12.07.2015 Views

GENEL M‹KROB‹YOLOJ‹

GENEL M‹KROB‹YOLOJ‹

GENEL M‹KROB‹YOLOJ‹

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

T.C. ANADOLU ÜN‹VERS‹TES‹ YAYINI NO: 1961AÇIKÖ⁄RET‹M FAKÜLTES‹ YAYINI NO: 1041<strong>GENEL</strong> 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 GÜVENANADOLU 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 reservedNo 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, withoutpermission in writing from the University.UZAKTAN Ö⁄RET‹M TASARIM B‹R‹M‹Genel KoordinatörProf.Dr. Levend K›l›çGenel Koordinatör Yard›mc›s›Doç.Dr. Müjgan BozkayaÖ¤retim Tasar›mc›s›Yrd.Doç.Dr. Figen Ünal ÇolakGrafik Tasar›m YönetmenleriProf. Tevfik Fikret UçarÖ¤r.Gör. Cemalettin Y›ld›zÖ¤r.Gör. Nilgün SalurÖlçme De¤erlendirme SorumlusuÖ¤r.Gör. ‹lker UstaKitap Koordinasyon BirimiYrd.Doç.Dr. Feyyaz BodurUzm. Nermin ÖzgürKapak DüzeniProf. Tevfik Fikret UçarDizgiAç›kö¤retim Fakültesi Dizgi EkibiGenel MikrobiyolojiISBN978-975-06-0649-63. Bask›Bu kitap ANADOLU ÜN‹VERS‹TES‹ Web-Ofset Tesislerinde 250 adet bas›lm›flt›r.ESK‹fiEH‹R, Nisan 2011


‹çindekileriii‹çindekilerÖnsöz ............................................................................................................xiMikrobiyolojiye 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 ......................................................................... 19Mikroorganizmalar›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 ................. 341. ÜN‹TE2. ÜN‹TE


iv‹çindekilerÖKARYOT‹K HÜCRE VE HÜCRE B‹LEfiENLER‹ ......................................... 36Ökaryotlarda Hücre Duvar› .......................................................................... 36Ökaryotlarda Hücre Membran›..................................................................... 36Ökaryotik Nükleus, Sitoplazma ve Organeller............................................ 37Hidrogenozom......................................................................................... 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 ..................................................................... 433. ÜN‹TEMikroorganizmalarda 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........................................................................................................... 56Psikrofil (So¤uk seven) Mikroorganizmalar .......................................... 57Mezofil Mikroorganizmalar..................................................................... 58Termofil (s›cak seven) Mikroorganizmalar............................................ 58Ekstrem Termofiller................................................................................. 59Oksijen (O 2 ) .................................................................................................. 59Obligat (zorunlu) Aerob Mikroorganizmalar......................................... 60Fakültatif Aerob Mikroorganizmalar ...................................................... 60Mikroaerofil Mikroorganizmalar ............................................................. 61Aerotolerant Mikroorganizmalar............................................................. 61Obligat (zorunlu) Anaerob Mikroorganizmalar..................................... 61BES‹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


‹çindekilervKarbondioksit (CO 2 ) ..................................................................................... 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 ......................................................................... 69Mikroorganizmalarda Ço¤alma ve Geliflmenin Kontrol Alt›naAl›nmas› .................................................................................... 70MiKROORGANiZMALARDA 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 KONTROLALTINA ALINMASI ........................................................................................ 80S›cakl›k .......................................................................................................... 80Kurutma ......................................................................................................... 83Radyasyon...................................................................................................... 83Filtrasyon ....................................................................................................... 84Sedimentasyon............................................................................................... 84Sonik Dalgalar ............................................................................................... 85Ozmotik Bas›nç ............................................................................................. 85Yüksek Bas›nç ............................................................................................... 85K‹MYASAL YÖNTEMLER ‹LE M‹KROORGAN‹ZMALARINKONTROL ALTINA ALINMASI ..................................................................... 85Asitler ............................................................................................................. 86Alkaliler.......................................................................................................... 86Tuzlar ............................................................................................................. 87Oksidanlar...................................................................................................... 87Halojenler ..................................................................................................... 87Fenoller .......................................................................................................... 87Sabun ve Deterjanlar..................................................................................... 88Alkol ve Eterler.............................................................................................. 88Gaz Dezenfektanlar....................................................................................... 88Boyalar........................................................................................................... 88A¤›r Metaller .................................................................................................. 884. ÜN‹TE


vi‹çindekilerANT‹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 ............................................... 995. ÜN‹TEMikrobiyal 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


‹çindekilerviiMikroorganizmalarda 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 ........................................................................................................... 1321. fiube: Euryarchaeota ........................................................................... 1332. fiube: Crenarchaeota........................................................................... 134II-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 ......................................... 144V‹RÜSLER VE V‹RÜSLERDE SINIFLANDIRMA............................................. 144Prokaryotik Hücreleri Enfekte Eden Virüsler .............................................. 146Bakteria Domaini Virüsleri .................................................................... 146Arkea Domaini Virüsler .......................................................................... 147Ökaryotik 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 .................................................................................................... 149Özet ............................................................................................................... 150Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... 151Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 152S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 152Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 153Baflvurulabilecek Kaynaklar ......................................................................... 1536. ÜN‹TE


viii‹çindekiler7. ÜN‹TEMikroorganizmalarda 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 ............................................................. 163Tek Hücreli K›rm›z› Algler...................................................................... 163Tek Hücreli Yeflil Algler ......................................................................... 164FUNGUSLAR .................................................................................................. 164Funguslar›n Morfolojisi ................................................................................. 164Fungal Beslenme ve Fizyoloji ...................................................................... 165Funguslar›n Ekolojisi..................................................................................... 166Funguslar›n Üremesi ..................................................................................... 166Funguslar›n Sistemati¤i ................................................................................. 168Chytridiomycetes ........................................................................................... 168Zygomycetes.................................................................................................. 168Glomeromycetes............................................................................................ 169Ascomycetes .................................................................................................. 169Basidiomycetes .............................................................................................. 170Özet ............................................................................................................... 171Kendimizi S›nayal›m ..................................................................................... 172Okuma Parças› ............................................................................................. 173Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 173S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 173Yararlan›lan ve Baflvurulabilecek Kaynaklar ............................................... 1748. ÜN‹TEMikrobiyal 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‹ VEREKOMB‹NASYON MEKAN‹ZMALARI ........................................................ 183Transformasyon ............................................................................................. 184Transdüksiyon ............................................................................................... 185Konjugasyon ................................................................................................. 186MUTASYONLAR ............................................................................................ 188


‹çindekilerixMutasyon 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 ......................................................................... 194Mikrobiyal Ekosistemler ve ‹nsan-MikroorganizmaEtkileflimleri ............................................................................. 196M‹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 ....................................................................................................... 224Antikor 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.............................................................................................. 2299. ÜN‹TE10. ÜN‹TE


x‹çindekiler‹mmün Tolerans ............................................................................................ 229‹N V‹TRO ANT‹JEN-ANT‹KOR REAKS‹YONLARI VE BAZISEROLOJ‹K TESTLER .................................................................................... 230Presipitasyon Reaksiyonlar› .......................................................................... 230Aglutinasyon Reaksiyonlar›........................................................................... 231Etiketli Antikor Deneyleri ............................................................................. 232Fluoresanl› Antikor Deneyleri ............................................................... 232Enzimli ‹mmün Deney (ELISA) ............................................................. 232Radyoaktifli ‹mmün Deney ................................................................... 234Özet................................................................................................................ 235Kendimizi S›nayal›m...................................................................................... 236Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar› ............................................................ 237S›ra Sizde Yan›t Anahtar› .............................................................................. 237Yararlan›lan Kaynaklar.................................................................................. 238Baflvurulabilecek Kaynaklar ......................................................................... 23811. ÜN‹TEMikrobiyal 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‹KYÖNTEMLER.................................................................................................. 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 ......................................................................... 256Sözlük ................................................................................... 257Dizin ...................................................................................... 261


ÖnsözxiÖnsözGözle görülemeyecek kadar küçük, tek hücreli ve ba¤›ms›z yaflama yetene¤indekicanl›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 multidisiplinerbir bilim olup, tar›m mikrobiyolojisi, çevre mikrobiyolojisi, t›bbi mikrobiyoloji,g›da mikrobiyolojisi, endüstriyel mikrobiyoloji vb pek çok isimle karfl›-m›za ç›kmaktad›r. Bu kitap “Genel Mikrobiyoloji” kitab› niteli¤inde olup, mikroorganizmalarlailiflkili tüm alanlarda çal›flanlara hitap etmektedir. Genel MikrobiyolojiI ve Genel Mikrobiyoloji II ders içeri¤ini oluflturan bu kitap 11 bölümdenoluflmufltur ve mikrobiyolojinin tarihçesini, önemini, temel kurallar›n›, mikroorganizmagruplar›n›, mikroorganizmalar›n genel özelliklerini ve tan›s›n›, mikroorganizmalardagenetik 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 bulunmaktad›r.Konular›n daha kolay anlafl›lmas› için bilimsel kelimelerin mümkün oldu¤uncaTürkçe karfl›l›klar› verilmeye çal›fl›lm›flt›r. Anahtar kavramlarda özellikle üniteninönemi 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› ünitelerinarkas›nda verilen okuma parçalar› konuyla ilgili daha fazla bilgi sunmay›amaçlam›flt›r. Ünitenin özetini lütfen okuyunuz ve de¤erlendirme sorular›n› cevaplamayaçal›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›nçekiminde, grafik ve flekillerin haz›rlanmas›nda eme¤i geçen tüm arkadafllar›mave bu u¤raflta eme¤i geçen herkese teflekkür ediyorum.Kitab›n yararl› olmas› umuduyla baflar›lar diliyorum.EditörProf.Dr. K›ymet GÜVEN


1<strong>GENEL</strong> M‹KROB‹YOLOJ‹Amaçlar›m›zBu 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.Anahtar Kavramlar• Mikrobiyoloji• Mikroorganizma Gruplar›• Antoni van Leewenhoek• Patojen• Germ teorisi• Spontan Generasyon Teorisi• Robert Koch• Üç domain‹çerik Haritas›Genel MikrobiyolojiMikrobiyolojiye Girifl• M‹KROB‹YOLOJ‹ VEM‹KROORGAN‹ZMALAR• M‹KROORGAN‹ZMALARDABÜYÜKLÜK 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 VEM‹KROORGAN‹ZMALARIN‹S‹MLEND‹R‹LMES‹• M‹KROB‹YOLOJ‹N‹N ÖNEM‹


Mikrobiyolojiye GiriflM‹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. Mikrobiyoloji;mikroorganizmalar›n çeflitlili¤i ve evrimi, toprak, su, insan vücudu, hayvanvücudu 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›lar›nbir 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 olaraktek 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 (Eukarya)’d›r.Mikrobiyolojinin konusunu oluflturan mikroorganizmalar bu üç domaindenikisini (Arkea ve Bakteria) tümüyle, üçüncü domain olan SIRA Ökarya’n›n S‹ZDE ise birk›sm›n› kapsarlar. Bu domainler alt›nda grupland›r›lamayan, hücresel yap›s› olmayanorganizmalar da mikrobiyolojinin içinde incelenirler. Buna göre; Arkea veDÜfiÜNEL‹MBakteria domainlerini oluflturan bakteriler, Ökarya domaininde bulunan protozoa,algler ve funguslar ile bu domainlerde yer almayan virüsler (defektif virüsler dahil),viroidler ve pirionlar mikroorganizmalar olarak kabul edilirler. SORUDomain: Biyolojiks›n›flamada en üst, alemüstü gruptur.SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORUBakteri terimi prokaryotik mikroorganizmalar için eskiden beri genel D‹KKAT bir terim olarakD‹KKATkullan›lagelmifltir ve bundan sonraki bölümlerde de hem Arkea hem de Bakteria domainlerinikapsar flekilde prokaryot anlam›nda kullan›lacakt›r. Domain anlam›nda kullan›ld›-SIRA S‹ZDESIRA S‹ZDE¤›nda lütfen Bakteria fleklinde yaz›ld›¤›na dikkat ediniz!Prokaryot: ‹lkel çekirdekliBakteriler oldukça basit yap›l›, tek hücreli organizmalard›r. Genetik materyalleriözel bir çekirdek zar› ile çevrili olmad›¤›ndan prokaryot olarak adland›r›l›rlar.organizmad›r.AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZGenetikmateryal bir çekirdek zar› ileçevrili de¤ildir.K ‹ T A PK ‹ T A PTELEV‹ZYONTELEV‹ZYON


4 Genel MikrobiyolojiSIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORUD‹KKATBakteri hücreleri genellikle çubuk, küresel veya spiral flekillerdedir ancak nadirenköfleli veya y›ld›z›ms› flekillerde olanlara da rastlanmaktad›r. Bakteria domaini üyelerindekarbonhidrat 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› fotosentezyaparken 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 gerçekçekirde¤e sahip ökaryotik organizmalard›r. Tek hücreli veya çok hücreli olabilirler.Çok hücreli büyük funguslar örne¤in flapkal› mantarlar bitkilere benzer görünebilirlerfakat bitkiler gibi fotosentez yapmazlar. Gerçek funguslar›n hücre duvar›ndakitin bulunur. Funguslar mayalar, küfler ve flapkal› mantarlar olmak üzereüç farkl› grupta incelenirler. Mayalar tek hücreli fungus olup, bakterilerden oldukçabüyük oval hücrelere sahiptir. Küflerde misel ad› verilen gözle görünür pamuksukütle, ipliksi yap›daki hiflerden oluflmufltur. Funguslar efleyli veya efleysiz ürerler.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 üyeleriçok çeflitli flekillerde olabilir. Serbest veya baflka canl›larda parazit olarak yaflarlar.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 sadeceelektron 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. Baz›lar›ndaprotein k›l›f› saran bir zarf yap›s› da bulunur. Ço¤almak için konak hücreiçine girmeleri gerekir. Bu nedenle bir anlamda di¤er organizmalarda zorunluparazit olarak SIRA yaflarlar. S‹ZDE Virüslerin paraziti olan virüsler de vard›r ve bunlar defektifvirüsler olarak adland›r›l›r.Viroidler, protein içermeyen RNA (ribonükleik asit) parçac›klar› olup, bitkiDÜfiÜNEL‹Mhastal›klar›na yol açarlar. Prionlar ise viroidlerin aksine nükleik asit içermeyen vesadece proteinden ibaret, hayvanlarda merkezi sinir sistemi hastal›klar› etmeni olaraktan›mlanm›fl SORU en küçük mikroorganizmalard›r.6. ve 7. Ünitelerde D‹KKAT bu mikroorganizmalar hakk›nda ayr›nt›l› bilgiler bulacaks›n›z.M‹KROORGAN‹ZMALARDA BÜYÜKLÜK KAVRAMISIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEOrtalama bir bakterinin hacmi 1 µm 3 yani insan hücresinin 1/1000’i kadard›r. Baz›AMAÇLARIMIZbakteriler bu ortalamadan daha büyük ya da daha küçük olabilirler. Bilinen en büyükbakteri (örne¤in Epulopiscium fishelsoni) ile küçük bakteri aras›ndaki büyüklükfark› 1 milyon kat AMAÇLARIMIZkadard›r.K ‹ T A PK ‹ T A PTELEV‹ZYONTELEV‹ZYON


1. Ünite - Mikrobiyolojiye Girifl5Mikroorganizmalar›n büyüklü¤ü tan›mlan›rken bakteriler, funguslar, protozoave algler için mikrometre (µm), virüsler için ise nanometre (nm) birimleri kullan›lmaktad›r.Büyüklüklerine göre; bakteri> virüs> defektif virüs> viroid> prion olaraks›ralansa da. bunlardan daha büyük olan protozoa, algler ve funguslar ise kendiiçlerinde de¤iflik büyüklükte olabilirler. Örne¤in denizlerde yaflayan bir alg olanOstreococcus tauri yaklafl›k 1 µm çap›nda, bilinen en küçük ökaryottur. Ifl›k mikroskobuile 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?SIRA S‹ZDEM‹KROORGAN‹ZMALARIN YAfiAM ALANLARIMikroorganizmalar do¤ada populasyon halinde di¤er hücrelerleDÜfiÜNEL‹Mbirlikte yaflarlarDÜfiÜNEL‹Mve yaflad›klar› çevre mikrobiyal habitat olarak adland›r›l›r. Habitat olarak incelendi¤inde,toprak, tatl› ve tuzlu sular, sedimentler ve burada SORU yaflayan canl›lar›nSORUvücudu (üzeri veya içi) ve g›dalar mikroorganizmalar›n yaflam alan›n› oluflturmaktad›r.Sürekli sirkülasyon halinde bulunan atmosfer, yerin derinlikleri, buzullar›nD‹KKATD‹KKATiçleri 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›, SIRA S‹ZDE günefl ›fl›-SIRA S‹ZDE¤›, besin madddeleri vb fiziksel faktörler habitat içindeki mikroorganizma çeflidinibelirlese de, hemen her ortamda yaflayan mikroorganizma vard›r. Örne¤in; yüksekAMAÇLARIMIZs›cakl›ktaki termal kapl›ca su kaynaklar›nda ve denizalt›ndaki s›cak ve çeflitli gazlarladolu volkanik bacalarda veya ülkemizdeki Tuz Gölü gibi çok tuzlu ortamlar-AMAÇLARIMIZda ekstrem bakteriler, oksijen bulunmayan yer alt› katmanlar›nda K ‹ T A metanojenikPK ‹ T A Pbakteriler, 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 fotosentetikTELEV‹ZYONolduklar›TELEV‹ZYONiçin günefl ›fl›¤› ve tüm nemli ortamlarda yaflamlar›n› sürdürürler. Funguslar›n fizikselçevre istekleri di¤er mikroorganizma gruplar›na oranla daha genifl oldu¤undanhemen her yerde yaflarlar. Funguslar›n enerji kayna¤› olarak kullanamad›¤› tek organikmadde metand›r. Bu nedenle, metan d›fl›nda bütün maddeleri ‹NTERNET kullanabilece-‹NTERNET¤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. Mikroorganizmalar›ntemel yaflam ifllevlerini anlamak, 2. Mikrobiyolojiyi insano¤lunun yarar›na olacakflekilde 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 ortam›ndabiyokimyasal ve genetik çal›flmalarda kullan›lmak üzere çok miktarda gelifltirilebilirler.Bu özellikleri nedeniyle mikroorganizmalar insanlar da dahil çok hücreliorganizmalarda hücresel ifllevlerin anlafl›lmas› için mükemmel modellerdir.1SIRA S‹ZDE


6 Genel MikrobiyolojiUygulamal› bir bilim olarak mikrobiyoloji; t›p, tar›m ve endüstrideki pek çokproblem ile ilgilenir. Mikroorganizmalar›n çok az bir k›sm› patojenik (hastal›k yap›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 bozulmas›ndamikroorganizmalar rol oynar. Bununla birlikte, deniz ve tatl› su mikroorganizmalar›denizlerde, göllerde ve akarsularda besin zincirinin temelini oluflturur.Toprak mikroorganizmalar› at›klar›n parçalanmas›na ve havadaki azot gaz›n›n organikbileflikler fleklinde tutulmas›na yard›mc› olur. Böylece toprak, su ve havadakikimyasal elementlerin döngüsü sa¤lan›r. Baz› mikroorganizmalar besin ve oksijenüretim ifllevi olan fotosentez olay›nda önemli rol oynarlar. ‹nsanlar ve pek çokhayvan, midelerindeki besinlerin sindirilmesi ve vücutlar›n›n ihtiyac› olan vitaminlerinörne¤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, organikasitler, enzimler, alkoller ve pek çok ilac›n sentezinde kullan›l›rlar. G›da endüstrisisirke, alkollü içecekler, turflu, soya sosu, ekmek, peynir, yo¤urt gibi pekçok g›dan›n üretiminde mikroorganizmalar› kullan›r. G›dalardaki bu mikroorganizmalar“g›da mikrobiyolojisi”nin alt›nda incelenirler.Bu do¤al faaliyetlerinin yan›s›ra mikroorganizmalar normalde sentezlemediklerisellüloz, insülin gibi insanl›k için çok önemli pek çok ürünü geneti¤i de¤ifltirilmiflmikroorganizmalar haline dönüfltürüldükten sonra sentezleyebilir.Enfeksiyon hastal›klar›n›n nas›l olufltu¤unun anlafl›lmas› ve patojenlerin laboratuardakültür edilmesiyle mikrobiyolojinin alt dallar› olan t›bbi mikrobiyoloji veimmünoloji do¤mufltur. Bu alanlardaki çal›flmalarla pek çok yeni insan ve hayvanpatojeni ile bunlar›n enfeksiyon flekli anlafl›lm›fl, bunlara karfl› oluflan vücut direncikeflfedilmifltir.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 nehirlerdekimikrobiyal olaylar› inceleyen su mikrobiyolojisi ve deniz mikrobiyolojisinintemelleri 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 mikrobiyolojisi”alt dallar› bulunmaktad›r.Bakteriyoloji bakterilerin, Viroloji virüslerin, Mikoloji funguslar›n, Parazitolojitek 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”, mikroorganizmalar›nmetabolizma 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›ld›¤›“sitoloji” ile mikrobiyal enzimler ve mikroorganizmalar›n gerçeklefltirdi¤i


K ‹ T A PK ‹ T A P1. Ünite - Mikrobiyolojiye Girifl7kimyasal reaksiyonlar› inceleyen “mikrobiyal biyokimya” günümüz mikrobiyolojisiniflekillendirmifltir. Bakteri geneti¤inin baz› ilkeleri 20. Yüzy›l bafllar›nda bilinmesinera¤men, 1950’lerde bakterilerde genetik madde al›flveriflinin ortaya ç›kar›lmas›ile kal›t›m ve çeflitlili¤i inceleyen bakteri geneti¤i çok h›zl› ilerlemifl ve günümüzmoleküler biyoloji bilgileri mikroorganizmalar üzerinde yap›lan çal›flmalardankazan›lm›flt›r.M‹KROB‹YOLOJ‹N‹N TAR‹HÇES‹Mikrobiyolojinin konusunu oluflturan canl›lar›n bitkiler ve hayvanlar ortaya ç›kmadanmilyarlarca 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, flarap,bira, yo¤urt, ekmek gibi fermente ürünlerin eldesi için mikroorganizmalardanyararlanm›flt›r. 3000 y›ll›k M›s›r mumyalar›nda verem hastal›¤› etmeni Mycobacteriumtuberculosis 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. Hipokrat(Do¤um MÖ 460) ayn› adl› eserinde bulafl›c› hastal›klardan söz etmifltir. Zekeriyael 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 önemligeliflmeler ortaya ç›km›flt›r. Mikroskobun temelini oluflturan ilk basit büyüteç RogerBacon (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› çizerek“Micrographia” isimli ünlü kitab›nda tan›mlam›fl ve ilk kez bir mikroorganizmay›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 görmüfltür.Van Leeuwenhoek’in mikroskobu günümüz standartlar›na göre oldukça ilkelolmas›na ra¤men küflerden oldukça küçük olan bakterileri ilk kez gözlemlemiflve 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 Antonivan Leewenhoek mikrobiyolojinin kurucusu olarak kabul edilmektedir.Antoni van Leewenhoek: ‹lkmikroskobu yapan ve ilk kezbakterileri mikroskoplagözleyip çizen Hollanda’l›bilim adam›d›r.Mikroorganizmalar› ilk kez kim tan›mlam›flt›r?SIRA S‹ZDE2SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MBakterileri ilk kez kim tan›mlam›flt›r?SIRA S‹ZDEY›llar geçtikçe van Leeuwenhoek’in gözlemleri di¤er araflt›rmac›lar SORU taraf›ndanDÜfiÜNEL‹Mda do¤rulanm›fl fakat, bu küçük organizmalar›n yap›s› ve önemi anlamak için yap›lançal›flmalar mikroskoplar›n yeterli olmamas› nedeniyle 150 y›l süreyle çok yavaflilerlemifltir.SORUD‹KKATSIRA S‹ZDED‹KKAT3DÜfiÜNEL‹MSIRA S‹ZDESORUDÜfiÜNEL‹MD‹KKATSORUSIRA S‹ZDED‹KKATAMAÇLARIMIZSIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZSIRA S‹ZDE


8 Genel Mikrobiyoloji19. 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 kimyac›Louis Pasteur ve Alman fizikçi Robert Koch’un çal›flmalar›ndan bu sorulara cevaplarbulunmufltur.Ayn› dönemlerde, günümüz Polonya’s›nda do¤an botanikçi ve mikroskop uzman›Ferdinand Cohn (1829-1898), tek hücreli bitkiler olan algler ve daha sonralar›da fotosentetik bakteriler ile çal›flm›flt›r. Cohn özellikle bakterilerin ›s›ya dirençlili¤iile ilgilenmifl ve böylece endospor oluflturan büyük bir bakteri grubunu keflfetmifltir.Cohn endospor oluflturan bakterilerden Bacillus’un yaflam döngüsünü(vejetatif hücre → endospor → vejetatif hücre) ortaya ç›karm›fl ve kaynatma ile Bacillusendosporlar›n›n de¤il vejetatif hücrelerinin öldü¤ünü keflfetmifltir. Cohn bakteriyolojiyive bakteriyal s›n›fland›rman›n temellerini oluflturmufl ve bakterilerdetür kavram›n› tan›mlamak üzere giriflimlerde bulunmufltur.SIRA S‹ZDEBakteriyoloji SIRA bilimini S‹ZDEkuran ve endosporlar› ilk keflfeden kimdir?4Frans›z kimyac› Louis Pasteur (1822-1895) ilk kez canl› bir organizman›n optikizomerleri ay›rt etti¤ini Aspergillus küfünün sadece D-tartarik asiti metabolizeDÜfiÜNEL‹MDÜfiÜNEL‹Metti¤ini göstererek kan›tlam›flt›r. Çal›flmalar›na alkolün fermentasyonu ile devamSORUeden Pasteur, SORU canl› maya hücrelerinin fermentasyondan sorumlu oldu¤unu göstermiflve “spontan generasyon” teorisini çürütmek üzere çal›flmalar yapm›flt›r. Bozulmayayol açan D‹KKAT organizmalar› yok etmek için yüksek ›s› kullanm›flt›r. GünümüzdeD‹KKATçeflitli g›dalar›n muhafazas›nda Pasteur’un ilkeleri “Pastörizasyon” ad› alt›nda kullan›lmaktad›r.1880-1890 y›llar› aras›nda flarbon, tavuk koleras› ve kuduz afl›lar›n›SIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEgelifltiren 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 konusundadüflünceler oluflmufltur. Mikroorganizmalar›n keflfi ile bu düflünce yayg›n-AMAÇLARIMIZ laflm›fl ancak AMAÇLARIMIZkesin bir kan›t bulunamam›flt›. Mikrobiyolojinin “alt›n ça¤›” ad› verilenbu dönemde yap›lan çal›flmalar beklenen bu kan›t› da getirmifltir.K ‹ T A PAlman Robert K ‹ T A Koch P (1843-1910) s›¤›rlarda ve nadiren insanlarda görülen antraks(flarbon) hastal›¤› ile çal›flmalar yapm›flt›r. Antraks etmeni, Bacillus anthracisisimli endospor oluflturan bir bakteridir. Dikkatli mikroskobik gözlemler veTELEV‹ZYON özel boyalar TELEV‹ZYON kullanarak bakterinin hasta hayvan›n kan›nda varl›¤›n› göstermifl vehastal›k etmenini laboratuvarda kat› besi ortam›nda gelifltirmifltir. Hasta farelerdenal›nan kan örneklerini sa¤l›kl› farelere enjekte ederek onlar›n da hastaland›-¤›n› göstermifltir. Benzer çal›flmalara tüberküloz (verem) etmeni üzerinde devam‹NTERNETeden Koch,‹NTERNETgünümüzde “Koch postülatlar›” olarak adland›r›lan ve bir hastal›k ilebir mikroorganizma aras›nda nedensel iliflki kurmak için gereken dört kriteri belirlemifltir.Tüberküloz üzerindeki çal›flmalar› ile Koch 1905 y›l›nda Nobel Ödülükazanm›flt›r. Robert Koch enfeksiyon etmeni mikroorganizmalarla çal›flma kriterlerinive 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 Beijerinck(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


1. Ünite - Mikrobiyolojiye Girifl9mozaik virüsü (TMV) ile yap›lan çal›flmalarda virüsün bakteriden daha küçük vebir flekilde canl› hücre ile etkileflimde oldu¤unu göstermifltir. Böylece ilk kez “virüs”ile “virolojinin” temel ilkeleri tan›mlanm›flt›r.20. yüzy›lda mikrobiyoloji bilimi uygulamal› ve temel mikrobiyoloji olmak üzereiki yönde ilerlemeye bafllam›fl ve mikroorganizmalarla çal›flabilmek için yeni laboratuararaç-gereçleri icat edilmifltir. 1929’da Alexander Fleming taraf›ndan Penicilliumcinsi küflerin penisilin antibiyoti¤ini sentezledi¤inin keflfi ile bafllayan süreci1941’de bu antibiyoti¤in tedavide kullan›lmas› takip etmifltir. Ayn› y›llardaelektron mikroskobun kullan›lmaya bafllamas› ile virüslerin morfolojisi gözlenebilmiflve di¤er mikroorganizmalar›n hücresel yap›lar› ayr›nt›l› bir flekilde incelenmifltir.Nihayet 1953’te Watson ve Crick taraf›ndan DNA yap›s›n›n SIRA ayd›nlat›lmas› S‹ZDE ilemikroorganizmalar üzerinde genetik çal›flmalar bafllam›flt›r. 1977 y›l›nda Carl Woeseve George Fox, “Arkea” grubu bakterileri tan›mlam›flt›r. Takip eden y›llarda afl›-DÜfiÜNEL‹Mr› s›cakl›kta yaflayan (hipertermofil) mikroorganizmalar ilk kez laboratuar ortam›ndagelifltirilmifltir. 1981’de Stanley Prusiner “prion” grubu mikroooganizmalar› keflfetmiflve 1985’te Kary Mullis laboratuar flartlar›nda polimeraz SORU zincir reaksiyonu(PZR) ile nükleik asitlerin ço¤alt›labilece¤ini göstermifltir.21. yüzy›lda ise bir yandan genom analizleri ile mikrobiyal hücrelerin genD‹KKATfonksiyonlar› incelenmekte, bir yandan da AIDS (Acquired Immun DeficiencySyndrome) ve SARS (Severe Acute Respiratory Syndrome) gibi mikrobiyal hastal›klarmikrobiyoloji konusundaki bilgimizin ne kadar yetersiz oldu¤u konusunda bi-SIRA S‹ZDEzi s›namaktad›r.Ülkemizde mikrobiyoloji biliminin ilk kuruluflu afl› haz›rlama çal›flmalar› ilebafllam›fl ve 1840’tan sonra geliflerek devam etmifltir.Elektron mikroskobunkullan›lmaya bafllamas› ilevirüslerin morfolojisigözlenebilmifl SIRA ve di¤er S‹ZDEmikroorganizmalar›nhücresel yap›lar› ayr›nt›l› birflekilde incelenmifltir.DÜfiÜNEL‹MSORUD‹KKATSIRA S‹ZDEAMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZÜlkemizde mikrobiyoloji bilimi ve bilim adamlar› konusunda Mustafa K ‹ T Arda’n›n A P TemelMikrobiyoloji (Ankara, Medisan 1997, s. 11-12) adl› kitab›n› okuyunuz.Spontan Generasyon TeorisiTELEV‹ZYONUzun y›llar canl›lar›n çamur, çürüyen organik materyal veya s›cak sulardan kendili¤indenolufltu¤u “spontan generasyon = abiyogenez = kendili¤inden varolufl” görüflüyayg›nd›. Havada b›rak›lm›fl etlerde kurtçuklar›n oluflmas› bu görüfle en önemlikan›tlardan biri olarak kabul ediliyordu.‹NTERNETF. 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, birinia¤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› göstermifltir.Ayr›ca, a¤z› tülbentle kapal› olan kavanozda tülbentin üzerinde sinekkurtlar›n›n bulunmas› kurtçuklar›n sinekler taraf›ndan meydana getirildi¤ini göstermifltir.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 terorisinitest 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 mikroorganizmalar›nhavada ve yüzeylerde bulunabilece¤ini ve uygun flartlar bulduklar›nda ço¤alacaklar›n›deneysel olarak göstermifl ve bu teoriyi tamamiyle y›km›flt›r. Pastör ay-K ‹ T A PTELEV‹ZYON‹NTERNET


SIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MDÜfiÜNEL‹MSORUSORU10 Genel MikrobiyolojiD‹KKATSteril: Hiçbir canl›organizma içermeyenSIRA S‹ZDEanlam›na gelmektedir.D‹KKATr›ca bir besinin içinde veya üzerinde bulunan canl› mikroorganizmalar yok edildi-¤inde steril olaca¤›n› ve kontaminasyondan korunaca¤›n› böylece bir daha bozulmayaca¤›n›SIRA da göstererek S‹ZDE g›da korumada yeni bir ufuk açm›flt›r.Germ TeorisiAMAÇLARIMIZ Spontan generasyon AMAÇLARIMIZ (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 etmenioldu¤undan bahsetmifltir. Pastör’ün fermentasyon çal›flmalar› da bunu des-K ‹ T A PK ‹ T A Pteklemifl ve “hastal›klarda germ teorisi=enfeksiyonel hastal›klar›n oluflumu” RobertKoch’un antraks etmeni Bacillus anthracis üzerindeki çal›flmalar› ile kan›tlanm›flt›r.Koch, antraks ve tüberküloz etmenleri ile yapt›¤› çal›flmalar›n sonucunda “KochTELEV‹ZYONTELEV‹ZYONpostülatlar›” ile hastal›k-enfeksiyon etmeni iliflkisini ortaya koymufltur.‹NTERNETKoch postülatlar›n› ‹NTERNETö¤renmek için http://tr.wikipedia.org/wiki/Koch_post%C3%BClatlar%C4%B1sitesine 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 amaçla“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›flt›r.Ancak, geliflen mikroskoplar ve bulunan yeni mikroorganizmalar s›n›fland›rmalar›nsabit kalmas›n› önlemifl ve yeni düzenlemeler yap›lm›flt›r. Ancak, mikroorganizmalar›ngözle 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›rm›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 kabulgörmüfltür. Carl Woese ark. 1990’da canl›lar›, ilk kez alem üstü grup kabul edilen“üç domain” s›ras›yla; Arkea, Bakteria ve Ökarya alt›nda toplam›flt›r. Prokaryotlar;Bakteria ve Arkea, ökaryotlar ise Ökarya domainlerine yerlefltirilmifllerdir(fiekil 1.1)


1. Ünite - Mikrobiyolojiye Girifl11fiekil 1.1GelenekselBitkilerBitkilerFunguslarAlglerBakterilerHayvanlarHayvanlarProtozoaOrganizmalar›ns›n›fland›r›lmas›ndatarihsel geliflim(Schaechter ve ark.,2006)Haeckel, 1866BitkilerProtistlerHayvanlarBitkilerProtozoaFunguslarAlglerBakterilerHayvanlarChatton, 1937ProkaryotlarÖkaryotlarBakterilerBitkilerHayvanlarProtozoaAlglerFunguslarWhittaker, 1959Monera Bitkiler Protistler Funguslar HayvanlarBakteriler Bitkiler Protozoa Funguslar HayvanlarAlglerWoese ve ark. 1990ArkeaBakteriaÖkaryaBakterilerin 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 mikroorganizmalarhakk›nda onlar›n genetik özelliklerini (genotip) veren bilgiler elde edilmifltir.Son 20 y›lda bakteriyal taksonomi yöntemleri çok de¤iflmifl ve bakterilerins›n›fland›r›lmas›nda fenotipik, genotipik ve filogenetik yöntemlerin birlikte kullan›ld›¤›“polifazik” yaklafl›m tercih edilmeye bafllanm›flt›r.Taksonomide temel birim tür (species)’dür ve bitki ve hayvan gibi yüksek organizmalardatür; do¤al flartlar alt›nda verimli döller verebilen bireyler toplulu¤udur.Ancak, bu tan›m prokaryotlar için uygun de¤ildir. Çünkü, prokaryotlar haploidolup 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¤udur.“Strain” ise tek bir hücreden ço¤alm›fl identik hücreler toplulu¤udur. Bu nedenlebir strainin tüm hücreleri genetik olarak homojen ço¤alm›fl identik hücreler toplulu¤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›flar›(klaslar), s›n›flar bölümleri (filum) ve nihayet filumlar domainleri meydana getirir.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.


12 Genel MikrobiyolojiSIRA S‹ZDEBakterilerde SIRA taksonomik S‹ZDE birimleri hiyerarflik olarak s›ralay›n›z.5Ökaryotik mikroorganizmalar olan funguslar; mayalar, küfler ve flapkal› mantarlargibi birbirindenDÜfiÜNEL‹MDÜfiÜNEL‹Mçok farkl› yap›lar› içermektedir. Geleneksel fungus s›n›fland›rmas›ndaüreme flekli ve efleyli üreme sporlar› kullan›l›rken, günümüz fungusSORUsistemati¤inde SORU buna ilaveten filogenetik yaklafl›m da kullan›lmaktad›r. Di¤er ökaryotikmikroorganizma gruplar› olan protozoada hareket organelleri, alglerde isefotosentetik pigmentler s›n›fland›rmay› yönlendirmektedir.D‹KKATD‹KKATVirüslerin birbirleri ile olan akrabal›¤›n› tespit etmek için gerekli bilgi çok yetersizoldu¤undan, virüsler için henüz yayg›n bir s›n›fland›rma sistemi oluflturulamam›flt›r.Temelde SIRA S‹ZDEvirüsler enfekte etti¤i konuk hücre çeflidine göre grupland›r›l-SIRA S‹ZDEmakta ve hayvan virüsleri, bitki virüsleri ya da bakteri virüsleri (bakteriyofajlar)olarak grupland›r›lmaktad›r. Hayvan virüslerinin s›n›fland›r›lmas›nda virüsün içerdi¤inükleik AMAÇLARIMIZasit tipi (DNA/RNA ve çift iplikli/tek iplikli) ya da enfekte etti¤i doku-AMAÇLARIMIZlar göz önüne al›nmaktad›r.K ‹ T A P‹kili (binomial) K ‹ T A Pisimlendirme 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 akrabatürleri tan›mlar. TELEV‹ZYON Cins ismi büyük harfle bafllar ve italik yaz›l›r. ‹kinci isim tür is-TELEV‹ZYONmidir 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›rken,virüslerin ‹NTERNET akrabal›k bilgileri çok yetersiz oldu¤undan virüslerin yap›s› (morfo-‹NTERNETloji), 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 hastal›kbelirtisinden, Epstein-Barr virüsü ad›n› onunla çal›flan araflt›rmac›dan ve Coxsackievirüsü 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 adland›rmas›ndavirüs 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 5x10 30 hücredir. Bu küçük hücrelerin tümündebulunan karbon miktar› yeryüzündeki tüm bitkilerde bulunan karbon miktar›naeflittir. Azot ve fosfor miktar› ise tüm bitki canl› kütlesinde bulunandan 10kat daha fazlad›r. Bu nedenle bu kadar küçük olmalar›na ra¤men mikroorganizmalaryeryüzünde 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 mikroorganizmalar›nneden oldu¤u enfeksiyonel hastal›klard›. Mikrobiyal hastal›klaraözellikle çocuklar ve yafll›lar yenik düflüyordu. Günümüzde enfeksiyonel hastal›klaren az›ndan geliflmifl ülkelerde daha az öldürücüdür. Hastal›k seyrinin anlafl›l-


1. Ünite - Mikrobiyolojiye Girifl13mas›, geliflmifl sanitasyon ve halk sa¤l›¤› uygulamalar› ile antimikrobiyal maddelerinkullan›m› enfeksiyonel ajanlar›n kontrolünü sa¤lam›flt›r. Buna karfl›n geliflmiflülkelerde hala AIDS hastal›¤› veya çoklu antibiyotik direnci gibi nedenlerle ölümlergörülmektedir. Çiçek hastal›¤›n›n tüm dünyada ortadan kalkmas› mikrobiyolojikbir 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 tehdittir.Bu nedenlerle günümüzde mikroorganizmalar insanlar için hala bir sa¤l›k tehditioluflturmaktad›r.Sanitasyon nedir?Mikroorganizmalar, Tar›m ve Hayvanc›l›kSIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MTar›m pek çok yönden mikrobiyal aktivitelere ba¤l›d›r. Fasulye, nohut gibi bitkilerinköklerinde nodül ad› verilen küçük yumrular oluflturan baz› bakteriler havadakiserbest azotu ba¤layarak bitkilerin kullanabilece¤i forma dönüfltürürler. SORU Biyolojikgübre 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 “mikoriza”ad› verilen ve bitki kökleriyle simbiyotik (her iki organizmayada fayda sa¤-D‹KKATlayan bir ortak yaflam) bir birlik olufltururlar. Funguslar bitki köklerinin üzerindeveya içinde yaflarlar. Fungus bitki köklerinden besin maddeleri SIRA ihtiyac›n› S‹ZDE karfl›larken,fosfor gibi belirli baz› besin elementlerini de bitki köklerinin alabilece¤i formaçevirir. Baz› mikoriza funguslar›, bitkiyi zararl› patojenik funguslar›n bitki köklerinienfekte etmesine karfl› koruyabilir.Koyun ve s›¤›r gibi gevifl getiren çiftlik hayvanlar›n›n midesinde bulunan mikroorganizmalarot ve saman gibi sellülozca zengin bitkisel besinlerin K ‹ T A Pparçalanma-s›nda rol oynarlar.Mikroorganizmalar ayr›ca bitki beslenmesinde önemli rolü olan karbon, azotve kükürt gibi elementlerin do¤adaki çevriminde önemli rolTELEV‹ZYONoynarlar. 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›klaraneden olarak tar›m ve hayvanc›l›kta önemli ekonomik kayba ‹NTERNET neden olur. Örne¤in,büyükbafl hayvanlarda deli dana hastal›¤› ve bu¤day pas hastal›klar›.Bacillus thuringiensis bakterisi spor oluflturan bir toprak bakterisi olup, tar›msalürünlerde 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› alandaönemli 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-SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MBiyolojik Gübre: SORU Bitkininbüyümesini ve verimlili¤iniartt›rmak amac›ylakullan›lan di¤er canl›lard›r.D‹KKATSIRA S‹ZDEAMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZ6K ‹ T A PTELEV‹ZYON‹NTERNET


14 Genel Mikrobiyolojimalar›n da geliflmesine uygundur. G›dalar haz›rlan›rken patojen mikroorganizmalar›nbulaflmas›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 mikroorganizmafaaliyetine ihtiyaç vard›r. Bu tür g›dalar mikrobiyal fermentasyonla üretilirler.Tablo 1.1 günlük hayat›m›zdaki g›dalar ile mikroorganizma iliflkisine baz› örneklervermektedir.Tablo 1.1Baz›mikroorganizmalar›ng›da üretimindekullan›m›G›daEkmekPeynirYo¤urtTurfluSirkeBirafiarapVitaminlerAmino asitlerAç›klama“Ekmek mayas›” olarak adland›r›lan Saccharomyces cerevisiae flekerleri fermenteederek ekme¤in kabarmas›na neden olan CO 2 üretir.Laktik asit bakterileri peyniri p›ht›laflt›r›r, proteolilitk ve lipolitik aktivitelere sahipdi¤er bakteriler ise peynirin olgulaflmas›na yard›mc› olur.Süt içindeki laktoz pek çok laktik asit bakterisi taraf›ndan fermente edilerekyo¤urda dönüfltürülür.Sebzelerin içeri¤indeki fleker laktik asit bakterileri taraf›ndan fermente edilerekturflu oluflturulur.Asetik asit bakterileri etanolü asetik asite dönüfltürerek sirke olufltururlar.Bafllang›ç maddesi olan etanol ise üzüm veya elma gibi çeflitli meyvelerin fermentasyonundanelde edilir.Arpa danelerinin maya ile fermentasyonu sonucu oluflur.Genellikle üzümden yap›lan meyva fermentasyonu sonucu oluflur.Riboflavin, C vitamini, B12 vitamini gibi pek çok vitamin mikrobiyal fermentasyonsonucu üretilir.Tat ve besin de¤erini artt›rmak amac›yla insan ve hayvansal g›dalara eklenen lisin,methionin, monosodyum glutamat gibi pek çok amino asit mikrobiyal fermentasyonsonucu elde edilir.Biyoremediasyon: Do¤alözelli¤ini yitirmifl birçevrenin eski halinekavuflturulmas› veyaiyilefltirilmesi içinorganizmalar›nkullan›lmas›d›r.Mikroorganizmalar, Enerji ve ÇevreMetanojenik 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 mikroorganizmalar›naktivitesi ile metan ve etil alkole dönüfltürülebilir. Brezilya’da fleker kam›fl› veyam›s›r niflastas›ndan mikrobiyal fermentasyon ile üretilen etil alkol motorlu araçlardayak›t olarak kullan›lmaktad›r.Mikroorganizmalar ayr›ca insanlar taraf›ndan meydana getirilmifl kirlili¤in giderilmesinde(biyoremediasyon) kullan›l›rlar. Petrol s›z›nt›s›, kimyasal, pestisit veyazehirli 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 temizlemeifli h›zland›r›lmaktad›r.


1. Ünite - Mikrobiyolojiye Girifl15Mikroorganizmalar 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 üretilmesineiliflkin örnekleri içermektedir.Geneti¤i de¤ifltirilmifl mikroorganizmalar ise ticari de¤eri yüksek ürünler üretmektedir.Örne¤in; do¤al olarak bakteri taraf›ndan üretilmeyen insülin hormonuüretimi için, insan insülin genleri gen mühendisli¤i teknikleri ile bakterilere aktar›lm›flve transgenik bakterilerce çok miktarda insülin üretimi sa¤lanm›flt›r.Penisilin antibiyoti¤i hangi mikroorganizma taraf›ndan üretilmektedir? SIRA S‹ZDE7SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MEnzim Kullan›m alan› Mikroorganizma‹nvertaz fieker, pasta yap›m› Saccharomyces cerevisiaeSORUB-Glukanaz Biran›n berraklaflt›r›lmas› Bacillus subtilis, Aspergillus nigerLaktazLaktozu sindiremeyenler için g›dakatk› maddesi ve süt endüstrisiSaccharomyces D‹KKAT lactisTablo 1.2 DÜfiÜNEL‹MTicari öneme sahipbaz› enzimler,kullan›m alanlar› SORUveüreticimikroorganizmalarD‹KKATPektinazMeyve suyu ve flaraplar›n berraklaflt›r›lmas›Aspergillus niger SIRA S‹ZDESIRA S‹ZDELipazSüt endüstrisi, ya¤ sökücü deterjankatk› maddesiAspergillus AMAÇLARIMIZ niger AMAÇLARIMIZSellülaz G›da katk› maddesi Trichoderma konigiK ‹ T A PNötral proteaz Et ve peynirde lezzet artt›r›c› Bacillus subtilisRennin Peynir yap›m› S›¤›r geni klonlanm›fl bir Escherichiacoli TELEV‹ZYONK ‹ T A PTELEV‹ZYONBiyolojik Silah Olarak Mikroorganizmalar‹NTERNETBiyolojik savafl; bir savafl hareketi veya terörde asker veya sivil populasyonlar› öldürmekveya etkisiz hale getirmek için biyolojik silahlar›n kullan›lmas›d›r. Biyolojiksilahlar 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 potansiyelolarak kullan›fll›d›r. En çok ad› geçen biyolojik silah, antraks etmeni Bacillusantracis bakterisidir. Di¤er önemli biyolojik silah aday› bakteriler veba etmeni Yersiniapestis, bruselloz etmeni Brucella abortus ve su ve g›da kaynakl› hastal›k etmeniSalmonella’d›r. Clostridium botulinum’un botulin toksini gibi bakteriyal toksinlerde muhtemel biyolojik silahlardand›r.‹NTERNET


16 Genel MikrobiyolojiÖzetA MAÇ1A MAÇ2A MAÇ3A MAÇ4Mikrobiyoloji bilimini tan›mlayabilmek.Mikro: sözlük anlam› küçük, biyo: canl› ve loji:bilim anlam›na geldi¤ine göre mikrobiyoloji küçükcanl›lar› inceleyen bilimdir. Küçük kavram›ile kastedilen mikro veya nanometre boyutlar›ndakihatta daha küçük canl›lard›r. Bu canl›lar normaldegözle 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) elektronmikroskobu ile gözlenirler.Mikroorganizma gruplar›n› tan›mlayabilmek.Mikroorganizma; tek hücreli ve mikroskobik canl›d›r.Mikroorganizmalarda tek bir hücre bafll› bafl›nabir bireyi temsil eder. Mikrobiyolojinin konusunuoluflturan mikroorganizmalar bakteriler,protozoa, algler ve funguslar ile hücresel yap›göstermeyen virüsler (defektif virüsler dahil), viroidlerve pirionlard›r. Bakteriler prokaryotik,protozoa, alg ve funguslar ökaryotik hücre yap›-s›na sahipken, di¤erleri hücresel yap› göstermezlerve kendilerini ço¤altmak için konak hücrelereihtiyaç duyarlar.Mikrobiyolojide mikroskobun önemini de¤erlendirebilmek.Ç›plak gözle görülemeyecek kadar küçük canl›-lar›n varl›¤› konusunda eskiden beri flüpheler olmas›nara¤men, ilk kez 1676 y›l›nda A. van Leeuwenhoekgünümüz standartlar›na göre oldukçailkel olan mikroskobu ile küflerden oldukçaküçük olan bakterileri gözlemlemifl ve çizmifltir.Bu nedenle Antoni van Leewenhoek mikrobiyolojininkurucusu olarak kabul edilmektedir. Bundansonraki çal›flmalar mikroskobun teknik özellikleriningelifltirilmesine ba¤l› olarak ilerlemegöstermifltir.Mikrobiyolojinin tarihsel geliflimini de¤erlendirebilmek.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 hastal›klarçok eskiden beri bilinmesine ra¤men, mikroskobunkeflfi ile gözle görülemeyecek kadarA MAÇ5küçük canl›lar›n varl›¤›ndan haberdar olunmufltur.19. yüzy›lda mikroskoplar›n yayg›nlaflmas›ve L. Pasteur ve R. Koch’un çal›flmalar› ile mikrobiyolojibilimi çok önemli keflifler yapm›flt›r. Enfeksiyonelhastal›klar›n nedeni aç›klanm›fl, bakteriyolojive bakteriyal s›n›fland›rman›n temellerioluflturulmufltur. 20. Yüzy›l bafllar›nda pek çokmikrobiyolojik yöntem ve araç kullan›lmaya bafllanm›flve bakteriden daha küçük olup bir flekildecanl› hücre ile etkileflimde olan virüslerin varl›¤›gösterilmifltir. Bu yüzy›lda modern yöntemve cihazlar›n gelifltirilmesine ba¤l› olarak mikrobiyolojibilimi uygulamal› ve temel mikrobiyolojiolmak 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 yaflarlar.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 reaksiyonugerçeklefltirirler. Hastal›k etmeni olarakkarfl›m›za ç›kabilirler ve günümüzde AIDS, kuflgribi, ebola gibi etmenlerle sa¤l›k tehditi oluflturmayadevam ederler.Tar›mda biyolojik gübre olarak veya hayvanlardasellülozca zengin bitkisel besinleri parçalayarak,bitki ve hayvanlarda hastal›klara neden olarakkarfl›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 kimyasalçevre kirlili¤inin giderilmesinde ortama bumaddelerle beslenen mikroorganizmalar verilerektemizleme ifli h›zland›r›lmaktad›r.Mikroorganizmalar ticari öneme sahip ürünlerin(antibiyotikler, özel enzimler ve çeflitli kimyasallar)üretilmesinde kullan›l›rlar. Geneti¤i de¤ifltirilmiflmikroorganizmalar ile insan insülin hormonugibi de¤erli ürünler sentezlenebilmektedir.Patojenik bakteri veya virüslerin hemen hementümü biyolojik silah olma potansiyelindedir.


1. Ünite - Mikrobiyolojiye Girifl17Kendimizi S›nayal›m1. Afla¤›dakilerden hangisi mikroorganizmalar›n özelliklerindenbiri de¤ildir?a. Mikroskobik olmab. Tek hücreli olmac. Do¤ada tek bafl›na yaflabilmed. Organ sistemi olarak bulunmae. Yaflamsal ifllevleri tek bafl›na yapma2. Mikroorganizmalar›n keflfinden önce canl›lar alemikaç bölümde inceleniyordu?a. 1b. 2c. 3d. 4e. 53. ‹lk sözü edilen mikroorganizma alemi afla¤›dakilerdenhangisidir?a. Ökaryab. Protistac. Arkead. Bakteriae. Öbakteria4. Mikroorganizmalar› 3 domain alt›nda toplayan bilimadam› afla¤›dakilerden hangisidir?a. Charles Darwinb. Robert Kochc. Louis Pasteurd. Antoni van Leewenhoeke. Carl Woese5. Funguslar için afla¤›dakilerden hangisi yanl›flt›r?a. Fotosentez yaparlarb. Ökaryotik organizmalard›rc. Misel ad› verilen pamuksu kütle olufltururlard. Tek veya çok hücreli olabilirlere. Efleyli veya efleysiz ürerler6. 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 çizmesid. ‹lk kez mikroorganizmalar› laboratuar ortam›ndagelifltirmesie. ‹lk kez hastal›k etmeni bakterilerden sözetmesi7. Cohn’un ›s›ya dirençli mikroorganizmalar çal›flmas›ndanhangi 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 flartlar›n›bulduklar›nda ço¤ald›klar›n› göstermesi hangiteoriyi y›km›flt›r?a. Biyogenezb. Germc. Endospord. Pastörizasyone. Spontan generasyon9. Afla¤›dakilerden hangisi mikroorganizmalar›n do¤alfaaliyetlerinden biri de¤ildir?a. Patojeniteb. ‹nsülin üretimic. Peynir üretimid. Alkol üretimie. Metan üretimi10. Afla¤›daki bakteri ismi yaz›l›fllar›ndan hangisiyanl›flt›r?a. Clostridium botulinumb. Escherichia colic. Bacillus Subtilisd. Yersinia pestise. Brucella abortus


18 Genel MikrobiyolojiOkuma Parças›Kat› Besiyeri, Petri Pla¤› ve Saf KültürlerKat› besiyeri (besiortam›) üzerinde bakterileri gelifltirenilk kifli Robert Koch’tur. Koch önceleri patates dilimlerinibesi ortam› olarak kullanm›flt›. Patates dilimleri bakterileriçin seçici olmas›na ra¤men üzerinde küfler gelifliyordu.Bu nedenle Koch, bafllang›çta çeflitli s›v› besiyerlerini kat›laflt›rma ajan› olarak jelatin kulland› ve kontaminasyonu(bulaflmay›) önlemek için üzeri bir kavanozveya cam kutu ile örtülü yat›k (düz) agar besiyerihaz›rlama yöntemini gelifltirdi. Çeflitli bakterilerin izolasyonuve incelenmesi için nütrient jelatin iyi bir besiyeriolmas›na ra¤men, pek çok insan patojeninin geliflmesiiçin gerekli 37°C’de kat›laflmad›¤› için yeni bir kat›laflt›rmaajan›na gereksinim duyuldu.Agar k›rm›z› alglerden elde edilen bir polisakkarit olup19. Yüzy›lda yayg›n bir kat›laflt›rma ajan› olarak kullan›lm›flt›r.Agar› besi ortam›nda kat›laflt›rma amac› ile ilkkullanan kifli Koch’un arkadafl› Walter Hasse’dir. Bu fikriHesse’ye agar› meyva jölesi yapmak için kullananHesse’nin efli vermiflti. Hesse bir mektup ile bu keflfiKoch’a bildirdi ve Koch hemen bunu kendi çal›flmalar›-na uyarlad›. Agar ilk kez mikrobiyal besiyerlerinde kat›laflt›rmaamaçl› kullan›ld›¤›nda üstünlükleri hemenfark edildi.Agar›n mikrobiyal besiyerlerinde tercih edilmesininözellikle insan vücut s›cakl›¤› olan 37°C’de kat› olmas›,sterilizasyon iflleminde eritildikten sonra 45°C’ye kadars›v› halde kalmas› ve böylece steril kaplara boflalt›lmas›gibi pek çok nedeni vard›r. Baz› bakteriler jelatiniparçalay›p s›v› hale getirebilme özelli¤indedir. Jelatininaksine agar, pek çok bakteri taraf›ndan parçalanmaz.Agar ayr›ca pek çok kat› besiyerini fleffaf hale getirir veböylece bakteri kolonilerinin ay›redilmesi kolaylafl›r.Bu nedenle agar mikrobiyolojinin ilk y›llar›ndan berisaf bakteri kültürlerinin eldesi ve canl›l›¤›n›n devam ettirilmesindekullan›lmaktad›r.1887 y›l›nda bir Alman bakteriyolog olan Richard Petri,Koch’un düz plaka tekni¤inin modifiye fleklini tan›mlayanbir makale yay›nlad›. Petri’nin onun ad›n› tafl›yançift tarafl› fleffaf cam plaklar› keflfi çok kullan›fll› bulundu.Petri plaklar› pek çok yönden avantajl› idi. Kolayl›klaüst üste dizilebilir, besiyerinden ayr› olarak steriledilebilir ve alttaki küçük olan pla¤a erimifl haldeki besiyerinindökülmesinden sonra büyük plak kontaminasyonuönlemek amac›yla üstüne kapak olarak kullan›labilirdi.Petri plakas› içindeki agar›n yüzeyinde geliflenkoloniler sonraki çal›flmalar için kolayl›kla al›nabilirdi.Petri’nin bu orijinal fikri günümüze dek hiçbir de-¤iflikli¤e u¤ramad› ve ister tekrar kullan›labilir özelliktecamdan, ister tek kullan›ml›k plastikten yap›lm›fl olsunmikrobiyoloji laboratuvarlar›n›n en temel arac› olarakyerini korumaktad›r.Koch, saf kültür yönteminin mikrobiyal sistematikteönemli oldu¤unun fark›ndayd›. Kontamine bir nesneb›rak›lm›fl bir kat› besiyeri üzerinde rengi, flekli, büyüklü¤üfarkl› olan koloniler gözlemledi. Bu kolonilerdenald›¤› hücreler mikroskopta ve bazen s›cakl›k veya besinselisteklerinde farkl›l›k gösteriyordu. Koch bu farkl›l›klar›nbitki ve hayvanlar›n s›n›fland›r›lmas›nda kullan›lanözellikler gibi kullan›laca¤›n› düflündü. Koch safkültürlerle çal›flmas›ndan, mikroorganizmalar›n hastal›koluflturma d›fl›nda baflka kapasitelere de sahip olduklar›n›fark etti. Böylesine genifl aç›l› düflünce mikrobiyolojinin20. yüzy›lda ba¤›ms›z bir biyolojik bilim olarakkabul edilmesinde çok önemli olmufltur.Koch’un kat› besiyerini keflfi ve saf kültür mikrobiyolojisiüzerindeki ›srar› t›bbi mikrobiyoloji d›fl›ndaki alanlardada önemli oldu. Onun keflifleri bakteriyal taksonomi,genetik ve di¤er alt disiplinlerde gerekli pek çokaraç-gerecin gelifltirilmesini sa¤lam›flt›r. Asl›nda tümmikrobiyoloji alan› Koch ve arkadafllar›n›n saf kültürünönemi ve temel mikrobiyolojik yöntemlerin gelifltirilmesikonusundaki sezgilerine çok fley borçludur.Kaynak: Madigan ve ark., 2009, s.17-18.


1. Ünite - Mikrobiyolojiye Girifl19Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar›1. d Ayr›nt›l› bilgi için “Mikrobiyoloji ve Mikroorganizmalar”konusuna bak›n›z.2. b Ayr›nt›l› bilgi için “Mikrobiyoloji ve Mikroorganizmalar”konusuna bak›n›z.3. b Ayr›nt›l› bilgi için “Mikrobiyoloji ve Mikroorganizmalar”konusuna bak›n›z.4. e Ayr›nt›l› bilgi için “Mikrobiyoloji ve Mikroorganizmalar”konusuna bak›n›z.5. a Ayr›nt›l› bilgi için “Mikrobiyoloji ve Mikroorganizmalar”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 11 µm=10 -3 mm ve 1 nm=10 -3 µm.Yararlan›lan KaynaklarArda, M. (1997). Temel Mikrobiyoloji. Medisan, Ankara.Madigan, M. T., Martinko, J. M., Dunlap, P. V. & ClarckD. 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%BClatlar%C4%B1,Eriflim tarihi: 9/3/09http://www.pediatri.hacettepe.edu.tr/Katki/2002-1/antraks.html,Eriflim tarihi: 9/3/09http://www.envitek.com.tr/toprak_kirliligi.asp, Eriflimtarihi: 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: 9/3/09S›ra Sizde 2Mikroorganizmalar› ilk tan›mlayan Robert Hooke’dir.S›ra Sizde 3Bakterileri ilk tan›mlayan Antoni van Leewenhoek’tir.S›ra Sizde 4Ferdinand Cohn bakteriyolojiyi kuran ve bakteriyal endosporlar›keflfeden kiflidir.S›ra Sizde 5Domain → Bölüm → S›n›f → Tak›m → Familya → Cins→ TürS›ra Sizde 6Halk sa¤l›¤›n› korumak ve hastal›¤› önlemek için tasarlananönlemler ve bunlar›n uygulanmas›.S›ra Sizde 7Penicillium chrysogenum (P. notatum)


2<strong>GENEL</strong> M‹KROB‹YOLOJ‹Amaçlar›m›zBu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Prokaryotik hücrelerin özelliklerini aç›klayabileceksiniz,Ökaryotik hücre yap›s›n› aç›klayabileceksiniz,Mikroorganizmalarda besin maddelerinin hücreye al›nmalar›n› aç›klayabileceksiniz,Prokaryotik hücre ile ökaryotik hücre aras›ndaki farkl›l›¤› ortaya koyabileceksiniz.Anahtar Kavramlar• Hücre flekilleri• Prokaryotik hücre• Bakteria• Arkea• Ökaryotik hücre• Hareket• Madde al›fl verifli• Endospor‹çerik Haritas›Genel MikrobiyolojiMikroorganizmalar›nGenel Özellikleri• G‹R‹fi• PROKARYOT‹K HÜCRE VE HÜCREB‹LEfiENLER‹• PROKARYOTLARDA HAREKET VEKEMOTAKS‹S• PROKARYOTLARDA SEÇ‹C‹GEÇ‹RGENL‹K VE TRANSPORT• ÖKARYOT‹K HÜCRE VE HÜCREB‹LEfiENLER‹• ÖKARYOTLARDA HAREKET


Mikroorganizmalar›n GenelÖzellikleriG‹R‹fiCanl›lar›n hücre yap›lar›n›n karmafl›kl›¤›na ra¤men, bütün yaflayan hücreler prokaryotikve ökaryotik olmak üzere iki gruba ayr›lmaktad›r. Ökarya domainine aitcanl›lar olan bitkiler, hayvanlar, funguslar, protozoa ve alglerSIRAökaryotikS‹ZDEhücre yap›s›nasahiptir. Buna karfl›n siyanobakteriler dahil tüm Bakteria ve Arkea domainiüyeleri prokaryottur. Prokaryotik ve ökaryotik hücreler kimyasal DÜfiÜNEL‹M olarak benzerdir.Bunlar›n her biri nükleik asit, protein, lipid ve karbonhidratlardan oluflmaktad›r.Ancak bunlar besin maddelerini metabolize etmek üzere farkl› reaksiyonlar kullan›rlar,protein sentezler ve enerji depoSORUederler.SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORUBu bölümde prokaryotik ve ökaryotik mikroorganizma hücrelerinin D‹KKAT yap›s› incelenirkenprokaryotlar›n Bakteria ve Arkea domainleri olmak üzere 2 grup halinde verildi¤ine dikkatediniz.SIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEPROKARYOT‹K HÜCRE VE HÜCRE B‹LEfiENLER‹D‹KKATSIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MDÜfiÜNEL‹MTipik prokaryotik bir hücrede hücre duvar›, hücre membran› AMAÇLARIMIZ (zar›), ribozomlar ve AMAÇLARIMIZnüklear materyal bulunmaktad›r (fiekil 2.1). Baz› bakteri hücrelerinde, bunlar›n d›-SORUSORUfl›nda flagella, fimbria, kapsül ve çeflitli depo granülleri de bulunur.K ‹ T A PK ‹ T A PBakteri terimi hem Bakteria hem de Arkea domaini üyesi prokaryotlar› D‹KKAT içermektedir.D‹KKATTELEV‹ZYONfiekil TELEV‹ZYON 2.1SIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEfiematikProkaryotik HücreYap›s›AMAÇLARIMIZ‹NTERNET AMAÇLARIMIZ‹NTERNETK ‹ T A PK ‹ T A PTELEV‹ZYONTELEV‹ZYON‹NTERNET‹NTERNET


22 Genel Mikrobiyolojifiekil 2.2Bakteri fiekilleri.Bakteri hücreleri türlere göre çok de¤iflik flekil gösterirler. Yuvarlak (kok), çubuk(basil) ve spiral (k›vr›ml›) flekilli olabilirler (fiekil 2.2).Kok fleklindeki bakteriler her zaman tam yuvarlak olmayabilirler. Böbrek fleklinde,oval, kahve çekirde¤i veya fasulye biçiminde olanlar› da vard›r. Bazen koklarüremenin 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 birbirineparalel düzlemler üzerinde bölünüyor birbirinden ayr›lm›yorsa ve k›sa veyauzun zincir görünümlü ise buna streptokok ad› verilir. Koklar çeflitli yönlerde bölünüyorve bölünen koklar birbirine ba¤l› kal›yorsa stafilokok olarak isimlendirilirler.Koklar›n bölünmesi birbirine dikey iki yönde ve bir yüzey üzerinde ise meydanagelen 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 kokobasilolarak isimlendirilir.Eksenleri etraf›nda bir veya daha fazla k›vr›lm›fl olan bakterilere “spiral bakteriler”ad› verilir. Spiral biçimde olan mikroorganizmalar›n kendi etraflar›ndaki k›vr›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 sahipsespiroket ad› verilir.‹pliksi yap›ya sahip olan bakteriler de vard›r. Baz› bakteriler hücrelerinin d›fl›ndasap 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 genellikleaz veya çok üniform (ayn›, tek yap›l›) flekillidir. Baz› türlerde hücre fleklibirbirinden farkl› olabilir. Baz› durumlarda bu farkl›l›k oldukça barizdir. Bunapleomorfizm ad› verilir.


