi için “‹nsanlarla Mikroorganizma-lar›n Yararl› Etkileflimleri” konusuna bak›n›z.

9. a Ayr›nt›l› bilgi için “‹nsanlarla Mikroorganizma-lar›n Zararl› Etkileflimleri” konusuna bak›n›z.

10. c Ayr›nt›l› bilgi için “Madde Döngüleri” konusunabak›n›z.

S›ra Sizde 1

Ektosimbiyozda mikroorganizma konukçu hücre d›fl›n-dayken endosimbiyoz olay›nda mikroorganizma ko-nukçusu içinde geliflmektedir.

S›ra Sizde 2

Her iki taraf›n da yarar gördü¤ü mutualistik bir iliflkidir.

S›ra Sizde 3

Ti plazmidi, bitkilere do¤al transformasyon sistemininoluflturulmas›nda anahtar rol üstlendi¤i için önemlidir.Ti plazmidi ile oluflturulan “taç uru” hastal›¤› ile bitkibiyoteknolojisi alan›nda do¤al genetik de¤iflimler olufl-turulabilmektedir.

S›ra Sizde 4

Birçok proteinin aktif 3 boyutlu yap›s› disülfid ba¤lar›ile oluflturuldu¤u için önemlidir.

S›ra Sizde 5

Sa¤l›kl› bir bebek do¤umda sterildir, fakat do¤um ka-nal›ndan geçerken annenin vajen floras› ile, daha son-ra da besinler ve insanlar›nda dahil oldu¤u çevredekimikroorganizmalarla temas sonucu normal floras› olufl-maya bafllar.

S›ra Sizde 6

Normal florada yer alan mikroorganizma türleri tüm bi-reylerde t›pat›p ayn› de¤ildir çünkü cinsiyet, yafl, bes-lenme, co¤rafik çevre koflullar› gibi farkl›l›klar sebebiy-le kifliden kifliye göre de¤iflir.

S›ra Sizde 7

Patojenite bir mikroorganizman›n hastal›k yapabilmeyetene¤idir. Patojen bir türe ait bir suflun hastal›k yapa-bilme yetene¤inin derecesi ise virülans olarak tan›mla-n›r. Virülans patojenli¤in nicel bir ölçütüdür.

S›ra Sizde 8

Botulinum toksini Clostridium botulinum taraf›ndanüretilir.



Arda, M. (1997). Temel Mikrobiyoloji. Medisan Yay›nevi,Ankara.

Atlas, R. M., (1995). Microorganisms in Our World.

Mosby, St. Louis.Heritage, J., Evans, E. G. V. & Killington, R. A. (2003).

Microbiology in Action. Cambridge University Pres.K›l›çturgay, K. (1993). Normal Vücud Floras›. Ed.

K›l›çturgay, K. Klinik Mikrobiyoloji. OnurYay›nc›l›k, Bursa.

Levinson, W. & Jawetz, E. (2001). T›bbi Mikrobiyoloji ve‹mmünoloji (Uzmanl›k ve Yeterlilik S›navlar› ‹çin)

(6. Bask›). Çev. Ed. Özgünen, T. Günefl Kitabevi,Ankara.

Madigan, M. T., Martinko, J. M., Dunlap, P. V. & ClarckD. P. (2009). Brock Biology of Microorganisms. (12.Bask›) Pearson Education Inc., San Francisco.

Serter, D. (2000). Enfeksiyon Hastal›klar›na Girifl. Eds.Serter, D., Ertem, E. & Gökengin, D. Bafll›ca

Bakteriyel, Paraziter ve Mikotik Enfeksiyon

Hastal›klar›. Nobel T›p Kitabevleri, ‹zmir.Singleton, P. & Sainsbury, D. (2006) Dictionary of

Microbiology and Molecular Biology. (3. Bask›) JohnWiley & Sons Ltd.

Strohl, W. A., Rouse, H. & Fisher, B. D. (2006).Lippincott’s Illustrated Reviews: Mikrobiyoloji. Eds.Harvey, R. A. & Champe, P. A. Çev. Ed. An¤, Ö.Nobel T›p Kitabevleri, ‹stanbul.

Tortora, G. J., Funke, B. R. & Case, C. L. (2007).Microbiology an Introduction. (9. Bask›). PearsonEducation Inc., San Francisco.

Bilgehan, H. (2002). Temel Mikrobiyoloji ve Ba¤›fl›kl›k

Bilimi (Uygulama Konular› ‹le). (10. Bask›). Bar›flYay›nlar›, Fakülteler Kitabevi, ‹zmir.

Maier, R. M., Pepper, I. L., Pepper, J. L. & Gerba, C. P.(2000). Environmental Microbiology. AcademicPres.

http://www.ekolojimagazin.com/ Eriflim tarihi:27/05/2009

http://web.inonu.edu.tr/~bdurmaz/Bakterikonak.htmEriflim tarihi: 27/05/2009


Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Ba¤›fl›k yan›t ve çeflitlerini tan›mlayabilecek,Antijen ve antikor kavramlar›n› tan›mlayabilecek,Kazan›lm›fl ba¤›fl›k yan›t mekanizmas›n› tan›mlayabilecek,Antijen-antikor reaksiyonlar›n› tan›mlayabilecek,Baz› in vitro serolojik testleri tan›mlayabileceksiniz.


• ‹mmün yan›t• Antijen• Antikor • Poliklonal antikor

• Monoklonal antikor• ELISA• Aglutinasyon• Presipitasyon

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

NNNNN

Genel Mikrobiyoloji

• G‹R‹fi• BA⁄IfiIKLIK ÇEfi‹TLER‹• ANT‹JEN VE ANT‹KORLAR• ‹MMÜN S‹STEM HÜCRE VE

ORGANLARI• KAZANILMIfi (=ANT‹JEN SPES‹F‹K)

BA⁄IfiIK YANIT MEKAN‹ZMASI• ‹N V‹TRO ANT‹JEN-ANT‹KOR

REAKS‹YONLARI VE BAZISEROLOJ‹K TESTLER


‹mmünolojiye Giriflve Serolojik Testler

G‹R‹fi Patojen enfeksiyonlar›na veya antijenik bir maddenin toksik etkilerine karfl› di-renç oluflturmak için bireyin kulland›¤› aktif mekanizmalara yani, hastal›klara kar-fl› direnç oluflturabilme yetene¤ine immünite (=ba¤›fl›kl›k) ad› verilir ve ba¤›fl›k-l›k bir kifli veya populasyonun artm›fl direncini ifade eder. Günümüzde immüno-loji teriminin Türkçedeki karfl›l›¤› ba¤›fl›kl›k bilimi’dir. ‹mmünoloji; bu ba¤›fl›kl›-¤›n nas›l olufltu¤unu biyolojik ve klinik sonuçlar› ile birlikte inceleyen bir bilimdal›d›r.

‹mmünolojinin tarihçesi 1798’de çiçek afl›s›n›n uygulanmas›yla bafllam›flt›r. Ed-ward Jenner, inek sa¤an kad›nlar›n ellerinde ç›kan inek çiçe¤i yaralar› sayesindeas›l çiçek hastal›¤›ndan korunduklar›n› farketmifl, bundan yararlanarak çiçek afl›s›uygulamas›n› bafllatm›fl ve ilk kez afl›lama terimini kullanm›flt›r. Ancak bundanönce, ‹ngiltere’nin (1716-1718 y›llar› aras›nda) Osmanl› elçisinin efli olan LadyMontagu yaflad›¤› dönemde ‹ngiltere’de henüz bulunmayan çiçek afl›s›n›n insan-dan insana yayg›n bir flekilde kullan›ld›¤›n› hayretle görmüfl ve hemen iki çocu¤u-nu ‹stanbul’da afl›latm›flt›r. ‹stanbul’dan ‹ngiltere’ye yazd›¤› mektuplarla ve Lon-dra’ya döndükten sonra bizzat kendisi çiçek afl›s›n› ‹ngilizlere tan›tm›flt›r. Dahasonra 1880’li y›llarda Frans›z hekim Louis Pasteur hayvanlar için flarbon, tavuk ko-leras› ve insanlar için de kuduz afl›s› gelifltirmifltir. 1900’lü y›llardan sonra afl› çal›fl-malar› d›fl›nda da pek çok konu ele al›nm›fl, fagositoz olay›, allerji olay›, antikor ya-p›s›, kan gruplar› vb. incelenmifltir. Son y›llarda ise, immünogenetik, tümör vetransplantasyon immünolojisi konular›nda h›zl› geliflmeler kaydedilmifltir.

BA⁄IfiIKLIK ÇEfi‹TLER‹Ba¤›fl›kl›¤›n önemi sa¤l›kl› bir organizman›n toksin veya enfeksiyon etkenleriyleolan do¤al temas›ndan ileri gelen hastal›klara direnç göstermesini sa¤lamakt›r.Böylece organizma enfeksiyon etkenlerine karfl› kendini korur. Koruyucu meka-nizmalar ya “do¤ufltan gelen=do¤al” ya da “sonradan kazan›lan=spesifik” olmaküzere ikiye ayr›l›r:

‹mmünolojiye Girifl veSerolojik Testler

‹mmünite (=ba¤›fl›kl›k),antijenik bir maddenintoksik etkilerine veya birenfeksiyon etkeni taraf›ndanoluflturulmufl bir hastal›¤akarfl› bir kifli veya birpopulasyonun artm›fldirencidir.

Do¤ufltan Gelen (=Do¤al, Spesifik Olmayan) Ba¤›fl›kl›kDo¤al ba¤›fl›kl›k cinse, ›rka ait olup baz› hastal›klara karfl› direnci ifade eder. Buba¤›fl›kl›k enfeksiyon etkenine önceden maruz kal›p kalmamaya ba¤l› de¤ildir. Ba-¤›fl›kl›¤› organizman›n yap›sal ve genetik özellikleri belirler. Do¤al ba¤›fl›kl›k pato-jen ya da onun ürünlerini tan›ma ve yok etme yetene¤indedir. Ancak bu sayedeinsan, flafl›lacak yo¤unluktaki mikrop dünyas› içinde sa¤l›kl› kalabilmektedir. Pato-jenler nadiren konukçu fiziksel ve kimyasal savunma mekanizmalar›n› k›rarlar. Pa-tojen konukçu dokular› istila edebilir ve kolonize olmaya bafllayarak konukçuyuenfekte eder. ‹flte bu noktada, immün sistemin çal›flmaya bafllamas› gerekir. Ba¤›-fl›kl›¤›n bafllama noktas› hücrenin patojen veya immünojenik protein ile temas et-mesidir. Bu ilk temastaki hücre fagosittir. Fagositlerin temel görevi patojenleri yut-mak, parçalamak ve kal›nt›lar› eritmektir.

Fagositler kendilerinde önceden oluflan patojen spesifik tan›ma molekülleri ilebu patojenler üzerindeki bölgeleri tan›rlar ve bu tan›ma fagositlerin patojenleri yoketmesini stimüle eder. Fagositler makrofajlar›, monositleri, nötrofilleri ve dentritikhücreleri içerirler. Doku ve vücut s›v›lar›nda bulunurlar ve lizozom ad› verilen olu-flumlar›nda bakterileri öldüren lizozim, hidrojen peroksit, proteaz, lipaz gibi mad-deleri içerirler. Makrofajlar ve monositler patojen ve antijenleri parçalayabilmeözelli¤indedirler. Makrofajlar önemli antijen sunucu hücrelerdir, lenf dü¤ümü vedalak gibi dokularda bulunurlar ve kazan›lm›fl ba¤›fl›k yan›t bafllatmak üzere len-fositler ile etkileflimde bulunurlar. Nötrofil ad› verilen fagositler aktif hareketli hüc-relerdir ve çok fazla say›da lizozom içerirler. Bunlar k›sa ömürlüdür ve geneldekanda yüksek say›da bulunmalar› aktif enfeksiyon durumunu iflaret eder.

Do¤al ba¤›fl›kl›kta ba¤›fl›kl›k sisteminin bir bölümü yabanc› madde ile ilk kezkarfl›laflt›¤›nda bile harekete geçmeye haz›rd›r, bu nedenle do¤al ba¤›fl›kl›¤›n etki-si hemen görülür ve ba¤›fl›k yan›t spesifik de¤ildir. Ayn› etkenle sonraki karfl›lafl-malarda yan›t›n fliddeti de¤iflmez. Do¤al ba¤›fl›kl›k farkl› biçimlerde de olsa tümomurgal› ve omurgas›z canl›larda bulunur.

Kazan›lm›fl (=Antijen Spesifik) Ba¤›fl›kl›kKazan›lm›fl ba¤›fl›kl›k, belli bir patojeni tan›ma ve yok edebilmek için sonradan ka-zan›lm›fl bir yetenektir. Bu nedenle edinsel ba¤›fl›kl›k olarak da adland›r›l›r. Ka-zan›lm›fl ba¤›fl›kl›k sadece omurgal› canl›larda bulunur ve bu ba¤›fl›kl›kta, birey pa-tojene veya patojen ürünlerine maruz kald›ktan sonra patojen spesifik reseptörlerüretilir. Her insan, yaflam› boyunca sürekli de¤iflen eflsiz bir kazan›lm›fl ba¤›fl›kl›kspektrumu gösterir.

Bu tip ba¤›fl›kl›k temelde “do¤al” veya “yapay” olmak üzere iki farkl› flekildekazan›labilir. Ayr›ca ba¤›fl›kl›k kazanmada bizzat birey rol al›yorsa “aktif”, baflkabir organizmadan al›nan ba¤›fl›kl›k ürünleri bireye haz›r ve d›flar›dan aktar›l›yorsa“pasif” olarak adland›r›l›r. Pasif ba¤›fl›kl›k daima k›sa sürelidir ( birkaç ay), bununyan›nda aktif ba¤›fl›kl›¤›n tüm tipleri daha uzun sürelidir veya yaflam boyu devameder. Kazan›lm›fl ba¤›fl›kl›k dört bafll›k alt›nda grupland›r›l›r (fiekil 10.1):

a. Do¤al kazan›lm›fl aktif ba¤›fl›kl›k; belirtili veya belirtisiz geçirilen enfek-siyonlar sonucu örne¤in, bir hasta k›zam›k geçirdi¤i zaman oluflur.

Siz de do¤al kazan›lm›fl aktif ba¤›fl›kl›k örnekleri veriniz.


Kazan›lm›fl ba¤›fl›kl›k: Bellibir patojeni tan›ma ve yokedebilmek için sonradankazan›lm›fl bir yetenektir.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1

Do¤al ba¤›fl›kl›k: Vücudundo¤ufltan gelen özellikleredayal› olan ve yabanc›maddeler ile karfl›laflmadanvar olan direnç yetene¤idir.

b. Do¤al kazan›lm›fl pasif ba¤›fl›kl›k; anneden yavruya geçen ve hastal›kla-ra karfl› direnç sa¤layan ba¤›fl›kl›kt›r. Pasif terimi yeni do¤mufl yavrunun ba-¤›fl›kl›k ürünü antikor oluflturmad›¤›n›, bunun aksine anne taraf›ndan olufl-turulup ona geçti¤ini ifade eder. Do¤umdan aylar sonra bu ba¤›fl›kl›k de-vam eder. Sadece plasenta ile de¤il, do¤umu izleyen bir kaç gün içinde sal-g›lanan “kolostrum” ad› verilen ince, sar›, sütümsü yap›daki s›v›daki antikor-lar ile emzirilen bebekler de ba¤›fl›kl›k kazan›r.

Bebekleri anne sütü ile beslemenin immünolojik önemi nedir?

c. Yapay kazan›lm›fl aktif ba¤›fl›kl›k; spesifik hastal›klara karfl› insan› koru-yan toksoid veya afl›lar›n koruyucu antikorlar›n oluflumunu sitimüle etmesiile kazan›l›r. Burada antikoru hasta üretir. Örne¤in; verem afl›lar›.

d. Yapay kazan›lm›fl pasif ba¤›fl›kl›k; bir kiflinin bir hastal›¤a karfl› ba¤›fl›k-l›¤› bir baflkas› veya bir hayvanda oluflturulmufl antikorlar verilerek pasifolarak immünizasyon ile sa¤lan›r. Burada antikorlar en çok kan serumundabulundu¤u için antikor aktar›m› kan serumu ile yap›l›r. Örne¤in tetanoz gi-bi toksik hastal›klarda tetanoz antikorlar› verilir.

ANT‹JEN VE ANT‹KORLAR

AntijenlerBir “immünojen”, ba¤›fl›k yan›t verebilecek düzeyde geliflmifl bir organizmaya ve-rildi¤inde kendine karfl› ba¤›fl›k yan›t›n oluflmas›na yol açan maddedir. Ba¤›fl›k ya-n›t antikor üretimini, spesifik T hücrelerinin aktivasyonunu veya her ikisini de içe-rebilir. Antijen ise, antikorlar veya T hücrelerinde bulunan ve T hücresi reseptör-leri olarak ta bilinen antijen spesifik reseptörlerle veya her ikisi ile de reaksiyonagiren makromoleküllerdir. Antikorun bakteri yüzey antijenine ba¤lanmas› bu bak-terinin fagositik hücre taraf›ndan yakalanmas›n› artt›r›r (fiekil 10.2). Antijenlerin ço-

22110. Ünite - ‹mmünolo j i ye Gi r ifl ve Sero lo j ik Test ler

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

fiekil 10.1

Kazan›lm›flba¤›fl›kl›k

AktifAntikorlar kifli

taraf›ndan üretilir

PasifAntikorlar baflka

kaynaklarda üretilir

Do¤alBelirtili veya belirtisizgeçirilen enfeksiyonlar

YapayAfl›lama

YapayBaflka kaynaklardaüretilen antikorlarimmün serum ile

verilir.

Do¤alPlesanta veya anne

sütü ile bebe¤egeçen antikorlar

Ba¤›fl›kl›k çeflitleri

Antijen, organizmayagirdi¤inde kendine karfl› birba¤›fl›k yan›t oluflmas›na yolaçan ve bu cevapsonucunda oluflan ürün veyahücre ile spesifik reaksiyonagirebilen maddedir.

¤u ayn› zamanda immünojendir. Bu nedenle de pek çok literatürde immünojenkavram› ayr› olarak kullan›lmaz, bunun yerine antijen terimi tercih edilir. Ancakimmün sistem taraf›ndan tan›nan baz› antijenler gerçek immünojenler de¤ildir. Ör-ne¤in haptenler, spesifik antikor molekülleri ile ba¤lanabilen düflük molekül a¤›r-l›kl› maddelerdir fakat, kendileri ba¤›fl›k yan›t oluflumuna neden olamazlar. fieker,amino asit ve di¤er düflük molekül a¤›rl›kl› maddeler haptenleri meydana getirir veantijen molekülündeki epitoplar gibi davran›rlar.

Antijen ile immünojeni karfl›laflt›r›n›z.

Antijenler genellikle verildi¤i orga-nizmaya yabanc› olan kompleks mak-romoleküllerdir. Baz› maddeler örne-¤in büyük molekül a¤›rl›kl› polisakka-ritler ve proteinler mükemmel antijen-lerdir. Antijenler genellikle protein ve-ya polisakkarit gibi hayvan hücreleri ta-raf›ndan kolayl›kla parçalanabilme ye-tene¤indeki kompleks makromolekül-lerdir. Lipid ve nükleik asitler antikorlarile reaksiyona girebilir fakat önce pro-teinle kaplanmazlarsa oldukça zay›f an-tijenlerdir. Antijen molekülünün yüze-yinde, kendi antikorlar› ile birleflmesinisa¤layan ve bu flekilde antijenin spesi-fikli¤ini belirleyen bu kimyasal grupla-ra belirtici gruplar veya epitop denir(fiekil 10.2).

Antijenlerin spesifikli¤i çok yüksektir, ancak evrimsel geliflim bak›m›ndan bir-birlerine yak›n canl›lar›n antijenleri aras›nda yap› bak›m›ndan yak›nl›k bulunabil-mektedir. Bazen de bu yönden birbirleriyle hiç iliflkisi bulunmayan ve evrimselyönden birbirlerine çok uzak canl›lara ait antijenler de birbirlerine benzeyebilmek-tedir. Kan grubu antijenleri insanlar›n eritrositlerinin yüzeyinde bulunan antijenler-dir ve kiflilere göre farkl›l›k gösterebilirler. Pratikte en çok önem tafl›yan kan gru-bu antijenleri ABO ve Rh sistemleridir. ABO sisteminde eritrosit yüzeylerinde A veB gibi antijenler, kan serumunda ise bunlar›n anti-A ve anti-B antikorlar› vard›r.Buna göre insanlarda A, B, O ve AB olmak üzere dört farkl› kan grubu vard›r. Ay-r›ca eritrosit yüzeyinde Rh antijenlerinin varl›¤› (Rh pozitif) ve yoklu¤u (Rh nega-tif) da ABO sistemi ile birlikte ifade edilir. Kan gruplar› özellikle kan transfüzyonuile babal›k tayini, doku ve organ aktar›m›nda çok önemlidir.

Tüm canl›larda oldu¤u gibi mikroorganizma gruplar›n›n da çeflitli antijenlerivard›r:

a. Virüs antijenleri: Organizmaya giren virüsün direk kendine oldu¤u gibi vi-rüsün ço¤almas› esnas›nda oluflan baz› enzimlere ve virüsten ayr›larak orta-ma yay›lan alt birim yap›lar›na karfl›l›k olarak ta antikor oluflabilir. Virionu(tek bir virüs) oluflturan k›s›mlar içinde en iyi antijenik özellik gösteren k›-s›m kapsiddir. Bunu oluflturan kapsomerler de iyi antijenik özellik verirler.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



3

Bakteri hücresi

AntikorEpitop

Antikorreseptörü

Fagositikhücre

fiekil 10.2

Antijenler,antikorlar ilereaksiyona girer.

Bu antijenlere V (virüs) antijenleri denir. Ayr›ca virüs zarf yap›s›n› oluflturanlipidler de lipoprotein, lipopolisakkarit, glikoprotein bileflikleri ile verildik-lerinde antijen olabilirler.

b. Bakteri antijenleri: Bakterilerin yap›s›n› oluflturan maddelerin ço¤u vebunlar›n yan›nda bulunduklar› ortama sald›klar› enzim ya da toksin niteli-¤indeki maddeler antijen özelli¤i gösterirler. Hücre yap›lar›na uygun ola-rak çeflitli bakterilerde çeflitli antijenler bulunur. Bafll›ca bakteri antijenleriflunlard›r:1. Kapsül antijenleri: Kapsüllü bakterilerde bulunur. Kimyasal yap› bak›-

m›ndan ço¤u kez polisakkarit yap›s›nda olmakla birlikte B. anthracis’teoldu¤u gibi polipeptit yap›s›nda da olabilir. E. coli ve Salmonella typhibakterilerinde Vi antijeni olarak isimlendirilir. Kapsül antijenleri ›s›ya di-rençli de¤ildir.

2. Hücre duvar› antijenleri: Genellikle bakterilerin esas hücresel antijen-leri hücre duvar› yap›s›nda bulunur. Gr (-) bakterilerde çeperin d›fl böl-gesinde lipopolisakkarit yap›s›nda antijenler bulunur. Bunlar›n lipid yö-nü toksik, polisakkarit yönü ise antijenik özellik gösterir. Bu antijenlere“O” ya da “somatik” antijen denir (fiekil 10.3). Bu antijenler, ›s›ya, alko-le dirençli, formole çok az dirençlidirler. Gram-pozitif bakterilerdeki po-lisakkaritler (örne¤in, streptokoklardaki Lancefield grupland›rmas›), pro-teinler (örne¤in, S. aureus’taki protein A) ve lipidler (örne¤in, mikobak-terilerde) antijenik özelliktedir.

3. Kamç› antijenleri: Hareketli hücrelerde bulunup, “H” antijeni ad›n›al›rlar (fiekil 10.3). Protein yap›s›nda olup ›s›ya, alkole ve asitlere direnç-sizdirler fakat formole dirençlidirler. Bu nedenle genç kültürlere formolilavesiyle elde edilirler.

4. Pilus antijenleri: Bak-terilerde kirpik d›fl›n-da protein yap›s›ndatüycükler olan pilus-lar›n temel yap›s›n›oluflturan pilin bakte-riden bakteriye de¤i-flir. Piluslar özellikleE. coli, Salmonella gi-bi bakterilerin barsakhücrelerine yap›flma-s›n› sa¤layarak enfek-siyonu kolaylaflt›r›r.Ayr›ca piluslar eritro-sitlere yap›flmay› da sa¤lar ve hemaglutinasyona neden olur. Piluslarakarfl› elde edilmifl antikorlar ise bu özelli¤i engeller.

5. Hücre d›fl› antijenler: Bakterilerin hücre d›fl›na, bulunduklar› ortamasald›klar›, genellikle protein yap›s›nda olan ekzotoksinler ve enzimlerbunlar›n aras›ndad›r. Is›t›lmak veya formolde bekletmek ile ekzotoksin-lerin zehirleyici k›s›mlar› y›k›l›r ancak antijen özellikleri bozulmaz. Bu tipekzotoksinlere anatoksin veya formol toksoid ad› verilip difteri ve teta-noz anatoksinlerinde oldu¤u gibi afl› olarak kullan›l›rlar.


fiekil 10.3

Hücre duvar›(O) antijeni

Antikor B

Antikor A

Antijenba¤lama bölgesi

Kamç› (H)antijeni

Bir bakterihücresinde farkl›antijenler.

6. Spor antijenleri: Gram-pozitif sporlu bakterilerin sporunda bulunancinse hatta türe özel, protein yap›s›ndaki antijenlerdir. Örne¤in, Bacillusanthracis, B. cereus spor antijenleri.

AntikorlarBir antikor yabanc› bir maddeye (antijene) karfl› cevap olarak üretilmifl ve bu ya-banc› maddeyle spesifik reaksiyona girebilecek özellikte bir proteindir. Antikorlarilk kez kandaki hücreler ve p›ht›laflma faktörleri uzaklaflt›r›ld›ktan sonra ortaya ç›-kan kan›n s›v› k›sm› olan serumda keflfedilmifltir, bu nedenle antikor içeren kanserumu “antiserum” olarak adland›r›l›r. Pek çok hastal›k, serumda spesifik antikor-lar›n›n varl›¤› tespit edilerek teflhis edilebilir ve immünolojinin serumla çal›flan k›s-m›na “seroloji” ad› verilir.

Antikor Yap›s›Antikorlar, serum ve di¤er vücut s›v›lar›nda bulunan yüksek molekül a¤›rl›kl› pro-teinlerdir. Di¤er proteinler gibi antikorlar da büyüklüklerine ve yüzeylerindekielektrik yüküne ba¤l› olarak elektrik alan›nda göç ederler. Antikorlar kan serumu-nun globulin k›sm›nda keflfedildiklerinden ve bu k›sma günümüzde immünglo-bulin ad› verilmektedir ve Ig olarak sembolize edilmektedir.

‹mmünglobulinler (Ig), ba¤›fl›k yan›tta rol oynayan bir protein s›n›f›d›r ve anti-jenik uyar›mda B-lenfositlerin de¤iflimi ile oluflan plazma hücreleri taraf›ndan sen-tezlenir. ‹mmünglobulinler glukoprotein yap›s›nda olup yaklafl›k %90’› polipeptid,%10’u karbonhidratt›r. ‹mmünglobulin s›n›flar› temelde benzer yap› gösterir vemonomer ad› verilen en az bir temel birimden oluflmufltur (fiekil 10.4).

Tek bir immünglobulin molekülü basitçe Y fleklindedir ve a¤›r ve hafif olmaküzere iki çeflit polipeptid zinciri içerir. ‹ki adet identik, hafif polipeptit zinciri Yfleklindeki molekülün kol k›s›mlar›nda, a¤›r zircirler ise hem kol hem de gövdek›sm›nda bulunur. Kollarda hafif ve a¤›r zincirler aras›nda, gövdede ise iki a¤›r zin-cir aras›nda bulunan disülfit ba¤lar›, polipeptid zincirleri birarada tutarak Ig mole-külünü oluflturur. Bu yerleflime göre a¤›r ve hafif zincirlerin amino uçlar› Y’nin kol-lar›nda ve a¤›r zincirin karboksil uçlar› Y’nin kuyruk k›sm›nda bulunur. ‹mmüng-lobulin molekülünün kollar› serbestçe hareket edebilecek flekildedir. ‹mmünglo-


AntijenAntijen

Fc bölgesi {

Disülfitba¤lar›

Mentefle bölgesi

A¤›r zincir

Karboksi terminal uç

Aminoterminal uç

Hafifzincir

A¤›r zincir

Fab

bölg

esi

{

De¤iflken

Sabit

fiekil 10.4

IgG yap›s›(Madigan ve ark.2009’danuyarlanm›flt›r).

bulin molekülü yap› ve fonksiyon olarak incelenmifl ve papain adl› bir enzimlemuamele edildi¤inde Y flekli 3 bölüme ayr›lm›flt›r (fiekil 10.4). Bunlar; 2 adet Fab(Fragment Antigen Binding) fragmenti ve 1 adet Fc (Fragment crystallizable) frag-mentidir. Fab fragmenti üzerindeki amimo-terminal uçlar antijene ba¤lan›r. Herbirimmünglobulin molekülü iki Fab fragmenti içerdi¤inden immünglobulinler biva-lenttir yani, ayn› spesifiklikte iki antijeni iki farkl› tarafa ba¤layabilir. Bivalenslik ay-n› anda iki antijen ile reaksiyona gimeye izin verdi¤inden büyük antijen-antikorkomplekslerinin oluflumuna neden olur. ‹mmünglobulinin Fc parças› so¤ukta kris-talleflme özelli¤indedir ve hücre yüzeylerine ba¤lanmada, enzim, radyoaktif mad-de ve floresanl› madde ba¤lanmas›nda rol oynad›¤› için özellikle serolojik tan› test-lerinde oldukça önemlidir.

‹nsano¤lu binlerce farkl› antikor molekülü oluflturabilecek farkl›l›ktaki antijenecevap verebilecek yetenektedir. Herbir antikor molekülü temelde hafif ve a¤›r zin-cir yap›s› göstermesine ra¤men antikorlar› birbirinden farkl› k›lan faktör, her birzincir içindeki de¤iflken bölgelerin varl›¤›d›r. A¤›r ve hafif zincirlerin amino termi-nal uçlar›na yak›n k›s›mlarda aminoasitlerin dizilifli de¤iflebilir özellikte oldu¤un-dan bu bölgelere de¤iflken bölgeler denir. Bu de¤iflken k›s›mlar Ig molekülününoluflumuna neden olan antijen molekülüne uyacak özellikte sentezlenir. Bu de¤ifl-ken bölgelerin aras›nda hem hafif hem de a¤›r zincirlerde sabit bölgeler bulunur-ki bunlar ayn› aminoasit dizilifline sahiptir ve bu k›s›mlara sabit (=de¤iflmez) böl-ge ad› verilir (fiekil 10.4).

‹mmünglobulin S›n›flar›‹mmüngloblulinler fiziksel, kimyasal ve serolojik özelliklerine göre befle ayr›l›r veimmünglobulin G (IgG), immünglobulin A (IgA), immünglobulin M (IgM), im-münglobulin D (IgD) ve immünglobulin E (IgE) ad›n› al›rlar (Tablo 10.1).

‹mmünglobulin G (IgG): G s›n›f›ndaki immünglobulinler birbirine S-S ba¤la-r› ile ba¤l› iki hafif, iki a¤›r polipeptid zincirinden oluflmufl Y fleklindeki molekül-lerdir ve kandaki antikor moleküllerinin büyük bir k›sm›n› (%80) olufltururlar (fie-kil 10.4). IgG molekülünde bulunan iki tane Fab parças›na iki antijen ba¤lanabilir.‹ki Fab parças› aras›ndaki aç› 0-180° aras›nda de¤iflebilir. Antijen ile IgG molekü-lünün spesifik olarak ba¤lanmas› s›ras›nda aç›da meydana gelen de¤ifliklik, IgGmolekülünün Fc parças›n›n biyolojik aktivitesini göstermesine neden olur. IgG’lerplasentadan geçebilen tek Ig dir. Hamileli¤in 3. ve 4. ay›nda IgG’ler anneden be-be¤e geçmeye bafllar ve bu geçifl do¤uma kadar giderek artan oranda devam eder.Bebek kendi IgG’lerini sentezlemeye do¤ar do¤maz bafllar ve 2 yafl›nda eriflkin dü-zeyine ulafl›r. 40 yafl›ndan sonra IgG düzeyi tekrar azalmaya bafllar. IgG s›n›f›ndaIgG1, IgG2, IgG3 ve IgG4 olarak adland›r›lan dört adet alt s›n›f vard›r.

‹mmünglobulin M (IgM): Normal insan serumundaki immünglobulinlerin %5-10’nu oluflturur, en büyük Ig’dir ve bu nedenle makroglobulin de denir. fiekilolarak IgG molekülüne benzeyen Y fleklindeki 5 molekülün S-S ba¤lar› ile birbiri-ne ba¤lanmas›ndan oluflan pentamer yap›dad›r yani y›ld›z fleklindedir. IgM’nin ya-p›s›nda befl tane monomeri birbirine ba¤layan J ba¤lay›c› polipeptid zincirleri bu-lunur (Tablo 10.1). Antijene maruz kal›nd›¤›nda üretilen ilk antikordur. B lenfosi-tin yüzeyine ba¤lanarak antijen reseptörü görevi görür. Çok büyük oldu¤u içinkan vasküler sisteminde bulunur, doku aral›klar›nda temelde fonksiyonlar› yokturve plasentadan geçemezler. IgG gibi kompleman ba¤lama görevi vard›r. IgM’lerplesantadan geçememesine ra¤men, baz› enfeksiyone durumlar›nda beflinci aydansonra fetus IgM sentezleyebilir.


‹mmünglobulin A (IgA): Temelde yap›s› IgG’ye benzer. Ancak IgA molekül-leri hem IgG gibi monomer halde, hem de iki veya daha fazla monomerin J ba¤-lay›c› polipeptid zincir ile ba¤lanmas› sonucu dimer veya trimer halde bulunabil-mektedir (Tablo 10.1). ‹nsan serumundaki immünglobulinlerin %10-15’ini olufltu-rurlar. IgA insan ve memelilerin salg›s›nda bulunan temel Ig’dir. Sütte, solunumyolu, sindirim yolu ve genital organ salg›lar›nda, gözyafl› ve tükrükte bulunanlar›salg› antikorlar› (sIgA) olarak da bilinirler. D›flar›dan organizmaya giren mikro-organizmalar›n mukoza hücrelerine ba¤lanmalar›na, burada yerleflmelerine ve en-feksiyon oluflturmalar›na engel olurlar. Ayr›ca besinlerle al›narak barsa¤a ulaflan,zararl› olabilecek makromoleküllerle birleflerek onlar›n emilimini önler ve tahripedilmelerini kolaylaflt›r›rlar. IgA1 ve IgGA2 olmak üzere iki alt s›n›fa ayr›l›rlar. IgA,do¤umdan itibaren 2nci ayda sentezlenmeye bafllar, bulu¤ ça¤›nda eriflkin düzeyi-ne ulafl›r.

‹mmünglobulin D (IgD): Normal serumdaki immünglobulinlerin % 0.2’siniolufltururlar. D s›n›f›ndaki immünglobulinler çok düflük miktarda olduklar›ndan veproteolitik enzimlere hassas olduklar›ndan çal›fl›lmalar› oldukça zordur. A¤›r zin-cirler aras›nda disülfit ba¤› olmad›¤› için hafif bir ›s›nmayla parçalanabilirler. Bun-lar da ayn› IgM’ler gibi B lenfositlerin yüzeyine ba¤lanarak antijen reseptörü göre-vi görürler (Tablo 10.1).

‹mmünglobulin E (IgE): Normal serumdaki immünglobulinlerin % 0.002’ siniolufltururlar. Çabuk tipte allerjik reaksiyon gösteren kiflilerde ve helmint cinsi pa-razitozu olan kiflilerde yüksek seviyede IgE bulunmufltur (Tablo 10.1).

‹mmünglobulin s›n›flar›n› vücuttaki miktarlar›na göre çoktan aza do¤ru s›ralay›n›z.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

Ig S›n›flar› IgG IgM IgA IgD IgE

Yap›lar› Disülfidba¤lar›

J zinciri

J zinciri

Miktar› (%) 80 5-10 10-15 0,2 0,002

Yar› ömrü 23 gün 5 gün 6 gün 3 gün 2 gün

Özellikleri Dolafl›mdabulunanen temelantikor

immünizasyon sonras›görülen ilk antikor

Temel salg› antikoru Dolafl›mdaazmiktardabulunanantikor

Allerjiveparazitikolay

Da¤›l›m› Hücre d›fl› Kan ve lenf Salg›lar ve lenf Kan ve lenf S›v›lar,kan velenf

Tablo 10.1‹mmünglobulins›n›flar› veözellikleri.

Poliklonal ve Monoklonal AntikorlarVücuda giren bir patojenin çok say›da ve farkl› kimyasal yap›daki epitoplar›na kar-fl› sentezlenen immünglobulinler (antikorlar) vard›r. Bu flekilde de¤iflik aktiviteyesahip, heterojenik özellikteki farkl› antikorlar›n kompleks kar›fl›m›na poliklonalantikorlar ad› verilir. Bu flekildeki kan serumu da poliklonal antiserum ad›n› al›r.

E¤er vücuda giren antijenin de¤iflik antijenik determinantlar› taraf›ndan uyar›l-m›fl her bir B hücresi, vücuttan ayr›larak in vitro flartlarda (vücut d›fl›nda, laboratu-varda) tek olarak üretilir ve bunlardan antikor elde edilirse böyle antikorlara, tekbir hücre ve bunun oluflturdu¤u klonlardan meydana geldi¤i için monoklonalantikorlar ad› verilmektedir. Antikor yap›c› hücreleri kültür etmek için araflt›r›c›-lar myeloma (kanser) hücrelerini normal plazma hücreleri ile birlefltirmifller vehibridoma ad› verilen hibrid hücreler oluflturmufllard›r. Daha sonra spesifik hib-ridomalar› seçerek onlar› kültürde ço¤altm›fl ve böylece monoklonal antikor üre-ten klonlar› yaratm›fllard›r.

Monoklonal antikorlar özellikle klinik diagnostik testlerde, bakterilerin immü-nolojik tiplendirmesinde ve farkl› yüzey antijeni içeren hücrelerin identifikasyo-nunda kullan›l›rlar. Ayr›ca genetik mühendisli¤inde, insanda kanser hücrelerininaranmas›nda ve kanser tedavisinde kullan›l›rlar. Monoklonal antikor tedavilerininspesifikli¤i, kanserli hücreler kadar normal hücrelere de zarar veren kimyasal veradyasyon tedavilerine alternatif olabilir.

http://en.wikipedia.org/wiki/Monoclonal_antibody sitesinden ayr›nt›l› bilgiye ulaflabilirsiniz.

‹MMÜN S‹STEM HÜCRE VE ORGANLARIBa¤›fl›kl›k kan ve lenf s›v›s› içinde dolaflan hücrelerin fonksiyonu ile ortaya ç›kar.Ba¤›fl›k yan›tta yer alan hücrelerin tümü kemik ili¤inde bulunan kök hücredenkaynaklan›rlar.

Kan, ba¤›fl›k yan›tta yer alan pek çok hücre ve molekülden ibarettir. Kanda enfazla eritrositler (k›rm›z› kan hücreleri) bulunur ve akci¤erden dokulara oksijen ta-fl›rlar. Lökositler (beyaz kan hücreleri) ise, antikor üretimi ve hücresel ba¤›fl›k yan›tiçin özelleflmifl lenfositler ile monosit gibi fagositik hücreleri içerirler. Kök hücrele-ri sitokin ad› verilen proteinlerin etkisi ile farkl›laflarak olgun hücreleri olufltururlar.Kan›n içinde protein, di¤er çözünen maddeler ve hücrelerin yüzdü¤ü s›v› k›s›mplazma ad›n› al›r ve plazman›n önemli bir k›sm› p›ht›laflmada rol oynayan fibrino-jen proteinidir. Kan p›ht›laflt›¤› zaman, kan hücreleri fibrinojen taraf›ndan tutuklana-rak büyük bir kütle olufltururlar ve p›ht›laflmadan geriye kalan s›v›ya serum ad› ve-rilir. Serumda yüksek miktarda antikor bulundu¤u için, immunolojik araflt›rmalardayayg›n olarak kullan›l›r. Kan, kalp taraf›ndan arterler ve kapiller arac›l›¤› ile tüm vü-cuda pompalan›r ve venler arac›l›¤› ile geri döner. Dolafl›m sistemi oksijen de dahilbesin maddeleri ve enfeksiyonlara dirençte rol oynayan kan bileflenlerini tafl›r.

Lenf s›v›s› kana benzeyen ancak k›rm›z› kan hücreleri içermeyen bir s›v›d›r. Birin-cil lenfoid organlar kemik ili¤i ve timus/Fabricius kesesi’dir. ‹kincil lenfoid organ-lar ise lenf dü¤ümleri, dalak ve MALT (mukozaya iliflkin lenfoid doku)’t›r. Kanda-ki lökositler ve çözünen maddeler kandan lenf sistemine kapiller yataklarda geçer.Lenf s›v›s› ekstravasküler dokulardan lenf kapillerine, lenf kanallar›na ve lenf dü¤üm-lerine akar. Lenf dü¤ümleri yüksek oranda lenfosit ve fagosit içerirler ve vücudun çe-flitli bölgelerinde bulunurlar. Dokulardan gelecek antijen ve mikroorganizmalar› süz-me görevi yaparlar. MALT, lenfositlerin antijen ile karfl›lafl›p özellikle sindirim, genito-üriner ve solunum sistem mukozal yüzeylerin savunmas›nda rol oynad›¤› lenfoid do-ku k›sm›d›r ve lenf dü¤ümlerindeki ayn› hücresel bileflenlere sahiptir. Dalak, portal


Kohler ve Milsteinmonoklonal antikorlar ile1982 de Fizyoloji dal›ndaNobel ödülü alm›fllard›r.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



kan ak›m›n› düzenler, kan yoluyla gelen antijenler burada tutulur ve ba¤›fl›k yan›tbafllar. Lenf dü¤ümleri ve dalak immün cevab›n en önemli bölgeleridir.

Lenfositler, özelleflmifl hücreler olup kanda, lenfte, kemik ili¤inde, dalakta, ti-musta, ve lenf dü¤ümlerinde bulunurlar. ‹mmün reaksiyonlarda rol oynayan len-fositler B lenfositler ve T lenfositler olmak üzere iki tiptir:

B lenfositler kufllarda bulunan fakat memelilerde bulunmayan bir lenfoid dokuolan Fabricius kesesi (bursa of fabricus)’nden ad›n› al›r. Memelilerde ise kemik ili¤in-de olgunlafl›rlar. B lenfositleri yüzeylerinde IgD ve IgM antikorlar› (reseptörler) içerir-ler ve hümoral ba¤›fl›k yan›tta antikor sentezleyen plazma hücrelerine dönüflürler.