2. Ünite - Mikroorganizmalar›n Genel Özellikleri23Bakterilerin büyüklü¤ü cinslere göre de¤iflmekle birlikte bulunduklar› ortamagöre de farkl›l›k gösterir. Bakterilerin büyüklü¤ü yafla, besiyeri bileflimine ve çevreflartlar›na ba¤l› olarak de¤iflmektedir. Ancak uygun flartlarda ayn› logaritmik üremedöneminde bulunan hücrelerde büyüklük homojendir. Kültürler durma ve ölmedönemine girerse, normalinden daha büyük, pleomorfik (de¤iflik flekilli) , flamentöz(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 çaplar›ortalama, 0.8-1.0 µm aras›nda de¤iflmesine karfl›n, daha küçük 0.4-0.8 µm veyadaha 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 görülebilirler.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, ökaryotlarlakarfl›laflt›r›ld›klar›nda, çok küçüktürler. Prokaryotlar›n bu küçük boyutu, onlar›nbaz› biyolojik özeliklerini de etkiler. Besinlerin ve at›k maddelerin hücre içineve 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 imkan›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 kompozisyonuorganizmalara göre de¤iflir fakat, kimyasal özelliklerine ba¤l› olarak kal›nya da ince, kat› ya da ak›flkan olabilir. Kat› tabakalar s›k› matriks fleklinde düzenlenmiflise 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 mikroorganizmalar›nhayvan vücuduna girmek için konukçu doku bileflenlerine ba¤lanmalar›da bakteriyal hücrenin yüzey polisakkaritleriyle sa¤lanmaktad›r. Kapsül, patojenikbakterileri 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 tabakalar›oluflturarak do¤ada kat› yüzeyler üzerine tutunabilir. Polisakkaritler biyofilminoluflturulmas›nda anahtar role sahiptir. Ayr›ca d›fl polisakkarit tabakas›önemli miktarda su tutmas› nedeniyle kurumaya karfl› dirençte önemli bir rol oynamaktad›r.Bu maddeler bakterilerin do¤al ortamlarda yaflamlar›n› sürdürmelerinisa¤lamaktad›r. Negatif boyama ile kapsüllerin varl›¤› ortaya konabilir. Bu amaçlakapsülden içeri girmeyen nigrosin, çini mürekkebi, kongo k›rm›z›s› gibi boyalarkullan›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


24 Genel Mikrobiyolojifiekil 2.3a) Gram-negatifbakterilerdeflagella yap›s›b) Gram-pozitifbakterilerdeflagella yap›s›.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 flamenttirve “Flagellin” ad› verilen proteinden meydana gelmifltir. Flagellin proteinlerive flagel kodlayan bölgeler evrimsel geliflim sürecinde oldukça iyi korunmufltur.Bu durum flagella hareketinin prokaryotik gruplarda çok erken olufltu¤unu veortak evrimsel köklere sahip oldu¤unu göstermektedir. Flagellumun ucunda çengeldenilen 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 sitoplazmikmembrana 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 peptidoglikankatlar› ile iliflkilidir. Alt k›s›mdaki çift halka ise sitoplazmik membran›ntam üzerine veya içine yerleflmifl durumdad›r. Bu iki çift disk flagellumun iyi tutunmas›n›ve destek olmas›n› sa¤lamaktad›r. Gram-pozitif bakterilerde ise peptidoglikankal›n ve sa¤lam oldu¤u için üstteki diskler bulunmamaktad›r (fiekil 2.3 a ve b).a) b)fiekil 2.4Bakterilerdeflagellapozisyonlar›.Bakteriyal hücre üzerinde flagellalar›n bulunufluna göre çeflitli adlar verilmektedir.Bakteride flagella yoksa “artik”, bir tek flagellum varsa “monotrik” (örn: Vibrio),bakterinin karfl›l›kl› iki ucunda flagella varsa “amfitrik”, bakterinin bir veya ikiucunda birden fazla flagella varsa “lofotrik” (örn: Pseudomonas), flagella bakterininher taraf›nda bulunuyorsa “peritrik” (örn: E.coli) ad›n› al›r (fiekil 2.4).SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹M1Gram-pozitif SIRA ve Gram-negatif S‹ZDE bakterilerde flagellada farkl›l›k var m›d›r?DÜfiÜNEL‹MSORUSORU


2. Ünite - Mikroorganizmalar›n Genel Özellikleri25Bakteria 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› yar›geçirgendir ve 1 nm büyüklü¤ündeki moleküllerin geçmesine izin verir. Ayn› zamandahücre içinde sentezlenen ve d›flar› sal›nan ekzoenzimler ve metabolizmaart›klar› da bu yolla d›flar› at›l›r. Hücre duvar› hücrenin bölünmesi ve biyosentezinderol 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 hücreduvar› basit bir yap›ya sahip olup, genellikle çok kal›nd›r.Gram-pozitif ve Gram-negatif bakterilerde çeperin sa¤laml›k ve direncini sa¤layanpeptidoglikan 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 glikozitba¤lar› ile oluflmufl bir heteropolimerdir. NAMA molekülüne L-alanin, D-glutamikasit, D-glutamat, ya L-lizin ya da diaminopmelik asit (DAP) D-alaninden oluflantetrapeptid yan zinciri kat›l›r (fiekil 2.5). Bir NAMA molekülünde bulunan tetrapeptidin3 pozisyonundaki L-lizin ile di¤er bir NAMA molekülünde bulunan tetrapeptidin4 pozisyonunda bulunan D-alanin aras›nda pentapeptid ba¤› kurularak2 NAMA molekülü birbiriyle çapraz birleflir. Böyle devam eden ba¤lant›larla peptidoglikanoluflur.fiekil 2.5Gram-negatif ve Gram-pozitifbakteriler’de peptidoglikan yap›s›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 bakterilerinidentifikasyonuna yard›mc› olurlar. Yine Gram-pozitif hücrelerde iyonlar›nhücre içine ve d›fl›na tafl›nmas›nda, normal hücre bölünmesinde rol oynarlar.Taykoik asitler asit hücre duvar› yüzeyine yerleflti¤inden yüzey antijenini de meydanagetirir.Taykoik asitler, gliserol veyaripitol moleküllerinin fosforikasit ile fosfat-di-esterba¤lar›yla oluflturdu¤uyap›lard›r.


26 Genel Mikrobiyolojifiekil 2.6Gram-pozitif(a) ve Gram-Negatif(b) hücreduvar›n›ndiyagram›(Madiganve ark.,2009).Endotoksin, hücre içi toksin.Gram-negatif bakteriler ise peptidoglikan tabaka içermekle birlikte bunun miktar›çok azd›r. Taykoik asitleri de içermezler. Buna karfl›n, lipopolisakkarit, fosfolipidve lipoproteinden oluflmufl katmanlar› içeren bir d›fl tabaka bulunur. D›fl membranpeptidoglukan› çevreler. Peptidoglikan ve d›fl tabaka aras›nda “periplazmikboflluk” veya periplazma bulunur ve jel fleklinde bir yap› gösterir. Yüksek konsantrasyondahidrolitik 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. Lipopolisakkaritlerher molekülü pirofosfat köprüleriyle ba¤l› 3 benzer alt üniteden oluflmufltur.“Lipid A”, 7-8 karbonlu flekerlerden oluflan bir polisakkarit kompleksi ve farkl›grupta polisakkarit zincirlerinden oluflmufl yanal uzun bir zincirden oluflmufltur.Lipopolisakkarit tabakas› hayvanlar ve insanlar için çok toksik olup, bakterilerinendotoksinlerini olufltururlar. Endotoksinler hücre parçaland›¤›nda a盤a ç›kar veetkili olurlar. As›l etkinin lipid A dan ileri geldi¤i bilinmektedir. Polisakkaritler bakteriyalhücrenin 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 iliflkilidir.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 duvar›nasahiptir. Bu materyale “pseudopeptidoglikan” (=pseudomurein) denilmektedir.Pseudopeptidoglikan›n omurgas› N-asetilglikozamin ve N-asetiltalosaminüronik asit(peptidoglikanda bunun yerine N-asetilmuramik asit vard›r) tekrar›ndan oluflmaktad›r.Pseudopeptidoglikan yap›s›nda peptidoglikanda bulunan β-1,4 yerine β-1,3 glikozitba¤lar› bulunmaktad›r. Peptidlerdeki aminoasitler L-aminoasittir. Bu özelliklerindendolay› 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› nedeniylede lizozim enzimi ve penisilin antibiyoti¤inin aktivitelerine karfl› dirençlidirler.Di¤er Arkea’lar›n hücre duvarlar› hem peptidoglikan hem de pseudopeptidoglikandanyoksundur 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-


2. Ünite - Mikroorganizmalar›n Genel Özellikleri27kea Methanosarcina’n›nkine benzer hücre duvarlar› içerir fakat, bunlara ilavetensülfat (SO 4 -2 ) kal›nt›lar› da içermektedir.Arkea’daki en yayg›n hücre duvar tipi parakristalin sülfat tabakas›d›r (S-tabakas›).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 türündede üst tabakalar›nda S-tabakas› bulunmaktad›r.Sferoplast, Protoplast ve L-FormlarBakterilerin hücre çeperi çeflitli enzimlerle ve baz› d›fl etkenler ile giderilirse; penisilingibi 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 engellerler.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 parçalanmaz.Pek çok lipopolisakkarit, fosfolipid ve lipoprotein katman› kal›r. Bu durumdahücresel 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 2.7Lizis veProtoplazmaOluflumu (Madiganve Ark., 2009De¤ifltirilmifltir).


28 Genel MikrobiyolojiProtoplastlar, 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 protoplastlard›rve hücre duvarlar› olmaks›z›n ya çok güçlü membranlar› nedeniyle ya daosmatik olarak korunan habitatlarda yaflamalar› nedeniyle hayatta kalabilmektedirler.Baz› mikoplazmalar›n hücre membranlar›nda sertlik ve dayan›kl›l›k sa¤layansteroller bulunmaktad›r. Bu nedenle plazma membranlar› osmotik lizisten korunmalar›nayard›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 ortamlardauzun süre kalabilirler.fiekil 2.8Bakteria Hücre Membran› (Hücre zar›)Hücre membran›, hücre duvar› alt›nda bulunan ince ve sitoplazmay› saran bir zard›r.Plazma membran› olarak ta isimlendirilir. Kal›nl›¤› bakteri türüne göre de¤iflmeklebirlikte 7-8 nm dir. Elektron mikroskopla yap›lan çal›flmalarda hücre membran›n›nfosfolipid yap›s›nda çift katl› bir yap›ya sahip oldu¤u saptanm›flt›r. Bu yap›yafosfolipid çift katl› tabaka ad› verilmektedir. Fosfolipid molekülleri paraleliki s›ra halinde dizilmifltir. Fosfolipidler, “ester” ba¤lar›yla birbirine ba¤lanan yüksekderecede hidrofobik ya¤ asitlerini ve oldukça hidrofilik gliserol gruplar›n› içerir.Gliserole ba¤l› fosfat içeren gruplar bulunur (fiekil 2.8). Gliserol polar bafl k›sm›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 katyonlarile 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.Hücre membranyap›s› (Madigan veark., 2009de¤ifltirilmifltir).


2. Ünite - Mikroorganizmalar›n Genel Özellikleri29Hücre membran›ndaki proteinler fosfolipid matriksine gömülmüfl durumdad›rlar.Bu proteinler d›fl yüzeyde çok hidrofobiktir (fiekil 2.8). Proteinler integral (ortak›s›m) ve periferal (d›fl veya iç yüzey) proteinlerdir. ‹ntegral proteinler membrandagömülüdür ve fosfolipidlerin ya¤ asitlerine ba¤l›d›r. Bu proteinler deterjanveya solvenler ile uzaklaflt›r›labilir. Periferal proteinler membran yüzeyinde bulunurlar,iyonik ba¤ ile fosfolipidlere ba¤l›d›rlar. Tuz solusyonlar› ile membran y›kanarakuzaklaflt›r›labilirler. Membrandaki protein molekülleri yanal hareketlerle yerve konformasyon de¤ifltirerek iyon ve madde tafl›nmas›nda rol oynarlar Bu modeleak›flkan mozaik model denir.Arkea Hücre Membran›Lipidler bakteriyal membranda bulunanlardan farkl›d›r. Arkea’da ya¤ asitleri bulunmaz.Bunun yerine 5 karbonlu hidrokarbon isopren ünitelerinin tekrarlanmas›ylaoluflmufl 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. Termoasidofilikarkea ve baz› metanojenler tetraeter gliserolipidlere sahiptir. Lipid monolayertabaka (tek katl› lipid tabakas›) her iki ucunda polar bir bafl tafl›yan ve membrandaboydan 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 2.9Arkea’dakimembran yap›s›.(a) ‹ki tabakal›lipid tabakas›,(b) Tek tabakal›lipid tabakas›


30 Genel MikrobiyolojiSolvent moleküllerininyüksek konsantrasyondandüflük konsantrasyona do¤ruyar› geçirgen bir zardangeçmesine osmozdenilmektedir.Ortam konsantrasyonu hücrekonsantrasyonundan dahayüksek olursa bu takdirdehücre su kaybederekplazmoliz olurHücre Membran›n›n Fonksiyonlar›Hücre membran› sitoplazmay› çevreler ve korur. Geçirgenlik (=permeabilite) bariyeridir.Hücre membran› seçici bir geçirgenli¤e sahiptir. Hücrenin kendisi moleküllerinhareketinde aktif bir rol oynar. Baz› küçük polar olmayan ve ya¤da çözünebilenya¤ asiti, alkol ve benzen gibi maddeler membran›n lipid faz›nda kolaycaçözünerek hücre içine geçebilirler. Organik asitler, amino asitler ve inorganik tuzlargibi 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 çevredekiortamdan daha yüksek konsantrasyona sahiptir.Hücrenin yaflam› boyunca belli bir denge vard›r. Bu denge sa¤lanamazsa hücresu alarak flifler ve patlar.Transport (tafl›nma), biyoenerjitik ve kemotaksisle ilgili proteinler hücre membran›ndayer al›r. Ayr›ca, kimyasal reaksiyonlar› katalizleyen enzimler bulunmaktad›r.Bu enzimler enerji üretimine yard›mc› olur. Baz› bakterilerde hücre membran›ndafotosentez ile iliflkili enzimler ve pigmentler bulunmaktad›r. Membran›n bukatmanlar›na “kromotofor” ad› verilir. Elektron tafl›nmada (=transportunda) ve solunumdagörevli enzimler hücre membran›nda bulunur. Bu bak›mdan ökaryotlardabulunan mitokondriumun görevini prokaryotlarda hücre membran› yapar. Hücremembran›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 bakterilerdehücre membran›n›n düzensiz bir flekilde bir veya birden fazla katlanmas›na“mesozom” ad› verilmektedir. Gram-negatif bakterilerde mesozomlar nispeten küçükve 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, böylecehücrenin ihtiyac› olan enerji sa¤lan›r. Sitoplazma içinde proteinden oluflmufl16-18 nm çap›nda çok say›da ribozom bulunur. Bunlar protein sentezi için gereklienzimleri içerir. Sitoplama içerisinde inklüzyon cisimcikleri ad› verilen çeflitli granüllerde 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-βhidroksibütirik asit ünitelerinden oluflmufltur. Sudan siyah› gibi ya¤da çözünebilenboyalarla boyanarak ›fl›k mikroskobunda incelenebilir. PHB’lerin bir ço¤u plastikbenzeri bir yap›ya sahiptir. Poli-β- hidroksi bütirik asit granülleri karbon veenerji için depolan›r.Polisakkarit Granüller: Glikojen ve niflasta içeren granüllerdir. Glikoz alt ünitelerindenoluflmufl niflastaya benzer bir polimerdir. Sulu iyot ile boyand›¤›nda glikojengranülleri k›rm›z› kahverengi, niflasta granülleri ise mavi renkli görülür.


2. Ünite - Mikroorganizmalar›n Genel Özellikleri31Metakromatik (=Volutin) granüller: Bir çok mikroorganizma polifosfat granülleriformunda inorganik fosfat› depolar. Toluidin mavisi gibi bazik boyalarlaboyand›¤›nda polifosfat ile toluidin birleflince k›rm›z›ms›-menekfle renginde görülür.Metilen mavisi ile k›rm›z›ya boyan›rlar.Kükürt granülleri: Kükürt bakterilerinde enerji üretimi kükürt granüllerinin oksidasyonuile olmaktad›r. Elementer kükürt hücre içerisinde depolanabilmektedir.Polihedral cisimcik (Karboksizom): Baz› fotosentetik bakteriler, mavi-yeflilalgler, mor bakteriler ve baz› kemolitotrofik bakteriler karboksizom veya polihedralcisimcik denilen yap›lar tafl›rlar. Bunlar ribuloz difosfat karboksilaz (karboksidismutaz) denilen CO 2 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 yap›Cyanobacteria, Rhodomicrobium (k›rm›z› bakteriler) ve yeflil fotosentetik bakterilerdegörülür.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 birbirinehidrojen 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 evresindekihücrelerde 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.S(Swedberg ünitesi)santrifüjlemede, birmolekülün büyüklü¤üne vebiçimine ba¤l› olan çökmesabitidir. 1S birimi 10-13saniyedir.Bakteri Endosporlar›Baz› bakteriler, özellikle Bacillus ve Clostridium cinslerine dahil türler hücrelerininiçerisinde “endospor” olarak isimlendirilen özel yap›lar oluflturabilirler. Endosporlarkurumaya, radyasyona, ›s›ya, asitlere ve kimyasal dezenfektanlar gibi faktörlerekarfl› çok dirençlidirler. Bakteriyal endosporlar›n keflfi mikrobiyolojide sterilizasyonmetodlar›n›n gelifltirilmesinde esas olmufltur.Spor hücre içinde olufltu¤u için endospor ad› verilir. Ifl›k mikroskobuyla görülebilirler.Sporlar boyalar için geçirgen de¤ildir. Bu nedenle metilen mavisi gibi basitboyalarla 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 birimdaha düflüktür.Hücrenin nüklear materyali, yani replike olmufl (say›ca artm›fl) bakteriyal kromozomve 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 materyalinbir k›sm› hücrenin bir taraf›na di¤er k›sm› di¤er taraf›na geçer. Küçük hücrebüyük 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-


32 Genel Mikrobiyolojifiekil 2.10Spor OluflturanBakterilerin HayatDevresitidoglikandan meydana gelmifltir. K›l›f (spor mantosu) ad› verilen bir d›fl çeper dahaoluflur. Proteinden meydana gelen bu k›l›f endosporun çeflitli etkenlere karfl› direncinisa¤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 narindir(fiekil 2.10). Endospor öz bölgesinde küçük ve asitte çözünebilir spor proteinler(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 karbonve enerji kayna¤› olarak ifl görürler.Endosporun büyüklü¤ü ana hücre ile ayn› olabildi¤i gibi ondan küçük veya dahabüyük te olabilir. Endospor olgunlaflt›ktan sonra vejetatif hücrenin duvar› lizeolur ve endospor serbest kal›r. Endospor sadece hücresel bileflenleri; DNA, az miktardaRNA, ribozomlar ve enzimleri içerir. Buna ilave olarak sporlarda dipikolinikasit (DPA)’te bulunur. DPA vejetatif hücrelerde bulunmaz. Ayn› flekilde Ca +2 iyonuda 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 (=germinasyon)bafllayan sporlar dirençliliklerini kaybederler. Çimlenme spor mantosununfiziksel veya kimyasal zarar görmesi ile bafllar. Endospor enzimleri d›fl katlar› parçalayarakçevreden 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›cakl›¤adirençte düflme görülür.


2. Ünite - Mikroorganizmalar›n Genel Özellikleri33Azotobacter cinsine ait bakteriler kurakl›¤a dirençli kist ad› verilen özel yap›larolufltururlar. Sporun içinde bulundu¤u vejetatif hücreye sporanj ad› verilmektedir.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 MateryalSIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEProkaryotlarda nüklear materyali içeren çekirdek zar› ve çekirdekçik DÜfiÜNEL‹Mbulunmaz.DÜfiÜNEL‹MBakterilerin orta k›sm›nda birbiri üstüne katlanarak adeta yumak SIRA haline S‹ZDE gelmifl birSIRA S‹ZDEtek kromozomdan ibaret uzun, dolaflm›fl bir DNA molekülü SORU nüklear materyaliSORUoluflturur ve nükleoid ad› verilir. Nükleoid sitoplazmik membrana ba¤l›d›r. Son y›llardabaz› bakterilerde DNA’ya ba¤l›, ökaryotik hücrelerdeki DÜfiÜNEL‹M histonlara benzerDÜfiÜNEL‹Mproteinler de saptanm›flt›r.D‹KKATD‹KKATKromozom üzerinde genetik karakteri tafl›yan 6000’den fazla gen belirli bir düzenile dizilmifllerdir. E. coli’de kromozomun uzunlu¤u yaklafl›k SIRA S‹ZDE 1.3 mm dir. BirSIRA S‹ZDESORUSORUbakteri büyüme koflullar› ve türüne ba¤l› olarak kromozomunun birden fazla kopyas›n›tafl›yabilir. Örne¤in E. coli h›zl› ço¤ald›¤›nda kromozomunun D‹KKATbirden fazlaD‹KKATkopyas›na sahiptir. Baz› türlerde ise, her hücre normal olarak AMAÇLARIMIZ kromozomunun birdenfazla kopyas›na sahiptir.SIRA S‹ZDESIRA S‹ZDE AMAÇLARIMIZProkaryotik hücrelerde kromozomlar›ndan ayr› olarak ekstra kromozomal genetikelementler de bulunur. Bunlardan plazmidler hücre içinde K ‹ Tba¤›ms›z A P olarakK ‹ T A Pço¤alabilirler ve bulunduklar› hücreye sahip olduklar› genetik AMAÇLARIMIZ özelliklerden dolay›pek çok avantaj (antibiyotiklere direnç vb.) sa¤larlar. AMAÇLARIMIZTELEV‹ZYONTELEV‹ZYONProkaryotik hücre yap›s› hakk›ndaki daha genifl bilgiyi Nezihe Tunail’in K ‹ T AMikrobiyolojiPK ‹ T A P(2009) kitab›nda bulabilirsiniz.2PROKARYOTLARDA HAREKET VE KEMOTAKS‹S‹NTERNETTELEV‹ZYONBakterilerin pek ço¤u hareketlidir, yani s›v› ortamda aktif olarak hareket ederler.Baz› bakteri hücreleri ise kayarak kat› yüzeyler boyunca hareket edebilirler. Bakterilersadece daha iyi besin kaynaklar›na do¤ru hareket ettikleri gibi hareket etmez,zararl› substratlardan da uzaklafl›rlar. Bu tip yönlü hareket ‹NTERNET “kemotaksis” olarakisimlendirilir.Bakterilerde hareket bakterinin sahip oldu¤u bir ya da daha fazla say›daki flagellaile 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 kayarakhareket edebilir. Bakterilerde aktif hareket, flagellan›n flament k›sm›n›n dalgalanmas›ylameydana gelir. Bakteriler ya yüzerler ya da yuvarlanma hareketi yaparlar.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) rahatl›klayüzebilir. 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 yaparlar.Örne¤in; bakteri hücresi ortamda besin konsantrasyonu azald›¤›nda daha‹NTERNETTELEV‹ZYON‹NTERNET


34 Genel Mikrobiyolojiyüksek besin konsantrasyonuna do¤ru hareket eder. Bu s›rada da yönünü rastgelede¤ifltirmektedir. Sonuçta, bakteri yüksek konsantrasyondaki besine do¤ru hareketetmifl olur.Prokaryotlar do¤adaki tehlikeli fiziksel ve kimyasal ajanlar ile karfl› karfl›ya gelirlerve hücrelerdeki hareket mekanizmas›, hücrenin bu molekülden uzaklaflmas›ya da bu moleküle yak›nlaflmas› fleklinde, pozitif ya da negatif yönde cevap verecekflekilde geliflir. Bu yönelme hareketleri “taksis” olarak adland›r›l›r. Kemotaksis,kimyasallara karfl›, fototaksis ise ›fl›¤a karfl› oluflturulan bir cevapt›r. Birçokfototrofik mikroorganizma ›fl›¤a do¤ru hareket eder. Di¤er bakteriyel taksisler, örne¤inoksijene yönelme ya da oksijenden kaçma (aerotaksis), ya da yüksek iyonikgüç koflullar›ndan uzaklaflma ya da yaklaflma (osmotaksis)’d›r. Manyototaksiad› verilen manyetotaktik (m›knat›ssal özellikte) hareketler de vard›r. Baz› bakterilerdemanyetozom ad› verilen ferromanyetit partiküller bulunmaktad›r. Bu bakterilermanyetozomlar› ile flagellalar›n› harekete geçirerek yerkürenin manyetikalan›na girdiklerinde afla¤›ya (manyetik kutba) do¤ru yüzerler. Bu sayede tatl› sulardave denizlerde besince zengin sedimentlere do¤ru yüzdükleri ve gereken derinliklereinebildikleri düflünülmektedir.Fimbria-PilusFimbria (ço¤ul: fimbriae) veya pilus (ço¤ul: pili); flagellaya benzer yap›da, bakterihücrelerine 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 rastlanabilmektedir.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 yüzeyindebulunurken, Gram-pozitif bakterilerde nadiren görülür. Gram-negatif bakterilerdefimbria hücre-hücre ya da hücre-yüzey yap›flmas›nda rol al›r. Bu özellik patojentürler 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 proteinlerdenoluflmufltur. 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 bulunurkenGram-pozitif bakterilerde yoktur.PROKARYOTLARDA SEÇ‹C‹ GEÇ‹RGENL‹K VETRANSPORTHücre çeperinin seçici geçirgenlik özelli¤i bakteri hücreleri için büyük önem tafl›-maktad›r. Bu geçirgenli¤in bozulmas› bakteriyi ölüme kadar götürebilir. Hem prokaryotikhem de ökaryotik hücrelerde d›flar›dan maddelerin girifli ve hücre içindekimetabolit 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 basitdifüzyon, 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


2. Ünite - Mikroorganizmalar›n Genel Özelliklerikonsantrasyon 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 (CO 2 ,0 2 ) hareketihücre membran› taraf›ndan kontrol edilemez.Kolaylaflt›r›lm›fl transport: Hücre membran›nda molekül veya iyonlar›n hücreiçine 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 büyüktür.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 solüsyonlarahareket 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 enerjilifosfat 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¤iflimgenellikle fosforilizasyon fleklinde olur. Glikoz, mannoz, fruktoz, N-asetil glukozamin ve glukozit gibi flekerlerin transportu bu yolla olmaktad›r. Bu flekerler tafl›nmas›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 bulunmas›ile iliflkilidir. Membrana ba¤l› tafl›y›c›lar ile tafl›nan bileflikler kimyasal olarakde¤iflmemifl maddeleri hücre içinde serbest b›rak›rlar. Madde tafl›nma s›ras›ndade¤iflmez. Maddenin hücre içerisindeki konsantrasyonu d›fl konsantrasyondanfazla olabilir. Baz› flekerler, birçok amino asit, organik asitler, SO 4 -2 , PO 3 -2 ve K +gibi inorganik iyonlar aktif transport ile tafl›nmaktad›r (fiekil 2.11).35Tafl›y›c› proteinler yoluylatransporta kolaylaflt›r›lm›fltransport ad› verilirfiekil 2.11Çeflitli tafl›masistemleri (Pasiftafl›ma, Gruptranslokasyonu,Aktif tafl›ma).


K ‹ T A PK ‹ T A PTELEV‹ZYONTELEV‹ZYON36 Genel Mikrobiyoloji‹NTERNEThttp://spmbiology403.blogspot.com ‹NTERNETadresinden madde al›fl verifline ait animasyonlar› inceleyebilirsiniz.ÖKARYOT‹K HÜCRE VE HÜCRE B‹LEfiENLER‹Ökaryotik hücreler prokaryotik hücrelere göre daha büyük ve daha komplekstirler.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. Ökaryotlardaçekirde¤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 yap›s›nasahip 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 meydanagelmifltir. 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 polimerlerdir.Fungal hücre duvar›n›n genellikle % 80-90’› polisakkarittir, polisakkaritlereilaveten proteinler, lipidler, polifosfatlar ve inorganik iyonlar da bulunur. Mayalar›nhücre duvarlar› ise bir polisakkarit olan glukan ve mannan içerir.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.Ökaryotlarda Hücre Membran›Ökaryotlarda hücre duvar› bulunmuyorsa hücrenin d›fl çevresini saran yap› hücremembran›’d›r. Ökaryotlardaki hücre membran› gerek fonksiyonel ve gerekse yap›salolarak prokaryotik hücre membran›na benzer, lipoprotein yap›s›ndad›r, ancakmembranda 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 düzenlenmiflmoleküllerdir. Halbuki ya¤ asitleri esnektir. Bu nedenle steroller hücre membran›n›nyap›s›n› sabitlerler. Baz› antibiyotikler ve poliyen ad› verilen antimikrobi-


2. Ünite - Mikroorganizmalar›n Genel Özellikleriyal 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. Ökaryotikhücreler endositoz (fagositoz ve pinositoz) veya ektositoz ad› verilen olaylarlamadde al›m› da yaparlar. Ökaryotik hücrelerde madde geçifli Genel Biyoloji dersi,Hücre yap›s› ünitesinde (2. Ünite) anlat›lmaktad›r. Ökaryotik hücrelerde prokaryotlardagörülen grup translokasyonu meydana gelmez.37Pinositoz: 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.Ökaryotik Nükleus, Sitoplazma ve OrganellerÖkaryotik mikroorganizma hücrelerinin sitoplazmas›, nükleus ve hücre organelleribitki ve hayvan hücrelerininkine benzerdir. Mikrobiyal ökaryotik hücrelerde sitoplazma,nükleus ile endoplazmik retikulum, ribozom, golgi kompleksi, lizozomlar,peroksizom ve mitokondri gibi organellerin yap›s› ve görevleri hakk›ndaki ayr›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 “hidrogenozom”danbahsedilecektir.HidrogenozomMitokondria hücrenin enerji deposu olarak tan›mlanabilir. Maya hücreleri her hücredeiki 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. Hidrogenozomlardakitemel biyokimyasal reaksiyonlar pirüvat›n H 2 , CO 2 ve asetata oksidasyonu fleklindegerçekleflir. Simbiyontlar hidrogenozomlar taraf›ndan üretilen H 2 ve CO 2 ’yikullan›r ve metan olufltururlar.Bakteri, Arkea ve ökaryotik hücreyi karfl›laflt›r›n›z.ÖKARYOTLARDA HAREKETFlagella (Kamç›) ve SillerSIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MÖkaryotik hücrelerin bir ço¤u flagella (kamç›) ve siller ile hareketlidir. SORU ÖkaryotikSORUhücrelerin bir yöne do¤ru veya s›v› yüzeyindeki hareketleri belirli organellerle yap›lmaktad›r.Bu organeller hücrenin boyuna göre ters orant› gösteriyorsa D‹KKAT flagella,D‹KKATçok say›da k›sa ve ince saç k›l›na benzer bir yap› gösteriyorlarsa sil ad›n› almaktad›r.Flagella ve sil sitoplazma membran› ile çevrilidir ve sitoplazmaSIRA S‹ZDEiçermektedir.SIRA S‹ZDEEuglenoid protozoonlar hareket için flagella, Paramecium ise sillerini kullan›r.Ökaryotlarda flagella kompleks yap›dad›r. Sillerin ince yap›s› da ökaryotik flagellayabenzer, fakat ondan daha k›sad›r ve çok say›dad›r. AMAÇLARIMIZ Mikroorganizmalarda AMAÇLARIMIZsiller ilk önce protozoa’n›n Ciliate ad› verilen bir grubunda bulunmufltur.Prokaryotik ve ökaryotik hücrelerin hareketinde aç›k bir farkl›l›k vard›r. Hareketprokaryotlarda rotasyon hareketi fleklinde iken, ökaryotlarda dalgaK ‹ T A PK ‹ T A Phareketi3TELEV‹ZYONTELEV‹ZYON‹NTERNET‹NTERNET


38 Genel Mikrobiyolojifleklindedir. 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 harekettefilamentlerin 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.SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹M4Prokaryotik SIRA ve ökaryotik S‹ZDE hücrelerde flagella hareketini karfl›laflt›r›n›z.DÜfiÜNEL‹MSORUSORUD‹KKATD‹KKATSIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEAMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZK ‹ T A PK ‹ T A PTELEV‹ZYONTELEV‹ZYON‹NTERNET‹NTERNET


2. Ünite - Mikroorganizmalar›n Genel Özellikleri39ÖzetA MAÇ1Prokaryotik hücrelerin karakteristik özellikleriniaç›klayabilmek.Cyanobacteria dahil Bakteria ve Arkea üyeleriprokaryottur. Bunlarda zarla çevrili bir çekirdekve organeller bulunmamaktad›r. Prokaryotik hücrelertürlere göre çok de¤iflik flekillerde olabilirve büyüklükleri mikrometre (µm) ile ölçülür. Baz›üyelerinde polisakkaritten yap›lm›fl kapsül veyamukoz tabaka bulunur. Hareket flagella ilesa¤lan›r. Prokaryotik hücrelerin baflka hücrelereya da yüzeylere yap›flmas›nda fimbria rol oynar.Bakteria’da peptidoglikan, Arkea’da pseudopeptidoglikan,protein, polisakkarit veya glikoproteindenoluflmufl 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 reaksiyonlarsitoplazmada gerçekleflir. Baz› bakterilerde, hücre içerisinde endospor olarak isimlendirilenözel yap›lar bulunur. Endosporlar kurumaya,radyasyona, ›s›ya, asitlere ve kimyasal dezenfektanlargibi faktörlere karfl› çok dirençlidirler.Prokaryotlarda çekirdek zar› ve çekirdekçik bulunmaz.Bakterilerin orta k›sm›nda birbiri üstünekatlanarak adeta yumak haline gelmifl bir tek kromozomdanibaret uzun, dolaflm›fl bir DNA molekülübulunur. Prokaryotik hücrelerde kromozomlar›ndanayr› olarak ekstra kromozomal genetikelementler de bulunur.A MAÇ2A MAÇ3Ökaryotik 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 protozoahücrelerinde tipik bir hücre duvar› yoktur. Baz›funguslar›n selülozdan ibaret hücre duvar› bulunur.Genelde kitin ad› verilen polisakkarit fungushücre 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 membranlar›ndasteroller bulunur. Ökaryotik hücrelerönemli hücre fonksiyonlar›n› gerçeklefltiren endoplazmikretikulum, ribozom, golgi kompleksi,mitokondri gibi organeller içerirler. Baz› anaerobikökaryotik mikroorganizmalar mitokondri yerinehidrogenozom içerirler. Ökaryotik hücrelerinbir ço¤u hareketlidir.Mikroorganizmalarda besin maddelerinin hücreyeal›nmalar›n› aç›klayabilmek.Hem prokaryotik hem de ökaryotik hücrelerded›flar›dan maddelerin girifli ve hücre içindeki metabolitve 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, maddeleryüksek konsantrasyondan düflük konsantrasyonado¤ru hareket ederler. Hücrede herhangibir enerji kullan›lmaz. Pasif tafl›nma basitdifüzyon, kolaylaflt›r›lm›fl difüzyon ve osmoz yoluylaolur. Aktif tafl›nma ise enerji gerektiren birtafl›nma flekli olup prokaryotlarda grup translokasyonuve aktif transport olmak üzere iki yollameydana gelir. Grup translokasyonunda tafl›nanmadde kimyasal olarak de¤iflir. Aktif transportta(ABC sistem) ise hücreler ATP formundaki enerjiyimaddelerin plazma membran›na aktar›m›ndakullan›rlar. Ökaryotik hücrelerde grup translokasyonuhariç di¤er yollarla besin maddeleri tafl›n›r.Buna ilave olarak ökaryotik hücreler endositozolarak adland›r›lan bir mekanizma daha kullanabilirler.Endositozun iki önemli tipi fagositozve pinositoz’dur.


40 Genel MikrobiyolojiA MAÇ4Prokaryotik hücre ile ökaryotik hücre aras›ndaki farkl›l›¤› ortaya koyabilmek.PROKARYOTiK VE ÖKARYOTiK HÜCRENiN KARfiILAfiTIRILMASIÖzellikler Prokaryotik ÖkaryotikGruplar Bakteria, Arkea Alg, fungus, protozoa, bitki, hayvanNüklear yap› ve fonksiyonlar›Nüklear membran Yok VarNükleolus Yok VarDNATek molekül, Histonlar yokBirkaç kromozom var, HistonlarlabirlikteBölünme Mitoz yok Mitoz varSitoplazmik yap›Plazma Membran› Genellikle steroller yok Steroller varRibozomlar 70S 80SSolunum SistemleriPlazma membran›n›n bir k›sm›nda veyaiç membranda, Mitokondria yokMitokondriadaFotosentetik Pigment Kloroplast yok, iç membranda Kloroplastlarda veya klorozomEndospor Baz›lar›nda var YokGaz Vesikülleri Baz›lar›nda var YokHücre Duvar›HareketVarBitki, alg ve funguslarda mevcut, hayvanlardave birçok protozoada yokFlagella Var VarFlagellar Olmayan HareketKayma hareketi, Gaz vezikülleri ileSitoplazmik hareket, Amoboid hareket,Kayma hareketiMikrotübüller Yok VarBüyüklük Genellikle küçük Genellikle büyük


2. Ünite - Mikroorganizmalar›n Genel Özellikleri41Kendimizi S›nayal›m1. 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. Sarsina6. Ökaryotlar›n madde al›flveriflinde afla¤›dakilerdenhangisi yoktur?a. Difüzyonb. Osmozc. Kolaylaflt›r›lm›fl difüzyond. Grup translokasyonue. Endositoz2. 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 belirlenmesinde.3. Afla¤›daki granüllerden hangisi karbon ve enerji içindepolan›r?a. Poli beta hidroksi butirik asitb. Volutinc. Kükürt granüllerid. Gaz vesiküllerie. Karboksizom4. Afla¤›dakilerden hangisi hücre membran›n›n yap›-s›nda bulunmaz?a. Fosfolipidb. Proteinc. Mg +2d. Ca +2e. DAP5. Afla¤›dakilerden hangisi enerji gerektiren bir maddeal›fl-verifl fleklidir?a. Difüzyonb. Diyalizc. Basit tafl›mad. Grup translokasyonue. Hiç biri7. Ökaryotlarda hareket afla¤›dakilerden hangisi ilesa¤lan›r?a. Flagellab. Sillerc. Sitoplazmik ak›fld. Ameboid harekete. Hepsi8. Ökaryotik hücrelerde ribozomal RNA nerede sentezlenir?a. Endoplazmik reticulumb. Vakuolc. Nukleolusd. Sentrozome. Golgi kompleksi9. Afla¤›dakilerden hangisi prokaryottur?a. Siyanobakterib. Protozoac. Funguslard. Mayae. Algler10. Afla¤›dakilerden hangisi arkea hücre duvar› yap›s›ndabulunmaz?a. Pseudopeptidoglikanb. Polisakkaritc. Glikoproteind. Proteine. D-alanin


42 Genel MikrobiyolojiKendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar›1. c Ayr›nt›l› bilgi için “Prokaryotik hücre” konusunabak›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 Transport”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” konusunabak›n›z.8. c Ayr›nt›l› bilgi için “Çekirdek” konusuna bak›n›z.9. a Ayr›nt›l› bilgi için “Ökaryotik hücre” konusunabak›n›z.10. e Ayr›nt›l› bilgi için “Arkea Hücre Duvar›” konusunabak›n›z.S›ra Sizde 3Özellik Bakteri Archaea EucaryaPeptidoglukan Var yok yokLipidler Ester ba¤› Eter ba¤› Eter ba¤›Ribozomlar 70S 70S 80StRNA(bafllang›ç)tRNAintronlar›Formilmetionin Metionin MetioninYok Var VarS›ra Sizde Yan›t Anahtar›S›ra Sizde 1Gram pozitif bakterilerde ise peptidoglikan kal›n vesa¤lam oldu¤u için üstteki diskler bulunmamaktad›r.S›ra Sizde 2Ribozomlar›ndiphtheritoksininehassasiyetiRNApolimerazYok Var VarBir (4 alt ünite)Birkaç(herbiri8-12ünite)Üç (herbiri12-14 altünite)ÖzellikKalsiyumdipklinik asitEnzimatikaktiviteMakromoleküllerin senteziVetetatifHücreYokVarVarEndosporVarYokYokIs› Dirençi Düflük YüksekAsit vekimyasallaradirençRadrasyonadirençPestidoglikanDüflükDüflükVarYüksekYüksekFarkl› yap›da amavarRibozomlar›nkloramfenikol,streptomizinve kanamisinehassasiyetiVar Yok YokS›ra Sizde 4Hareket prokaryotlarda rotasyon hareketi fleklinde iken,ökaryotlarda dalga hareketi fleklindedir. Prokaryotikflagellum hücre duvar›na ve membrana gömülmüfltürve oldukça basit yap›dad›r. Saat yönünün tersine rotasyonlapervane gibi fonksiyon görür. Proton gradientiile hareket kazan›r. Ökaryotik flagellum ise yap›sal olarakdaha komplekstir. Mikrotübüllerin kaymas› ile, kamç›yabenzer hareket yaparak hücre ileriye do¤ru hareketeder. Bu ifllemler ATP’nin hidrolizi ile yürütülür.


2. Ünite - Mikroorganizmalar›n Genel Özellikleri43Yararlan›lan KaynaklarArda M.(2000). Temel Mikrobiyoloji. Geniflletilmifl 2. Bask›.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, 12thEdition. Pearson Education, Inc.San Fransisco.Öner M. 2001. Genel Mikrobiyoloji. 4. Bask› Ege ÜniversitesiFen Fakültesi Kitaplar serisi no: 94, Ege Üniversitesibas›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 bacteriology.Structure and Function of Bacterial Cellshttp://www.textbookofbacteriology.net/kt_toc.htmlTortora G.J.,Funke B.R., Case C. L. (2007). MicrobiologyAn Introduction Ninth edition Pearson Education,Inc.Uçar F., Tamer A. Ü., Yafla ‹., Koçyi¤it A., (2008). ProkaryotikÇeflitlilik. ‹zmir Güven Kitabevi. ‹zmir.Tortora G.J., Funke B.R., Case C. L. (2007). MicrobiologyAn Introduction Ninth edition Pearson Education,Inc.Yararlan›lan ‹nternet Adreslerihttp://tr.wikipedia.org/wiki/H%C3%BCcre, Eriflim tarihi:13/4/09http://www.biltek.tubitak.gov.tr/bilgipaket/canlilar/monera/proeufark.htm,Eriflim tarihi: 13/4/09http://www.mikrobiyoloji.org/, Eriflim tarihi: 13/4/09http://www.canlibilimi.com/prokaryot-hucre-nedir.asp,Eriflim tarihi: 13/4/09http://people.rit.edu/%7Egtfsbi/IntroMicro/20083StructureFunctionCh4.htm,Eriflim tarihi: 13/4/09


3<strong>GENEL</strong> M‹KROB‹YOLOJ‹Amaçlar›m›zBu üniteyi tamamlad›ktan sonra;Mikroorganizmalar›n beslenme flekillerini aç›klayabilecek,Besin maddelerini tan›mlayabilecek,Mikroorganizmalar›n geliflebilmeleri için gerekli besi ortamlar›n› haz›rlayabilecek,Saf kültür elde edebilecek,Mikroorganizmalar›n geliflmesinde etkili olan çevre koflullar›n› aç›klayabilecek,Anaerobik mikroorganizmalar› gelifltirebileceksiniz.Anahtar Kavramlar• Mikroorganizmalarda beslenmeflekilleri• Geliflme faktörleri• Besi yerleri• Saf kültür• S›cakl›k• Psikrofil• Termofil• Hipertermofil• Aerob• Anaerob• Aerotolerant• Besin maddeleri‹çerik Haritas›Genel MikrobiyolojiMikroorganizmalardaBeslenme ve GeliflmeKoflullar›• M‹KROORGAN‹ZMALARDABESLENME• OTOTROF M‹KROORGAN‹ZMALAR• HETEROTROFM‹KROORGAN‹ZMALAR• BES‹YERLER‹ VE BES‹YER‹ ÇEfi‹TLER‹• SAF KÜLTÜR• GEL‹fiMEYE ETK‹ EDEN ÇEVREFAKTÖRLER‹• BES‹YER‹ ‹Ç‹NDEK‹ OKS‹JEN‹NG‹DER‹LMES‹ VE REDÜKS‹YONfi‹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 maddelerinialmas› 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 sistemleriile onlar› temel maddeler haline sokarak enerji sa¤larlar. Bakteri, fungus,riketsiya gibi organizmalar›n kat› besin maddelerini içlerine al›p sindirecek organelleriyoktur. Riketsiya ve virüsler hariç, di¤er mikroorganizmalar ortamda bulunanbesin maddelerini hücrenin d›fl›nda parçalay›p sindirdikten, yani onlar› hücreiçerisine geçebilecek erimifl maddeler haline çevirdikten sonra besin maddelerindenyararlanabilirler.Mikrobiyal hücreler birçok kimyasal maddeden oluflmufltur ve hücre geliflti¤izaman bu kimyasal yap› elementlerinin miktar› artar. Hücrenin temel kimyasal elementlerihücre içerisine çevreden al›n›r ve hücre içerisinde karakteristik yap› tafllar›naçevrilir. Çevreden hücreye al›nan maddeler besin maddeleri olarak isimlendirilir.Çevreden al›nan besin maddelerinin hücrenin yap› elemanlar›na çevrilmesine“anabolizma” ad› verilir. Bu olay “biyosentez” olarak ta bilinir.Biyosentez enerji isteyen bir olayd›r. Mikroorganizmalar enerjiyi ›fl›ktan, inorganikkimyasallardan ve organik kimyasallardan sa¤lar. Ifl›ktan enerji sa¤layan mikroorganizmalaraz say›dad›r. Mikroorganizmalar›n ço¤u enerji kayna¤› olarak kimyasallar›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 “katabolizma”ad› verilir. Katabolizmada kompleks organik bilefliklerin parçalanmas› söz konusudur,besin maddeleri at›k ürünlere çevrilir. Mikrobiyal hücreler hareket, besinmaddelerinin tafl›nmas› ve di¤er hücre fonksiyonlar› için enerjiye gereksinim duyarlar.Kullan›lan enerjinin kayna¤›na göre mikroorganizmalar flu flekilde s›n›fland›r›labilir.1. Fototrof mikroorganizmalar: Enerji kayna¤› olarak ›fl›¤› kullanan mikroorganizmalard›r.2. Kemotrof mikroorganizmalar: Enerji kayna¤› olarak kimyasal maddelerikullanan mikroorganizmalard›r. Kimyasal ba¤ enerjisinden yararlan›rlar.


46 Genel MikrobiyolojiSIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MOtotrof canl›lar, yaflamlar›n›sürdürebilmek içingereksinme duyduklar›SORUbütün organik bileflikleri,do¤rudan do¤ruya inorganikbilefliklerden sentezlerler.D‹KKATSIRA S‹ZDEElektron veya hidrojen vericisi kaynaklar›na göre ise mikroorganizmalar ikigruba ayr›lmaktad›r.1. Litotrof mikroorganizmalar: Enerji kayna¤› olarak inorganik kimyasallar›kullanan mikroorganizmalard›r. Elektron veya H vericisi NH 3 , NH 4 , H 2 S,S, H, NO 3 gibi inorganik bir bilefliktir.2. Organotrof mikroorganizmalar: Organik kimyasallar› enerji kayna¤› olarakkullan›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, CO 2 gibi inorganik bir C kayna-¤›ndan yararlan›rlar.2. Heteretrof mikroorganizmalar: Organik bir karbon kayna¤›ndan yararlan›rlar.Mikroorganizmalar› SIRA S‹ZDE enerji ve karbon kaynaklar›n› bir arada düflünerek s›n›flay›n›z.OTOTROF M‹KROORGAN‹ZMALARDÜfiÜNEL‹MOtotrof mikroorganizmalar kendileri için gerekli karbonhidrat, protein, ya¤ ve di-¤er maddeleri S, N 2 , NH 3 , NaCl, FeCl 2 , K 2 HPO 4 , MgSO 4 gibi basit inorganik maddelerdenve SORU atmosferdeki CO 2 veya basit karbonhidratlardan sentezleyebilirler.Organik maddelere ihtiyaç duymadan yaflayabilen mikroorganizmalara ototrofmikroorganizmalar ad› verilir. Ototrof mikroorganizmalar enerjilerini sa¤lad›klar›D‹KKATkaynaklara göre ikiye ayr›l›rlar (Tablo 3.1)1. Kemoototrof Mikroorganizmalar: Kendileri için gerekli maddelerin sentezindegerekliSIRA S‹ZDEenerjiyi S, N 2 , NH 3 gibi inorganik maddelerin oksidasyonundansa¤larlar. Bafll›ca karbon kayna¤› CO 2 ’tir. ‹norganik enerji kayna¤› olarak Beggiatoa’lar HS ‘ü Thiobacillus elemental kükürdü, Nitrosomonas NH 3 , NitrobacterNO - 2 , Pseudomonaslar H 2 , Thiobacillus ferrooxidans demir bilefliklerini kullan›rlar.Enerji üretimi, inorganik bilefliklerin oksidasyonundan ATP olarak elde edilir.2. Fotoototrof K ‹ T A PMikroorganizmalar: Bu mikroorganizmalar›n say›lar› azd›r.Enerjilerini günefl ›fl›¤›ndan sa¤larlar. Bu nedenle günefl ›fl›¤› olan yerlerde yaflarlar.Bitkilerdeki klorofile benzer yap›lar›yla fotosentez yaparlar. Karbon kayna¤›olarak COTELEV‹ZYON2 ’i kullan›rlar. Fotosentetik bakteriler (yeflil kükürt bakterileri, mor kükürtbakterileri) mavi-yeflil algler bu grup içinde yer al›r. Bu organizmalar su veCO 2 ’i karbonhidratlara dönüfltürürler. Oksijen gaz formunda a盤a ç›kar. Bilindi¤igibi fotosentez ›fl›k enerjisinin kimyasal enerjiye dönüflümüdür.‹NTERNET6 CO 2 + 6 H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6 O 2AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZK ‹ T A PTELEV‹ZYON‹NTERNET1Sentezlenmifl fleker içindeki karbon ve oksijen CO 2 ’den, H ise sudan al›nmaktad›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 tipine“klorofil a “ ad› verilir.Cyanobacteria ve fotosentetik ökaryotlar fotosentetik bakterilere benzemezler.Fotosentetik bakteriler oksijen oluflturamazlar çünkü suyu CO 2 indirgemek içinkullanamazlar. Fotosentetik bakteriler taraf›ndan kullan›lan klorofile “bakterioklorofil”ad› verilir. Bakteriyoklorofil klorofil a dan daha uzun dalga boyu ›fl›klar›absorbe eder. Baz› bakterilerin fotosentezi uygulayabilmesi için ortamda oksijeninbulunmamas› gerekmektedir.


3. Ünite - Mikroorganizmalarda Beslenme ve Geliflme Koflullar›47Bakteriyal fotosentez ile ökaryotlardaki fotosentezi karfl›laflt›r›n›z. SIRA S‹ZDEHETEROTROF M‹KROORGAN‹ZMALARSIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MBu gruba giren mikroorganizmalar enerji ve karbon kaynaklar›n› glikoz, üre, aldehit,DÜfiÜNEL‹Mamino asit gibi organik maddelerden sa¤lar. Patojen bakterilerin ço¤u bu gru-ba girer (Tablo 3.1).SORUSORUFotoheterotrof Mikroorganizmalar: Enerji kayna¤› olarak ›fl›¤› kullan›rlar.Karbon kayna¤› olarak alkol, ya¤ asidi, organik asitler ve karbonhidratlar D‹KKAT gibi organikbileflikleri kullan›rlar. CO 2 ’i flekere dönüfltüremezler. Bu gruba yeflil kükürtparçalamayan ve mor kükürt parçalamayan bakteriler dahildir.SIRA S‹ZDEKemoheterotrof Mikroorganizmalar: Bunlarda enerji ve karbon kayna¤›ayn› bilefliktir.Mikroorganizmalar›n enerji kayna¤› ve karbon kaynaklar›na AMAÇLARIMIZ göre s›n›fland›r›lmas›Tablo 3.1’de verilmifltir.D‹KKATSIRA S‹ZDEBesin ihtiyac› bak›m›ndan kemoheterotrof bakteriler flu flekilde ayr›labilirler.Kendilerine gerekli besinleri baflka organizmalar›n at›lm›fl metabolizma K ‹ T A P ürünleriK ‹ T A Pveya ölü k›s›mlar›nda bulunan organik maddelerden temin edenler ki bunlara saprofitad› verilir. Bunlar›n do¤adaki madde de¤ifliminde hizmetleri büyüktür. Bunlar›nhastal›k oluflturma kabiliyetleri genellikle yoktur. TELEV‹ZYONTELEV‹ZYONBir k›s›m mikroorganizmalar da yüksek organizmalar›n canl› doku veya hücreleriüzerinde ve içinde yaflamaya uymufl ve yaflad›klar› organizmalara zarar verirlerki bunlara da parazit ad› verilir. Baz› mikroorganizmalar yaflad›klar› organizmad›fl›na ç›kt›klar› zaman yaflayamazlar. Bunlar “obligat parazit” SIRA S‹ZDE olarak adlan-‹NTERNET‹NTERNETSIRA S‹ZDEd›r›l›r. Baz›lar› ise organizma d›fl›nda yaflayabilir ki bunlara da “fakültatif parazit”ad› verilir.DÜfiÜNEL‹MDÜfiÜNEL‹MMikroorganizmalar enerjiyi nereden sa¤lar?SIRA S‹ZDESIRA S‹ZDESORU3SORUDÜfiÜNEL‹MDÜfiÜNEL‹MBeslenme tipi Enerji kayna¤› Karbon kayna¤› ÖrnekTablo 3.1D‹KKATD‹KKATMikroorganizmalar›nFotoototrof Ifl›k Karbondioksit FotosentetikSORUenerji ve karbon SORUbakteriler, Mavi-yeflil kayna¤›na göreSIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEalgler, alg ve bitkiler beslenme flekilleri.Fotoheterotrof Ifl›k Organik bileflikler Yeflil D‹KKAT kükürt parçalayanD‹KKATAMAÇLARIMIZ ve mor kükürt AMAÇLARIMIZSIRA parçalayan S‹ZDE bakterilerSIRA S‹ZDEKemoototroflar ‹norganik bileflikler CO 2 Hidrojen, demir,K kükürt ‹ T Ave P nitrifikasyonK ‹ T A PAMAÇLARIMIZbakterileri AMAÇLARIMIZKemoheterotrof Organik bileflikler Organik bileflikler Bakteriler, Funguslar,TELEV‹ZYON Protozoa ve bütünTELEV‹ZYONK ‹ T A PK ‹ T A Phayvanlar2Bu konudaki daha genifl bilgiye www.mikrobiyoloji.org adresinden TELEV‹ZYON ulaflabilirsiniz.‹NTERNETTELEV‹ZYON‹NTERNET‹NTERNET‹NTERNET


48 Genel MikrobiyolojiBesin MaddeleriHücreler su, inorganik iyonlar ve organik maddeler gibi küçük molekülleri içerirler.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 içerisindekarakteristik 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 sentezlenmektedir.Hücre esas olarak karbon, oksijen, hidrojen ve nitrojen olmak üzere dört tipelement içermektedir. Bunlara ilave olarak, miktar olarak, daha az ancak fonksiyonolarak daha önemli olan elementler de hücrede bulunmaktad›r. Bunlar; fosfor,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 büyükbir k›sm›n› su teflkil etmektedir. Bu nedenle de mikroorganizmalar›n suya gereksinimifazlad›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 moleküllerinyap›m›nda kullan›l›rken, bir k›sm› da enerji üretimi için kullan›lmaktad›r. Baz› besinmaddeleri ise her iki ifllevde de rol al›r.Makrobesin MaddeleriKarbon, bütün mikroorganizmalar›n protoplazmalar›n›n yap›s›nda bulunan karbonhidrat,protein ve lipidlerin yap›s›na girmektedir. Prokaryotlar›n ço¤u karbonkayna¤› olarak organik bilefliklere ihtiyaç duyar. Ototrof mikroorganizmalar karbonkayna¤› olarak inorganik bilefliklerden ve karbondioksitten, heterotroflar daorganik bilefliklerden yararlan›rlar. Bakterilerin ço¤u farkl› organik karbon bilefliklerini“asimile” ederek yeni hücre materyallerini yapabilirler. Nitrojen, amino asitler,ya¤ asitleri, organik asitler, flekerler, organik nitrojen, aromatik bileflikler bakterilertaraf›ndan kullan›labilir. Karbondan sonra en bol bulunan element nitrojendir.Tipik bir bakteri hücresinde %12-15 nitrojen bulunmaktad›r. Nitrojen proteinve nükleik asitlerin temel bileflenidir. Birçok bakterinin kompleks polisakkaritolan peptidoglikan tabakas›nda ve hücre duvar›nda bulunur. Nitrojen do¤ada organikve inorganik formda bulunabilir ancak do¤adaki nitrojenin büyük bir k›sm›inorganik formdad›r. Amino asitlerin bafll›ca bileflenidir. Ölü organizmalar›n mineralizasyonundanve ayr›flmayla ortaya ç›kan nitrojenden mikroorganizmalar yararlanabilir.Bakterilerin ço¤u amonya¤› tek nitrojen kayna¤› olarak kullanabilme kabiliyetindedir.Baz›lar› nitrat› da (NO - 3 ) kullanabilir. Atmosferdeki azotu (N 2 ) ancakbaz› bakteriler kullanabilir. Bu bakteriler havadaki azotu fikse ederek bundanorganik moleküller yapabilmektedirler. Fosfor, do¤ada organik ve inorganik formdabulunmaktad›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›ndanyararlan›l›r. Koenzimlerin yap›s›nda da fosfat bulunmaktad›r. Büyüme içinbir çok mikroorganizma inorganik fosfat› (PO - 4 ) kullanmaktad›r. Organik fosfatlar


3. Ünite - Mikroorganizmalarda Beslenme ve Geliflme Koflullar›49tabiatta bol olarak bulunur. Bunlar fosfotaz enzimi faaliyeti sonucunda kullan›labilirhale geçerler. Kükürt, sistein ve metionin gibi amino asitlerin yap›s›nda bulunur.Ayr›ca tiamin, biyotin, lipoik asitin sentezinde prekursör olarak ifl görür. Mikrobiyalhücrelerin ço¤u sülfat (SO - 4 ) ve sülfit (HS- ) formundaki inorganik sülfattanyararlan›r. Potasyuma, bütün organizmalar gereksinim duyarlar. Hücrelerde enzimlerinaktivasyonu, osmatik bas›nc›n ve elektriksel potansiyelin devam ettirilebilmesiiçin potasyum gereklidir. Magnezyuma, enzimlerin aktivasyonunda vebakterilerde hücre duvar› metabolizmas›nda gereksinme duyulur. Kalsiyum, enzimlerinstabilitesi ve sporulasyon için gereklidir. Bakteri hücre duvar›n›n stabilizasyonundarol oynar. Sodyuma, baz› habitalarda bulunan mikroorganizmalar gereksinimduyarlar. Demir, elektron transport mekanizmas› ve sitokrom senteziiçin önemlidir. Bakteri toksinlerinin sentezinde görevi vard›r. Mor kükürt bakterilerininpigmentinde bulunur. Anoksijenik flartlar alt›nda demir genellikle çözünebilirFe +2 formundad›r. Oksik flartlarda ise demir Fe +3 formunda olup suda çözünmez.Böyle minerallerden demiri elde etmek için hücreler “siderofor” ad› verilendemir ba¤lay›c› ajanlar üretirler. Sideroforlar›n bafll›ca gruplar›ndan biri, hidroksiamiktürevleridir ve bunlar ferrik iyonlar› (Fe +3 ) kuvvetli çelatlar. Demir-hidroksimatkompleksi hücre içerisine geçer ve demir serbest kal›r. Hidroksimat demirtransferinde tekrar kullan›l›r. Çeflitli mikroorganizmalar taraf›ndan üretilen sideroforlaraörnek olarak ferrikrom (Ustilago sphaerogena), enterobaktin (veya enterokelin)(Escherichia coli), mikobaktin (Mycobacterium), basillibaktin (Bacillus subtilis),fusarinin C (Fusarium roseum) say›labilir.Element Çevrede bulunan besininBesiyerindeki kimyasal formugenel flekliKarbon (C) CO 2 , organik bileflikler Glukoz, malat, asetat, pirüvat, amino asitler, di-¤er bilefliklerin yüzlercesi ya da kompleks kar›-fl›mlar› (maya ekstrakt›, pepton v.s.)Tablo 3.2Do¤ada ve kültürortamlar›ndakimakro besinler.Hidrojen (H) H 2 O, Organik bileflikler H 2 O, organik bilefliklerOksijen (O) H 2 O, O 2 , Organik bileflikler H 2 O, O 2 , Organik bilefliklerNitrojen (N)NH 3 , NO - 3 , N2 , Organik nitrojenbileflikler‹norganik: NH 4 Cl, (NH 4 )SO 4 , KNO 3 , N 2 Organik:Amino asitler, nükleotidlerin nitrojen temelleri,di¤er pek çok N içeren organik bilefliklerFosfor (P) PO 4- KH 2 PO 4 , Na 2 HPO4Sülfür (S)Potasyum (K)Magnezyum(Mg)Sodyum (Na)Kalsiyum (Ca)H 2 S, SO - 4 , Organik S bileflikler, metalsülfitler (FeS, CuS, ZnS, NiS v.s.)Solüsyonda K + ya da çeflitli K tuzlar›gibiSolüsyonda Mg 2+ ya da çeflitli Mgtuzlar› gibiSolüsyonda Na + ya da NaCl gibi ya dadi¤er NaCl tuzlar›Solüsyonda Ca 2+ ya da CaSO 4 gibi yada di¤er Ca tuzlar›Na 2 SO 4 , Na 2 S 2 O 3 , Na 2 S, sistein ya dadi¤er organik sülfür bileflikleriKCl, KH 2 PO 4MgCl 2 , MgSO 4NaClCaCl 2Demir (Fe) Solüsyonda Fe 2+ ya da Fe 3+ FeS,Fe(OH) 3 ya da di¤er pek çok Fe tuzlar›FeCl 3 , FeSO 4 , çeflitli flelatlanm›fl demir solüsyonlar›(Fe 3+ EDTA, Fe 3+ sitrat v.s.)


50 Genel MikrobiyolojiMikrobesin MaddeleriMikroorganizmalar›n az miktarda ihtiyaç duyduklar› maddelerdir (Tablo 3.3). Kobalt,vitamin B 12 nin yap›s›nda yer al›r. Ortama vitamin B 12 ilave edilirse mikroorganizmalarkobalta 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. Bak›r,nitratlar›n redüksiyonu ve melanin sentezi için gereklidir. Mangan, birçok enziminaktivatörüdür, yeflil bitkilerin fotosentezinde önemli rol oynar. Nikel, hidrogenazenzimlerinde bulunur. Tungsten ve selenyum, dehidrogenaz enzimindebulunur.Tablo 3.3Canl› organizmalartaraf›ndan ihtiyaçduyulanmikrobesinler(iz elementler)Element Besiyerindeki Hücresel fonksiyonukimyasal formuBor (B) H 3 BO 4 Bakterilerde quorum sensing için otoindükleyici ve baz›poliket antibiyotiklerde de bulunmaktad›r.Krom (Cr) CrCl 2 Memeliler glukoz metabolizmas›nda ihtiyaç duyarlar,mikrobiyal gereksinim bilinmemektedir.Kobalt (Co) CoCl2 Vitamin B 12 , transkarboksilaz (propionic bakteriler)Demir (Fe) Fe(NO 3 ) 3 Solunum, sitokrom c oksidaz; fotosentez, plastosiyanin,baz› süperoksit dismutazlarManganez (Mn) MnSO 4 Ço¤u enzimin aktivitörü, süperoksit dismutaz veFotosistem II’deki su parçalayan enzimlerde bulunurMolibden (Mo) Na 2 MoO 4 Flavin içeren enzimlerde; baz› nitrogenaz, nitrat redüktaz,sülfit oksidaz, DMSO-TMAO redüktazlar; baz› format dehidrogenazlardaNikel (Ni) NiCl 2 Pek çok hidrogenazda, metanojenlerin koenzimF 430 ’unda, karbon monoksit dehidrogenaz; üreazSelenyum (Se) Na 2 SeO 4 Format dehidrogenaz; baz› hidrogenazlarda; amino asitselenosisteinTungsten (W) Na 2 WO 4 Baz› format dehidrogenazlar; hipertermofillerinokzotransferaz›Vanadium (V) Na2VO 4 Vanadium nitrogenaz; bromoperoksidazÇinko (Zn) ZnCl 2 Karbonik anhidraz, alkol dehidrogenazGeliflme FaktörleriGeliflme faktörleri, mikroorganizmalar›n ço¤alabilmeleri için az miktarda mutlakagerekli olan, ancak mikroorganizma taraf›ndan sentezlenmeyen organik maddelerdir.Bunlar vitaminler (biotin, tiamin, riboflavin, pridoksin, nikotinik asit, pantotenikasit, folik asit vb.), amino asitler, pürinler, pirimidinler, ya¤ asitleri gibimaddelerdir (Tablo 3.4). Baz› mikroorganizmalar hiç bir geliflme faktörüne gereksinmegöstermezler. Bu mikroorganizmalar basit maddelerden geliflme faktörlerinisentezleyebilirler. Ancak sentezini yapamad›¤› geliflme faktörünü d›flardan almakzorundad›r.