Timus’ta olgunlaflan lenfositler T-lenfosit ad›n› al›r. T lenfositler periferal kan-daki lökositlerin %80 ini kapsar ve yüzeylerinde yabanc› antijenleri tan›ma yetene-¤inde reseptörler (TCR) ile tan›n›rlar. Bu reseptöre uygun bir antijen ile karfl›laflt›-¤›nda baz› T hücreleri ço¤al›r ve sitokin ad› verilen kimyasal haberci salg›lanma-s›na neden olurlar. T lenfositler hücresel ba¤›fl›k yan›tta rol oynayan hücrelerdir.Bunlar›n ortalama yaflam süresi 6 ayd›r fakat 10 y›l kadar da yaflayabilirler. Lenfo-sitler CD sembolü ile ay›rt edilen yüzey glikoproteinlerine göre s›n›fland›r›l›rlar.CD4 ve CD8 farkl› T lenfositlerinde bulunan yüzey iflaretleridir ve yard›mc› T len-fositler (TH=helper) CD4, sitotoksik T lenfositler (TC=cytotoxic) ise CD8 grubunda yeral›rlar. Bir organizmada TH/TC veya CD4/CD8 lenfosit oran› dengede olmal›d›r.

Ba¤›fl›k yan›tta yer alan hücreler nereden kaynaklan›r?

KAZANILMIfi (=ANT‹JEN SPES‹F‹K) BA⁄IfiIK YANITMEKAN‹ZMASI

Organizmaya giren yabanc› mad-deler (antijen) ya do¤al ba¤›fl›kl›kile hemen yok edilir ya da antijen-lerin büyük ço¤unlu¤u makrofaj gi-bi özel hücreler taraf›ndan al›n›p, Tlenfositlere sunulurlar. Kendisineuygun (spesifik yap›da) reseptörgrubu tafl›yan T lenfosit grubuna gi-den antijen, onlar› aktive eder veba¤›fl›k yan›t ile ilgili çeflitli olaylarmeydana gelir. Belirli bir antijeniketkene karfl› geliflen kazan›lm›fl ba-¤›fl›kl›k, etkinli¤ini göstermek içinbir haz›rl›k dönemine ihtiyaç duyar.Ancak ayn› antijen ile sonraki karfl›-laflmalarda, ilk yan›ta göre daha h›z-l› ve kuvvetli bir yan›t ortaya ç›karve genellikle ömür boyu korumasa¤lar. Kazan›lm›fl ba¤›fl›kl›k hücre-sel ve hümoral olmak üzere iki fark-l› koldan etki gösterir (fiekil 10.5).

Hücresel ba¤›fl›k yan›tta anti-jen sunucu hücreler ile spesifik len-fositler rol oynar ve patojenleri (an-tijenleri) al›r ve parçalar. Antijen su-


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



5

Kemik ili¤ikök hücreleri

Timustaolgunlafl›r Kemik ili¤inde

olgunlafl›r

T lenfosit B lenfosit

Kandatafl›n›r

Lenf dü¤ümü

Antijen uyar›m›

Lenfoblast Plazma hücresi

Hücreselimmün cevap

Hümoralimmün cevap

fiekil 10.5

Hücresel vehümoral ba¤›fl›kyan›t.

nucu hücreler patojen bileflenlerini küçük parçalara ay›r›r ve T lenfositlere sunar. Tlenfositleri TCR yard›m› ile tek bir antijeni tan›r ve TC hücreleri direk olarak parçalar.TH1 hücreleri ise sitokin yard›m› ile indirek olarak antijeni parçalar. Böylece, hücre-sel ba¤›fl›k yan›t patojen ile enfekte olmufl konuk hücrelerin ölümüne yol açar.

Hümoral ba¤›fl›k yan›tta ise vücut s›v›lar›nda yer alan antikorlar rol oynar. Di-¤er TH lenfositler (TH2 hücreleri) ise antijen spesifik B lenfositler ile etkileflir ve on-lar› antikor üretmeye teflvik eder. Her bir B hücresi farkl›laflarak, tek bir antijen içinspesifik antikorlar› üreten plazma hücrelerini oluflturur. Böylece, hümoral ba¤›fl›kyan›t sonucu üretilen antikorlar özellikle bakteri ile kan veya lenfte bulunan çözü-nebilir patojen ürünleri olan toksinlere karfl› etki ederek onlar› zarars›z hale getirir.

‹mmün yan›t ister do¤al, ister kazan›lm›fl hücresel veya kazan›lm›fl hümoral ol-sun genellikle organizman›n yarar›na sonuçlan›r ve koruyucu ba¤›fl›k yan›t niteli-¤indedir. Ancak bazen organizman›n zarar›na doku hasar› ve hastal›k meydana ge-lir, buna da afl›r› duyarl›l›k reaksiyonlar› (allerjik reaksiyonlar) ad› verilir.

Antikor ÜretimiAntijenler lenf ve kan dolafl›m sistemi ile lenf dü¤ümleri, dalak veya mukozal gibikomflu ikincil lenf organlar›na yay›l›rlar. Damar içine enjekte edilen antijen kan yo-lu ile antikorlar›n üretildi¤i dala¤a giderler. E¤er antijen deri alt›na, ya da kas içineverilirse lenf sistemi antijeni en yak›n lenf dü¤ümüne tafl›r. Antijen a¤›z yolu ilemukozal yüzeylere tafl›n›rsa, sindirim sistemindeki lenfoid dokulara tafl›n›r ve anti-jene spesifik IgA üretimi ile sonuçlan›r.

‹lk antijen sunumunu takiben, antijenle uyar›lm›fl herbir B hücresi ço¤al›r veantikor salg›layan plazma hücreleri ve haf›za hücreleri oluflturmak üzere farkl›lafl›r.Plazma hücreleri oldukça k›sa ömürlüdür (1 haftadan az), fakat birincil ba¤›fl›kyan›tta çok fazla miktarda IgM üretir ve salg›larlar. Kanda spesifik antikorlar gö-rülmeden önce latent bir dönem vard›r, bunu antikor titresinde (antikor miktar›)art›fl takip eder ve daha sonra birincil antikor üretiminde hafif bir düflüfl gözlenir.

Birincil ba¤›fl›k yan›tta hangi immünglobulin s›n›f› antikor üretilir?

Antijene ilk maruz kalma ile oluflturulan haf›za hücreleri y›llarca yaflayabilir.E¤er daha sonraki bir zamanda tekrar ayn› antijene maruz kal›n›rsa, haf›za hücre-leri tekrar T hücresi ile uyar›lmaya ihtiyaç duymazlar ve hemen plazma hücreleri-ne dönüflerek IgG üretmeye bafllarlar. Antikor titresi ilk cevaptakinden 10-100 kezdaha yüksek seviyeye ç›kar.

Buna da ikincil ba¤›fl›k yan›t ad› verilir. ‹kincil yan›t immünolojik haf›zan›nbir sonucudur ve ilk cevaptan daha h›zl›, ve büyük bir cevapt›r. Ayr›ca IgM üreti-minden IgG üretimine geçifl te ikincil cevab›n bir özelli¤idir. Zamanla antikor titre-si yavaflça düfler fakat, ayn› antijene tekrar maruz kalmalar di¤er ikincil cevaplaraneden olur. Periyodik olarak tekrar ba¤›fl›k yan›t oluflturulmas› belli bir antijenespesifik antikorlar›n dolafl›m sisteminde yüksek oranda kalmas›na neden olarakenfeksiyonel hastal›klara karfl› uzun dönemli koruma sa¤lar. Periyodik afl› uygula-malar› da bu esasa dayanmaktad›r.

‹mmün Tolerans‹mmünolojik olgunlu¤a eriflmifl canl›lar›n normalde immün cevap vermek duru-munda olduklar› belli bir antijene karfl› ba¤›fl›k yan›t oluflturamamas›d›r. ‹mmün to-lerans sadece bir ba¤›fl›k yan›t yoklu¤undan ibaret de¤ildir ve asl›nda karmafl›k,


Kazan›lm›fl hücresel ba¤›fl›kyan›tta antijen sunucuhücreler ile TH ve TChücreleri rol oynar ve antijentafl›yan hücrelerin ölümüneyol açar.

Kazan›lm›fl hümoral ba¤›fl›kyan›tta ise antijen spesifikantikor üretilir ve antikorlarantijenleri etkisiz halegetirir.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



6

aktif fizyolojik ifllemlerle sa¤lan›r. Fetal geliflme süresince insanlarda ba¤›fl›k yan›toluflmaz. Çünkü bu dönemde yabanc› maddelere maruz kalan fetus bu maddelerikendi olarak tan›mlar ve yetiflkinli¤inde de bunlara immüno-tolerant olur. Verilenantijenin yetersiz miktarda veya aksine çok fazla olmas›, antijenin s›k s›k ve çok sa-y›da verilmesi ve T lenfositlerin say›ca yetersiz veya ifllevlerinin bozuk olmas› du-rumunda da ba¤›fl›k yan›t oluflmayabilir.

‹N V‹TRO ANT‹JEN-ANT‹KOR REAKS‹YONLARI VE BAZI SEROLOJ‹K TESTLERAntijenle antikorun birleflmesi çok spesifik bir olayd›r. Çünkü belli bir antikor de-¤iflik antijenler karfl›s›nda seçici olarak sadece kendisine uyan antijenle birleflmek-tedir. Antijen-antikor birleflmesi antijendeki spesifik determinant gruplar› ile (epi-top), antikorlarda Y’nin kollar›n›n uç k›s›mlar›nda yani aminoterminal uçlarda (fie-kil 10.4) bulunan belirli bir grup aminoasitlerin oluflturdu¤u, antikorun birleflmebölgesi (paratop) aras›nda oluflur. Antijen-antikor birleflmesi tüm antijen molekü-lünde belirli küçük bir bölgeyi iflgal ederler ve 3 boyutlu bir yap› olufltururlar. ‹kimolekül aras›ndaki ba¤›n gücünü, antijenik determinant yeri ile antikorun ba¤lan-ma yeri aras›ndaki s›k› temas›n geniflli¤i belirler. Bu birleflme iki molekül aras›nda-ki afinite (ilgi) oran›nda h›zl› ve güçlüdür.

Genellikle in vitro deneylerde antikorlar, içinde bulunduklar› serumlarda de-neylere sokulduklar›ndan bu olaylara serolojik reaksiyonlar denir. Serolojikreaksiyonlar spesifik antijen-antikor birleflmesine dayal› olup, çok say›da diag-nostik immünoloji testlerinde kullan›lmaktad›r. Diagnostik amaçlarla bir serolo-jik testin kullan›fll›l›¤›, testin hassasiyetine ve spesifikli¤ine ba¤l›d›r. Spesifik-lik, bir antikorun tek bir antijeni tan›ma yetene¤idir. ‹deal spesifiklik, antikoruntek bir antijen için spesifik olmas›, di¤er antijenler ile herhangi bir çapraz reak-siyona girmemesi ve böylece herhangi bir yanl›fl pozitif sonuç vermemesidir.Hassasiyet, tespit edilebilen en düflük antijen miktar›n› tan›mlar. En yüksekhassasiyet seviyesi, test içinde tek bir antijen molekülünün tan›mlanmas›n› ge-rektirmektedir. Yüksek hassasiyet yanl›fl negatif reaksiyonlar› engeller. Presipi-tasyon testleri en az hassas olan serolojik testlerdir. Aglutinasyon testleri presi-pitasyon testlerinden 100 kez daha hassast›r. ELISA testleri presipitasyon testle-rinden 100.000 kez daha az antikor kullan›m› gerektirir ve 1 milyon kez daha az(0.1-1.0 ng) antijeni tespit eder. Bu nedenle ELISA testleri en hassas serolojiktestlerden birisidir.

Presipitasyon Reaksiyonlar›Presipitasyon, çözünebilir bir antikorun çözünebilir bir antijen ile reaksiyonundançözünmez bir kompleks oluflturmas›d›r. Antikor molekülleri genellikle 2 adet anti-jen ba¤lay›c› bölgeye sahiptir (bivalent). Bu nedenle, her bir bölgenin farkl› bir an-tijen ile ba¤lanmas› mümkündür. E¤er antijen birden fazla determinanta sahipse,antijen ve antikor moleküllerinin agregatlar›ndan bir presipitat oluflabilir. ‹n vitroflartlarda kolayl›kla gözlenebildiklerinden, presipitasyon reaksiyonlar› özellikle an-tikor konsantrasyonlar›n›n say›sal ölçümünde oldukça bilgi verici serolojik testler-dir. Presipitasyon reaksiyonu, sadece reaksiyona giren iki maddenin (antijen veantikor) optimum oranlar› mevcut oldu¤u zaman maksimum seviyede meydanagelir. Antijen veya antikorun fazla miktarda olmas› küçük, çözünebilir immün


komplekslerin oluflmas›na neden olur. Presipitasyon reaksiyonlar›, tüpte veya agarjellerde (immünodifüzyon) yap›labilir.

Aglutinasyon Reaksiyonlar›Aglutinasyon olay› antikorlar büyük antijenler genellikle hücreler ile reaksiyonagirdi¤i zaman ortaya ç›kar ve çok büyük kümeler, p›ht›lar oluflur. Yap›m› kolay, ol-dukça spesifik, ucuz, h›zl› ve hassas olduklar› için aglutinasyon testleri klinik ve di-agnostik laboratuvarlarda yayg›n flekilde kullan›l›rlar. Kan grubu antijenleri ve pekçok patojen ile patojen ürününün identifikasyonu için standart aglutinasyon testle-ri mevcuttur ve özellikle identifikasyon amac› için kullan›l›r. Tüpte, lamda ya damikrotitrasyon plaklar›ndaki çukurlarda uygulanabilir. Direk ve pasif aglutinasyonolmak üzere iki çeflidi vard›r:

Direk aglutinasyon; çözünebilir antikorun, hücrenin yüzey k›sm› veya di¤erçözünmez bölgeleri formundaki antijen ile etkileflti¤inde meydana gelen p›ht›lafl-ma-kümeleflme oluflturmas›d›r. Direk aglutinasyon ifllemleri k›rm›z› kan hücreleriyüzeyinde bulunan antijenlerin s›n›fland›r›lmas›nda kullan›l›r. K›rm›z› kan hücrele-rinin aglutinasyonu “hemaglutinasyon” olarak adland›r›l›r ve bu ifllem kan grubutiplendirmesinde temeldir.

Pasif aglutinasyon, lateks boncuklar veya çarkol parçac›klar› gibi çözünmezpartiküller üzerine adsorbe olmufl veya kimyasal olarak ba¤lanm›fl çözünebilir an-tijen veya antikorlar›n aglutinasyonudur. Ayn› flekilde bentonit, polisitiren ve la-teks gibi sentetik parçac›klar da çeflitli antijenlerle kaplanabilirler ve bunlar da ta-fl›d›klar› antijenlerin antikoru ile karfl›lafl›nca çökerler. Pasif aglutinasyon reaksi-yonlar› direk aglutinasyon testlerinden 5 kez daha fazla hassas olabilir. Antijenkapl› veya antikor kapl› lateks boncuklar›n hastadan buna karfl›l›k gelen antikorveya antijenlere aglutinasyonu h›zl› hastal›k teflhisi için tipik bir yöntemdir. Küçük(0.8 µm), spesifik antijen ile kapl› lateks boncuklar› hasta serumu ile bir lam üze-rinde kar›flt›r›l›r ve k›sa bir süre inkübe edilir. E¤er hastan›n antikoru boncuk yü-zeyindeki antijene ba¤lan›rsa, pembemsi lateks süspansiyonu gözle görülecek fle-kilde kümeleflir ki, bu da pozitif bir aglutinasyon testini gösterir (fiekil 10.6). Lateksaglutinasyonu ayr›ca, antikor kapl› lateks boncuklar› az bir miktarda bakteri kolo-nisi ile kar›flt›r›larak bakteri yüzey antijenlerini tespit etmede de kullan›l›r. Örne¤in,daha çok Staphylococcus aureus yüzeyinde bulunan iki molekül olan protein A vekümeleflme faktörü kaplanm›fl lateks boncuklar›n ticari suspensiyonu ticari olarakmevcuttur ve klinik S. aureus izolatlar›n›n hemen hemen %100 identifikasyonu içinspesifiktir. S. aureus için geleneksel geliflmeye ba¤l› testlerin aksine, lateks bon-cuklarla S. aureus identifikasyonu sadece 30 dakika al›r. Benzer flekilde Streptococ-cus pyogenes, Neisseria gonorrhoeae, N. meningitidis, Haemophilus influenza, Esc-herichia coli O157:H7 bakterileri ve Cryptococcus neoformans ile Candida albi-cans funguslar› gibi çeflitli patojenik mikroorganizman›n identifikasyonu için degelifltirilmifl ticari aglutinasyon testleri mevcuttur. Pasif aglutinasyon deneyleri pa-hal› cihaz ya da özel bir tecrübe gerektirmez. Ayr›ca, deneyin pahal› olmay›fl›,onun büyük ölçekli tarama programlar› için uygun hale getirir. Bu testler klinik vearaflt›rma laboratuvarlar›nda yayg›n bir flekilde kullan›l›rlar.


Etiketli Antikor Deneyleri

Fluoresanl› Antikor Deneyleri Sar› yeflil renkli Fluorescein Isothiocyanate (FITC) ve k›rm›z› renkli Rhodomine Bgibi fluoresan boyalar kovalent ba¤larla antikorlara ba¤lan›rlar. Bu ba¤lanma, an-tikorun özgül antijeni ile ba¤lanmas› özelli¤ini pek etkilemez. Bu sekilde fluoresanboyalarla birleflmifl antikorlar basitçe lamlar üzerindeki antijenleri ile birlefltiktensonra u.v. ›fl›nlar›yla ›fl›kland›r›lan fluoresan mikroskop alt›nda ›fl›ma vererek görü-nür hale gelirler. Fluoresan etiketli antikorlar hasta örne¤inde (in situ) organizma-n›n izolasyonu ve kültür edilmesi basamaklar›n› geçerek direk mikroorganizmaidentifikasyonuna izin verdikleri için diagnostik mikrobiyolojide ve mikrobiyalekolojide çevresel örneklerde yayg›n kullan›lan bir yöntemdir.

Direk ve indirek fluoresan boyama yöntemleri olarak 2 çeflidi vard›r. Direkyöntemde spesifik antijenin tan›ma özelli¤indeki antikor direk fluoresan boya ilekovalent ba¤l›d›r. ‹ndirek yöntemde ise antijen spesifik antikor, fluoresan etiketlibir di¤er antikor olan (ikinci antikor) taraf›ndan tan›n›r.

Klinik mikrobiyolojide lejyoner hastal›¤› etmeni Legionella pneumophila,antraks (flarbon) etmeni Bacillus anthracis, bo¤maca etmeni Bordetella pertussisenfeksiyonlar›n›n, Influenza A ve B, parainfluenza ve adenovirüsler gibi genelsolunum yolu patojenlerinin teflhisinde ve doku/organ kültürlerinde geliflmiflvirüslerin identifikasyonu gibi pek çok yerde kullan›l›r. Enfeksiyonel olmayanhastal›klar›n teflhisinde de çeflitli fluoresan antikor yöntemleri kullan›l›r. Örne¤in,tümor spesifik antijenlere karfl› gelifltirilmifl fluoresan etiketli antikorlar kanserhücrelerini ve hastal›¤›n seyrini takip etmede kullan›l›r. Fluoresan antikor etiketlihücreler fluoresan mikroskop veya fluoresan sitometre ile görülebilir, say›labilir vehatta ayr›labilir.

Enzimli ‹mmün Deney (ELISA) K›saca ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) olarak bilinen bu test, ör-neklerde antijen veya antikor varl›¤›n› tesbit etmek amac›yla kullan›l›r. Peroksi-daz, alkalin fosfataz ve β-galaktosidaz gibi enzimlerin antikor moleküllerine kova-lent ba¤lanmas›, hem yüksek hassasiyet hem de yüksek spesifiklik sa¤lamaktad›r.Enzimlerin katalizledi¤i antijen-antikor reaksiyonunda renkli ürünler oluflur veçok düflük miktarda olsalar bile bu ürünler spektrofotometrede kolayl›kla tespitedilebilirler.


fiekil 10.6

Pasif aglutinasyontesti (lam üzerinde)ve yak›ndangörünümü. Koyuk›rm›z› partiküllerpozitifaglutinasyonugöstermektedir.

ELISA testleri, proteinle-rin ba¤lanma özelli¤i bulu-nan polisitiren, çok çukur-lu, mikrotitrasyon plakla-r›nda gerçeklefltirilir (fiekil10.7). Modifiye edilmifl h›z-l› ELISA ifllemleri ise ka¤›tstripler, nitrosellüloz veyaplastik membran gibi kat›bir destek materyali veyaplastik çubuklar üzerine ad-sorbe edilmifl reagentlerikullan›r. Bu testler strip ve-ya çubuklar üzerinde çok k›sa zamanda bir renk de¤iflimine neden olurlar.

Bu yöntem pek çok hastal›¤›n teflhisinde baflar›yla kullan›lmaktad›r. ‹ki te-mel ELISA yöntemi vard›r: antijen arayan direk ELISA ve antikor arayan indirekELISA.

Direk ELISA (fiekil 10.8 a): Bir mikrotitrasyon plakas› çukurlar› antijene spe-sifik bir antikorla kaplan›r ve üzerine test edilecek örnek ilave edilir. E¤er örnek-te spesifik antijen varsa, bu antijenler antikorlar›n antijen-ba¤lay›c› kollar› ile tu-tulacakt›r. Ba¤lanmam›fl materyalin y›kanarak uzaklaflt›r›lmas›ndan sonra, enzimile etiketlenmifl ikinci bir spesifik antikor ilave edilir. Bu da antijenin ba¤lanma-m›fl di¤er k›s›mlar›na ba¤lanacakt›r. Y›kamay› takiben çukurlara enzim substrat›ilave edilir. Oluflturulan renk, mevcut antijen miktar› ile do¤ru orant›l›d›r ve renkoluflumunun spektrofotometrik analizi kalitatif (optik yo¤unluk=OD) bir sonuçverir.

‹ndirek ELISA (fiekil 10.8 b): Bir mikrotitrasyon plakas› çukurlar›na antijenba¤lan›r. Fazlal›k bir tampon çözelti ile y›kan›r. Ba¤lanmam›fl yüzeyler serum al-bumin gibi di¤er bir protein ile kaplan›r. Daha sonra antikor çukurlara ilave edilir.E¤er spesifik antikorlar mevcutsa bunlar ortamdaki antijene ba¤lan›rlar. Antikorunfazlas› yine tampon çözelti ile y›kanarak uzaklaflt›r›l›r. Daha sonra enzim ba¤lan-m›fl ikinci antikor ortama ilave edilir ve bu da ortamdaki birinci antikora ba¤lan›r.Ba¤lanmam›fl antikor y›kama ifllemiyle ortamdan uzaklaflt›r›l›r. Enzim ba¤l› antikork›s›mlar› kromojen enzim substrat› ile reaksiyona girer ve renk de¤iflimi gözlenir.Bu renk oluflumunun spektrofotometrik analizi kalitatif (optik yo¤unluk=OD) birsonuç verir.

ELISA testlerinin enfeksiyonel hastal›klarla ilgili (örne¤in, AIDS) pek çok uygu-lamas› bulunmaktad›r. Ayr›ca enfeksiyonel olmayan hastal›klarla ilgili ve hastal›k-la ilgisi olmayan (hamilelik veya uyuflturucu testleri) ELISA testleri de vard›r.


fiekil 10.7

96 testçukurluELISA pla¤›.

Radyoaktifli ‹mmün Deney Bu testlerde antijen veya antikor etiketi olarak ELISA’daki enzimlerin aksine rad-yoizotoplar kullan›l›r. Iodin-125 (I125) yayg›n bir konjugat olarak kullan›l›r. Buyöntem özellikle di¤er serolojik yöntemlerle araflt›r›lmalar› olanaks›z ya da çok zorolan hormanlar ve ilaçlar›n serumdaki miktarlar›n›n saptanmas›nda ve serumda vi-ral hepatit B antijenlerinin ve baz› virüs antijenlerinin araflt›r›lmas›nda önem tafl›r.Klinik olarak insan büyüme hormonu, glukagon, vasopressin, testestoron ve insu-lin gibi oldukça düflük miktarlarda bulunan serum proteinlerini ölçmek için kulla-n›l›r. Ayr›ca yasad›fl› uyuflturucu testlerinde kullan›lanlar› da vard›r.

Radyoaktif immün testler, ELISA ile ayn› hassasiyet de¤erine sahiptir ve h›zl› birflekilde yap›labilir. Ancak radyoaktiviteyi tespit etmek amac›yla kullan›lan cihazlaroldukça özelleflmifltir ve pahal›d›r. Çok fazla radyoaktif at›k oluflturur ve radyoizo-toplar›n yar› ömrü testin kullan›m zaman›n› k›s›tlayabilir.


fiekil 10.8

Antikor çukur yüzeyine ba¤lan›r.

E

E

E

E

Antijen çukur yüzeyine ba¤lan›r.

Antijen içerdi¤idüflünülen örnek eklenir.

Antikor içerdi¤idüflünülen örnek eklenir.

Enzim ba¤l›ikinci antikor eklenir.

Enzim ba¤l›ikinci antikor eklenir.

Enzim substrat› eklenir verenkli ürün miktar› ölçülür.

Enzim substrat› eklenir verenkli ürün miktar› ölçülür.

(a) (b)

Direk (a) veindirek (b) ELISA.


Ba¤›fl›k yan›t ve çeflitlerini tan›mlayabilmek,Patojen enfeksiyonlar›na veya antijenik bir mad-denin toksik etkilerine karfl› direnç oluflturmakiçin bireyin kulland›¤› aktif mekanizmalara yani,hastal›klara karfl› direnç oluflturabilme yetene¤i-ne immünite (=ba¤›fl›kl›k) ad› verilir ve ba¤›fl›kl›kbir kifli veya populasyonun artm›fl direncini ifadeeder. Do¤al ve kazan›lm›fl ba¤›fl›kl›k olmak üze-re 2 ana gruba ayr›l›r. Do¤al ba¤›fl›kl›k cinse, ›rkaait olup baz› hastal›klara karfl› direnci ifade eder.Bu ba¤›fl›kl›k enfeksiyon etkenine önceden ma-ruz kal›p kalmamaya ba¤l› de¤ildir. Kazan›lm›flba¤›fl›kl›k ise, belli bir patojeni tan›ma ve yokedebilmek için sonradan kazan›lm›fl bir yetenek-tir ve do¤al” veya “yapay” olmak üzere iki farkl›flekilde kazan›labilir. Ba¤›fl›kl›k kazanmada biz-zat birey rol al›yorsa “aktif”, baflka bir organizma-dan al›nan ba¤›fl›kl›k ürünleri bireye haz›r ve d›-flar›dan aktar›l›yorsa “pasif” olarak adland›r›l›r.Pasif ba¤›fl›kl›k daima k›sa sürelidir (birkaç ay),bunun d›fl›nda aktif ba¤›fl›kl›¤›n tüm tipleri dahauzun sürelidir veya yaflam boyu devam eder.

Antijen ve antikor kavramlar›n› tan›mlayabilmek,Antijen, antikorlar veya T hücrelerinde bulunanve T hücresi reseptörleri olarak da bilinen anti-jen spesifik reseptörlerle veya her ikisi ile de re-aksiyona girebilen, vücutta ba¤›fl›k yan›t oluflu-muna yol açan makromoleküllerdir. Ancak baz›antijenler örne¤in haptenler, spesifik antikor mo-lekülleri ile ba¤lanabilen düflük molekül a¤›rl›kl›maddelerdir fakat, kendileri ba¤›fl›k yan›t oluflu-muna neden olmazlar. Bir antikor yabanc› birmaddeye (antijene) karfl› cevap olarak üretilmiflve bu yabanc› maddeyle spesifik reaksiyona gi-rebilecek özellikte bir proteindir.

Kazan›lm›fl ba¤›fl›k yan›t mekanizmas›n› tan›m-layabilmek,Organizmaya giren yabanc› maddeler (antijen)ya do¤al ba¤›fl›kl›k ile hemen yok edilir ya daantijenlerin büyük ço¤unlu¤u makrofaj gibi özelhücreler taraf›ndan al›n›p, T lenfositlere sunulur-lar. Kendisine uygun (spesifik yap›da) reseptörgrubu tafl›yan T lenfosit grubuna giden antijen,onlar› aktive eder ve ba¤›fl›k yan›t ile ilgili çeflit-li olaylar meydana gelir. Kazan›lm›fl ba¤›fl›kl›khücresel ve hümoral olmak üzere iki farkl› kol-dan etki gösterir. Hücresel ba¤›fl›k yan›tta antijensunucu hücreler ile spesifik lenfositler rol oynarve patojenleri (antijenleri) al›r ve parçalar. Anti-jen sunucu hücreler patojen bileflenlerini küçükparçalara ay›r›r ve T lenfositlere sunar. T lenfo-

sitleri antijeni tan›r ve TC hücreleri direk olarakparçalar. TH1 hücreleri ise sitokin yard›m› ile in-direk olarak antijeni parçalar. Hümoral ba¤›fl›kyan›tta ise Di¤er TH lenfositler (TH2 hücreleri)antijen spesifik B lenfositler ile etkileflir ve onla-r› antikor üretmeye teflvik eder. Her bir B hücre-si farkl›laflarak, tek bir antijen için spesifik anti-korlar› üreten plazma hücrelerini oluflturur, sonürün antikordur.

Antijen-antikor reaksiyonlar›n› tan›mlayabilmek,Antijenle antikorun birleflmesi çok spesifik birolayd›r. Çünkü belli bir antikor de¤iflik antijenlerkarfl›s›nda seçici olarak sadece kendisine uyanantijenle birleflmektedir. Antijen-antikor birlefl-mesi antijendeki spesifik determinant gruplar› ile(epitop), antikorlarda Y’nin kollar›n›n uç k›s›m-lar›nda yani aminoterminal uçlarda bulunan be-lirli bir grup aminoasitlerin oluflturdu¤u, antiko-run birleflme bölgesi (paratop) aras›nda oluflur.Antijen-antikor birleflmesi tüm antijen molekü-lünde belirli küçük bir bölgeyi iflgal ederler ve 3boyutlu bir yap› olufltururlar. ‹ki molekül aras›n-daki ba¤›n gücünü, antijenik determinant yeri ileantikorun ba¤lanma yeri aras›ndaki s›k› temas›ngeniflli¤i belirler. Bu birleflme iki molekül aras›n-daki afinite (ilgi) oran›nda h›zl› ve güçlüdür.

Baz› in vitro serolojik testleri tan›mlayabilmek. Presipitasyon, çözünebilir bir antikorun çözüne-bilir bir antijen ile reaksiyonundan çözünmez birkompleks oluflturmas›d›r. Aglutinasyon olay› an-tikorlar büyük antijenler genellikle hücreler ilereaksiyona girdi¤i zaman ortaya ç›kar ve çok bü-yük kümeler, p›ht›lar oluflur. Direk ve pasif aglu-tinasyon olmak üzere iki çeflidi vard›r: Direk ag-lutinasyon; çözünebilir antikorun, hücrenin yü-zey k›sm› veya di¤er çözünmez bölgeleri for-mundaki antijen ile etkileflti¤inde meydana ge-len p›ht›laflma-kümeleflmedir. Pasif aglutinasyonise, çözünmez partiküller üzerine adsorbe olmuflveya kimyasal olarak ba¤lanm›fl çözünebilir anti-jen veya antikorlar›n aglutinasyonudur. Fluore-san boyalar, baz› enzimler ve radyoaktif madde-ler antikor moleküllerine ba¤land›¤›nda antikor-lar›n antijenle ba¤lanmas›n› engellemezler. Buözellikleri ile antijen-antikor reaksiyonlar›n›nhassasiyetini artt›r›rlar. Fluoresanl› antikor testle-ri, enzimli antikor testleri (ELISA) ve radyoaktifantikor testleri özellikle klinik mikrobiyolojideenfeksiyon etmeninin aranmas›nda ve hastal›kteflhisinde ayr›ca, g›dalar›n ve çevresel örnekle-rin incelenmesinde kullan›lmaktad›r.

Özet

1NA M A Ç

2NA M A Ç

3NA M A Ç

4NA M A Ç

5NA M A Ç


1. ‹lk immünoloji uygulamas› hangi afl› ile bafllam›flt›r?a. Çiçek b. Kuduz c. Verem d. fiarbon e. K›zam›k

2. Cinse, ›rka ait olup baz› hastal›klara karfl› direnci ifa-de eden ve enfeksiyon etkeni ile önceden karfl›laflmayaba¤l› olmayan ba¤›fl›kl›k afla¤›dakilerden hangisidir?

a. Yapay b. Do¤al c. Edinsel d. Kazan›lm›fl e. Antijen spesifik

3. Afl› takvimleri ile uygulanan afl›lar hangi tür ba¤›fl›k-l›kt›r?

a. Do¤al kazan›lm›fl aktif b. Do¤al kazan›lm›fl pasif c. Yapay kazan›lm›fl aktif d. Yapay kazan›lm›fl pasif e. Do¤ufltan gelen

4. Plesanta ve anne sütü ile bebe¤e hangi ba¤›fl›kl›kkazand›r›l›r?

a. Do¤al kazan›lm›fl aktif b. Do¤al kazan›lm›fl pasif c. Yapay kazan›lm›fl aktif d. Yapay kazan›lm›fl pasif e. Do¤ufltan gelen

5. Afla¤›dakilerden hangisi ba¤›fl›k yan›t verebilecekdüzeyde geliflmifl bir organizmaya verildi¤inde kendinekarfl› ba¤›fl›k yan›t›n oluflmas›na yol açar ve böylece an-tikor üretimini, spesifik T hücrelerinin aktivasyonunuveya her ikisini de içerir?

a. ‹mmünojenb. Antijen c. Haptend. Epitope. Paratop

6. Antijen molekülünün yüzeyinde, kendi antikorlar›ile birleflmesini sa¤layan ve bu flekilde antijenin spesi-fikli¤ini belirleyen kimyasal gruplara ne ad verilir?

a. TCRb. IgG c. Haptend. Epitope. Paratop

7. Ba¤›fl›k yan›tta antijenik uyar›mda B-lenfositlerin de-¤iflimi ile oluflan plazma hücreleri taraf›ndan sentezle-nen protein s›n›f›na ne ad verilir?

a. Polipeptidb. Lipoproteinc. Glukoproteind. Serume. ‹mmünglobulin

8. Afla¤›dakilerden hangisi pentamer yap›s›nda bir im-münglobulindir?

a. IgGb. IgMc. IgDd. IgEe. IgA

9. Vücuda giren antijenin de¤iflik antijenik determi-nantlar› taraf›ndan uyar›lm›fl her bir B hücresi, vücuttanayr›larak in vitro flartlarda (vücut d›fl›nda, laboratuvar-da) tek olarak üretilir ve bunlardan antikor elde edilir-se böyle antikorlara ne ad verilir?

a. monoklonal b. myeloma c. hibridomad. poliklonal e. ELISA

10. I - kemik ili¤i II - timus/Fabricius kesesi III- lenf dü¤ümleri IV- dalak V - MALT ( mukozaya iliflkin lenfoid doku)

Yukar›dakilerden hangileri birincil lenfoid organlard›r?

a. I- IIIb. II- IVc. IV-Vd. II-Ve. I-II



1. a Ayr›nt›l› bilgi için “Girifl” konusuna bak›n›z.2. b Ayr›nt›l› bilgi için “Ba¤›fl›kl›k Çeflitleri” konusuna

bak›n›z.3. c Ayr›nt›l› bilgi için “Ba¤›fl›kl›k Çeflitleri” konusuna

bak›n›z.4. b Ayr›nt›l› bilgi için “Ba¤›fl›kl›k Çeflitleri” konusuna

bak›n›z.5. a Ayr›nt›l› bilgi için “Antijen ve Antikorlar”

konusuna bak›n›z.6. d Ayr›nt›l› bilgi için “Antijen ve Antikorlar”

konusuna bak›n›z.7. e Ayr›nt›l› bilgi için “Antijen ve Antikorlar”

konusuna bak›n›z.8. b Ayr›nt›l› bilgi için “Antijen ve Antikorlar”

konusuna bak›n›z.9. a Ayr›nt›l› bilgi için “Antijen ve Antikorlar”

konusuna bak›n›z.10. e Ayr›nt›l› bilgi için “‹mmün Sistem Hücre ve

Organlar›” konusuna bak›n›z.

S›ra Sizde 1

Kabakulak, çiçek, k›z›l.

S›ra Sizde 2

Do¤umu takiben salg›lanan ilk süt olan kolostrum vesonraki günlerde salg›lanan anne sütü ile beslenen be-bek annenin ba¤›fl›k oldu¤u herfleye ba¤›fl›kl›k kazan-m›fl olur ve kendi immün sistemi çal›flmaya bafllayanadek d›flar›dan gelecek bütün yabanc› maddelere karfl›korunarak sa¤l›kl› bir bebek olarak geiflimine devameder.

S›ra Sizde 3

‹mmünojen kendisine karfl› ba¤›fl›k yan›t bafllat›r vespesifik antikoru ile ba¤lanabilir. Antijen ise kendisinespesifik antikor ile ba¤lan›r ancak ba¤›fl›k yan›t bafllat-mayabilir.

S›ra Sizde 4

IgG > IgA > IgM > IgD > IgE

S›ra Sizde 5

Ba¤›fl›k yan›tta yer alan hücrelerin tümü kemik ili¤indebulunan kök hücreden kaynaklan›rlar.

S›ra Sizde 6

IgM



Arda, M. (1997). Temel Mikrobiyoloji. Medisan, Ankara.Badur, S. (2002). ‹mmünolojiye Girifl. “T›bbi Mikrobi-

yoloji I” Bozkaya E.(ed). Nobel T›p Kitabevleri, ‹s-tanbul.

Madigan, M. T., Martinko, J. M., Dunlap, P. V. & ClarckD. P. (2009). Brock biology of microorganisms. (12.Bask›) Pearson Education Inc., San Fransisco.

Sar›kaya, A.,T. www.istanbul.edu.tr/fen/mbg/notlar/

1231159413.ppt -, Eriflim tarihi: 9/5/09Schaechter, M., Ingraham, J. L.& Neidhardt F. C. (2006).

Microbe. ASM Press, Washington, D. C. Serter, N. (1995). Genel Mikrobiyoloji ve ‹mmünoloji

(11.Bask›) Anadolu Üniversitesi Yay›n No: 857,Eskiflehir.

Tortora, g. J., Funke, B. R. & Case, C. L. (2007).Microbiology an introduction. (9. Bask›). PearsonEducation Inc., San Fransisco.

http://tr.wikipedia.org/wiki/Lady_Mary_Wortley_Montagu, Eriflim tarihi:19/5/09

http://en.wikipedia.org/wiki/Monoclonal_antibody,Eriflim tarihi:29/5/09

Dilsiz, N. (2009). Moleküler Biyoloji (Geniflletilmifl ‹kin-ci Bask›), Palme Yay›nc›l›k, Ankara.

http://tr.wikipedia.org/wiki/Lady_Mary_Wortley_Mon-tagu, Eriflim tarihi: 19/5/09

http://en.wikipedia.org/wiki/Monoclonal_antibody,Eriflim tarihi: 29/5/09

http://tip.erciyes.edu.tr/Ders_Notlari/Temel_tip/Mikro-biyoloji/Huseyin_Kilic/%C4%B1nv%C4%B1tro.pdf,Eriflim tarihi: 29/5/09

http://images.google.com.tr/images?hl=tr&q=antigen-antibody&um=1&ie=UTF-8&ei=P98kSpCkIcvGs-gbKooTYBQ&sa=X&oi=image_result_group&res-num=1&ct=title, Eriflim tarihi: 29/5/09


Bu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Mikrobiyal tür, identifikasyon ve s›n›fland›rma terimlerini aç›klayabileceksiniz,Mikrobiyal identifikasyon için fenotipik yöntemleri aç›klayabileceksiniz,Mikrobiyal identifikasyon için genotipik yöntemleri aç›klayabileceksiniz,Mikrobiyal identifikasyon yönemlerinin birlikte kullan›m›n› de¤erlendirebile-ceksiniz.


• ‹dentifikasyon• Fenotipik analiz• Polimeraz Zincir Reaksiyonu• Tiplendirme

• S›n›fland›rma• Genotipik Analiz• Hibridizasyon• Ribotiplendirme

Anahtar Kavramlar

Amaçlar›m›z

NNNN

Genel Mikrobiyoloji Mikrobiyal Tan›Yöntemlerine Girifl

• G‹R‹fi• M‹KROORGAN‹ZMALARIN

‹DENT‹F‹KASYONU ‹Ç‹NKULLANILAN FENOT‹P‹KYÖNTEMLER

• M‹KROORGAN‹ZMALARIN‹DENT‹F‹KASYONU ‹Ç‹NKULLANILAN GENOT‹P‹KYÖNTEMLER


Mikrobiyal Tan›Yöntemlerine Girifl

Prokaryotik tür: Ba¤›ms›zbirçok özellik bak›m›ndanifllevsel olarak yüksekderecede benzerlik gösterenbir strainler toplulu¤u.

G‹R‹fiOrganizmalar›n s›n›fland›r›lmas›, yani ortak özellikleri dikkate al›narak gruplara(taksonlara) ayr›lmas›, biyolojik s›n›fland›rma bilimi olarak tarif edilen taksono-mi’nin konusudur. Taksis terimi Yunanca’da düzenleme, nomos terimi ise kanunanlam›na gelmektedir. Taksonomi daha genifl anlam›yla tan›lama veya tan›mla-ma (identifikasyon), adland›rma (nomenclature) ve s›n›fland›rma (classifi-cation) olmak üzere birbirleriyle ilgili üç ayr› dalda yürütülen çal›flmalar sonucun-da elde edilen verilerin de¤erlendirilmesidir. Tan›mlama; izole edilmifl olan birmikroorganizman›n saf kültürünün morfolojik, kültürel, metabolik (biyokimyasal),serolojik, genetik vb. özelliklerinin belirlenerek cins ve türünün saptanmas›d›r. Ad-land›rma, önceden belirlenmifl ve yay›nlanm›fl kurallar do¤rultusunda, taksonomikgruplara isim verilmesi, s›n›fland›rma ise organizmalar›n ortak özelliklerine bak›la-rak oluflturulmufl gruplar içerisine yerlefltirilmesidir. Taksonomi yerine genelliklesistematik terimi yanl›fl olarak efl anlaml› kullan›lsa da sistematik daha genifl anlam-l› bir kavram olup, organizmanizmalar›n çeflitlili¤inin ve akrabal›¤›n›n incelenme-sidir. Bu amaçla “filogeni” (organizman›n evrimsel geçmiflini) ve “taksonomiyi” biraraya getirir.

Yaflayan organizmalar› s›n›fland›ran taksonomi, bir grup organizman›n di¤ergruplarla olan iliflkilerini ve farkl›l›klar›n› ortaya koyar. Taksonomi ayr›ca bu günekadar s›n›fland›r›lm›fl olan organizmalar›n identifikasyonu için ortak bir referanssa¤lar. Örne¤in, spesifik bir hastal›¤a neden oldu¤u düflünülen bir bakteri, bir has-tadan izole edildi¤inde bu izolat›n özellikleri, daha önce bu izolat› tan›mlamak içinkullan›lm›fl s›n›fland›rma özelliklerinin, bir listesi ile karfl›laflt›r›l›r.