3. Ünite - Mikroorganizmalarda Beslenme ve Geliflme Koflullar›51Vitaminler, koenzimlerin yap›s›na giren ve bunlar›n “prekursorlar›” olan maddelerdir(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 duyduklar›bütün vitaminleri kendi bünyelerinde sentezleyebilirler. Geliflmeleri geliflmefaktörlerine ba¤l› olan mikroorganizmalar okzotrof (tiyamin okzotrof, lösin okzotrofgibi) olarak isimlendirilir. Geliflmeleri geliflme faktörüne ba¤l› olmayanlara iseprototrof ad› verilmektedir. Okzotrof olan bakterilerin prototroflar›n do¤al mutasyonau¤ramalar› sonucunda olufltuklar› düflünülmektedir.VitaminlerFonksiyonlar›p- Aminobenzoik asid Folik asit prekürsörleriFolik asitTek karbon metabolizmas›, metil grup transferiBiotinYa¤ asidi biyosentezi, -dekarboksilasyon, baz›karbon fiksasyon reaksiyonlar›Kobalamin (B12)Tek karbon parçalar›n›n transfer veredüksiyonu, deoksiriboz senteziLipoik asidPirüvat ve -ketoglutarat›n dekarboksilasyonundakiaçil gruplar›n›n transferiNikotinik asid (niacin)NAD+ prekürsörü, oksidasyon-redüksiyonreaksiyonlar›nda elektron transferiPantotenik asidKoenzim A prokürsörü, asetil ve di¤er açiltürevlerinin aktivasyonuRiboflavinFMN prekürsörü, elektron transportunda roloynayan flavoproteinlerdeki FADSIRA S‹ZDETiamin (B1)-Dekarboksilasyon, transketolazVitamin B6 (pridoksal-pridoksamin grup Amino asit ve keto asit transformasyonlar›Vitamin K grup; (quinonlar)DÜfiÜNEL‹MElektron transportu, sfingolipidlerin senteziHidroksamatlarDemir ba¤l› bileflikler, demirin çözünmesi vehücreye transportu SORUTablo 3.4Geliflme faktörleri;vitaminler vefonksiyonlar›.SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORUhttp://www.mikrobiyoloji.org/genelpdf/920020165.pdf ve http://www.mikrobiyoloji.org/D‹KKATgenelpdf/920020120.pdf adreslerinde verilen besiyeri bileflimlerini görebilirsiniz.BES‹YERLER‹ VE BES‹YER‹ ÇEfi‹TLER‹SIRA S‹ZDED‹KKATSIRA S‹ZDEMikroorganizmalar› izole edebilmek ve saf kültürlerini üretebilmek için besiyerlerine(besi ortamlar›) ihtiyaç vard›r. Mikroorganizmalar habitatlar›na AMAÇLARIMIZ yak›n ortamlardaiyi geliflirler. Besiyerleri canl› ve cans›z ortamlar olarak ikiye ayr›l›rlar. Canl› or- AMAÇLARIMIZtamlar olarak s›kl›kla hücre kültürleri, embriyonlu yumurta ve deney hayvanlar›ndanyararlan›lmaktad›r. Bu ortamlar virüslerin gelifltirilmesi için K ‹ kullan›l›r. T A P Cans›zK ‹ T A Portamlar, genellikle mikroorganizmalar› izole etme, üretme, çeflitli testleri uygulamakiçin kullan›lan besiyerleridir.Besiyerleri, fiziksel özelliklerine göre s›v› ve kat› olmak üzere TELEV‹ZYON iki gruba ayr›l›r. Agar-agar, Gelidium TELEV‹ZYONsesquipedale adl› denizS›v› besiyerleri bileflenlerini su içinde çözdükten sonra sterilize edilerek kullan›l›r. yosunundan elde edilen veKat› ve yar›-kat› besiyerlerinde ise ortam içerisine kat›laflt›r›c› bir madde ilave edilir.Bu amaçla ço¤unlukla agar kullan›l›r. Bunun yan›nda jelatin, silika jel de kul-suda çözünebilir birpoligalaktozittir. Besi‹NTERNETyerlerini kat›laflt›r›lmas›nda‹NTERNETlan›labilir.kullan›l›r.


52 Genel MikrobiyolojiKayna¤›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 amac›nagöre s›n›fland›r›lmas› ise yayg›n olarak kullan›l›r. Besiyerleri “genel besiyerleri”ve “özel besiyerleri” olarak iki ana grup içinde toplanabilir:Genel BesiyerleriHerhangi bir inhibitör madde içermeyen, çok say›da mikroorganizman›n geliflmesinisa¤layan besiyerleridir. Genel besiyerleri toplam mezofil aerob bakteri say›m›,toplam psikrofil aerob bakteri say›m›, bozulma ya da hastal›k etmeninin ön izolasyonugibi çeflitli amaçlar için kullan›l›r. Günlük kullan›mdaki bakterilerin aktiflefltirilmesi,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 besiyerlerinebaflta kan olmak üzere katk›lar ilave edilerek zenginlefltirmeler yap›lmaktad›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 besiyerlerindegeliflemeyen “zor geliflen” bakterilerin izolasyonu için kullan›ld›¤›nda “zenginlefltirilmiflgenel besiyeri” olarak de¤erlendirilir. G›da mikrobiyolojisinde elde edilenbir 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 maddelerkullan›larak haz›rlanan besiyerleridir. Safra tuzlar›, çeflitli boyalar (metilenmavisi, malahit yeflili vb.), sodyum klorür, tellürit, antibiyotikler bu amaçla kullan›l›r.Selektif besiyerleri inhibitör kat›lmadan hedeflenen mikroorganizman›n kullanabilece¤idi¤er mikroorganizmalar›n kullanamayaca¤› substratlar›n ilavesi ile dehaz›rlanabilir. MacConkey Agar, safra tuzlar› ile kristal viyole içerir. Bu besiortam›ndaGram-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 mikroorganizmalarda 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 besiyerlerininmodifikasyonu olarak nitelendirilebilir. Ay›rt edici besiyerleri haz›rlan›rkenbesi ortam›na çeflitli pH indikatörleri, boya maddeleri, indirgeyiciler, redoks indikatörleri,jelatin, kazein, lesitin, tributirin, kan gibi çeflitli indikatörler veya mad-


3. Ünite - Mikroorganizmalarda Beslenme ve Geliflme Koflullar›deler kat›l›r. Bir çok mikroorganizma belirli bir karbohidrat› kullan›rken asit olufltururve bu asitlik pH indikatörü ile kolayca belirlenebilir. Ayr›ca mikroorganizman›njelatinaz, lipaz, lesitinaz vb. enzim aktiviteleri besiyerinde oluflan berrakzonlar ile belirlenebilir. Diferansiyel besiyerinde geliflen mikroorganizmalar›n ayr›m›koloni morfolojisi, enzimatik aktivitelerin belirlenmesi, gaz oluflumunun izlenmesivb. ç›plak gözle yap›labilece¤i gibi, floresansa dayal› olarak kolayca ya-SIRA S‹ZDEp›labilmektedir. Diferansiyel besiyerleri, amaca göre selektif izolasyon, selektif say›mve ön identifikasyon amaçlar› ile kullan›lmaktad›r. DÜfiÜNEL‹M53SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MZenginlefltirme BesiyerleriSORUSORUKar›fl›k bir mikroflora içinde hedeflenen bir mikroorganizmay› gelifltirmek, say›s›-n› art›rmak, hücrede olas› hasarlar›n giderilmesini sa¤lamak vb. amaçlarla kullan›-D‹KKATD‹KKATlan zenginlefltirme besiyerleri, ön zenginlefltirme besiyerleri ve selektif zenginlefltirmebesiyerleri olarak 2 alt gruba ayr›l›r: Ön zenginlefltirme besiyerleri genel olarakhasar görmüfl (yaralanm›fl, stres alt›nda) mikroorganizmalar›n aktivitelerini ka-SIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEzanmalar› için kullan›lan, bilefliminde inhibitör içermeyen, dolay›s› ile aktivite kazanmas›istenen mikroorganizma yan›nda refakatçi mikrofloran›n AMAÇLARIMIZ da geliflmesini AMAÇLARIMIZsa¤layan s›v› besiyerleridir. Buna göre “özel amaçla kullan›lan genel besiyerleri”olarak da nitelendirilebilirler. Selektif zenginlefltirme besiyerleri ise özel amaçlaK ‹ T A PK ‹ T A Pkullan›lan selektif s›v› besiyerleridir. Selektif zenginlefltirme aflamas›nda kar›fl›kkültür olarak bulunan bakterilerden geliflmesi istenmeyenler, çeflitli selektif inhibitörlerinkullan›m› ile k›smen ya da tümüyle engellenir. Zenginlefltirme besiyerleri,TELEV‹ZYONTELEV‹ZYONhedeflenen bakterinin izolasyonunda selektif olmayan ön zenginlefltirme ve selektifzenginlefltirme olmak üzere iki kademeli olarak kullan›l›r.Bu konudaki daha genifl bilgiye http://www.orlab.net/mikrobiyoloji/942300030.pdf ‹NTERNET adresindenulaflabilirsiniz.SAF KÜLTÜRMikroorganizmalar toprakta, suda, kanalizasyonda, havada, besinlerde ve vücutyüzeyi gibi de¤iflik ortamlarda yayg›n olarak bulunurlar. Do¤ada mikroorganizmalar,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. Mikroorganizmalar›nözelli¤inin incelenmesi ve tan›s›n›n yap›labilmesi için saf kültürlerinin eldeedilmesi gerekmektedir. Bir koloniden al›nan ve üretildi¤inde morfolojik, fizyolojik,biyokimyasal ve genel özellikleri birbirinin ayn› olan bakteri kültürüne safkültür 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 önlemektir.Çevrede (hava vb.) bulunan istenmeyen organizmalar “kontaminantlar”olarak adland›r›l›r. Kontaminasyonun önlenmesi için aseptik koflullarda çal›flmakgerekir.‹NTERNETAseptik 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.


SIRA S‹ZDESIRA S‹ZDE54 DÜfiÜNEL‹MGenel MikrobiyolojiDÜfiÜNEL‹MSORUD‹KKATSIRA fiekil S‹ZDE3.1Steril besiyeri haz›rland›ktan sonra, bu ortama daha önce gelifltirilmifl olan kar›-SORUfl›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 içindekiagar üzerinde tek bir hücrenin geliflmesi ile koloniler oluflur (fiekil 3.1).D‹KKATSIRA S‹ZDEAseptik yöntem ileAMAÇLARIMIZsaf kültürhaz›rlanmas› AMAÇLARIMIZaflamalar›.K ‹ T A PK ‹ T A PTELEV‹ZYONTELEV‹ZYON‹NTERNETHerbir mikroorganizmahücresi kat› besiyerindedüfltü¤ü yerde (bir çokhücreden oluflan) birtopluluk oluflturur ki bunakoloni ad› verilir.Bu konudaki ‹NTERNET 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 GeliflimiE¤er bir bakteri, uygun bir kat› besiyerinde ve uygun koflullarda (›s›, süre, rutubet,oksijen, vs.) üretilirse, gözle görülebilen küme meydana getirir. Bu kümeye koloniad› 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 büyüklü¤üve flekli uygun koflullar (besiyerinin bileflimi, oksijen, ›s›, vs.) alt›nda türlereözgüdür (fiekil 3.2). Pigment üreten bakteriler genellikle parlak renkli kolonileroluflturur. Pigmentsiz bakteriler grimsi, beyaz›ms› veya krem renginde görünürler.Koloniler mukoid görünüfllü olabilir. Yüzeyleri düz, pürüzlü, parlak veya matolabilir (fiekil 3.2). Kat› besi yerlerinde yeni izole edilen sufllara ait koloniler küçük,yuvarlak, kenarlar› muntazam, üstü düzgün, kabar›k, parlak ve homojen görünümdedirler.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› verilir.R-tipi koloni oluflturan patojen mikroorganizmalar, genellikle patojenitelerinide kaybederler. Kolayca fagosite olurlar ve antijenik yetenekleri de zay›flar. Mikoplasmave L- formlar›nda, ortas› papillal› kolonilere rastlan›r. M (mukoid) kolonitipi kapsül veya mukoid salg› oluflturan mikroorganizmalarda (Leuconostoc mesenteroidesvb.) rastlan›r. Bu koloniler besiyerinden al›n›rken iplik gibi uzar. Tipikhücre duvar› oluflturmayan (L-tipi) mikroorganizmalar kat› ortamlarda üst ve yanlar›düzensiz, ortalar› dü¤meli ve granüllü koloniler meydana getirirler. Kolonilerin,bakteri cinslerine ve çevre koflullar›na göre büyüklük, flekil, pigment, koku vedi¤er özelliklerinde de baz› de¤iflmeler meydana gelebilir.


3. Ünite - Mikroorganizmalarda Beslenme ve Geliflme Koflullar›55fiekil 3.2Bakterilerde kolonimorfolojisiGEL‹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 sadecebir kaç tür geliflebilir. pH’n›n mikroorganizmalar›n üremeleri üzerine etkisiçok fazlad›r. pH daki küçük bir de¤ifliklik bile üremeyi durdurabilir. Mikroorganizmalar›nço¤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 geliflebilenmikroorganizmalar asidofiller olarak isimlendirilir. Asidofiller için optimumpH 1-5,5 aras›ndad›r. 1-2 gibi çok düflük pH da geliflebilen mikroorganizmalar“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›rlar.5,5-8,0 pH de¤erlerinde geliflebilen mikroorganizmalar nötrofillerdir ve bunlar›noptimum pH aral›¤› 5,5 ile 8 aras›ndad›r. 10-11 gibi yüksek pH de¤erlerinde geliflebilenmikroorganizmalara 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 asidofilleriçin nötral ortamlar toksik etki yapar.MikroorganizmapHBakteriler 1,0-9,8E.coli 4,4-9,0S. paratyphi 4,5 - 7,8Küfler 1,5-11,0Aspergillus orizae 1,6 - 9,3Penicillium variabile 1,6 - 11,1Mayalar 2.5-8.5Candida pseudotropicalis 2,3 - 8,8Hansenula canadensis 2,1 - 8,6pH 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.


56 Genel Mikrobiyolojifiekil 3.3Besi 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 K 2 HPO 4 , KH 2 PO 4 , NaH 2 PO 4 , Na 2 HPO 4 gibi maddeler kullan›l›r.Bu maddeler ortamda meydana gelen H + ve OH - iyonlar› ile bileflikler yaparakiyonlar›n serbest kalmas›na engel olur. Böylece ortam›n pH’s› hemen asit veyaalkali duruma geçmez. Belirli bir süre normal s›n›rlar içerisinde kal›r. Kültür ortamlar›n›npH’s› çok asidik ise sodyum hidroksit gibi alkalin bileflikler ile, bazik isehidroklorik asit gibi asidik bileflikler ile ayarlan›r. Kültür ortam›na ilave edilen indikatörboyalar mikroorganizmalar›n büyümeleri ve aktiviteleri sonucunda pH dakide¤iflmeleri gösterir.Mikroorganizmalar›ngeliflebildikleri pHaral›klar›na göres›n›fland›r›lmas›.EkstremasidofillerThiobacillusThermoplasmaAsidofiller Nötrofiller Alkalofiller EkstremalkalofillerFunguslarProtozoaE. coliS. aureusAktinomisetlerProteus vulgarisBacillusalcalophilus0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14pHSIRA S‹ZDE4Küf gelifltirmek SIRA için S‹ZDE haz›rlayaca¤›n›z besiyerinin pH’s›n› kaça ayarlamal›s›n›z?S›cakl›kDÜfiÜNEL‹MDÜfiÜNEL‹MÇok yüksek s›cak ya da çok S›cakl›k mikroorganizmalar›n canl›l›¤›n›n devam› ve geliflme için önemli faktörlerdenbiridir. S›cakl›k artt›¤›nda hücre içerisinde meydana gelen kimyasal ve enzi-düflük so¤ukta yaflayabilenorganizmalar ekstremofillerolarak SORU isimlendirilirler. matik reaksiyonlar SORUh›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.D‹KKATD‹KKATMikroorganizmalar belirli s›cakl›k dereceleri aras›nda ço¤alabilirler (Tablo 3.6).Geliflme optimum s›cakl›k derecesinde en iyi flekilde gerçekleflir. Optimum s›cakl›kminimum s›cakl›ktan çok maksimum s›cakl›¤a yak›nd›r. Geliflmenin meydanaSIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEgeldi¤i en yüksek s›cakl›¤a do¤ru gidildikçe ço¤alma yavafllar. Minimum s›cakl›kAMAÇLARIMIZ derecesinde ise ço¤alma bafllar (fiekil 3.4). Bu s›cakl›¤›n alt›nda enzimatik faaliyetleryavafllar AMAÇLARIMIZveya durur. Bunun sonucu olarak üreme de durur. Ancak buzdolab›s›cakl›¤›nda bir çok mikroorganizma canl›l›¤›n› uzun bir süre devam ettirebilir.K ‹ T A PDonma derecesinde K ‹ T A P ise genellikle vejetatif hücreler tahrip olurlar. Sporlar düflüksu içerikleri nedeniyle zarar görmezler. Optimum, maksimum ve minimum s›cakl›kdereceleri her mikroorganizma için karakteristiktir (fiekil 3.4). Ancak tamamenTELEV‹ZYON sabit de¤ildir TELEV‹ZYON çevre flartlar›yla de¤iflebilir.Mikroorganizmalar en iyi üreyebildikleri s›cakl›k derecelerine göre dört grubaayr›lm›fllard›r.‹NTERNET‹NTERNET


3. Ünite - Mikroorganizmalarda Beslenme ve Geliflme Koflullar›57Psikrofil (So¤uk seven) MikroorganizmalarBu gruba daha çok nehir, deniz ve göllerde ve kutuplarda yaflayan mikroorganizmalargirer. 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› mikroorganizmalarbulunmaktad›r. Mikroorganizmalar s›v› suyun bulundu¤u herhangi bir düflüks›cakl›kta geliflebilirler. Donmufl materyalde metabolik olarak aktif ve geliflebilenmikroorganizmalar›n bulundu¤u küçük s›v› su cepleri vard›r. Buzullarda, prokaryotlar›niyi 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 minimalbüyüme 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 isimlendirilir.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 mikroorganizmalard›r.Bu mikroorganizmalarda geliflme için minimum s›cakl›k 0°C ve daha düflüktür.Psikrofillerin 30°C’ nin üzerindeki s›cakl›klarda protein ve di¤er önemlimadde sentezlerinin durmas›yla ölüm bafllar. Pseudomonas, Flavobacterium, Achromobacterve Alcaligenes cinslerine ait bir çok tür psikrofiliktir. Psikrofillerin enzimsistemleri 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›, izolasyonya da di¤er uygulamalar esnas›nda onlar›n kesinlikle ›s›nmad›klar›ndanemin olunmas›n› gerektirir.GrupÜst s›cakl›k limiti (°C)HayvanlarBal›k ve di¤er sucul omurgal›lar 38Böcekler 45-50Ostracodlar (crustaceans) 49-50BitkilerVasküler Bitkiler 45Yosunlar 50Ökaryotik MikroorganizmalarProtozoa 56Algler 55-60Funguslar 60-62ProkaryotlarBakteriaCyanobacteria 70-74Anoksijenik fototroflar 70-73Kemoorganotrofik/Kemolitotrofik Bakteriler 95ArkeaKemoorganotrofik/Kemolitotrofik Arkea 121Tablo 3.6Yaflayanorganizmalar›ngeliflimleri içinflimdiye kadarbilinen üst s›cakl›klimitleri


58 Genel MikrobiyolojiEn 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 psikrofilikalgler 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 ortam›ndagözle 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 karfl›nen 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, süspansiyonortam›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¤almas›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, Enterococcusfeacalis, Escherichia coli ve bir protozoon olan Trichomonas vaginalis intestinalsisteme veya di¤er organlara yerlefltiklerinden 37 °C geliflen mezofil bakterilerdir.‹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 bakterilerinbir 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, Clostridiumthermoaceticum termofil bakterilerdir. S›cak su kapl›calar›nda bulunan Thermusaquaticus bakterisi de bu gruba girer. 65 °C’nin üzerinde, sadece prokaryotikyaflam 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 bulunur.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 farkl›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 uygunbir habitatt›r.


3. Ünite - Mikroorganizmalarda Beslenme ve Geliflme Koflullar›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 hipertermofilolarak isimlendirilir. Bir çok s›cak su kayna¤› 150-500 °C ye eriflebilir. Okyanusdiplerindeki jeotermal ak›nt›lar› 350 °C ve daha yüksektir. Buralarda s›kl›klahipertermofilik kemoorganotroflar ve kemolitotroflar geliflir. Pyrodictium occultum,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›klaradayan›kl›d›r.Büyüme oran›TermofillerB. stearothermophilusMezofillerE. coliPsikrotroflar S. aureusListeria monocytogenesPsikrofillerPolaromonas vaculateÖkaryotik alglerEkstrem TermofillerMethanothermusThermococcus celerHipertermofillerPyrodictium spPyrolobus fumariOptimumfiekil 3.4Bakterileringeliflimi ile s›cakl›kiliflkisi.59MinimumMaksimum-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120S›cakl›kProkaryotik organizmalar ile ökaryotik organizmalar yüksek s›cakl›kta SIRA S‹ZDE yaflayabilme durumlar›nagöre nas›l s›ralan›r?5SIRA S‹ZDEOksijen (O 2 )DÜfiÜNEL‹MDÜfiÜNEL‹MMikroorganizmalar›n oksijen ihtiyaçlar› farkl›d›r. Baz› mikroorganizmalar geliflmeleriiçin oksijene ihtiyaç duyarken baz›lar›da oksijenin ortamda SORU bulunmas›n› istemezler.Oksijen isteklerine göre mikroorganizmalar aerob ve anaerob olmak üze-SORUre iki temel gruba ayr›l›r (Tablo 3.7).D‹KKATD‹KKATSolunum sistemleri eksik olan mikroorganizmalar son elektron al›c›s› olarakoksijeni kullanamazlar. Bu mikroorganizmalar anaerob olarak isimlendirilir. Anaerobmikroorganizmalar iki gruba ayr›l›r: oksijeni kullanmasa SIRA bile S‹ZDE varl›¤›n› tolereSIRA S‹ZDEedebilir ve geliflebilir ki bunlar aerotolerant anaeroblar, oksijen varl›¤›nda yaflayamayanve ölen mikroorganizmalar ise obligat (zorunlu) anaeroblar olarakisimlendirilir. Oksijen, hidrojen peroksit, superoksit (O -AMAÇLARIMIZ2 ), hidroksil (OH - ) AMAÇLARIMIZgibi baz›toksik ürünleri indirger. Aeroblar sahip olduklar› enzimler ile bu ürünleri parçalarlarken,anaeroblarda bu enzimlerin baz›lar› veya hiçbiri yoktur. K ‹ T A PK ‹ T A PTELEV‹ZYONTELEV‹ZYON‹NTERNET‹NTERNET


60 Genel MikrobiyolojiTablo 3.7Mikroorganizmalar›noksijen isteklerine göreayr›lmas›.GRUPLARAEROBLARObligatFakültatifMikroaerofilikANAEROBLARAerotolerantObligat anaeroblarOKS‹JEN ‹HT‹YAÇLARI‹htiyac› var‹htiyac› yok ancak, O 2 oldu¤unda daha iyi geliflirDüflük seviyede ihtiyaç gösterir‹htiyac› yok, ancak O 2 oldu¤unda geliflme daha iyi de¤ildirZararl›d›r ve öldürücüdürAeroblar›n birço¤u geliflmeleri için afl›r› havalanmaya gereksinim duyarlar. Oksijensuda 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 oksijenihtiyaç› karfl›lanmaya çal›fl›l›r. Mikroorganizmalar›n oksijen istekleri dikkateal›nd›¤›nda befl grup içinde incelenebilir (fiekil 3.5).fiekil 3.5Mikroorganizmalar›noksijen durumunagöre ço¤almalar›.zorunluaerobFakültatifanaerobAerotolerantanaerobzorunluanaerobMikroaerofilObligat (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(H 2 O 2 ) olufltururlar. Zehirli olan bu madde, mikroorganizmalar›n katalaz enzimiile H 2 O ve O 2 ’e ayr›flt›r›larak etkisiz hale getirilir. Bakterilerin bir ço¤u ve mantarlaraerobtur. Protozoa ve funguslar içindeki baz› üyeler aerobik mikroorganizmalard›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 sahiptirler.Bu grup mikroorganizmalar anaerobik flartlarda hidrojen al›c›s› olarak kükürt,karbon gibi redükte olabilen (indirgenebilen) maddeleri kullanabilirler. Salmonella,Shigella, Staphylococcus, Streptococcus, Escherichia bu grupta yer alanbakterilerdir.


3. Ünite - Mikroorganizmalarda Beslenme ve Geliflme Koflullar›61Mikroaerofil MikroorganizmalarÇo¤alabilmeleri için az miktarda oksijene ihtiyaç gösteren mikroaerofil mikroorganizmalarbulunmaktad›r. Mikroaerofil mikroorganizmalar iyi bir geliflme için %5-6 gibi düflük oksijen miktar›na ve % 8-10 CO 2 ’ e gereksinim duyarlar. Bunlar atmosferdekioksijenli ortamlarda veya anaerobik ortamlarda ço¤alamazlar (fiekil3.5). Oksijen oran› % 1-2’ ye kadar düflürüldü¤ünde geliflebilirler. Örnek, Brucellaabortus.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 mikroorganizmalarortamda serbest oksijen bulunmad›¤› zaman üreyebilirler. Oksijenli ortamdaüreyemezler. Bu tip mikroorganizmalara oksijen toksik etki yapar. Bunlarda hidrojenioksijene 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 veyabaz›lar›nda bulunsa bile son elektron al›c›s› O 2 de¤ildir. Oksijen yerine sülfat(SO 4- ), kükürt (S o ), nitrat (NO 3- ) kullan›larak anaerobik solunumla enerji sa¤larlar.Serbest oksijenin bulundu¤u durumlarda oluflan biyooksidasyon reaksiyonlar›ndagenellikle peroksit (O 2 -2 ) ve süperoksit (O 2- ) iyonlar› teflekkül eder. Peroksit iyonuhidrojen ile birleflerek hidrojen peroksit (H 2 O 2 ) oluflturur. Hidrojen peroksitsülfidril (-SH) içeren molekülleri okside ederek onlar› ifllevsiz hale getirdi¤indentoksik etkiye sahiptir. Mikroorganizmalar bunu “katalaz” veya “peroksidaz” enzimleriile ayr›flt›r›rlar. Ancak anaerob mikroorganizmalarda bu enzimler bulunmad›¤›için bunlar ayr›flt›r›lamaz ve toksik etki yapar. O 2- iyonu ksantin oksidaz, aldehitoksidaz ve NADP + oksidaz enzimleri ile ve ortamda H 2 O 2 ’in bulunmas› durumundahidroksil (OH - ) radikalinin ortaya ç›kmas›na neden olur. Katalaz ve peroksidazbulunmayan hücrelerde çok reaktif olan OH - radikali oluflur. Süperoksit radikallerinden“süperoksit dismutaz” ile korunulabilir. Katalaz da mevcutsa tam korunmasa¤lan›r. Lactobacillus plantarum gibi aerotolerant bakterilerde süperoksit dismutazenzimi 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 bakterilerigelifltirmek için anaerob koflullar kullan›l›r.Bir tüp içindeki kat› besiyerine mikroorganizma ekildi¤i zaman aerob, SIRA anaerob S‹ZDE ve mikroaerob mikroorganizmalar tüpün hangi bölgesinde geliflir?DÜfiÜNEL‹MZorunlu anaerob mikroorganizmalar› üretebilmek için oksijensiz ortamlara gereksinmevard›r. Anaerob ortam›n sa¤lanmas›nda en çok iki prensipten yararlan›l›r:1. Besiyeri içindeki oksijenin giderilmesi ve redüksiyon fliddetinin SORUart›r›lmas›.2. Besiyerinin bulundu¤u ortamdaki oksijenin ç›kar›lmas›.D‹KKAT6SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORUD‹KKATSIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEAMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZ


62 Genel MikrobiyolojiBES‹YER‹ ‹Ç‹NDEK‹ OKS‹JEN‹N G‹DER‹LMES‹ VEREDÜKS‹YON fi‹DDET‹N‹N ARTIRILMASIIs› ‹le Oksijenin Ç›kar›lmas›1. S›v› besiyerleri: 10-15 dakika kaynat›larak içinde erimifl olarak bulunan oksijend›flar› ç›kar›labilir. Kaynamadan sonra tüp içinde erimifl halde bulunan oksijeninabsorbsiyonunun 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 önlenmelidir.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›ktansonra küçük dar tüplere çekilir ve bu tüplerin iki ucu alevle kapat›l›r. ‹nkübasyondansonra 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›sm›naekim 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 olmamal›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 kutusunadökülür. 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 anaerobmikroorganizma 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 marcescensh›zla ço¤al›r. Ortamdaki oksijen tükendikçe Serratia marcescens üremesi yavafllar.Anaerob flart oluflunca anaerob mikroorganizma geliflmeye bafllar.


3. Ünite - Mikroorganizmalarda Beslenme ve Geliflme Koflullar›63Kimyasal Yolla Anaerob Ortam Oluflturma: Bu yöntem pirogalik asidin alkalenortamda 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¤› itilirve 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).fiekil 3.6Mantart›paCamÇubukPirogallikAsitKristalleriPamukt›pa%4’lükNaOHEkimiYap›lm›flKültürPamukt›paPirogallik asit-Sodyum hidroksityöntemi ile anaerobikmikroorganizmalar›ngelifltirilmesi.Mantart›paPirogallikAsit+NaOHPetri kutusunda ise, burada kullan›lan Petri kutusunun alt› k›sm› derindir. Bunundip taraf› bir ç›k›nt› ile ikiye bölünmüfltür. Bir k›sm›na pirogallik asit, di¤er k›sm›naNaOH 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 mikroorganizmalar›nkolonilerini elde etmek için özel olarak yap›lm›fl kültür kaplar›ndan yararlan›l›r.Bu kaplar içerisinde, hidrojenle oksijenin birleflmesinde katalitik ödevigören ve elektrikle ›s›t›lan platin veya platinize edilmifl asbest vard›r. Petri kutular›kavanoza yerlefltirilir, içeriye hidrojen gaz› verilir. Hidrojen içerideki oksijenlebirleflerek, su meydana getirir.Mekanik Olarak Anaerobik Ortam Oluflturma: Bu amaçla özel flekilde yap›lm›flcam 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›mdakioksijen tamamen uzaklaflt›r›lmaya çal›fl›l›r. Bas›nç bir manometre ile kontroledilmelidir.


64 Genel Mikrobiyolojifiekil 3.7GasPak sistemBASINÇKONTROLÜ2H +O 2 2 2H 2OH 2CO 2O 2K‹L‹TJARKAPAKPALLAD‹UMPELLETLER‹‹ND‹KATÖRGASPAKPETR‹ KAPLARIEn yayg›n olarak anaerob kavanozlar(Gas Pak sistemi) kullan›lmaktad›r. Buanaerob kavanoz içerisine hidrojen ve karbondioksitiçeren 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 mavisi,N/16 NaOH, %6 steril dekstroz) renksizhale gelir. Gaz içindeki hava H 2 gaz› ileyer de¤ifltirir (fiekil 3.7).Methanojenler gibi obligat anaeroblar›nçal›flmalar› s›ras›nda anaerobik atmosferegereksinim vard›r. Bu tip mikroorganizmalaroksijene maruz kal›rsa öldükleri içinözel anaerobik kabinler kullan›l›r. Bütünçal›flmalar oksijensiz bir ortamda hidrojenveya azot gaz› püskürtülen bir ortamda yap›l›r.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.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. Mikroorganizmalar›nsu ihtiyac›, kullan›labilir su veya su aktivitesi (Sa) terimi ile ifadeedilir. Su aktivitesi, çözeltinin buhar bas›nc›n›n, ayn› s›cakl›ktaki saf suyun buharbas›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 bulundu¤uçevrenin suyu uçurularak, kurutularak, ortama fleker ve tuz gibi maddelerilave edilerek su aktivitesi düflürülür. Ortama ilave edilen fleker ve tuz serbestsuyu tutar ve ayr›ca hücre içinin suyunu d›flar› ç›kararak mikroorganizman›n faaliyetiniengellerler. Genellikle küfler ve mayalar kurakl›¤a daha dayan›kl›d›rlar. Dahadüflük su aktivitesi de¤erlerinde geliflebilirler. 0,80-0,85 su aktivitesi de¤erlerindesporlar 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 etkisindenkorunmak ve hücre içi osmatik bas›nc›n› art›rmak için baz› maddeler sentezlerler.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 rouxiigibi osmotolerant mikroorganizmalar 0,60 gibi düflük su aktivitesinde gelifle-


3. Ünite - Mikroorganizmalarda Beslenme ve Geliflme Koflullar›65bilir. 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¤erlerindegeliflebilirler. Halofil bakteriler 0,75 su aktivitesi de¤erlerinde geliflirler.Karbondioksit (CO 2 )Ototrof mikroorganizmalar karbon kayna¤› olarak karbondioksite ihtiyaç gösterirler.Bunun yan›nda heterotrof mikroorganizmalar ço¤almaya bafllayabilmek için azmiktarda karbondioksite ihtiyaç gösterirler. Heterotrof mikroorganizmalar için havadakikarbondioksit yeterlidir. Baz› bakteriler ise daha fazla karbondioksite ihtiyaçgösterirler. 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›ndamoleküler bir gerilim vard›r. Bu gerilimin dengede olmas› gerekmektedir. Budenge sa¤lanamazsa hücreye madde girifl ve ç›k›fl› engellenece¤inden hücre beslenemez.Yüzey gerilimi yüksek besiyerinde geliflerek zar yapan Bacillus subtilis,besiyerine yüzey gerilimini düflürücü sodyum risinioleat gibi bir madde ilave edildi¤indeyüzeyde 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. Elektronlar›nbir maddeden di¤er bir maddeye geçifli ile iki madde aras›nda potansiyelbir fark meydana gelir. Oksitleyici maddeler fazla elektron verebilme gücünde olduklar›ndanelektriksel potansiyelleri yüksektir, indirgeyici maddelerin ki ise düflüktür.Bir ortamda okside olan ve redükte olan maddelerin elektron yo¤unluklar›birbirine eflitse o ortamda oksidasyon-redüksiyon potansiyeli s›f›rd›r. Besiyerindeoksidasyon-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 besiyerindeüreyebilirler. Sodyum tiyoglikolat, sodyum formaldehit, sulfoksilat, askorbikasit gibi kimyasal maddeler veya yürek, ci¤er, beyin gibi doku parçalar› besiortam›n›noksidasyon-redüksiyon potansiyelini düflürürler. Aerob mikroorganizmalarpozitif Eh de¤erlerine ihtiyaç duyarlar.Oksidasyon redüksiyon potansiyeli -400 mv olan bir ortamda hangi SIRA mikroorganizmalarS‹ZDEço¤alabilir?Ifl›kDÜfiÜNEL‹MFotosentetik bakteriler ve mavi-yeflil algler fotosentez yapabilmek için ›fl›¤a gereksinimduyarlar. Ifl›k enerjisi fotosentez pigmentleri yoluyla kimyasal SORUenerji 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 etkideD‹KKATbulunur.SIRA S‹ZDE7SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORUD‹KKATSIRA S‹ZDEAMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZK ‹ T A PK ‹ T A P


66 Genel MikrobiyolojiTuzDenizlerde yaflayan mikroorganizmalar belli yo¤unlukta tuza gereksinim gösterirler.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 aktivitesiiçin sodyum iyonuna gereksinimleri vard›r.SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORUD‹KKAT8Halofil bir mikroorganizma SIRA S‹ZDE nereden ve nas›l izole edilebilir?Bas›nçDÜfiÜNEL‹MDerin deniz ve okyanuslarda yaflayan mikroorganizmalar yüksek hidrostatik bas›nc›netkisi alt›ndad›r. Yüksek bas›nç alt›nda yaflayan mikroorganizmalara barofilikmikroorganizmalar SORU ad› verilir. Bu mikroorganizmalar ancak bas›nç uygulanan ortamlardageliflebilir. Yüksek bas›nç alt›nda yaflayan ancak düflük bas›nç alt›nda yaflamlar›n›sürdürebilenD‹KKATmikroorganizmalara barotolerant ad› verilir.SIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEAMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZK ‹ T A PK ‹ T A PTELEV‹ZYONTELEV‹ZYON‹NTERNET‹NTERNET


3. Ünite - Mikroorganizmalarda Beslenme ve Geliflme Koflullar›67ÖzetA MAÇ1A MAÇ2A MAÇ3Mikroorganizmalar›n beslenme flekillerini aç›klayabilmek.Mikrobiyal hücreler hareket, besin maddelerinintafl›nmas› ve di¤er hücre fonksiyonlar› için enerjiyegereksinim duyarlar. Kullan›lan enerjininkayna¤›na göre mikroorganizmalar fototrof vekemototrof mikroorganizmalar olmak üzere ikiyeayr›l›r. Elektron veya hidrojen vericisi kaynaklar›nagöre ise mikroorganizmalar iki gruba ayr›lmaktad›r:litotrof ve organotrof. Mikroorganizmalarkarbon kaynaklar›na göre ise ototrof veheteretrof olarak ayr›l›rlar.Besin maddelerini tan›mlayabilmek.Hücreler su, inorganik iyonlar, ve organik maddelergibi küçük molekülleri içermektedirler.Protein ve nükleik asit gibi makromolekülleri yap›lmas›önem tafl›maktad›r. Hücre esas olarakkarbon, oksijen, hidrojen ve nitrojen olmak üzeredört tip elementi içermektedir. Bunlara ilaveolarak fosfor, kalsiyum, magnezyum, sulfür, demir,çinko, manganez, bak›r, molibden, kobaltbulunur. Mikroorganizmalar›n geliflmeleri ve üremeleriiçin gerekli besin maddeleri makrobesinler,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 kültürleriniüretebilmek için besiyerlerine (besiortamlar›)ihtiyaç vard›r. Besiyerleri canl› ve cans›zortamlar olarak ikiye ayr›l›rlar. Genel besiyerleri,herhangi bir inhibitör madde içermeyen, çok say›damikroorganizman›n geliflmesini sa¤layan genelbesiyerleridir. Kar›fl›k mikroflora içerisindehedeflenen mikroorganizman›n geliflmesini sa¤lamakdi¤er mikroorganizmalar›n geliflmelerinibask›lamak amac›yla çeflitli inhibitör maddelerkullan›larak haz›rlanan besiyerleri ise selektif besiyerleridir.Diferansiyel besiyerlerinde geliflmesiistenen mikroorganizma yan›nda di¤er mikroorganizmalarda geliflebilir. Kar›fl›k bir mikrofloraiçinde hedeflenen bir mikroorganizmay› gelifltirmek,say›s›n› art›rmak, hücrede olas› hasarlar›ngiderilmesini sa¤lamak vb. amaçlarla kullan›lanzenginlefltirme besiyerleri kullan›l›r.A MAÇ4A MAÇ5A MAÇ6Saf kültür elde edebilmek.Uygun besiyeri üzerine öze ile al›nan hedef kolonidençizgi yöntemi ile ekim yap›l›r. Buradaaseptik koflullara dikkat edilmelidir. Tek tek düflmüflher koloni saf kültürü temsil eder.Mikroorganizmalar›n geliflmesinde etkili olançevre koflullar›n› aç›klayabilmek.Mikroorganizmalar geliflebilmek için belli pH’lar›isterler ve her türün geliflebildi¤i bir pH de¤erivard›r. Mikroorganizmalar pH iste¤ine göreasidofiller, alkalinofiller olarak adland›r›l›r. Optimum,maksimum ve minimum s›cakl›k dereceleriher mikroorganizma için karakteristiktir. S›-cakl›k isteklerine göre mikroorganizmalar psikrofil,mezofil, termofil ve ekstrem termofiller ilehipertermofiller olmak üzere befl gruba ayr›l›r.Oksijen isteklerine göre mikroorganizmalar aerobve anaerob olmak üzere iki temel gruba ayr›l›r.Ayr›ca aerotolerant anaeroblar, obligat (zorunlu)anaeroblar vard›r. Bunlara ilave olarakmikroorganizmalar› geliflmesini osmatik bas›nç,su aktivitesi, karbondioksit, yüzey gerilimi, oksidasyon-redüksiyonpotansiyeli, ›fl›k tuz ve bas›nçta etkilemektedir.Anaerobik mikroorganizmalar› gelifltirebileceksiniz.Anaerobik mikroorganizmalar› gelifltirmek içinya besiyeri içindeki oksijen giderilir veya ortam›nredüksiyon fliddeti art›r›l›r. Bu amaçla besiyerikaynat›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 kullan›larakyap›labilir.


68 Genel MikrobiyolojiKendimizi S›nayal›m1. Mikroorganizmalar içinde en termofilik özellik gösterenmikroorganizma afla¤›dakilerden hangisinin içerisindeyer al›r?a. Bakterilerb. Arkeac. Fungusd. Mayae. Virus2. ‹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 °C3. Enerji kayna¤› olarak ›fl›¤›, karbon kayna¤› olarakkarbondioksiti kullanan mikroorganizmalar afla¤›dakilerdenhangisidir?a. Fototrofb. Fotoheterotrofc. Litotrofd. Kemoototrofe. Kemoheterotrof4. Biyolojik yöntem kullan›larak anaerobik bir bakterigelifltirmek istiyorsak afla¤›dakilerden hangisini kullan›r›z?a. Pirogallik asitb. NaOHc. Clostridium sp.d. Serratia marcescense. Glikoz5. Yüksek tuz konsantrasyonu olmadan geliflme göstermeyenbakterilere ne isim verilir?a. Termofilb. Halofilc. Barofild. Osmotolerante. Psikrofil6. Geliflmeleri büyüme faktörlerine ba¤l› olan mikroorganizmalarane isim verilir?a. Okzotrofb. Prototrofc. Ototrofd. Heterotrofe. Fotototrof7. Hücreler taraf›ndan sentezlenen demir ba¤lay›c›ajanlara ne denir?a. Sideroforb. Enterobaktinc. Mikobaktind. Basillibaktine. Hepsi8. MacConkey Agar afla¤›daki besiyeri gruplar›ndanhangisine girmektedir?a. Selektif besiyerib. Genel besiyeric. Diferansiyel besiyerid. Zenginlefltirme besiyerie. Hiçbiri9. Afla¤›daki maddelerden hangisi anaerobik mikroorganizmalaratoksik etki yapmaktad›r?a. NaClb. Riboflavinc. Nitrojend. H 2 O 2e. KCl10. 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


3. Ünite - Mikroorganizmalarda Beslenme ve Geliflme Koflullar›69Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar›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 Beslenme”konusuna bak›n›z.4. d Ayr›nt›l› bilgi için “Havadaki Oksijenin Giderilmesi”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” konusunabak›n›z.7. e Ayr›nt›l› bilgi için “Makro Besin Maddeleri” konusunabak›n›z.8. a Ayr›nt›l› bilgi için “Besiyeri Çeflitleri” konusunabak›n›z.9. d Ayr›nt›l› bilgi için “Oksijenin Etkisi” konusunabak›n›z.10. e Ayr›nt›l› bilgi için “Saf Kültür” konusuna bak›n›z.S›ra Sizde Yan›t Anahtar›S›ra Sizde 1Beslenme tipi Enerji kayna¤› Karbon kayna¤›Fotoototrof Ifl›k KarbondioksitFotoheterotrof Ifl›k Organik bilefliklerKemoototroflar ‹norganik bileflikler CO 2Kemoheterotrof Organik bileflikler Organik bilefliklerS›ra Sizde 2OrganizmaS›ra Sizde 3Mikroorganizmalar enerjiyi ›fl›ktan, inorganik kimyasallardanve organik kimyasallardan sa¤lar.S›ra Sizde 4Asidik olmal› (pH 3.5)BakteriyalfotosentezMor ve yeflilbakterilerKlorofil Bakteriyoklorofil Klorofil aOksijen üretimi Yok VarFotosentetikelektron vericisiH 2 S, kükürt H 2 Obileflikleri baz›organik bilefliklerÖkaryotlardakifotosentezAlgler, Cyanobacteria,bitkilerS›ra Sizde 5Genelde prokaryotik organizmalar ökaryotiklerin geliflebildi¤is›cakl›klardan daha yüksek s›cakl›klarda geliflebilirler,prokaryotlar›n en termofili¤i Arkea türleridirve fototrofik olmayan organizmalar fototrofik organizmalar›nyaflayabildi¤inden daha yüksek s›cakl›klardayaflayabilirlerS›ra Sizde 6Aeroblar tüpün üst bölgesinde, anaeroblar tüpün diptaraf›nda. Mikroaeroblar ise üste yak›n bir bölgede geliflirler.S›ra Sizde 7Anaerobik mikroorganizmalarS›ra Sizde 8Yüksek tuz içeren salamura g›dalar, tuz gölleri gibi çevrelerdenal›nan örnekler tuz oran› yüksek bir besiyerineekilerek 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 ÜniversitesiVeteriner Fakültesi Yay›nlar› 369. Ders kitab› 267.Ankara Üniversitesi Bas›m Evi. Ankara.Halkman, A.K. (2005). G›da mikrobiyolojisi uygulamalar›.Baflak Matbaac›l›k Ltd. fiti., AnkaraMadigan M.T., Martinko J.M., 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 ÜniversitesiFen 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 bacteriology.Control of Microbial Growth http://www.textbookofbacteriology.net/kt_toc.htmlTunail N. (2009.) Mikrobiyoloji. Pelin Ofset. Ankara.Uçar F., Tamer A. Ü., Yafla ‹., Koçyi¤it A. (2007). ProkaryotikÇeflitlilik. 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


4<strong>GENEL</strong> M‹KROB‹YOLOJ‹Amaçlar›m›zBu 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›labilece¤inide¤erlendirebilecek,Antibiyotik ve kemoterapötikleri aç›klayabilecek ve uygulamalar›n›zda kullanabileceksiniz.Anahtar Kavramlar• ‹kiye Bölünme• Fts Proteinleri• Eksponansiyel Geliflme• Generasyon Süresi• Kemostat• Toplam Hücre• Sterilizasyon• Dezenfeksiyon• Kontaminasyon• Mikrobiyostatik• Mikrobiyosidal• Antibiyotik‹çerik Haritas›GenelMikrobiyolojiMikroorganizmalardaÇo¤alma ve GeliflmeninKontrol Alt›na Al›nmas›• MiKROORGANiZMALARDA ÇO⁄ALMA(=ÜREME)• BAKTER‹YAL POPULASYONLARINGEL‹fiMES‹ (=BÜYÜMES‹)• GEL‹fiMEN‹N ÖLÇÜLMES‹• M‹KROORGAN‹ZMALARIN KONTROLALTINA ALINMASI• F‹Z‹KSEL YÖNTEMLERLE KONTROL• K‹MYASAL YÖNTEMLERLE KONTROL• ANT‹B‹YOT‹KLER VEKEMOTERAPÖT‹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 özelliklerdekiyeni canl›lar› meydana getirmelerine “üreme” ad› verilir. Mikroorganizmalar genellikleaseksüel (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 ortadaniçeriye 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 verici(erkek) ve al›c› (difli) hücrelerin bulundu¤u ve konjügasyon sonucunda vericihücreye ait genetik materyal al›c› hücreye geçer ki buna “rekombinasyon” ad› verilir.Rekombinasyon bir ço¤alma flekli de¤il, sadece gen aktar›m mekanizmas›d›r.Funguslarda ço¤alma genellikle uzun ve dallanan hiflerde çeflitli flekillerde oluflanve durumlar›na göre de¤iflik isimler alan sporlar ile oluflmaktad›r. Mayalardaise genellikle hücrenin tomurcuklanmas› ile olmaktad›r. Bu konudaki ayr›nt›l› bilgilerbu kitapta 7. ünitede verilecektir. Virüsler ise ço¤alabilmek için canl› bir konakhücreye gereksinim duyarlar. Virüslerde ço¤alma Genel Biyoloji dersi Mikroorganzimalar›nYap›s› ve ‹fllevi Ünitesinde verilmektedir.Ço¤alma mikrobiyal fonksiyonun bir parças›d›r. Bakteriyal hücre kendini dublikeedebilen (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 birliktehücre sentezinin ana reaksiyonlar› “polimerizasyon” reaksiyonlar›d›r.Ço¤alma: Birmikroorganizman›n kendibenzerini oluflturmas›d›r.(hücre say›s›n›n ikiyeç›kmas›).‹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; kokobasilfleklindeki Escherichia coli’ nin geliflen bir kültüründe en küçük hücrelerin yaklafl›kiki 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


72 Genel Mikrobiyolojifiekil 4.1Çubuk fieklindekiBir Prokaryotta‹kiye Bölünme‹fllemi.içe do¤ru gelifliminin bir sonucudur. Hücre ço¤almas› süresince tüm hücre bileflenlerisay›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 hücrearas›nda replike olan DNA molekülünün bölünmesi, her bir yavru hücreye gidecekolan kromozom kopyalar›n›n ayr›lmas›na yol açan septum (bölme) oluflumuile bölünme süresince membrana ba¤l› kalan DNA’ ya ba¤l›d›r (fiekil 4.1).fiekil 4.2FtsZ Halkas› veHücre Bölünmesi(Madigan ve ark.2009)Hücre bölünmesinde “Fts proteinleri” ad› verilen baz› proteinler gereklidir. Bugrup proteinlerden FtsZ anahtar bir proteindir. FtsZ yap›sal olarak ökaryotlar›n hücrebölünmesinde önemli bir proteinolan tubulin’e benzerlik göstermektedir.Fts proteinleri hücrede “divizom”denilen bir bölünme aparat› ileetkileflim halindedir. Çubuk fleklindekihücrelerde, divizom oluflumuhücrenin tam merkezinde hücre silindiricivar›ndaki bir halkada FtsZmoleküllerinin tutunmas› ile bafllar(fiekil 4.2). Bu yer sonuçta hücre bölünmedüzlemi haline gelecektir. BirE. coli hücresinde yaklafl›k 10.000FtsZ molekülü halka fleklinde polimerizeolur ve sonra halkalar FtsA veZipA’ yi içeren di¤er hücre bölünmeproteinlerine tutunurlar. FtsA divizomdakibir çok protein toplulu¤undanenerji sa¤layan ATP hidrolizeden enzimdir. ZipA, FtsZ halkas›n›sitoplazmik membrana ba¤layan birtutturucudur (fiekil 4.2).Divizomlar FtsI gibi peptidoglukansentezine kat›lan proteinleri deiçerirler. FtsI, aktivitesi penicilin antibiyoti¤i ile bloke edildi¤i için “penicilin ba¤layanprotein” olarak da isimlendirilir. Divizom bir hücre orijinal boyunun iki kat›


4. Ünite - Mikroorganizmalarda Ço¤alma ve Geliflmenin Kontrol Alt›na Al›nmas›73boyuna uzayana kadar her iki yönde yeni sitoplazmik membran ve hücre duvarmateryallerinin sentezini sa¤lar. Bunu takiben, flekil 4.1 de gösterildi¤i gibi, daralmaiki 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 ölçülebilir.Mikroorganizmalarda büyüme; tek bir mikrobiyal hücre kütlesindeki art›flveya bir populasyondaki mikrobiyal hücrelerin say›s›ndaki art›fl olarak tan›mlan›r.Bu nedenle yüksek canl›lardaki büyüme ile mikroorganizmalardaki büyümeyikar›flt›rmamak gerekir ve mikroorganizma populasyonlar›nda say›ca art›fliçin geliflme sözcü¤ü kullan›lacakt›r. “Geliflme oran›” ise birim zamandahücre say›s›ndaki de¤iflmedir. Hücre bölünmesi döngüsü süresince, yap›sal bileflenlerintümü iki kat›na ç›kar. Bir hücreden oluflan iki hücreye “generasyon=nesil”,iki generasyon aras›nda geçen süreye de “generasyon zaman›” denir.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 sürePseudomonas’larda 10 dakika iken Mycobacterium tuberculosis’te 13-15 saateç›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 kat›naulaflmas› “eksponensiyel geliflme” olarak tan›mlan›r. Böyle bir deneyde, hücresay›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 etmekzordur. Hücre say›s›n›nlogaritmik (log 10 ) ve zaman›naritmetik olarak gösterildi¤iyar› logaritmik bir grafikte düzbir çizgi elde edilir. Yar› logaritmikgrafikler generasyon say›s›n›ve zaman›n› hesaplamakiçin pratik bir yoldur. ‹ki kat›-na ç›kma süresi grafikten direkolarak okunabilir. Eksponansiyelgeliflim özelliklerindenbiri hücre say›s›ndaki art›floran›n›n bafllang›çta yavafl fakatbelirli bir zamanda dahah›zl› bir oranda artmas›d›r. Buart›fl hücre say›s›nda bir patlamayaneden olur.Geliflme:Bir mikroorganizmapopulasyonunun say›s›n›nartmas›.fiekil 4.3EksponensiyelGeliflme E¤risi


74 Genel MikrobiyolojiGenerasyon süresi birbölünme için geçen süredir.Generasyon Süresinin Hesaplanmas›Eksponansiyel olarak geliflen bir bakteri kültüründe, hücre say›s›ndaki art›fl geometrikbir 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= N o . 2 nKesikli bir kültürde, bafllang›çta besiyerine afl›lanan hücre say›s› N o ise, n (generasyonsay›s›) defa bölündükten sonraki hücre say›s› N’dir. Kültürdeki populasyonun1 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 bilgidenve 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= N o . 2 nLog N = Log N o + n Log 2Log N - Log N o = n Log 2n= Log N - Log Nolog N - Log N=Log 20,301o= 3,3 (log N - Log N o )SIRA S‹ZDE1Bir grafi¤in nas›l oluflturulaca¤›n› örneklemek için fiekil.4.3’teki alt grafi¤i kullan›rsak:generasyon süresi 2 saat bu durumda grafikten direkt olarak belirlenmektedir,ayn› zamanda denklemden de elde edilebilmektedir. N = 10 8 , N o = 5x10 7 vet = 2 böylecen= 3.3 [log 10 8 - log (5x10 7 )] = 3.3 (8-7.69) = 3.3 (0,301) = 1generasyon zaman› t/n = 2/1 = 2 saat. Generasyon zaman›n› g eksponansiyelgeliflim yar› logoritmik haritada elde edilen e¤iminden de hesaplanabilir (e¤im olarak= 0.301/g).Mikroorganizmalar›n SIRA S‹ZDEen h›zl› geliflme evresi hangi evredir?Populasyonlar›n Geliflme DöngüleriDÜfiÜNEL‹MDÜfiÜNEL‹MGeliflme periyodu s›ras›nda ortama besin maddesi ilave edilmezse ve at›k maddeleral›nmazsa bu tip geliflmeye durgun veya kesikli kültür ad› verilir. E¤er saf birSORUorganizma s›v› SORU besi yerine ekildikten sonra uygun flartlarda inkübasyona b›rak›l›rsabelirgin dönemler gösterir (flekil 4.4). Bu dönemler; Lag dönemi (latent dönem),D‹KKATlogaritmik ço¤alma D‹KKATdönemi, durma dönemi ve ölme dönemidir.Lag dönemi: Herhangi bir yafll› kültürden veya 4 °C de muhafaza edilen yat›kagar tüplerinden taze broth besi ortam›na aktar›lan kültürler bir bafllang›ç (lag)SIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEdönemi gösterirler. Bu dönemde mikroorganizma say›s› sabit kalmaktad›r. Mikroorganizmalar›nmetabolik faaliyetleri artmakta protein ve ribozomlar gibi makromoleküllerinsentezi yap›lmaktad›r. Bunun yan›nda kendilerini bulunduklar› orta-AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZma adapte ederek, latent veya gizli dönemde mikroorganizma kendini ço¤almayahaz›rlamaktad›r.K ‹ T A PK ‹ T A PTELEV‹ZYONTELEV‹ZYON


4. Ünite - Mikroorganizmalarda Ço¤alma ve Geliflmenin Kontrol Alt›na Al›nmas›75Logaritmik ço¤alma dönemi: Bu dönemde mikroorganizmalar›n ço¤almalar›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 göstermektedir.Log faz› süresince kültür içinde hücrelerin geliflmesi pH, s›cakl›k ve besiortam›n›n çeflidi gibi çevresel faktörlere ba¤l›d›r.Ço¤alman›n durma dönemi: Ortamdaki besin maddelerinin azalmas›, metabolizmaart›¤›, 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› elveriflsizhale geldi¤i için hücreler h›zla ölmeye bafllar.Mikroorganizmalar›n antibiyotik, kimyasal maddeler gibi etkenlere SIRA en S‹ZDE hassas olduklar›evre hangi evredir?2SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MDÜfiÜNEL‹MSaf olarak ço¤almaya b›rak›lan mikroorganizmalar›n hepsi ayn› anda bölünmezleryani bir k›sm› ikiye bölünürken di¤er bir k›sm› da yukar›da bahsedilendönemlerin birinde olabilir. Genetik veya özel çal›flmalarda kültür SORUortam›ndakiSORUmikroorganizmalar›n hepsinin ayn› anda bölünmesi istenebilir. Mikroorganizmalar›nayn› anda bölünmelerine “senkron bölünme” ad› verilir. Baz› D‹KKAT mikroorganizmalarbölünmeleri için bir tak›m kimyasal maddelere ihtiyaç gösterirler, bu mad-D‹KKATdeler olmad›kça bölünme bu mikroorganizmalarda gerçekleflmez. SIRA S‹ZDE E¤er besiyerinebu madde ilave edilecek olursa hepsi ayn› anda bölünmeye bafllar. Yine dü-SIRA S‹ZDEflük s›cakl›kta tutulan mikroorganizmalar optimal s›cakl›¤a getirilince hep birlikteço¤almaktad›rlar.AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZHücre Say›s› (Log 10/ml)Lagfaz›Eksponansiyelgeliflme faz›Durma faz›K ‹ T A PTELEV‹ZYONÖlme faz›‹NTERNETfiekil 4.4K ‹ T A PStatik Bir KültürdeMikroorganizmalar›nÇo¤alma DönemleriTELEV‹ZYON‹NTERNETZaman (Saat)


D‹KKATD‹KKAT76 Genel MikrobiyolojiSürekli Kültür: KemostatBelli hacimde bir kültür ortam›nda meydana gelen geliflme organizmalar›n faaliyetleriile sürekli olarak de¤ifltirilir. Bu de¤iflim, kültür ortam› art›k geliflme için elveriflsizoluncaya kadar sürer. “Kesikli kültürde” eksponansiyel geliflimin erken dönemlerindekoflullar 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 populasyonyo¤unlu¤unun hem de kültürün geliflme oran›n›n kontrol edilmesine izinverir. Kemostat›n kontrolünde dilüsyon oran› ile s›n›rlanan karbon ve nitrojen kayna¤›gibi bir besinin konsantrasyonu kullan›l›r. Kemostatta geliflme oran› ve geliflmeverimi 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 yeterinceh›zl› geliflmez. Çok düflük dilüsyon oranlar›nda ise hücrelerin büyük bir bölümübesinsizlikten ölebilir çünkü s›n›rlay›c› besin, hücre metabolizmas›n›n korunmas›naizin veren yeterli h›zda eklenememektedir.GEL‹fiMEN‹N ÖLÇÜLMES‹Geliflme hücre kütlesinin a¤›rl›¤› veya hücrelerin say›s›ndaki de¤iflimler takip edilerekölçülür. Geliflmenin ölçülmesi, say›sal geliflmenin ölçülmesi (total hücre say›s›n›nölçümü, 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 ölçülebilir.Bu yöntem direk mikroskobik say›m olarak isimlendirilir. Mikroorganizmasay›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 cm 2 alan üzerineyay›lmas› kurutulmas› ve boyanarak say›m›n bu alanda yap›lmas›d›r. S›v› örneklerdeise bakteriler için Petroff-Hausser lam›, maya veya fungus sporu gibi daha büyükyap›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› içerir(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 edilemez.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.SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹M3Mikroskobik SIRA say›m S‹ZDE yönteminin dezavantajlar›n› say›n›z.DÜfiÜNEL‹MSORUSORU


SIRA S‹ZDE4. Ünite - Mikroorganizmalarda Ço¤alma ve Geliflmenin Kontrol Alt›na Al›nmas›SIRA S‹ZDE77“Elektronik parça say›m›” (CoulterCounter) yöntemi fungus, mayave protozoa gibi büyük mikroorganizmalariçin uygulanabilir. Bakterileriçin çok uygun de¤ildir. ‹kielektrot (genellikle platin) aras›ndanelektrik ak›m› ileten çok küçükbir delikten mikroorganizmalar geçerkenher hücre, elektrik ak›m›ndaani bir “impedans” yükselmesiyapar. Delikten geçen parçac›¤›nboyu ve hacmine ba¤l› olmak üzerebu impedans de¤iflmesi bir voltajpulsu (s›çramas›) oluflturur. Bu s›çramalarözel bir sistem içinde de-¤erlendirilerek elektrotlar aras›ndangeçen parçac›¤›n büyüklü¤ü ve/veyasay›s› belirlenir.DÜfiÜNEL‹MSORUD‹KKATSIRA S‹ZDEfiekil DÜfiÜNEL‹M 4.5Thoma Lam›ile Direkt SORUMikroskobikSay›m›.D‹KKATSIRA S‹ZDEAMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZK ‹ T A PTELEV‹ZYONK ‹ T A PTELEV‹ZYONBu konudaki daha genifl bilgiye http://www.orlab.net/mikrobiyoloji/110030200.pdf ‹NTERNET adresindeneriflebilirsiniz.Canl› hücre say›m›: Bu yöntem uygun agar besiortam› üzerinde oluflan kolonilerinsay›m› esas›na dayan›r. Bu nedenle de “canl› say›m” veya “plak say›m›” diyeisimlendirilir. 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 ekimlerigerçeklefltirilir. Koloni oluflturmas› için gerekli inkübasyona b›rak›l›r. ‹nkübasyonsüresinin sonunda Petri kutusundaki koloniler say›l›r. Toplam koloni say›s› dilüsyonfaktörü ile çarp›larak örnekteki canl› hücre say›s› bulunur. Sonuç incelenenörne¤in özelli¤ine göre kob/ml, kob/g veya kob/cm 2 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).Kob: koloni oluflturan birim.fiekil 4.6‹NTERNETSeri DilüsyonKullan›larak Canl›Hücre Say›m› ‹çinYöntem


78 Genel Mikrobiyolojifiekil 4.7Yayma Plak ve Dökme Plak Yöntemi.PetrikutusuBesiyeriPipetDrigalski spatülü‹nkübasyonSIRA S‹ZDEBesiyeri petrikusunadökülürAlkolÖnceki PetriDrigalski spatülüpipet kutusundaki sterilize edilirile çekilir agar üzerine aktar›l›rPipetYayma Plak YöntemiSIRA S‹ZDE PetrikutusuÖnceki petri kutusundakiagar üzerine drigalskispatülü ile yay›l›rBesiyeri içindekikoloniKolonilerDÜfiÜNEL‹MSORUDÜfiÜNEL‹MSORUBesiyeri‹nkübasyonD‹KKAT Uygun dilüsyondan pipet ile D‹KKATçekilerek steril bofl petriye aktar›l›rÜzerine steril besiyeridökülerek kar›flt›r›l›rYüzeydeki koloniSIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEDökme Plak YöntemiAMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZSIRA S‹ZDEPlak say›mda SIRA hangi S‹ZDE tip hücreler say›l›r? Direk mikroskobik say›mdan fark›n› aç›klay›n›z?4K ‹ T A P“Membran K ‹ filtre T A Ptekni¤i”nde su, (herhangi bir s›v›) veya havan›n belirli bir hacmindebulunan bakteriler membran filtresi üzerinde toplan›r. Bu filtre uygun besi-DÜfiÜNEL‹MDÜfiÜNEL‹Myeri içeren Petri kab› içine yerlefltirilir. Petri kapa¤› kapat›larak inkübe edilir ve kolonilergörülünceTELEV‹ZYONSORUTELEV‹ZYONSORUsay›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.D‹KKATD‹KKAT‹NTERNETBu konudaki ‹NTERNET daha genifl bilgiye http://www.megep.meb.gov.tr/indextr.html adresindenSIRA S‹ZDEeriflebilirsiniz. SIRA S‹ZDEKitlesel Geliflmenin ÖlçülmesiAMAÇLARIMIZ Canl› hücre say›s›na ba¤l› k›yaslamal› say› belirleme yöntemleri bir standart e¤riye AMAÇLARIMIZdayanarak mikroorganizma say›s›n›n bulunmas› esas›na dayan›r. ‹ndirek say›myöntemleridir. Bu yöntemlerde ayn› hücre süspansiyonundan canl› hücre say›m›K ‹ T A PK ‹ T A Pile birlikte optik yo¤unluk, kuru madde veya protein tayinleri yap›l›r ve elde edilensonuçlar canl› hücre say›s›na karfl› bir e¤ride gösterilir. Daha sonra, ayn› mikroorganizman›nüretildi¤i bir ortamdaki canl› hücre say›s›, e¤ride yer alan di¤erTELEV‹ZYONTELEV‹ZYONparametrelerden 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›-‹NTERNETras› ile kuru ‹NTERNET madde tayini ve optik yo¤unluk yöntemleri izler. “Turbidimetre yöntemi”s›v› ortamlarda bulunan bakteri say›s›n›n hesaplanmas›nda kullan›l›r. H›zl›


4. Ünite - Mikroorganizmalarda Ço¤alma ve Geliflmenin Kontrol Alt›na Al›nmas›79bir 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 SIRA aras›nda S‹ZDE bir iliflkiSIRA S‹ZDEvard›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 biriminiverir.DÜfiÜNEL‹MDÜfiÜNEL‹M“Hücrelerin kuru a¤›rl›¤›n›n” tayini, mikroorganizmalar›n çok küçük olmas› nedeniylezordur. Bu nedenle bu yöntem çok yo¤un hücre süspansiyonlar›nda SORU uygulanabilir.SORUBu yöntemi uygularken ortam maddelerini hücrelerin üzerinden uzak-laflt›rmak için hücreler y›kan›r ve kuru a¤›rl›k tayin edilir. “Azot D‹KKAT içeri¤i tayin edilerek”,D‹KKAT(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 azotSIRA S‹ZDEbulaflmas› giderilme¤e çal›fl›l›r. Bu yöntem titiz çal›flmaya, alete, zamana ve malzemeyegereksinim gösterir.Metabolik aktiviteye dayal› ölçüm yöntemi: Mikroorganizmalar AMAÇLARIMIZ bulunduklar›ortamda geliflmeleri için bir tak›m maddeleri kullan›rlarken, bir yandanSIRA S‹ZDEda ortamda yeni maddeler olufltururlar. Ortamda üretilen ve/veya tüketilen maddelerinnicel olarak ölçülmesi ile mikrobiyal geliflme hakk›nda K ‹ bilgi T Aelde P edilebilir.K ‹ T A PBu yöntemde geliflmenin olup olmad›¤› basitçe gösterilebildi¤i gibi, metabo-lik aktivite sonucunda ortamda oluflan de¤iflimlerin farkl› yollarla ölçülmesi ileTELEV‹ZYONde sonuca var›labilir. Redüktaz testleri metabolizmaya dayal› yöntemlere örnekTELEV‹ZYONolarak verilebilir.Bu konudaki daha genifl bilgiye http://www.orlab.net/mikrobiyoloji/110030300.pdf ‹NTERNET adresindeneriflebilirsiniz.M‹KROORGAN‹ZMALARIN KONTROL ALTINAALINMASIBaz› mikroorganizmalar insan, hayvan ve bitkilerde çeflitli hastal›klara neden olurlar.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 enfeksiyonlardankendimizi korumam›z, besin maddelerimizin bozulmas›n› önlememizgüçleflir. Mikroorganizmalardan g›da sanayiinde, bitki korumada, t›pta, toprak verimlili¤inde,çevre korumada ve daha birçok sahada yararlan›l›r. Bu mikroorganizmalar›nfaydalar›n› art›rmak zararl› mikroorganizmalar›n zararlar›n› azaltmak amac›ylada 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 öldürülmesiifllemidir. Steril madde denilince hiçbir canl› bulunmayan madde anlafl›l›r. Sterilizasyon›s›, radyasyon, kimyasal maddeler ve filtrasyon ile yap›labilir. Laboratuvardakullan›lan ›s›ya duyarl› maddelerin sterilizasyonunda so¤uk sterilizasyon uygulan›r.Sterilizasyon uygulanm›fl maddelere ve eflyalara “steril” ad› verilir. Sterilolan bir ortama veya eflyalara mikroorganizmalar›n bulaflmas› ise “kontaminasyon”olarak isimlendirirlir.‹NTERNETSterilizasyon: 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.