Mikroorganizmalar›n s›n›fland›r›labilmeleri için tan›mlanm›fl ve isimlendirilmiflolmalar› gerekir. Tan›mlanabilmeleri için de öncelikle onlar›n özellikleri belirlen-melidir. Mikroorganizmalar›n tan›mlanabilmesi için onlar›n saf kültürlerinin eldeedilmesi gerekmektedir. Modern sistematik heyecan verici ve dinamik bir aland›r.Moleküler biyoloji ve genetik alan›ndaki yeni teknikler, s›n›fland›rma ve evrim ko-nusuna yeni anlay›fllar kazand›rm›flt›r.

Günümüzde prokaryotik tür, ba¤›ms›z birçok özellik bak›m›ndan ifllevselolarak yüksek derecede benzerlik gösteren bir strain toplulu¤u olarak tan›mlan-maktad›r. Polifazik taksonomide, fenotipik, genotipik ve filogenetik veriler yeni birtürün tan›m› için kullan›lmaktad›r. %97 ya da daha fazla oranda 16S rRNA gen

dizilifl benzerli¤i ya da %70 veya daha yüksek oranda DNA-DNA hibridizasyonugösteren strainler bir tür olarak kabul edilmektedir.

‹dentifikasyon ve s›n›fland›rma nedir?

Bir s›n›fland›rma flemas›nda özellikler listesi yer al›r ve bu flema bir oganizma-n›n identifikasyonuna yard›mc› olan bir karfl›laflt›rma arac› sa¤lar. Organizma iden-tifiye edilirken, daha önce tan›mlanm›fl olan s›n›fland›rma flemas› içerisine yerlefl-tirilir. Mikroorganizmalar pratik amaçlar için identifiye edilir, örne¤in bir enfeksi-yonun uygun flekilde nas›l tedavi edilece¤ini belirlemek için identifiye edilmesi ge-rekir. Ço¤u identifikasyon ifllemi laboratuvarda olas› birkaç test kullan›larak kolay-ca yap›l›r. Protozoonlar, baz› algler ve funguslar genellikle mikroskobik olarakidentifiye edilebilirler. Prokaryotik organizmalar›n ço¤u morfolojik özellikler yö-nünden farkl›l›k göstermez ve flekil ya da boyut bak›m›ndan çok fazla çeflitlili¤esahip de¤illerdir. Sonuç olarak mikrobiyologlar prokaryotlar› identifiye etmek içinbirçok metot gelifltirmifllerdir.

Mikroorganizmalar›n moleküler filogenetik çal›flmalar›nda çeflitli genler kulla-n›lmaktad›r. Filogenetik iliflkileri tan›mlamak için en yayg›n ve yararl› olarak kulla-n›lanlar 16S rRNA’y› kodlayan genlerdir ve bu k›s›m ökaryotlarda 18S rRNA’ya kar-fl›l›k gelir. Bu konuda Ünite 6’da bilgi verilmifltir.

Bakteriyel taksonomi son y›llarda önemli de¤iflikliklere u¤ram›flt›r. Bakterilerinidentifikasyonu için yeni yöntemler ve yeni türlerin yay›nlanmas› için ilave kriter-ler ortaya konmufltur. Taksonomi için polifazik yaklafl›m kullan›lmaktad›r ve fe-notipik analiz, genotipik analiz ve genotipik analizler ile elde edilen sonuçlar›n fi-logenetik olarak yorumlanmas›n› içermektedir. Fenotipik analiz, morfolojik, meta-bolik, fizyolojik ve kimyasal özelliklere dayan›r. Genotipik analizler ise hücreningenom düzeyinde karfl›laflt›rmal› analizine dayan›r. Bu iki tip analiz organizmalar›benzerlik düzeyinde grupland›r›r. Bu analizler filogenetik analiz ile tamamlan›r.Günümüzde polifazik taksonomide bakterinin habitat› ve ekolojisinin önemi de gi-derek artmaktad›r.

M‹KROORGAN‹ZMALARIN SINIFLANDIRILMASI VE‹DENT‹F‹KASYONU ‹Ç‹N KULLANILAN FENOT‹P‹KYÖNTEMLERBir bakterinin belirlenebilen özellikleri türler aras›ndaki farkl›l›klar› ortaya koyma-da kullan›lan pek çok özelli¤i vermektedir. Tipik olarak, yeni bir türü tan›mlarkenve ayr›ca bir bakteriyi identifiye etmek için bu özelliklerin birço¤u ilgili strain yada strainler için belirlenir. Elde edilen sonuçlar daha önceden elde edilmifl bilinenorganizman›n sonuçlar› ile karfl›laflt›r›l›r. Kullan›lan spesifik özellikler organizma-n›n çeflidine ba¤l›d›r ve test için seçilen bu özellikler, daha önceden elde edilengüvenilir bilgiler arac›l›¤› ile belirlenir. Ayr›ca araflt›r›c›n›n amac› da burada önem-li olmaktad›r. Örne¤in, klinik mikrobiyolojide teflhisin h›zl› olmas› oldukça kritik-tir ve burada olas› identifikasyonlar aras›nda en belirgin ay›r›m› yapacak olan özel-likler kullan›l›r. Tablo 11.1’de identifikasyon ve türlerin tan›mlanmas›nda kullan›-lan baz› fenotipik özelliklere örnekler verilmifltir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



1

Fenotipik analiz nedir?

Morfolojik ÖzelliklerMorfolojik ya da yap›sal özellikler, taksonomistlere organizmalar› s›n›fland›rmakiçin yard›mc› olmufltur. Yüksek yap›l› organizmalar genellikle anatomik detaylar›-na göre s›n›fland›r›l›r. Fakat birçok mikroorganizma yap›sal özelliklerine göre s›n›f-land›r›lmas› için oldukça basit yap›dad›r. Metabolik ya da fizyolojik özellikleri fark-l› olabilen organizmalar, bir mikroskopta ayn› görünebilirler. Asl›nda yüzlerce bak-teri türü, küçük basil ya da küçük kok fleklindedir. Hücre morfolojisi filogenetikiliflkiler hakk›nda bize az bilgi verir. Ancak morfolojik özellikler bakterileri identi-fiye etmek için hala kullan›lan araçlard›r.

Diferansiyel BoyamaBakterileri identifiye etmede kullan›lan ilk ad›mlardan biri diferansiyel boyamad›r.Differansiyel boyama birden fazla boya kullan›larak yap›lan mikroskobik incele-medir. Bakterilerin ço¤u ya Gram-negatif ya da Gram-pozitiftir. Di¤er diferansiyelboyamalar, asit-fast boyama gibi, daha s›n›rl› bir mikroorganizma grubu için yarar-l›d›r. Bu boyama yöntemleri hücre duvarlar›n›n kimyasal bileflimine dayal›d›r vebu nedenle duvar içermeyen bakteri ya da farkl› duvarlar içeren Arkea’lar›n iden-tifikasyonu için yararl› de¤ildir. Gram boyama ya da asit-fast boyaman›n mikrosko-bik incelemesi klinik çal›flmalarda h›zl›ca bilgi edinmeyi sa¤lar.

Diferansiyel boyama nedir?

Biyokimyasal TestlerEnzimatik aktiviteler bakterilerin farkl›l›klar›n› ortaya koymak için yayg›n flekildekullan›lmaktad›r. Hatta yak›n iliflkili bakteriler bile, örne¤in belirli bir karbonhidra-t›n fermente edilip edilmedi¤i gibi uygulanan baz› biyokimyasal testler ile farkl›türlere ayr›labilir.

Örne¤in, enterik Gram-negatif bakteriler mikroorganizmalar›n büyük bir hete-rojen grubudur. Habitatlar› insan ve di¤er hayvanlar›n sindirim sistemidir. Bu aile

24311. Ünite - Mikrobiyal Tan› Yöntemler ine Gi r ifl

Temel kategori Özellikler

MorfolojiKoloni morfolojisi, Gram reaksiyonu, hücre büyüklü¤ü ve flekli, flagella

varl›¤›, spor oluflturup oluflturmad›¤›, inklüzyon cisimciklerinin varl›¤›

HareketHareketsiz, kayma hareketi, flagellar hareket, gaz vesikülleri sayesinde ha-

reket, kümeleflme hareketi

Metabolizma

Enerji dönüflüm mekanizmas› (fototrof, kemoorganotrof, kemolitotrof),

baz› karbon, azot ve sülfür bilefliklerinin kullan›m›, flekerlerin fermentas-

yonu, azot fiksasyonu, kültürel flartlar (geliflme faktörü gereksinimi, oksi-

jen gereksinimi, pH vs)

Fizyoloji

Geliflim için gerekli olan s›cakl›k, pH ve tuz aral›¤›, oksijen gereksinimi (ae-

robik, fakültatif anaerobik), oksidaz ya da katalaz varl›¤›, ekstraselüler en-

zimlerin üretimi

Hücre kimyas› Ya¤ asitleri, polar lipitler, solunum kinonlar›

Di¤er özellikler Pigmentler, lüminesens, antibiyotik duyarl›l›¤›, serotip

Tablo 11.1Taksonomik de¤eresahip baz› fenotipiközellikler.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



2

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T


AMAÇLARIMIZAMAÇLARIMIZ N NK ‹ T A P K ‹ T A P

T

3

diare (ishal) hastal›klara neden olan birçok patojen içermektedir. Patojenlerin h›z-l› identifikasyonu için bir k›s›m testler gelifltirilmifltir. Klinikçiler daha sonra uyguntedavi gelifltirirler ve epidemiyologlar hastal›¤›n kayna¤›n› tespit ederler. Entero-bacteriacea ailesinin tüm üyeleri oksidaz negatiftir. Enterik bakteriler aras›nda Esc-herichia, Enterobacter, Shigella, Citrobacter ve Salmonella cinsleri bulunur. Esche-richia, Enterobacter ve Citrobacter laktozu fermente ederek asit ve gaz üretirler.Salmonella ve Shigella’dan bu yönleri ile ayr›labilirler. Örnek olarak fiekil 11.1’dedeniz memelilerinden izole edilmifl olan baz› insan patojeni bakteri türlerini iden-tifiye etmek için kullan›lan biyokimyasal testler gösterilmifltir. Enterik bakterilerincinsleri aras›ndaki farkl›l›¤› ortaya koyan daha ileri biyokimyasal testler fiekil11.2’de gösterilmifltir.

Gram - negatif, glikozdan asit ve gaz üreten, üreaz negatif, indol pozitif bir bakteri izoleetti¤inizi farz edin. Bu bakteri nedir?


Gram reaksiyonu?

Mannheimiahaemolytica

Pasteurellamultocida

Yersiniaenterocolitica

Klebsiellapneumoniae

‹ndol üretimi? Sitrat kullan›m›?

Ürehidrolizi?

Aeromonashydrophyla

37°C de hareket?Plesiomonasshigelloides

Glikoz fermentasyonu?

Erysipelothrixrhusiopathiae

Staphylococeusaureus

Morfoloji

– +

Asit Asit ve gaz Basil Kok

Hay›r Evet

Hay›r Evet

Hay›r Evet Hay›r Evet

fiekil 11.1

Denizmemelilerindenizole edilmifl baz›insan patojenibakteri türleriniidentifiye etmekiçin kullan›lanbiyokimyasaltestler.

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



4

Laktoz fermentasyonu?

E.coli AsetoinÜretimi

Hay›r Evet

Hay›r Evet

Tek karbon kayna¤›olarak sitrik asitin

kullan›m›?

Tek karbon kayna¤›olarak sitrik asitin

kullan›m›?

Shigella:Lizin dekarboksilazüretir

Salmonella:Genellikle H2Süretir

Citrobacter Enterobacter

Hay›r Evet

Hay›r Evet

fiekil 11.2

Enterik bakterilerinbaz› cinsler›n›identifiye etmekiçin metaboliközelliklerinkullan›m›.

Gram - negatif, laktozdan asit üreten ve tek karbon kayna¤› olarak sitrik asiti kullanama-yan bakteri nedir?

Bakterileri identifiye etmek için gerekli olan zaman, h›zl› identifikasyon yön-temleri ya da seçici ve farkl› ortamlar›n kullan›m› ile mümkün oldu¤u kadar azal-t›labilir. Bilindi¤i gibi seçici ortamlar istenilen organizman›n geliflimini destekleyip,rekabetçi organizman›n geliflimini bask›layan içerikler içermektedir. Mayalar, di¤erfunguslar ve de bakteriler için h›zl› biyokimyasal sistemler gelifltirilmifltir.

T›bbi önemi olan bakteri gruplar› için, örne¤in enterikler gibi, h›zl› identifikas-yon araçlar› üretilmifltir. Bu araçlar, birçok biyokimyasal testi ayn› anda gerçeklefl-tirmek için tasarlanm›flt›r ve bakterileri 4-24 saat içerisinde identifiye edebilirler. Bubazen nümerik identifikasyon olarak adland›r›l›r, çünkü her bir testin sonucubir say›y› belirler. En basit flekilde pozitif bir test için 1 de¤eri, negatif test için ise0 de¤eri verilir. Ço¤u ticari test kitlerinde, test sonuçlar› 1-4 aras›nda de¤er almak-tad›r. Bu testler oldukça güvenilir temellere dayan›r ve bütün testler ayn› önemde-dir. Elde edilen tüm sonuçlar bilinen organizmalar›n bir veri taban› ile karfl›laflt›r›-l›r (fiekil 11.3.)

Efl zamanl› test sonuçlar›n›n bir bilgisayarda yorumlanmas› gerekir ve üretici ta-raf›ndan bu sa¤lan›r. Bu örnekte (fiekil 11.3), test sonuçlar› Enterobacter cloacaebakterisini göstermektedir. Biyokimyasal testlerin bir s›n›rlamas› mutasyonlar veplazmit aktar›m›d›r. Bunlar farkl› özellikte strainlerin ortaya ç›kmas›na neden ola-bilir. Çok say›da test kullan›lmad›kça, bir organizma do¤ru flekilde tan›mlanama-yabilir. API, VITEK gibi otomotik biyokimyasal test sistemleri h›zl› identifikasyonsa¤layan test sistemlerine örnektir.

Ayr›nt›l› bilgi için (http://industry.biomerieux-usa.com/industry/cosmetic/api/index.htm)adresini kullanabilirsiniz.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



5

fiekil 11.3

Nümeriktaksonomiye dayal›biyokimyasalidentifikasyon.

Glu

cose

Gas

Lysi

ne

Orn

ithin

e

H25

‹ndo

le

Ado

nito

l

Lact

ose

Ara

bino

se

Sorb

itol

V-P

Dul

cito

lPh

enyl

alan

ine

Ure

ase

Citr

ate

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



Serolojik Testler Seroloji, serum ve serumda meydana gelen immün cevap çal›flmalar›n› içeren birbilimdir. Mikroorganizmalar antijeniktir yani hayvan vücuduna girdiklerinde anti-kor oluflumunu sa¤larlar. Gram-negatif bakterilerin d›fl membranlar›ndaki lipopo-lisakkaritler (LPS) yani, somatik O antijenleri özellikle Salmonella’lar›n serolojikgruplar›n›n belirlenmesinde, flagella H-antijeni ise Listeria ve Salmonella’lar›n tip-lendirilmelerinde kullan›l›r. ‹dentifikasyonda serolojik özelliklerin kullan›lmas› ilebirçok mikroorganizma h›zl› bir flekilde tan›mlan›r.

Antikorlar kanda dolaflan proteinlerdir ve bakterilerle (antijen) oldukça spesifikbir flekilde birleflirler. T›bbi öneme sahip birçok mikroorganizman›n identifikasyo-nunda kullan›lan antikor solüsyonlar› ticari olarak mevcuttur. Bilinmeyen bir bak-teri bir hastadan izole edilirse, bilinen antiseruma karfl› test edilir ve genellikle h›z-l› bir flekilde identifiye edilir.

Lam aglütinasyon testi olarak adland›r›lan ifllemde (bak›n›z ünite 10), bilinme-yen bir bakteri örne¤i lam üzerine bir damla halinde damlat›l›r. Daha sonra, herdamla üzerine bilinen farkl› bir antiserum eklenir. Bakteriler bir tür ya da türe kar-fl› üretilen antikor ile kar›flt›¤›nda agglütine olur; pozitif test aglütinasyonun varl›¤›ile belirlenir. Serolojik testler sadece mikrobiyal türler aras›nda de¤il ayr›ca tür içe-risindeki strainler aras›ndaki farkl›l›¤› da ortaya koyar. Farkl› antijene sahip strain-ler serotip, serovar olarak adland›r›l›r.

ELISA (Enzyme-linked immünosorbent assay) testleri ayn› anda çok çukurlumikrotitrasyon petrilerinde gerçeklefltirilir ve pek çok hastal›k taramas›nda örne-¤in, AIDS hastal›¤› etmeni virüse (HIV) karfl› antikor varl›¤›n› belirlemede kullan›-l›r. Bu testlerle ilgili ayr›nt›l› bilgiler 10. ünitede verilmifltir.

Bir di¤er serolojik test, Western blotting, hasta kan serumundaki antikorleriidentifiye etmek için veya ELISA testlerini do¤rulamak amac›yla özellikle HIV en-feksiyonlar›nda kullan›l›r.

Serotip ya da serovar nedir?

Faj TiplendirmesiSerolojik testler gibi faj tiplendirmesi, bakteriler aras›ndaki benzerlikleri bulmayaçal›fl›r. Faj tiplendirmesi bir bakterinin hangi faja duyarl› oldu¤unu belirler. Bilindi-¤i gibi bakteriyofajlar bakteri virüsleridir ve bakteri hücrelerini enfekte ederek on-

lar›n lize olmas›n› sa¤lar. Bakteriyofajlarçok fazla özelleflmifllerdir, genellikle sa-dece belli bir türün üyelerini ya da birtürün belirli strainlerini enfekte ederler.Bir bakteriyel strain iki farkl› faja karfl›duyarl› olabilirken, ayn› türün di¤er strai-ni iki faja ilaveten üçüncü bir faja da du-yarl› olabilir.

Agar üzerinde geliflmifl bir bakteri ha-l›s› üzerine testte kullan›lacak olan farkl›faj tiplerinden bir damla aktar›l›r. Fajlarbakterileri enfekte edebilirlerse bu böl-gelerde bakteri hücreleri lize olaca¤› içinplak olarak adland›r›lan fleffaf bölgeler


Bakterilerienfekte edenfajlar›noluflturduklar›çeflitli tiptekiplaklar(Tortora2007).

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



6

fiekil 11.4

ortaya ç›kacakt›r (fiekil 11.4). Bakteriyofajlar›n say›s› bakteri hal›s› üzerine belli birhacimde pipetlendiklerinde oluflturduklar› plaklar›n say›s›na (pob=plak oluflturanbirim) oranlanarak belirlenebilir.

Faj pla¤› nedir?

Ya¤ Asiti Metil Esterlerinin (FAME) Analizi Bakteriler oldukça çeflitli ya¤ asidi sentezlerler ve genelde ya¤ asitleri türler içinözeldir. Hücresel ya¤ asitlerini ay›ran ticari sistemler bilinen organizmalar›n ya¤asidi profillerini karfl›laflt›rmak için tasarlanm›flt›r. Ya¤ asidi profilleri FAME (ya¤asidi metil ester) olarak adland›r›l›r, klinik amaçl› olarak ve halk sa¤l›¤› laboratu-varlar›nda kullan›labilir. FAME metodu bakterilerin identifikasyonunda popülerbir yöntemdir. Bakteri hücre membran›nda mevcut olan ya¤ asitlerinin tipi ve ora-n›n› belirleyerek identifikasyonu sa¤lar. Prokaryotlardaki ya¤ asidi kompozisyonuoldukça de¤iflken oldu¤undan (zincir uzunlu¤u, doymam›fl gruplar›n, halkal›gruplar›n, dallanm›fl zincirlerin ya da hidroksi gruplar›n varl›¤› ya da yoklu¤u),belirli bir bakterinin ya¤ asidi profili bakteri identifikasyonu aç›s›ndan oldukçayararl› olmaktad›r.

Tam bir analiz için, standart koflullar alt›nda gelifltirilmifl bir kültürün hücreselhidrolizatlar›ndan ekstre edilen ya¤ asitleri, metil esterlerini oluflturmak için kim-yasal olarak türevlendirilir. Bu uçucu türevler gaz kromotografisi ile tan›mlan›r.Bilinmeyen bir bakteriden elde edilen ya¤ asitlerinin tipi ve miktar›n› gösterenkromotogram, ayn› koflullar alt›nda gelifltirilmifl olan binlerce referans bakteridenelde edilen ya¤ asidi profilleri ile karfl›laflt›r›l›r ve bilinmeyen bakteri tan›mlan›r(fiekil 11.5).

Flow Sitometri ‹le ‹dentifikasyonFlow sitometri bakterileri kültüre almadan identifiye etmede kullan›l›r. Flow sito-metrede ölçüm süspansiyon içindeki hücrelerin ölçüm yap›lacak olan aparattanbirer birer geçmesiyle yap›l›r. Bir süspansiyon halindeki hücre ya da partiküller,lazer ›fl›¤› ile ayd›nlat›lmakta olan bir bölmeden geçirilir; hücrelerin ›fl›¤›n önün-den geçerken verdikleri sinyaller toplanarak analiz edilir. En basit metot, hücre-ler ve onlar› çevreleyen ortam aras›ndaki elektriksel iletkenlikteki farkl›l›¤›n belir-lenmesi ile bakteri varl›¤›n›n tespit edilmesidir. S›v›, bir lazer ile görüntülendi¤in-de, saç›lan ›fl›k sinyallere dönüfltürülür. Bu sinyaller dijital hale getirilir ve histog-ramlar olarak ekrana aktar›l›r. Bu histogramlar hücrenin boyutu, flekli, yo¤unlu¤uve yüzeyi hakk›nda bilgi sa¤lar. Bu bilgiler bir bilgisayar ile analiz edilir. Do¤alolarak floresan özelli¤e sahip hücrelerin örne¤in Pseudomonas ya da floresan bo-yalar ile etiketlenmifl hücrelerin belirlenmesi için de bu yöntem kullan›labilir. Öl-çüm s›ras›nda hücreler canl› veya sabit fazda ve s›v› içinde hücreler halinde tektek ask›da olmal›d›r. Hücreleri içeren süspansiyon sürekli bir ak›flla lazer ›fl›n›içinden geçmelidir.


S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T




K ‹ T A P



7

M‹KROORGAN‹ZMALARIN SINIFLANDIRILMASI VE‹DENT‹F‹KASYONU ‹Ç‹N KULLANILAN BAZI GENOT‹P‹K YÖNTEMLERKarfl›laflt›rmal› genom analizi bakteri türleri aras›ndaki birçok özelli¤in ay›r›m›n›sa¤lar. Genotipik analiz mikrobiyal taksonomide özellikle uygulanan bir yoldur,çünkü DNA seviyesinde bir yaklafl›m getirir. Sorulan sorulara ba¤l› olarak birçokgenotipik analiz metodu kullan›lmaktad›r (Tablo 11.2). DNA-DNA hibridizasyonuve DNA parmakizi profili mikrobiyal taksonomide en yayg›n olarak kullan›lanyöntemlerdir.

DNA-DNA HibridizasyonuE¤er çift iplikli DNA molekülü ›s› ile muamele edilirse, karfl›l›kl› ipliklerde bulunanbazlar aras›ndaki hidrojen ba¤lar› k›r›l›r ve iplikler ayr›l›r. E¤er bu tek iplikçiklerdaha sonra yavaflça so¤utulursa orijinal çift iplikçikli DNA molekülü yeniden olu-flur. Bu teknik iki farkl› organizmadan elde edilen ayr›lm›fl DNA ipliklerine uygu-land›¤›nda iki organizman›n baz diziliflleri aras›ndaki benzerlik derecesini belirle-mek mümkündür. Bir hibridizasyon deneyinde genomik DNA bir organizmadanizole edilir ve 32P ya da 3H ile radyoaktif olarak iflaretlenir. Oldukça küçük parça-lara bölünür ve ›s›t›larak iki iplikçi¤e ayr›l›r. Bu tek iplikçik ikinci bir organizma-dan ayn› flekilde haz›rlanm›fl iflaretli olmayan DNA iplikçi¤i ile kar›flt›r›l›r. Dahasonra DNA kar›fl›m› so¤utulur ve tek iplikçikler yeniden birleflir. Çift iplikli DNA,


METOD Tan›mlama/Uygulama

DNA-DNA

H‹BR‹D‹ZASYONU

Sekans benzerli¤inin genom çap›nda karfl›laflt›r›lmas›. Cins içerisin-

deki türlerin ayr›m›n› sa¤lar

DNA PARMAK ‹Z‹

PROFILLENDIRME

Bir tür içerisindeki strainlerin ve türler aras›ndaki farkl›l›¤›n h›zl› bir

flekilde ortaya konmas›n› sa¤lar.

GC ORANI

Genomdaki Guanin ve Sitozin baz çifti yüzdesi. Taksonomide düflük

s›kl›kta kullan›l›r, çünkü ayr›m gücü düflüktür. E¤er iki organizman›n

GC oran› %5’den daha fazla farkl›l›k gösteriyorsa, bunlar yak›n ilifl-

kili olamazlar. Benzer ya da hatta ayn› GC oranlar›na sahip olan or-

ganizmalar bile yak›n iliflkili olmayabilirler.

Tablo 11.2Bakteriyeltaksonomidekullan›lan baz›genotipik yöntemler.

Ya¤ asitlerinin ekstraksiyonu

Metil ester türevlerinin elde edilmesi

Gaz Kromotografisi

Piklerin veritaban›ndaki piklerile karfl›laflt›r›lmas›

Organizman›nidentifikasyonu

Çeflitli ya¤ asit metilesterlerinden elde

edilen pikler

fiekil 11.5

BakteriyelidentifikasyondaYa¤ asit metil ester(FAME) analizi(Madigan ve ark.2002).

hibridize olmadan kalan DNA’dan ayr›l›r. Bunu takiben, hibridize DNA’daki radyo-aktivite miktar› belirlenir ve %100 olarak kabul edilen kontrol ile karfl›laflt›r›l›r (fie-kil 11.6). Bu yöntem nükleik asit hibridizasyonu olarak bilinir ve e¤er iki türbenzer ya da yak›n iliflkili ise, nükleik asit sekanslar›n›n diziliflleri büyük bir k›sm›da ayn› flekilde benzerdir prensibine dayan›r. Yöntem bir organizmadan elde edi-len DNA iplikçiklerinin di¤er organizmadan elde edilen DNA iplikçikleri ile hibri-dize (komplementer=tamamlay›c› bazlar›n ba¤lanmas›) olma yetene¤ini ölçer.

Benzer hibridizasyon reaksiyonlar› herhangi tek iplikli nükleik asit zincirleri(DNA-DNA, RNA-RNA, DNA-RNA) aras›nda oluflabilir. Bir RNA kopyas› DNA-RNAhibrit molekülünü oluflturmak için ayr›lm›fl bir DNA kal›b› ile hibridize olabilir.Nükleik asit hibridizasyon reaksiyonlar›, bilinmeyen organizmalar› identifiye et-mek için ve mikroorganizmalar›n varl›¤›n› belirlemede kullan›lan birçok tekni¤intemelini oluflturur.

‹ki organizma benzer genlere sahipse, gen sekanslar› da benzer olaca¤›ndanDNA’lar›n›n büyük oranda hibridize olmas› beklenir. Böylece, iki organizman›ngenomlar› aras›ndaki DNA-DNA hibridizasyonunun ölçülmesi, iki organizma ara-s›ndaki benzerli¤in kabaca bir göstergesidir. DNA-DNA hibridizasyonu bu neden-le organizmalar aras›ndaki farkl›l›¤›n ortaya konmas› aç›s›ndan yararl› bir araçt›r.

DNA-DNA hibridizasyonu oldukça hassas bir yöntemdir ve bu nedenle çokbenzer organizmalar›n farkl›l›¤›n› ortaya koymak için yayg›n olarak kullan›lan biryöntemdir. ‹ki organizmay› ayn› taksonomik düzeye atamak için iki DNA aras›n-daki hibridizasyon derecesinin ne kadar olaca¤› sabit olmamakla birlikte, % 70 vedaha büyük hibridizasyon miktar› test edilen iki strainin ayn› tür oldu¤unun birgöstergesidir. ‹ki organizman›n ayn› cinse yerlefltirilmesi için en az % 25 oran›ndahibridizasyon derecesi olmas› gerekir. Örne¤in yak›n iliflkili olmayan Clostridium(Gram-pozitif) ve Salmonella (Gram-negatif) % 10 ya da daha düflük oranda birhibridizasyon oran› göstermektedir.

Polimeraz Zincir Reaksiyonu (Polymerase Chain Reaction= PCR)Polimeraz zincir reaksiyonu DNA içerisinde yer alan, dizisi bilinen iki segment ara-s›ndaki özgün bir bölgeyi enzimatik olarak ço¤altmak için uygulanan tepkimelereverilen ortak bir isimdir. Bir mikroorganizma geleneksel yöntemler ile kültür edile-medi¤inde, enfeksiyona neden olan etmen tan›namayabilir. Ancak, polimeraz zin-cir reaksiyonu (polymerase chain reaction =PCR) olarak adland›r›lan teknik,elektroforezde test edilecebilecek seviyede mikrobiyal DNA miktar›n› ço¤altmakiçin kullan›labilir. Polimeraz zincir reaksiyonu ya da PZR, moleküler biyolojide uy-gulanan bir teknik olup, basitçe tüpte nükleik asitlerin uygun koflullarda ço¤alt›lma-s› olarak tan›mlanabilir. Spesifik bir mikroorganizma için bir primer kullan›ld›¤›nda,amplifiye say›s› artm›fl DNA’n›n varl›¤› mikroorganizman›n var oldu¤unu iflaret eder.

PCR, bir çeflit “in vitro klonlama”d›r. PCR reaksiyonu, DNA’n›n iki zincirininyüksek ›s› ile birbirinden ayr›lmas› (denatürasyon) ve daha sonra sentetik oligo-nükleotidlerin hedef DNA’ya ba¤lanmas›n› (hibridizasyon) takiben, zincirin uza-mas› (polimerizasyon) ve bu döngülerin belirli say›da tekrarlanmas› ile gerçekleflir.Bu üç ad›m (denatürasyon/primer ba¤lanmas›/uzama) bir PCR döngüsünü olufltu-rur. Her ad›m farkl› ›s›larda gerçeklefltirilir (fiekil 11.7).


PCR nedir?

DNA Parmakizi (DNA Fingerprinting)Asl›nda bir organizman›n DNA bazlar›n›n tüm sekans›n› (diziliflini) belirlemek müm-kündür fakat oldukça fazla zaman gerektirdi¤i için bu pratik olmayan bir identifi-kasyon yöntemidir. Ancak DNA’yi belirli bazlardan kesen restriksiyon enzimlerininkullan›m› farkl› organizmalardaki baz sekanslar›n› karfl›laflt›rma imkan› sa¤lar.


Karfl›laflt›r›lanorganizmalar

Organizma 1

Genomik DNA

Organizma 2

Genomik DNA

kesilir ve etiketlenir kesilmifl DNA

›s› ile denatüreedilir

(a)

Hibridizasyon

iki organizmadan elde edilen DNA kar›flt›r›l›r

hibridize olmam›fl organizma 2 DNA’s›

Hibridize DNA

Hibridize DNA

(b)

Sonuçlar ve Yorum:

100% < 25%

(c)

ayn› türler ayn› cins fakatfarkl› türler

farkl›cinsler

hibridizasyon yüzdesi

100 75 50 25 0 ayn› strain(kontrol)

1 ve 2 muhtemelenfarkl› cinslerdir

fiekil 11.6

Nükleik asithibridizasyonu(Madigan ve ark.2009).

S O R U

D ‹ K K A T

SIRA S ‹ZDE

DÜfiÜNEL ‹M

SIRA S ‹ZDE

S O R U

DÜfiÜNEL ‹M

D ‹ K K A T


AMAÇLARIMIZAMAÇLARIMIZ N N

8

DNA Baz KompozisyonuMikroorganizmalar›n s›n›fland›r›lmas›nda, protein ve nükleik asit sekanslar›n›n be-lirlenerek kullan›lmas›, en do¤ru yaklafl›m olarak görülmektedir. Nükleik asitler or-ganizman›n sahip oldu¤u özellikleri belirleyen genlerin kayna¤›, proteinler ise genürünleridir. Proteinlerdeki aminoasit sekanslar› do¤rudan RNA dizilerini yans›tt›-¤›ndan proteinleri kodlayan gen dizileri de belirlenmifl olur. Bu nedenle farkl› mik-roorganizmalardan elde edilen protein dizi analiz sonuçlar›n›n karfl›laflt›r›lmas› tak-sonomik çal›flmalarda kullan›lmaktad›r. Ayr›ca mikroorganizmalar›n genomlar›do¤rudan karfl›laflt›r›lmakta ve taksonomik benzerlik analiz edilmektedir. Bu amaç-la kullan›lan en uygun ve basit teknik, DNA molekülündeki guanin (G) ve sitozin(C) bazlar›n›n oran›n›n belirlenmesidir. Bu baz kompozisyonu genellikle guaninart› sitozin (G + C) yüzdesi olarak ifade edilir. Teorik olarak bir türün baz kompo-zisyonu sabittir; bu nedenle farkl› türlerdeki G +C içeri¤inin karfl›laflt›r›lmas› türleraras›ndaki iliflkilerin derecesini ortaya koyar. Bilindi¤i gibi DNA’daki her bir gu-anin (G) sitozine (C) eflittir. Benzer flekilde, her bir adenin (A), timine (T) eflittir.Bu nedenle DNA’n›n GC baz çiftlerinin yüzdesi bize AT baz çiftlerinin de yüzdesi-ni verir (GC +AT = %100). Hayvan ve bitkilerde DNA içindeki G + C oran› %30-50aras›nda de¤iflirken, ökaryotik ve prokaryotik mikroorganizmalarda G + C yüzde-si genifl bir aral›kta de¤iflim göstermektedir (%25-80).

Sonuç olarak, yak›n iliflkili iki organizma benzer genlere sahiptir ve DNA’lar›n-daki baz çeflitlili¤i de benzerdir. Ancak, GC baz çifti yüzdesinde %10 dan fazla birfarkl›l›k varsa (örne¤in bir bakterinin DNA’s› %40 GC ve di¤er bakteri %60 GC içe-riyorsa) bu iki organizma muhtemelen yak›n iliflkili de¤ildir. Elbetteki ayn› GC yüz-desine sahip iki organizman›n yak›n iliflkili olmas› mutlak zorunlu de¤ildir, çünküDNA’daki bazlar›n say›s› ayn› olsa bile dizilimleri farkl› olabilir. Aralar›ndaki filoge-netik iliflkinin ortaya konmas› için di¤er destekleyici testlerin de yap›lmas› gerek-mektedir. Bu analiz daha çok birbirine yak›n akraba strainler aras›nda kullan›l›r.


fiekil 11.7

Kal›p DNA

1. Aflama: Denatürasyon(94°C’de 1 dk)

2. Aflama: Primerinba¤lanmas›

(50-54°C’de 1 dk)

3. Aflama: Yeni zincirinsentezi

(72°C’de 2 dk)

Bir PCR iflleminintemel basamaklar›

G + C içeri¤ine ait verilerin iki aç›dan taksonomik de¤eri vard›r. Birincisi, %G + C oran›, di¤er özellikler kullan›larak gelifltirilen flemalar›n teyit edilmesinisa¤lar. E¤er mikroorganizmalar ayn› takson içerisinde görülüyor, fakat G+ Ciçerikleri bak›m›ndan benzerlik göstermiyorsa, belki de taksonun alt gruplarabölünmesi gerekiyordur. ‹kincisi, DNA içindeki G + C yüzdeleri bakteri cinsle-rinin karakterizasyonu için de bilgi vermektedir. Çünkü cins içindeki G + C içe-ri¤i varyasyonlar› %10’dan azd›r, fakat cinsler aras›ndaki farkl›l›klar›n çok dahabüyük oldu¤u kabul edilmektedir. Örne¤in her ikisi de Gram pozitif kok gru-bunda olan Staphylococcus’da G + C oran› % 30-38 iken Micrococcus cinsinde% 64-75 aras›ndad›r. Buna karfl›l›k bu cinslerin birçok özelli¤i ortakt›r.

Ribotiplendirme ve Ribozomal RNA SekanslamarRNA temeline dayanan filogenetik analizlerden elde edilen bilginin bakteriyelidentifikasyon amac›yla kullan›lmas› ribotiplendirme olarak adland›r›l›r. 16SrRNA’y› kodlayan genlerin restriksiyon enzimleri ile kesilmesi ile elde edilen DNAfragmentleri analiz edilerek mikroorgoorganizmalar identifiye edilirler.

DNA, spesifik bir rRNA primeri kullan›larak PCR ile amplifiye edilir. Amplifiyeedilen rRNA dizilifli daha sonra bir ya da daha fazla restriksiyon enzimi kullan›la-rak kesilir, fragmentler elektroforez ile ayr›l›r ve elde edilen bant profilleri karfl›lafl-t›r›l›r. Amplifiye fragmentlerdeki rRNA genleri organizmalar aras›ndaki evrimseliliflkileri belirlemek için sekanslanabilir yani baz diziliflleri saptanabilir. Bu teknikyeni keflfedilen organizmalar›n s›n›fland›r›lmas› için oldukça yararl›d›r. Bununlabirlikte, özel türleri tan›mlamak için daha spesifik problar gereklidir.

Organizmalar›n 16S rRNA gen sekanslar›ndaki farkl›l›klar restriksiyon enzimle-ri taraf›ndan tan›nan kesim bölgelerinin varl›¤› ya da yoklu¤u ile belirlenir. Özelbir bakteriyel türün DNA bant patterni ya da ribotipi kendine hast›r ve bu da tür-ler aras›ndaki ve bir türün farkl› strainleri aras›ndaki ay›r›m› sa¤lamaktad›r. Otoma-tik ribotiplendirme sistemleri oldukça spesifik ve h›zl› olmas› nedeniyle klinik tefl-histe, g›da, su ve içeceklerdeki bakterilerin identifikasyonu ve strainlerin belirlen-mesi için oldukça güvenilir bir yöntem olarak kullan›lmaktad›r.



Mikrobiyal tür, identifikasyon ve s›n›fland›rma

terimlerini aç›klayabilmek,

Mikrobiyolojide tan›mlanan türler ayn› özellikle-ri paylaflan strainler olarak tan›mlanmaktad›r.Mikrobiyolojide tan›mlanan türler filogenetik ola-rak monofiletiktir yani bir ortak atay› ve o ortakatadan ortaya ç›km›fl bütün türleri içerir. Ayr›caDNA sekanslar› türlere özeldir. Mikrobiyal iden-tifikasyon izole edilmifl olan bir mikroorganiz-man›n saf kültürünün morfolojik, kültürel, meta-bolik (biyokimyasal), serolojik, genetik vb. özel-liklerinin belirlenerek cins ve türünün saptanma-s›d›r. Adland›rma, önceden belirlenmifl ve yay›n-lanm›fl kurallar do¤rultusunda, taksonomik grup-lara isim verilmesi, s›n›fland›rma ise organizma-lar›n ortak özelliklerine bak›larak oluflturulmuflgruplar içerisine yerlefltirilmesidir.

Fenotipik mikrobiyal identifikasyon yöntemlerini

aç›klayabilmek,

Mikroorganizmalar›n identifikasyonunda kulla-n›lan fenotipik özellikler, morfoloji, hareket, me-tabolizma, fizyoloji, hücre kimyas›, antibiyotikduyarl›l›¤› gibi kriterlerdir. Fenotipik testler, mor-folojik özellikler, diferansiyel boyama, biyokim-yasal testler, seroloji, faj tiplendirmesi, ya¤ asitprofili (FAME), flow sitometri ile analiz fleklindegrupland›r›labilir.

Genotipik mikrobiyal identifikasyon yöntemleri-

ni aç›klayabilmek,

Mikroorganizmalar› tan›mlamak için fenotipikanalizleri yan›nda genotipik analizlerinin de ya-p›lmas› gerekmektedir. Ayn› fenotipik özelli¤esahip olan mikroorganizmalar genotipik aç›danfarkl›l›k gösterebilmektedir. Fenotipik analizleringenotipik analizler ile desteklenmesi mikroorga-nizmalar›n filogenetik olarak do¤ru bir flekildeidentifikasyonunu sa¤lar. Sorulan sorulara ba¤l›olarak birçok genotipik analiz metodu kullan›l-maktad›r. Bu analizler aras›nda DNA-DNA hibri-dizasyonu, DNA profillendirme, GC oran›, Ri-botiplendirme, en çok kullan›lan yöntemler ara-s›ndad›r.

Mikrobiyal identifikasyon yöntemlerinin birlikte

kullan›m›n› de¤erlendirebilmek,

Mikroorganizmalar aras›ndaki evrimsel iliflkileriincelemek için fenotipik ve genotipik analizlerinbirlikte de¤erlendirilerek polifazik yaklafl›m ilefilogenetik analizin ortaya konmas› oldukçaönemlidir. 16S rRNA sekans benzerlik analizi,prokaryot ve ökaryotlar için oldukça geçerli biryöntem haline gelmifltir. Di¤er moleküler teknik-lerle birlikte rRNA yaklafl›m›, mikrobiyal çeflitlili-¤inin analizi konusunda büyük bir potansiyel do-¤urmufltur ve rRNA yaklafl›m› yeni mikroorganiz-malar›n identifikasyonu için kültürden ba¤›ms›zolarak gelifltirilmifl tekniklere bir alternatif sa¤la-maktad›r. Mikrobiyal çeflitlili¤in çal›fl›lmas›ndauygulanacak yöntemin seçilmesi amaca ve analizedilecek örne¤e göre de¤iflebilmektedir. 16SrRNA gen bölgesinin evrimsel süreçte oldukçakorunmufl bir bölge olmas› ve mikroorganizma-lar›n identifikasyonu için oldukça güvenilir so-nuçlar vermesi nedeniyle bu gen bölgesinin ana-lizi, hem elde edilen izolatlar›n tan›mlanmas› hemde kültivasyon yapmadan mikrobiyal çeflitlili¤inbelirlenmesi aç›s›ndan oldukça önemlidir.