80 Genel MikrobiyolojiDezenfektan: Cans›zyüzeylerdeki patojenmikroorganizmalar›temizleyerek, dezenfeksiyonusa¤layan kimyasalmaddelerdir.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.SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORU5Patojen veya sa¤l›k için zararl› mikroorganizmalar›n vejetatif flekillerini öldürmekveya onlar› zarars›z flekle sokmak için yap›lan ifllemlere dezenfeksiyon ad›verilir. Dezenfeksiyon genellikle kimyasal maddeler kullan›larak yap›l›r. Bu maddeleredezenfektan ad› verilir. Baz› dezenfektanlar bakterilerin spor flekillerine etkiyapmazlar.Zararl› mikroorganizmalar›n canl› dokuda üreyerek dokuya yay›lmalar› sepsisolarak isimlendirilir. Canl› dokuda enfeksiyon yap›c› mikroorganizmalar›n bulunmamas›naasepsi denir. Bunun yan›nda asepsi çal›flma alan› içinde istenmeyenmikroorganizmalar›n yok edilmesi anlam›nda da kullan›labilir. Antiseptik, mikroorganizmalar›nço¤almas›n› durduran, yüksek konsantrasyonda oldu¤unda veyauzun süre temas etti¤inde mikroorganizmalar› öldüren maddelerdir. Maddeler içindeve maddeler üzerinde zararl› mikrobiyal populasyonu öldürerek onlar›n seviyesinihalk sa¤l›¤›na zarar vermeyecek bir noktaya kadar azaltan ve genellikle kimyasalolan 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 yapanmaddelerdir. Bakteriostatik, bakterileri öldürmeden sadece onlar›n geliflmeve baz› faaliyetlerinin önlenmesi durumudur. Bu bakteriyostatik madde ortamdanuzaklaflt›r›ld›¤›nda bakteri eski normal durumuna dönebilir. Bakterileri öldürenherhangi 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 SIRA ile dezenfeksiyonu S‹ZDE karfl›laflt›r›n›z.F‹Z‹KSEL YÖNTEMLERLE M‹KROORGAN‹ZMALARINKONTROLDÜfiÜNEL‹MALTINA ALINMASIMikroorganizmalar›n kontrol alt›na al›nmas›nda uygulanan fiziksel yöntemleri fluflekilde s›ralayabiliriz: SORU S›cakl›k, kurutma, radyasyon, filtrasyon, sedimentasyon, sonikdalgalar, osmatik bas›nç, yüksek bas›nç.D‹KKATS›cakl›kD‹KKATMikroorganizmalar belli s›cakl›klar içerisinde ço¤alabilirler. S›cakl›k mikroorganizmalar›nenzimatik faaliyetlerine etki eder. Mikroorganizmalar› kontrol alt›na almakSIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEiçin, ya mikroorganizmalar›n üreyebildi¤i minimum s›cakl›¤›n alt›nda ya da maksimums›cakl›¤›n üzerinde ›s›n›n uygulanmas› gerekmektedir. Verilen bir s›cakl›kta,AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZmikroorganizma populasyon yo¤unlu¤unun % 90’›n›n (1 log birimi) azaltmas› içinihtiyaç duyulan zamana “D de¤eri” (Desimal redüksiyon zaman›) ad› verilir ve dakikaile ifade K ‹ edilir. T A PK ‹ T A PMikroorganizmalar so¤u¤a s›caktan daha fazla dayan›rlar. So¤u¤un etkisi ilehücre metabolizmas› azal›r veya durur. Bunun sonucu olarak mikroorganizmalarüreyemezler, TELEV‹ZYON ancak canl›l›klar›n› korurlar. Virüs, bakteri, küf ve maya kültür-TELEV‹ZYONleri +4°C veya s›f›r›n alt›ndaki s›cakl›k derecelerinde korunurlar. Bunun yan›nda“liyofilizasyon” ile mikroorganizmalar canl›l›klar›n› y›llarca koruyabilirler. Liyofilizasyon‹NTERNET yönteminde mikroorganizma kültürleri -70°C gibi çok düflük ‹NTERNETs›cak-


4. Ünite - Mikroorganizmalarda Ço¤alma ve Geliflmenin Kontrol Alt›na Al›nmas›81l›kta ani olarak dondurulur. Vakum alt›nda kurutulur. Kültürlerin bulundu¤utüp veya fliflelerin havas› boflalt›larak kapat›l›r. Böylece mikroorganizmalar “dorman”hale geçerek y›llarca canl› olarak kalabilirler. Düflük s›cakl›k ile sterilizasyonveya dezenfeksiyon yapmak mümkün de¤ildir. Ancak bu yolla, mikroorganizmalar›nzararl› etkilerinden korunulabilir. Düflük s›cakl›k derecelerine maruzb›rak›lan mikrobiyal populasyonlarda bafllang›çta baz›lar›n›n öldü¤ü, fakat bafllang›çtaölmeyenlerin de populasyon içinde yer alabildi¤i ve bunlar›n düflük derecelerdedorman 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) hücrelerinölümüne neden olur. Mikroorganizmalar yüksek s›cakl›k derecesinde, içindebulunan proteinlerin tahrip olabilece¤i süre maruz b›rak›l›rsa o mikroorganizmaölür. 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 ölürler.Termofil bakteriler sitoplazmalar›n›n özel yap›lar› sayesinde 80-90 °C’ye 10dakika dayanabilirler. Endosporlar s›cakl›¤a dayan›kl›d›rlar. Clostridium botulinum’unsporlar› 120 °C’ye 4-20 dakika dayanabilirler. Bu nedenle ›s› ile kontroldes›cakl›k derece ve süresini ayarlarken sporlar›n dayan›kl›l›k durumunu gözönünde bulundurmak gerekir. Virüsler ›s›ya bakterilerin vejetatif hücrelerininkinebenzer 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 içindebulunan bakteriler belirli bir öldürücü s›cakl›k derecesi ile karfl›laflt›klar›nda populasyonuoluflturan tüm hücreler ayn› anda ölmezler, tüm populasyonun ölmesiiçin belli bir süreye gereksinim vard›r. Bilinen bir mikroorganizmay› belli bir s›cakl›kderecesinde öldüren en k›sa süreye “termal ölüm zaman›” ad› verilir. Mikroorganizmalar›ntürü, say›s›, yafl› ve bulunduklar› ortam›n bileflimi, pH’s›, su muhtevas›gibi çevre faktörlerinin termal ölüm noktas› ve termal ölüm zaman› üzerine etkisivard›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 sterilizeedilirler. 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 aletlerso¤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 sterilizasyonyap›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, porselen,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.


82 Genel MikrobiyolojiYafl 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 mikroorganizmalar›daha k›sa zamanda öldürür. Baz› laboratuvar alet ve malzemeleri kaynayansu 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 öldürülürler.Patojen mikroorganizmalar›n hemen hepsi kaynatmayla ölür. “Su buhar›” dasterilizasyonda kulan›l›r. Bu amaçla normal su buhar› ya da bas›nçl› su buhar› kullan›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 vejetatifflekilleri 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. Otoklavdasterilizasyon 121°C’de 15-20 dakika 1 atm bas›nç alt›nda yap›l›r. Otoklavda sterilizasyonunesas›, 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 kontroledilir. Kimyasal indikatörlerin en yayg›n kullan›lan› otoklav fleritleridir. Otoklavakonulan malzemeye bu fleritlerden yap›flt›r›l›r. Standart otoklavlama süresinde(121°C; 15 dakika), flerit renk de¤ifltirir. Kuru hava sterilizasyonunun kontrolüiçin ise otoklav sterilizasyonunda kullan›landan farkl› fleritler kullan›l›r. Biyolojiksterilizasyon indikatörü (Sterikon) olarak Geobacillus stearothermophilus(Syn. Bacillus stearothermophilus) sporlar› kullan›l›r. ‹çinde 2 ml Nütrient Broth,10 7 adet spor ve pH indikatörü bulunan bir ampul otoklava yerlefltirilir. Sporlar›n121°C’daki D de¤eri 2 dakikad›r. Buna göre 121°C’da 15 dakikal›k ›s›l ifllemdeampul içindeki sporlar›n tümü ölür. Otoklav süresi sonunda ampüller inkübasyonab›rak›l›r. ‹nkübasyon sonunda ampullerde bir de¤ifliklik olmazsa yanimenekfle renk korunuyor ise sterilizasyon etkin bir flekilde gerçekleflmifltir. Sterilizasyonyetersizli¤i nedeni ile ampulde tek bakteri sporu bile canl› kalsa inkübasyonsonunda 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.SIRA S‹ZDEHaz›rlad›¤›n›z SIRA besiyerini S‹ZDE nerede steril edersiniz?6Yüksek s›cakl›k derecelerinde bozulabilen afl›, serum gibi maddelerin sterilizasyonuamac› DÜfiÜNEL‹M ile uygulanan bir metoda “tindalizasyon” ad› verilir. Bu yöntemle ste-DÜfiÜNEL‹Mrilize edilecek maddeler 56-100 °C’ de 30-60 dk süre ile 3 gün arka arkaya ›s›t›l›rlar.Her ›s›tmadan SORUsonra maddeler 37 °C’de 24 saat bekletilir. Böylece spor formun-SORUdaki bakteriler vejetatif forma geçerler. Ancak sterilizasyonun 3 günde tamamlanamad›¤›durumlar da vard›r. Bu durumda gün say›s› artt›r›l›r. Genel olarak süt veD‹KKATD‹KKATmeyve suyu gibi besinlerdeki zararl› mikroorganizmalar›n öldürülmesinde Pastörizasyonkullan›l›r ve iki flekilde yap›l›r: 1. Düflük s›cakl›k uzun zaman; 63-65°C’dePastörizasyon, g›dasanayiinde, SIRA S‹ZDE besin 30 dk bekletilerek SIRA S‹ZDE ya da, 2. Yüksek s›cakl›k k›sa zaman; 71-72 °C’de 15 sn ›s›t›ld›ktansonra s›cakl›k 10 °C’nin alt›na düflürülür. Bu yöntemle bakterilerin % 99’u ölür.maddelerini hastal›k yap›c›mikroorganizmalardanar›nd›rmak amac›yla Pastörizasyondan amaç patojen mikroorganizmalar›n, özellikle Mycobacterium tuberculosisAMAÇLARIMIZ (verem etmeni)’ inAMAÇLARIMIZ uygulanan ›s›tma yöntemi. öldürülmesidir.K ‹ T A PK ‹ T A PTELEV‹ZYONTELEV‹ZYON


K ‹ T A PK ‹ T A P4. Ünite - Mikroorganizmalarda Ço¤alma ve Geliflmenin TELEV‹ZYONKontrol Alt›na Al›nmas›TELEV‹ZYON83Bu konudaki detayl› bilgiyi http://www.orlab.net/mikrobiyoloji/ adresinde ‹NTERNET bulabilirsiniz.‹NTERNETKurutmaBesinlerden suyun uzaklaflt›r›lmas›na kurutma veya dehidratasyon ad› verilir.Tamamen kurutulan besin maddeleri ve yemler bozulmadan uzun süre saklanabilirler.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 vejetatifflekillerinin ço¤u öldürülmüfl olur.RadyasyonRadyasyonun mikroorganizmalar› öldürmesi yan›nda, çevreyi de etkilemesi nedeniyleuygulama alan› s›n›rl›d›r. Radyasyon uygulamalar› iyonize radyasyonve iyonize olmayan radyasyon olarak ikiye ayr›labilir: ‹yonize olmayan radyasyonUV ›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›ndangerekli tedbirler al›narak kullan›lmal›d›r. 2000-3800 A° dalga boylar› aras›ndakifleritte yer alan ultraviyole ›fl›nlar› (UV) mikroorganizmalar üzerinde bakterisidözelli¤e sahiptir. Güneflten gelen UV ›fl›nlar›, su yüzeyinde ve havada serbest dolaflanmikroorganizmalar› öldürmektedir. Ultraviyole ›fl›nlar› ile hem mikroorganizmalar›nzararl› 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 bakterilerradyasyona 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 görefarkl› 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 steriledilecek materyal aras›ndaki uzakl›¤›n karesiyle ters orant›l›d›r. UV ›fl›nlar› hücreiçindeki nükleik asitlere etki eder ve hücrenin metabolik faaliyetlerini bozarakölümüne neden olur. Hücre mutasyona u¤rayarak canl› da kalabilir. Ancak bu mutasyonau¤rayan hücreler günefl ›fl›¤›na maruz b›rak›l›rsa bir baflka onar›m mekanizmas›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 denilmektedirve mikrobiyosidal bir etkiye sahiptirler. Üretildikleri merkezden her yöne do¤ruyay›lma özelli¤ine sahip olduklar›ndan ve üretilmeleri pahal› oldu¤undan kullan›lmalar›s›n›rl›d›r.Gamma ›fl›nlar›n›n dalga boyu 1A°’dan daha k›sad›r. Mikroorganizmalar› öldürücüetki yaparlar. Bu ›fl›nlar moleküllerden elektron kopararak onlar›n iyonlaflmas›naneden olurlar. Çok yüksek penatrasyon özelli¤ine sahiptirler. Bu nedenle oldukçabüyük hacimde maddelerin içinde ve üzerinde bulunan mikroorganizmalar›öldürmek için kullan›labilirler. Nükleik asitler üzerine etki yaparak mikroorganizmalar›öldürürler.Bu ›fl›nlar polietilen veya sentetik maddelerden yap›lm›fl cihazlar›n, malzemelerinsteril edilmesinde, besin ve ilaç endüstrisinde kullan›lmaktad›r. Biyolojik mater-


84 Genel Mikrobiyolojiyalin 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 merkezdenher 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›nlar›nkullan›m alanlar› s›n›rl› olmufltur.Katod Ifl›nlar› yeterli fliddette uyguland›¤›nda mikrobiyosidal etkiye sahip ›fl›nlard›r.Kolay üretilir ama penatrasyon güçleri zay›ft›r. Uyguland›klar› maddeyi çokk›sa sürede sterilizasyona u¤rat›rlar. Katod ›fl›nlar› mikroorganizmalar› nükleik asitlerdeileri derecede de¤ifliklikler yaparak öldürürler.fiekil 4.8Membran FiltreSIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORUD‹KKATSIRA S‹ZDE7FiltrasyonYüksek ›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 elektrikyükü, filtrenin kendi elektrik yüküve por büyüklü¤ü say›labilir. Filtrelerçok çeflitlidir; membran filtreler,porselen, cam tozu, amyant (Seitz), diotome(Berkfeld), asbest, selüloz asetattanyap›lm›fl filtreler vb. Bir sterilizasyonmetodu olan filtrasyon ayn› zamandamikroorganizmalar›n izolasyonuve çeflitli metabolizma ürünlerininelde edilmesinde ve havan›n sterilizasyonundada kullan›l›r. Filtrasyondamikroorganizmalar ya filtrenin küçükdeliklerine mekanik olarak tutunur, yada elektrik yüklerindeki farkl›l›k nedeniylefiltreye absorbe olur. Membranfiltreler mikrobiyolojide en çokkullan›lan filtrelerdir (fiekil.4.8). Bunlar›npor çaplar› genellikle 0,22-0,45µm’dir. Bu filtreler bakteriler için kullan›l›r. Son y›llarda 0,01-10 µm’lik por çapl›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 SIRA amaçla S‹ZDEkullan›l›r?SedimentasyonDÜfiÜNEL‹MBir s›v›da süspansiyon halde bulunan mikroorganizmalar santrifüj ile çöktürülürler.Santrifüj ile s›v› içerisinde farkl› yo¤unlukta bulunan maddeleri ay›rmak mümkünolur. Santrifüjle SORU çöktürme, santrifüjün h›z›na, dönme zaman›na ve s›v› ortamlaiçerisindeki mikroorganizmalar›n yo¤unluk fark›na ba¤l›d›r. Küçük partiküllerdaha h›zl› ve D‹KKAT daha uzun zamanda çökerler. Virüsleri çöktürmek için ultra santrifüjleregereksinim vard›r. Bu yöntemle s›v› steril edilemez. Ancak s›v› içindeki mikroorganizmayo¤unlu¤unda azalma olur.SIRA S‹ZDEAMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZK ‹ T A PK ‹ T A P


4. Ünite - Mikroorganizmalarda Ço¤alma ve Geliflmenin Kontrol Alt›na Al›nmas›85Sonik DalgalarNormal sonik dalgalar›n (ses dalgalar›) mikroorganizmalar üzerinde etkisi yoktur.Saniyede 15000 den birkaç yüzbine kadar titreflimli, yani duyulma s›n›r›n›n üzerindekises dalgalar› proteinleri p›ht›laflt›r›r ve mikroorganizmalar› öldürürler. Ultrasonikdalgalar›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 a盤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 tutarlar.Mikroorganizmalar›n ço¤u yüksek yo¤unlukta tuz içeren ortamlarda ölürler.fieker de ayn› flekilde mikroorganizmalar›n kontrol alt›na al›nmas›nda kullan›labilir.Ancak halofilik (tuz seven) ve sakkarolitik (fleker seven) bakterilerin varl›¤›unutulmamal›d›r. Bir çok mikroorganizma %50-70 fleker veya %10-15 tuz ile inhibeedilebilirler.Yüksek Bas›nçMikroorganizmalar bas›nca karfl› oldukça dayan›kl›d›rlar. Çok yüksek hava bas›nc›mikroorganizmalar›n enzim aktivitesini durdurabilir veya onlar› öldürebilir. Yüksekbas›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 dayanabilirler.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 dezenfeksiyonundagenifl ölçüde kullan›lmaktad›r.Cans›z maddelerdeki mikroorganizmalar› öldürmek için kullan›lan kimyasalmaddeler dezenfektan olarak isimlendirilir. Canl› dokulardaki mikroorganizmalar›nço¤almalar›n› engellemek veya öldürmek için kullan›lan kimyasal maddelerantiseptik olarak isimlendirilirler (Tablo 4.1).


86 Genel MikrobiyolojiTablo 4.1Antiseptik veDezenfektanlarAntiseptikler Kullan›m yerleri Etki flekilleriOrganik civa bileflikleri Deri Proteinlerin SH gruplar›Gümüfl nitrat Göz Protein presipitasyonu‹yot solüsyonu Deri Proteinlerin SH gruplar›Alkol (%70)DeriLipidler çözünür ve proteinlerdenatüre olurFenoller(Heksaklofenol)Sabun, losyonHücre membran› bozulurKatyonik deterjanlar Sabun, losyonMembran›n fosfolipidleri ileinteraksiyona girerlerHidrojen peroksit (%3) Deri Oksitleyici olarakDezenfektanlar Kullan›m yerleri Etki flekilleriCiva klorürMasa, yer döflemesiProteinlerin SH gruplar›birleflirlerBak›r sülfatYüzme havuzlar›nda algisidolarakProtein presipitasyonuKlor gaz› Su dezenfeksiyonu OksitleyiciKlor bileflikleriSüt, besin endüstrisi alet veekipman›OksitleyiciFenol bileflikleri Yüzeyler Protein denatürasyonuKatyonik deterjanlarSüt, besin endüstrisi alet veekipman›, t›bbi aletlerFosfolipidler ile interaksiyonEtilen oksitIs›ya hassas laboratuvarmalzemeleriAlkilleme amiliOzon ‹çme suyu Kuvvetli oksitleyiciSIRA S‹ZDEYayg›n olarak SIRA kullan›lan S‹ZDE antiseptikleri say›n›z.AsitlerDÜfiÜNEL‹MDÜfiÜNEL‹MMikroorganizmalar›n asitli¤e dayanma s›n›rlar› farkl›d›r. Genellikle bakteriler nötür,küf ve mayalar ise hafif asidik ortamlarda daha iyi ço¤al›r ve geliflirler. Sülfürikasit, hidroklorik SORU asit, nitrik asit gibi kuvvetli asitlerin mikrobiyosit etkileri fazla-SORUd›r. Ancak di¤er maddelere de zararl› olduklar› için pek tercih edilmezler. Hidrojeniyonu konsantrasyonu artt›kça mikroorganizmalar›n yaflama flans› azal›r. Zay›fD‹KKATD‹KKATbir asit olan borik asidin % 1-3’lük çözeltisi göz dezenfektan› olarak kullan›l›r. Organikasitler daha az antimikrobiyal etkiye sahiptir. Benzoik asit, propiyonik asitSIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEve bunlar›n sodyum, potasyum tuzlar› besin endüstrisinde kullan›lmaktad›r. Asitlerproteinleri p›ht›laflt›rarak veya hücre duvar›n› ya da sitoplazmik zar› bozarak etkiAMAÇLARIMIZ gösterirler. AMAÇLARIMIZK ‹ T A PTELEV‹ZYON8AlkalilerMikroorganizmalar›n K ‹ T A P asitli¤e dayanma s›n›rlar› gibi alkalili¤e dayanma s›n›rlar› dafarkl›d›r. Alkaliler hidroksil iyon konsantrasyonuna ba¤l› olarak mikroorganizmalarüzerine etki ederler. Sodyum hidroksit, potasyum hidroksit, kalsiyum hidroksitgibi kuvvetli TELEV‹ZYON alkaliler genellikle Gram-negatif bakterilere ve virüslere etkilidirler.‹NTERNET‹NTERNET


4. Ünite - Mikroorganizmalarda Ço¤alma ve Geliflmenin Kontrol Alt›na Al›nmas›87Kalsiyum 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 kullan›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›ndayayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Civa klorür (süblime) kuvvetli bir dezenfektand›r.Civa iyonlar› bakteri hücresine girer ve proteinleri çöktürür.OksidanlarHidrojen peroksit (H 2 O 2 ), ozon (O 3 ), potasyum permanganat (K 2 MnO 4 ) mikrobiyostatikve mikrobiyosidal etki gösterirler. Bu oksitleyici maddeler mikroorganizmalar›nserbest sülfidril gruplar›n› oksitleyerek etki yaparlar. Hidrojen peroksit(%3), potasyum permanganat (%1) antiseptik olarak kullan›lmaktad›r. Ozon ise içmesular›n›n dezenfeksiyonunda kullan›lmaktad›r. Hidrojen peroksit yara ve deriantisepti¤i olarak yayg›n olarak kullan›lmaktad›r. Dokularda kolayca ayr›fl›r. Organikmaddelerin bulundu¤u ortamda fazla etkili de¤ildir. Hücredeki sülfidril gruplar›n›okside ederek hücrenin ölümüne yol açarlar.Halojenler‹yot: Saf iyot siyah kristal haldedir. Alkol ve sudaki çözeltileri yara dezenfektan›olarak kullan›lmaktad›r. Bakterisit, fungisit, sporosit ve virüsit etkisi vard›r.Mikrobiyal hücrenin protein ve enzimleriyle birleflerek etki yapar. ‹yodun organikbilefliklerine iyodoform ad› verilir ve aç›k yaralar›n enfeksiyonunu önlemedekullan›l›r.Klor ve klor bileflikler: Klor, gaz veya çeflitli bileflikleri halinde bulunan dezenfektanbir 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 eflyalar›ndezenfeksiyonunda 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 maksimumdur.Proteinler kloru etkisiz hale getirir. Bu nedenle klor protein ve ya¤la kirlenmiflmalzemelerin 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. Fenolünmantarlar 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 deridenekroz yapabilen bir madde oldu¤undan bugün kullan›lmamaktad›r. Fenollerhücre zar›n› parçalayarak ve proteinlerin normal yap›s›n› de¤ifltirerek mikroorganizmalar›öldürürler.


88 Genel MikrobiyolojiSabun 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 gruplar›nasahip 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, protozoalarve k›smen de virüsler üzerine etkilidir. Deterjanlar mikroorganizmalar›nhücre geçirgenli¤ini bozar, proteinin kolloidal yap›s›n› de¤ifltirirler. Katyonik deterjanlaralkali ortamda, anyonik deterjanlar ise asidik ortamda daha aktiftirler.Alkol ve EterlerEtil alkolün (C 2 H 5 OH) % 50-70’lik solüsyonlar› deri dezenfektan› olarak kullan›lmaktad›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 glikolve yüksek alkoller kullan›lmaktad›r. Havan›n dezenfeksiyonunda bu maddelerdenyararlan›l›r.BoyalarMikrobiyolojide mikroorganizmalar›n boyanmas›nda kullan›lan organik ve inorganikboyalar›n mikrobiyosidal etkisi vard›r. Genellikle bazik boyalar asidik boyalardandaha fazla etkilidir. Bu nedenle selektif besi yerlerinin haz›rlanmas›nda bu boyalardanyararlan›l›r. Boyalar mikrobiyal proteinle birleflerek etki yaparlar.A¤›r MetallerCiva, gümüfl, bak›r gibi a¤›r metallerin ve bunlar›n bilefliklerinin mikroorganizmalarüzerine zararl› etkileri vard›r. A¤›r metallerden özellikle gümüflün çok az miktarlar›baz› bakteriler üzerine etkilidir. Buna oligodinamik etki denir. Gümüfl, bak›rve 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 dezenfeksiyonundakullan›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 mikroorganizman›nço¤almas›n› durduran ancak, kullan›lan yo¤unlu¤undaki etkisinikonukçu hücrenin hoflgörü ile karfl›layabilece¤i kimyasal maddelere kemoterapötikad› verilir. Kemoteropötikler enfeksiyon hastal›klar›n›n tedavisinde kullan›lmaktad›r.Canl› vücudunda etkili olan maddelerdir (Tablo 4.2).


4. Ünite - Mikroorganizmalarda Ço¤alma ve Geliflmenin Kontrol Alt›na Al›nmas›Etkisi Kemoterapötikler ÖrneklerBakteri hücre duvar›PenisilinlerPenicilin G, Ampisilin,MethisilinTablo 4.2Kemoterapötikler veEtkisi89SephalosporinlerSephalotin, SephamisinHücre membran›Prokaryotlar Polimiksin Polimiksin BÖkaryotlar Poliyen Nistanin, AmfoterisinProtein senteziProkaryotlar Nitroaromatikler KloramfenikolAminoglikozidlerTetrasiklinlerMakrolidlerLinkomisinStreptomisin, tobramisinTetrasiklin, klortetrasiklinEritromisinLinkomisin, klindamisinÖkaryotlar Glutarimid SikloheksimidDNA fonksiyonuProkaryotlar Kuolinol Nalidiksik asit, norflaksinAromatikNovobiosinÖkaryotlar Nitroimidazol MetronidazolAromatikGriseofulvinRNA sentezi Rifamisin RifampinGeliflme faktörü analo¤ubilinmiyorSülfanomidlerPiridinSülfanil amid‹soniazidBaz› bakteri ve mantar cinsinden mikroorganizmalar taraf›ndan ço¤alma ortam›ndaoluflturulan ve di¤er mikroorganizmalar için “mikrobiyostatik” veya “mikrobiyosidal”etki gösteren maddelere antibiyotik ad› verilir. Her antibiyoti¤in tedaviedici dozlarda etkili olabildi¤i mikroorganizma cinslerinin hepsine birden antibiyoti¤inetki 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 bunlarada 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 bakteriyostatiktir.Antibiyotiklerin bakteri üzerine olan etkisi flu flekillerde incelenebilir:1. Hücre duvar› sentezine engel olanlar: Antibiyotiklerin baz›lar›, bakterilerlebirlikte ayn› ortamda bulunduklar› zaman, ço¤almakta olan bakterile-


90 Genel Mikrobiyolojirin 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 antibiyotiklerinetkisi de aktif ço¤alma dönemi boyunca olur. Memelilerin hücrelerindebakterilerinkine benzer bir hücre çeperi bulunmad›¤›ndan bunlaraantibiyotikler bu flekilde etkili olamazlar.2. Sitoplazmik membran› etkileyenler: Kemoterapötikler sitoplazmik membranüzerine ya zar› eritici ya da seçici geçirgenli¤ini bozucu etki yaparlar.G›da maddelerinin, anyon ve katyonlar›n, aktif ve pasif transportunda önemligörev yapan sitoplazmik membran›n sentezini önleyen antibiyotikler, bakterininölümüne yol açarlar. Bu tarz etkileyen antibiyotikler aras›nda polimiksin,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 rifamisingibi antibiyotikler; transkripsiyon basama¤›n›, tetrasiklinler, streptomisin,kanamisin, neomisin, puromisin, gentamisin, spektinomisin gibi antibiyotikler;30S ribozomal alt üniteyi, kloramfenikol, linkomisin, makrolit grubuantibiyotikler (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 bozukluklar›noluflmas›, nükleik asit analo¤u olan nükleosid antibiyotiklerinnükleik asit sentezine engel olmalar› veya nükleik asit yerine girmesi sonucuDNA 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 inhibisyonuve 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 bafll›cadirençlilik türleri flu flekilde s›ralananilir:1. Antibiyotiklerin tahribi: Baz› mikroorganizmalar antibiyotikleri etkisiz halegetiren enzimleri sentezlerler. Örne¤in; S. aureus, penisilinin beta laktam halkas›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 antibiyotiklereböyle 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, bununlakombine olan ikinci bir antibiyotikte ayn› yere tesir eden türde ise buikinci antibiyotik etkisiz kal›r. Antibiyotik konsantrasyonu da önemlidir.


4. Ünite - Mikroorganizmalarda Ço¤alma ve Geliflmenin Kontrol Alt›na Al›nmas›914. Mutasyon: Antibiyotiklere dirençli strainlerin ortaya ç›k›fl› genellikle mutasyonsonucu 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› bilgilerMikrobiyal Geneti¤e Girifl ve Mutasyonlar ünitesinde verilecektir. Antibiyotiklerinfazla 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 antibiyotiklerekarfl› ilgi azl›¤› meydana getirirler. Bu flekilde ilac›n etkisi s›n›rlan›r.Yine örne¤in aminoglikozitler mikroorganizmalardaki ribozomlarda bulunan30S 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 etkisinigiderecek antagonistik madde sentezinde artmalar olabilir.8. Antagonistik etki: Baz› ilaçlar kombine edildiklerinde birbirlerine karfl› antagonistetkide 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 inkübeedilir. Geliflmenin varl›¤› veya yoklu¤u gözle de¤erlendirilir. Geliflmenin olmad›¤›son tüp, antibiyoti¤in “minimum inhibe edici konsantrasyonu” (M‹K) olarakkabul 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 etkiliolup olmad›¤› belirlenir.Yayg›n olarak kullan›lan di¤er bir teknik te “agar difüzyon” tekni¤idir. Test organizmas›ylaafl›lanm›fl agar içeren Petri kutular› içerisine miktarlar› bilinen antimikrobiyalmaddeler damlat›l›r. Ya da belli konsantrasyonlarda ka¤›t disklere emdirildiktensonra bu diskler agar üzerine yerlefltirilir. ‹nkübasyonlardan sonra disketraf›ndaki inhibisyon zonu kontrol edilir (fiekil 4. 10).


92 Genel Mikrobiyolojifiekil 4.9 fiekil 4.10DilüsyonYöntemiyleAntibiyotikEtki Çal›flmas›.AntibiyotikAktivitesininÖlçülmesiDeney hayvanlar›nda, doku kültürlerinde ve embriyolu yumurtalarda “toksisitetestleri” yap›larak toksik olan en düflük yo¤unluk tespit edilir. Deneme hayvanlar›ndaallerjik reaksiyonlar ve tipi kaydedilir. Ço¤almakta olan kültürler üzerine antibiyotiklerkat›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 hücrelerinezarar 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› hedeflerve bundan dolay› konak için toksiktir. Ancak, birkaç ajan virüslere konaktandaha çok toksiktir ve birkaç ajan ise özel olarak virüsleri hedefler. Antiviral kemoterapiiçin 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 transkriptazinhibitörü (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 pirofosfatanalo¤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).


4. Ünite - Mikroorganizmalarda Ço¤alma ve Geliflmenin Kontrol Alt›na Al›nmas›93Kategori/‹laç Etki mekanizmas› Etkilenen virüsFusion inhibitörEnfuvirtideHIV-T lenfosit membranbölünmesini engellerHIV‹nterferonlar‹nterferon α‹nterferon β‹nterferon γNörominidaz inhibitörlerOseltamivireZanamivirNonnükleosit reversetranskriptaz inhibitörü (NNRTI)NevirapineNükleosit analoglarViral replikasyonu inhibeeden Proteinleri indükler‹nfluenza nörominidaz›naktif bölgesini bloke ederReverse transkriptazinhibitörüGenifl spektrumlu(konukçu spesifik)Influenza A ve BInfluenza A ve BAcyclovir Viral polimeraz inhibitörü Herpes virüsüGanciclovirVidarabineAbacavir (ABC)LamivudineZalcitabineZidovudineReverse transkriptazinhibitörüHIVCytomegalovirüsHerpes virüsüHIVHIV, Hepatit B virüsüRibavirinViral RNA’n›nkaplanmas›n› bloke eder‹nfluenza A ve BNükleotid Analoglar›Cidofovir Viral polimeraz inhibitörü Herpes virüsüTenoforvirReverse transkriptazinhibitörüHIVHIVHIVTablo 4.3AntiviralKemoteropötikBilefliklerAntifungal ‹laçlarFunguslar ökaryotik olduklar›ndan, hücresel mekanizmalar›n›n ço¤u hayvan ve insanlardakiile ayn›d›r. Bu nedenle, funguslardaki metabolik yollar› etkileyen kemoteropötikajanlar konukçu hücrelerdeki ilgili yol izlerini etkiler ve ilaç toksisitesiylesonuçlan›r. Sonuç olarak, pek çok antifungal ilaç sadece yüzey uygulamalar› içinkullan›labilir. Ancak birkaç ilaç tek fungal yap› ya da metabolizmay› hedeflediklerindenfunguslar için seçici olarak toksiktir. Fungal tedavi için kullan›lan ilaçlar immünsistemi 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 yüksekökaryotik sitoplazmik membrandaki kolestrolün yerine bulunur. Antifungal bileflikleriniki grubu ergosterol ile etkileflim ederek ya da sentezini inhibe ederekçal›fl›r. Birinci grup; Streptomyces cinsinin üyeleri taraf›ndan üretilen polyenleri


94 Genel Mikrobiyolojiiçerir. 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 sahiptirler.Azollerle tedavi normal membran üretimi için fungusun yetersizli¤i, membranhasarlar›n›n oluflmas› ve önemli membran transport aktivitelerinin de¤iflmesiylesonuçlan›r. Alilaminler de ergosterol biyosentezini inhibe eder fakat, hayvansalhücre 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 (Tablo4.4). Fungal hücre duvar›nda glukanpolimerlerini oluflturan bir enzim olan 1,3β-D-glukan sentezini inhibe ederler. Bu ajanlar Candida gibi funguslarla enfeksiyonlar›ntedavisinde kullan›l›r ve di¤er ajanlara karfl› dirençli olan baz› funguslarakarfl› aktiftirler.Di¤er Antifungal Ajanlar: Polyoxin kitin biyosentezini etkileyerek hücre duvarsentezini 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 etkileyerekfolat biyosentezini inhibe eder ya da griseofulvin gibi mitoz esnas›ndamikrotübül agregasyonunu da¤›t›r. Nükleik asit analog 5-fluorocytosine ise funguslardaetkili bir nükleik asit sentez inhibitörüdür.Tablo 4.4Antifungal Ajanlar.Kategori Amaç Örnekler Kullan›mAlilaminler Ergosterol sentezi Terbenafine Oral, topikalAromatik antibiyotikler Mitoz inhibisyonu Griseofulvin OralAzoller Ergosterol sentezi Clortrimazole TopikalFluconazole OralItraconazole OralKetoconazole OralMiconazole TopikalKitin sentez inhibitörü Kitin sentezi Nikkomycin Z DeneyselEchinocandinler Hücre duvar› sentezi Caspofungin IntravenözNükleik asit analoglar› DNA sentezi 5-Flourocytosine OralErgosterol sentezi Amphotericin B Oral, ‹ntravenözPolyoxinler Nystatin Oral, TopikalKitin sentezi Polyoxin A ZiraiPolyoxin BZiraiSIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORUD‹KKAT9Besiyeri haz›rlarken SIRA S‹ZDE küflerin geliflmesini istemiyorsak ne yapar›z?Antifungal ilaçlar›n kullan›m› dirençli fungus populasyonunun ve yeni fungalpatojenlerin DÜfiÜNEL‹M ortaya ç›kmas›na sebep olmaktad›r. Örne¤in; Candida türleri normaldepatojen de¤ildir ancak günümüzde antifungal ilaçlarla tedavi gören, immün sistemibask›lanm›fl SORUkiflilerde hastal›k oluflturmaktad›r. Birkaç patojenik Candidastraini son zamanlarda kullan›lan antifungal ajanlar›n tümüne dirençlidir.D‹KKATSIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEAMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZ


4. Ünite - Mikroorganizmalarda Ço¤alma ve Geliflmenin Kontrol Alt›na Al›nmas›95ÖzetA MAÇ1Bakterilerdeki ço¤almay› aç›klayabilmek.Canl›lar›n nesillerini sürdürmek amac› ile kendilerinebenzer yap› ve özelliklerdeki yeni canl›lar›meydana getirmelerine “ço¤alma” ad› verilir.Bütün bakteri, mantar, protozoa, riketsiya genelolarak aseksüel (efleysiz) yol ile ço¤al›rlar. Bakterive riketsiyalar genellikle ikiye bölünerek ço-¤al›rlar. Silindir veya çubuk fleklindeki bakterilerdebölünme uzun eksene dik yönde olur. Koklardaise, her hangi bir çap yönünde meydanagelebilir. Çubuk fleklindeki bakterilerde önce ortadaniçeriye 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 birkaçprotein gereklidir. Funguslarda ço¤alma de-¤iflik isimler alan sporlar ile oluflmaktad›r. Mayalargenellikle hücrenin tomurcuklanmas› ile ço-¤al›rlar. Virüsler ise ço¤alabilmek için canl› konakhücreye gereksinim duyarlar.A MAÇ4amaçla kullan›l›labilir. Kitlesel geliflmenin ölçülmesiiçin; optik yo¤unluk, kuru madde veya proteintayinleri yap›l›r ve elde edilen sonuçlar canl›hücre say›s›na karfl› oluflturulmufl bir e¤ridegösterilir. Metabolik aktiviteye dayal› ölçüm yöntemiise, mikroorganizmalar bulunduklar› ortamdageliflmeleri için ürettikleri ve/veya tükettiklerimaddelerin nicel (kantitatif) olarak belirlenmesiesas›na dayan›r.Mikroorganizmalar›n kontrol alt›na al›nmas›ndahangi yöntemlerin kullan›labilece¤ini de¤erlendirebilmek.Mikroorganizmalar›n kontrol alt›na al›nmas›ndafiziksel ve kimyasal yöntemler kullan›lmaktad›r.S›cakl›k, kurutma, radyasyon filtrasyon, sedimentasyon,sonik dalgalar, osmatik bas›nç, yüksek bas›nçfiziksel yöntemlerdir. Kimyasal maddeler isegenellikle s›cakl›k ve di¤er fiziksel etkenlerin kullan›lmas›n›nmümkün olmad›¤› durumlarda uygulananasitler, alkaliler, tuzlar, halojenler, oksidanlar,fenoller, sabun ve deterjanlar, alkol ve eterler,gaz dezenfektanlar, boyalar ve a¤›r metallerdir.A MAÇ2A MAÇ3Bakteriyal populasyonlarda geliflmeyi aç›klayabilmekGeliflme bir populasyondaki mikrobiyal hücrelerinsay›s›nda bir art›fl olarak tan›mlan›r. Kesiklibir kültürde saf bir organizmada Lag dönemi, logaritmikço¤alma dönemi, durma dönemi ve ölmedönemi görülür. Sürekli kültürlerde ise geliflmedönemleri kontrol at›na tutulabilir.Geliflmenin ölçülme yöntemlerini aç›klayabilmek.Geliflme hücre kütlesinin a¤›rl›¤› veya hücrelerinsay›s›ndaki de¤iflimler takip edilerek ölçülür. Geliflmeninölçülmesi, say›sal geliflmenin ölçülmesi(toplam hücre say›s›n›n ölçümü, canl› hücre say›s›n›nölçülmesi) ve kitlesel geliflmenin ölçülmesi(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 uygulanabilir.Canl› hücre say›m› ise uygun agarbesiortam› üzerinde oluflan kolonilerin say›m›esas›na dayan›r. Membran filtre tekni¤i de buA MAÇ5Antibiyotik ve kemoterapötikleri aç›klayabilmekve uygulamalarda kullanabilmek.Belirli bir yo¤unlukta uyguland›¤›nda konukçubünyesine yerleflmifl bulunan mikroorganizman›nço¤almas›n› durduran ancak onun kullan›lanyo¤unlu¤undaki etkisini konukçu hücrenin hoflgörüile karfl›layabilece¤i kimyasal maddelere kemoterapötikad› verilir. Baz› bakteri ve mantarcinsinden mikroorganizmalar taraf›ndan ço¤almaortam›nda oluflturulan ve di¤er mikroorganizmalariçin mikrobiyostatik veya mikrobiyosidaletki gösteren maddelere antibiyotik ad› verilir.Bu maddeler hücre duvar› sentezine engelolarak, sitoplazmik membrana etkileyerek, proteinsentezine engel olarak, nükleik asit fonksiyonunuve sentezini bozarak ya da çeflitli hücreifllevlerine birden etki ederek mikroorganizmalarüzerine etkili olurlar. Antibiyotiklere ve di¤er antimikrobiyalmaddelere karfl› dirençlilik çeflitli flekillerdeoluflabilir. Antibiyotiklerin etkin oldu¤uen düflük konsantrasyon “minimum inhibitörkonsantrasyonu” (=M‹K) her ilaç için de¤iflir. Çeflitliantibakteriyal, antifungal ve antiviral ilaçlarvard›r ve günümüzde halen gelifltirilmektedir.


96 Genel MikrobiyolojiKendimizi S›nayal›m1. Bakterilerde ço¤alma afla¤›dakilerden hangisi ileolur?a. Sporlanmab. ‹kiye bölünmec. Endospor iled. Tomurcuklanmad. Hepsi2. Kesikli bir kültürde afla¤›daki devrelerden hangisigörülür?a. Haz›rl›k evresi (Lag)b. Durma evresic. Logaritmik evred. Durma evresie. Hepsi3. 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. Hepsi4. Bir ortamdaki mikroorganizmalar›n hepsini öldürmeifllemine ne isim verilir?a. Pastörizasyonb. Sterilizasyonc. Dezenfeksiyond. Sepsise. Kontaminasyon5. 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. Pastörizasyon6. Afla¤›daki s›cakl›k ve sürelerin hangisi cam malzemelerinpastör 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 saat7. Hücre duvar› sentezine engel olan antibiyotik afla¤›-dakilerden hangisidir?a. Penisilinb. Polimiksinc. Streptomisind. Tetrasikline. Eritromisin8. Afla¤›dakilerden hangisi antibiyotik dirençlili¤ine nedenolur?a. Antibiyotikler parçalayan enzimlere sahip olmab. R plazmidlerinin varl›¤›c. Ribozomal dirençd. Antagonistik madde sentezie. Hepsi9. Afla¤›dakilerden hangisi antiviral maddelerden de-¤ildir?a. ‹nterferonlarb. Proteaz inhibitörleric. Nucleotid analoglar›d. Ergosterole. Birleflme inhibitörü10. Penisilin antibiyoti¤inin hücerelerdeki etki flekli afla-¤›dakilerden hangisidir?a. Hücre membran› yap›s›n› bozarb. Hücre duvar› sentezini etkilerc. Protein sentezini etkilerd. RNA sentezini inhibe edere. DNA yap›s›n› bozar


4. Ünite - Mikroorganizmalarda Ço¤alma ve Geliflmenin Kontrol Alt›na Al›nmas›97Okuma Parças›Antibiyotikler son 5 y›l›n ençok satan ilaçlar› oldu. Buy›l›n flampiyonu da hiç kuflkusuzyine antibiyotiklerolacak. Antibiyotik kullan›-m›n›n patlamas›n›n arkas›ndasavurganl›k ve dikkatsizli¤imizinciddi pay› var.“Leblebi gibi” antibiyotik tüketiyoruz! Bu yanl›fla doktorlarda, hastalar da ortak. Afl›r› antibiyotik tüketimiyol açt›¤› ekonomik kay›plar bir yana, karaci¤er veböbreklerde çok ciddi sa¤l›k problemlerine neden olabiliyor.Antibiyotikler son yüzy›l›n en önemli kefliflerindendir.Bu keflifler mikrobik hastal›klarla mücadelede büyükbir 盤›r aflm›fl, birçok hastal›klar›n tedavisini sa¤lam›flt›r.Ne var ki, gereksiz ve yanl›fl zamanda ya da yerdekullan›ld›klar›nda bu önemli tedavi araçlar› bir sorunhaline de gelebilmektedir.BÖBREK VE KARAC‹⁄ER Antibiyotiklerin bilgisiz kullan›lmalar›karaci¤er ve böbreklerde hasara yol açmakta,daha da kötüsü bu ilaçlara karfl› direnç geliflmesinesebep olmaktad›r. Antibiyotiklere direnç oluflmas›n›nönemli bir problem haline gelmesinde yanl›fl ve gereksizkullan›mlar›n ciddi pay› vard›r. Direnç sorunu, dahasonra kullan›lacak antibiyotik bulunamamas›na ve hastalar›nkaybedilmesine neden olabilmektedir.ATEfi DÜfiÜRMEZ Yap›lan en önemli hatalardan biri,atefli olan herkese antibiyotik vermektir. Ne var ki antibiyotikleraspirin gibi atefl düflüren ilaçlar de¤ildir. Enfeksiyonhastal›klar›nda atefle yol açan fley, mikroplarlaba¤›fl›kl›k sistemi aras›nda süren kavga esnas›nda ortayaç›kan baz› kimyasallard›r. Herhangi bir ateflli enfeksiyonhastal›¤›nda antibiyotik kullanman›n amac› ba¤›-fl›kl›k sistemine destek olmak, enfeksiyona yol açanhastal›klar› yok etmek veya azaltmakt›r.Hemen belirtelim: Atefl sadece mikrobik hastal›klar nedeniylede yükselmez. Baz› romatizmal hastal›klarda,kanserler ve ba¤›fl›kl›k sistemi hastal›klar›nda da ateflyükselmesi görülebiliyor.HER HASTALI⁄A OLMAZ Ayr›ca mikrobik olan herhastal›k antibiyotikle tedavi edilmez. Antibiyotikler dahaçok bakteri kökenli enfeksiyonlar›n tedavisinde kullan›labilirler.Virüslerin veya parazitlerin oluflturdu¤uateflli hastal›klar antibiyotiklerle tedavi edilmez. Bunlar›ntedavisinde kullan›lan ilaçlar (antiviral ve antiparaziterilaçlar) ayr›d›r.B‹LG‹L‹ KULLANIN Antibiyotik kullan›m›n›n ciddi birbilgi, dikkat ve ilgi istedi¤ini unutmay›n. Hangi antibiyoti¤inne dozda, ne süre ile kullan›laca¤› karar›n› doktorunuzab›rak›n. Yetersiz ve yanl›fl planlanm›fl antibiyotiktedavilerinin sonucu, sadece tedavinin baflar›s›zkalmas› de¤ildir. Yanl›fl antibiyotik tedavisi bir süre sonra“antibiyotik direnci” ile de sonuçlanabilir. MRSA enfeksiyonlar›gibi a¤›r ve öldürücü sonuçlar› olan antibiyoti¤edirençli enfeksiyonlar bu basit ama önemli hatalarsonucu ortaya ç›km›flt›r. Her y›l binlerce insan “antibiyoti¤eyan›t vermeyen enfeksiyonlar” sebebiyle hayat›n›kaybediyor. Ailenizde veya kendinizde oluflan herateflli hastal›¤› antibiyotik ile kendiniz tedavi etmeyekalkmay›n. Antibiyotik kullanma karar›n› yaln›zca doktorunuzunalabilece¤ini unutmay›n.Kaynak: Prof. Dr. Osman Müftüo¤lu, 25 fiubat 2008,Hürriyet


98 Genel MikrobiyolojiKendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar›1. b Ayr›nt›l› bilgi için “Mikroorganizmalarda Ço¤alma”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” konusunabak›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 Mikroorganizmalar›nKontrol Alt›na Al›nmas›” konusunabak›n›z.6. b Ayr›nt›l› bilgi için “Fiziksel Yöntemlerle Mikroorganizmalar›nKontrol Alt›na Al›nmas›” konusunabak›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 ‹laçlar”konusuna bak›n›z.10. b Ayr›nt›l› bilgi için “Antibiyotikler ve KemoterapötiklerinMikroorganizmalar Üzerine Etkisi”konusuna bak›n›z.S›ra Sizde Yan›t Anahtar›S›ra Sizde 1Logaritmik (Eksponansiyel Faz) geliflme evresi.S›ra Sizde 2Logaritmik (Eksponansiyel Faz) geliflme evresi.S›ra Sizde 3Ölü hücreler yaflayan hücrelerden ay›rt edilemez, küçükhücreleri mikroskop alt›nda görmek zordur. Baz›hücreler gözden kaçabilir. Bu yöntem düflük konsantrasyondakihücre süspansiyonlar› için uygun de¤ildir.S›ra Sizde 4Plak say›mda sadece canl› hücrelerin say›m› yap›l›rkendirek mikroskobik say›mda hem canl› hemde ölü hücrelersay›l›r.S›ra Sizde 5Sterilizasyonda bütün mikroorganizmalar›n öldürülmesiesast›r. Dezenfeksiyonda ise patojen mikroorganizmalaröldürülmesi amaçlan›r.S›ra Sizde 6Otoklavda.S›ra Sizde 7Is›yla bozulan maddelerin sterilizasyonunda, mikroorganizmalar›nayr›lmas›nda.S›ra Sizde 8Gümüfl nitrat, iyot solusyonu, alkol (%70), hidrojen peroksit.S›ra Sizde 9Uygun bir antifungal ilave ederiz.


4. Ünite - Mikroorganizmalarda Ço¤alma ve Geliflmenin Kontrol Alt›na Al›nmas›99Yararlan›lan ve BaflvurulabilecekKaynaklarArda, M. (2000). Temel Mikrobiyoloji. Geniflletilmifl 2.Bask›. 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.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 say›myöntemleri. G›da teknolojisi Derne¤i yay›n No7, Ankara.Halkman, A. K. (2005). G›da mikrobiyolojisi uygulamalar›.Baflak Matbaac›l›k Ltd. fiti., AnkaraMadigan, M.T, Martinko, J. M, Dunlap, P.V & Clark, D.P.(2009). Brock Biology of Microorganisms. (12th Bask›).Pearson Education, Inc., San Fransisco.Öner, M. (2001). Genel Mikrobiyoloji. 4. Bask› Ege ÜniversitesiFen 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 bacteriology.Control of Microbial Growth http://www.textbookofbacteriology.net/kt_toc.htmlTortora, G.J., Funke, B.R. & Case, C.L. (2007). Microbiologyan 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, Eriflimtarihi: 15/4/04http://tr.wikipedia.org, Eriflim tarihi:15/4/04http://inst.bact.wisc.edu/inst/index.php?module=Book.. Eriflim tarihi: 15/4/04 www.megep.meb.gov.trhttp://www.orlab.net/mikrobiyoloji/110030200.pdf Eriflimtarihi: 15/4/04


5<strong>GENEL</strong> M‹KROB‹YOLOJ‹Amaçlar›m›zBu 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.Anahtar Kavramlar• Metabolizma• Anabolizma• Biyosentez• ATP• ETS• Glikoliz• Fermantasyon• Solunum• Glikoneogenez‹çerik Haritas›Genel MikrobiyolojiMikrobiyalMetabolizma• 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‹TVEYA KREBS) ÇEMBER‹• FOTOSENTEZ• B‹YOSENTEZ


Mikrobiyal MetabolizmaG‹R‹fiOrganizmalar›n yaflant›lar›n›n ve nesillerinin sürdürülebilmesi için bulunduklar›ortamdan yararlanarak gerekli enerjiyi sa¤lamalar›, yap› maddelerini sentez etmeleri,meydana gelen at›k ürünlerini yok edebilmeleri için oluflan çeflitli fiziko-kimyasalolaylar›n hepsine birden metabolizma ad› verilir. Metabolizma terimi hücreiçerisinde meydana gelen bütün kimyasal olaylar› anlatmak için kullan›l›r. Çevredenal›nan besin maddelerinin hücrenin yap› elemanlar›na çevrilmesine anabolizma(=biyosentez) denir. Enerji kayna¤› olarak kullan›lan kimyasallar daha basityap› tafllar›na ayr›l›rken enerji a盤a ç›kar. Kimyasallar›n ayr›flmas› ve enerjinin serbestkald›¤› 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› verilir.Bir sistemin toplam iç enerjisi “entalpi” olarak tan›mlan›r. Makromoleküllerinher kovalent ba¤›nda iç enerji depolan›r. Canl›l›¤›n olabilmesi için minimum entropimaksimum 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¤iflimlerile birlikte olur. Kimyasal reaksiyonlar s›ras›nda a盤a ç›kan enerjinin bir k›sm›faydal› ifl yapmak için yaray›fll› de¤ildir ve ›s› enerjisi fleklinde kaybolur. Faydal›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 + EnerjiYukar›daki reaksiyon s›ras›nda bilefliklerin enerjilerinde de¤iflim meydana gelir.∆G = (G C ) + (G D ) - (G A ) +(G B )


102 Genel MikrobiyolojiSIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORUBiyolojik D‹KKAT oksidasyonlardahidrojen atomlar›n›n kayb›dehidrogenasyon olarakisimlendirilir.SIRA S‹ZDE∆G negatif ise, serbest enerji a盤a ç›kar ve reaksiyon kendili¤inden oluflur.Böyle reaksiyonlar “ekzogonik” reaksiyonlard›r.∆G pozitif ise, reaksiyon kendili¤inden meydana gelmez, ancak ters reaksiyonkendili¤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, selülozgibi maddeleri parçalayarak karfl›lar.Mikroorganizmalar SIRA S‹ZDE enerji kayna¤› olarak ne kullan›rlar?Oksidasyon-Redüksiyon Reaksiyonlar›Canl›larda DÜfiÜNEL‹M kimyasal enerjinin kullan›m› oksidasyon-redüksiyon (redoks) reaksiyonlar›n›içerir. Kimyasal olarak oksidasyon; elekton (e-) uzaklaflmas› olarak tan›mlan›r.Yani SORU moleküle oksijen ilavesi olmaktad›r. Biyokimyada, oksidasyon veredüksiyon reaksiyonlar› sadece elektronlar›n transferini kapsamaz, hem bir elektronun(e - ) hem de bir protonun (H + ) transferini içerir.D‹KKATOksidasyon-redüksiyon reaksiyonlar›nda bir elektron verici ve bir de elektronal›c› bulunmaktad›r. Herhangi bir oksidasyon meydana geldi¤inde ard›ndan mutlakabir redüksiyon SIRA S‹ZDEoluflur. Yani oksidasyon-redüksiyon reaksiyonlar›nda mutlakabir elektron verici ve bir de elektron al›c› reaksiyon olmak zorundad›r. Bu reaksiyonlardasubstrat›n oksidasyonu (H 2 ) elektron vericisi, substrat›n redüksiyonu(O 2 ) elektron al›c›s›n› belirtir. (fiekil 5.1).Substrat›n oksidasyonu, hidrojenK ‹ T A Patomunun kayb›na eflde¤er oldu¤undandehidrogenasyon olarak isimlendirilir.Mikroorganizmalarda karbonhidratlarH vericisi iken, baflta moleküleroksijen olmak üzere baz› organikTELEV‹ZYONve anorganik maddeler H al›c›s›d›r.Bileflikler elektronlar› veya hidrojenatomlar›n› al›rsa, indirgenmifl olur.‹NTERNETYani redüksiyon maddenin elektronkazanmas›d›r ve oksidasyonun tersi birolayd›r. Hücrede oksidasyon ve redüksiyonolaylar› ayn› anda meydana gelir.Bu reaksiyon çiftlerine redoks reaksiyonuveya “oksidasyon-redüksiyon”reaksiyonlar› ad› verilir.Maddeler ya okside ya da redükteolma yetene¤i gösterirler. Bu özellik maddelerin redüksiyon potansiyeli (E 0 ')olarak belirtilir. Bu potansiyel elektriksel olarak belirlenir ve birimi volttur. Redüksiyonpotansiyelleri redüksiyonlar olarak yaz›lan yar›m reaksiyonlar olarak ifadeedilir.Okside olmufl form + e - → indirgenmifl form, fleklinde ifade edilebilir.AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZfiekil 5.1K ‹ T A POksidasyon -RedüksiyonReaksiyonTELEV‹ZYON Örne¤i.‹NTERNET1


5. Ünite - Mikrobiyal Metabolizma103E¤er reaksiyon proton içeriyorsa, bu durumda redüksiyon potansiyeline hidrojeniyonu konsantrasyonu etki eder. Biyolojide genellikle hücre sitoplazmas› nötüreyak›n oldu¤u için redüksiyon potansiyelleri 7 olarak verilir. pH 7’deki redüksiyonpotansiyeli (E 0 ') afla¤›da gösterilmifltir.1/2O 2 + 2e - + 2H + → H 2 O’nin E 0 ' › + 0.816 volt (V),H 2 + 1/2O 2 → H 2 O’nin E 0 ' › - 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 reaksiyonlarile tam bir oksidasyon-redüksiyon reaksiyonu yaz›l›rken basitçe redoks çiftindeindirgenen maddenin redüksiyon potansiyelinin daha negatif, redoks çiftinde oksidasyonau¤rayan maddenin redüksiyon potansiyelinin daha pozitif oldu¤u bilinmelidir.Bu nedenle -0.42 volt potansiyele sahip 2 H/H 2 çifti yüksek oranda elektronverme e¤ilimindedir. Di¤er taraftan +0.82 volt potansiyele sahip 1/2 O 2 /H 2 Oçiftinde H 2 O’nun elektron verme e¤ilimi oldukça azd›r, oysa ki oksijen oldukçafazla elektron alma e¤ilimindedir. H 2 ve O 2 reaksiyonlar›n›n ard›ndan H 2 elektronvericisi olur ve oksidasyon gerçekleflir, oksijen ise elektron al›c›s› olur ve redüksiyongerçekleflir.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 bulunurlar.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› terminalelektron al›c›s› olarak bilinmektedir. Tamamlanm›fl reaksiyon dizisinin netenerji de¤iflimi primer verici ve terminal al›c› aras›ndaki redoks potansiyelleri fark›ylasaptan›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›nmas›ylaelde edilen de¤erin ilave edilmesi gerekir.Hücrede iki çeflit elektron tafl›y›c›s› bulunur; bunlar hücre membran›ndaki enzimleres›k›ca ba¤lanm›fl olanlar ve hücrede bir yerden di¤erine serbestçe diffüzlenebilenlerdir.En önemli serbestçe diffüzlenebilen elektron tafl›y›c›lar› NAD + (nikotinamidadenin dinükleotid) ve NADP + (nikotinamid adenin dinükleotid fosfat)’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 transferidehidrogenasyon 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 olarakyaz›l›r.+ 2H- 2HNAD NADH + H+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-


104 Genel Mikrobiyolojide farkl› amaçla hizmet ederler. NAD direkt olarak enerji üreten (katabolik) reaksiyonlardabulunurken NADP öncelikle biyosentetik (anabolik) reaksiyonlarda bulunmaktad›r.Koenzimler bafllang›ç elektron vericisi ve son elektron al›c›s› olarakefllefltirilmifl olan kimyasal olarak benzemeyen moleküller için muhtemel olan oksidasyon-redüksiyonreaksiyonlar›n›n çeflitlili¤ini artt›r›r, yani koenzimler arac› olarakrol oynar. Bilindi¤i gibi biyolojik reaksiyonlar›n birço¤u, s›n›rl› say›da substratile reaksiyona giren spesifik enzimler ile kataliz edilmektedir. Oksidasyon-redüksiyonreaksiyonlar›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 serisiyleelektronlar›n transferi ve 3. elektronlar›n terminal elektron al›c›s›na verilmesi.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. Hücrelerbesin maddelerini al›rlar ve parçalarlar ve bu arada indirgenmifl bilefliklerdenoksitlenmifl bileflikler oluflur.C 6 H 12 O 6→ CO 2 + H 2 O + eOksitlendi¤inde enerji ATP taraf›ndan tutulur.CH - CH OH + NAD CH - CHO + NADHEtanolAsetaldehitNADP3 2 3 2+ 2H-2HNADPH2Oksidasyon redüksiyon reaksiyonlar› enerji üreten reaksiyonlard›r. Hücrelerbesin maddelerini alarak indirgenmifl bileflikleri okside olmufl bilefliklere parçalarlar.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 a盤a ç›kan enerjininsaklanabilmesi enerji üretiminde oldukça önemlidir, böylece bu enerji hücre fonksiyonlar›için kullan›labilmektedir. E¤er kimyasal enerji oksidasyon-redüksiyon boyunca›s›ya çevriliyorsa daha fazla elde tutulamay›p bofluna sarf edilmektedir. Canl›organizmalarda redoks reaksiyonlar›nda a盤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 oksijenatomlar› vas›tas›yla ba¤lanm›flt›r. Fakat bütün fosfat ester ba¤lar›n›n hepsi yüksekenerjili 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 a盤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-


AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZK ‹ T A P5. Ünite - Mikrobiyal MetabolizmaTELEV‹ZYONlenir. “ ~ “ 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/adpan.htmladresinden‹NTERNETizleyebilirsiniz.K ‹ T A P105TELEV‹ZYON‹NTERNETYüksek enerjili fosfat ba¤›n›n enerjisinin serbest enerjinin hidrolizi ile ilgili oldu¤unuifade etmemize karfl›l›k, gerçekte a盤a ç›kan bu enerjinin kullan›labilece¤iikinci 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 biyosentetikreaksiyonlar ve hücre fonksiyonundaki di¤er safhalar› sürdürmek içinkullan›lmaktad›r.Organizmalar ATP’deki yüksek enerjili fosfat ba¤›n› sentezlemek için çok çeflitlienerji kaynaklar› ve mekanizmalar kullan›rlar. ATP’yi sentezlemek için hem kimyasalenerji hem de ›fl›k enerjisi kullan›labilmektedir. Kimyasal maddeler içindehem organik ve hem de inorganik bileflikler elektron vericiler gibi ifl görerek enerjikaynaklar› olarak kullan›labilmektedir. Benzer flekilde efllefltirilmifl redoks reaksiyonlar›ndahem 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 sentezlenmektedir.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 oksidatiffosforilasyon olarak da isimlendirilen elektron tafl›n›m fosforilasyon (ETP)’a hiçbenzememektedir. Tek bir elektron tafl›n›m sistemi çok çeflitli bilefliklerin oksidasyon-redüksiyonreaksiyonlar›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 elektronal›c›s›na ihtiyaç duydu¤u için sadece solunum veya anaerobik solunum s›ras›ndaoluflmaktad›r. Di¤er taraftan, substrat seviyesinde fosforilasyon ise oksidasyon-redüksiyonreaksiyonlar›n›n olufltu¤u her üç tipteki ifllemde; fermentasyon,solunum ve anaerobik solunum boyunca meydana gelebilmektedir. Substrat seviyesindefosforilasyonun oluflabilmesinde sadece birkaç enzim reaksiyonu bulunmas›nara¤men, organizmalar kullan›labilir kimyasal enerji kaynaklar›n› bu birkaçsubstrat›n birine veya di¤erine dönüfltürme yetene¤indedirler.Canl› organizmalarda redoks reaksiyonlar› sonucu a盤a ç›kan enerji SIRA ne S‹ZDE olur?Oksidatif fosforilizasyonda elektronlar organik bilefliklerden al›n›r ve bir seri reaksiyonlaelektron al›c›lar›na aktar›l›r. Bu reaksiyonlar zincirine DÜfiÜNEL‹M elektron tafl›n›mzinciri ad› verilir. Oksidasyonla elektronlar›n aktar›m› s›ras›nda ortama enerji verilir.Bu enerji ADP’den ATP üretiminde kullan›l›r. Hem kimyasal SORU enerji hem de ›fl›kenerjisi ATP sentezi için kullan›l›r. Bu ifllem prokaryotlarda hücre membran›nda,ökaryotlarda ise mitokondrial iç membranda meydana gelir.D‹KKAT2SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORUD‹KKATSIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEAMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZ


AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZK ‹ T A PK ‹ T A P106 Genel MikrobiyolojiTELEV‹ZYON‹NTERNETSIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORUD‹KKATSIRA S‹ZDE3Fotofosforilizasyon ise klorofil gibi ›fl›¤› tutan pigmentleri içeren fotosentetikTELEV‹ZYONhücrelerde meydana gelir. Fotosentezde organik moleküller özellikle flekerler sentezlenir.Ifl›k enerjisi ATP’ye çevrilir.Bu konulardaki ‹NTERNET animasyonlar› http://student.ccbcmd.edu/biotutorials/energy/eng_index.htmladresinden izleyebilirsiniz.Oksidatif fosforilizasyon SIRA S‹ZDE prokaryotlarda ve ökaryotlarda nerede meydana gelir?Tek bir bilefli¤in oksidasyonunu içeren reaksiyonlar serisi bir biyokimyasal yolizi olarak isimlendirilmektedir. DÜfiÜNEL‹M Organik bilefliklerin oksidasyonu ve ATP’de enerjininsaklanmas› için yol izleri iki ana gruba ayr›lmaktad›r:1. Oksidasyon SORUredüksiyon iflleminin herhangi bir ilave elektron al›c›s› yoklu-¤unda meydana geldi¤i, fermantasyon;2. Moleküler oksijenin (O 2 ) veya di¤er baz› oksidantlar›n (NO - 3 . SO -2 4 veyaCO - D‹KKAT3 ) elektron al›c›s› olarak ifl gördü¤ü, solunum.Her iki ifllem de ayn› ilk ad›mla bafllar (Glikoliz), daha sonra aerobik ve anaerobikolarak SIRA farkl› S‹ZDEyollar izler.GL‹KOL‹ZAMAÇLARIMIZ Heksozlar›n AMAÇLARIMIZ (glikoz vb.) ayr›flmas› için biyokimyasal yol oldukça basittir. En yayg›nparçalanma yolu, Fruktoz-1,6 difosfat (FDP) üzerinden olur ve FDP yolu, glikolitikparçalanmaK ‹ T A PK ‹ T AGlikolizPveya 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:TELEV‹ZYONTELEV‹ZYON‹lk k›s›mda, hücrede haz›rl›k reaksiyonlar› meydana gelir. Oksidasyon redüksiyonmeydana gelmez ve buna ba¤l› olarak enerji serbest kalmaz. Glikozun 6 numaral›karbonu fosforlan›r. ATP, fosfat verici olarak görev yapar. Glikoz-6-fosfat ilk‹NTERNETüründür. Sonra ‹NTERNET 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 enerjilifosfat 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 oksidasyonu,sadece a盤a ç›kan elektronlar› alabilecek bir NAD + molekülü varsa devameder. Bu engel, pirüvat›n fermentasyon ürünlerine indirgenmesini içeren reaksiyonlarvas›tas›yla NADH’›n NAD + ’ye geri oksidasyonu ile giderilmektedir.Son basamakta ikinci oksidasyon-redüksiyon reaksiyonlar› olur. Etanol, CO 2 ,laktik asit gibi fermantasyon ürünleri meydana gelir. Glikolize 2 ATP molekülü glikozunfosforilizasyonunda 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 CO 2 ve suya oksitlenir. Burada son elektronal›c›s› O 2 ’dir. NO 3 ve SO 4 baz› mikroorganizmalarda son elektron al›c›s› olarakkullan›labilir.Fakültatif anaerobik hücreler havan›n varl›¤›nda aerob gibi davran›rlar. Havayoksa glikoz fermente edilir.


5. Ünite - Mikrobiyal Metabolizma107fiekil 5.2GlikolizAnaerobik hücrelerde glikolitik yol ile glikoz oksitlenir. Pürivik asit son elektronal›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. CO 2 ve H 2 O’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 sonrakiindirgenme basamaklar›nda bir çok son ürünün oluflmas›na neden olabilir (Tablo5.1).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 CO 2 a盤a ç›k›fl›yla etanole, laktik asit bakterilerinde ise laktikasite indirgenmektedir. pirüvat›n indirgenmesinde, çeflitli fermentatif prokaryotlardabirçok yol izi bilinmektedir ve hepsinde net sonuç ayn›d›r; fermentasyonunenerji veren reaksiyonlar›n› sürdürebilmek için NADH’›n okside edilmifl formuna


108 Genel Mikrobiyoloji(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.Tablo 5.1Pürivik asittenoluflan ürünler veburada rol oynayanmikroorganizmalar.FERMENTASYON ÜRÜNLER M‹KROORGAN‹ZMALARHomolaktik Laktik asit Streptococcus, LactobacillusKar›fl›k asitLaktik asit, asetik asit, süksinik asit,formik asit, etanol, CO 2 , H 2 , 2,3bütilen glikolEscherichia, Proteus, Shigella,SalmonellaBütandiolLaktat, asetat, süksinat, format,etanol, bütandiolKlebsiella, Serratia, ErwiniaBütanolAsetat, bütirik asit, bütanol, aseton,etanol, izopropanol, CO 2Clostridium sp. (C. butylicum, C.acetobutylicum)Bütirik asit Asetik asit, bütirik asit Clostridium butyricumPropiyonik asit Asetik asit, propionat, süksinat, Propionibacterium, VeillonellaCO 2 , H 2Mayalanma Etil alkol, CO 2 Saccharomyces sp.SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORUD‹KKATSIRA S‹ZDESIRA S‹ZDE 4Organizmalar SIRA S‹ZDE için can al›c› ürün “enerji gerektiren reaksiyonlar›n birçok çeflidindekullan›lan ATP” dir ve fermentasyon ürünleri ise sadece art›k ürünlerdir. Fermentasyonürünlerinin distile içkiler, bira veya peynir üreticileri taraf›ndan art›kürünler oldu¤u DÜfiÜNEL‹M düflünülmesi çok zordur. Mayalar taraf›ndan glikozun anaerobikfermentasyonuyla üretilen etanol alkollü içkilerdeki en önemli ürün olup laktikasit bakterileri SORU ile glikozdan laktik asit üretimi ise peynirler gibi fermente süt ürünlerininüretiminde bafllang›ç basama¤›d›r. Di¤er taraftan ekmek üreticileri için istenenürün ekmek hamurunun kabarmas›nda gerekli olan CO 2 ’dir.D‹KKATGlikolizde net SIRA ATP S‹ZDE kazanc› kaçt›r?SIRA S‹ZDEFermente Edilebilir Di¤er BilefliklerDÜfiÜNEL‹MGlikozdan birçokDÜfiÜNEL‹Mbaflka bileflik fermente edilebilir. Bunlar; flekerlerin ço¤u, aminoasitlerinbirkaç›, AMAÇLARIMIZ belirli organik asitler, pürinler, pirimidinler ve çeflitli kar›fl›k ürün-AMAÇLARIMIZSORUlerdir. Fermente SORU edilebilir bir bileflik ne çok okside edilir ne de çok indirgenebilirolmamal›d›r. E¤er çok fazla okside edilirse geliflmeye izin vermek için yüksekK ‹ T A PK ‹ T A Penerji üretilmifl olacakt›r. E¤er çok fazla indirgenirse bir elektron al›c›s› olarak iflD‹KKATD‹KKATgörmeyecektir çünkü son söylenen bu rolde daha fazla indirgenme olmamas› gerekmektedir.Bu bilefli¤in, substrat seviyesinde fosforilasyona kat›labilen bir araTELEV‹ZYONSIRA S‹ZDETELEV‹ZYONürüne çevrilebilir SIRA S‹ZDE olmas› ise di¤er bir ihtiyaçt›r. Fermente edilemeyen bileflikler,hidrokarbonlar, ya¤ asitleri ve di¤er oldukça indirgenmifl bileflikleri kapsamaktad›r.AMAÇLARIMIZ Bu konulardaki AMAÇLARIMIZ‹NTERNET‹NTERNET animasyonlar› http://www.science.smith.edu/departments/Biology/Bio231/glycolysis.htmladresinden izleyebilirsiniz.K ‹ T A PK ‹ T A PTELEV‹ZYONTELEV‹ZYON‹NTERNET‹NTERNET


5. Ünite - Mikrobiyal Metabolizma109GL‹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 kadarparçalan›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 CO 2 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.fiekil 5.3Pentoz Fosfat YoluKaynak:http://www.textbookofbacteriology.net/metabolism.htmlGL‹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 Rhizobiumve Agrobacterium gibi bakterilerde de görülmektedir (fiekil 5.4). Entner-Doudoroffparçalanma yolunda glikozdan 2 molekül pürivik asit oluflur. Pürivik asitZymomonas sp. taraf›ndan etanole indirgenir. Bir molekül glikozdan net enerji verimi1 mol ATP dir.


110 Genel Mikrobiyolojifiekil 5.4Entner-DoudoroffYol ‹zi.FERMENTASYONEnerji bak›m›ndan zengin organik maddelerin mikroorganizmalar taraf›ndan enzimatikyolla 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 organikmetabolizma ürünlerinin kullan›ld›¤› ve enerjinin organik moleküllerin k›smioksidasyonu ile elde edildi¤i bir metabolizma tipidir. Burada a盤a ç›kan enerjimiktar› tam oksidasyonunkinin 1/3 ü kadard›r. Enerjinin geri kalan k›sm› son veyaara ürünlerin bünyesinde tutulmaktad›r. Son hidrojen al›c›s› organik bir bilefliktir.Elde edilen ATP substrat seviyesinde fosforilizasyonla üretilir. Laktik asit bakterileriile glikozun katabolizmas› fermantasyon için bir örnektir. Mayalar, havas›zflartlarda karbonhidratlar› etanol ve CO 2 ’e fermente ederler. Bu glikoliz yolu üzerindenolur.C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2 PO 3 $ CH 3 CH 2 0H + 2ATP + 2CO 2Bu reaksiyonda karbon atomlar›n›n bir k›sm›, bafllang›ç molekülü glikozdaki karbonatomlar›ndan daha fazla okside olmufl bir form olan CO 2 ’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 a盤a ç›kan enerji ATP’dekiyüksek enerjili fosfat ba¤lar› fleklinde substrat seviyesinde fosforilasyonla saklanmaktad›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 koflullardafermantasyonla kazand›klar› enerjiyi kullanarak yaflamlar›n› sürdürürler.


5. Ünite - Mikrobiyal Metabolizma111SOLUNUM‹lave bir elektron al›c›s›n›n yoklu¤unda ifl gören glikoz metabolizmas› yukar›da anlat›lm›flt›r.Bu ifllemde, substrattaki var olan enerjinin sadece küçük bir k›sm›, fermenteedilen glikoz molekülü bafl›na 2 ATP moleküllük toplam bir verim a盤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 potansiyelfark›n›n çok küçük olmas›d›r. Buna karfl›l›k, e¤er O 2 veya baflka bir ilave elektronal›c›s› varsa substrat moleküllerinin hepsi CO 2 ’ ye tamamen okside edilmekteve teorik olarak glikoz ünitesi bafl›na çok yüksek bir ATP verimi mümkün olmaktad›r.Bir bilefli¤in ilave elektron al›c›s› olarak O 2 kullan›larak okside edildi¤i bu ifllemsolunum’dur.Fermentasyonda oldu¤u gibi, substrat›n oksidasyonu boyunca a盤a ç›kan elektronlargenellikle bafllang›çta NAD + koenzimine transfer edilmektedir. Solunum,fermentasyondan spesifik olarak indirgenmifl NADH’›n okside edilme tarz›nda farkl›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 bulunmamaktad›r:1. Bafllang›ç karbon atomlar› CO 2 ’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 (O 2 ) indirgenmesi ve elektron veren molekülün oksitlenmesi aras›ndaara 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 tamamenCO 2 ’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 O 2 ’ni indigeyerek su oluflumunusa¤lar.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.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 etmekve onlar› elektron al›c›s›na (burada O 2 ) transfer etmek, 2. ATP senteziyleelektron transferi boyunca a盤a ç›kan enerjinin biraz›n› saklamakt›r. Elektron tafl›-n›m›nda çeflitli tipte oksidasyon-redüksiyon enzimleri ve elektron tafl›n›m proteinleriyer 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),


112 Genel Mikrobiyoloji• Ferrodoksinlere benzeyen fakat daha yüksek redoks potansiyeli olan, demir-kükürtproteinleri 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 bazenkoenzim Q olarak da isimlendirilen ya¤da çözünen quinonlard›r. Bunlar membranboyunca elektronlar› demir-kükürt proteinlerinden sitokromlara transfer ederler(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 indirgenirve elektronlar› verdi¤i zaman yükseltgenir. Flavoproteinler hidrojen atomlar›n›al›r, elektronlar› verir. Flavin mononükleotid (FMN) ve flavin adenin dinükleotid(FAD) olmak üzere iki tane flavin bilinmektedir. Bunlardan FAD, ikinci bir fosfatvas›tas›yla FMN’deki adenin ve riboza ba¤lanm›fl bir isoalloksazine halkas›ndanoluflmaktad›r. Vitamin B 2 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 kaybederekoksidasyona veya redüksiyona u¤rarlar:Sitokrom-Fe +2 * Sitokrom-Fe +3 + e -(redüktant)(oksidant)Oksidasyon-redüksiyon potansiyelleri farkl› olan çeflitli sitokromlar bilinmektedir.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, sitokroma, sitokrom b, sitokrom c’deki gibi harflerle isimlendirilmifltir. Bir organizman›nsitokromlar›, bir di¤erinden gelenlerden biraz farkl› olabildi¤i için, sitokrom a 1ve sitokrom a 2 gibi isimlendirilmektedir.“Hem” içermeyen demir-kükürt proteinleri (nhFe), elektron tafl›n›m zincirininçeflitli yerlerinde bulunmaktad›r. Bu proteinlerdeki demir bir “hem” içinde olmad›¤›ndan,bunlar bazen “hem” içermeyen demir-kükürt proteinleri olarak isimlendirilir.Farkl› “hem” içermeyen demir-kükürt proteinlerinde demir ve kükürt çeflitlidüzenlemelerde bulunabilir fakat Fe 2 S 2 ve Fe 4 S 4 en çok rastlanan kümelerdir.Demir atomlar› serbest kükürde ve sistein kal›nt›lar›ndaki kükürt atomlar› vas›tas›ylaproteinlere ba¤l›d›r. Ferrodoksin, biyolojik sistemlerde en çok rastlanan,Fe 2 S 2 konfigürasyonuna sahip bir demir-kükürt proteinidir. Bu demir-kükürt proteinlerininredoks 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 maddelerdir.Bunlardan koenzim Q, uzun bir hidrofobik yan zincirli bir benzoquinon türevidir.Menaquinonlar ve naftaquinon olarak isimlendirilen di¤er quinonlar bakterilerdebulunur ve yüksek hayvanlar için bir büyüme faktörü olan vitamin K ile iliflkilidirler.Quinonlar da, flavoproteinler gibi hidrojen atomu al›c›lar› ve elektron vericileriolarak ifl görürler.


SIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MDÜfiÜNEL‹M5. Ünite - SORU Mikrobiyal MetabolizmaSORU113BileflenNikotinamid adenin dinükleotid (NAD)Flavin adenin dinükleotid (FAD)Sitokrom b (cyt b)Sitokrom c (cyt c)Sitokrom a (cyt a)Sitokrom a3 (cyt a3)FonksiyonuTablo 5.2D‹KKATElektron Tafl›n›m D‹KKATHidrojen ve elektron tafl›y›c›s›SistemininHidrojen ve elektron tafl›y›c›s› SIRA S‹ZDEBileflenleri.SIRA S‹ZDEElektron tafl›y›c›s›Elektron tafl›y›c›s›Elektron tafl›y›c›s›AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZElektron tafl›y›c›s›K ‹ T A PK ‹ T A PHer koenzim (NAD) önce indirgenir, sonra okside edilir. ‹ndirgenmifl NAD’ninelektron ve hidrojenleri daha stabil elektron tafl›n›m sistemine transfer edilirkenTELEV‹ZYONfazla miktarda enerji kazan›l›r. Al›nan elektronlar zincir boyunca tafl›n›r ve neticedeürün elektronlar› al›r ve H oksijenle birleflerek suyu oluflturur.Elektron tafl›n›m sisteminin bileflenlerini ve elektron ak›fl›n› ayr›nt›l› ‹NTERNET olarak http://vcell.ndsu.edu/animations/etc/index.htm adresinden izleyebilirsiniz.TELEV‹ZYON‹NTERNETAra 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 enerjiADP 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 transferiile 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, NADH 2 ’den O 2 ’e elektron transferi sonucu 3 ATP molekülü üretilmektedir.fiekil 5.5fiematik ElektronTafl›n›m Sistemi veKemiosmoz.Kaynak:https://eapbiofield.wikispaces.com/Temporary+Notes+for+Chapter+9 dende¤ifltirilerekElektron transport zinciriKemiosmozOksidatif fosforilizasyon


SIRA S‹ZDESIRA S‹ZDE114 Genel MikrobiyolojiDÜfiÜNEL‹MDÜfiÜNEL‹MNADH 2 + ADP +1/2 O 2 + 3PO 4 $ NAD + 3ATP + H 2 OSORUSORUProton Hareket Ettirici Kuvvetin Oluflturulmas›: KemiosmozElektron tafl›n›m› ile fosforilasyon ifllemini anlamak için, ilk önce hücre membran›ndayerleflmiflD‹KKATD‹KKATolan elektron-tafl›n›m sistemindeki hareket tarz› anlafl›lmal›d›r.Membran›n yap›s› incelendi¤inde, proteinler veya protein kümelerinin lipid çift tabakas›nagömülmüfl SIRA S‹ZDE oldu¤u görülmektedir. Fakat membrandaki proteinlerin yer-SIRA S‹ZDEleflmesi asimetrik olup, baz›lar› membranda d›flar›dan içeriye do¤ru girerken di¤erleriiçeriden d›flar›ya ç›kmaktad›r. Elektron tafl›n›m› ile fosforilizasyonda substrattankopar›lan AMAÇLARIMIZ elektronlar›n elektron tafl›n›m zincirine aktar›lmas› gerekir. ElektronAMAÇLARIMIZtafl›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›K ‹ T A PK ‹ T A Psa¤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 membran›nsitoplazmik yüzüne dönerler ve protonlar sitoplazman›n d›fl›na at›lm›fl olur.TELEV‹ZYONTELEV‹ZYONElektron-tafl›n›m zincirinin sonunda, elektronlar son elektron al›c›lar›na (aerobiksolunum durumunda bu O 2 ’dir) geçirilir ve onu indirger (fiekil 5.5).‹NTERNETProton hareket ‹NTERNET ettirici kuvvetin oluflumunu http://ats.doit.wisc.edu/biology/lessons.htmadresinden izleyebilirsiniz.En son terminal elektron al›c›s› olan O 2 suya indirgendi¤i zaman, reaksiyonuntamamlanmas› için sitoplazmadan gelen H + ’ne ihtiyaç duyar ve bu protonlar suyunH + ve OH - ayr›lmas›ndan elde edilir: H 2 O → H + + OH - . Bu H + ’lerin hücre d›fl›-na ç›k›fl› membran›n iç yüzeyinde sadece OH - ’lerin birikmesini sa¤lar. Küçük boyutlar›nara¤men ne H + ne de OH - serbestçe membran› geçemedi¤i için eflitlikkendili¤inden dengelenemez. Buna göre O 2 ’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 sitoplazman›niç taraf› ve elektriksel olarak pozitif ve asidik olan membran›n d›fl taraf›ile membran boyunca bir elektriksel potansiyel ve bir pH gradienti üretilmesidir.Bu pH gradienti ve elektriksel potansiyel, membran›n enerji yüklü bir durumdaoldu¤unu göstermektedir ve faydal› ifl yapmak için hücre taraf›ndan kullan›labilmektedir.Nas›l bir pilin enerji yüklü durumu onun elektro hareket ettirici kuvveti(volt) olarak ifade ediliyorsa, bir membran›n enerji yüklü durumu da protonhareket ettirici kuvvet (volt) olarak ifade edilmektedir. Elektron-tafl›n›m hareket ettiricikuvvetin bir sonucu olarak indüklenmifl olan membran›n enerji yüklü durumu,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 koenzimlerininaktiviteleridir. 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


5. Ünite - Mikrobiyal Metabolizma115k›s›mdan oluflan, membrana ba¤l› bir enzim olan ATPaz’d›r (fiekil 5.5). ATPaz enzimi,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 geridönüflümlü bir reaksiyonu katalizlemektedir. Tek yönde iflledi¤inde, bu enzimenerjiyle yüklenmifl membran boyunca protonlar›n kontrollü olarak yeniden giriflineizin verir. Aynen proton kademeli diziliflinin oluflumundaki gibi enerjiyleyüklenmifl olur. Proton hareket ettirici kuvvetin da¤›l›m› dikkatli bir flekilde kontroledilerek a盤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 reaksiyonuda kataliz edebilmektedir. Bu, bir proton hareket ettirici kuvvet olarak tan›-t›lan enerjinin fosfat ba¤› enerjisine dönüflümünü sa¤lamaktad›r. Buna göre; yüksekenerjili 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. Laktikasit 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 ökaryotlararas›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 membranlar›ndameydana 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 mitokondrialmatriks 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. SIRA S‹ZDETR‹KARBOKS‹L‹K AS‹T (S‹TR‹K AS‹T VEYA KREBS)DÜfiÜNEL‹MÇEMBER‹fiekerlerde bulunan toplam enerjinin çok az bir k›sm› fermantasyonda kullan›lmaktad›r.Kalan enerji pürivik asit, karbondioksit ve suya okside edilirse SORU tutulabilir.Krebs, pürivik asit oksidasyonunun bir çember fleklinde oldu¤unu belirtmifltir.Krebs çemberi, aerob karbonhidrat parçalanmas›n›n son yoludur D‹KKAT (fiekil 5.6). Prensipteproteinler ve ya¤lar da ayn› yolla parçalan›r. Bir molekül glikozun Krebs devrindenkarbondioksit ve suya oksidasyonundan net olarak 38 ATP oluflur. OrtayaSIRA S‹ZDEç›kan enerjinin bir k›sm› ›s› fleklinde kaybolur.5SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORUD‹KKATSIRA S‹ZDEAMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZK ‹ T A PK ‹ T A PTELEV‹ZYONTELEV‹ZYON


116 Genel Mikrobiyolojifiekil 5.6Trikarboksilik Asit(TCA) Döngüsü.Aerobik Oksidasyonun BilançosuTrikarboksilik asit çevriminin net sonucu, 4 NADH molekülünün üretimiyle pürivikasitin CO 2 ’ye tam bir oksidasyonudur. NADH moleküllerinin her biri, elektrontafl›n›m sistemi yard›m›yla okside edilmifl NADH molekülü bafl›na 3 ATP molekülüüreterek NAD’ye geri okside edilmektedir. Ayr›ca süksinil-CoA’n›n fumarik asideoksidasyonu daha sonra ATP’ye dönüfltürülen guanozin-5-trifosfat› (GTP) üretensubstrat seviyesinde fosforilasyon içermektedir. Böylece toplam 15 ATP molekülüçevrimin her bir devri için sentez edilmektedir ve glikozun oksidasyonunda2 molekül pürivik asit bir glikoz molekülünden oluflturuldu¤undan sitrik asit çevriminde30 molekül ATP sentez edilebilmektedir. Glikoliz boyunca üretilen 2NADH molekülü, 6 ATP molekülü daha vererek elektron tafl›n›m sistemiyle yenidenokside edilebilir. Sonuç olarak ATP’nin 2 molekülü glikozun pürivik aside dönüflümüboyunca substrat seviyesinde fosforilasyon ile üretilmektedir. Böyleceanaerobik olarak üretilen 2 molekül ATP’ye karfl›l›k aeroblar, glikozun parçalanmas›ndan38 ATP molekülü oluflturabilmektedir.Bir enerji üretme mekanizmas› olan fonksiyonuna ilave olarak, trikarboksilikasit çevrimi biyosentez için önemli anahtar ara ürünleri de sa¤lamaktad›r. α-ketoglutaratve oksaloasetat çeflitli amino asitlerin sentezine yol açarken, süksinil-CoAporfirin biyosentezinin bafllang›ç noktas›d›r ve asetil-CoA ya¤ asidi sentezi için materyalsa¤lamaktad›r.Net reaksiyon; 2Pürivik asit $ 6CO 2 +2 FADH 2 +8NADH 2 +2ATPAnaerobik SolunumEnerjinin oldukça küçük miktarlar› glikozis olay›nda serbest kal›r. Baz› mikroorganizmalarsolunum zincirinde NADH 2 ’nin oksidasyonu s›ras›nda elektron al›c›s› olarakO 2 yerine baflka bir molekülü (N, SO 4 , S, C, KNO 3 , NaNO 3 , CO 3 vb.) kullana-


5. Ünite - Mikrobiyal Metabolizma117bilirler. Bu anaerobik solunum olarak isimlendirilir. Karbon ve enerji kaynaklar›n›nkatabolik y›k›m›nda izlenen yol aerobik solunumdaki gibidir. Ancak sonelektron al›c›s› O 2 de¤il, inorganik bileflik veya iyonlard›r.Denitrifikasyon bir anaerobik solunum fleklidir. Oksijen olmad›¤› zaman denitrifikasyonbakterileri N 2 , N 2 O, NO 2 ve NO 3 kullan›rlar.NO 3 $ NO 2 $ N 2 ,Anaerobik solunumda elektron al›c›lar›nda daha az enerji a盤a ç›kar. Bu enerjianaerobik flartlarda mikroorganizmalar›n büyümesine yeterlidirAzot do¤ada bol miktarda bulunur ve baz› mikroorganizmalar taraf›ndan asimileedilmektedir. Nitrifikasyon bakterileri taraf›ndan aerobik olarak okside olan enönemli inorganik azot bileflikleri NH 3 ve NO 2 ’dir. Nitrosomonas grubu üyeleriNH 3 ’ü NO 2 ’ye okside ederken, Nitrobacter grubu üyeleri NO 2 ’yi NO 3 ’e oksideederler. Denitrifikant bakteriler ise, nitriti nitroz okside (N 2 O) ve gaz halinde azotaindirgerler. 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 H 2 S’e indirgerler.SO 4 -2 $ S -2S $ H 2 SÇok genifl bir bakteri grubu da, elektron al›c›s› olarak organik bir bileflik olanfumarat› kullan›r.Fumarat $ SüksinatVibrio succinogenes, Desulfovibrio gigas ve Proteus ruttgeri gibi bakteriler fumarat›süksinata indirgerler. CO 2 ’in metana indirgenmesinde metanojen bakterilerrol al›r. Bu bakteriler hidrojeni elektron vericisi, karbondioksiti ise elektron al›c›s›olarak kullanarak, CO 2 ’i metana indirgerler.CO 2 $ CH 4Fe +3 ün Fe +2 ye indirgenmesi çeflitli bakteriler taraf›ndan yap›l›r.Fe +3 $ Fe +2FOTOSENTEZFotosentetik 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 kimyasalenerjiye dönüfltürürler. Kimyasal enerji atmosferdeki CO 2 ’i karbon bilefliklerineindirgemede kullan›l›r. Yani fotosentez ile günefl enerjisi kimyasal enerjiye dönüfltürülerekorganik madde sentezlenmifl olur. Baflka bir deyiflle fotosentez, özümsemeya da asimilasyon, klorofil tafl›yan canl›larda ›fl›k enerjisi kullan›larak organikbilefliklerin üretilmesi fleklinde tan›mlan›r. CO 2 ’ten karbon atomlar›n› kullanarakflekerlerin sentezi karbon fiksasyonu olarak isimlendirilir. Cyanobacteria, mor ve


118 Genel MikrobiyolojiFotosentez ›fl›k enerjisinikimyasal enerjiyedönüfltürerek CO 2 den hücremateryalinin sentezidir.yeflil kükürt bakterileri ve Arkea domainine ait halobakteriler ›fl›k enerjisini kimyasalenerjiye dönüfltürürler. Cyanobacteria oksijenli fotosentez yaparken, mor veyeflil kükürt bakterileri bakteriyel fotosentez yaparlar. Ekstrem halofilik arkea isefotosentetik olmayan fotofosforilizasyonla fotosentezi gerçeklefltirirler ve bakteriorodopsinile ›fl›k enerjisini ATP ye dönüfltürürler.Fotosentezde ›fl›k reaksiyonlar› ve karanl›k reaksiyonlar yer al›r. Ifl›k reaksiyonunda›fl›k enerjisi ATP üretiminde kullan›l›r. Ayr›ca elektron tafl›y›c›s› NADP +NADPH’a indirgenir. Karanl›k reaksiyonda CO 2 fiksasyonu gerçekleflir. Ifl›k reaksiyonlar›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 elektrondemir-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 denilmektedir(fiekil 5.7). Bu genel mekanizma fotosistem I (PSI) olarak ifade edilir. Bütünfototrofik bakteriler PS1 kullan›r. Ancak baz› Cyanobacteria, alg ve bitkilerdeki gibifotosistem II (PSII) olarak bilinen ilave bir ›fl›k yakalayan sisteme sahiptir. Buradaklorofilden ayr›lan elektronlar klorofile geri dönmezler. NADPH içinde kal›rlar.Klorofildeki elektronlar›n kayb› sudan gelen elektronlar ile karfl›lan›r. Döngüselolmayan fotofosforilizasyon ad› verilen bu yol da yayg›n olarak kullan›l›r.fiekil 5.7Döngüsel Fotosistem.Kaynak:http://www.geocities.com/awjmullerBitki, alg ve Cyanobacteria’da fotosentez afla¤›daki gibi özetlenir.6CO 2 + 12H 2 O + Ifl›k enerjisi $ C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O + EnerjiBurada C, CO 2 ’den ve H, H 2 O’dan gelmektedir. Heterotroflar için önem tafl›yansu da oluflur. Cyanobacteria üyeleri yeflil bitkilerdekine benzer bir fotosentez mekanizmas›nasahiptir. Bunlar klorofil a içerirler. Klorofil a 650-750 nm ›fl›¤› absorblarlar.Suyun iyonizasyonu ve oksijenin oluflumu bu safhada gerçekleflir. Ayr›ca karanl›kevrede kullan›lacak ATP ve CO 2 ’nin redüklenmesinde kullan›lacak hidrojenlerde 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


5. Ünite - Mikrobiyal Metabolizma119elektronlar ise do¤rudan ferrodoksini indirger ve sonra elektronlar NADP’ye aktar›l›r.CO 2 fiksasyonu için CO 2 PSI’den al›n›yorsa Fotosistem II fotosistem I’i indirgemedekullan›r. PSII H 2 O’dan elektronlar› transfer ederek oksijen oluflturur.Mor kükürt ve yeflil kükürt bakterilerinde ki fotosentez ise;6CO 2 + 12H 2 S+ Ifl›k enerjisi $ C 6 H 12 O 6 + 6H 2 O +12 S+ Enerjifleklindedir. Bu bakteriler hidrojen vericisi olarak H 2 S kullan›rlar. Bu bakterilerdekükürt (sülfür) granüller fleklinde hücre içinde (mor bakterilerde) veya d›fl›nda(yeflil bakterilerde) depolan›r. Fotosentetik bakteriler fotosentezin gerçekleflmesineyard›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 fotosentezdenfarkl› olarak sitoplazmik zar›n katlanmalar› sonucu oluflan tillakoidlerde gerçekleflir.Mor ve yeflil bakterilerde sadece fotosistem I bulunur su parçalanmas› veO 2 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 sitokromaaktar›l›r. Daha sonra ferrodoksine (demir-kükürt protein) verilir. NADP,NADPH 2 ’ye indirgenir. Fotosistem I’den aktar›lan elektronlar, H 2 S, di¤er kükürt bileflikleri,H 2 veya organik bir bileflik taraf›ndan sa¤lan›r. Bakteriyal fotosentez oksijentaraf›ndan inhibe edilir. Anaerobik ve mikroaerobik koflullarda gerçekleflir.Bakteriyal klorofiller daha uzun dalga boyundaki ›fl›¤› kullan›rlar.Fotokimyasal sistemlerin ifllevsel bileflenleri nelerdir?SIRA S‹ZDESIRA S‹ZDE6Mor kükürtsüz bakteriler Rhodopseudomonas, Rhodospirillum ve Rhodomicrobiumgibi türleri içermektedir. Bu bakteriler oksijensiz koflullarda DÜfiÜNEL‹M geliflirler. EnerjiyiDÜfiÜNEL‹M›fl›ktan ve hücre sentezi için karbon kayna¤› olarak organik asitlerden elde eder-ler. Bu organik asitler Clostridium türleri gibi zorunlu oksijensiz SORU bakterilerin fermentasyonSORUürünleridir. Mor kükürtsüz bakteriler yüksek H 2 S konsantrasyonuna to-leransl› de¤illerdir.D‹KKATKarotenoidler ikincil ›fl›k yakalay›c› pigmentlerdir. 400-550 nm (mavi-yeflil bölge)D‹KKATaras›ndaki ›fl›¤› absorblarlar. Bunlar ayn› zamanda fotosentetik yap›lar› fotook-sidatif zarardan da korurlar. Klorofil taraf›ndan kullan›lamayan SIRA dalga S‹ZDEboyundaki›fl›¤›n enerjisini klorofile aktar›rlar. Klorofil ve oksijen aras›ndaki reaksiyonlarda ortayaç›kan güçlü oksijen radikali singlet oksijenin zararl› etkisini de ortadan kald›-AMAÇLARIMIZr›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 rodopsinK ‹ T A Pbulunmaktad›r. Bu pigmentler fotosentetik olmayan fotofosforilizasyonla ›fl›k enerjisiniSIRA S‹ZDEK ‹ T A PATP enerjisine dönüfltürür.Fototrofik prokaryotlar›n ço¤u zorunlu veya fakültatif ototroftur. Organik birTELEV‹ZYONmolekülün oksidasyonu sonunda enerji, elektronlar ve CO 2 oluflur. CO 2 ’den hücreTELEV‹ZYONmateryalini oluflturmak için indirgeyici güç olarak elektronlara ve enerji kayna-¤› olarak da ATP’ye ihtiyaç vard›r. Calvin çevriminde afla¤›daki reaksiyon meydanagelir.‹NTERNET‹NTERNETCO 2 +3ATP+2NADPH 2$ CH 2 O+2ADPi+2Pi+2NADPBuradaki ATP ›fl›k reaksiyonlar›nda sentezlenir.


120 Genel Mikrobiyolojifiekil 5.8Calvin Çevrimi.SIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MDÜfiÜNEL‹MSORUSORUD‹KKATD‹KKATKaranl›k reaksiyonlarda ise ›fl›k gerekmez ve enzimler rol al›r, CO 2 ’nin kullan›ld›¤›evredir. SIRA COS‹ZDE2 yakalay›c›s› olarak Ribuloz-5-difosfat rol al›r (fiekil 5.8). Glikoz,SIRA S‹ZDEsukroz, niflasta gibi organik moleküller bu safhada üretilirler. Ribuloz-bifosfat-karboksilaz(RUBP), rubiloz bifosfat ve substrat olarak CO 2 ’i kullan›r. CO 2 , RUBP aAMAÇLARIMIZ aktar›larak AMAÇLARIMIZ fikse edilir. Ara ürün 3-fosfogliserik asit sentezlenir.Bu yol, Cyanaobacteria ve mor bakteriler taraf›ndan kullan›l›r. Yeflil bakterilerve metanojenler alternatif bir CO 2 fiksasyonu mekanizmas›na sahiptir. Ribuloz-bifosfat-karboksilaz›kullanamazlar. Metanojenler CO 2 ’yi karbonmonoksit dehidro-K ‹ T A PK ‹ T A Pgenaz ve asetil-CoA arac›l›¤› ile fikse ederler. Fotosentetik bakterilerde ise CO 2 fiksasyonuyol izi, TCA çevrimindeki dekarboksilasyon reaksiyonlar›n›n tersi fleklindemeydana gelir. Asetil CoA, pirüvata ve süksinil CoA , α-ketoglutarata ferrodok-TELEV‹ZYONTELEV‹ZYONsin arac›l›¤› ile indirgenir.‹NTERNEThttp://www.science.smith.edu/departments/Biology/Bio231/ ‹NTERNETadresinde metabolizma ile ilgilianimasyonlar› izleyebilirsiniz.B‹YOSENTEZAnabolizma ile besinlerden yararlan›larak yeni kimyasal maddeler sentezlenir.Hücre için gerekli makromoleküller yap›l›r. Makromoleküller monomerlerin polimerizasyonuile yap›l›r. Proteinler aminoasit, nükleik asitler nükleotit, polisakkaritlerfleker, lipidler ya¤ asiti polimerlerinden oluflur. Biyosentez reaksiyonlar› ile küçükmoleküller 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 bakterilerdeglikojen bitkilerde selluloz ve niflasta halinde polisakkaritler depo edilir. Po-


5. Ünite - Mikrobiyal Metabolizma121lisakkaritler gerekti¤inde y›k›larak enerji elde edilir. fiekerlerdeki polisakkaritlerinprimer yap›s› alt› karbonlu flekerlerdir ki buna heksoz denir. Heksozlar›n ço¤u glikozve 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 adenozindifosfoglikoz(ADPG)’dan sentezlenir (fiekil 5.9). UDPG, glikozun aktive edilmifl formudur.ADPG glikojen biyosentezinde, UDPG ise peptidoglikan ve Gram-negatif bakterilerded›fl membrandaki polisakkaritlerin biyosentezinde öncül maddelerdir.fiekil 5.9Polisakkarit vefiekerlerinBiyosenteziHücredeki polisakkarit ve flekerlerin sentezinde alt› karbonlu flekerlere ihtiyaçvard›r. Hücre glikoz içeren bir ortamda gelifliyorsa polisakkaritlerin sentezi gerçekleflir.Ancak glikoz yerine di¤er karbon bilefliklerinin bulundu¤u ortamlarda polisakkaritlerinsentezlenmesi için glikozun sentezlenmesigerekmektedir. Hücrede glikozun sentezlenmesi glikoneogenezolarak isimlendirilir.Glikoneogenez için bafllama preparat› fosfoenolpirüvat (PEP)’t›r. PEP’in büyük k›sm› oksalasetat’›n dekarboksilosyonuile trikarboksilik asit döngüsünden gelir(fiekil 5.10).Glikoz-6-fosfat glikoz metabolizmas›nda merkeziürün iken, UDPG glikoz anabolizmas›n›n merkezindeyer al›r.Hücre duvar›n›n ve di¤erheksoz içeren polimerlerinbiyosentezi için ihtiyaçduyulan hekzosun hücreiçinde sentez edilmesiglikoneogenez olarakisimlendirilir.fiekil 5.10GlikoneogenezPentoz SenteziHeksozlardan bir karbon atomunun ç›kar›lmas› ile beflkarbonlu flekerler oluflmaktad›r. Birkaç farkl› yolu bilinmektedir(fiekil 5.11). Bunlardan biri glikoz-6-fosfat’›noksidatif karboksilasyonudur. CO 2 ve befl karbonlu ribuloz-5-fosfatoluflur. 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.


122 Genel Mikrobiyolojifiekil 5.11PentozBiyosentezininAna Yollar›Aminoasit BiyosenteziProteinler yayg›n olarak 20 çeflit amino asittenoluflur. Aminoasitlerin biyosentezinde karboniskelet sentezlenir ve buna amino grubudahil olur (fiekil 5.12).Organik asitler + amin grubu = amino asitBirçok mikroorganizma nitrojen kayna¤›olarak amonyak azotunu kullan›r. Baz› enzimlerkarbon iskeletine amonyumun ilavesinikatalize edebilirler. Bu enzimlerden biriglutamat dehidrogenaz enzimidir. Bu enzimamonyak ve α-ketoglutarik asit’den glutamat›nsentezi için NADH’› kullan›r (flekil5.12).fiekil 5.12Amino Asit SenteziPürin ve PirimidinSenteziPürin ve pirimidinler nükleik asitlerin,vitamin ve koenzimlerin(ATP ve NADH) yap›s›nda bulunurlar.Pürin ve pirimidin biyosentezioldukça komlekstir.Pürin zincirleri aminoasitler,CO 2 , formil gruplar›ndan karbonve nitrojen atomlar›ndan yararlan›laraksentezlenir. Pürin biyosentezindebafllama materyali ribozfosfat bileflikleridir. Halkan›n sentezien küçük birimlerden bafllayarakdi¤er atomlar›n tek tek molekülekat›lmas›yla gerçekleflir.Pirimidin sentezinde önceorotik asit (temel molekül) sentezlenmekte,daha sonra bu moleküleflekerlerin 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 bilefliktengelir. Her bir malonil art›¤› ba¤›flland›¤›nda, bir molekül CO 2 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 C 12 -C 20ya¤ asitlerini içerir.


5. Ünite - Mikrobiyal Metabolizma123ÖzetA MAÇ1A MAÇ2A MAÇ3Enerji Üretimini Aç›klamak.Enerji ifl yapma kabiliyetidir. Kimyasal enerji,organik ve inorganik bileflikler oksitlendi¤i zamanortaya ç›kan enerjidir. Canl›larda kimyasalenerjinin kullan›m› oksidasyon-redüksiyon (redoks)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 primerelektron vericisi ve en son al›c› terminalelektron al›c›s› olarak bilinmektedir. Tamamlanm›flreaksiyon dizisinin net enerji de¤iflimi primerverici ve terminal al›c› aras›ndaki redoks potansiyellerifark›yla saptan›r. Hücrede iki çeflitelektron tafl›y›c›s› bulunur; bunlar hücre membran›ndakienzimlere s›k›ca ba¤lanm›fl olanlar vehücrede bir yerden di¤erine serbestçe diffüzlenebilenlerdir.En önemli serbestçe diffüzlenebilenelektron tafl›y›c›lar› NAD + (nikotinamid adenindinükleotid) ve NADP + (nikotinamid adenindinükleotid fosfat) d›r.Hücrede ATP oluflumunu aç›klayabilmek.Oksidasyon redüksiyon reaksiyonlar›n›n bir sonucuolarak a盤a ç›kan enerjinin saklanabilmesienerji üretiminde oldukça önemlidir. Bütüncanl›larda bulunan ve enerjiyi, enerji bak›m›ndanzengin fosfat ba¤lar› yoluyla depolayan sistem“Adenozinfosfat sistemi” dir. ATP’yi sentezlemekiçin hem kimyasal enerji hem de ›fl›k enerjisikullan›labilmektedir. Oksidasyon-redüksiyonreaksiyonlar› boyunca ATP sentezleme ifllemleri;substrat seviyesinde fosforilasyon, oksidatiffosforilasyon (elektron-tafl›n›m fosforilasyonu)ve fotofosforilizasyon olmak üzere üç flekildeolur.Organik bilefliklerin oksidasyonu ve ATP de enerjininsaklanmas›nda kullan›lan yol izlerini aç›klayabilmek,Tek bir bilefli¤in oksidasyonunu içeren reaksiyonlarserisi bir biyokimyasal yol izi olarak isimlendirilmektedir.Organik bilefliklerin oksidasyonuve ATP’de enerjinin saklanmas› için yol izlerifermentasyon ve solunum olmak üzere ikiana gruba ayr›lmaktad›r. Her iki ifllem ayn› ilkad›mla bafllar (Glikoliz), daha sonra aerobik veA MAÇ4A MAÇ5anaerobik olarak farkl› yollar izler. Heksozlar›n(glikoz vb.) ayr›flmas› için biyokimyasal yol oldukçabasittir. Glikozun anaerobik olarak 2 molekülpürivik aside sentezlenmesine glikoliz ad›verilir. Burada en önemli ara ürün pürivik asittir.Glikozise alternatif yol izleri de baz› mikroorganizmalartaraf›ndan kullan›lmaktad›r. Birçok canl›daglikoz oksidatif “Pentoz fosfat Yolu” (PP-yolu)ile parçalan›r. Burada substrat seviyesindefosforilizasyonla 2 ATP üretilir. Ribuloz-5-fosfatoluflur. Bu yol ile nükleik asit sentezi için gerekliolan 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› fermantasyonolarak isimlendirilir. Son hidrojen al›c›s› organikbir bilefliktir. Elde edilen ATP substrat seviyesindefosforilizasyonla üretilir.Bir bilefli¤in ilave elektron al›c›s› olarak O 2 kullan›larakokside edildi¤i ifllem solunumdur. Baz›mikroorganizmalar solunum zincirinde NADH 2 ’nin oksidasyonu s›ras›nda elektron al›c›s› olarakO 2 yerine baflka bir molekülü (N, SO 4 , S, C, KNO 3 ,NaNO3, CO 3 vb.) kullanabilirler. Bu anaerobiksolunum olarak isimlendirilir.Prokaryot ve ökaryot aras›ndaki solunum farkl›-l›klar›n› ortaya koyabilmek.Prokaryotlarda elektron tafl›n›m elemanlar› hücremembran›na gömülmüfltür ve proton hareket ettiricikuvvet oluflumu bu membran boyunca geliflmektedir.Ökaryotlarda elektron tafl›n›m ifllemive ATP sentezi, mitokondrium membranlar›ndameydana gelir.


124 Genel MikrobiyolojiA MAÇ6Mikroorganizmalarda fotosentezi de¤erlendirebilmek.Fotosentetik organizmalar, sahip olduklar› fotosentetikpigmentler sayesinde ›fl›k enerjisini depolayarakbasit inorganik bilefliklerden organikbileflikleri üretirler. Cyanobacteria, mor ve yeflilkükürt bakterileri ve Arkea domainine ait halobakteriler›fl›k enerjisini kimyasal enerjiye dönüfltürürler.Cyanobacteria oksijenli fotosentez yaparken,mor ve yeflil kükürt bakterileri bakteriyalfotosentez yaparlar. Ekstrem halofilik arkea isefotosentetik olmayan fotofosforilizasyonla fotosentezigerçeklefltirirler. Bakteriyal fotosentezdeelektronlar fotosistem I’den bir sitokroma aktar›-l›r. Daha sonra ferrodoksine (demir-kükürt protein)verilir. NADP NADPH 2 ’ye indirgenir. FotosistemI’den aktar›lan elektronlar, H 2 S, di¤er kükürtbileflikleri, H 2 veya organik bir bileflik taraf›ndansa¤lan›r.A MAÇ7Biyosentezi aç›klayabilmek.Anabolizma ile besinlerden yararlan›larak yenikimyasal maddeler sentezlenir. Hücre için gereklimakromoleküller yap›l›r. Makromoleküllermonomerlerin polimerizasyonu ile yap›l›rlar.Proteinler aminoasit, nükleik asitler nükleotit,polisakkaritler fleker, lipidler ya¤ asiti polimerlerindenoluflur. Biyosentez reaksiyonlar ile küçükmoleküller aras›nda ba¤lar kurularak küçük moleküllerdenmakromoleküller sentezlenir. Örne-¤in glikozdan glikojen, sellüloz ve polisakkaritleryap›l›r.


5. Ünite - Mikrobiyal Metabolizma125Kendimizi S›nayal›m1. Afla¤›dakilerden hangileri ATP sentezleme yollar›d›r?I. Substrat seviyesinde fosforilizasyonII. Oksidatif fosforilasyonIII. Fotofosforilizasyona. Yaln›z Ib. Yaln›z IIIc. I ve IId. I, II, IIIe. Hiçbiri2. Afla¤›daki elektron tafl›y›c›s›lar›ndan hangisi hücredebir yerden di¤erine serbestçe diffüzlenebilir?a. Sitokromb. Kinonlarc. CoAd. Flavinlere. NAD6. Afla¤›daki yol izlerinden hangisi hem aerobik ve hemde anaerobik mikroorganizmalar taraf›ndan kullan›l›r?a. Pentoz fosfatb. Anaerobik solunumc. Aerobik solunumd. TCAe. Hiçbiri7. Anaerobik solunumda elektron al›c›s› olarak afla¤›-dakilerden hangisi kullan›lmaz?a. SO 4b. O 2c. CO 3d. KNO 3e. NaNO 38. Afla¤›daki reaksiyon hangi yol izi s›ras›nda oluflur?3. Substrat seviyesinde fosforilizasyon afla¤›daki olaylar›nhangilerinde oluflur?I. SolunumII. FermantasyonIII. Anaerobik solunuma. Sadece solunumdab. Anaerobik solunumdac. Fotosentezded. Solunum, fermantasyon ve anaerobik solunumdae. Fotosentez ve fermantasyonda4. Glikozun fermantasyonu ile afla¤›daki ürünlerdenhangisi oluflmaz?a. pirüvatb. Laktik asitc. Etanold. Sue. Propionik asit5. Fermantasyonda ATP hangi yolla oluflur?a. Oksidadif fosforilizasyonb. Substrat seviyesinde fosforilizasyonc. Oksidadif fosforilizasyon ve substrat seviyesindefosforilizasyond. Fotofosforilizasyone. Hiçbiria. Glikolizb. TCA (Krebs)c. Pentoz fosfatd. Enter doudoroffe. Hepsi9. Afla¤›dakilerden hangisi bakteriyal fotosentez yapar?a. Cyanobacteriab. Mor yeflil kükürt bakterileric. Halofillerd. Metanojenlere. Hepsi10. Bir bakteri hücresi sakkaroz içeren bir ortama konursahücredeki polisakkaritlerin biyosentezi için hücrehangi olay gerçekleflir?a. Polisakkaritler sentezlenemezb. D›flar›dan ortama glikoz ilavesi olursa polisakkaritlersentezlenebilir.c. Hücrede glikoneogenez meydana gelir.d. Hepsie. Hiçbiri


126 Genel MikrobiyolojiKendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar›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›” konusunabak›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” konusunabak›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.S›ra Sizde Yan›t Anahtar›S›ra Sizde 1Mikroorganizmalar enerji kayna¤› olarak ya ›fl›¤› (fotosentetikler)ya da organik veya inorganik maddeleri(kemosentetikler) kullan›rlar.S›ra Sizde 2ATP fleklinde depolan›rS›ra Sizde 3Prokaryotlarda plazma membran›nda meydana gelir.Ökaryotlarda ise mitokondrial iç membranda meydanagelir.Yararlan›lan KaynaklarArda, 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. AnkaraMadigan, M.T, Martinko, J.M , Dunlap, P.V & Clark D.P.(2009). Brock Biology of Microorganisms, 12nci bask›.Pearson Education, Inc. San Fransisco.Öner, M. (2001). Genel Mikrobiyoloji. 4. Bask› Ege ÜniversitesiFen 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 bacteriology.Diversity of metabolism in Procaryoteshttp://www.textbookofbacteriology.net/metabolism.htmlTortora, G.J., Funke, B.R. & Case, C.L. (2007). Microbiologyan introduction. (9. Bask›). Pearson EducationInc., San Fransisco.Tunail, N. (2009). Mikrobiyoloji. Pelin Ofset. Ankara.Baflvurulabilecek Kaynaklarhttp://tr.wikipedia.org/wiki/Fotosentez, Eriflim tarihi:16/4/09http://highered.mcgraw-hill.com/olc/dl/120072/bio12.swf,Eriflim tarihi:16/4/09http://www.orlab.net/mikrobiyoloji/942300040.pdfS›ra Sizde 42ATPS›ra Sizde 5Prokaryotlarda 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 6Ifl›k yakalay›c› pigmentler, elektron tafl›n›m sistemi veATPaz enzimidir.


6<strong>GENEL</strong> M‹KROB‹YOLOJ‹Amaçlar›m›zBu 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 gruplardakiorganizmalar› tan›mlayabilecek,Bakteria domaini içerisinde yer alan flubeleri ve bunlar› oluflturan alt gruplardakiorganizmalar› tan›mlayabilecek,Virüsleri, viroidleri ve prionlar› tan›mlayabilecek,Virüslerde s›n›fland›rmay› tan›mlayabileceksiniz.Anahtar Kavramlar• Mikroorganizmalar›ns›n›fland›r›lmas›• Bergey’s Manual• 16S rRNA• Virüs• Arkea Domaini• Viroid• Bakteria Domaini• Prion‹çerik Haritas›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 (ARKEAVE BAKTER‹A)• V‹RÜSLER VE V‹RÜSLERDESINIFLANDIRMA• V‹RO‹DLER• PR‹ONLAR


MikroorganizmalardaÇeflitlilik - IR‹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 mikroorganizmagruplar›n›n hücresel olmayan mikroorganizmalar (virüsler, viroidler, prionlar),prokaryotlar (Arkea ve Bakteria) ile ökaryotlar (algler, protozoa ve funguslar)dan olufltu¤unu ö¤renmifltik. Bu ve bundan sonraki bölümde ise mikroorganizmalardakiçeflitlili¤i ö¤renece¤iz. Bu bölümde prokaryotlar ve hücresel olmayanmikroorganizmalardaki çeflitlilik verilecektir. 7. Ünite’de ise ökaryotik mikroorganizmalar›nçeflitlili¤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 kompozisyonlar›n›nanalizi gibi kemotaksonomik metodlar ço¤u durumda, morfolojik ve fizyolojiközelliklere dayanan klasik metodlardan daha üstündür. Bu yöntemler taksonlar›nayr›m› için kullan›labilecek bilgi sa¤lar, fakat organizmalar›n filogenetik akrabal›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 aras›ndakido¤al akrabal›¤› ortaya koyabilecek yeni bir prokaryotik sistemati¤in önerilmesisa¤lanm›flt›r.rRNA ribozom büyüklükleri prokaryotlarda ve ökaryotlarda olmak üzere 2 anagrupta incelenir (Tablo 6.1). Küçük alt ünite ribozomal RNA (rRNA); prokaryotlarda16S rRNA ve ökaryotlarda ise 18S rRNA’d›r.Evrensel filogenetik biraraç: rRNA küçük alt ünitesiprokaryotlarda 16S rRNA veökaryotlarda ise 18SrRNA’d›r.Canl›lar› filogenetik iliflkiye göre ilk kez alem üstü grup kabul edilen SIRA üç S‹ZDE domain alt›ndatoplayan kimdir?DÜfiÜNEL‹M1SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORUSORUD‹KKATD‹KKATSIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEAMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZ


130 Genel MikrobiyolojiTablo 6.1Prokaryot veÖkaryotlarda rRNABüyüklükleri.ProkaryotlardaÖkaryotlardarRNA’n›n Alt Üniteleri 5S, 23S, 16S 5S, 5,8S, 28S, 18SKüçük Alt Ünite 16S 18SKüçük alt üniteninbüyüklü¤ü (baz say›s›)Di¤er alt ünitelerinbüyüklükleri1500 nükleotid 1900 nükleotid5S: 120 nükleotid23S: 2904 nükleotid5S: 120 nükleotid5,8S: 160 nükleotid28S: 4718 nükleotid16S ve 18S rRNA’y› kodlayan genler, moleküler filogenetik çal›flmalarda, organizmalararas›ndaki akrabal›¤› anlamak için en s›k kullan›lan ve en yararl› genlerdir.Küçük alt ünite rRNA’lar›n dizi bazl› evrimsel analizlerde yayg›n olarak kullan›lmas›n›nnedenleri 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 (yeterlik›yaslama bilgisi veremez) ya da çok büyüktür (tüm dizinin ortaya ç›kar›l›panaliz edilmesi bak›m›ndan güçtür).SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORUD‹KKATSIRA S‹ZDE2Prokaryotlardaki SIRA S‹ZDE küçük alt ünite rRNA filogenetik çal›flmalar için neden uygundur?Canl›lar dünyas› moleküler filogeni çal›flmalar› ile 3 temel hat boyunca evrimleflmifltir.Bunlardan DÜfiÜNEL‹M ikisi tamamen mikrobiyaldir ve sadece prokaryotik hücrelerdenibarettir. Üçüncü hat ise ökaryotik canl›lar› içermektedir. Prokaryotlar Bakteriave Arkea, SORU 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.D‹KKATEvrensel 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 tarihindebir noktay› SIRA S‹ZDE temsil eder ki yeryüzündeki bütün yaflam›n ortak bir ata “EvrenselAta”y› paylaflt›¤›n› gösterir.AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZK ‹ T A PTELEV‹ZYON‹NTERNETDOMA‹NLER‹N ÖZELL‹KLER‹ VE DOMA‹NLERARASINDAK‹ FARKLARK ‹ T A PHücre Duvarlar›Peptidoglikan (muramik asit) hemen hemen tüm bakterilerin hücre duvar›nda bulunmaktad›r.TELEV‹ZYON Sadece Planctomyces-Pirella grubu üyelerinin hücre duvarlar› proteindenibarettir. Bunun yan›nda Mycoplasma-Chlamydia grubu ise hücre duvar›içermemektedir. Ökaryotlar ve arkebakteriler peptidoglikana sahip de¤ildir. Selülozveya kitinden ibaret hücre duvar› baz› ökaryotlarda bulunmaktad›r. Arkebakterilerdepseudopeptidoglikan, ‹NTERNET polisakkarit, protein veya glikoproteinden ibarethücre duvar› tipleri bulunabilmektedir. K›sacas› mikrobiyal hücre duvarlar› oldukçaçeflitlilik gösterebilmektedir ve Bakteria’y› Arkea’dan ay›ran en önemli özellikpeptidoglikan›n varl›¤› ya da yoklu¤udur.


6. Ünite - Mikroorganizmalarda Çeflitlilik - I131LipidlerArkea’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› gliseroldenibarettir. 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¤ asitlerininyerinde gliserole eter ba¤› ile ba¤l› fitanil ya da bifitanil tipte dallanm›fl hidrokarbonlarbulunmaktad›r. Lipid bilayer yerine lipid monolayer baz› hipertermofilikArkea 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›lmaktad›r.DNA kal›p görevini görürken oluflan ürün de RNA’d›r. Bakteri hücrelerininRNA polimerazlar› tek bir çeflittir ve kuaterner yap›dad›r. Bu klasik RNA polimerazα, β, β’ ve σ’ adl› 4 polipeptidin aktif polimeraz içinde 2:1:1:1 oranlar›ndakombinasyonundan oluflmaktad›r. Arkea RNA polimerazlar› ise Bakteria’ya göredaha komplekstir ve bunlar 8 veya daha fazla polipeptid içermeleriyle Ökaryotlarabenzerler. Ökaryotlar›n temel polimerazlar› 3 tanedir ve 10-12 polipeptidiçermektedirler.Protein Sentezinin Özellikleri3 domainin protein sentezleme makineleri, rRNA dizilimlerindeki ve protein sentezlemefaktörlerindeki 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.Morfolojik ve Genetik Özellikler Bakteria Arkea ÖkaryaProkaryotik hücre yap›s›DNA dairesel ve kovalent olarak kapal›Histon proteinlerine sahip olmaMembran ile çevrili nükleusHücre duvar›Membran lipidleriRibozomOperonlarmRNA’da poly A kuyru¤uGenlerde intron bölgelerPlazmidlerEvetEvetHay›rYokMuramik asit varEster ba¤l›70SEvetHay›rYokEvetEvetEvetEvetYokMuramik asit yokEter ba¤l›70SEvetHay›rYokEvetHay›rHay›rEvetVarMuramik asit yokEster ba¤l›80SHay›rEvetVarNadirTablo 6.2Üç Domain(Bakteria, Arkea veÖkarya) Aras›ndakiBaz› Farklar.M‹KROB‹YAL TAKSONOM‹Taksonomi, tüm canl›larda oldu¤u gibi mikroorganizmalar›n da ortak özelliklerineve akrabal›klar›na göre grupland›r›lmas› ifllemidir. Klasik taksonomi daha çokmorfoloji, hareket, beslenme ve fizyoloji gibi baz› temel fenotipik özelliklere dayanarakorganizmalar› s›n›fland›r›rken, modern taksonomi yada di¤er bir deyiflle


132 Genel Mikrobiyolojimoleküler taksonomi hücre içindeki biyomoleküllerin birinin veya bir kaç›n›nmoleküler analizini kullanarak s›n›fland›rma yapar. Polifazik yaklafl›m ise fenotipik,genotipik ve filogenetik metodlar› kullanarak son zamanlarda mikrobiyal taksonomialan›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 hibridizasyonoran› %70 den fazla olan prokaryotlar ayn› türden say›l›r.SIRA S‹ZDEBakterilerde SIRA tür kavram›n› S‹ZDE hat›rlay›n›z.3Prokaryotik organizmalar›n isimlendirilmesinin de ökaryotlarda oldu¤u gibi binomialsistem DÜfiÜNEL‹M kullan›larak yap›ld›¤›n›, ilk ismin genus (cins) ismi olup bir grup ya-DÜfiÜNEL‹Mk›n akraba türleri tan›mlad›¤›n›, büyük harfle bafllay›p, italik yaz›ld›¤›n› hat›rlayal›m.‹kinci isim SORU ise species (tür) ismidir ve o cinsin türünü tan›mlamaktad›r, küçükSORUharfle ve italik yaz›l›r. Örne¤in Escherichia coli, Escherichia: cins, coli: species.International Journal of Systematic and Evolutionary Bacteriology (IJSEB), yenibir türün tan›mlan›p ilk olarak adland›r›ld›¤› süreli yay›nd›r. Prokaryotik mikro-D‹KKATD‹KKATorganizmalar›n tek tek tan›mland›¤› ve her bir bakteri türünün özelliklerinin verildi¤itemel SIRA kaynaklar; S‹ZDE Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology (Vol 1:SIRA S‹ZDE2001; Vol 2: 2005; Vol 3-4-5: 2007) adl› 5 ciltlik kitap serisi ile The Prokaryotesadl› kitaplard›r.AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZK ‹ T A PTELEV‹ZYONfiekil 6.1Karfl›laflt›rmal›‹NTERNET 16S rRNA gendizi analizinedayal›Archaeafilogenetika¤ac›(Madigan veark., 2009).PROKARYOT‹K ÇEfi‹TL‹L‹K (ARKEA VE BAKTER‹A)K ‹ T A PI-ArkeaArkea domaini 16S rRNA dizi karfl›laflt›rmalar›na göre 2 ana flubeden oluflur: Crenarchaeotave Euryarchaeota (fiekil 6.1).TELEV‹ZYONMarine Euryarchaeota‹NTERNETMarine CrenarchaeotaHalobacterium EuryarchaeotaHalococcus ArchaeoglobusNatronococcusMethanobacterium MethanocaldococcusEkstremhalofillerHalophilicmethanogenMethanothermusCrenarchaeotaMethanosarcinaMethanospirillumThermoplasmaPicrophilusFerroplasmaEkstremasidofillerThermococcus/PyrococcusNanoarchaeumMethanopyrusPyrodictiumThermoproteusDesutfurococcusSulfolobusHipertermofiller


6. Ünite - Mikroorganizmalarda Çeflitlilik - I1331. fiube: EuryarchaeotaAfl›r› Derecede Halofilik (Tuz Sever) ArkeaAnahtar cinsler: Halobacterium, Haloferax, NatronobacteriumAfl›r› derecede halofilik bakteriler, tuz konsantrasyonunun oldukça fazla oldu-¤u günefl alt›nda suyun buharlaflt›¤› tuz havuzlar›, tuz gölleri, tuzlanm›fl et veya bal›kyüzeyleri gibi farkl› ortamlarda yaflayabilen bir gruptur. Bu organizmalar›n tuzgereksinimleri yüksektir ve hatta tuzun doyma noktas›na yak›n oldu¤u durumlardabile 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).fiekil 6.2%25 tuzkonsantrasyonunasahip besiyerindegelifltirilmiflpigmentli halofilikorganizmalar.Ülkemizde afl›r› derecede halofilik Archaea üyeleri için uygun olabilecek SIRA S‹ZDE bir do¤al ortamneresi olabilir?4SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MMetan-Üretici ArkeaAnahtar cinsler: Methanobacterium, Methanocaldococcus, MethanosarcinaEnerji metabolizmalar›n›n bir parças› olarak metan (CH 4 ) üreten SORU bu organizmalarmetanojenler, metan oluflum süreci metanogenez olarak adland›r›l›r. Hücreduvarlar›nda farkl›l›k gösteren bu grup üyeleri zorunlu anaeroblard›r ve kültürD‹KKATedilmeleri 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.SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORUMetanojen: Enerjimetabolizmalar›n›n birsonucu olarak metan D‹KKAT gaz›(CH 4 ) üreten organizmalaraverilen isimdir.SIRA S‹ZDEThermoplasmatalesAMAÇLARIMIZAnahtar cinsler: Thermoplasma, Ferroplasma, Picrophilus AMAÇLARIMIZFilogenetik olarak farkl›laflm›fl bu Arkea kolu termofilik ve asidofilik cinslerikapsamaktad›r. Bunlar bilinen en asidofilik prokaryotlar aras›ndad›r K ‹ T A ve P hatta PicrophiluspH 0’da bile geliflebilir. Thermoplasma ve Ferroplasma hücre duvar›ndanK ‹ T A Pyoksun olmalar› sebebiyle mikoplazmalara benzemektedirler. Thermoplasma kemoorganotroftur,kompleks besiyerinde optimum 55 °C’de veTELEV‹ZYONpH 2’de geliflir. PekTELEV‹ZYONçok Thermoplasma straini kendili¤inden ›s›nan kömür yataklar›ndan izole edilmifltir.Picrophilus optimum pH 0,7’de geliflen bir ekstrem asidofildir.‹NTERNET‹NTERNET


134 Genel MikrobiyolojiHipertermofilik Euryarchaeota: Thermococcales ve MethanopyrusAnahtar cinsler: Thermococcus, Pyrococcus, Methanopyrus.80 °C’nin üzerinde geliflen organizmalar “hipertermofiller” olarak adland›r›lmaktad›r.Afl›r› derecede s›cak termal çevrelerde yaflamlar›n› sürdürebilen Thermococcus,Pyrococcus ve Methanopyrus üyeleri de bu özelliktedirler. Thermococcusve Pyrococcus hipertermofilik Crenarchaeota’ya benzer fenotiptedir, Methanopyrusise metanojendir ve di¤er metanojenlere benzemektedir. Hipertermofilik olmas›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. H 2 , laktat, pürivat veya kompleks organik bilefliklerinoksidasyonunu veya sülfat›n sülfite indirgenmesini sa¤larlar. Ferroglobusüyeleri de Archaeoglobus ile iliflkilidir fakat sülfat› indirgemezler. Bunlar demir oksitleyenkemolitotroflard›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. Crenarchaeotagrubundan 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 veyadonmufl 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 sülfitleriiçeren 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 anaerobiközelliktedir. Kemoorganotrofik ya da kemolitotrofik (Sulfolobus’da her ikisibirden) enerji metabolizmas›na sahiptirler. Fermentasyon nadir olarak gözlenmekleberaber ço¤unluk anaerobik solunum yapar.Karasal Volkanik Habitatlardaki Hipertermofiller: Sulfolobales veThermoprotealesAnahtar 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. Sulfolobusüyeleri 90 °C s›cakl›¤a ulaflan pH 1-5 aras›nda sülfürce zengin asidik s›caksu kaynaklar›nda geliflebilmektedirler. Aerobik kemolitotrof özellikteki bu organizmalarH 2 S’i S veya H 2 SO 4 ’e oksitlerler ve CO 2 ’yi tek karbon kayna¤› olarak kullan›rlar.Thermoproteus ve Thermofilum cinsleri nötral veya hafif asidik s›cak su kaynaklar›ndayaflayan çomak flekilli hücrelerden ibarettir.


6. Ünite - Mikroorganizmalarda Çeflitlilik - I135Denizalt› 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. Pyrodictiumve Pyrolobus optimum geliflme s›cakl›¤› 100 °C’nin üzerinde olan organizmalard›r.Düzensiz diskler fleklindeki Pyrodictium hücreleri elementel kükürte yap›fl›kmiselyum benzeri tabaka fleklinde geliflirler. Pyrolobus fumarii geliflme s›cakl›¤›113 °C olan bilinen en termofil organizmad›r. Bunlar deniz diplerindeki hidrotermaldelik bacalar›nda yaflarlar. Ignicoccus 90 °C’de optimum geliflme gösterenve Gram-negatif bakterilerdekine benzeyen bir d›fl membran içeren yeni bir hipertermofildir.Bunlar ayn› zamanda daha önce de bahsedilen Nanoarchaeum üyeleriile kendilerinin konukçu oldu¤u simbiyont bir iliflki içerisindedirler. Staphylothermusüyeleri de 1 mikrometre çap›nda, küre fleklinde ve 100 hücreye kadar toplulukoluflturmufl 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 organizmalarAntartika çevresi gibi donma noktas›na yak›n sularda ve deniz sular›nda oldukçaönemli miktarlarda (mililitrede yaklafl›k 10 4 ) bulunmaktad›rlar.II-BakteriaKabaca birkaç bin civar›nda bilinen bakteri türü oldu¤unu varsayarsak bunlar›n tümünüyeterince ele alamayaca¤›m›z aç›kt›r. Bu nedenle filogenetik a¤aç kullan›larak,en iyi bilinen türleri ve özellikle de en fazla fenotipik bilgisine sahip olduklar›m›zaodaklanabiliriz. Prokaryotik çeflitlilik üzerine en ayr›nt›l› bilgiye “Bergey’sManual of Systematic Bacteriology” ve “The Prokaryotes” adl› kaynaklardan ulaflabilece¤inizdaha 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, Flavobacteria,Deferribacter, Cytophaga, Planctomyces/Pirellula, Verrucomicrobia, Chlamydia,Actinobacteria, Gram-Pozitif Bakteriler, Nitrospira ve Proteobacteria filogenetika¤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.