Özet

1NA M A Ç

2NA M A Ç

3NA M A Ç

4NA M A Ç


I. % 97 ya da daha fazla oranda 16S rRNA gen sekansbenzerli¤i

II. Ayn› metabolik yola sahip olan mikroorganizmalarIII. Benzer biyokimyasal test sonuçlar›na sahip olan

mikroorganizmalarIV. % 70 ya da daha yüksek DNA-DNA hibridizasyonu

gösteren strainler

1. Yukar›dakilerden hangileri mikrobiyal tür kavram›ile ilgili do¤ru ifadelerdendir?

a. Yaln›z Ib. I ve IIIc. II ve IIId. I ve IVe. I, II, III ve IV

2. Mikroorganizmalar›n identifikasyonu için kullan›lanya¤ asidi analizinde afla¤›dakilerden hangisi ölçülür?

a. Hücre membran›nda mevcut ya¤ asitlerinin tipib. Hücrelerde depo edilen ya¤ asitlerinin tipic. Mikroorganizmalar›n etraf›na sald›klar› ya¤ asit-

lerinin tipid. Hücre duvar›ndaki ya¤ asitlerinin tipie. Mikroorganizmalar›n geliflme ortam›ndaki ya¤

asitlerinin tipi

3. Afla¤›dakilerden hangisi mikroorganizmalar›n iden-tifikasyonu için kullan›lan fenotipik yöntemlerdan biride¤ildir?

a. Morfolojik Özelliklerb. Serolojic. Faj Tiplendirmesid. DNA-DNA hibridizasyonue. Flow Sitometri

4. Afla¤›dakilerden hangisi mikroorganizmalar›n geno-tipik identifikasyonu için kullan›lan yöntemlerdan biride¤ildir?

a. Polimeraz Zincir Reaksiyonu (Polymerase ChainReaction - PCR)

b. DNA Fingerprinting (DNA Parmakizi)c. Ribotiplendirme ve Ribozomal RNA Sekanslamad. Southern Blott›ng e. Serolojik testler

5. Afla¤›dakilerden hangisi diferansiyel boyama ile ilgilido¤ru bir ifadedir?

a. Bakterilerin Gram reaksiyonu hakk›nda bilgi ver-mez

b. Tek bir boya kullan›l›rc. Mikroorganizmalar›n identifikasyonu için temel

yöntemlerdendird. Arkealar›n tan›mlanmas›na katk› sa¤lare. Bu boyama sayesinde hücrelerdeki pigment içe-

ri¤i belirlenir

6. Afla¤›dakilerden hangisi seroloji ve serolojik testleriçin do¤ru bir ifadedir?

a. ‹mmun cevap oluflumuna neden olan kimyasalmaddeler antikor olarak adland›r›l›r

b. H-antijeni somatik antijendirc. Serolojik özellikler immünolojik bilgi sa¤lar fa-

kat identifikasyon için kullan›lmazd. Antikorlar kanda dolaflan proteinlerdir ve bakte-

rilerle spesifik bir flekilde birleflirlere. Bakteri hücrelerinin tüm yüzeyi ayn› antijenik

özelli¤e sahiptir

7. Afla¤›dakilerden hangisi hibridizasyon ile ilgili ola-rak do¤ru bir tan›mlamad›r?

a. ‹ki farkl› organizman›n baz sekanslar› aras›nda-ki benzerlik ölçülebilir

b. Bu yöntem sadece DNA-DNA iplikçikleri aras›n-da gerçekleflir

c. %25 ve daha fazla hibridizasyon oran› ayn› tü-rün bir iflaretidir

d. Radyoaktif maddelerin kullan›lmad›¤› tek identi-fikasyon yöntemidir

e. Yöntem DNA sekanslar›n› belirler

8. Serolojik testler ve faj tiplendirmesi için afla¤›daki-lerden hangisi yanl›fl bir ifadedir?

a. Serolojik testler gibi faj tiplendirmesi, bakterileraras›ndaki benzerlikleri bulmaya çal›fl›r

b. G›da kaynakl› enfeksiyonlar›n kayna¤› faj tip-lendirmesi ile izlenebilir

c. Bakteriyofajlar genellikle sadece belli bir türünüyelerini ya da bir türün özel strainlerini enfek-te ederler

d. Bakteriyofajlar bakteriyel virüslerdir ve bakterihücrelerini enfekte ederek onlar›n lize olmas›n›sa¤lar

e. Serolojik testler sadece antijenik yap›daki bakte-rilerin varl›¤›n› belirler.



9. PCR yöntemi için afla¤›dakilerden hangisi gereklide¤ildir?

a. DNA b. Ço¤alt›lacak olan bölgeyi sa¤dan ve soldan çev-

releyen bir çift sentetik primerc. dNTP’ler (A,T,C,G)d. Is›ya dayan›kl› DNA-Polimeraz enzimie. Radyoaktif etiketli problar

10. Bacillus ve Escherichia farkl› genuslara ait iki bak-teridir. Bu bakterilerle ilgili olarak afla¤›dakilerden han-gisi kesinlikle söylenemez?

I. Her iki bakterinin Gram boyama sonucu ayn›d›rII. Her iki bakteriye ait olan 16S ribozomal RNA se-

kans› %97’nin üzerindedir.a. Yaln›z Ib. Yaln›z IIc. I ve IId. I veya II.e. Hiçbiri

1. d Ayr›nt›l› bilgi için “Girifl” k›sm›na bak›n›z.2. a Ayr›nt›l› bilgi için “Ya¤ asit profili (FAME)’’

konusuna bak›n›z.3. d Ayr›nt›l› bilgi için “Mikroorganizmalar›n s›n›f-

land›r›lmas› ve identifikasyonu için kullan›lanfenotipik metodlar” konusuna bak›n›z.

4. e Ayr›nt›l› bilgi için “Mikroorganizmalar›n s›n›f-land›r›lmas› ve identifikasyonu için kullan›langenotipik metodlar’’ konusuna bak›n›z.

5. c Ayr›nt›l› bilgi için “Diferansiyel boyama”konusuna bak›n›z.

6. d Ayr›nt›l› bilgi için “Seroloji’’ konusuna bak›n›z.7. a Ayr›nt›l› bilgi için “DNA-DNA Hibridizasyonu’’

konusuna bak›n›z.8. e Ayr›nt›l› bilgi için “Seroloji” konusuna bak›n›z.9. e Ayr›nt›l› bilgi için “Polimeraz Zincir Reaksiyonu

(Polymerase Chain Reaction - PCR)” konusunabak›n›z.

10. b Ayr›nt›l› bilgi için “11. Ünitenin tümünü”okuyunuz.




S›ra Sizde 1

Tan›mlama; izole edilmifl olan bir mikroorganizman›nsaf kültürünün morfolojik, kültürel, metabolik (biyo-kimyasal), serolojik, genetik vb. özelliklerinin belirle-nerek cins ve türünün saptanmas›d›r. S›n›fland›rma iseorganizmalar›n ortak özelliklerine bak›larak oluflturul-mufl gruplar içerisine yerlefltirilmesidir.

S›ra Sizde 2

Fenotipik analiz, morfolojik, metabolik, fizyolojik vekimyasal özelliklere dayanan analizlerdir.

S›ra Sizde 3

Differansiyel boyama birden fazla boya kullan›larak ya-p›lan mikroskobik inceleme yöntemidir.

S›ra Sizde 4

Pasteurella multocida

S›ra Sizde 5

Escherichia coli

S›ra Sizde 6

Farkl› antijene sahip strainler serotip ya da serovar ola-rak adland›r›l›r.

S›ra Sizde 7

Agar üzerinde geliflmifl bir bakteri hal›s› üzerine testtekullan›lacak olan farkl› faj tiplerinden damlat›ld›¤›ndae¤er fajlar bakterileri enfekte edebilirlerse bu bölgeler-de bakteri hücreleri lize olaca¤› için fleffaf bölgeler or-taya ç›kar. Bu fleffaf bölgeler plak olarak adland›r›l›r.

S›ra Sizde 8

PCR, bir çeflit “in vitro klonlama”d›r. Yani laboratuvarflartlar›nda nükleik asitlerin ço¤alt›lmas› ifllemidir.

Tunail, N. (2009). Mikrobiyoloji, G›da TeknolojisiDerne¤i, Ankara.

Madigan, M.T., Martinko, J.M., Dunlap, P.V., Clark, D.P.(2009). Brock Biology of Microorganisms, SanFrancisco, Calif.: Pearson/B. Cummings.

Tortora, G.J., Funke, B.R., Case, C.L., (2007).Microbiology, San Francisco.

Baflvurulabilecek Kaynaklarhttp://www.microch-eck.com/ , Eriflim tarihi: 20/5/09http://www.biolog.com/microID.html, Eriflim tarihi:

20/5/09http://www.nelsonlabs.com/medical-device/microbial-

identification.jsp, Eriflim tarihi: 20/5/09http://www.midi-inc.com/, Eriflim tarihi: 20/5/09http://mmbr.highwire.org/cgi/reprint/59/1/143, Eriflim

tarihi: 20/5/09

S›ra Sizde Yan›t Anahtar›

257Sözlük

AAerob: Oksijenli ortamda yaflayabilen mikroorganizma.

Agar: Besiyerlerini kat›laflt›rmak için kullan›lan kompleks bir

polisakkarit.

Agar-agar: Gelidium sesquipedale adl› deniz yosunundan el-

de edilen ve suda çözünebilir bir poligalaktozit. Besi

yerlerini kat›laflt›r›lmas›nda kullan›l›r.

Aglutinasyon: Antikorlar büyük antijenler genellikle hücre-

ler ile reaksiyona girdi¤i zaman ortaya ç›kan ve çok bü-

yük kümeler, p›ht›lar oluflturan reaksiyon.

Alg: Çok küçük veya büyük olabilen ökaryotik ve fotosente-

tik organizma.

Anaerob: Oksijensiz ortamda yaflayan mikroorganizma.

Anoksijenik fotosentez: Ifl›k enerjisi kullan›larak fotofosfori-

lasyon döngüsüyle, O2 ç›k›fl› olmadan ATP sentezlenmesi.

Anoksik: Oksijensiz anlam›nda olup genellikle mikrobiyal

habitatlar› tarif ederken kullan›l›r.

Antijen: Antikorlar veya T hücrelerinde bulunan ve T hücresi

reseptörleri olarak da bilinen antijen spesifik reseptörler-

le veya her ikisi ile de reaksiyona giren makromoleküller.

Antikor: Yabanc› bir maddeye (antijene) karfl› cevap olarak

üretilmifl ve bu yabanc› maddeyle spesifik reaksiyona

girebilecek özellikte bir protein.

Antisepsi: Enfeksiyonun önlenmesi için, patojen mikroorga-

nizmalar›n yok edilmesi ifllemi.

Antiseptik: Canl› yüzeylerdeki patojen mikroorganizmalar›

temizleyerek, antisepsiyi sa¤layan kimyasal maddeler.

Archaea (Arkea): Karfl›laflt›rmal› ribozomal RNA analizine gö-

re di¤er 2 domainden ayr›lan ve ilkel prokaryotlar› içe-

ren domain.

Asidofilik: Asidik pH de¤erlerinde optimum geliflme göste-

ren organizma.

Asit fast boyama: Tuberküloz etkenlerini boyamak için ön-

celeri kullan›lan boyama yöntemi. Mikroorganizmalar›n

etraf›nda balmumu tabakas› boya içine fenol konularak

ve alttan hafifçe ›s›t›larak yumuflat›l›r. Böylece boyay›

kolayca alan balmumu tabakas›, asit-alkolde dekolore

olmaz ve boyay› b›rakmaz.

Askokarp: Askogenik hifler, askuslar ve bunlar› saran örtü-

den meydana gelen fruktif›kasyon organ›.

Askospor: Ascomycetes s›n›f›nda görülen, askus denilen spor

keselerinde sekiz adet olarak meydana gelen haploit spor.

Askus: Askospor meydana getiren spor kesesi.

ATP: Adenozin trifosfat

BBacteria (Bakteria): Karfl›laflt›rmal› ribozomal RNA analizi-

ne göre di¤er 2 domainden ayr›lan ve gerçek prokar-

yotlar› içeren domain.

Ba¤›fl›kl›k: Antijenik bir maddenin toksik etkilerine veya bir

enfeksiyon etkeni taraf›ndan oluflturulmufl bir hastal›¤a

karfl› bir kifli veya bir populasyonun artm›fl direnci.

Bakteriostatik madde: Bakterilerin geliflmelerini yani ço-

¤almalar›n› onlar› öldürmeksizin önleyici etkiye sahip

maddeler.

Bakterisit: Bakteriyi öldüren kimyasal maddeler.

Basidiokarp: Basidiumlu mantarlar›n olgunlaflm›fl fertlerin-

de birçok basidium teflekkül eder ve bu basidium top-

luluklar›.

Basidiospor: Karakteristik olarak Basidiomycetes s›n›f› üye-

leri taraf›ndan basidium içinde oluflturulan spor.

Basidium: Mantar sporlar›n›n olufltu¤u tabaka.

Basil: Çomak ya da çubuk biçimli bakteri.

Binomial sistem: Linnaeus taraf›ndan önerilmifl olan ve gü-

nümüzde de kullan›lan, organizmalar› önce cins ismi ve

sonra tür epitetleri ile isimlendirme (ikili isimlendirme).

Biovar: Belirli bir tür içerisindeki di¤er strainlerden fizyolojik

ve/ya da biyokimyasal olarak farkl›l›k gösteren strain.

Birincil endosimbiyoz: Mitokondri ve kloroplast›n baflka

bir hücre taraf›ndan içeri al›nmas›.

Biyolojik savafl: ‹nsanlar› öldürmek veya etkisiz hale getir-

mek için organizmalar›n veya toksinlerinin kullan›lmas›.

Biyolüminesan: Biyokimyasal reaksiyonlarla görülebilir ›fl›k

üretimi.

Biyoremediasyon: Do¤al özelli¤ini yitirmifl bir çevrenin es-

ki haline kavuflturulmas›, iyilefltirilmesi için organizma-

lar›n kullan›lmas›. Mikroorganizmalar yoluyla karasal ya

da sucul çevrelerdeki kirletici unsurlar›n (kimyasal kon-

taminantlar) temizlenmesi olay›.

Biyoteknoloji: Endüstriyel, t›bbi veya tar›msal uygulamalar

için organizmalar›n tipik olarak geneti¤i de¤ifltirilmifl or-

ganizmalar›n kullan›lmas›.

B-lenfosit: Fabricius kesesi (bursa of fabricus)’nde olgunla-

flan lenfositler.

CCrenarchaeota: Hem hipertemofilik hem de so¤ukta yafla-

yan organizmalar› içeren Arkea flubesi.

DDehidrojenasyon: Biyolojik oksidasyonlarda hidrojen atom-

lar›n›n kayb›.

Denitrifikasyon: Nitrat›n gaz azot bilefliklerine indirgenmesi.

Dezenfeksiyon: Patojen veya sa¤l›k için zararl› mikroorga-

nizmalar›n vejetatif flekillerini öldürmek veya onlar› za-

rars›z flekle sokmak için yap›lan ifllemler.

Dezenfektan: Cans›z yüzeylerdeki patojen mikroorganizma-

lar› temizleyerek, dezenfeksiyonu sa¤layan kimyasal

maddeler.

Sözlük


Diferansiyel boyama: Birden fazla boya kullan›larak yap›lan

mikroskobik inceleme.

Dikaryotik: Her bir hücrenin iki çekirde¤e sahip olmas›.

Diploid: 2n kromozomlu hücreler.

Diplokok: Bölündükten sonra ayr›lmay›p, çiftler halinde bir-

birine ba¤l› yuvarlak bakteriler.

DNA: Deoksiribonükleik asit, canl›lar›n genetik materyali.

DNA fingerprinting: DNA’nin restriksiyon enzimleri ile ke-

silmesi sonucu elde edilen DNA bant profilleri.

DNA polimeraz: DNA zincirine yeni nükleotidlerin eklenme-

sini kataliz eden enzimler.

Domain: Biyolojik s›n›fland›rmada en üst düzey.

EEkosistem: Tüm canl›lar ve bunlarla beraber çevrelerindeki

fiziksel ve kimyasal bileflenlerin oluflturdu¤u yap›.

Eksremofil: Çok yüksek s›cak ya da çok düflük so¤ukta ya-

flayabilen organizmalar.

ELISA: Enzyme-Linked Immunosorbent Assay olarak bilinen

bu test, örneklerde antijen veya antikor varl›¤›n› tesbit

etmek amac›yla kullan›l›r. Peroksidaz, alkalin fosfataz ve

galaktosidaz gibi enzimlerin antikor moleküllerine kova-

lent ba¤lanmas› esas›na dayal›d›r.

Endospor: Bakteri hücresi içerisinde oluflan, yüksek s›cakl›k,

kimyasal maddelere ve radyasyona dayan›kl› yap›.

Enfeksiyon: Bir mikroorganizman›n konak organizmaya gi-

rerek, orada yerleflip ço¤almas›.

Epidemiyoloji: Enfeksiyon hastal›klar›n›n da¤›l›mlar›n›n in-

celendi¤i bilim dal›d›r ve mikrobiyoloji içinde yer al›r.

Epitop: Antijen molekülünün yüzeyinde, kendi antikorlar› ile

birleflmesini sa¤layan ve bu flekilde antijenin spesifikli¤i-

ni belirleyen bu kimyasal gruplar.

ETS: Supstrattan kopar›lan elektronlar›, tafl›y›c› moleküllerden

oluflan bir zincir ile son elektron aktarc›s›na aktar›lmas›n-

da görev alan plazma membran›ndaki elektron tafl›y›c›lar›.

FFagositoz: G›da parçac›¤›n›n hücre içine al›nmak üzere es-

nek sitoplazmik membran ile sar›lmas› ve hücre içinde

parçalanmas›.

FAME Analizi: Mikroorganizmalar›n ya¤ asiti profillerine gö-

re identifiye edilmesi.

Fenotip: Bir organizman›n gözlemlenen özellikleri.

Filogeni: Biyoloji'de tür'lerin ortaya ç›k›fl›n› inceleyen bilim

dal›. Bir organizman›n evrimsel tarihi.

Flagella: Bakterilerde hareket organeli.

Fotoheterotrof: Enerji kayna¤› olarak ›fl›¤›, karbon kayna¤›

olarak organik maddeleri kullanan mikroorganizmalar.

Fotosentez: Karbon dioksitten ›fl›k enerjisi kullanarak karbo-

hidratlar›n sentezi.

Fototrof: Enerji kayna¤› olarak ›fl›¤› kullanan mikroorganiz-

malar.

Frustul: Diatomlar›n kapsülü, kabu¤udur.

Fungisit: Mantarlar› öldüren kimyasal maddeler.

Fungistatik: Mantarlar›n üremesini durduran kimyasal mad-

deler.

Fungus: Sert bir hücre duvar›na sahip, fotosentez yapmayan

ökaryotik organizma.

GGamet: Çeperi bulunmayan efleyli üreme hücreleri, sperma ve

yumurta (Tek bafl›na geliflip yeni bir fert oluflturamazlar).

Gametangium: Efley hücrelerini (gametlerini) üreten özellefl-

mifl bir hücre.

Genotip: Bir organizman›n genetik bilgisinin tümü ve bilgi-

nin tan›mlanmas›.

Glukoneogenez: Hücre duvar›n›n ve heksoz içeren polimer-

lerin biyosentezi için ihtiyaç duyulan hekzosun hücre

içinde sentez edilmesi.

Gram boyama: Bakterileri hücre duvarlar›n›n kimyasal ve fi-

ziksel özelliklerine göre iki büyük gruba (Gram-pozitif,

Gram-negatif) ay›rmak için kullan›lan diferansiyel bir

boyama yöntemi.

HHabitat: Mikrobiyal populasyonlar›n (ayn› zamanda tüm di-

¤er canl›lar›n) yaflad›klar› yer.

Haploid: Olgun bir üreme hücresinde bulunan kromozom

say›s›, vücut hücrelerinin sahip oldu¤u kromozom say›-

s›n›n yar›s›na sahiptir. Kromozom say›s›n›n yar›ya inme-

si sonucu oluflan “n” say›da kromozom tafl›yan hücreler.

Hastal›k: Konak-parazit iliflkileri sonucu oluflan ve saptanabi-

len klinik belirtiler ve patolojik bulgular.

Heterokaryotik: Farkl› genetik karakterlerde nükleuslerin

bulunmas›.

Hif: Bir fungusu oluflturan dallanm›fl ipliksi yap›.

Hipertermofil: Çok yüksek s›cakl›klar› seven.

‹‹kincil endosimbiyoz: Yeflil alg hücresi ya da k›rm›z› alg

hücresinin hücre içine al›nmas› ile kloroplast kazan›m›-

n›n gerçekleflmesi.

‹mmünojen: Ba¤›fl›k yan›t verebilecek düzeyde geliflmifl bir

organizmaya verildi¤inde kendine karfl› antikor üretimini,

spesifik T hücrelerinin aktivasyonunu veya her ikisini de

içerebilen ba¤›fl›k yan›t›n oluflmas›na yol açan maddedir.

‹mmünoloji: Ba¤›fl›kl›k bilimi, bu ba¤›fl›kl›¤›n nas›l olufltu¤u-

nu biyolojik ve klinik sonuçlar› ile birlikte inceleyen bir

bilim dal›.

‹ntron: Ökaryotik genlerinde bulunan ve kodlama yapmayan

bölgeler.

259Sözlük

KKapsül: Bakteri hücresinin etraf›n› saran polisakkarit veya

protein tabaka.

Kitin: Fungi hücre duvar›nda bulunan n-asetilglukozamin

polimeri.

Klamidospor: Hiflerin uç veya ara k›s›mlar›nda çeper kal›n-

laflmas›, besin maddesi ve protoplazma yo¤unlaflmas› ile

oluflan spor yap›s›.

Koloni Oluflturan Birim (kob): Kat› besiyerinde koloni olufl-

turan mikroorganizma say›m› yap›l›rken kullan›lan deyim.

Kommensal: Tam parazit olmayarak baflkas›ndan veya bafl-

kas› üzerinde veya baflkas› ile beraber beslenen.

Kommensalizm: Simbiyotik bir iliflkide, bir taraf›n yarar gör-

dü¤ü fakat di¤er taraf›n iyi ya da kötü olarak etkilenme-

di¤i durum.

Kommünite: Bir habitatta birbirleri ile etkileflimde bulunan

populasyonlar›n oluflturdu¤u birliktelik.

Konidia: Funguslar›n efleysiz üremesini sa¤layan yap›lar.

Konidiofor: Uzun ve genellikler dallanm›fl fertil hif.