136 Genel Mikrobiyolojifiekil 6.3Bakteria domainiiçinde yer alangruplar (Madiganve ark., 2009)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 ifadeedilen 5 gruba sahiptir ve Gram-negatif, afl›r› derecede metabolik çeflitlilik gösteren,t›bbi, endüstriyel ve tar›msal öneme sahip organizmalar› içerir. Kemolitotrofik,kemoorganotrofik ve fototrofik türlere sahiptir. Anaerobik, mikroaerofilik vefakültatif aerobik formlar›, morfolojik olarak çok farkl› hücre tiplerini (kok, çomak,vb.) içerir.Bakteriyoklorofil: Çeflitlifototrofik bakterilerdebulunan fotosentetikpigmentlerdir.Bakteriyoklorofil içeren bugruplar fotosentez yaparama oksijen üretmezler.Mor Fototrofik bakterilerAnahtar cinsler: Chromatium, Ectothiorhodospira, Rhodobacter, RhodospirillumAnoksijenik (oksijensiz) fotosentezi gerçeklefltiren (Cyanobacteria’dan farkl›olarak oksijenin a盤a ç›kmad›¤› olay), bakteriyoklorofil ad› verilen klorofil pigmentlerive çeflitli karetonoid pigmentler içeren bakterilerdir. Morfolojik olarakfarkl› olduklar›ndan, bu organizmalar›n taksonomileri filogenetik, morfolojik vefizyolojik olarak gelifltirilmifltir.Mor Kükürt BakterileriFotosentezde CO 2 indirgenmesi için hidrojen sülfürü (H 2 S) elektron vericisi olarakkullanan mor bakteriler mor kükürt bakterileri ad›n› al›r. Sülfit elementel kükürte(S 0 ) oksitlenir ve hücre içindeki özel yap›larda saklan›r. Sonra sülfata oksitlendikçesülfür kaybolur. Thiosülfat (S 2 O 3 ) da bunlar taraf›ndan kullan›r ki laboratuvarkültürlerinin gelifltirilmesindeki yayg›n bir anahtar durumundad›r. Mor kükürt bak-


6. Ünite - Mikroorganizmalarda Çeflitlilik - I137terileri genellikle ›fl›k gören oksijensiz H 2 S’in birikti¤i göl ve di¤er sucul habitatlardabulunurlar ve biyolojik olarak üretilmifl H 2 S mor kükürt bakterisi y›¤›nlar›n›noluflmas›na yol açarlar.Mor Kükürtsüz BakterilerCO 2 indirgemek için sülfiti elektron vericisi olarak kullanmad›klar› düflünüldü¤ündenbu bakteriler kükürtsüz olarak adland›r›lm›flt›r. Ancak pek ço¤u sülfiti kullanabilir.Bunun yan›nda mor kükürt bakterileri için uygun olan (1-3 mM) sülfit düzeylerikükürtsüz mor bakteriler için toksik olabilmektedir. Anaerobik olarak karanl›ktasolunum yapabilen üyeleri olan bu grup fotoheterotrofi ad› verilen yetenekleriile 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 nitrossifiyeediciler (amonyak oksitleyiciler) ve nitriti oksitleyici gerçek nitirifikasyon bakterileriolmak üzere iki ayr› grubun ard›fl›kl› faaliyeti ile meydana gelir.Fotoheterotrofi: Ifl›¤›n enerjikayna¤› ve organik bilefli¤inkarbon kayna¤› oldu¤u birdurumdur.Kükürt ve Demir Oksitleyici BakterilerAnahtar cinsler: Thiobacillus, Achromatium, Beggiatoa.‹ndirgenmifl kükürt bileflikleri üzerinde kemolitotrof olarak geliflebilme kabiliyetiProteobacteria’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 denizyosun yataklar›, kanalizasyon ile kirlenmifl göllerin ve nehirlerin çamur tabakalar›gibi genellikle kükürtçe zengin habitatlarda bulunur.Hidrojen Oksitleyici BakterilerAnahtar cinsler: Ralstonia, AlcaligenesÇok çeflitli bakteriler H 2 ’yi tek elektron verici ve O 2 ’yi elektron al›c› olarak kullanarakgeliflme yetene¤indedir ve buna “knallgas” reaksiyonu ad› verilmektedir.Bu enerji metabolizmas›nda oksijen hidrojen ile indirgenmektedir. Bu organizmalar›nço¤u ototrofik olarak da geliflir ve kemolitotrofik hidrojen-oksitleyici bakterilerolarak burada grupland›r›l›rlar. Hem Gram-pozitif hem de Gram-negatif hidrojenbakterileri bilinmektedir. En çok çal›fl›lanlar› Ralstonia, Pseudomonas, Paracoccusve Alcaligenes cinslerinde s›n›fland›r›l›rlar.Metanotroflar ve MetilotroflarAnahtar cinsler: Methylomonas, Methylobacter.Metan (CH 4 ) do¤ada yayg›n olarak bulunmaktad›r. Oksijensiz ortamlarda metanojenikArkea 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.


138 Genel MikrobiyolojiPseudomonas ve PseudomonadlarAnahtar cinsler: Pseudomonas, Burkholderia, Zymomonas, Xanthomonas.Bu gruptaki bütün cinsler düz veya hafif e¤imli çubuk fleklinde, kemoorganotrofikve aerobik özelliktedirler. Xanthomonas birincil olarak bitkilerde nekrotikzon oluflturan ve sar› renkli pigmentleri ile karakterize edilen bir bitki patojenidir.Asetik asit BakterileriAnahtar cinsler: Acetobacter, GluconobacterGram-negatif, aerobik, alkol ve flekerlerin tamamlanmam›fl oksidasyonu ile sonürün olarak organik asitlerin birikimine yol açan hareketli çubuklard›r. Substratlar›etanol oldu¤unda asetik asit üretirler. Asidik flartlara oldukça fazla tolerans gösterirlerve 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 yetene¤indedir.Azotobacter cinsi büyük, Gram-negatif, obligat aerobik ve simbiyotikolmayan azot fikse etme yetene¤ine sahip çubuklard›r.SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORUD‹KKAT5Azot fikse edebilme SIRA S‹ZDE yetene¤indeki organizmalardan birini söyleyiniz.Neisseria, Chromobacterium ve Akrabalar›Anahtar cinsler: DÜfiÜNEL‹M Neisseria, Chromobacterium.Beta ve gama Proteobacteria’n›n bu grubu çok çeflitli mikroorganizmay› kapsamaktad›r.SORU Bunlar hem filogenetik olarak hem de Gram boyama, morfoloji, hareketeksikli¤i ve aerobik metabolizma ile birbirleri ile iliflkilidir. Patojenik türleri debar›nd›r›rlar.D‹KKATSIRA S‹ZDEEnterik BakterilerAnahtar cinsler: SIRA S‹ZDE Escherichia, Salmonella, Proteus, Enterobacter.Enterik bakteriler gama grubu Proteobacteria içinde oldukça homojen filogenetikgruptan ibarettirler ve fenotipik olarak Gram-negatif, spor oluflturmayan, hareketsizveya peritrik kamç› ile hareketli, fakültatif aerob, oksidaz negatif, basit besinselisteklere sahip, flekerleri çeflitli son ürünlere fermente eden çubuklar olaraktan›mlan›rlar. K ‹ Enterik T A P bakterilerin ço¤u insan, bitki ve hayvanlarda hastal›k etmenidirler.Bunun yan›nda endüstriyel öneme sahip strainleri de vard›r. Tart›flmas›zen çok bilinen üyesi E. coli’dir.AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZK ‹ T A PTELEV‹ZYON‹NTERNETTELEV‹ZYONVibrio ve PhotobacteriumAnahtar cinsler: Vibrio, PhotobacteriumGram-negatif, fermentatif metabolizmaya sahip, fakültatif aerobik Vibrio üyelerik›vr›ml› çubuklard›r. ‹NTERNET Gram-negatif polar kamç›l› çubuklar›n bir k›sm› ›fl›¤› yaymaözelli¤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 organlarasahiptir.


6. Ünite - Mikroorganizmalarda Çeflitlilik - I139RiketsialarAnahtar 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 edilememifllerdir.‹nsan hastal›klar›na sebep olurlar.SpirillaAnahtar cinsler: Spirillum, Bdellovibrio, Campylobacter.Spirilla üyeleri Gram-negatif, hareketli, spiral flekilli bakteriler olup çeflitli fizikselözelliklere sahiptirler. Kullan›lan baz› taksonomik kriterler hücre flekli, büyüklü¤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 içerisindekamç›l› o¤ul hücrelerin oluflumunu içeren benzersiz yaflam kabiliyetine sahiptir.Olumsuz flartlar sonucu o¤ul hücreler d›flar› do¤ru hareket eder ve k›l›f› arkadab›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, CaulobacterProteobacteria’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 prostekaolarak adland›r›l›r.Bu grupta hücre bölünmesi eflit olmayan hücre büyümesininbir sonucu olarak ortaya ç›kar. Bunun aksine tipik bakterilerdeki hücre bölünmesiise ikiye bölünme ve iki eflit hücrenin ortaya ç›kmas› fleklindedir. Bu bakterilerile tipik bakteriler aras›ndaki bir temel farkl›l›k tomurcuk veya saplar›n oluflumude¤il fakat, tek bir noktadan polar (kutupsal) büyüme ile yeni bir hücreninoluflmas›d›r. En iyi çal›fl›lm›fl tomurcuklanan iki bakteri kemoorganotrofik Hypomicrobiumve fototrofik Rhodomicrobium’dur. Bunlar filogenetiksel olarak yak›nakraba olup her ikisi de ince uzun hifin ucundan tomurcuklan›rlar.Prosteka: Baz› Bakteriagrubu üyelerinde her birhücrede iki veya daha fazlasay›da olabilen sitoplazmikç›k›nt›lard›r.Kayan (Süzülen) MyxobacteriaAnahtar cinsler: Myxococcus, Stigmatella.Prokaryotlar›n bir çeflidi kayma ad› verilen hareket flekline sahiptir. Kayan mikroorganizmalargenellikle uzun çubuklar veya filamentler fleklinde olup kamç› tafl›mazlar.Ancak yüzeylerle temas ettiklerinde hareket edebilirler. Bunlar›n bir grubu,meyve veren (fruiting) myxobacteria, fruiting bodies ad› verilen çok hücreli veilginç bir yap› sergilerler. Yaflam döngülerinde hücreleraras› iletiflimi içeren kompleksyaflam döngüleri bulunur. Filogenetiksel olarak Proteobacteria’n›n delta altbölümünde yer al›rlar ve bilinen prokaryotlar içerisinde en kompleks davran›fl veyaflam döngüsüne sahiptirler.


140 Genel MikrobiyolojiSülfat ve Sülfür ‹ndirgeyici ProteobacteriaAnahtar cinsler: Desulfovibrio, Desulfobacter, Desulforomonas.Delta grubu bu bakteriler için sülfat (SO 4 ) ve sülfür (S 0 ) oksijensiz flartlardaelektron al›c›s› olarak ifl görür. Hidrojen sülfit (H 2 S), hem sülfat hem de sülfürünürünüdür. Bu organizmalar 40’›n üzerinde cinse sahiptir ve disimilatif sülfat-indirgeyicibakteriler ve sülfür-indirgeyici bakteriler olarak isimlendirilirler.Buradaki disimilatif terimi, sülfür ya da sülfat›n enerji üretimi elektron al›c›s› olarakkullan›ld›¤› anlam›na gelmektedir. Bu bakteriler sucul ve karasal ortamlardayay›lm›fl durumdad›rlar ve çok fazla organik materyal ve yeterli seviyede sülfat içerentopraklarda Desulfovibrio bulunur.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.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 bulunabildi¤inive önemli ekolojik roller oynad›klar›n› göstermifltir.2. fiube: Gram-pozitif BakterilerSpor Oluflturmayan, Düflük GC, Gram-Pozitif Bakteriler: Laktik asitbakterileri 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 hayvanlar›nyayg›n paraziti olup, nadiren ciddi enfeksiyonlara neden olurlar.Laktik asit bakterileri Gram-pozitif çubuk veya kok olup, tek fermentasyon ürünüolarak laktik asit üretirler. Hepsi anaeorobik olarak geliflebilir. Süt ürünlerindeyayg›n olarak bulunurlar ve baz› strainler fermente süt ürünlerinin haz›rlanmas›nda(örne¤in L. delbrueckii) kullan›l›r.Listeria Gram-pozitif kokobasil olup, 3-5 hücrelik zincirler oluflturma e¤ilimindedir.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 organizmakontamine 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 kapsamaktad›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 filogenetikyak›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 antibiyotikleriüretirler. Botulizm C. botulinum, tetanos C. tetani, gazl› kangren C. perfringenstaraf›ndan oluflturulmaktad›r.


6. Ünite - Mikroorganizmalarda Çeflitlilik - I141Hücre Duvars›z, Düflük GC, Gram-Pozitif Bakteriler: MikoplazmalarAnahtar cinsler: Mycoplasma, SpiroplasmaMikoplazmalar hücre duvar› olmayan ve duvarl› organizmalar flekline dönüflmeyenorganizmalard›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 asitbakterileriAnahtar 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 hemenard›ndan çift tabaka olan hücre duvar›n›n d›fl katman›n›n kardefl hücreleri biraradatutmas› ile oluflur.Yüksek GC, Gram-Pozitif Bakteriler: MycobacteriumAnahtar cins: MycobacteriumMycobacterium cinsi çomak flekilli hücrelerden ibarettir ve gelifliminin baz› dönemlerindeasit-fast ad› verilen ay›rt edici boyanma özelli¤i gösterirler. Bu özelliksadece bu cinsin üyelerinin hücre yüzeylerinde bulunan ve mikolik asit ad› verilenözel bir lipid bilefleninden kaynaklanmaktad›r ve Mycobacterium cinsinin tan›mlanmas›ndabüyük öneme sahiptir.Filamentli, Yüksek GC, Gram-Pozitif Bakteriler: Streptomyces ve di¤erAktinomisetlerAnahtar cinsler: Streptomyces, Actinomyces.Aktinomisetler, dallanan filamentler oluflturan, Gram-pozitif ve filamentli büyükbir gruptur. Büyüme ve dallanman›n sonucu olarak, miselyum ad› verilen ve dallananfilamentlerden 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 uygulamalar›ndakullan›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› verilentipik havasal hifler oluflur. Bunlar koloni yüzeyinde oluflarak sporlar› meydanagetirirler. Streptomyces sporlar› “konidia” olarak adland›r›l›r ve Bacillus ve Clostridiumendosporlar› ile iliflkili de¤ildirler. Çünkü Streptomyces sporlar› çok çekirdeklisporoforlar›n basitçe ara duvarlarla bölünerek tek tek hücrelerin direk sporfleklini almas› ile meydana gelmektedir. Havasal filamentlerin ve spor tafl›yan yap›lar›nflekli 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.


142 Genel Mikrobiyoloji3. fiube: Cyanobacteria ve ProchlorophytesCyanobacteriaAnahtar cinsler: Synechococcus, Oscillatoria, Nostoc.Cyanobacteria fototrofik bakteriler içinde oldukça büyük ve heterojen bir grubukapsar. Bakteriler aleminin en temel gruplar›ndan birini temsil eder ve Grampozitifbakterilere uzak bir akrabal›k sergiler. Mor ve Yeflil bakterilerden temelolarak oksijenik fototrof olmalar› özellikleri ile ayr›lmaktad›rlar. Morfolojik çeflitlili¤ioldukça fazla bir gruptur. Hem tek hücreli hem de filamentli formlar› bilinmektedir.Hücre duvar yap›lar› Gram-negatiflere benzerdir ve duvarlarda peptidoglikanmevcuttur. Pek ço¤u, hücre gruplar›n› ya da filamentleri bir arada tutmayayarayan musilajl› zarf, k›l›f benzeri yap›lar üretir. Sadece klorofil a fleklinde tekbir klorofil formuna sahiptir ve fotosentezde ifl gören karakteristik biliprotein, fikobilinpigmentleri içerirler. Baz› filamentli Cyanabacteria heterosist ad› verilen,yuvarlak, görünüflte bofl, bir filament boyunca veya filamentin ucuna da¤›lm›flhücreler içerirler.ProklorofitlerAnahtar cinsler: Prochlorococcus, Prochloron, Prochlorothrix.Prochlorophytes üyeleri oksijenik fototrof olup, klorofil a ve b içerirler, fakat fikobiliniçermezler. 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 simbiyontuolarak bulunur ve laboratuvar flartlar›nda kültür edilememifltir.4. fiube: ChlamydiaAnahtar cins: ChlamydiaChlamydia cinsi organizmalar› çok az metabolik kapasiteye sahip zorunlu parazitikbakteriler olup ayr› bir flube oluflturmaktad›rlar. Gram-negatif hücre duvarlar›vard›r. Bilinen hücresel organizmalar içerisinde en basit biyokimyasal kapasiteyesahiptirler 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 penisilinveya sefalospirin gibi peptidoglikan sentezini inhibe eden antibiyotiklere dirençlidirler.Bu flubenin en ola¤an d›fl› özelliklerinden biri hücre içinde bölmeli yap›oluflturmalar›d›r. Kapsaml› bir iç hücre yap›s› sergilerler.6. fiube: VerrucomicrobiaAnahtar cins: VerrucomicrobiumBu flube üyeleri de prosteka ad› verilen sitoplazmik uzant›lara sahiptir. Verrucomicrobiumve Prosthecobacter cinsleri her bir hücrede iki veya daha fazla prostekaüretir. Hem ana hem de yavru hücreler hücre bölünmesi s›ras›nda prostekaiçerirler.


6. Ünite - Mikroorganizmalarda Çeflitlilik - I1437. fiube: FlavobacteriaAnahtar cinsler: Bacteriodes, Flavobacterium.Bacteriodes cinsi zorunlu anaerobik, spor oluflturmayan sakkarolitik, flekerlerifermentasyon ürünü olarak asetat ve süksinata fermente eden türleri içerir. Normaldeinsan ve di¤er hayvanlar›n sindirim sisteminde bulunurlar. Patojen de olabilirlerve 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 Cytophaga’yabenzerdir 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, ChlorochromatiumYeflil kükürt bakterileri kültür edilmifl izolatlar aras›nda sadece zorunlu anaerobikve fototrofik türleri içeren hareketsiz fototrofik bakterilerden oluflmufl ayr› birgruptur. Bakteriyoklorofil a ve bakteriyoklorofil c, d veya e’den herhangi birini içerirler.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 pallidumsifilis=frengi etmeni olup Treponema’n›n en iyi bilinen türüdür. Borreliacinsinin ço¤u türü insan ve hayvan patojenidirler. B. burgdorferi insan ve hayvanlar›etkileyen kenelerle bulaflan lyme hastal›¤› etmenidir. Halkasal de¤il linear kromozomtafl›yan bilinen tek prokaryot olduklar› için önemlidirler.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.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 kemoorganotrofikbakterileri içermektedir. Deinococci çeflitli karetonoidler nedeniylek›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.


144 Genel Mikrobiyoloji13. ve 14. fiube: Dipten Dallanan Hipertermofilik BakterilerAnahtar cinsler: Thermotoga, Thermodesulfobacterium, Aquifex, ThermocrinusBu flubeler Bakteria filogenetik a¤ac›nda köke yak›n bir yerden dallanma gösterirler.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 benzeribir 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›mlanm›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 bulunurkenvirüs protein ile çevrili bir nükleik asit içerir. Bu fazda virüs partikülü virionolarak ta adland›r›l›r ve metabolik faaliyet göstermez yani biyosentez fonksiyonlar›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. Virüskonukçunun metabolizmas›n› kendi ço¤almas›n› sa¤layacak flekilde yönlendirir.Bu nedenle virüsler hem hastal›k hem de kal›t›m için bir ajand›rlar. Hastal›k ajan›olduklar› zaman virüsler hücre içine girebilirler ve bu hücrelerde zararl› de¤iflimlereneden olurlar. Sonuçta hücre fonksiyonu durur ve hücre ölür. Kal›t›m ajan›olduklar› zaman ise, virüsler hücre içine girerler ve sürekli genetik de¤ifliklikleribafllat›rlar. Bu genetik de¤ifliklikler genellikle zararl› de¤ildir ve hatta yararl› bileolabilir.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 içerir.Hücrede RNA genellikle tek iplikli yap›dad›r. Tek iplikli RNA içeren virüsler dahayayg›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 hücreiçinde 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 önceRNA polimeraz taraf›ndan pozitif RNA’ya transkripsiyonu gerekir. Bununla birlikteRetrovirüs 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).


6. Ünite - Mikroorganizmalarda Çeflitlilik - I145fiekil 6.4VirüslerdeGenom Yap›s›Çeflitleri.Virüsler içerdikleri nükleik asitin büyüklü¤ü, miktar› ve çeflidine göre de farkl›l›kgösterir. Virüs tipine göre virionun içerdi¤i nükleik asit miktar› de¤ifliklik gösterir.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 baz›lar›ndade¤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›fland›rmakiçin hangi karakterler önemlidir ve virüs türü nedir? Virüslerde tür, benzerkarakterlere sahip olan ve ayn› veya çok yak›n konak türleri enfekte eden virüslertoplulu¤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 simetrisi(helikal/ikosahedral), virüs kimyasal yap›s› (zarfl›/zarfs›z) ve virüs nükleik asidininçeflidi (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 bakteriyofajlarvard›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 tar›msalönemi olmas›na ra¤men daha az çal›fl›lm›flt›r.Virüsler için yayg›n bir s›n›fland›rma sistemi henüz oluflturulamad›¤›ndan, günümüzvirüs 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 gösterenvirüslerin belli kategorilerde toplanmas›n› sa¤lar. Bu s›n›fland›rma sistemindeRomen rakam› ile belirtilen 7 s›n›f vard›r (Tablo 6.3).Virüs türü: benzerkarakterlere sahip olan veayn› veya çok yak›n konaktürleri enfekte eden virüstoplulu¤udur.


146 Genel MikrobiyolojiTablo 6.3Virüslerin BaltimoreSistemine GöreS›n›fland›r›lmas›.S›n›f Genom ve Ço¤alma flekli ÖrnekIIIIIIIVVVIVIIçift iplikli DNA virüsleritek iplikli DNA virüsleriçift iplikli RNA virüsleripozitif polariteli tek iplikli RNA virüslerinegatif polariteli tek iplikli RNA virüsleriters transkripsiyon yapan RNA virüsleriters transkripsiyon yapan DNA virüsleriT4ØX174Ø6MS2‹nfluenza virüsüRetrovirüsHepatit B virüsüUVTK 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› tak›mseviyesinden bafllar ve tür seviyesine kadar iner. ‹lgili takson son ekleri paranteziçinde belirtilmifl olarak flöyledir: tak›m (-virales), familya (-viridae), alt familya(-virinae), cins (-virus), tür (-virus).Günümüzde virüslerin s›n›fland›r›lmas›nda kullan›lan en önemli takson familyad›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›lmazlar,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. Bazenhastal›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) yaklafl›m›kullan›lacak ve virüsler hem konak hücrelerine hem de nükleik asitlerininçeflidine göre s›n›fland›r›lacakt›r.Prokaryotik Hücreleri Enfekte Eden VirüslerBakteria Domaini VirüsleriKonak hücre olarak Bakteria domaini prokaryotlar›n› enfekte eden virüsler (bakteriyofajlar)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 bakteriyofajlard›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 enfekteederler. RNA bakteriyofajlar› oldukça küçük (çaplar› yaklafl›k 25 nm)ve ikosahedral yap›l›d›r. Pek çok RNA bakteriyofaj›n›n nükleik asit baz dizilifliç›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.


6. Ünite - Mikroorganizmalarda Çeflitlilik - I1472. 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 bakteriyofajd›r.Bu özelli¤inden dolay› bakteri geneti¤inde bakteri mutantlar›n›noluflturulmas›nda kullan›l›r. Mutasyonlar konusunda daha fazla bilgiyi BakteriGeneti¤ine Girifl ve Mutasyonlar konusu 8. Ünitede bulabilirsiniz.fiekil 6.5Çeflitli Genom veMorfolojiye SahipBakteri Virüsleri.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 kompleksyap›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¤ fleklindedir.Arkea virüslerinin ço¤u mekik fleklindedir. Bu güne kadar Bakteria domainiprokaryotlar› enfekte eden hiçbir yuvarlak DNA içeren virüs saptanamam›flt›r.


148 Genel MikrobiyolojiÖkaryotik Hücreleri Enfekte Eden Virüslerti Bitki RNA VirüsleriBitki hücre duvarlar› oldukça serttir. Ancak bitkileri enfekte eden ve komflu hücreleregeçerek 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 mozaikvirüsüdür.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. Coronavirüshariç bu gruptaki virüsler pikarnovirüsler olarak adland›r›l›r (piko:küçük)ve tek, pozitif iplikli RNA içerirler.Kuduz, influenza ve ebola kanamal› virüsü gibi hayvan virüsleri ise negatif iplikliRNA virüsleridir. Günümüzde bakteriyofaj ve Arkea virüsleri içinde negatif iplikliRNA 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 kodlananenzimler içerdikleri düflünülmektedir.çi Bitki DNA VirüsleriBitki DNA virüsleri oldukça az say›dad›r. Tek hücreli Chlorella yeflil algleri genellikleserbest 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 transkriptazenzimi 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 flekildebaz› fonksiyonlar›n› yerine getirebilmek için yard›mc› virüse zorunlu ihtiyaç duyanvirüsler ise defektif virüsler olarak adland›r›l›rlar. Örne¤in E. coli’nin P4 virüsüço¤alabilir ancak genomu hiçbir kapsid proteini kodlamaz. Bu nedenle olgunbir faj oluflturabilmesi P2 faj›n›n varl›¤›na ba¤l›d›r.


6. Ünite - Mikroorganizmalarda Çeflitlilik - I149ViroidlerViroidler enfeksiyonel RNA molekülleri olup, protein k›l›f içermedikleri için virüslerdenayr›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 ipliklidairesel yap›daolmas›na ra¤menkatlanarak çift iplikliyap› oluflturabilir(fiekil 6.6).Pek çok önemlibitki hastal›¤›na nedenolduklar› için tar›msal öneme sahiptirler. Viroid çeflidine ba¤l› olarak ölümcülden,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.fiekil 6.6Viroid Yap›s›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. Sadeceprotein-parçalay›c› enzimlere hassast›rlar, nükleazlara hassas de¤ildirler ve buçal›flmalardan prionlar›n sadece proteinlerden olufltu¤u anlafl›lmaktad›r. Bu bulgularprionlar›n virüs olmad›¤›n› iflaret eder, peki öyleyse prionlar nas›l ço¤almaktad›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 olaraküretilir 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 fonksiyonunukaybederek proteazlara dirençli ve suda çözülemez hale gelmesine nedenolmaktad›r. Bu nedenle prionlar sadece konukçu enzimlerini bozmaz ayr›ca konukçuyakendi patojenik proteininin kopyalar›n› da sentezletmeyi baflarmaktad›r.1997 y›l›nda Amerikal› bilim adam› Stanley B. Pruisner Nobel ödülünü prion hastal›klar›ylave prion proteinlerle çal›flarak kazanm›flt›r. Bütün prion kökenli hastal›klar›nen 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 oluflturulmaktad›r:Creutzfeldt-Jacob Hastal›¤› (CJH), Gertsmann-Strausler Scheinker Sendromuve Kuru; insan, Scrapie; Koyun, Transmissible mink encephalopathy; Vizon,Chronic Wasting Disease; Geyik-kat›r, Bovine spongioform encephalopathy(BSE) (Deli Dana Hastal›¤›); S›¤›r-ineklerde saptanm›flt›r.


150 Genel MikrobiyolojiÖzetA MAÇ1A MAÇ2A MAÇ3Ribozomal RNA (rRNA) dizilerinin s›n›fland›rmadakiönemini aç›klayabilmek.16S ribozomal RNA yaklafl›k 1500 baz büyüklü-¤ünde olan ve Bakteria ve Arkea üyelerinin ribozomlar›ndaküçük 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›rmas›ndakullan›labilmektedir.Arkea, Bakteria ve Ökarya domainlerini tan›mlayabilmekve bu 3 domain aras›ndaki temelfarklar› aç›klayabilmek.Taksonomik anlam›yla biyolojik s›n›fland›rmadaen üst düzey “Domain” terimi ile ifade edilir. Canl›larArkea, Ökarya ve Bakteria olmak üzere 3farkl› domain içinde yer almaktad›rlar. Arkea domainive Bakteria domaini içinde yer alan canl›-lar›n hücre çekirdekleri belirgin bir zarla çevrilide¤ildir. Ökarya üyelerinin ise çekirdekleri zarlaçevrilidir. Arkea prokaryotlar içindeki Bakteria’danfilogenetik olarak ayr›lan gruptur. Bakteriada bunun tersi olarak, prokaryotlar içinde Arkea’danfilogenetiksel olarak ayr› olan gruptur.Ökarya; algler, protozoa, funguslar, bitkiler vehayvanlar olmak üzere tüm ökaryotik canl›lar›içeren gruptur. Bu 3 domain aras›nda hücre duvarlar›,membran lipidleri, RNA polimerazlar› veprotein sentezinin özellikleri bak›m›ndan baz›temel farklar bulunmaktad›r.Arkea domaini içerisinde yer alan flubeleri vebunlar› oluflturan alt gruplardaki organizmalar›tan›mlayabilmek.Arkea domaini Crenarchaeota ve Euryarchaeotaolmak üzere 2 ana flube içerir. Crenarchaeotahipertermofilik ve so¤ukta yaflayan üyelerdenoluflur. Euryarchaeota ise metanojenleri, afl›r› derecedehalofilleri, Thermoplasma ve baz› denizhipertermofillerini içermektedir.A MAÇ4A MAÇ5A MAÇ6Bakteria domaini içerisinde yer alan flubeleri vebunlar› oluflturan alt gruplardaki organizmalar›tan›mlayabilmek.Günümüzde, laboratuvarda kültür edilebilmifl 17Bakteria flubesi bilinmektedir. Bakteria domainitemel olarak Proteobacteria, Gram-pozitif Bakteriler,Cyanobacteria ve di¤er bakteri gruplar›ndanoluflur. 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› olmayanmikroorganizmalard›r. Virüsler zorunluhücre içi paraziti, içerdi¤i DNA veya RNA proteinbir k›l›f ile çevrili, nanopartiküllerdir. Bakterilerdengeçemedi¤i filtrelerden rahatl›kla geçerler.Viroidler ise protein içermeyen k›sa RNA parçalar›d›rve genellikle bitki hastal›klar›na neden olurlar.Prionlar ise nükleik asit içermeyen ve sadeceproteinden yap›l›, hayvanlarda merkezi sinir sistemihastal›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 kriterleridi¤er mikroorganizmalarda kullan›lanlardançok farkl›d›r. Virüslerin enfekte ettikleri konakhücre çeflidi (bitki/hayvan vs.), virüs simetrisi(helikal/ikosahedral), virüs kimyasal yap›s›(zarfl›/zarfs›z) ve virüs nükleik asidinin çeflidi(DNA/RNA, çift iplikli/tek iplikli) s›n›fland›rmadabir kriter olarak kullan›labilir. Virüsler enfekteettikleri konak hücreye göre bitki virüsleri,hayvan virüsleri, di¤er ökaryotik hücreleri enfekteeden virüsler ve bakteri virüsleri (bakteriyofajlar)olarak grupland›r›l›rlar. Virüsler için yayg›nbir s›n›fland›rma sistemi henüz oluflturulamad›-¤›ndan, günümüz virüs s›n›fland›rmas›nda Baltimores›n›fland›rmas› ve Uluslararas› Virüs TaksonomiKomitesi (UVTK) s›n›fland›rmas› olmaküzere iki ana sistem kullan›lmaktad›r.


6. Ünite - Mikroorganizmalarda Çeflitlilik - I151Kendimizi S›nayal›m1. Afla¤›dakilerden hangisi Ökarya ve Arkea domainleriaras›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 olma2. Klasik (Fenotipik) taksonomik analiz, afla¤›dakilerdenhangisini içermez?a. Hücrenin fizyolojik karakteristiklerib. Hücrenin morfolojik karakteristikleric. Hücrenin genom düzeyindeki özelliklerid. Hücrenin kimyasal karakteristiklerie. Hücrenin hareket özellikleri3. Mikrobiyolojide tür kavram› ve isimlendirme ile ilgiliolarak 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 hibridizasyonoran› %70 den fazla olan prokaryotlarayn› türden say›l›r.d. Ökaryotlar›n isimlendirilmesinde kullan›lan binomialsistem prokaryotlarda kullan›lmamaktad›r.e. Haploid olup efleysiz üreme gösterdikleri içinverimli döl verebilme kavram› prokaryotik organizmalariçin 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› kuaterneryap›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 olarakadland›r›ld›¤› süreli yay›n afla¤›dakilerden hangisidir?a. Bergey’s Manual of Systematic Bacteriologyb. The Prokaryotesc. International Journal of Systematic and EvolutionaryBacteriologyd. Microbiologye. Journal of Bacteriology6. Afla¤›dakilerden hangisi Arkea grubu üyelerinin genelözelliklerinden 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 bakterilerinözelliklerinden biri de¤ildir?a. Asit-fast boyanma özelli¤i göstermelerib. Yüksek GC oran› göstermeleric. Gram-negatif olmalar›d. Mikolik asit ad› verilen özel bir lipide sahipolmalar›e. Verem etmeni olan patojen üyelere sahip olmalar›8. Afla¤›dakilerden hangisi “Afl›r› Derecede HalofilikArkea” üyelerinin özelliklerinden biri de¤ildir?a. Tuz konsantrasyonunun oldukça fazla oldu¤uçevrelerde yaflarlar.b. Tuz gereksinimleri yüksektir.c. Tuz konsantrasyonunun art›fl›yla spor olufltururlar.d. Genellikle Gram-negatif boyan›rlar.e. Ço¤unlu¤u zorunlu aerobiktir.


152 Genel MikrobiyolojiKendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar›9. Afla¤›dakilerden hangisi revers transkriptaz enzimikullanan virüslerden biridir?a. Retrovirüslerb. Tütün mozaik virüsüc. Çiçek virüsüd. Paramecium bursaria Chlorella virüsü 1e. Rotavirüs10.Afla¤›dakilerden hangisi hayvanlarda prion hastal›¤›etmeni de¤ildir?a. Chronic Wasting Diseaseb. Bovine spongioform encephalopathy (BSE)c. Kurud. Scrapiee. Transmissible mink encephalopathy1. 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 VirüslerdeS›n›fland›rma” konusuna bak›n›z.10. c Ayr›nt›l› bilgi için “Prionlar” konusuna bak›n›z.S›ra Sizde Yan›t Anahtar›S›ra Sizde 1Carl WoeseS›ra Sizde 2Evrensel olarak da¤›lm›fl bir moleküldür, foksiyonelolarak sabittir, yeterince korunmufltur (yani yavafl birde¤iflim gösterir), yeterli uzunluktad›r.S›ra Sizde 3Di¤er strainlerden önemli derecede ayr›lan strainlertoplulu¤udur.S›ra Sizde 4Tuz GölüS›ra Sizde 5Azotobacter


6. Ünite - Mikroorganizmalarda Çeflitlilik - I153Yararlan›lan KaynaklarArda, 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.2 nd . Edn. New York. Springer.Ludwig, W. ve Klenk, H.P. (2001). Overview: aphylogenetic 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: 9/4/09Baflvurulabilecek Kaynaklarhttp://textbookofbacteriology.net/procaryotes.html,Eriflim tarihi: 9/4/09http://www.mikrobiyoloji.org/, Eriflim tarihi: 9/4/09http://www.biltek.tubitak.gov.tr/merak_ettikleriniz/index.php?kategori_id=7&soru_id=3956, Eriflim tarihi:9/4/09http://gsbs.utmb.edu/microbook/ch041.htm, Eriflimtarihi: 13/4/09http://www.mansfield.ohio-state.edu/~sabedon/biol3025.htm, Eriflim tarihi: 13/4/09http://www.forumti.com/saglik/6907-prion-hastaliklari.html, Eriflim tarihi: 13/4/09


7<strong>GENEL</strong> M‹KROB‹YOLOJ‹Amaçlar›m›zBu 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.Anahtar Kavramlar• Ökaryotik hücre• Ökaryotik mikroorganizmalar• Protist• Alg• Fungus• Endosimbiyoz• Hif• Misel• Konidia• Fagositoz‹çerik Haritas›Genel MikrobiyolojiMikroorganizmalardaÇeflitlilik - II• ÖKARYOT‹KM‹KROORGAN‹ZMALAR• ÖKARYOT‹K M‹KROB‹YALÇEfi‹TL‹L‹K• PROT‹STLER• ALGLER• FUNGUSLAR


MikroorganizmalardaÇeflitlilik - IIÖKARYOT‹K M‹KROORGAN‹ZMALARÖkaryotik 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, ökaryotikcanl›lar›n DNA’s› zarla çevrili bir nükleus içindedir. Ayr›ca pek çok ökaryotikcanl› 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” fotosentetikpigmenti hakk›ndaki bilgiyi ise yine ayn› kitapta “Bitkilerin Yap›s› ve ‹fllevi”ünitesinde (5. Ünite) bulabilirsiniz. Ökaryotik hücrelerin hücre duvar› ve hücremembran› yap›s› ile sadece mikrobiyal ökaryotik hücrelere özel organel olan“hidrogenozom” konusunu bu kitab›n 2. Ünite’sinde ö¤renmifltik. K›saca özetlersek;hayvan hücreleri hücre duvar› içermezler, bitki ve alg hücreleri ise farkl› kimyasalbileflimlerde yap›sal olarak sert hücre duvar› içerirler. Bitki ve alg hücre duvar›hücreyi tamamen çevreleyen kuvvetli amorf matriksten oluflan sellüloz (polisakkarit)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 selülozbelirli funguslar›n hücre duvar›nda da bulunmas›na ra¤men ço¤u fungus glikoztürevi bir polimer olan kitini içermektedir. Kitin hücre duvar›nda mikrofibrildemetleri halinde bulunmaktad›r. Mannan, galaktosan ve kitosan gibi di¤er polisakkaritlerise baz› fungal hücre duvarlar›nda kitin içine yerleflmifl haldedir. Ökaryotikhücreler 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 duvar›yap›s›na ait temel bileflenler Tablo 7.1’de verilmifltir.


156 Genel MikrobiyolojiTablo 7.1Ökaryotik hücreduvar› yap› tafllar›ÖkaryotlarAlgFunguslarMayaProtozoaSelüloz, hemiselüloz, pektin, silika, ksilan, mannan, alginik asit, fusinik asitKitin, polisakkarit, mannan, galaktosan, kitosanGlukan, mannanSilika, kalsiyum karbonatSIRA S‹ZDE1Ökaryotik organizmalardan SIRA S‹ZDE funguslar üzerine etkili olan antibiyotikler nelerdir?EndosimbiyozDÜfiÜNEL‹M Mitokondri DÜfiÜNEL‹M ve kloroplastlar›n kendilerine ait bir genetik materyalinin olmas›n›n yan›s›ra boyut ve morfolojik özellikleri ile de bakterilere benzer olmalar›ndan dolay›uzun zamand›r SORUonlar›n prokaryotik hücre soyuna ait oldu¤u ileri sürülmektedir.SORUEn eski kan›tlar mitokondrilerin serbest yaflayan, fakültatif aerobik bir alfa proteobakterioldu¤unu ve ökaryotik olan baflka bir hücre taraf›ndan hücre içine al›nd›-D‹KKATD‹KKAT¤›n› göstermektedir. Bu kan›tlara göre kloroplastlar ise bir siyanobakteridir ve yaklafl›k1,5 milyar y›l önce heterotrofik ökaryotik bir hüre taraf›ndan hücre içine al›nm›flt›r.Bu evrimsel SIRA S‹ZDEkan›tlar do¤rultusunda mitokondri ve kloroplast›n baflka birSIRA S‹ZDEhücre taraf›ndan içeri al›nmas› birincil endosimbiyoz olarak adland›r›lmaktad›r.Birincil endosimbiyozi destekleyen moleküler kan›tlar ise flu flekilde s›ralanabilir:AMAÇLARIMIZ1. Mitokondri AMAÇLARIMIZ ve kloroplastlara ait fonksiyonlar›n pek ço¤u nüklear DNA taraf›ndankodlanmas›na ra¤men ribozomal RNA, transfer RNA ve baz› fonksiyonelproteinlerin K ‹ T A P kodlanmas› kendilerine ait olan DNA taraf›ndan gerçekleflti-K ‹ T A Prilmektedir. Ayr›ca ço¤u mitokondriyal DNA ve tüm kloroplast DNA’s› bakterilerdeoldu¤u gibi kovalent olarak paketlenmifl halkasal bir flekle sahiptir.2. Ökaryotik nükleus bakterilerden türevleflmifl baz› genler içerir. Bu genlerTELEV‹ZYONTELEV‹ZYONmitokondri 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 kloroplastlar›n‹NTERNET hücre içine al›nmas›ndan sonra baz› genlerinin içinde bulunduklar›‹NTERNEThücreye 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 durduranbaz› 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 ökaryotikgrup 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›nmas›ile gerçekleflmektedir. Ancak baz› üyelerin (örne¤in; sillilerde) ikincil endosimbiyozile kazan›lm›fl olan kloroplast›n tekrar kaybedildi¤i de belirlenmifltir.


7. Ünite - Mikroorganizmalarda Çeflitlilik - IIÖKARYOT‹K M‹KROB‹YAL ÇEfi‹TL‹L‹KBu kitab›n ilk ünitesi ve Genel Biyoloji kitab›n›n 4. Ünitesinde ö¤rendi¤imiz üzereökaryotik mikroorganizma gruplar›n› algler, protozoa ve funguslar oluflturmaktad›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 SIRA yaklafl›mlar›n S‹ZDE hepsigeçerli olup, bu ünitede ökaryotik mikroorganizmalar en güncel flekli ile filogenetikyaklafl›ma (18S rRNA) göre s›n›fland›r›lmaktad›r. Bu nedenle, protozoa ve tekDÜfiÜNEL‹Mhücreli 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.SORU157SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORUK›rm›z› AlglerYeflil AlglerBitkiler‹K‹NC‹LENDOS‹MB‹YOZHayvanlarFunguslarFUNGUSLARMicrosporidlerHücresel C›v›k MantarlarPlasmodial C›v›k MantarlarAMOEBOZOAEntamoebalarGymnamoebalarKLOROPLAST SOYU(B‹R‹NC‹L ENDOS‹MB‹YOZ)CERCOZOANLARForamin- iferanlar Chlorarach-STRAMENOP‹LLERniophytler OomycetlerRadiolarianlarDiatomlarKahverengi AlglerAlt›n Sar›s› AlglerSillilerM‹TOKONTR‹YAL SOY(B‹R‹NC‹L ENDOS‹MB‹YOZ)fiekil 7.1D‹KKATD‹KKATÖkaryotik canl›laraait 18S rRNA’danSIRA S‹ZDEoluflturulmuflALVEOLATLARSIRA S‹ZDEDinoflagellatlarfilogenetik a¤açApicomplexanlar (Madigan ve ark.,Parabasalidler2009)AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZDiplomonadlarKinetoplastidlerEUGLENOZOAEuglenidlerK ‹ T A PTELEV‹ZYONK ‹ T A PTELEV‹ZYONÖkaryotik canl›lara ait filogenetik a¤aç yap›s›n›n tarihsel de¤iflimine ‹NTERNET http://comenius.susqu.edu/bi/202/DOMAINS/default.htmsitesinden bak›n›z.‹NTERNETPROT‹STLERKelime anlam› “ilk” ya da “orijinal” olan Protozoa olarak da adland›r›lan protistlerAntoni van Leeuwenhoek taraf›ndan gözlemlenmifltir. Bu grup hücre duvar› olmayan,ökaryotik tek hücreli canl›lar› içermektedir ve Ökarya domaini içinde yer almaktad›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 boyutasahiplerdir. 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 olmaküzere dört farkl› hareket organeli görülebilmektedir. Bu hareket organellerindenkamç› ve siller sabit olup, yalanc› ayaklar de¤iflken durumdad›r. Oluflan bir yalanc›ayak bir süre sonra kaybolabilir. Miyonemler ise sitoplâzmada yer alan lif yap›lar›olup hücrenin uzay›p k›salarak hareket etmesini sa¤lamaktad›r.Protistler yaflamlar› için gerekli enerjiyi aerobik solunum ya da anaerobik metabolizmaile kompleks olmayan karbonhidratlardan sa¤layan heterotroflard›r. Besinleriniise kendilerine özgü a¤›z yap›lar›, fagositoz, pinositoz ya da membran


158 Genel MikrobiyolojiKonjugasyon: Hücre temas›yoluyla genetik malzemeaktar›m›d›r.Kommensal: Tam parazitolmayarak baflkas›ndanveya baflkas› üzerinde veyabaflkas› ile beraberbeslenen.‹ntron: Ökaryotikgenomunda bulunan vekodlama yapmayan bölgeler.tafl›ma sistemi ile al›rlar. ‹çeri al›nan besin maddesi besin kofullar› içerisinde sindirilir.Bir grup protist ise yaflam›n› parazit olarak devam ettirir. Parazit protistler hücreiçi ya da hücre d›fl› parazit olarak iki flekilde bulunabilirler. Hücre d›fl› parazitlerkonakç›n›n sindirim sistemi, kan ve di¤er organlar›nda bulunurken hücre içiparazitler ise fagositoz ile veya hücre membran›n› delerek konakç› hücre içene girerler.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 görülmesinera¤men efleysiz üreme daha yayg›nd›r. Baz› protistler ise yaflam döngüleri boyuncaher 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 dölleme)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 gereksinimlerinifermentasyonla sa¤larlar. Diplomonadlar, eflit boylu iki çekirde¤e ve elektrontafl›ma proteinleri ve sitrik asit döngüsüne ait enzimlerden yoksun oldukça indirgenmiflbir 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 metabolizmaifllevini yerine getiren hidrogenozomlar içermektedir. Parabazalidler parazitya 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›rmaktad›r.EuglenozoonlarAnahtar Cinsler: Trypanosoma, EuglenaTek hücreli ve flagellal› ökaryotik canl›lard›r. Euglenozoon s›n›f›n› di¤er protistlerdenay›ran en önemli özellik ise flagellalar›nda kristal bir çubuk içermeleridir. Bumorfolojik özelli¤in görevi henüz bilinmemektedir. Baz› euglenozoonlar parazitkendi¤er baz›lar› ise fototrofik ya da kemoorganotrofiktir. Euglenozoon grubu Kinetoplastidve 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 olurlar.Trypanosoma yaklafl›k 20 µm uzunlu¤unda, ince ve hilal fleklinde küçük hücreleriolan ve insanlarda enfeksiyonlara sebep olan bir gruptur. Trypanosoma bruceikronik ve genellikle ölümcül olan Afrika uyku hastal›¤›na sebep olur. ‹nsanlar-


7. Ünite - Mikroorganizmalarda Çeflitlilik - II159da, bu parazit yaflar ve öncelikle kan dolafl›m›nda büyür, fakat hastal›¤›n ileri safhas›ndamerkezi sinir sistemini istila eder ve hastal›¤›n karakteristik sinirsel belirtisiolan beyin ve omurilik iltihaplanmas›na sebep olur. Parazit bir konakç›dan di¤erinesadece Afrika’n›n belirli bölgelerinde bulunan kan emici bir sinek olan Glossinasp. cinsine ait çeçe sine¤i taraf›ndan tafl›n›r. ‹nsandan kan emici sine¤e geçtiktensonra, 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 halindehücreyi 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 tanecikhalindeki materyaller huni fleklindeki oral girintiden bir besin vakuolüne fagositozile al›n›r ve vakuol içinde sindirim enzimleri ile parçalan›r.fiekil 7.2Paramecium hücreyap›s› ve silleri,100x.Silliler biri mikronükleus di¤eri de makronükleus olmak üzere iki çeflit çekirde-¤e sahip olmalar›yla protistler içinde eflsiz bir özellik gösterirler. Makronükleus büyümeve beslenme gibi temel hücresel fonksiyonlar› düzenlerken, mikronükleusise iki Paramecium hücresinin k›smi olarak birleflmesi ve konjugasyonla mikronükleusde¤ifliminin gerçekleflti¤i efleyli üremeyi kapsamaktad›r.


160 Genel MikrobiyolojiBiyolüminisan: Biyokimyasalreaksiyonlarla görülebilir›fl›k üretimi.Sporozoit: Sporozoonlar›nsporlar›ndan türeyen veyetiflkin hücreyi veren,nükleuslu küçük sitoplazmaparças›d›r.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 büyümefaktörlerini sentezleyerek beslenmede önemli roller üstlenirler. Silli protistlertermit rektumunda tafl›nan endosimbiyotik metanojenler (Arkea) ile kommensalbir yaflam sürmektedir. Bu organizmalar hidrogenozomda atmosfere sal›nanmetan meydana getirmek için pirüvat oksidasyonundan H 2 ’yi üretirler. Dahas› zorunluanaerobik 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 beraberhayvan parazitidir. Örne¤in; Balantidium coli esasen evcil hayvanlar›n ba¤›rsakparazitidir ancak bazen insanlar›n ba¤›rsak bölgesinde enfeksiyona neden olurve bu durumda Entamoeba histolytica taraf›ndan meydana getirilen dizanteri benzeribelirtiler oluflturur.Dinoflagellatlar: Alveolatlar›n ikinci grubu olan dinoflagellatlar yayg›n ve çokçeflitli deniz ve tatl› su fototrofik organizmalar›d›r. Flagella hücreyi çevirir ve dönmehareketini kazand›r›r. Bu özellik grubun dinofilagellata ad›n› almas›n› sa¤lam›flt›r(Dinos Almanca “dönen” anlam›ndad›r). Dinoflagellatlar uzunluklar› ve hücreyegirifl 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 biyolüminesanüretmesine ilaveten oldukça toksiktirler. Bu hücrelerin k›y› sular›ndagenellikle kirlilik ve s›cakl›k nedeniyle yo¤un süspansiyonlar oluflturmas›, organizmadabulunan parlak k›rm›z› ksantofil pigmentleri nedeniyle “k›rm›z› gel-git” olarakadland›r›l›r. Bu tür gel-gitler bal›k ölümleri ile sonuçland›¤› gibi grubun saksitoksinadl› bir toksin üretmesi ve bu toksinin de nerotoksik bir aktivitesinin olmas›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 insanlardaoluflan 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 üyelerizorunlu 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 gerçeksporlara 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› verilmektedir.Grubun ad› ise konakç› hücrelere tutunmay› sa¤layan organeller kompleksineait olan bir sporozoit ucun varl›¤›ndan türemifltir. Pek çok omurgal› ve omurgas›zapicomplexan için konakç› olmaktad›r. Baz› durumlarda ise yaflam döngüsününfarkl› aflamalar›nda farkl› konakç›lar kullan›lmaktad›r. En önemli apicomplexanüyelerinden 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.


7. Ünite - Mikroorganizmalarda Çeflitlilik - II161StramenopillerAnahtar Cinsler: Phytophthora, Nitzschia, DinobryonStramenopiller hem kemoorganotrofik hem de fototrofik organizmalar› içermektedir.Bu grubun üyeleri ço¤unlu¤u k›sa, saç gibi uzayan flagella tafl›r ve bu morfolojiközellik grubun bu ismi almas›nda önemli bir etkendir (Latincede stramen; kam›fl,pilos; saç anlam›ndad›r). Oomycetler, diatomlar ve alt›n sar›s› algler tek hücrelive ipliksi stramenopillerdir. Dördüncü üye olan kahverengi algler (Phaeophyta)ise çok hücreli organizmalard›r ve burada incelenmeyecektir.Oomycetler: Su küfleri olarak da adland›r›lan oomycetler ipliksi olarak geliflimgöstermeleri, çok nükleuslu hiflere sahip olmalar› ve funguslara ait morfolojiközellikleri gösteriyor olmalar› nedeniyle önceleri funguslar içerisinde grupland›r›lm›flt›r.Pek çok fungustan farkl› olarak yaflam döngüleri diploid efleysiz üremesafhas›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 duvarlar›fungal hücre duvar›nda bulunan kitin yerine selüloz içerir ve flagellal› hücreleresahiptirler. Birkaç fungus d›fl›nda tüm funguslar flagellas›zd›r. Dahas› pekçok fungusta indirgenmifl olan diploid faz oomycetlerde bask›nd›r. Bununla beraberoomycetler hif kütleleri halinde geliflmeleri, sucul ortamlardaki ölü bitkisel vehayvansal materyalleri tahrip etmeleri ile de ekolojik olarak funguslara benzerdirler.Bir oomycet olan Phytophthora infestans patateslerde geç yan›kl›k hastal›¤›-na sebep olmaktad›r.Oomycetleri funguslardan ay›ran özellikler nelerdir?SIRA S‹ZDESIRA S‹ZDE2Diatomlar: 100.000’den fazla tek hücreli deniz ve tatl› su fototrofik organizmas›n›içermektedir. Silikaya ilaveten protein ve polisakkaritten DÜfiÜNEL‹M oluflan ve ezilmeyeDÜfiÜNEL‹Mkarfl› dirençli hücre duvar› ile özelleflmifllerdir. Parçalanmaya karfl› onlar› koruyanbu duvar farkl› türlerde farkl› flekiller göstermektedir. Bu duvar SORU taraf›ndan oluflturuland›fl yap›ya frustul ad› verilmektedir. Diatom frustullar› tipik olarak morfolojiksimetri gösterirler. Örne¤in; yayg›n bir diatom olan Nitzschia radiyal simetriD‹KKATgöstermektedir. Diatom frustullar›n›n bozulmaya karfl› bu derece dirençli olmalar›SORUFrustul: Diatomlar›nkapsülü, kabu¤udur.D‹KKATonlar› en iyi bilinen tek hücreli fosiller de yapmaktad›r.Alt›n sar›s› algler: Chrysophytler de denen alt›n sar›s› algler SIRA birincil S‹ZDE tek hücreliSIRA S‹ZDEdeniz ve tatl› su fototroflar›d›r. Baz› türler kemoorganotroftur ve beslenmeleri yafagositoz yoluyla ya da çözünür organik bilefliklerin sitoplazmik membrandan tafl›nmas›ile gerçeklefltirilir. Dinobryon gibi baz› alt›n sar›s› algler tatl› sularda kolo-AMAÇLARIMIZni halinde bulunurlar. Ancak pek çok alt›n sar›s› alg tek hücrelidir ve farkl› boylardaiki flagellan›n aktivitesi sayesinde hareketlidir. Alt›n sar› - kahverengi renklerdeK ‹ T A Polmalar› nedeniyle bu flekilde isimlendirilmifllerdir. Bu ise kloroplast pigmentininK ‹ T A Pkahve 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 grupTELEV‹ZYONüyeleri k›rm›z› alg kloroplastlar›nda bulunan fikobilinlerden de yoksundurlar.TELEV‹ZYONCercozoonlar ve RadiolarianlarCercozoonlar ve Radiolarianlar beslenmelerini ve hareketlerini ‹NTERNET sa¤layan ip benzeriyalanc› 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.‹NTERNET


162 Genel MikrobiyolojiCercozoonlar: Cercozoa, chlorarachniophytleri ve foraminiferanlar› içermektedir.Chlorarachniophytler fototrofik amip benzeri organizmalard›r ve etrafa da¤›-l›m için bir flagellaya sahiptirler. Kloroplast edinmeleri ise ikincil simbiyoze bir örnektir.Foraminiferanlar özellikle k›y› sular›nda yaflayan deniz organizmalar›d›r.Testa denen bomba benzeri yap›lar oluflturmalar› ay›rt edici özellikleridir. Testa tipikolarak kalsiyum ve karbonat gibi mineraller ile kuvvetlendirilmifl organik materyallerdenoluflmaktad›r. Hücre testaya s›k›ca tutunmam›flt›r ve amoeba benzerihücre beslenme esnas›nda bomba benzeri bir görüntü oluflturacak flekilde büyüyebilir.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 bundandolay› 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 testas›hücre öldü¤ünde okyanus taban›na çöker ve zamanla ayr›flan hücre materyallerineait 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› kullanansucul ve karasal protistlerin farkl› bir grubudur. Amoebozoa’n›n ana gruplar›;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. Amoboidhareket sitoplazmik ak›fl›n bir sonucu olarak meydana gelir. Sitoplazmik hareketökaryotik hücrelerdeki sitoplazmik membran›n hemen alt›ndaki ince bir tabakaolan 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 omurgas›zlar›nparazitidir. Genel yaflam ortamlar› oral boflluklar veya hayvanlar›n ba¤›rsakbölgeleridir. Örne¤in; Entamoeba’n›n birkaç türü hastal›¤a sebep olmaks›z›ninsanlar› enfekte eder. Ancak bu cinse ait Entamoeba histolytica insanlarda patojendirve amipli dizanteriye, kanl› diyare ile sonuçlanan ba¤›rsak bölgesi ülserleflmesineneden olur. Bu parazit su, g›da ve yemek kaplar›n›n fekal kontaminasyonuylaoluflan kistlerin tafl›nmas› ile bir insandan di¤erine bulafl›r.C›v›k mantarlar: C›v›k mantarlar benzer yaflam döngüleri göstermeleri ve yay›lmakiçin 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 öncelikleyaprak, çöp, a¤aç gövdesi ve toprak gibi ayr›flan bitki materyalleri üzerindeyaflar. Besinleri ço¤unlukla fagositoz ile yutulan mikroorganizmalardan özelliklede bakterilerden ibarettir. C›v›k mantarlar kendilerini uzun bir süre vejetatif safhadatutabilirler fakat sonuçta faaliyet göstermeyen halde kalabilen spor benzeriyap›lar oluflturabilirler ve daha sonra tekrar çimlenerek aktif amoeboid safhaya


D‹KKATD‹KKATSIRA S‹ZDESIRA S‹ZDE7. Ünite - Mikroorganizmalarda AMAÇLARIMIZÇeflitlilik - II AMAÇLARIMIZ 163geri dönebilirler. Plasmodial c›v›k mantarlar; 2 nükleusa sahiptir ve kütlesel sitoplazmikak›nt› ile ameboid hareket sa¤layabilirler. Hücresel c›v›k mantarlar ise tekK ‹ T A Pnükleusa sahip olup hareket ve beslenme bireyseldir.TELEV‹ZYONPlasmodial c›v›k mantarlar ile hücresel c›v›k mantarlar aras›ndaki temel SIRA S‹ZDE farkl›l›klar› karfl›laflt›r›n›z.3K ‹ T A PTELEV‹ZYONSIRA S‹ZDEProtistler ile ilgili ayr›nt›l› bilgi ve görsel materyal için http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/P/Protists.htmlsitesine bak›n›z.DÜfiÜNEL‹M‹NTERNETSORUALGLERDÜfiÜNEL‹M‹NTERNETSORUAlgler ya tek hücrelidir ya da koloni yaflam› sürdürmektedir. Pek çok alg klorofilD‹KKATD‹KKATiçermektedir 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 SIRA selüloz S‹ZDE fibrilleri ksilan,manan, alginik asit ya da fusinik asit gibi di¤er baz› polisakkaritler ile modifi-SIRA S‹ZDEye olmaktad›rlar. Ço¤u alg flagella varl›¤› sayesinde hareketlidir ve algler sillere sahipde¤ildir. Sucul habitatlar›n yan› s›ra nemli topraklarda, yüzme havuzlar›nda, AMAÇLARIMIZAMAÇLARIMIZgöllerde ve akvaryumlarda yaflamlar›n› sürdürebilirler. Üç flekilde üreme gösterirler.Bunlardan birincisi vejetatif üremedir ve koloni oluflturduktan K ‹ Tsonra A P hücrelerinK ‹ T A Pbölünmesi ile gerçekleflir. ‹kinci tip üreme flekli olan efleysiz üreme ise alg hücrelerininyeni bir birey oluflturmak üzere ana bireyden ayr›lmas› ve farkl›laflmas› ilegerçekleflir. Üçüncü üreme tipi olan efleyli üremede ise ayn› veya farkl› bireylereTELEV‹ZYONTELEV‹ZYONait 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 ‹NTERNET hücresi taraf›ndanyutulma 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 gerçeklefltirirler.Daha sonra bu öncül fotosentetik protistler k›rm›z› ve yeflil algler olarakiki soya ayr›lm›flt›r.‹NTERNETTek Hücreli K›rm›z› AlglerAnahtar Cins: CyanidioschyzonRhodophyta da denilen k›rm›z› algler ço¤unlukla deniz ortamlar›nda bulunurlar ancakbirkaç 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 ortamlar›nda,hücre daha fazla fikoeritrin üretir ve daha koyu k›rm›z› bir renk al›rlar. Hâlbukis›¤ 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 yosunlar›ndabulunurlar 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 morfolojideolabilirler ve s›kl›kla çok hücreli diploid ve haploid özellikler sergilemektedirler.


164 Genel MikrobiyolojiSIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORUD‹KKATSIRA S‹ZDE4Agar›n kullan›m SIRA alan› S‹ZDEve amac› nedir?Tek Hücreli Yeflil AlglerDÜfiÜNEL‹MAnahtar Cinsler: Chlamydomonas, VolvoxChlorophyta olarak da adland›r›lan yeflil algler onlara karakteristik yeflil renkleriniveren klorofil SORU a ve b içeren kloroplasta sahipken fikobilinlerden yoksundur. Fototrofikpigment 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 iseD‹KKATnemli toprak ya da karda bulunurlar. Bir k›sm› ise likenler ile simbiyotik iliflki içindedir.Bilinen en küçük ökaryotlardan birisi yaklafl›k 2 µm hücre çap› ile denizSIRA S‹ZDEplanktonlar›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.AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZK ‹ T A PTELEV‹ZYON‹NTERNETHif: Bir fungusu oluflturandallanm›fl ipliksi yap›d›r.Misel: Dallanm›fl hiflerin biraraya gelerek oluflturduklar›topluluklard›r.FUNGUSLARK ‹ T A PFunguslar küf, flapkal› mantar ve mayalar› içeren büyük ve yayg›n bir gruptur.Yaklafl›k olarak bilinen 1.5 milyon türü mevcuttur. Funguslar çeflitli habitatlardabulunabilir. TELEV‹ZYON Baz› funguslar sucul olup kaynak sular›nda bulundu¤u gibi birkaç fungustürü de denizlerde bulunmaktad›r. Ancak pek çok fungus karasal habitata sahiptir.Bu tip funguslar toprak ve ölü bitki materyalleri üzerine yerleflmifl olup organikkarbonun mineralizasyonunda önemli bir role sahiplerdir.Hayvan ‹NTERNET 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, polisakkaritler,enzimler ve vitaminler gibi ekonomik olarak önemli maddelerin üreticileriolarak 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›mlar›ndanbüyürler. Bu apikal büyüme flekli funguslar› hemen hemene di¤er tüm organizmalardanay›r›r. Dallanm›fl hiflerin oluflturdu¤u topluluklara misel denir (fiekil7.3) ve miseller gözle görülebilir.fiekil 7.3a. Çimlenen küfsporu,b. Bölmesiz hif,c. Bölmeli hif,d. MiselABCD


7. Ünite - Mikroorganizmalarda Çeflitlilik - IIFungusun beslendi¤i organik materyalin içinde veya üzerinde her bir hifin dallanmas›sonucu meydana gelen misel yap›s› karmafl›k bir a¤ fleklindedir. Misela¤›ndaki hif dallar› yüzeyden havaya do¤ru yükselirler ve havasal dallar›n üzerindekonidia ad› verilen sporlar meydana gelir.Konidia, efleysiz spor yap›lar› da olup genellikle renkli ve kurumaya karfl› dirençlidir.Konidia funguslar›n bir yerden di¤er bir yere tafl›nmas›nda rol oynamaktad›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). Baz›funguslar ise (örne¤in; flapkal› mantarlar) makroskobik üreme yap›lar›na sahiptirlerve bu üreme yap›lar› içlerinde milyonlarca sporu bar›nd›rmaktad›rlar. Funguslar›nbir grubu olan mayalar ise tek hücreli yap›dad›rlar.165Konidia: Funguslar›n efleysizüremesini sa¤layanyap›lard›r.fiekil 7.4a. 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.Fungal Beslenme ve FizyolojiFunguslar basit bir beslenme gereksinimine sahip olan kemoorganotrof canl›lard›rve pek ço¤u aerobtur. Polisakkarit ve protein gibi kompleks organik bilefliklerihücre d›fl› enzimleri sayesinde fleker, peptit, aminoasit ve benzeri bileflenlerineparçalayarak beslenirler. Enzimatik parçalama ile ortaya ç›kan bu monomerik bilefliklerfungal 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 funguslarise 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. Funguslarbu materyallerde bulunan selüloz veya lignini karbon ve enerji kayna¤› olarakkullanma e¤ilimindedir. Karbon kaynaklar›ndan selüloz’u parçalayan funguslaresmer çürüklük’e, selülozu ve lignini parçalayanlar ise beyaz çürüklük’e sebepolurlar. Beyaz çürüklük oluflturan funguslar özellikle ormanlarda a¤açlar›n köklerindeana 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 gereklidir.Demir, çinko, bak›r, manganez ve molibdenum ise mikroelementler aras›n-Kemoorganotrof: Enerjikayna¤› olarak kimyasalbilefliklerin, elektron kayna¤›olarak da organikmaddelerin kullan›lmas›d›r.


166 Genel Mikrobiyolojidad›r ve çok düflük oranda talep edilmektedirler. S›cakl›k ihtiyaçlar›na bak›ld›¤›ndaise oldukça de¤iflken tepkiler sergiledikleri gözlemlenmektedir. Spor yap›s›nasahip olmalar› funguslar›n farkl› s›cakl›klara karfl› dayan›kl› olmalar›n› sa¤lamaktad›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 geliflimlerikaranl›kta gerçekleflirken üreme yap›lar›n›n oluflumunda ise ›fl›k gerekli olmaktad›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 fungusgrubu için % 65-75 aral›¤›ndad›r. Geliflimlerini etkileyen di¤er koflullar›n uygunolmas› durumunda genifl bir hidrojen iyonu yo¤unlu¤u aral›¤›na dayanma gücügöstermektedirler. Pek çok fungus düflük pH ve yüksek s›cakl›k gibi ekstremçevresel koflullarda büyüyebilir ve bu özellik ise funguslar›n g›da ürünleri, mikrobiyalkültür ortamlar› ve yüzeylerde yayg›n bir kontaminant olmas› ile sonuçlanmaktad›r.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.Funguslar›n EkolojisiFunguslar heterotrof olmalar›ndan dolay› tüm enerji ihtiyaçlar›n› organik besinlerinöncül formlar›ndan sa¤larlar. Bu özelliklerinden dolay› da ototrofik olan fotosentetikve kemosentetik organizmalara benzemezler. Pek çok fungus basit inorganikbesinleri kullanarak kendi aminoasit, ya¤ ve vitaminlerini sentezleyebilir fakatheterotrofik 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 funguslaryararl› 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 Deuteromycetesolarak grupland›r›lm›fl olup “imperfect fungus” ad›n› al›rken, efleyli üremeyesahip 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 flekildegerçekleflmektedir. Efleysiz üreme ile meydana gelen spor tipleri; oidium, konidospor,sporangiospor, zoospor ve klamidospordur. Bölmeli hiflerde bulunan hücreleraras› bölmenin kal›nlaflmas› sonucu hücrelerin birbirinden ayr›lmas› ile oidium(artrospor) denilen sporlar meydana gelir. Konidiosporlar (konidia) hif üzerindekidallanm›fl halde olan ve konidiofor denilen yap›lar›n ucunda tek tek, kümeveya 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).


7. Ünite - Mikroorganizmalarda Çeflitlilik - II167fiekil 7.5Funguslar›n efleyliveya efleysizüremesini sa¤layanfarkl› spor tipleri(Cappuccino veSherman, 1987).Efleyli Üreme: Baz› funguslar efleyli üremenin bir sonucu olan sporlar meydanagetirirler. Bu sporlar ya tek hücreli gametlerin ya da gametangium denilenözelleflmifl hiflerin birleflmesi ile oluflurlar.Alternatif olarak, efleyli sporlar iki haploid hücrenin diploid bir hücre meydanagetirmek üzere birleflmesi ile meydana gelebilir. Bu birleflmeyi haploid bireyleroluflturmak üzere mayoz ve mitoz bölünmeler takip eder. Gruba ba¤l› olmaküzere farkl› efleyli sporlar üretilmektedir. Efleyli üreme sonucu meydana gelensporlar bir kese (askus) içinde meydana geliyor ise “askospor” ad›n› almaktad›r(fiekil 7.6). Mayalar özellikle de ekmek yap›m›nda kullan›lan maya türleri askosporasahip olan funguslara örnek olarak verilebilir. Sopa fleklinde bir yap›n›n(basidium) sonunda üretilen efleyli sporlar ise “basidiospor” ad›n› almaktad›r (fiekil7.5). 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 makroskobikolarak görülebilirdir.Gamet: Çeperi bulunmayanefleyli üreme hücreleri,sperma ve yumurta (Tekbafl›na geliflip yeni bir fertoluflturamazlar).Gametangium: Efleyhücrelerini (gametlerini)üreten özelleflmifl birhücredir.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.fiekil 7.6a. Askuslar içindebulunanaskosporlar›tafl›yan askokarpyap›s› (250x) veb. Askosporlar›n(6000x.)Scanning elektronmisroskobikgörüflleri.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, yenihif ve misel a¤› oluflturabilir.


168 Genel MikrobiyolojiFunguslar›n Sistemati¤iRibozomal RNA küçük alt ünite (18S rRNA) baz dizisine dayal› olarak gerçeklefltirilenfilogenetik s›n›fland›rmaya göre funguslar Chytridiomycetes, Zygomycetes,Glomeromycetes, Ascomycetes ve Basidiomycetes olmak üzere befl farkl› s›n›fa ayr›lmaktad›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.SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹M5ChytridiomycetesAnahtar Cinsler: Allomyces, BatrachochytriumChytridiomycetes veya chytridler funguslar›n en eski farkl›laflm›fl grubudur. ‹simlerizoosporlar› içeren kadeh fleklindeki üreme yap›lar›n› kastetmektedir. Hücre duvarlar›di¤er funguslarda oldu¤u gibi kitin içermektedir. Chytridiomycetes üyelerizoospor ad› verilen flagellal› ve hareketli sporlara sahip olmas› ile di¤er funguslardanayr›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 türleride 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 nedeniyleilk zamanlardan beri bilinen bir gruptur. Bu grup funguslar toprak ve çürüyenbitki materyallerinde yayg›n olarak bulunmaktad›r. Tümü sönositiktir ve birleflmelerisonucu zigospor oluflturmalar› ile karakterize olmufllard›r.Siyah ekmek küfü olarak bilinen Rhizopus stolonifer, Zygomycetes temsilcisidir.Bu organizma efleyli ve efleysiz üremeyi içeren karmafl›k bir hayat döngüsünesahiptir. Efleysiz üreme faz›nda; misel haploid spor üretiminin gerçekleflti¤i sporangia’y›oluflturur. Genetik olarak farkl› karakterlere sahip olan sporangiosporlarserbest 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 karakterlerindemiseller bulunmaktad›r. Farkl› çiftleflme tipleri bir birine yak›nlaflt›klar›ndabirkaç nükleus içeren hifsel bir uzama (gametangia) olufltururlar. ‹ki gametangian›nbirleflmesi 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 uygunhale geldi¤inde farkl› haploid nükleuslar birleflir ve diploid nükleuslu olgun zigosporhaline gelir. Sonras›nda ise mayoz bölünmenin gerçekleflmesi ile bir sporangiumiçerisinde zoosporangium germinantlar› fleklinde haploid sporlar›n meydanagelmesi 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 SIRA grubuna S‹ZDEait üyeler en çok hangi g›da grubunu kontamine etmeleriyle tan›-n›rlar?DÜfiÜNEL‹MSORUSORUD‹KKATD‹KKAT


7. Ünite - Mikroorganizmalarda Çeflitlilik - II169GlomeromycetesGlomeromycetes nispeten küçük bir gruptur ancak yinede ekolojik olarak anaöneme sahiptir. Di¤er fungal gruplar›n aksine glomeromycetes sadece 160 türe sahiptir.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›ndaniçeri girerler ve fliflkin veziküller veya arbuskuller olufltururlar. Hif ve bitkihücre sitoplazmas› aras›nda etkileflim yüzeyinin artmas› ile arbuskul oluflur ve böylecebitkinin 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 SIRA ortak S‹ZDE yaflam hangi tipfungal ekolojiye uygundur?6SIRA S‹ZDEAscomycetesDÜfiÜNEL‹MAnahtar Cinsler: Saccharomyces, Candida, NeurosporaAscomycetes büyük ve oldukça yayg›n bir gruptur. Ascomycetes, SORU ekmek ve birayap›m›nda kullan›lan Saccharomyces mayas› gibi ilkin tek hücreli türlerden ekmekküfü olan Neurospora crassa gibi filamentli olarak geliflen türlere kadar çeflitlilikD‹KKATgöstermektedir. 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 SIRA S‹ZDE farkl› eflleflmetiplerindeki iki haploid çekirde¤in birleflmesi ve diploid çekirde¤in oluflmas›n› takibeneden mayoz bölünme sonucu meydana gelen haploid özellikli askosporlar›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’lerinK ‹ T A Pekolojikrolleri ölü bitki materyallerinin ilkin parçalay›c›lar› olmalar›n›n yan› s›ra ormana¤açlar› ile ektomikorizal etkileflim gösterirler. Grubun büyük bir ço¤unlu¤uise Cyanobacteria veya yeflil algler ile simbiyotik yaflam sonucu likenleri meydanaTELEV‹ZYONgetirmektedir.DÜfiÜNEL‹MSORUD‹KKATAskokarp: Askogenik hifler,askuslar ve bunlar› SIRA saran S‹ZDEörtüden meydana gelenfruktif›kasyon organ›naaskokarp denir.AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZAskus: Askospor meydanagetiren spor kesesidir.Askospor: Ascomycetes K ‹ T A Ps›n›f›nda görülen, askusdenilen spor keselerindesekiz adet olarak meydanagelen haploit TELEV‹ZYONspor.Ascomycetes s›n›f›nda görülen askokarp tipleri nelerdir?SIRA S‹ZDESIRA S‹ZDE‹NTERNET7‹NTERNETMaya hücreleri bakteriyel hücrelerden oldukça büyüktür ve prokaryotik hücrelerdenbüyük boyutlar›, nükleus ve sitoplazmik vakuollerinin DÜfiÜNEL‹M varl›¤› ile mikroskobikolarak ay›rt edilebilirler. Ço¤u maya fakültatif aerobtur ve fermentatif metabo-DÜfiÜNEL‹Mlizma kadar aerobik metabolizmaya da sahiptirler. Birkaç maya SORU türü ise hayvanlarSORUile 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 D‹KKAT SaccharomycesD‹KKATcinsi üyeleridir. Bu mayalar›n orijinal habitatlar› ise flüphesiz meyve ve meyve sular›d›r.Ancak ticari olarak kullan›lan maya türleri endüstriyel SIRA verimlili¤i S‹ZDE artt›rmakSIRA S‹ZDEamac› ile yap›lan genetik de¤iflikliklerden dolay› do¤al habitatlarda bulunan yabanimaya türlerinden oldukça farkl›d›r. Genom dizisi tamamlanan ilk ökaryotik canl›S. cerevisiae’ dir (fiekil 7.7).AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZK ‹ T A PK ‹ T A PTELEV‹ZYONTELEV‹ZYON


170 Genel Mikrobiyolojifiekil 7.7Saccharomycescerevisiae’ye aithücreler vetomurcuklananhücre yap›s›,100x.SIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MDÜfiÜNEL‹MSORUSORUBasidiomycetesD‹KKATAnahtar Cinsler: D‹KKAT Agaricus, AmanitaBasidium: Basidiomycetes’te Basidiomycetes’ler 30.000’in üzerinde tan›mlanm›fl türü olan büyük bir fungus grubudur.Pek ço¤u ticari olarak üretilip yenebilen Agaricus gibi flapkal› mantarlar ilefungus sporlar›n›n olufltu¤utabakad›r. SIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEAmanita gibi zehirli mantarlard›r. Bu grup içerisinde mayalar ile bitki ve insanlarSterigma: Basidium’dan için patojen türler bulunmaktad›r. Basidiomycetes’in en karakteristik özelli¤iningeliflerek uç k›sm›ndaAMAÇLARIMIZbasidiosporu tafl›yan vitro’da nadiren üretilmelerine ra¤men basidium (ço¤ul; basidia)lar›n oluflumudur.Basidiumlar genellikle bölmesizdir ve sterigma denilen küçük ç›k›nt›l› yap›-sapt›r.AMAÇLARIMIZBasidiospor: Karakteristikolarak Basidiomycetes s›n›f› lard›r. Her bir sterigmadan haploid bir mayospor (basidiospor) oluflur. Bu basidiosporlarüyeleri K ‹ Ttaraf›ndan A P basidiumKolgunlaflt›¤›nda‹ T A Prüzgâr arac›l›¤›yla da¤›t›l›rlar. Genellikle misel a¤›ndaniçinde oluflturulan spordur.oluflmufl bir tallusa sahiptirler. Fakat baz›lar› tipik maya formundad›r.TELEV‹ZYONSIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹M‹NTERNETSORU8Her bir fungus TELEV‹ZYONSIRA s›n›f›na S‹ZDE ait üreme ve spor tipi/tipleri nelerdir?Funguslar ile DÜfiÜNEL‹M‹NTERNET ilgili genifl bilgi ve görsel materyal için http://www.doctorfungus.org sitesinebak›n›z.SORUD‹KKATD‹KKATSIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEAMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZK ‹ T A PK ‹ T A PTELEV‹ZYONTELEV‹ZYON‹NTERNET‹NTERNET


7. Ünite - Mikroorganizmalarda Çeflitlilik - II171ÖzetA MAÇ1A MAÇ2Ökaryotik hücre yap›s›n› aç›klayabilmek ve ökaryotikmikrobiyal çeflitlili¤i s›ralayabilmek.Ökaryotik hücreler membranla çevrili bir genetikmateryale ve hücre içi sistemlere sahip olmalar›ile prokaryotik canl›lardan ay›rt edilirler. Bu özellikonlar›n daha karmafl›k bir sisteme sahip olmas›n›sa¤lamaktad›r. Sahip olduklar› hücre içiyap›lar aras›nda mitokondriumlar, kloroplastlar,endoplazmik redikulum, mikrozomlar, golgi cihaz›,ribozom ve mikrotübüller bulunmaktad›r.Ökaryotik hücresel özelliklere sahip olan mikroorganizmalarise funguslar, protistler ve alglerolarak üç ana bafll›k alt›nda incelenmektedir.Fungus biyolojisini ve filogenetik özellikleriniaç›klayabilmek.Funguslar küf, flapkal› mantar ve mayalar› kapsamaktad›r.Karakteristik olarak ipliksi yap›dad›rlar.Geliflim süreçlerinde hif denen bu ipliksi yap›lar›ndallanmas› ile miselyal bir a¤ oluflumumeydana gelmektedir. Kompleks organik bilefliklerinekstrasellüler enzimler ile parçalanmas›ndansonra hücre içine tafl›nmas›n› kapsayanheterotrofik bir yaflam gösterirler. Yaflamlar›n›saprofitik, parazitik veya di¤er canl›lar ile simbiyotikbir iliflki halinde devam ettirebilirler. Chytridiomycetes,Zygomycetes, Glomeromycetes Ascomycetesve Basidiomycetes olmak üzere beflfarkl› s›n›fa ayr›lmaktad›rlar. Ana habitatlar› toprakolup baz› s›n›f üyeleri ile sucul habitatlardada karfl›lafl›labilmektedir.A MAÇ3A MAÇ4Protist biyolojisini ve filogenetik özelliklerini aç›klayabilmek.Protistler hücre duvar› olmayan ökaryotik tek hücrelicanl›lard›r. Genel olarak sil, flagella, yalanc›ayak ve miyonem gibi hareket organellerine sahiptirler.Enerji ihtiyaçlar›n› aerobik veya anaerobikmetabolizma ile sa¤layabilirler. Besinlerini isefagositoz, pinositoz ya da membran tafl›ma sistemiile alabilirler. Bir grup protist ise yaflamlar›n› parazitolarak devam ettirmektedir. Çok çeflitli morfolojiközellik gösterdikleri gibi çok farkl› çevrelerdede bulunabilirler. Pek çok protozoa ise insan toplulu¤uve sa¤l›¤› üzerinde önemli roller oynamaktad›r.Alg biyolojisini ve filogenetik özellikleriniaç›klayabilmek.Tek hücreli ya da koloni yaflam› gösteren alglerklorofil içermelerinden dolay› genelde yeflil renklidirve oksijenli fotosentez yapabilirler. Ço¤u algflagellaya sahiptir ve alglerde sil bulunmamaktad›r.Sucul habitatlar›n yan› s›ra nemli topraklarda,yüzme havuzunda, göllerde ve akvaryumlardayaflamlar›n› sürdürebilirler.


172 Genel MikrobiyolojiKendimizi S›nayal›m1. Ökaryotik organizmalara ait hücre duvar›nda afla¤›-dakilerden hangisi bulunmaz?a. Peptidoglikanb. Mannanc. Selülozd. Glukane. Kitosan2. 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 üzerindeetkili olan antibiyotiklere karfl› duyarl› olmalar›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 yöntemlerindendir?a. Fagositozb. Pinositozc. Hücre d›fl› enzimlerin kullan›m›d. Hücre içi enzimlerin kullan›m›e. Yalanc› ayaklar4. Afla¤›dakilerden hangisi funguslar›n efleyli üremesinehizmet eden bir spor tipidir?a. Konidiab. Artrosporc. Klamidospord. Zigospore. Zoospor5. Afla¤›dakilerden hangisi Ascomycetes grubu funguslartaraf›ndan oluflturulan efleyli üreme sporudur?a. Basidiosporb. Askosporc. Klamidospord. Artrospore. Zigospor6. Afla¤›dakilerden hangisi anoksijenik metabolizmayasahip bir protist örne¤idir?a. Parabazalidlerb. Euglenozoonlarc. Alveolatlard. Amoebozoae. Cercozoon7. Afla¤›dakilerden hangisi Afrika uyku hastal›¤› etmeniolan protist s›n›f›d›r?a. Oomycetlerb. Entamoebalarc. Radiolarianlard. Kinetoplastidlere. Dinoflagellatlar8. 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 c10. Afla¤›dakilerden hangisi tek hücreli yeflil alg örne¤idir?a. Parameciumb. Cyanidioschyzonc. Volvoxd. Apicomplexane. Giardia


7. Ünite - Mikroorganizmalarda Çeflitlilik - II173Okuma Parças›Penisilin’in KeflfiFleming 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 cephelerdebulunmufl ve bu hizmetis›ras›nda askerlerin enfeksiyonlarsonucu korkunçölümlerine flahit olmufltu. Savafl›n bitiminden sonra St.Mary’s Hastenesi’ne geri dönmüfl ve çal›flmalar›n› antiseptiklerüzerinde yo¤unlaflt›rm›flt›.Fleming’in laboratuvar› her zaman da¤›n›k olurdu, fakat1928 y›l›n›n Eylül’ünde bu durum bir avantaja dönüfltü,laboratuvar›n dört bir yan›na da¤›lm›fl türlü deneyleribir düzene sokmaya çal›fl›yordu. S›raya koyarkenher birini dikkatle inceliyordu ki ilginç bir mantarkolonisi keflfetti, mantarlar Staphylococcus aureus bakterisitaraf›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 makaleyay›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 buradandaha ileriye tafl›mad›. Buluflun bu günkü halinegelmesi iki farkl› bilim adam›na kalm›flt›, Howard Floreyve Ernst Boris Chain, penisilininin gelifltirilip etkilibir hale getirilmesini sa¤lad›lar. Bu çal›flmalar› sayesinde‹kinci Dünya Savafl› ve sonras›nda pek çok insan›nyaflam› kurtuldu.Kaynak: http://tr.wikipedia.org/wiki/Alexander_FlemingKendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar›1. a Ayr›nt›l› bilgi için “Ökaryotik Mikroorganizmalar”konusuna bak›n›z.2. b Ayr›nt›l› bilgi için “Ökaryotik Mikroorganizmalar”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 Sizde1Nistatin, Amfoterisin B, Siklohekzimid,S›ra Sizde 2Pek çok fungustan farkl› olarak yaflam döngüleri diploidefleysiz üreme safhas›n› ve diploid efleyli üreme safhas›n›içerirler, filogenetik olarak oomycetler funguslardanuzak 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 3Plasmodial c›v›k mantarlar; 2 nükleusa sahiptir ve kütleselsitoplazmik ak›nt› ile ameboid hareket sa¤layabilirler.Hücresel c›v›k mantarlar ise tek nükleusa sahiptirve hareket ve beslenme bireyseldir.S›ra Sizde 4Agar mikrobiyolojik besi ortamlar›n›n haz›rlanmas› alan›ndakat›laflt›r›c› ajan olarak kullan›lmaktad›r.S›ra Sizde 5Zygomycetes üyeleri en çok ekmek kontaminant› olaraktan›n›rlar ve siyah ekmek küfü olarak bilinirler.S›ra Sizde 6Glomeromycetes üyeleri ve bitkiler aras›ndaki etkileflimmikorizal simbiyotik iliflkidir.S›ra Sizde 7Ascomycetes s›n›f›na ait askokarp tipleri; Kleistotesium,Peritesium, Apotesium ve Askostromad›r.


174 Genel MikrobiyolojiYararlan›lan KaynaklarS›ra Sizde 8Fungus s›n›f› Üreme tipi/tipleriChydridiomycetes Efleysiz üremeZygomycetes EfleyliEfleysiz üremeSpor tipleriZoosporZigosporSporangiosporGlomeromycetes Efleysiz üreme Koenositik hifgeliflimiAcomycetesBasidiomycetesTomurcuklanmaEfleyliEfleysiz üremeEfleyli üremeEfleysizMayalarda yeniyavru oluflumuhücre oluflumuAskosporKonidiaBasidiosporVejetatif miselgeliflimiMadigan, 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 Mycology,Basic Microbiology. Vol.: 7, Blackwell ScientificPublications, New YorkCappuccino J. G. ve Sherman, N. (1987). Microbiology,a laboratory manual. The Benjamin/CummingsPublishing Company, Inc. California.Guarro, J., Gene, J. & Stchigel, A. M. (1999). Developmentin Fungal Taxonomy. Clinical MicrobiologyReviews, 454-500.Oliver, R. P. & Schweizer, M. (1999). Molecular FungalBiology, Cambridge Uni. Press., Cambridge, UK.Pieckova, E. & Jesenska, Z. (1999). Microscopic Fungiin Dwellings and Their Health Implications in Humans.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/BiologyPages/P/Protists.html,Eriflim tarihi: 10/5/09http://tr.wikipedia.org/wiki/Alexander_Fleming, Eriflimtarihi: 10/5/09


8<strong>GENEL</strong> M‹KROB‹YOLOJ‹Amaçlar›m›zBu 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 kal›t›mbilgisinin nas›l aktar›ld›¤›n› aç›klayabilecek,Mutasyonlar›n ne oldu¤unu ve mutasyon tiplerini aç›klayabileceksiniz.Anahtar Kavramlar• DNA çift sarmal›• DNA replikasyonu• Protein sentezi• Transkripsiyon• Transformasyon• Translasyon• Transdüksiyon• Konjugasyon• Plazmid• Mutasyon‹çerik Haritas›Genel MikrobiyolojiMikrobiyalGeneti¤e Giriflve Mutasyonlar• MOLEKÜLER B‹YOLOJ‹N‹NTEMELLER‹• PROKARYOT VE ÖKARYOTLARDAGENOM• PROKARYOTLARDA GENTRANSFER‹ VE REKOMB‹NASYONMEKAN‹ZMALARI• MUTASYONLAR


Mikrobiyal Geneti¤eGirifl ve MutasyonlarMOLEKÜLER B‹YOLOJ‹N‹N TEMELLER‹Mikroorganizmalar›n hem prokaryotik hem de ökaryotik hücre yap›s›na sahip canl›gruplar› içerdiklerini biliyoruz. Bu nedenle mikroorganizmalar›n yaflamsal faaliyetlerinisürdürebilmesi ve nesillerini devam ettirebilmeleri için gerekli olan genetikmateryalin yap›s› ve genetik olaylar, prokaryot ve ökaryotlar aras›nda karfl›laflt›rmayap›larak verilecektir.Hem ökaryotik hem de prokaryotik hücrelerde iki tip nükleik asit bulunmaktad›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 polinükleotidzinciridir. Hücrede bulunan tüm proteinlerin aminoasit dizilimleri ve çeflitli ribonükleikasitlerin (tRNA, rRNA) baz dizilimleri bilgisi bu makromoleküller üzerindebulunmaktad›r. Bu molekülün yap›tafllar› deoksiriboz, fosforik asit ve N içerenbazlard›r. Bazlar pürin (adenin ve guanin) ve pirimidin (sitozin ve timin) ad› verileniki farkl› gruptan olabilir. Bazlar ribozun 1. karbon atomuna pirimidinlerde N 1 ,pürinlerde ise N 9 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›sacas›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 deoksiribozlabirleflmesinden oluflan bilefli¤e deoksiribonükleozid (k›saca nükleozid)ad› verilir.Nükleozid fosforik asitle birleflti¤inde ise üçlü yap› olan “nükleotid”meydana gelir.


178 Genel Mikrobiyolojifiekil 8.1Pürin ve pirimidinbazlar›.A+G=T+C, A/T=1 veG/C=1’dir.DNA molekülünün kendinikopyalayarak bir eflinioluflturmas› olay› DNAreplikasyonu olarakadland›r›lmaktad›rReplikasyon olay›semikonservatiftir. Yanioluflan yeni zincirlerden herbiri orijinal atasal zincirleeflleniktir. Baflka bir deyiflleoluflan iki adet çift sarmalyap›da, bir eski ve bir deyeni zincir mevcuttur.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 birleflti¤inegöre 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 belirlemektedir.Bu dizilifl proteinlerin aminoasit diziliflini de belirlemektedir.DNA molekülleri genel olarak tekli yap›da bulunmazlar. Ayn› yap›daki iki zincir,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 zincirinbazlar› 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 bulunmaktad›r.• RNA tek zincirli iken DNA genelde çift zincirlidir.DNA ReplikasyonuProkaryotik ya da ökaryotik tüm canl› hücreler, bölünerek ço¤alma olay› öncesinde,genetik materyallerinin iki yavru hücreye eflit olarak bölünebilmesi için öncelikleDNA’lar›n›n bir kopyas›n› oluflturmaktad›rlar. ‹flte hücrelerde DNA molekülününkendini 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 pirimidinuçlar› 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 olarakAdenin grubu Timin grubuyla, Guanin grubuysa Sitozin grubuyla birleflerek


8. Ünite - Mikrobiyal Geneti¤e Girifl ve Mutasyonlaryerlerini al›rlar. Di¤erleri uymad›klar› için geri çevrilirler. Yine ayn› flekilde, eskizincirdeki Adeninler Timinlerle, Sitozinler Guanin gruplar›yla ikili s›ray› tamamlamakiçin 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 gerçekleflir.Yeni gelen nükleotidin 5’ fosfat› kendinden önce zincire eklenmifl olan nükleotidin3’ hidroksil k›sm›na ba¤lan›r. Burada yeni nükleotidlerin zincire eklenmesinikataliz eden enzimlere DNA polimeraz enzimleri denir. Bunlar›n farkl› tipleribulunabilmektedir. Örne¤in Escherichia coli bakterisi 5 farkl› DNA polimeraz enziminesahiptir. Bunlardan DNA polimeraz III kromozomal DNA’n›n replikasyonuiçin ana enzim konumunda iken di¤erleri DNA hasarlar›n›n tamirinde görev almaktad›rlar.Bilinen tüm DNA polimerazlar 5’ → 3’ yönünde sentez yapmaktad›rlar. Fakatbilinen hiçbir enzim yeni bir zincirin sentezini bafllatamazlar. Sadece yeni nükleotidlerivar olan zincire ekleyebilirler. Bu nedenle yeni bir zincirin sentezinin bafllayabilmesiiçin 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, primazad› 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¤›ndaise 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 orijinnoktas›ndan bafllarken, ökaryotik hücre kromozomlar›nda ise DNA sentezi binlerceorijin 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 zincirindekibaz s›ras›n› okuyarak, bu bazlarla tamamlay›c› bazlara sahip ribonükleotidlerioluflmakta olan RNA zincirinin 3’-OH ucuna ekler. Transkripsiyon sonundaDNA’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›ralan›r.K›sacas› DNA’da bulunan timin RNA’da yerini urasil’e b›rak›r. DNA sentezindeoldu¤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 polimeraz›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.179Okazaki 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.


180 Genel MikrobiyolojiProkaryot 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 sitoplazmave endoplazmik retikuluma tafl›n›r. Dolay›s›yla transkripsiyon ve translasyonfarkl› 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 çevirisiniyapmaya 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.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.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 nükleikasitlerin 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 ribozomlardagerçekleflmektedir. Ribozomlar›n seçici özellikleri yoktur ve hangi genetikbilgi 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 kodonunuoluflturur (triplet ya da kodon). Bu üçlü sistemde 64 (4 3 ) kodon bulunmaktad›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, fenilalaninaminoasiti için UUU veya UUC, serin aminoasiti için UCU veya UCC veya valiniçin 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 bulunmaktad›r.• Kodlar birbiriyle çak›flmazlar. Bir triplette bulunan bazlar ayn› anda baflkabir 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.


8. Ünite - Mikrobiyal Geneti¤e Girifl ve Mutasyonlar181• Kodlar evrenseldir. Bu triplet bakteride hangi aminoasitin flifresi ise ökaryotiklerdede ayn› aminoasitin flifresidir. Bu durum da canl›lar›n genetik materyallerininaminoasit 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 sitoplazmadabulunur. Buna karfl›n ökaryotik genom çok say›da do¤rusal DNA parçalar›halinde kromozomlar olarak hücre çekirde¤inde bulunur.Prokaryotlarda kromozomu sitoplazmadan ay›ran bir zar yoktur. Ökaryotlardaise kromozomlar nükleus içinde, ribozomlar ise sitoplazmada bulunur. Bu nedenlede 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 moleküllerüzerinde 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› oluflturmaktad›r.DNA’n›n uzunlu¤u E.coli’de 1,3 mm kadar olup 6×10 6 nükleotid çiftindenoluflmaktad›r. Bu uzunluk E.coli’nin yaklafl›k olarak 500 kat›d›r. Bu bakteride yaklafl›k3000 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 projesidevam etmektedir.Ökaryotik organizmalar efleyli üreme özelli¤ine sahiptirler. Diploid (2n) karakterdeolduklar›ndan sahip olduklar› her bir kromozomun homolog bir kopyas›n›da bulundururlar. Bu kromozom çiftleri genellikle birisi anneden ve di¤eri babadangelerek oluflur. Prokaryotlarda görülmeyen ve mayoz bölünme ad› verilenolay ile ökaryotlardaki üreme hücrelerinde kromozom say›s› yar›ya iner ve haploid(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 krossingoverolay› ile de homolog kromozomlar aras›nda parça de¤iflimi olur. Genetik çeflitlilikökaryotlarda bu sayede sa¤lanmaktad›r. Bu konu ile ilgili daha detayl› bilgiyi“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.


182 Genel MikrobiyolojiEpizom 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.• Plazmidler: Birçok prokaryotik hücre kromozomlar›n d›fl›nda plazmid ad›verilen dairesel genetik elementleri de içermektedirler. Bunlar kromozomlardanba¤›ms›z olarak replike olabilme yetene¤indedirler. Plazmidler hücredebulunmas› 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 farkl›plazmid izole edilmifltir.Bilinen plazmidlerin tamam›na yak›n› çift iplikli DNA içerir. Ço¤u dairesel olmas›nara¤men do¤rusal (linear) plazmidler de bulunmaktad›r. 1 kilobaz ile 1 megabazaras›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 olduklar›fenotipik de¤iflimlere örnekler gösterilmifltir.Tablo 8.1Plazmidler ve nedenolduklar› fenotipikde¤iflimlerFenotipAntibiyotik üretimiKonjugasyonMetabolik fonksiyonlarOktan’›n parçalanmas›Herbisidlerin parçalanmas›Pigment üretimiGaz vezikülü üretimiDirençAntibiyotik direnciToksik metallere dirençVirülenslikBitkilerde tümör oluflturmaBakteriyosin üretimiOrganizmaStreptomycesEscherichia, Pseudomonas,Staphylococcus,StreptococcusPseudomonasAlcaligenesErwinia, StaphylococcusHalobacteriumBirçok bakterideBirçok bakterideAgrobacteriumBirçok bakterideBakteriyosinler akraba di¤erbakteri gruplar›na öldürücüetki yapan protein yap›dakimaddelerdir.Plazmidler prokaryotlardaki çeflitlili¤in anlafl›lmas›nda kullan›l›r. Pek çok biyolojikve 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 tedavisiile ilgili oldu¤undan bu konu özellikle önemlidir. Direnç genellikle bir enziminoluflu ile ilgilidir. Bu enzim ya ilac› parçalamakta ya da onu de¤ifltirerek etkisizk›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.


8. Ünite - Mikrobiyal Geneti¤e Girifl ve Mutasyonlar• 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 gelmektedir.Nadir olarak görülen (her nesilde 10 -5 -10 -7 oran›nda) bu olay evrimve 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 replikasyonorijinlerine sahip de¤ildirler ve içine girdikler konukçu DNA molekülü replikeolurken 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›ndabulundururlar.IS elementleri transpoze olabilen elemanlar›n en basit tipidir. Yaklafl›k 1000nükleotidlik 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 Bakteriaüyelerinin kromozomlar›nda, plazmidlerinde ve baz› bakteriyofajlarda bulunmaktad›rlar.Transpozonlar IS elementlerinden daha büyüktürler. Transpozas genini bulundururlarve 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 bölgeyetafl›n›r. K›sacas› iki ters tekrarl› bölge aras›ndaki herhangi bir DNA yer de¤ifltirirve tanspozonun bir parças› gibidir. Transpozonlar içindeki bu genler antibiyotikleredirenç genleri gibi sonuçlar› fark edilebilir genler olabilmektedir.PROKARYOTLARDA GEN TRANSFER‹ VEREKOMB‹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 konusudur.Transdüksiyon ise DNA transferinin bakteri virüsleri (bakteriyofajlar) arac›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 replikasyonorijinine sahip ise)3. Kendini konukçu kromozomuna ekleyebilir.Bahsetti¤imiz bu 3 mekanizma gerçek efleyli üremeden 2 ayr› nedenden dolay›farkl›d›r. Birincisi bu mekanizmalar sonucunda birey say›s›nda artma söz konusude¤ildir. ‹kinci olarak da, genetik yap›larda atalardan eflit say›da oluflum gözlenmez.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.1831940’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.


184 Genel MikrobiyolojiTransformasyonBakterilerde 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 hücrelerindekal›tsal materyal olarak DNA’n›n rolünü ortaya koydular. Bundan sonra transformasyon,DNA’n›n in vitro olarak genetik manipulasyondan sonra bakteri içineaktar›lmas›nda temel metod olarak kullan›larak, baz› bakteri türlerinin genetik analizindekullan›lm›flt›r ve günümüzde de kullan›lmaya devam edilmektedir. Transformasyondabakteri 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 edilmesiile 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 reseptörbölgelere sahip oldu¤u ya da verici DNA’s›n›n plazma membran›ndan geçiflinisa¤layabilme yetene¤inde olmas› gerekti¤i anlam›na gelmektedir. Kompetentlikgenetik olarak belirlenen bir yetenektir. Do¤al olarak transforme olabilen bakterilerinço¤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 verilebilir.Bu türde do¤al kompetentlik “quorum-sensing” sistemi (hücre say›s›na dayananbir 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 kalabilir.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 CaCl 2 ) ve ›s› floku (0 o C’den 42 o C’ye getirerek bu ortamda tutma)yard›m›yla hücre d›fl›ndaki kompetent hale gelebilmektedir. Bu sayede bu organizmalarçift iplikli DNA’lar› yap›lar› içine alabilmektedir.SIRA S‹ZDEE. coli hücrelerinin SIRA S‹ZDE kompetent hale getirilebilmesi neden önemlidir?1Do¤al olarak kompetent olmayan hücrelerin DNA almalar›n› sa¤lamak için kullan›lanbaflka bir yöntem de elektroporasyon’dur. Bu yöntemde hücreler DNA ileDÜfiÜNEL‹MDÜfiÜNEL‹Mkar›flt›r›l›r, yüksek voltajl› k›sa elektrik ak›mlar› verilerek hücre membran› geçirgenSORUhale getirilir SORU ve DNA’n›n içeri girifli sa¤lan›r.Transformasyon gözlenen baz› bakteri strainleri afla¤›da verilmifltir:Gram-pozitif Bakteriler: Streptococcus pneumoniae, B. licheniformis, BacillusD‹KKATD‹KKATsubtilis, B. cereus, Thermoactinomyces vulgaris.Gram-negatif Bakteriler: Neisseria gonorrhoeae, Escherichia coli, PseudomonasSIRA S‹ZDEaeruginosa,SIRAAzotobacterS‹ZDEagilis, Haemophil››s influenzae, Salmonella typhimurium.Transformasyonda ilk olarak transforme olan DNA, hücre yüzeyine DNA ba¤lananproteinler ile ba¤lan›r. Bunu takiben organizmaya ba¤l› olarak ya çift iplikliAMAÇLARIMIZ DNA içeri AMAÇLARIMIZal›n›r ya da nükleazlar›n bir ipli¤i parçalanmas›ndan sonra kalan di¤erK ‹ T A PK ‹ T A PTELEV‹ZYONTELEV‹ZYON


8. Ünite - Mikrobiyal Geneti¤e Girifl ve Mutasyonlar185tek 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 göreviyaparlar. 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).Al›c› hücreye girenDNAparças›Trasforme olmuflbakteri DNA’s›fiekil 8.2Transformasyon.Bakteriyel kromozomBakteriyel kromozomAl›c› hücrekromozomuBir DNA segmentinin di¤er bir bakteri kromozomuyla birleflebilmesi için her ikisindende baz homolojisi gerekir. Bu nedenle birleflebilen ve birbirinin komplementeriolan 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 sentezlenerekhücrede yeni karakterlerin ortaya ç›kmas›na neden olurlar. Transformasyondanyararlan›larak bakterilerin kromozom haritalar› ç›kar›labilir. Bu tekniklegen s›ralar›, genler aras›nda mesafe ve birbirleri ile iliflkileri ö¤renilebilir.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.TransdüksiyonTransdüksiyon olay›, genetik materyalin verici bir bakteriden al›c› bir bakteriye fajlararac›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 adland›r›l›rve konukçu DNA’s›ndan bir parça faj genomu içine tesadüfen girerek paketlenir.‹kinci yol olan özel transdüksiyonda ise konukçu kromozomundaki spesifikbir DNA bölgesi direkt olarak virüs genomu içine entegre olur. Bu olay yaln›zcabelli virüslerde görülür (fiekil 8.3).Hem genel hem de özel transdüksiyondaki transdükte edici bakteriyofajlar genellikleenfekte etmeyen tiptedirler. Çünkü bakteriyel genler tüm ya da baz› gerekliviral genlerle yer de¤ifltirmektedir.


186 Genel Mikrobiyolojifiekil 8.3Transdüksiyon.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 meydanagelebilmektedir. Bununla beraber, verici bakteriyal DNA viral genomun bir parças›oldu¤undan lizogeni s›ras›nda konukçu kromozomuna entegre olabilmektedir.Transdüksiyon olay› Desulfovibrio, Escherichia, Pseudomonas, Rhodococcus,Rhodobacter, Salmonella, Staphylococcus ve Xanthobacter gibi Bakteria gruplar›ndave bir Arkea olan Methanothermobacter thermoautotrophicus türünde görülmektedir.Burada söylenmesi gereken, tüm fajlar›n transdüksiyon yapamad›klar› ve tümbakterilerin de transdükte olamayabilece¤i fakat bu olay›n do¤ada gen transferindeönemli bir rol oynad›¤›d›r.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.KonjugasyonBakteriyel konjugasyon, hücreden hücreye fiziksel ba¤lant› kurulmas›n› içeren genetiktransfer mekanizmas›d›r. Plazmidlerce kodlanan bu olayda konjugasyon yapabilenplazmid yeni konukçu hücreye bir kopyas›n› aktarmaktad›r. Bu nedenle konjugasyonda,konjugasyon yapabilen plazmid içeren bir verici (donör) hücre ve bu plazmidiiçermeyen bir al›c› hücre söz konusudur. ‹ki bakteri hücresi aras›nda ihtiyaç duyulanfiziksel temas F pilus (Fertility) ad› verilen yap› ile sa¤lanmaktad›r. Bunlara sekspiluslar› da denilmektedir. Bunlar hücre içindeki seks faktörü genleri taraf›ndan sentezlenirlerve 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).


8. Ünite - Mikrobiyal Geneti¤e Girifl ve Mutasyonlar187fiekil 8.4F faktör transferiKonjugasyon.Donör F + Al›c› F - Bakteriyel komozomlarF faktörKonjugasyon tübüF + F -Kopya edilenF faktörF + F - (F + ‘ e dönüflmektedir).Transfer edilenF faktörF pilus oluflturan bakteriyel strainler konjugasyon s›ras›nda verici olarak rol oynarlar.Verici strainlerden baz›lar›, F pilus üretiminden sorumlu, ba¤›ms›z ve sitoplazmadaserbest bulunan F plazmid’e sahip ise bunlar F + olarak gösterilirler. E¤er Fplazmid DNA’s› bakteri kromozumuna birleflik ise bunlar da Hfr (High frequencyrecombinant=Yüksek s›kl›kta rekombinant) olarak ifade edilirler. F pilusiçermeyen al›c› durumdaki strainler de F- olarak gösterilmektedir.F plazmid, halkasal bir DNA molekülüdür. Plazmidin bir bölgesi DNA replikasyonunudüzenleyen genleri içerir. DNA sentezi, konjugasyonla DNA transferi içingereklidir. F plazmidin transferi yaklafl›k 5 dakikal›k bir süre içinde gerçekleflmektedir.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 + özelli¤esahip 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›kl›ktarekombinasyon 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 konjugasyondaal›c› pozisyonunda olmaz ve ikinci bir kopya F plazmidi ya da genetik olarakilgili baflka bir plazmidi alamaz.


188 Genel MikrobiyolojiSIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEKonjugasyonla fertilite faktörü (F) d›fl›nda dirençlilik faktörleri (R) ve kolisinDÜfiÜNEL‹Mfaktörü de (Col faktörü) aktar›labilmektedir.DÜfiÜNEL‹MKonjugatif plazmidler sadece E.coli de¤il di¤er birçok Gram-negatif bakterilerdegörülebilmektedir. Streptococcus ve Staphylococcus gibi Gram-pozitiflerde deSORUSORUkonjugatif plazmidler bilinmektedir.D‹KKATSIRA S‹ZDEBakteriyel gen D‹KKAT transferi için ö¤rendi¤iniz 3 mekanizmada da (transformasyon, transdüksiyonve konjugasyon) verici kromozomundan bir parça al›c› içine girmektedir. Al›c› kromozomuile bir rekombinasyon olmad›¤› sürece içeri giren bu DNA parças› kendini replikeedemeyece¤i için yokSIRA S‹ZDEolacakt›r!AMAÇLARIMIZ SIRA S‹ZDEYatay gen transferi ne demektir? AMAÇLARIMIZSIRA S‹ZDE2K DÜfiÜNEL‹M ‹ T A PDikey gen transferi DÜfiÜNEL‹MSIRA S‹ZDEK SIRA ‹ TS‹ZDEA ne P demektir?3SORU MUTASYONLARSORUTELEV‹ZYONDÜfiÜNEL‹M Genomdaki TELEV‹ZYONDÜfiÜNEL‹MGenlerde meydana gelenbaz dizilifllerinde kal›tsal olabilen de¤iflikliklere mutasyon ad› verilmektedir.Mutasyonlar organizmada bazen iyi ya da bazen kötü olmak üzere fark-de¤iflimlere mutasyon ad›verilir. D‹KKATD‹KKATSORUl› de¤iflimlere SORU sebep olabilmektedir. Nükleotid dizilerinde böyle de¤ifliklikler tafl›-yan hücrelere mutant ad› verilmektedir. Mutasyon tipine ba¤l› olarak mutant hücreatalar›na SIRA göre S‹ZDE fenotipik olarak farkl›l›k gösterebilir ya da göstermeyebilir.SIRA ‹NTERNET S‹ZDE‹NTERNETD‹KKATD‹KKATMutasyonlar›n meydana gelmesine sebep olan bafll›ca faktörler:• Polinükleotid iplikçiklerindeki normal baz s›ralar› aras›ndan bir baz çiftinin ç›k-AMAÇLARIMIZSIRA (delesyon) S‹ZDE veya baz s›ralar› aras›na bir baz çiftinin girmesi (insersiyon)AMAÇLARIMIZSIRA S‹ZDE mas›Transisyon: Bir pürin • Bir baz çiftinin yerini di¤er baz çiftinin almas› (transisyonel mutasyon)baz›n›n (A ya da G) baflkaK ‹ T A P• Ayn› K polinükleotid ‹ T A P iplikçi¤i üzerinde yan yana bulunan pirimidin bazlar›AMAÇLARIMIZ bir pürin ile ya da biraras›nda AMAÇLARIMIZpirimidin baz›n›n (C ya T)özel ba¤lar›n kurulmas› (dimerizasyon)baflka bir pirimidin baz› ile • Bazlarla flekerler, flekerlerle fosfatlar aras›ndaki ba¤lar›n kopmas›yer de¤ifltirdi¤iTELEV‹ZYONmutasyonlard›r.K ‹ T A PTransversiyon: Pürin baz›n›npirimidin baz› ile yerde¤ifltirdi¤i noktaTELEV‹ZYONmutasyonlard›r.‹NTERNET‹NTERNETTELEV‹ZYONK ‹ T A PMutasyon TürleriSpontan (Do¤al/kendili¤inden) Mutasyon: D›flar›dan herhangi bir indükleyicimadde olmadan, do¤al radyasyona maruz kalma ya da oksijen radikallerinin etkisiyle,ama ‹NTERNET en s›k olarak da replikasyondaki eflleflme hatalar› nedeniyle oluflan mu-TELEV‹ZYONtasyonlard›r. Bu tip mutasyonla oluflan mutantlara da spontan mutantlar ad› verilir.DNA fonksiyonlar›n›n yerine getirilmesi ve polimerizasyonlar s›ras›nda meydanagelen ‹NTERNET hatalar sonucu sadece bir baz çiftinde de¤ifliklik oluflursa böyle mutasyonlaranokta 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 edilmeyebilir.Baz› tripletlerin üçüncü baz›nda meydana gelen de¤iflmeler fenotipi etkilemezve bakteride hiçbir aksakl›¤a yol açmaz. Böyle de¤iflimlere sessiz mutasyonad› verilir.Geri Mutasyon: Mutantlar›n yeni mutasyonlarla tekrar orijinal formlar›n› kazanmalar›söz konusu olabilmektedir. Bu flekilde mutasyonla de¤iflmifl amino asittripleti geri mutasyon ile tekrar orijinal amino asiti kodlayan triplet haline gelir.


8. Ünite - Mikrobiyal Geneti¤e Girifl ve Mutasyonlar189Yapay (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 bölgeyetransferi.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¤iflikliksonucu 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) kodonoluflumudur. Bu durumda translasyon erken sona erer ve tamamlanmam›fl vefonksiyonel olmayan polipeptidler oluflur. Bu tip mutasyonlara anlams›z (nonsense)mutasyonlar ad› verilir. Bu anlams›z mutasyon polipeptid zincirinin sonlar›nayak›n bir bölgede olmad›¤› sürece tam olmayan ürün tamamen inaktif olacakt›r(fiekil 8.5b).Bazen de de¤ifliklik sonucu oluflan aminoasit gen ürününün fonksiyonuna zararvermez. Mutasyon sonucu oluflan de¤ifliklikle farkl› bir aminoasit flifresi kodlanmayabafllarsa 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 sonucupolipeptidin 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 çerçevesindebir kayma olur. Çerçeve kaymas› mutasyonlar›n›n sonucu çok zararl› olabilir(fiekil 8.5d).


190 Genel Mikrobiyolojifiekil 8.5Farkl› mutasyontipleri ve sonuçlar›a) Normal DNA;b) Anlams›z(nonsense)mutasyon;c) Yanl›fl anlaml›mutasyon;d) Çerçevekaymas›(frameshift)mutasyonBaz› 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.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. Baz›lar›ise çok yayg›n olarak oluflabilen mutasyonlard›r. Bunun yan›nda tüm organizmalarfarkl› DNA onar›m sistemlerine sahip oldu¤undan mutasyonlar›n gözlenmeoran› 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 mutasyonoluflumunu indüklerler. Bakterilerde mutasyonlar› oluflturan etkenler genelliklefiziksel, kimyasal ve biyolojik karakterdedir.Kimyasal mutajenler; baz analoglar›, DNA ile reaksiyona giren kimyasallar vebazlar aras›na giren boyalar (intercalating) say›labilir. Baz analoglar›, 5-bromourasilve 2-aminopürin gibi, DNA yap›s›nda yanl›fl eflleflmelere sebep olabilecek özelliktemoleküllerdir. Nitröz asidi (HNO 3 ), hidroksil amin (NH 2 OH), sülfür, dimetilsülfonat vb. baz› kimyasallar da bazlar›n yap›s›n› de¤ifltirerek mutasyonlara sebep


8. Ünite - Mikrobiyal Geneti¤e Girifl ve Mutasyonlar191olurlar. Akridinler de ortaya giren boyalar (intercalating) grubundand›r ve iki DNAbaz çifti aras›na girerek onlar› birbirlerinden iterler. Replikasyon s›ras›nda bu anormalyap›, ekleme (insersiyon) ya da ç›karma (delesyon) lara neden olabilir. Böylelikleakridinler 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 mutajeniktir.Mutajenik radyasyonu iyonize ve iyonize olmayan fleklinde ikiye ay›rabiliriz.Ultraviyole (UV) (morötesi) gibi noniyonize radyasyon mikrobiyal genetikçal›flmalar›nda mutajen olarak oldukça yayg›n kullan›ma sahiptir. Ultraviyole genelliklepirimidin 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 mutasyonlaraneden olabilmektedir. Plazmidler, fajlar, transpozonlar, IS elementleri biyolojikkarakterli mutajenler olarak say›labilir. Tablo 8.2’de baz› fiziksel ve kimyasal mutajenlergösterilmektedir.Fiziksel mutajenlerX ›fl›nlar›UV ›fl›nlar›Kimyasal mutajenlerBaz analoglar›2-aminopurin5-bromourasilDNA modifiye edicilerNitröz asidiHidroksilaminAlkilleyiciler(Nitrozguanidin,Etilmetansülfanat vb.)Intercalating boyalarAkridin orange, etidiyumbromidMutajenik Etkiyi Gösterme SebebiÇift iplikli DNA’da k›r›lmalarDimer oluflumlar›DNA içerisine yerleflerek anlams›z eflleflmeler yapmaTimin ya da Sitozin ile eflleflirAdenin ya da Guanin ile eflleflirBazlar› 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› bozarDNA daki bazlar aras›na girerek çerçeve kaymas›na neden olurTablo 8.2Baz› fiziksel vekimyasal mutajenler.Mutant Türleri• Rezistant mutantlar: Mutasyonlar sonucu çeflitli ilaç, dezenfektan, antibiyotik,kematerapötik, inhibitörler vb. etkenlere karfl› direnç gösteren mutantlard›r.• Nutrisyonel mutantlar: Özel üreme faktörlerine gereksinim göstermeyenorijinal (prototrof) hücrelerden mutasyonlar sonucu bir veya birkaç üremefaktörüne gereksinim duyan mutant (okzotrof) hücreler meydana gelebilir.Bunlara nutrisyonel mutantlar denir.• Fermentasyon mutantlar›: Mutasyonla fermente edemedikleri karbonhidratlar›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 piluslarantijenik karakterlere sahiptir. Bunlar› kodlayan genlerde meydana gelenmutasyonlar sonucu bu yap›lar›n antijenik özellikleri de de¤iflebilir.


192 Genel MikrobiyolojiÖzetA MAÇ1A MAÇ2DNA ve RNA’n›n yap›s› ve fonksiyonlar›n› aç›klayabilmek.Nükleik asitler olarak da adland›rd›¤›m›z DNAve RNA, nükleotid ad› verilen monomerlerdenoluflmufl makromoleküllerdir. Bir nükleotid; birpentoz fleker (DNA’da deoksiriboz, RNA’da riboz)bir azot baz› (adenin, guanin, sitozin, timin,urasil) ve fosfat molekülünden oluflmaktad›r.Tüm canl›lar›n yaflam faaliyetlerinin yerine getirilmesiiçin gerekli bilgi DNA’lar›nda bulunmaktad›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 materyallerininiki yavru hücreye eflit olarak bölünebilmesiiçin öncelikle DNA’lar›n›n bir kopyas›-n› oluflturmaktad›rlar. Hücrelerde DNA molekülününkendini kopyalayarak bir eflini oluflturmas›olay›na DNA replikasyonu ad› verilir. ReplikasyondaDNA’n›n her iki ipli¤i de yeni ipliklerinsentezlenmesi s›ras›nda kal›p rolü üstlenir(semikonservatif replikasyon). DNA replikasyonuolay›nda ifllem daima 5’ ucundan 3’ ucunado¤ru gerçekleflir. Yeni gelen nükleotidin 5’ fosfat›kendinden önce zincire eklenmifl olan nükleotidin3’ hidroksil k›sm›na ba¤lan›r.A MAÇ4A MAÇ5Prokaryotik organizmalarda kal›t›m mekanizmalar›n›nneler oldu¤unu ve kal›t›m bilgisininnas›l aktar›ld›¤›n› aç›klayabilmek.Prokaryotik organizmalarda 3 farkl› yol ile genetikbilgi aktar›m› mümkün olabilmektedir. Transformasyon,transdüksiyon ve konjugasyon ad›verilen olaylar ile rekombinant genomlar›n meydanagelmesi 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 aktarmaktad›r.Transdüksiyon olay›nda ise bakteriyofajlararac›l›¤› ile DNA transferi gerçekleflmektedir.Mutasyonlar›n ne oldu¤unu ve mutasyon tipleriniaç›klayabilmek.Genomdaki baz dizilifllerinde kal›tsal olabilende¤iflikliklere mutasyon ad› verilmektedir. Mutajenad› verilen bir tak›m fiziksel, kimyasal veyabiyolojik etkenlerin sebep oldu¤u mutasyonlarorganizman›n fenotipinde de¤iflmeler meydanagetirebilmektedir. Genom diziliflindeki de-¤iflmelere yol açan, delesyon, insersiyon, transisyonve dimerizasyon gibi olaylar sonucu yanl›flanlaml›, anlams›z ya da sessiz mutasyonlaroluflabilmektedir.A MAÇ3DNA’daki bilginin RNA yoluyla proteinlere nas›ltransfer edildi¤ini aç›klayabilmek.DNA’da kodlanm›fl olan bilgi transkripsiyon ad›verilen ifllem ile RNA’ya aktar›l›r. RNA olarak ifadeedilen genetik bilgide her üç baz bir aminoasitikodlamaktad›r. Translasyon olay› ile de üçlükodlara göre ribozomlarda protein sentezigerçeklefltirilir.


8. Ünite - Mikrobiyal Geneti¤e Girifl ve Mutasyonlar193Kendimizi S›nayal›m1. Afla¤›dakilerden hangisi transkripsiyon olay›nda yeralmaz?a. RNA polimerazb. DNAc. mRNAd. amino asitlere. Nükleotidler2. 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→RNAe. Protein→RNA→DNA3. Hücrelerde genleri oluflturan yap›ya ne ad verilir?a. Pirimidinlerb. Pürinlerc. DNAd. RNAe. Proteinler4. Nükleik asit dizisi ile polipeptid ürününün aminoasitdizisi aras›ndaki iliflki afla¤›dakilerden hangisidir?a. Kodonb. Antikodonc. Transkripsiyond. Genetik kode. Translasyon5. 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 ifllemlerifarkl› yerlerde olur.e. Prokaryotlarda kodlama yapmayan bölgeler bulunmaz.6. Bakteriyofajlar arac›l›¤›yla bir bakteriden di¤erineDNA aktar›lmas› durumuna ne ad verilir?a Transdüksiyonb. Transformasyonc. Transfeksiyond. Transformasyone. Translasyon7. Afla¤›dakilerden hangisi konjugasyon olay› için gereklide¤ildir?a. Hücre-hücre konta¤›b. Virüslerc. Plazmidlerd. Piluse. Verici DNA8. Afla¤›dakilerden hangisi plazmidlerle ilgili olaraksöylenemez?a. Genelde daireseldirlerb. 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 mutasyon10. Özel üreme faktörlerine gereksinim göstermezkenmutasyon sonucu bir veya birkaç üreme faktörüne gerekduyan mutant tipi afla¤›dakilerden hangisidir?a. Rezistant mutantb. Pigmentasyon mutant›c. Fermentasyon mutant›d. Nutrisyonel mutante. Antijenik mutant


194 Genel MikrobiyolojiKendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar›1. d Ayr›nt›l› bilgi için “Moleküler Biyolojinin Temelleri”konusuna bak›n›z.2.b Ayr›nt›l› bilgi için “Moleküler Biyolojinin Temelleri”konusuna bak›n›z.3. c Ayr›nt›l› bilgi için “Moleküler Biyolojinin Temelleri”konusuna bak›n›z.4. d Ayr›nt›l› bilgi için “Moleküler Biyolojinin Temelleri”konusuna bak›n›z.5. c Ayr›nt›l› bilgi için “Moleküler Biyolojinin Temelleri”konusuna bak›n›z.6. a Ayr›nt›l› bilgi için “Prokaryotlarda Gen Transferive Rekombinasyon Mekanizmalar›” konusunabak›n›z.7. b Ayr›nt›l› bilgi için “Prokaryotlarda Gen Transferive Rekombinasyon Mekanizmalar›” konusunabak›n›z.8. e Ayr›nt›l› bilgi için “Prokaryotlarda Gen Transferive Rekombinasyon Mekanizmalar›” konusunabak›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 Yan›t Anahtar›S›ra Sizde 1E. coli genetik mühendisli¤inde en çok kullan›lan bakteritürüdür. Bu bakteri içine farkl› DNA’lar›n aktar›lmas›biyoteknolojik çal›flmalar için özellikle kullan›fll› halegetirilir.S›ra Sizde 2Yatay gen transferi, bir organizman›n, baflka bir organizmayaait genetik malzemeden edinmesini sa¤layanherhangi bir süreçtir. Yatay gen transferi için bafll›ca üçmekanizma vard›r: Transformasyon, konjugasyon vetransdüksiyon.S›ra Sizde 3Dikey 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 biologyof 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). Microbiologyan 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: 14/5/09http://tr.wikipedia.org/wiki/DNA, Eriflim tarihi: 14/5/09


9<strong>GENEL</strong> M‹KROB‹YOLOJ‹Amaçlar›m›zBu 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›klayabilecek,Bakteriyal toksinler ve toksik yap›daki bakteriyal enzimlere örnekler verebileceksiniz.Anahtar Kavramlar• Ekosistem• Simbiyoz• Biyoremediasyon• Habitat• Biyojeokimyasal döngü• Patojen• Konak• Bakteriyal toksin‹çerik Haritas›Genel MikrobiyolojiMikrobiyalEkosistemler ve ‹nsan-MikroorganizmaEtkileflimleri• M‹KROB‹YAL EKOS‹STEMLER• MADDE DÖNGÜLER‹• B‹YOREMED‹ASYON• ‹NSANLARLAM‹KROORGAN‹ZMALARINYARARLI ETK‹LEfi‹MLER‹• ‹NSANLARLAM‹KROORGAN‹ZMALARINZARARLI ETK‹LEfi‹MLER‹• BAKTER‹ TOKS‹NLER‹


Mikrobiyal Ekosistemler ve‹nsan-MikroorganizmaEtkileflimleriM‹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 aktiviteleri,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 çevrelerindekifiziksel ve kimyasal bileflenlerin oluflturdu¤u yap›ya ekosistem ad› verilmektedir.Bir ekosistem çok farkl› habitatlar› içerebilmektedir.Mikrobiyal populasyonlar›, çeflitlili¤i, bunlar›n fonksiyonlar›n›, mikroorganizmalararas›ndaki iliflkileri ve mikrobiyal ekosistemdeki biyotik ve abiyotik çevreleriinceleyen bilim dal› Mikrobiyal Ekoloji olarak adland›r›l›r.Ana mikrobiyal ekosistemler sucul çevrelerde (okyanuslar, ›rmaklar, göller, dereler,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 aktivitelerdenbüyük oranda etkilenmektedir. Ekosistemdeki mikrobiyal aktivitenin tipi, türkompozisyonuna, populasyonun büyüklü¤üne ve her habitattaki mikroorganizmalar›nfizyolojik durumlar›na ba¤l› olmaktad›r.Bir ekosistemde iki ya da daha fazla organizma aras›nda kurulan iliflkiye (iliflkinindo¤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 üzereiki ayr› grupta inceleyebiliriz:a) Hayvan-Mikroorganizma Simbiyozlar›: Hayvan ve mikroorganizmalararas›ndaki simbiyozlara verilebilecek en iyi örneklerden birisi gevifl getiren organizmalar(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 ortamkoflullar› selüloz sindiren bakteriler için uygundur ve burada bar›nd›rd›klar› buHabitat: Mikrobiyalpopulasyonlar›n (ayn›zamanda tüm di¤ercanl›lar›n) yaflad›klar› yerdir.Kommünite: Bir habitattabirbirleri ile etkileflimdebulunan populasyonlar›noluflturdu¤u birlikteliktir.