Konjugasyon: Bir hücreden di¤erine fiziksel temas ile DNA

transferinin gerçeklefltirildi¤i olay. Hücre temas› yoluyla

genetik malzeme aktar›m›.

Kontaminasyon: Steril olan bir ortama veya eflyalara mikro-

organizmalar›n bulaflmas›.

Kserofilik: Optimum geliflme için az nemli ortamlar› seven

canl›lar.

Kserotolerant: Optimum geliflme için normal nemli ortamlara

seven ancak az nemli ortamlarda da geliflebilen canl›lar.

Kültür: Mikroorganizmalar›n üremesi için gerekli olan besin

maddelerini içeren besiyerleri (kültür ortam›), ekim iflle-

minden sonra uygun fiziksel ve kimyasal koflul alt›nda bel-

li sürelerde bekletildi¤inde mikroorganizmalar ürer. Besi-

yerinde üretilen mikroorganizmalar›n tümüne verilen ad.

LLiken: Ç›plak kayalar, a¤aç kütükleri, evlerin çat›lar› ya da

ç›plak toprak yüzeyinde geliflen, yapra¤›ms› ya da kabuk

tutmufl mikrobiyal simbiyozlar. Bir alg ve bir fungus ara-

s›ndaki mutualistik iliflki sonucu meydana gelen yap›lar.

MMaya: Tek hücreli fungus.

Mikoriza: Bitki kökleri ile funguslar aras›ndaki iliflki.

Mikrobiyal Ekoloji: Mikrobiyal populasyonlar›, çeflitlili¤i,

bunlar›n fonksiyonlar›n›, mikroorganizmalar aras›ndaki

iliflkileri ve mikrobiyal ekosistemdeki biyotik ve abiyotik

çevreleri inceleyen bilim dal›.

Mikrobiyoloji: Mikroorganizmalar› inceleyen bilim dal›.

Mikroorganizma: Tek hücreli veya hücre y›¤›nlar› halinde

olan ve virüsler de dahil mikroskopla gözlenebilen orga-

nizma.

Misel: Dallanm›fl hiflerin bir araya gelerek oluflturduklar›

topluluklar.

Monoklonal antikor: Vücuda giren antijenin de¤iflik antije-

nik determinantlar› taraf›ndan uyar›lm›fl her bir B hücre-

si, vücuttan ayr›larak in vitro flartlarda (vücut d›fl›nda, la-

boratuvarda) tek olarak üretilir ve bunlardan antikor el-

de edilirse böyle antikorlara, tek bir hücre ve bunun

oluflturdu¤u klonlardan meydana geldi¤i için monoklo-

nal antikorlar ad› verilmektedir.

Mutasyon: Genomdaki baz dizilifllerinde kal›tsal olabilen

de¤ifliklikler.

Mutualizm: Simbiyotik bir iliflkide her iki taraf›n da yarar

sa¤lad›¤› durum.

NNormal mikrobiyal flora: ‹nsan vücudunun farkl› bölgele-

rinde yaflamakta olan ve sa¤l›kl› bir bireyde normal ko-

flullarda zarars›z olan mikroorganizma toplulu¤u.

Nümerik identifikasyon: Bir mikroorganizman›n di¤erine

olan yak›nl›¤› biyokimyasal test cevaplar›na bak›larak

100 üzerinden say›larla ifade edilerek belirlenir ve iden-

tifiye edilir.

O-ÖOidium (Artrospor): Bölmeli hiflerde bulunan hücreler ara-

s› bölmenin kal›nlaflmas› sonucu hücrelerin birbirinden

ayr›lmas› ile oluflan spor tipi.

Ototrof canl›lar: Yaflamlar›n› sürdürebilmek için gereksinme

duyduklar› bütün organik bileflikleri, do¤rudan do¤ruya

inorganik bilefliklerden sentezlerler.

Ökaryotik: Gerçek çekirde¤e sahip özellikteki organizma.

PParatop: Antikorlarda Y’nin kollar›n›n uç k›s›mlar›nda yani

aminoterminal uçlarda bulunan belirli bir grup amino-

asitlerin oluflturdu¤u, antikorun birleflme bölgesi.

Parazit: Besinlerin kayna¤› canl›lar olan organizmalar.

Pastörizasyon: G›da sanayiinde, besin maddelerini hastal›k

yap›c› mikroorganizmalardan ar›nd›rmak amac›yla uygu-

lanan ›s›tma yöntemi.

Patojen: Hastal›¤a neden olan veya hastal›k oluflturma yete-

ne¤ine sahip mikroorganizmalar. Hastal›k oluflturan or-

ganizma.

Patojenite: Bir mikroorganizman›n hastal›k yapabilme yete-

ne¤i.

PCR: Polimeraz zincir reaksiyonu, moleküler biyolojide uygu-

lanan bir teknik olup, basitçe tüpte nükleik asitlerin uy-

gun koflullarda ço¤alt›lmas› olarak tan›mlan›r.

Pinositoz: Hayvansal hücrelerin s›v› haldeki maddeleri, vezi-

kül oluflturarak, sitoplazmalar›na almalar›na verilen isim.


Pirion: Protein yap›s›nda, insan ve hayvanlarda enfeksiyon

etmeni mikroorganizma.

Plazmid: Bakterilerde bulunan, dairesel ya da süper sarmall›

ekstrakromozomal DNA molekülleri.

Poliklonal antikor: De¤iflik aktiviteye sahip, heterojenik

özellikteki farkl› antikorlar›n kompleks kar›fl›m›.

Presipitasyon: Çözünebilir bir antikorun çözünebilir bir an-

tijen ile reaksiyonundan çözünmez bir kompleks olufl-

turmas›.

Primaz: Primer sentezini sa¤layan RNA polimeraz enzimi.

Prokaryot: Genetik materyalin bir çekirdek zar› ile çevrili ol-

mad›¤› “ilkel çekirdekli” organizma.

Protozoa: ‹lkel hayvansal formdaki tek hücreli ökaryotik

organizma.

RRedoks: Elektron al›fl veriflinin oldu¤u kimyasal tepkimeleri

belirten terim.

Ribo tiplendirme: rRNA temeline dayanan filogenetik ana-

lizlerden elde edilen bilginin bakteriyel identifikasyon

amac›yla kullan›lmas›.

Ribozom: Protein sentezinden sorumlu olan organel.

RNA: Ribonükleik asit, m (haberci) RNA, t (tafl›y›c›) RNA ve r

(ribozomal) RNA çeflitleri ile protein sentezinde rol oynar.

SSaf kültür: Tek bir çeflit mikroorganizma içeren kültür. Bir

koloniden al›nan ve üretildi¤inde morfolojik, fizyolojik,

biyokimyasal ve genel özellikleri birbirinin ayn› olan

bakteri kültürü.

Saprofit: Besinlerini cans›z maddelerden elde eden, genelde

ölmüfl veya çürümekte olan bitki ve hayvanlar›n içerdi¤i

organik bileflikleri kullanan organizmalar.

Serovar: Di¤er strainlerden antijenik özellik bak›m›ndan fark-

l›l›k gösteren strainler.

Simbiyoz: ‹ki canl›n›n tek bir organizma gibi birbirleriyle yar-

d›mlaflarak bir arada yaflamalar›.

Sistematik: Organismalar›n çeflitlili¤ini ve akrabal›¤›n› incele-

yen bilim dal› (taksonomi ve filogeniyi de içerir).

Southern blotting: Edwin Southern taraf›ndan gelifltirilmifl

moleküler genetikde kullan›lan hibridizasyon yöntemle-

rinden biri.

Sönositik: Çok nükleuslu hücre.

Spontan generasyon: Canl› organizmalar›n cans›z madde-

lerden, eflyalardan türedi¤ini savunan hipotez.

Sporangia: Spor kesesi.

Sporangiospor: Sporangia (spor kesesi) içinde oluflan efley-

siz sporlar.

Sporozoit: Sporozoanlar›n sporlar›ndan türeyen ve yetiflkin

hücreyi veren, nükleuslu küçük sitoplazma parças›.

Sterigma: Basidium’dan geliflerek uç k›sm›nda basidiosporu

tafl›yan sap.

Steril: Hiçbir canl› organizma içermeyen.

Sterilizasyon: Bir ortamdaki bütün mikroorganizmalar›n ta-

mamen öldürülmesi ifllemi.

Strain: Bir hücreden ço¤alm›fl identik hücreler toplulu¤u.

Substrat fosforilizasyonu: Son elektron al›c›s› oksijen olma-

d›¤›nda, fosfat gruplar›n›n ADP’ye direkt transferi ile ATP

oluflumu.

TTaksonomi: Canl›lar›n s›n›fland›r›lmas› ve bu s›n›fland›rmada

kullan›lan kural ve prensipler. Taksonomi terimi Yunan-

ca taksis (düzenleme) ve nomos (yasa) sözcüklerinden

türetilmifltir. ‹dentifikasyon (tan›mlama), klasifikasyon

(s›n›fland›rma) ve isimlendirme bilimi.

Termal ölüm noktas›: Bilinen bir mikroorganizmay› belirli

flartlarda 10 dakika içerisinde öldüren en düflük s›cakl›k.

T-lenfosit: Timus’ta olgunlaflan lenfositler.

Transdüksiyon: DNA transferinin bakteriyofajlar arac›l›¤› ile

gerçekleflti¤i durum.

Transformasyon: Hücrenin içinde bulundu¤u ortamdan izo-

le DNA moleküllerini almas›.

Transkripsiyon: DNA’daki flifrelerin mRNA olarak yaz›lmas›

olay›.

Translasyon: mRNA’daki kodlara göre belirlenen aminoasit

s›ralar›n›n ribozomlarda polipeptid zinciri haline getiril-

mesi olay›.

VVirülans: Patojen bir türe ait bir suflun hastal›k yapabilme ye-

tene¤inin derecesi.

Virüsit: Virüsleri inaktive eden kimyasal maddeler.

Voges-ProsKauer test: Koliform grubu bakterilerin identifi-

kasyonunda kullan›lan ‹MV‹C testlerinden bir tanesi. Gli-

kozun fermentasyonu sonucunda nötral ürün oluflup ol-

mad›¤›n› tespit eder.

WWestern blotting: Moleküler biyolojide, bir protein solüsyo-

nunda, aranan bir proteinin olup olmad›¤›n› ve varsa ne

kadar oldu¤unu anlamak için kullan›lan bir yöntem.

Özellikle HIV (+) bulunan örneklerin do¤rulanmas›nda

baflvurulur.

ZZigospor: Zygomycetes s›n›f› küflerde iki ayr› hifin birleflme-

si sonucu meydana gelen efleyli üreme sporu.

Zoospor: Efleysiz olarak üretilen kamç›l› ve hareketli spor.

261Diz in

AAbiyogenez 9, 10

Aerob 44, 52, 59, 60-62, 65, 67

Aerotolerant 44, 59-61, 67

Agaricus 163

Aglutinasyon 218, 231, 232, 236

Alexander Fleming 9

Alg 3-5, 8, 12, 16, 154-156, 167-171

Allomyces 161

Alveolat 165-167

Amanita 163

Amoeba 168, 169

Amoebozoa 168, 169

Anabolizma 100, 101, 120, 121, 124

Anaerob 44, 59, 61-65, 67

Anaerobik 105-108, 116, 117, 119, 123

Anaerobik solunum 105, 116, 117, 123

Anti bakteriyal 92, 95

Antibiyotik 70, 75, 84, 89-92, 95

Anti fungal 93-95

Antijen 218-236

Antikor 218, 219, 221-236

Antiserum 224, 227, 246

Anti viral 92, 93, 95

Antoni van Leewenhoek 2, 7, 16

Antraks 8, 10, 15

Apicomplexan 167

Archaea 3

Arkea 3, 4, 9, 10

Artrospor 160

Ascomycetes 161-163, 171

Asit-fast 141

Asit-fast boyama 243

Askokarp 161-163

Askospor 160, 162

Askus 160, 162

Aspergillus 8, 15

ATP 100, 104-106, 108-111, 113-116, 118, 119, 122, 123

BBacillus anthracis 8, 10

Bacteria 3

Ba¤›fl›kl›k 219-221, 228, 229, 236

Bakteria 3, 4, 10

Bakterioklorofil 46

Barofilik 66

Barotolerant 66

Basidia 163

Basidiomycetes 161, 163, 171

Batrachochytrium 161, 162

Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology 132

Beyaz çürüklük 159

Binomial isimlendirme 12

Biyolojik gübre 13, 16

Biyolojik savafl 15

Biyolojik silah 13, 15, 16

Biyoremediasyon 14, 196, 205-207

Biyoteknoloji 15

B-lenfosit 224

Brucella abortus 15

CCandida 162

Canl› hücre 76, 77, 78, 95

Chiamydomonas 170

Chrysophyt 168

Chytridiomycetes 161, 171

C›v›k mantar 169, 174

Clostridium botulinum 15

Crenarchaeota 132, 134, 135, 150

Cyanidioschyzon 170

DDenitrifikasyon 202

Dezenfeksiyon 79, 80, 85, 87, 88

Dezenfektan 79, 85, 86, 87, 88, 95

Dictyostelium 168

Diferansiyel boyama 243, 253

Difüzyon 34, 35, 37, 39

Dinobryon 167, 168

Dinoflagellat 165, 166

Diplokok 22

Diplomonad 164

DNA parmak izi 250

EEkosistem 196-198, 200, 207, 213

Eksponansiyel geliflme 74

Ekstrem halofil 66

Ekzotoksin 211-213

ELISA (Enzyme-linked immünosorbent assay) 218, 231,

233-236, 246

Encephalitozoon 161

Endospor 31, 32, 39, 40

Dizin


Endotoksin 26, 211, 213

Enfeksiyon 200, 211, 215

Entamoeba 166, 168, 169

Enterobacteriacea 244

Entner-doudoroff parçalanma yolu 109, 123

Epidemiyoloji 6

Epitop 222, 227, 230, 236

Epizom 182

Esmer çürüklük 159

Euglena 165

Euglenid 165

Euryarchaeota 132-134, 150

FF Pilus 186, 187

F Plazmid 187, 188

Fad 111-113, 116

Fagositoz 154, 164, 165, 168, 169, 171

Faj 246, 247, 253

FAME analizi 247, 253

Fenotip 11, 12

Fenotipik analiz 240, 242, 243, 253

Filogeni 10, 241

Fimbria 21, 34, 39

Flagella 21, 23, 24, 33, 34, 37-39

Flow sitometri 247

Fmn 112

Fosforilizasyon 105, 106, 109, 110, 113, 114, 123

Fotofosforilizasyon 105, 106, 118, 119, 123, 124

Fotoheterotrof 47

Fotoheterotrofi 137

Fotosentetik bakteriler 119, 120

Fotosentez 100, 102, 106, 109, 117-119, 124

Fototaksis 34

Fototrof 45, 67

Fts proteinleri 72, 95

Fungus 3-6, 10, 12, 13, 16, 154-157, 159-161, 163, 167, 171

GGen 176, 179-183, 185-191

Generasyon 73, 74, 75

Generasyon süresi 70, 74

Genotip 11

Genotipik analiz 240, 242, 248, 253

Germ teorisi 2, 8, 10

Giardia 164

Glomeromycetes 162, 171

Gonyaulax 165, 166

Gram boyama 243

Grup translokasyonu 35, 37, 39

Gymnamoeba 169

HHabitat 197, 199, 203, 205, 209, 213

Halofil 65, 66

H-antijeni 246

Haploid 160-162, 170

Hastal›k 198, 208, 210, 211, 213

Heterosist 202

Heterotrof 44, 47, 48, 65

Hidrotermal delikler 134

Hif 154, 157, 158, 160-162, 167

Hipertermofil 44, 50, 59, 67

Hipokrat 7

‹‹bn-i Sina 7

‹dentifikasyon 240-247, 250, 252, 253

‹mmün yan›t 218, 229

‹mmünglobulin 224-227

‹mmünojen 237

‹mmünoloji 219, 230

‹mperfect fungus 159

IS (insertion) elementleri 183, 191

KKapsül 21, 23, 39

Katabolizma 101, 104, 105, 110

Kemoorganotrof 158

Kemoototrof 46, 47

Kemostat 76

Kemotaksis 30, 33, 34

Kemoterapötik 70, 88-90, 95

Kitin 155, 161

Klamidospor 160

Klorosom 143

Koch postülatlar› 8, 10

Kokobasil 22

Kolaylaflt›r›lm›fl transport 35

Kommensalizm 197

Kommünite 197, 198, 213

Konak 196, 210, 211, 217

Konidia 141, 154, 158

Konidiofor 160, 162

Konjugasyon 176, 182, 183, 186-188, 192

Kontaminasyon 79

Küf 157, 158, 171

263Diz in

LLag dönemi 74, 95

L-formu 27

Liken 198, 199, 213

Lipopolisakkaritler (LPS) 246

Liyofilizasyon 80

Lyme hastal›¤› 143

MMannan 155, 156

Martinus beijerinck 8

Maya 156, 160, 163

Metanojenler 133, 134, 150

Mezofil 52, 58, 67

Mikolik asit 141

Mikoriza 198, 199, 213

Mikroaerofil 60, 61

Mikrobiyal liçing 207

Mikrobiyosidal 80, 83, 87-89, 95

Mikrobiyostatik 70, 80, 87, 89, 95

Mikrokist 143

Misel 154, 157, 158, 161, 163, 171

Moleküler taksonomi 132

Monoklonal antikor 227

Mukoz tabaka 23, 39

Mutajen 189-192

Mutasyon 176, 177, 188-192

Mutualizm 197

Mycobacterium tuberculosis 7

NNad 103, 104, 106, 108, 111-114, 116, 118, 119, 122, 123

Neurospora 162

Nitrogenaz 202

Nitzschia 167, 168

Normal mikrobiyal flora 207, 208

Nükleik asit hibridizasyonu 249

Nümerik identifikasyon 245

O-ÖObligat aerob 106

Obligat psikrofil 57

Okazaki fragmentleri 179

Oksidasyon 100, 102-106, 110-112, 115, 116, 119, 123

Oksidatif fosforilizasyon 105, 106, 113

Oksijenik fototrof 142

Oligodinamik etki 88

16S rRNA 241, 242, 252, 253

Osmoz 30, 34, 35, 37, 39

Otoklav 82

Ototrof 46, 48, 65, 67

Ökaryotik 4, 12, 16

Ökaryotik hücre 154-156, 171

Ökaryotik mikroorganizmalar 154, 157

PParabasalid 164, 165

Paramecium 165, 166

Paratop 230, 236

Parazit 159, 164, 165

Pasteur 8, 16

Pastörizasyon 82

Patojen 2, 6, 12-14, 196, 208, 210, 211

Patojenite 211

PCR 249, 250, 252

Penicillium 9

Peptidoglikan 24-27, 31, 39

Perfect fungus 159

Physarum 168

Phytophthora 167

Pili 34

Plasmodium 165, 167

Plazma hücre 224, 227-230, 236

Plazmid 182, 183, 186, 187

Plazmoliz 30

Pleomorfizm 22

Poli-β-hidroksi butirik asit 30

Polifazik yaklafl›m 132

Polihedral cisimcik 31

Poliklonal antikor 227

Presipitasyon 218, 231, 236

Primaz 179

Prion 4, 5, 9

Prob 252

Prokaryot 3, 4, 10, 11

Protist 154, 157, 164, 171

Protista 3, 10

Protoplast 27, 28, 38

Psikrofil 44, 52, 57, 58, 67

Psikrotolerant 57, 58

RRadyasyon 79, 80, 83, 84, 95

Redoks potansiyeli 103, 111, 112, 119

Restriksiyon enzim 250, 252

Rhizopus 160, 161


Ribozom 21, 30, 31, 37, 39

Robert Koch 2, 8, 10

S-fiSaccharomyces 162, 163

Saf kültür 241, 253

Saprofit 47, 58, 159

Sarsina 22

Selüloz 155, 156, 159, 169

Septum 157

Seroloji 241, 246, 253

Serovar 246

Sferoplast 27

S›n›fland›rma 240-243, 253

Silika 156

Sil 166

Simbiyoz 196-199, 213

Sistematik 241

Sitokrom 112, 113, 119, 124

Solfatar 134

Solunum 100, 105, 106, 111, 113-117, 123

Sönosit 157

Spirillum 22, 33

Spiroket 22

Spontan generasyon 2, 8-10

Sporangiospor 160, 161

Stafilokok 22

Steril 73, 78, 79, 81-84

Sterilizasyon 79-84

Stramenopiller 167

Streptokok 22

Sülfat-indirgeyici bakteriler 140

Sülfür-indirgeyici bakteriler 140

fiapkal› mantarlar 158, 163

TTaksonomi 10, 11, 241-243, 248, 249, 251, 253

Taykoik asit 25, 26

Termal ölüm noktas› 81

Termofil 44, 58, 59, 67

Tetrat 22

Tindalizasyon 82

T-lenfosit 228

Toga 144

Total hücre 76

Transdüksiyon 176, 183, 185, 186, 188, 192

Transformasyon 176, 183-185, 192

Transisyon 188, 191, 192

Transkripsiyon 176, 179-181, 192

Translasyon 176, 180, 181, 185, 189, 192

Transpozon 183, 191

Transversiyon 188

Trichomonas 164, 165

Trypanosoma 165

VVibrio 22, 24

Viroid 3-5, 16

Virülans 211

Virüs 3-6, 9, 12, 15, 16

Volvox 170

WWestern blotting 246

YYersinia pestis 15

ZZigospor 160-162

Zoospor 160, 161

Zygomycetes 160-162, 171

Documents

GENEL M‹KROB‹YOLOJ‹ - Kitap Okur Yazarkitap.okur-yazar.net/e-kitap/aof/BIY103U-genel-mikrobiyoloji.pdf · Mikroorganizmalarda Çeﬂitlilik - I ..... 128 R‹BOZOMAL RNA (rRNA)