198 Genel Mikrobiyolojibakteriler sayesinde selülozu kullanabilir duruma gelmektedirler. Midelerinin rumenad› verilen bölümlerinde selüloz ve di¤er bitki polisakkaritlerinin parçalanmas›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. Rumenmikroorganizmalar› sindirici özelliklerinin yan›nda baz› vitamin ve aminoasitleri de sentezlemektedir ve ruminantlar için ana protein kayna¤›d›rlar. Rumendeyer alan prokaryotlara örnek olarak; selüloz parçalayan Fibrobacter succinogenesve Ruminococcus albus, niflasta parçalay›c› Ruminobacter amylophilus ve Selenomonasruminantium, 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 sahiptir.Çünkü insan besin ekonomisi büyük oranda bu hayvanlara ba¤l›d›r ve bunedenle de rumen mikrobiyolojisi çal›flmalar› oldukça önemlidir.SIRA S‹ZDEEndosimbiyoz SIRA ve S‹ZDE ektosimbiyoz ne demektir?1Hayvan-mikroorganizma iliflkileri için bir baflka örnek de hidrotermal deliklerdekimikrobiyal ekosistemler say›labilir. Okyanusun 2500 metre kadar derinlikle-DÜfiÜNEL‹MDÜfiÜNEL‹Mrinde volkanik aktivitelere ba¤l› oluflan hidrotermal s›cak su kaynaklar› “hidrotermaldelikler” SORU olarak adland›r›lmaktad›r. Bu hidrotermal deliklerden hidrotermalSORUak›nt›s› 6-23 °C aras› olanlara “beyaz bacalar denilmektedir. 270-380 °C aras› s›cakl›ktamineralce zengin ak›nt›s› so¤uk su ile kar›fl›nca kara bulutlar oluflturan tipineD‹KKATD‹KKATise “kara bacalar” denir. Bu hidrotermal delikler etraf›nda 2 metre uzunlukta tüpkurtlar, deniz taraklar› ve midyeler gibi farkl› omurgas›z kommüniteleri geliflebilmektedir.BuSIRA S‹ZDESIRAorganizmalarS‹ZDE›fl›k alan zonun alt›nda kald›¤› için fotosentez bunlarakatk› sa¤layamamaktad›r. Bununla beraber, hidrotermal ak›nt›lar yüksek miktardaindirgenmifl inorganik materyalleri (H 2 S, Mn +2, H 2 , CO) içermektedir ve bunlar›nAMAÇLARIMIZ hepsi kemolitotrofik AMAÇLARIMIZprokaryotlar için iyi bir elektron vericisidirler. Böylelikle hidrotermaldelik hayvanlar› ototrofik bakterilerle yapt›klar› simbiyotik iliflki sayesindesürekli karanl›kta K ‹ T A P var olabilmektedirler. Bakteriler hayvan dokular› içinde yafla-K ‹ T A Py›p onlara organik karbon sa¤larlarken kendileri de enerji metabolizmalar› için gereklielektron vericilerine kolayl›kla ulaflabilirler. Sülfür oksitleyici Thiobacillus,TELEV‹ZYON Thiomicrospora, TELEV‹ZYON Thiothrix ve Beggiatoa sülfit yayan hidrotermal deliklerin yak›nlar›ndayaflarlar. Baz› hidrotermal delikler de nitrifiye ediciler, hidrojen oksitleyiciler,demir ve mangan oksitleyen bakteriler ya da metilotrofik bakteriler için uygun olabilmektedir.‹NTERNETHayvanlarla ‹NTERNET mikroorganizmalar›n simbiyotik iliflkisine verilebilecek bir di¤erörnek bir Gram-negatif deniz bakterisi olan Aliivibrio fischeri ile ufak bir mürekkepbal›¤› aras›ndad›r. Bu küçük mürekkep bal›¤›, bakteri hücreleri (Aliivibrio fischeri)ile dolu ›fl›k yayan bir organa sahiptir. Bu simbiyotik iliflki oldukça spesifiktirve hem bakteriler hem de mürekkep bal›¤› yarar sa¤lamaktad›r.SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORU2Mürekkep bal›¤› SIRA S‹ZDE ve bakteri hücreleri aras›ndaki iliflki ne tip simbiyozdur?b) Bitki-Mikroorganizma Simbiyozlar›: Bitkiler ve mikroorganizmalar aras›ndayarar DÜfiÜNEL‹M sa¤layan pek çok birliktelik oldu¤u gibi bitki hastal›klar›na neden olanbirliktelikler de görülmektedir. Mikoriza’lar, liken’ler ve baklagillerin kök nodülleriyararl› simbiyotik SORU iliflkilerdendir.D‹KKATD‹KKATSIRA S‹ZDESIRA S‹ZDE


9. Ünite - Mikrobiyal Ekosistemler ve ‹nsan-Mikroorganizma Etkileflimleri199Likenler; ç›plak kayalar, a¤aç kütükleri, evlerin çat›lar› ya da ç›plak toprak yüzeyindegeliflen, yapra¤›ms› ya da kabuk tutmufl mikrobiyal simbiyozlard›r. Bir algve bir fungus aras›ndaki mutualistik iliflki sonucu meydana gelen yap›lard›r. Bu yap›dakialg fototrofik ortakt›r ve fungusun kullanaca¤› organik maddeyi üretir. Fungusise fototrofik orta¤›n› rüzgar ya da ya¤murun erozyonuna karfl› korur. Likenlertipik olarak di¤er organizmalar›n geliflmedi¤i yüzeylerde bulunurlar ve mutualistikiliflkileri yard›m›yla bu habitatlarda kolonize olabilirler (fiekil 9.1).fiekil 9.1A¤aç kabuklar›üzerindeRhizocarpongeographicum(Harita likeni) veXanthoriaparietina türülikenler.Likenlerin d›fl›ndaki baflka bir birliktelik ise bitki kökleri ile funguslar aras›ndakiiliflki ile ortaya ç›kmaktad›r ve mikoriza olarak adland›r›l›r. Ektomikoriza ve endomikorizaolmak üzere iki tipi mevcuttur. “Ektomikoriza”’da fungal hücreler kökünd›fl taraf›nda bir k›l›f olufltururlar ve kök dokusuna çok az penetrasyon yaparlar(fiekil 9.2a). “Endomikoriza”’da ise fungal misel kök dokusunun derinlerine kadarinmektedir (fiekil 9.2b). Mikoriza oluflumlar› sayesinde bitkilerin besin maddelerinialma kabiliyetleri artmaktad›r. Ektomikorizalar genellikle orman a¤açlar›nda,özellikle koniferlerde, kay›n a¤açlar›nda ve meflelerde görülmektedir. Böyle ormanlardaneredeyse her a¤ac›n her kökü mikorizaldir. Endomikorizalar neredeyseektomikorizalardan daha yayg›n görülmektedir.fiekil 9.2Ektomikoriza (a) veendomikoriza (b)mikroskobikgörüntü.ab


200 Genel MikrobiyolojiAgrobacterium tumefaciens gibi baz› mikroorganizmalar da bitkilerle parazitikbir simbiyoz gelifltirirler. Burada bakteriye ait bir tümör uyar›c› plazmid (Ti plazmidi)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.SIRA S‹ZDETi plazmidi SIRA bitki S‹ZDE biyoteknolojisi aç›s›ndan neden önemlidir?3Bakteriler ile bitkiler aras›ndaki önemli mutualistik iliflkilerden birisi de baklagillerile azot DÜfiÜNEL‹M fiske eden bakteriler aras›nda gerçekleflmektedir. Baklagiller aras›n-DÜfiÜNEL‹Mda bulunan fasülye, soya fasülyesi, bezelye ve yonca besin ve tar›m endüstrisindeSORUçok büyük öneme SORU 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, Azorhizobiumve Photorhizobium cinsi bakteriler toprakta bulunabilir ve baklagilleri enfekteD‹KKATD‹KKATedip onlarla simbiyotik iliflki kurabilme yetene¤indedirler. Bu bakterilerle enfeksiyon,köklerde SIRA azotu S‹ZDE fikse edebilen kök nodülü ad› verilen yap›lar›n oluflumunaSIRA S‹ZDEneden olur. Kök nodüllerindeki azot fiksasyonu azotun toprakta önemli ölçüde birikmesineyol açmas› nedeniyle tar›m ekonomisi anlam›nda son derece önemlidirAMAÇLARIMIZ (biyolojik AMAÇLARIMIZ gübre tan›m›n› 1. Üniteden hat›rlay›n›z).K ‹ T A PTELEV‹ZYONSIRA ‹NTERNET S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORUMADDE DÖNGÜLER‹K ‹ T A PYeryüzündeki 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 içerebilmektedir.Azot; nükleik asitlerde, amino asit ve proteinlerin yap›s›nda bulunur.TELEV‹ZYONFosfor; nükleik asitlerin, lipidlerin, enerji depolayan ve di¤er organik fosfatlar›n bileflenlerindendir.Sülfür; belirli aminoasit ve proteinlerde bulunur. ‹flte bahsetti¤imizSIRAtüm bu elementler ‹NTERNET S‹ZDEekosistem içerisinde sürekli olarak bir döngü oluflturmaktad›r.Elementlerin döngüsü olmadan yeryüzünde yaflam mümkün olamaz ve mikroorganizmalarDÜfiÜNEL‹M bu süreç içerisinde çok büyük role sahiptirler. Biyosferde süreklienerji ve madde ak›fl› asl›nda, ekosistemler içerisindeki fotolitotrof ya da kemolitotroflar›nkemoorganotroflar ya da fotoorganotroflar ile aras›ndaki iliflkiler ileSORUmeydana gelmektedir.D‹KKATKulland›klar› D‹KKAT besin yönünden inorganik hammadde kullanarak ço¤alan mikroorganizmalaralitotrof, organik besin kullanarak ço¤alanlara organotroflar denir. ‹htiyac› olan karbonuSIRA S‹ZDEorganik bilefliklerden SIRA S‹ZDEsa¤l›yorsa heterotrof, CO 2 ’den sa¤l›yorsa ototrof mikroorganizma denir.Enerji kayna¤› olarak günefl ›fl›¤› kullananlara fototrof, enerjiyi kimyasal maddelerdensa¤layan mikroorganizmalara kemotrof denir.AMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZEkosistemdeki enerji ak›fl› ve biyojeokimyasal döngüler de denilen maddedöngülerini anlayabilmek için fotosentetik organizmalar ile heterotrof organizmalararas›ndaki K ‹ ba¤lant›y› T A P çözmek gerekir. Bitkiler ve fotosentetik mikroorganizma-K ‹ T A Plar›n fotosentez faaliyetleri ile atmosferik oksijen sal›nmaktad›r. Fotosentez olay›ile kimyasal enerjiye çevrilen günefl enerjisi döngüye girmifl olmaktad›r. Bu faaliyetleriile TELEV‹ZYON sistemde enerji üretici konumunda olan fotosentetik organizmalar›n be-TELEV‹ZYONlirli baz› elementlere ihtiyaçlar› vard›r. ‹htiyaç duyduklar› bu elementlerin al›m› için‹NTERNET‹NTERNET


9. Ünite - Mikrobiyal Ekosistemler ve ‹nsan-Mikroorganizma Etkileflimleri201de mineralizasyon ad› verilen ve heterotrof organizmalar›n rol oynad›¤› bir süreceihtiyaç duyarlar.Karbon DöngüsüTüm canl›lar›n aktiviteleri ile global karbon döngüsü devam ettirilir. Bütün olarakdüflündü¤ümüzde karbon yeryüzündeki ana karbon rezervuarlar› (atmosfer, sedimentlerve kayalar, okyanuslar ve di¤er sucul çevreler) aras›nda dolafl›p durur. Yaflayanorganizmalar aç›s›ndan düflünüldü¤ünde çok yüksek miktarda karbonun karasalbitkilerde bulundu¤u bir gerçektir. Ormanlar, yeflil alanlar, tar›m alanlar› fotosentetikCO 2 fiksasyonunun yap›ld›¤› ana alanlard›r. Bununla beraber yaflayanorganizmalardan daha fazla miktarda karbon humus ad› verilen ölü organik materyaliçinde bulunur.Yeryüzünde yeni organik karbonun sentezlendi¤i tek ana yol fototrofik ve kemolitotrofikkarbondioksit 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 bilefliklerde 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 organikkarbonu parçalar ve karbondioksit a盤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› fermentasyonürünleri olarak hidrojen gaz› da a盤a ç›kabilir. Metan kendi SIRA bafl›na S‹ZDE metan oksitleyicibakteriler için karbon ve enerji kayna¤› olarak ifl görebilir. Bu bakterilerkendi yaflad›klar› çevrelerde, metandan flekerler ve amino asitleri oluflturabilirlerDÜfiÜNEL‹Mve böylece karbon bilefliklerinin döngüsüne katk›da bulunurlar. Fotosentetik olarakfikse edilmifl karbonun mikroorganizmalar ile parçalanmas› sonucu 2 ana karbonformu geriye kal›r: metan (CH 4 ) ve karbondioksit (CO 2SORU).SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORUKarbonun gaz formunun düzeyindeki önemli miktardaki de¤iflimler, D‹KKAT ciddi küresel etkileresahip olabilmektedir. Günümüzde atmosfere sal›n›m miktar› artan CO 2 nedeniyle küresel›s›nma dedi¤imiz problem ortaya ç›km›flt›r.SIRA S‹ZDEAzot DöngüsüD‹KKATSIRA S‹ZDEYaflam için temel elementlerden birisi de azottur. Azot devri (çevrimi) AMAÇLARIMIZ büyük orandamikroorganizmalar›n faaliyetine dayanmaktad›r. Azot gaz› (N 2 ) azotun AMAÇLARIMIZen stabilformudur ve yeryüzündeki azot için temel rezervuard›r. Bununla beraber yaln›zcaçok az say›da prokaryot azot fiksasyonunda azot kayna¤› olarak K ‹ TN 2A’yi P kullanabilmektedir.Yani havadaki CO 2 ’in sadece bitkiler ve belirli mikroorganizmalar›n fa-K ‹ T A Paliyeti ile fikse edilmesinden sonra kullan›labilir olmas› gibi havadaki azot da bubelirli bakterilerin fiksasyonu sonucunda kullan›labilmektedir. TELEV‹ZYON Azotun amonyumaTELEV‹ZYONdönüfltürüldü¤ü olaya azot fiksasyonu ad› verilir. Yaln›zca bakteriler azotun biyolojikfiksasyonunu gerçeklefltirebilmektedirler.Havan›n azotunu fikse edebilen organizmalar› flu flekilde gruplara ay›rabiliriz:‹NTERNET‹NTERNETSimbiyotik azot fikse edenler, fakültatif simbiyotik azot fikse edenler ve simbiyotikolmayan azot fikse ediciler. Simbiyotik azot fikse ediciler aras›nda en iyi bilinenlerdaha önceden bahsetmifl oldu¤umuz Rhizobium cinsi içinde yer alan mik-


202 Genel Mikrobiyolojiroorganizmalard›r. Baklagillerin köklerinde endosimbiyont olarak yaflarken havan›nazotunu 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 yaflayanaerobik azot fikse eden bakterilerden Rhizobium türleri mikroaerofilik koflullardaoksijen düzeyini azaltmak için bakteriyal solunumu kullan›rlar. Azotobactercinsinin belirli üyeleri için solunum, aerobik flartlarda bile bakterilerin azotufikse etmesine yetecek düzeyi sa¤layabilmektedir. Cyanobacteria üyeleri ise nitrogenazenziminin korunmas› için alternatif bir yol izlerler. Heterosist ad› verilenözelleflmifl hücreler ile anaerobik ortam sa¤lan›r ve azot fiksasyonu gerçeklefltirilmiflolur. Clostridium pasteurianum ve Desulfovibrio desulfuricans obligat anaerobikazot fikse edici bakterilerdir.Yeryüzünde çevrimde olan amonyum (NH 3 )ve nitrat (NO 3 ) fikse haldeki azotformlar›d›r. ‹norganik formdaki nitrit, nitrat ve amonyumun organik azotlu bilefliklere(proteinler, nükleik asitler) dönüfltürüldü¤ü sürece azot asimilasyonu ad›verilir. Birçok bakteri nitratlar› nitrite indirger ve baz›lar› da nitriti amonyuma indirgemektedir.Amonyum tuzlar› daha sonra organik polimerler içine asimilatörnitrat indirgenmesi denen olay ile kat›labilirler. Amonyum organik maddeler içindeglutamat ya da glutamin gibi amino asitler olarak fikse edilmektedir. Di¤er azotlubileflikler bunlardan yap›lmaktad›r. Azot döngüsü devam› için organik azotlu bilefliklerinparçalanarak amonyumun serbest hale geçirilmesi gerekmektedir. Putrefaktifmetabolizma ile azot içeren biyopolimerlerden önemli miktarda amonyumelde edilir.Organik azotlu bilefliklerin dekompozisyonu ile amonya¤›n ortaya ç›kt›¤› olayaamonifikasyon ad› verilir. Amonya¤›n büyük bir k›sm› amonyum (NH 4 + ) iyonuolarak bulunur. Amonyumun ço¤u da topraktaki aerobik dekompozisyon ile ortayaç›kar. Clostridium ve Proteus cinsleri amonifikasyon yapan organizmalardand›r.Amonya¤›n nitrifiye edici bakteriler taraf›ndan nitrata (NO 3 - ) oksidasyonunanitrifikasyon ad› verilir. E¤er materyal protein aç›s›ndan zengin özellikte ise nitrifikasyonoran› artmaktad›r. Nitrat bitkiler taraf›ndan asimile edilmeye haz›r bir yap›dad›rfakat 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 indirgenmesisonucu son ürün N 2 , NO ya da N 2 O olmaktad›r. Nitrat›n gaz azot bilefliklerineindirgenmesi olay›na denitrifikasyon ad› verilmektedir ki bu olay biyolojikolarak oluflan N 2 gaz›n›n ana kayna¤›d›r. Denitrifikasyon olay›n›n gerçekleflmesiiçin ortamda nitrat ve enerji kayna¤›n›n bulunmas› gereklidir. Pseudomonas ve Bacillusüyeleri denitrifikasyon yapan organizmalara örnek olarak gösterilebilir.Baz› bakteriler taraf›ndan oksijen yerine solunum olay›nda nitrat kullan›lmaktad›rve bu duruma disimilatör nitrat indirgenmesi denilmektedir. Bu proses s›ras›ndanitrat nitrite ve sonra amonya¤a indirgenir.


9. Ünite - Mikrobiyal Ekosistemler ve ‹nsan-Mikroorganizma Etkileflimleri203Kükürt DöngüsüKükürt de canl› organizmalar›n ihtiyaç duydu¤u maddelerden biridir. Çok önemlirolleri olan sistein ve metionin gibi 2 amino asidin bünyesindeki sülfidril grubu(-SH) içeren bilefliklerde yer al›r.Kükürt proteinlerin yap›s›nda neden önemlidir?SIRA S‹ZDESIRA S‹ZDE4Kükürtün mikroorganizmalar ile transformasyonu, çok fazla say›daki oksidasyonformlar›na sahip olmas› nedeniyle oldukça komplekstir. Kükürtün DÜfiÜNEL‹M 3 oksidasyonformu do¤ada önem arz etmektedir: -2 (sülfidril ve sülfid (HS - ), 0 (elementelDÜfiÜNEL‹Mkükürt S 0 ) ve +6 [sülfat (SO -2 4 )].SORUSORUAna uçucu sülfür gaz› hidrojen sülfid (H 2 S) tir. Sülfid bakteriyal sülfat redüksiyonuile ya da jeokimyasal kaynaklardan (sülfid p›narlar› ve volkanlar) üretilmektedir.Sülfat indirgeyici bakteriler genifl ve çok çeflitli bir gruptur. Deniz çevrelerin-D‹KKATD‹KKATde 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 SIRA okyanuslara S‹ZDE boflalt›lanla¤›m sular›, çöpler vb. nedeniyle artan organik madde miktar› sülfat indir-SIRA S‹ZDEgenmesini de tetiklemektedir. H 2 S bir çok bitki ve hayvan için toksik oldu¤undansülfat indirgenmesi ile HS - AMAÇLARIMIZoluflumu potansiyel olarak zarar vericidir. Sülfid demirlebirleflerek çözünmeyen bileflikler oluflturur ve bu flekilde çevrede detoksifiyeAMAÇLARIMIZedilmifl olur.K ‹ T A PK ‹ T A POksijenli koflullarda sülfid, nötr pH’da h›zla kendili¤inden okside olur. Ço¤uaerobik olan kükürt okside edici kemolitotrofik bakteriler sülfidin oksidasyonunukatalizleyebilirler.Elemental kükürt (S 0 TELEV‹ZYONTELEV‹ZYON) kimyasal olarak stabildir ama Thiobacillus ve Acidithiobacillusgibi kükürt okside edici kemolitotrofik bakteriler taraf›ndan okside edilebilir.Elemental kükürt çözünür olmad›¤›ndan bu bakteriler kükürt kristallerinetutunarak substratlar›n› oksidize ederler. Elemental sülfürün oksidasyonu ‹NTERNET sülfirik‹NTERNETasit (H 2 SO 4 ) 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 hipertermofilikArkea 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 kükürtbakterileri 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› yapabiliriz;Yeryüzünde kayalarda bulunan elemental sülfürün jeolojik depolar› biyolojikkökenlidir. Yani eski okyanuslarda yaflam›fl özellikle fotosentetik kükürt bakterilerininmetabolik 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 CH 4 ve H 2 S), fototrofik mor bakterilerin fotosentetikCO 2 fiksasyonunda elektron verici olarak (ürünü dimetilsülfoksit) ve belirlikemoorganotrof ve kemolitotroflar›n enerji metabolizmalar›nda elektron vericiolarak (ürün yine dimetilsülfoksittir). Sülfür döngüsünü etkileyen di¤er organik bileflikleride metanetiol (CH 3 SH), dimetildisülfit ve karbondisülfittir.


204 Genel Mikrobiyolojifiekil 9.3Karbon, azot vekükürt döngüleri vebu döngülerdemikroorganizmalar›n rolü.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 görülmektedir.Mineralizasyon daha çok bakteri ve funguslar taraf›ndan, organik fosforunimmobilizasyonu fotoototrof ve heterotroflar›n ço¤almas› ile ve fosfat solubilizasyonuise nitrik ve sülfirik asitlerin mikroorganizmalarca üretilmesi ile etki-


9. Ünite - Mikrobiyal Ekosistemler ve ‹nsan-Mikroorganizma Etkileflimleri205lenmektedir. Mikroorganizmalar taraf›ndan üretilen H 2 S dip sedimentlerde ve topraktaferrik fosfatlar içindeki fosfat› çözündürebilmektedir. Fosfor çözündü¤ündealgler ve köklü bitkiler bundan yararlan›r. Bu sayede primer üretime katk› sa¤lanmaktadolay›s›yla di¤er besin zinciri elemanlar›n›n art›fl› gözlenmektedir. Organikmaddelerdeki fosfor içeren bilefliklerin mineralizasyonu h›zl› bir flekilde olur. Mikroorganizmalartaraf›ndan mineralize edildikten sonra fosforun bir k›sm› bizzat mineralizasyonuyapan 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. Üçüncüoksidasyon formu olan Fe 0 insan aktiviteleri sonucu meydana gelir. Do¤ada oksidasyonve redüksiyon reaksiyonlar›n›n içerildi¤i ferrus ve ferrik formlara geçiflfleklinde bir döngü oluflmaktad›r. Anoksik çevrelerde bakteriler ferrik iyonlar› indirgerlerve 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 Acidithiobacillusferrooxidans 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 mikroorganizmabulunabilir. Kirleticilerin mikrobiyal degradasyonu ile karbondioksit ve sugibi daha basit ürünler elde edilebilirken buna alternatif yaklafl›mlar (fiziksel dekontaminasyongibi) genelde problemi bir yerden baflka bir yere transfer etmekteve kesin çözüm getirmemektedir. Biyoremediasyon maliyeti itibari ile de kirleticilerintemizlenmesinde 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) elverifllidirlerve gelecekte anaerobik mikrobiyal proseslerin, biyoremediasyon teknolojileriiçin genifl uygulama potansiyeline sahip oldu¤u düflünülmektedir. Perkloratiyonlar›n›n anaerobik degradasyonu çeflitli fakültatif anaerobik ya da mikroaerofilikbakteriler 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¤imizperklorat› kloride ve serbest oksijene çeviren organizmalar ile sa¤lanan oksijenPseudomonas gibi belli aerobik organizmalar taraf›ndan kullan›larak, bu organizmalar›nhalkasal 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 gerçeklefltirilebilenbu olayda degradasyondan sorumlu özel bir gen rol oynamaktad›r.


206 Genel MikrobiyolojiBitkisel ve hayvansal zararl›larla mücadelede kullan›lan bir pestisid olan pentaklorofenolde Sphingomonas chlorophenolica ad› verilen bir bakteri taraf›ndanparçalanabilmektedir.Civa ve A¤›r Metallerin TransformasyonuMetaller tipik olarak kayalarda, toprakta, sularda ve atmosferde düflük konsantrasyonlardabulunurlar. Bunlardan baz›lar› (kobalt, bak›r, çinko, nikel, molibdenyumgibi) az miktarlarda canl› hücreler taraf›ndan ihtiyaç duyulan maddeler olmalar›nara¤men yüksek konsantrasyonlarda bu metaller toksik olabilmektedir. Baz›lar›havay› kontamine etmeye yetecek kadar da uçucu özellikte olan bu metallerdenciva çevresel etkileri nedeniyle ayr›ca önemlidir. Civa do¤ada çok düflükkonsantrasyonlarda bulunmas›na ra¤men endüstriyel ürünlerde kullan›m› oldukçayayg›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› hayvanlardaakci¤er ve böbreklerde hasara neden olur. Çözünebilir olmas› ve besin zincirindesürekli olarak konsantre hale gelmesi özellikle sucul çevrelerde büyükproblemler oluflturabilmektedir. Yüksek konsantrasyonlar› insan ve hayvanlara oldu¤ukadar mikroorganizmalara da toksik etki gösterir. Bununla beraber, baz›bakteriler, toksik civan›n toksik olmayan civa haline dönüflümünü gerçeklefltirebilirler.Civaya dirençli Gram-negatif bakterilerde merkürik redüktaz adl› enzimHg +2 ’yi Hg 0 ’a indirger. Bu reaksiyonla üretilen Hg 0 uçucudur ancak mikroorganizmalarve 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 muameleedebilmek 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› antibiyotikleredirenç genleri tafl›yan plazmidler ayn› zamanda civa ve arsenik direnç genlerinide bulundurabilmektedir. Direnç mekanizmalar› farkl› olabilmektedir. Örne¤inarsenat ve kadmiyum direnci, hücre içine giren bu maddelerin d›flar›yapompalanmas› esas›na dayan›r. Di¤er mekanizmalar metaldeki redoks de¤iflimleriniiçermektedir.Petrol Biyodegradasyonu (Biyolojik olarak parçalanmas›)Petrol zengin bir organik madde kayna¤› oldu¤undan hava ve nemle temasa geçergeçmez mikroorganizmalar taraf›ndan metabolize edilebilir. Farkl› bir çok bakteri,fungus ve az say›da Cyanobacteria ile yeflil algler petrol ürünlerini aerobikolarak okside edebilmektedirler. Büyük miktarlarda petrolün depoland›¤› tanklardamikrobiyal büyüme pek istenmezken petrol s›z›nt›s› gibi durumlarda biyoremediasyongerekli oldu¤undan ilave besin maddeleri eklenmesi suretiyle mikrobiyalgeliflim desteklenebilmektedir. Son y›llarda küçük ya da büyük çapl› pek çok petrols›z›nt›s› karasal ya da sucul çevrelerde meydana gelmektedir. Petrol okside edicimikroorganizmalar da bu petrol tabakas› filmi üzerinde h›zla geliflmektedirler.S›cakl›k ve inorganik besin elementlerinin (özellikle azot ve fosfor) konsantras-


9. Ünite - Mikrobiyal Ekosistemler ve ‹nsan-Mikroorganizma Etkileflimleriyonlar› optimum düzeydeyse petrol oksidasyon aktivitesi de artmaktad›r. Petrolsuda çözünmedi¤inden ve yo¤unlu¤u daha az oldu¤undan yüzeyde kal›r ve kayganbir yap› oluflturur. Burada, hidrokarbon parçalayan bakteriler petrol damlac›klar›natutunurlar ve petrolü ayr›flt›rmaya bafllarlar. Alcanivorax borkumensis gibibelirli petrol parçalay›c› özel türler yaln›zca hidrokarbonlar, ya¤ asitleri ya da pirüvatüzerinde geliflebilmekte ve petrolün çözünüp parçalanmas›na yol açan glikolipidsürfaktanlar› 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› (polisiklikhidrokarbonlar ve dall› zincirler) daha uzun süre çevrede kalmaktad›r. Denizçevrelerindeki petrol s›z›nt›lar› daha yavafl degrade olur ve önemli, uzun sürelietkileri vard›r.Surfaktan maddeler: Birs›v›n›n yüzey geriliminiazaltan maddelerdir.207Mikrobiyal LiçingMikroorganizmalar›n mineral kaynaklar›n›n oluflmas›nda ve çözülmesinde rol oynad›¤›ndanbahsetmifltik. Çeflitli madenlerin ç›kar›lmas› s›ras›nda da mikrobiyal faaliyetlerdenyararlan›lmaktad›r. “Mikrobiyal liçing” ad› verilen süreçte, baz› bakterilerinmetalleri cevherlerinden çözebilme (liçing) potansiyelleri kullan›lmaktad›r.Bu sayede özellikle bak›r, uranyum ve alt›n›n düflük derecede bulundu¤u madenfilizlerinden 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 oksidasyonunukatalizleyerek metallerin çözünürlü¤ünü artt›r›lar.Mikrobiyal liçing ile düflük kaliteli cevherlerden metallerin geri kazan›m› sayesindeekonomik 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. Mikrobiyalliçingde kullan›lan en yayg›n bakteriler Thiobacillus thiooxidans ve Thiobacillusferrooxidans’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 sürekliolarak çevremizdeki say›s›z mikroorganizmaya maruz kalmaktad›r. Sa¤l›kl›insan vücudunun iç boflluklar› (örne¤in idrar kesesi), dokular›, kan ve beyin omuriliks›v›s› gibi iç s›v›lar› sterildir. Deri, a¤›z, burun, göz, üst solunum yollar›, sindirimsistemi ve ürogenital sistem gibi d›fl ortamlarla etkileflim halindeki vücut bölgelerindeise 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› bölgelerindeyaflamakta 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 anneninvajen floras› ile, daha sonra da besinler ve insanlar›n da dahil oldu¤u, çevredekimikroorganizmalarla temas sonucu normal floras› oluflmaya bafllar. Normalflorada yer alan mikroorganizma türleri tüm bireylerde t›pat›p ayn› de¤ildir çünküNormal mikrobiyal flora:‹nsan vücudunun farkl›bölgelerinde yaflamakta olanve sa¤l›kl› bir bireydenormal koflullarda zarars›zolan mikroorganizmatoplulu¤udur.


208 Genel Mikrobiyolojicinsiyet, yafl, beslenme, co¤rafik çevre koflullar› gibi farkl›l›klar sebebiyle kiflidenkifliye göre de¤iflir.SIRA S‹ZDEYenido¤an sa¤l›kl› SIRA S‹ZDE bir bebe¤in normal mikrobiyal floras› nas›l oluflmaya bafllar?5Kal›c› flora: Normal floray› Normal floray› oluflturan mikroorganizmalar cins ve tür bak›m›ndan bulunduklar›vücut bölgeleri için süreklilik tafl›rlar (kal›c› flora). Kal›c› floran›n, bozulanoluflturanDÜfiÜNEL‹MDÜfiÜNEL‹Mmikroorganizmalar›n cins vetür bak›m›ndan bulunduklar› normal floray› yeniden oluflturma özelli¤i vard›r. Kal›c› floran›n yan›nda ço¤u hastal›koluflturmayan, SORU bazen patojen olabilen, belirli vücut bölgelerinde, birkaç saat-vücut SORU bölgeleri için sürekliliktafl›mas›d›r.ten birkaç haftaya de¤iflebilen sürelerde kalan mikroorganizma toplulu¤u ise geçicifloray› oluflturur. D‹KKAT Özellikle kal›c› floran›n bask›land›¤› veya ortadan kalkt›¤› ba-Geçici D‹KKAT flora: Ço¤u hastal›koluflturmayan, bazenz› durumlarda, geçici flora mikroorganizmalar› kolonize olur, ço¤al›r ve hastal›kpatojen olabilen, belirlivücut bölgelerinde, birkaç yap›c› özellik kazanabilirler. Normal flora mikroorganizmalar›n›n en önemli k›sm›-saattenSIRA S‹ZDEbirkaç haftayaSIRA S‹ZDEn› bakteriler olufltururken funguslar ve di¤er mikroorganizmalar ise az say›da bulunmaktad›rlar.Normal floray› oluflturan mikroorganizmalar dinamik bir dengede¤iflebilen sürelerde kalanmikroorganizmatoplulu¤udur.AMAÇLARIMIZ içinde yaflarlar ve birbirlerini kontrol ederler. AMAÇLARIMIZSIRA S‹ZDENormal florada SIRA yer S‹ZDE alan mikroorganizmalar toplumun tüm bireylerinde ayn› m›d›r?K ‹ T A P 6K ‹ T A PNormal floran›n kona¤a baz› yararlar› vard›r. Normal flora mikroorganizmalar›DÜfiÜNEL‹MDÜfiÜNEL‹Mpatojen mikroorganizmalarla yerleflme yerleri ve besinler için bir rekabet içindedirlerve patojen TELEV‹ZYON mikroorganizmalar›n rekabetini olanaks›z k›larlar. Yenido¤andaTELEV‹ZYONSORUbakterilerin SORU 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 sentezine,besinlerin sindirilmesine ve barsaktan absorbe edilmesine yard›mc› olurlar.‹NTERNET D‹KKAT‹NTERNET D‹KKATNormal floran›n sayd›¤›m›z bu gibi yararl› ifllevleri yan›nda bilinen patojenlerdenSIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEdaha s›kl›kla klinik hastal›klara neden olduklar› belirlenmifltir. Normal flora mikroorganizmalar›,normalde bulunduklar› yerden baflka vücut bölgelerine geçtikleriAMAÇLARIMIZ takdirde ciddi hastal›klara neden olabilirler. Örne¤in derinin normal flora üyelerindenolan Staphylococcus AMAÇLARIMIZepidermidis kan dolafl›m›na geçerse kalp kapakç›klar›n›kolonize ederek bakteriyel endokardite neden olabilir. Ba¤›fl›kl›k sistemi bask›lanm›flkiflilerde K ‹ normal T A P flora say›ca normalden fazla art›fl gösterirse patojen olabilir.K ‹ T A PZarars›z ve sindirilmifl besin maddeleri bazen barsaktaki normal flora bakterileri taraf›ndankarsinojenik bilefliklere dönüfltürülebilmektedir.TELEV‹ZYON‹NTERNETTELEV‹ZYONNormal 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 normalflora mikroorganizmalar›n ‹NTERNET yerleflti¤i vücut bölgeleridir. ‹nsan vücudunda normalfloran›n yerleflti¤i bölgeler ve bu bölgelerin normal mikrobiyal floras›n› oluflturanönemli baz› mikroorganizmalar Tablo 9.1’de verilmifltir.Derinin Normal Floras›: Deri yüzeyi (epidermis) mikroorganizmalar›n yerleflmesive ço¤almalar› için uygun bir ortam de¤ildir. Çünkü periyodik olarak kurumayamaruz kal›r, Hafif asit bir pH’a sahiptir ve ter bezlerinin salg›lar› sebebiyleyüksek düzeyde sodyum klorür içerir. Bununla beraber deri yüzeyinde kal›c› florabulunur ve derinin ço¤ul tabakalar›na yerleflebilir. Derinin kal›c› floras› kendiniyeniler. Derideki kal›c› floray› S. epidermidis ve di¤er koagülaz negatif stafilokoklar,Corynebacterium, Propionibacterium, Acinetobacter, Enterobacter, derinin


9. Ünite - Mikrobiyal Ekosistemler ve ‹nsan-Mikroorganizma Etkileflimlerik›vr›m yerlerine yerleflen funguslar ve saprofitik mikobakteriler oluflturur. Propionibacteriumacnes zorunlu bir anaeropdur ve s›kl›kla akne etkenidir. Mayalar›nderi yüzeyinde veya mukoz membranlar›nda büyük say›larda bulunmas› nadir olmas›nara¤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 yüzeyindeciddi 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 Gramnegatifbakteri tafl›rlar.3. Kiflisel hijyen de kal›c› mikrofloray› etkiler. Hijyen kurallar›na dikkat etmeyenkiflilerin derilerinin yüzeyinde genellikle mikrobiyal populasyon yo¤unlu¤udaha yüksektir.Derinin mikrofloras› derinin farkl› bölgelerine göre de içerik ve yo¤unluk farklar›gösterir. Örne¤in avuç içinde ortalama 100 / cm 2 bakteri varken, bu say› d›flkulakta 10 5 / cm 2 , koltuk alt› terinde ise 10 6 / 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 süreciile birlikte mikroorganizmalar ile tan›flmaya bafllar ve giderek a¤›z floras› oluflur.A¤›z ve burunda aerop ve anaerop pek çok mikroorganizma bulunur. A¤z›nnormal floras›nda Streptococcus viridans baflta olmak üzere, difteroidler (Corynebacteriumtürleri), Neisseria, Veillonella, Lactobacillus, Fusobacterium, Candida,Geotrichium ve anaerop spiroketler yer al›r. Difl pla¤›nda en s›k rastlanan mikroorganizmalardanolan Streptococcus mutans, S. sanguis, S. sobrinus ve S. mitis’inüretti¤i jelatinimsi glukan plak materyalini oluflturur. A¤›z hijyeni, beslenme ve çeflitlia¤›z hastal›klar› a¤›z floras›n› etkiler. Burunun etkin floras›nda Streptococcus,Staphylococcus ve Corynebacterium türleri bulunur. Yutak (farinks) ve soluk borusu(trakea) floras› da a¤›z floras›na benzer bir floraya sahiptir. Bu florada Neisseria,alfa-hemolitik ve non-hemolitik Streptococcus, Staphylococcus ve Corynebacteriumtürleri yer al›r.Gözün Normal Floras›: Gözün konjunktivas›nda Corynebacterium, Streptococcus,Staphylococcus, Moraxella ve Neisseria türleri bulunmaktad›r. Bununla birlikteantimikrobiyal 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 mideenzimleri nedeniyle mikroorganizma yo¤unlu¤u midede oldukça düflüktür(10 3 -10 5 /g). Mideden sonraki sindirim kanal› boyunca mikroorganizma yo¤unlu¤ugiderek artar ve duodenum (oniki parmak ba¤›rsa¤›) içeri¤inin gram›nda 10 8 -10 10 ’a, kal›n barsakta ise 10 11 ’e kadar ç›kar. ‹nce barsa¤›n özellikle yukar› bölgesindelaktobasiller ve enterokoklar florada hakim olarak bulunurlar. Bacteroidestürleri kal›n barsakta bulunan bakterilerin büyük bir k›sm›n› olufltururlar. D›flk› kitlesininyaklafl›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-209Konjunktiva: Gözün önyüzeyini ve göz kapaklar›n›narka yüzeylerini örten incebir zard›r.


210 Genel Mikrobiyolojimal 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›lanmas›naneden olur. Böbrekler ve mesanedeki idrar sterildir fakat idrar yolunun alt k›-s›mlar›nda mikroorganizmalarla kontamine olabilir.Tablo 9.1‹nsan vücudundanormal floran›nönemli baz›mikroorganizmalar›Vücut BölgeleriDeriA¤›zÖnemli MikroorganizmalarStaphylococcus epidermidis, Staphylococcusaureus, Streptococcus türleri, Corynebacterium,Enterobacter Propionibacterium, Acinetobacter,Klebsiella ile Malassezia ve Pityrosporumfunguslar›Streptococcus viridans, difteroidler (Corynebacteriumtürleri), Neisseria, Veillonella, Lactobacillus,Fusobacterium, Candida, Geotrichum veanaerop spiroketlerGözCorynebacterium, Streptococcus, Staphylococcus,Moraxella ve NeisseriaSolunum SistemiStreptococcus, Staphylococcus, Corynebacterium,Neisseria, HaemophilusSindirim SistemiLactobacillus, Streptococcus, Staphylococcus,Enterococcus,Bacteroides, Bifidobacterium, Clostridium,Enterobacter, Klebsiella, Proteus, Escherichia coli,Gram-pozitif bakteriler, Actinobacteria,Fusobacteria, ProteobacteriaÜrogenital SistemLactobacillus, Neisseria, Escherichia, Klebsiella,Proteus, Corynebacterium, Streptococcus,Staphylococcus, Mycobacterium, Mycoplasma,Ureaplasma, Clostridium ile Candida veTorulopsis mayalar›‹NSANLARLA M‹KROORGAN‹ZMALARIN ZARARLIETK‹LEfi‹MLER‹Konakç› organizman›n üzerinde veya içinde yaflayan ve konakç›ya zarar veren organizmalarparazit olarak adland›r›l›r. Mikrobiyal parazitler ise s›kl›kla patojenlerolarak isimlendirilirler. Di¤er bir ifadeyle hastal›¤a neden olan veya hastal›k oluflturmayetene¤ine sahip bir mikroorganizma patojen olarak tan›mlan›r. Baz› mikroorganizmalars›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-


9. Ünite - Mikrobiyal Ekosistemler ve ‹nsan-Mikroorganizma Etkileflimleril›¤› normal kiflilerde hastal›k yapmaz veya çok nadir olarak hastal›¤a neden olurkenba¤›fl›kl›k sistemi zay›flam›fl kiflilerde ciddi hastal›klara sebep olan mikroorganizmalard›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 ifadeyle,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 mikroorganizman›nenfeksiyon ve hastal›k yapabilmesi bu etkenin patojen olmas› ve içerdi¤i virülansfaktörleri 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 mikroorganizmalarT›bbi Mikrobiyoloji dersinde anlat›lmaktad›r.211Patojen: 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.Patojenite ile virülans aras›ndaki fark nedir?BAKTER‹ TOKS‹NLER‹SIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MDÜfiÜNEL‹MBakterilerin hastal›k oluflturmada kulland›klar› mekanizmalardan birisi toksin üretmektir.Toksinler genel olarak iki grupta incelenirler: Endotoksinler ve ekzotoksinler.Endotoksinler Gram-negatif bakterilerin hücre duvar›nda SORU bulunan, s›cakl›¤aSORUdayan›kl› lipopolisakkarit yap›s›nda maddelerdir. Bakteri hücresinin lizisini takibenbunlar kona¤›n dolafl›m›na kat›l›rlar. Molekülün yap›s› bakteri D‹KKAT hücre yüzeyinind›fl›na do¤ru uzanan ve molekülün ortas›nda yer alan polisakkarit öz (“O”D‹KKATveya somatik antijen) ve hücre içine do¤ru yerleflik olan lipid A’dan oluflur. Molekülüntoksik parças› birçok ya¤ asidinin ba¤l› oldu¤u disakkaritlerden oluflanSIRA S‹ZDESIRA S‹ZDElipid A k›sm›d›r.Endotoksinler çeflitli fizyolojik etkilere neden olurlar. Bunlar›n AMAÇLARIMIZ bafl›nda atefl,flok ve tromboz gelir ve bunlar›n hepsi birlikte septik flok denen tabloyu oluflturur. AMAÇLARIMIZGram-pozitif bakteriler endotoksinlere sahip de¤illerdir ancak bunlar›n hücre duvarlar›ndabulunan peptidoglukan, endotoksinlerin sebep oldu¤una K ‹ T A benzer P fakatK ‹ T A Pgenellikle 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 TELEV‹ZYON endotoksinlerhücre d›fl›na salg›lanmazlar, endotoksinler Gram-negatif bakterilerin hücreTELEV‹ZYONduvarlar›n›n yap› tafllar›ndan biridir. Ekzotoksinler bilinen en zehirli maddeler aras›ndayer al›rlar. Örne¤in 1 mikro gramdan daha az bir miktar› yetiflkin insan› öldürebilir.Ekzotoksinler genellikle ›s›ya duyarl›d›rlar ve 60-80 °C civar›ndaki s›cak-‹NTERNET‹NTERNETl›klarda h›zla inaktive olurlar. Ancak E. coli, S. aureus enterotoksinleri s›cakl›¤a dayan›kl›d›rlarve bu derecelerin üzerindeki s›cakl›klara direnç gösterirler. Yine ›s› gibifiziksel ve formaldehit gibi baz› kimyasal maddeler ekzotoksinleri inaktive ederektoksik etkinliklerini ortadan kald›r›rlar ve toksoid hale çevrilmelerine nedenolurlar. Toksoidlerin hastal›k yapma güçleri olmamas›na ra¤men canl›lara verildiklerindeantikor 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 sufllar›patojen de¤ildirler.7


212 Genel MikrobiyolojiEkzotoksinlerin ço¤u A-B altbirim çat›s›na sahiptirler. A alt birimi toksik etkiyesahipken B alt birimi ekzotoksinin hücre yüzeyindeki özgül reseptörlere ba¤lanmas›ndansorumludur. 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, Staphylococcusaureus toksinleri.Sitotoksinler: Bu grup toksinlere pek çok mikroorganizma taraf›ndan sentezlenenhepatotoksin, hemolizin, leukosidin örnek olarak verilebilir.Enterotoksinler: Besin zehirlenmelerine neden olan Staphylococcus aureus,Clostridium perfringens, Bacillus cereus ve ba¤›rsak patojenleri olan Vibrio cholerae,E. coli ve Salmonella enteritidis gibi bakterileri de içeren çeflitli bakteriler taraf›ndanüretilirler.Bir toksin birden fazla doku veya organ› etkileyebildi¤i gibi bir mikroorganizman›nbirden 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 kolerayaneden 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 toksinis›cakl›¤a duyarl›d›r ve A ve B alt birimlerinden oluflur. B alt birimi duyarl› hücremembranlar›na yap›flmadan sorumludur ve A alt biriminin hücre içine aktar›lmas›n›sa¤lar. Enzimin etkinli¤i çok güçlüdür ve tek bir A alt birimi birkaç saat içindetüm protein sentezini durdurarak sonuçta bir hücreyi öldürebilir. Difteri ekzotoksininikodlayan tox geni bir Corynebacterium profaj› olan β faj› ile tafl›n›r. Sonuçtasadece bu faj için lizogenik Corynebacterium diphtheriae sufllar› toksin üretebilirve 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. Bilinenen etkili toksinlerden birisidir ve yaklafl›k bir mikrogram› insanda öldürücüdür.Botulinum toksininin A’dan G’ye kadar adland›r›lan tipleri vard›r ancak insandahastal›k yapan tipleri A, B ve E’dir.Toksik yap›daki bakteriyal enzimler: Pekçok bakteri toksik etkileriyle enfeksiyonsürecinde önemli rolleri olan baz› enzimler üretirler. Bunlar doku harabiyetiyapanlar (Örne¤in, lesitinaz, kollojenaz, hiyalüronidaz, koagülaz, leukosidinler,homolizinler ve fibrinolizin) ve IgA1 proteazlar olarak iki grupta incelenebilir.SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹M8Botulinum toksini SIRA S‹ZDE hangi mikroorganizma taraf›ndan üretilir?DÜfiÜNEL‹MSORUSORUD‹KKATD‹KKATSIRA S‹ZDESIRA S‹ZDE


9. Ünite - Mikrobiyal Ekosistemler ve ‹nsan-Mikroorganizma Etkileflimleri213ÖzetA MAÇ1A MAÇ2Ekosistem ve unsurlar›n› aç›klayabilmek.Ekosistemler farkl› flekillerde birbirleri ile etkileflenmikrobiyal kommünitelerden ibaret sistemlerdir.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) üzerindebulunmaktad›r.Hayvan-mikroorganizma simbiyozlar›n›n neleroldu¤unu aç›klayabilmek.Hayvan ve mikroorganizmalar aras›ndaki simbiyozlaraverilebilecek en iyi örnekler; gevifl getirenorganizmalar (s›¤›r, koyun, keçi) ile belirlitip mikroorganizmalar aras›ndaki iliflki, hidrotermaldeliklerdeki mikrobiyal ekosistemler veGram-negatif bir deniz bakterisi ile ufak bir mürekkepbal›¤› aras›ndaki iliflkilerdir. Bu simbiyotikiliflkiler belirli oranlarda spesifiktir ve hembakteriler hem de hayvanlar için yarar sa¤lamaktad›rlar.A MAÇ4A MAÇ5Biyojeokimyasal madde döngülerinde mikroorganizmalar›nrolünü aç›klayabilmek.Biyojeokimyasal madde döngüleri tüm canl› organizmalariçin son derece önemli olaylard›r.Canl›lardaki makro moleküllerin yap›s›nda bulunankarbon, azot, fosfor, kükürt ve demir gibielementler, mikroorganizmalar baflta olmak üzeretüm di¤er canl›lar›n metabolik aktiviteleri ileekosistemler içerisinde devaml› olarak bir döngüiçerisinde dolafl›rlar. Bu döngüler içerisinde mikroorganizmalarkilit rol oynamaktad›rlar.Bakteriyal toksinler ve toksik yap›daki bakteriyalenzimlere örnekler verebilmek.Bakteriyal toksinler endotoksinler ve ekzotoksinlerolarak iki gruba ayr›l›rlar. Ekzotoksinlereörnek olarak tetanoz toksini, difteri toksini, koleratoksini, botulinum toksini, bo¤maca (pertussis)toksini, shiga toksini ve E. coli’nin enterotoksiniverilebilir. Toksik yap›daki bakteriyal enzimlereörnek olarak doku harabiyeti yapanlar (lesitinaz,kollojenaz, hiyalüronidaz, koagülaz, leukosidinler,hemolizinler, fibrinolizin) ve IgA1 proteazlarverilebilir.A MAÇ3Bitki-mikroorganizma simbiyozlar›n›n neler oldu¤unuaç›klayabilmek.Bitkiler ve mikroorganizmalar aras›nda yarar sa¤layanpek çok birliktelik oldu¤u gibi bitki hastal›klar›naneden olan birliktelikler de görülmektedir.Mikoriza’lar, liken’ler ve baklagillerin köknodülleri yararl› simbiyotik iliflkilerdendir.


214 Genel MikrobiyolojiKendimizi S›nayal›m1. Afla¤›dakilerden hangisi her iki taraf›nda sonuçta yarargördü¤ü bir iliflki de¤ildir?a. Gevifl getiren hayvanlarla ruminant mikroorganizmalararas›ndaki iliflkib. Küçük mürekkep bal›¤› ile ›fl›k yayan bakterileraras›ndakic. Deniz alt› hidrotermal delik hayvanlar›n›n ototrofikbakterilerle yapt›klar› simbiyotik iliflkid. Fototrofik algler ile funguslar aras›ndaki iliflkie. Taç uruna neden olan bakteri ile bitki aras›ndakiiliflki2. 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. Serin4. Bir çevrede yaflayan organizmalarla bu çevrenin fizikselve kimyasal unsurlar›na ne ad verilir?a. Mikrobiyal kommüniteb. Populasyonc. Habitatd. Ekosisteme. Ekoloji5. Mikroorganizmalar›n petrol s›z›nt›s›, pestisidler vebenzeri çevresel kirleticileri metabolize ederek bu kontaminatlar›uzaklaflt›rd›¤› sürece ne ad verilir?a. Biyojeokimyasal döngüb. Mutualizmc. Simbiyozd. Biyodegradasyone. Biyoremediasyon6. Afla¤›dakilerden hangisi sa¤l›kl› bir kiflide normalmikrobiyal floran›n bulundu¤u vücut bölgelerinden biride¤ildir?a. A¤›zb. Burunc. Gözd. Kane. Deri7. Afla¤›dakilerden hangisi s›kl›kla akne etkenidir?a. Pityrosporum ovalisb. Propionibacterium acnesc. Staphylococcus epidermidisd. Bacillus cereuse. Streptococcus viridans8. Afla¤›dakilerden hangisi difl pla¤›nda en s›k rastlananmikroorganizmalardan biridir?a. Corynebacterium diphtheriaeb. Bacillus cereusc. Escherichia colid. Vibrio choleraee. Streptococcus mutans9. Afla¤›dakilerden hangisi bakteriyal toksinlerden biride¤ildir?a. Hiyalüronidazb. Tetanoz toksinic. Difteri toksinid. Botulinum toksinie. Bo¤maca toksini10. Afla¤›dakilerden hangisi biyolojik azot fiksasyonunukatalizleyen enzimdir?a. Lipazb. Amilazc. Nitrogenazd. Proteaze. Koagülaz


9. Ünite - Mikrobiyal Ekosistemler ve ‹nsan-Mikroorganizma Etkileflimleri215Okuma Parças›PROB‹YOT‹KLERDe¤iflik sebeplerden ileri gelen ve insan sa¤l›¤› üzerindeolumsuz etkileri olan farkl› oluflumlara karfl› uzuny›llardan beri de¤iflik antibiyotikler kullan›lm›flt›r. Antibiyotiklerinbelli periyotlarda ve belli dozlardaki kullan›m›neticesinde, metabolizmada gözlenen rahats›zl›klartedavi edilebilmifltir. Ancak zaman içerisinde kullan›lanantibiyotik 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 antibiyotiklerdenkaynaklanan 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› miktarlar›,kafein, alkol kullan›m›) ve de¤iflik türdeki patojenlerinenfeksiyonlar›ndan dolay› (sinirsel yorgunlukve stres gibi) vücudun normal floras›n›n etkilendi¤inide ortaya koymufllard›r.Vücudun do¤al intestinal floras›nda bulunan ve organizmaiçin yararl› olan bakterilerin gitgide say›lar›n›nazalmas›, tamamen yok olmas› karfl›s›nda bilim dünyas›bu yararl› floray› korumak ya da tekrar geri kazanmakiçin aray›fla girmifl ve “Probiyotik mikroorganizmalar”de¤iflik ürünler (mand›ra ürünleri, meyve sular›, çikolatave et ürünleri) ile tüketime sunulmufllard›r.Probiyotikler; yaflayan mikroorganizmalar olup mukozalve sistemik ba¤›fl›kl›¤› ayarlayarak kona¤a tesir ederler.Ayr›ca intestinal sistemdeki mikrobiyal dengeyi sa¤larlar.Sa¤l›kl› bir insan vücudunda probiyotik mikroorganizmalarbelli oranlarda bulunmaktad›r. Probiyotikmikroorganizma floras›, vücudun mukoz membranlar›ndave sindirim bölgelerinde kolonize olan bakterilerdir.Vücuttaki mikroorganizma floras›nda 400 ile 500aras›nda farkl› türde, sindirim bölgesinde yerleflmifl durumdabulunan, gerek patojen gerekse sa¤l›¤a yararl›mikroorganizmalar mevcuttur. Sindirim sistemininönemli bir parças› olan ba¤›rsaklarda, ilaç kullan›m› veyahastal›klar s›ras›nda a盤a ç›kan zararl› bakteriler, ayn›ortamda bulunan iyi huylu bakterilere karfl› ata¤a geçerlerve ba¤›rsa¤a yerleflmeye çal›fl›rlar. Probiyotik bakterisufllar› ise ba¤›rsak duvar›na tutunarak, bu zararl›lar›niçeriye girmesini önler.Özetle Probiyotiklerin Faydalar›Yiyeceklerle al›nan toksik (zehirli) maddelerin detoksifiyeedilmesine (vücuttan at›lmas›na), kab›zl›k sorununungiderilmesine destek olurlar. A¤›z kokusu sorununungiderilmesine yard›mc› olurlar. ‹nce ve kal›n ba¤›rsaklardakikötü ve zararl› bakterilerin yerine geçerek,onlar› kontrol alt›na al›p, ba¤›fl›kl›k sistemini güçlendirerekbir çok hastal›¤a karfl› vücut direncinin artmas›nakatk›da bulunurlar. Antibiyotik ilaç kullan›m› nedeniyledo¤al floras› bozulan ba¤›rsaklar›n dengesini düzeltmeyeyard›mc› olurlar. B grubu ve K vitamini üretimini veemilimini sa¤larlar. Kalsiyumun ba¤›rsaklardan emiliminiart›r›p; kemik erimesini (osteoporoz) önlerler. Kötübakterilerin neden oldu¤u enfeksiyonlar› yavafllat›rlar.Vajinal floray› dengede tutarak, vajinal enfeksiyonlarasebep olan patojen mikroorganizmalar›n (Candida)geliflimini bask›larlar. ‹drar yolu enfeksiyonlar›nave seyahatlerde ishale sebep olan E. coli bakterisiningeliflimini engellemeye yard›mc› olurlar. Alerji belirtisiniazalt›rlar. Zehirli maddelerin vücuttan at›lmas›na vecildin görünümünün iyileflmesine yard›mc› olurlar. Sindirimkanal›nda sa¤l›kl› bir bakteri dengesi oluflturup,baz› gerekli enzimleri üreterek sindirime katk›da bulunurlar.Laktoz ve protein sindirimini kolaylaflt›r›rlar.Probiyotik mikroorganizmalar ile ilgili baz› hususlar henüzayd›nlat›labilmifl de¤ildir. Örne¤in; probiyotik mikroorganizmalar›nvücut 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


216 Genel MikrobiyolojiKendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar›1. e Ayr›nt›l› bilgi için “Mikrobiyal Ekosistemler” konusunabak›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” konusunabak›n›z.5. e Ayr›nt›l› bilgi için “Biyoremediasyon” konusunabak›n›z6. d Ayr›nt›l› bilgi için “‹nsanlarla Mikroorganizmalar›nYararl› Etkileflimleri” konusuna bak›n›z.7. b Ayr›nt›l› bilgi için “‹nsanlarla Mikroorganizmalar›nYararl› Etkileflimleri” konusuna bak›n›z.8. e Ayr›nt›l› bilgi için “‹nsanlarla Mikroorganizmalar›nYararl› Etkileflimleri” konusuna bak›n›z.9. a Ayr›nt›l› bilgi için “‹nsanlarla Mikroorganizmalar›nZararl› Etkileflimleri” konusuna bak›n›z.10. c Ayr›nt›l› bilgi için “Madde Döngüleri” konusunabak›n›z.S›ra Sizde Yan›t Anahtar›S›ra Sizde 1Ektosimbiyozda mikroorganizma konukçu hücre d›fl›ndaykenendosimbiyoz olay›nda mikroorganizma konukçusuiçinde geliflmektedir.S›ra Sizde 2Her iki taraf›n da yarar gördü¤ü mutualistik bir iliflkidir.S›ra Sizde 3Ti 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 oluflturulabilmektedir.S›ra Sizde 4Birçok proteinin aktif 3 boyutlu yap›s› disülfid ba¤lar›ile oluflturuldu¤u için önemlidir.S›ra Sizde 5Sa¤l›kl› bir bebek do¤umda sterildir, fakat do¤um kanal›ndangeçerken annenin vajen floras› ile, daha sonrada besinler ve insanlar›nda dahil oldu¤u çevredekimikroorganizmalarla temas sonucu normal floras› oluflmayabafllar.S›ra Sizde 6Normal florada yer alan mikroorganizma türleri tüm bireylerdet›pat›p ayn› de¤ildir çünkü cinsiyet, yafl, beslenme,co¤rafik çevre koflullar› gibi farkl›l›klar sebebiylekifliden kifliye göre de¤iflir.S›ra Sizde 7Patojenite bir mikroorganizman›n hastal›k yapabilmeyetene¤idir. Patojen bir türe ait bir suflun hastal›k yapabilmeyetene¤inin derecesi ise virülans olarak tan›mlan›r.Virülans patojenli¤in nicel bir ölçütüdür.S›ra Sizde 8Botulinum toksini Clostridium botulinum taraf›ndanüretilir.


9. Ünite - Mikrobiyal Ekosistemler ve ‹nsan-Mikroorganizma Etkileflimleri217Yararlan›lan KaynaklarArda, 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›caBakteriyel, Paraziter ve Mikotik EnfeksiyonHastal›klar›. Nobel T›p Kitabevleri, ‹zmir.Singleton, P. & Sainsbury, D. (2006) Dictionary ofMicrobiology 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.Baflvurulabilecek KaynaklarBilgehan, H. (2002). Temel Mikrobiyoloji ve Ba¤›fl›kl›kBilimi (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:27/05/2009http://web.inonu.edu.tr/~bdurmaz/Bakterikonak.htmEriflim tarihi: 27/05/2009


<strong>GENEL</strong> M‹KROB‹YOLOJ‹10Amaçlar›m›zBu 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.Anahtar Kavramlar• ‹mmün yan›t• Antijen• Antikor• Poliklonal antikor• Monoklonal antikor• ELISA• Aglutinasyon• Presipitasyon‹çerik Haritas›Genel Mikrobiyoloji‹mmünolojiye Giriflve Serolojik Testler• G‹R‹fi• BA⁄IfiIKLIK ÇEfi‹TLER‹• ANT‹JEN VE ANT‹KORLAR• ‹MMÜN S‹STEM HÜCRE VEORGANLARI• KAZANILMIfi (=ANT‹JEN SPES‹F‹K)BA⁄IfiIK YANIT MEKAN‹ZMASI• ‹N V‹TRO ANT‹JEN-ANT‹KORREAKS‹YONLARI VE BAZISEROLOJ‹K TESTLER


‹mmünolojiye Girifl veSerolojik TestlerG‹R‹fiPatojen enfeksiyonlar›na veya antijenik bir maddenin toksik etkilerine karfl› dirençoluflturmak için bireyin kulland›¤› aktif mekanizmalara yani, hastal›klara karfl›direnç oluflturabilme yetene¤ine immünite (=ba¤›fl›kl›k) ad› verilir ve ba¤›fl›kl›kbir kifli veya populasyonun artm›fl direncini ifade eder. Günümüzde immünolojiteriminin 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. EdwardJenner, 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 insandaninsana yayg›n bir flekilde kullan›ld›¤›n› hayretle görmüfl ve hemen iki çocu¤unu‹stanbul’da afl›latm›flt›r. ‹stanbul’dan ‹ngiltere’ye yazd›¤› mektuplarla ve Londra’yadöndükten 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 koleras›ve insanlar için de kuduz afl›s› gelifltirmifltir. 1900’lü y›llardan sonra afl› çal›flmalar›d›fl›nda da pek çok konu ele al›nm›fl, fagositoz olay›, allerji olay›, antikor yap›s›,kan gruplar› vb. incelenmifltir. Son y›llarda ise, immünogenetik, tümör vetransplantasyon immünolojisi konular›nda h›zl› geliflmeler kaydedilmifltir.‹mmünite (=ba¤›fl›kl›k),antijenik bir maddenintoksik etkilerine veya birenfeksiyon etkeni taraf›ndanoluflturulmufl bir hastal›¤akarfl› bir kifli veya birpopulasyonun artm›fldirencidir.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 mekanizmalarya “do¤ufltan gelen=do¤al” ya da “sonradan kazan›lan=spesifik” olmaküzere ikiye ayr›l›r:


220 Genel MikrobiyolojiDo¤al ba¤›fl›kl›k: Vücudundo¤ufltan gelen özellikleredayal› olan ve yabanc›maddeler ile karfl›laflmadanvar olan direnç yetene¤idir.Kazan›lm›fl ba¤›fl›kl›k: Bellibir patojeni tan›ma ve yokedebilmek için sonradankazan›lm›fl bir yetenektir.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 patojenya da onun ürünlerini tan›ma ve yok etme yetene¤indedir. Ancak bu sayedeinsan, flafl›lacak yo¤unluktaki mikrop dünyas› içinde sa¤l›kl› kalabilmektedir. Patojenlernadiren konukçu fiziksel ve kimyasal savunma mekanizmalar›n› k›rarlar. Patojenkonukçu 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 etmesidir.Bu ilk temastaki hücre fagosittir. Fagositlerin temel görevi patojenleri yutmak,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 oluflumlar›ndabakterileri öldüren lizozim, hidrojen peroksit, proteaz, lipaz gibi maddeleriiçerirler. 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 lenfositlerile etkileflimde bulunurlar. Nötrofil ad› verilen fagositler aktif hareketli hücrelerdirve 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 etkisihemen görülür ve ba¤›fl›k yan›t spesifik de¤ildir. Ayn› etkenle sonraki karfl›laflmalardayan›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 kazan›lm›flbir yetenektir. Bu nedenle edinsel ba¤›fl›kl›k olarak da adland›r›l›r. Kazan›lm›flba¤›fl›kl›k sadece omurgal› canl›larda bulunur ve bu ba¤›fl›kl›kta, birey patojeneveya 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 enfeksiyonlarsonucu örne¤in, bir hasta k›zam›k geçirdi¤i zaman oluflur.SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹M1Siz de do¤al SIRA kazan›lm›fl S‹ZDE aktif ba¤›fl›kl›k örnekleri veriniz.DÜfiÜNEL‹MSORUSORUD‹KKATD‹KKAT


10. Ünite - ‹mmünolojiye Girifl ve Serolojik Testler221b. Do¤al kazan›lm›fl pasif ba¤›fl›kl›k; anneden yavruya geçen ve hastal›klarakarfl› 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 oluflturulupona geçti¤ini ifade eder. Do¤umdan aylar sonra bu ba¤›fl›kl›k devameder. Sadece plasenta ile de¤il, do¤umu izleyen bir kaç gün içinde salg›lanan“kolostrum” ad› verilen ince, sar›, sütümsü yap›daki s›v›daki antikorlarile emzirilen bebekler de ba¤›fl›kl›k kazan›r.Bebekleri anne sütü ile beslemenin immünolojik önemi nedir?SIRA S‹ZDEc. Yapay kazan›lm›fl aktif ba¤›fl›kl›k; spesifik hastal›klara karfl› insan› koruyantoksoid veya afl›lar›n koruyucu antikorlar›n oluflumunu sitimüle etmesiDÜfiÜNEL‹Mile 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 SORUkarfl› ba¤›fl›kl›¤›bir baflkas› veya bir hayvanda oluflturulmufl antikorlar verilerek pasifolarak immünizasyon ile sa¤lan›r. Burada antikorlar en çok kan serumundaD‹KKATbulundu¤u için antikor aktar›m› kan serumu ile yap›l›r. Örne¤in tetanoz gibitoksik hastal›klarda tetanoz antikorlar› verilir.SIRA S‹ZDEKazan›lm›flba¤›fl›kl›kSIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORUD‹KKATSIRA S‹ZDEfiekil 10.1Ba¤›fl›kl›kAMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZ çeflitleri2K ‹ T A PK ‹ T A PAktifAntikorlar kiflitaraf›ndan üretilirTELEV‹ZYON PasifAntikorlar baflkakaynaklarda üretilirTELEV‹ZYON‹NTERNET‹NTERNETDo¤alBelirtili veya belirtisizgeçirilen enfeksiyonlarYapayAfl›lamaDo¤alPlesanta veya annesütü ile bebe¤egeçen antikorlarYapayBaflka kaynaklardaüretilen antikorlarimmün serum ileverilir.ANT‹JEN VE ANT‹KORLARAntijenlerBir “immünojen”, ba¤›fl›k yan›t verebilecek düzeyde geliflmifl bir organizmaya verildi¤indekendine karfl› ba¤›fl›k yan›t›n oluflmas›na yol açan maddedir. Ba¤›fl›k yan›tantikor üretimini, spesifik T hücrelerinin aktivasyonunu veya her ikisini de içerebilir.Antijen ise, antikorlar veya T hücrelerinde bulunan ve T hücresi reseptörleriolarak ta bilinen antijen spesifik reseptörlerle veya her ikisi ile de reaksiyonagiren makromoleküllerdir. Antikorun bakteri yüzey antijenine ba¤lanmas› bu bakterininfagositik hücre taraf›ndan yakalanmas›n› artt›r›r (fiekil 10.2). Antijenlerin ço-Antijen, organizmayagirdi¤inde kendine karfl› birba¤›fl›k yan›t oluflmas›na yolaçan ve bu cevapsonucunda oluflan ürün veyahücre ile spesifik reaksiyonagirebilen maddedir.


222 Genel Mikrobiyoloji¤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. Örne¤inhaptenler, spesifik antikor molekülleri ile ba¤lanabilen düflük molekül a¤›rl›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.SIRA S‹ZDE3Antijen ile immünojeni SIRA S‹ZDE karfl›laflt›r›n›z.DÜfiÜNEL‹M fiekil 10.2DÜfiÜNEL‹MAntijenler genellikle verildi¤i organizmayayabanc› olan kompleks mak-Antijenler,Bakteri hücresiSORU antikorlar ileSORUromoleküllerdir. Baz› maddeler örnereaksiyonagirer.¤in büyük molekül a¤›rl›kl› polisakkaritlerve proteinler mükemmel antijen-EpitopAntikorD‹KKATD‹KKATlerdir. Antijenler genellikle protein veyapolisakkarit gibi hayvan hücreleri taraf›ndankolayl›kla parçalanabilme ye-SIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEtene¤indeki kompleks makromoleküllerdir.Lipid ve nükleik asitler antikorlarAMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZ Antikorreseptörüile reaksiyona girebilir fakat önce proteinlekaplanmazlarsa oldukça zay›f antijenlerdir.Antijen molekülünün yüze-K ‹ T A PK ‹ T A Pyinde, kendi antikorlar› ile birleflmesinisa¤layan ve bu flekilde antijenin spesifikli¤inibelirleyen bu kimyasal grupla-TELEV‹ZYONTELEV‹ZYON Fagositikhücrera belirtici gruplar veya epitop denir(fiekil 10.2).Antijenlerin spesifikli¤i çok yüksektir, ancak evrimsel geliflim bak›m›ndan birbirlerineyak›n ‹NTERNET canl›lar›n antijenleri aras›nda yap› bak›m›ndan yak›nl›k bulunabil-‹NTERNETmektedir. Bazen de bu yönden birbirleriyle hiç iliflkisi bulunmayan ve evrimselyönden birbirlerine çok uzak canl›lara ait antijenler de birbirlerine benzeyebilmektedir.Kan grubu antijenleri insanlar›n eritrositlerinin yüzeyinde bulunan antijenlerdirve kiflilere göre farkl›l›k gösterebilirler. Pratikte en çok önem tafl›yan kan grubuantijenleri 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. Ayr›caeritrosit yüzeyinde Rh antijenlerinin varl›¤› (Rh pozitif) ve yoklu¤u (Rh negatif)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 virüsünço¤almas› esnas›nda oluflan baz› enzimlere ve virüsten ayr›larak ortamayay›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.


10. Ünite - ‹mmünolojiye Girifl ve Serolojik Testler223Hücre duvar›(O) antijeniAntikor BAntikor AAntijenba¤lama bölgesiBu antijenlere V (virüs) antijenleri denir. Ayr›ca virüs zarf yap›s›n› oluflturanlipidler de lipoprotein, lipopolisakkarit, glikoprotein bileflikleri ile verildiklerindeantijen 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 olarakçeflitli 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 dirençlide¤ildir.2. Hücre duvar› antijenleri: Genellikle bakterilerin esas hücresel antijenlerihücre duvar› yap›s›nda bulunur. Gr (-) bakterilerde çeperin d›fl bölgesindelipopolisakkarit yap›s›nda antijenler bulunur. Bunlar›n lipid yönütoksik, polisakkarit yönü ise antijenik özellik gösterir. Bu antijenlere“O” ya da “somatik” antijen denir (fiekil 10.3). Bu antijenler, ›s›ya, alkoledirençli, formole çok az dirençlidirler. Gram-pozitif bakterilerdeki polisakkaritler(örne¤in, streptokoklardaki Lancefield grupland›rmas›), proteinler(örne¤in, S. aureus’taki protein A) ve lipidler (örne¤in, mikobakterilerde)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 dirençsizdirlerfakat formole dirençlidirler. Bu nedenle genç kültürlere formolilavesiyle elde edilirler.4. Pilus antijenleri: Bakterilerdekirpik d›fl›ndaprotein yap›s›ndatüycükler olan piluslar›ntemel yap›s›n›oluflturan pilin bakteridenbakteriye de¤iflir.Piluslar özellikleE. coli, Salmonella gibibakterilerin barsakhücrelerine yap›flmas›n›sa¤layarak enfeksiyonukolaylaflt›r›r.Ayr›ca piluslar eritrositlereyap›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 ekzotoksinlerinzehirleyici k›s›mlar› y›k›l›r ancak antijen özellikleri bozulmaz. Bu tipekzotoksinlere anatoksin veya formol toksoid ad› verilip difteri ve tetanozanatoksinlerinde oldu¤u gibi afl› olarak kullan›l›rlar.Kamç› (H)antijenifiekil 10.3Bir bakterihücresinde farkl›antijenler.


224 Genel Mikrobiyolojifiekil 10.46. 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 yabanc›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 antikorlar›n›nvarl›¤› tespit edilerek teflhis edilebilir ve immünolojinin serumla çal›flan k›sm›na“seroloji” ad› verilir.Antikor Yap›s›Antikorlar, serum ve di¤er vücut s›v›lar›nda bulunan yüksek molekül a¤›rl›kl› proteinlerdir.Di¤er proteinler gibi antikorlar da büyüklüklerine ve yüzeylerindekielektrik yüküne ba¤l› olarak elektrik alan›nda göç ederler. Antikorlar kan serumununglobulin k›sm›nda keflfedildiklerinden ve bu k›sma günümüzde immünglobulinad› verilmektedir ve Ig olarak sembolize edilmektedir.‹mmünglobulinler (Ig), ba¤›fl›k yan›tta rol oynayan bir protein s›n›f›d›r ve antijenikuyar›mda B-lenfositlerin de¤iflimi ile oluflan plazma hücreleri taraf›ndan sentezlenir.‹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).IgG yap›s›(Madigan ve ark.2009’danuyarlanm›flt›r).AntijenAminoterminal uçHafifzincirAntijenA¤›r zincir{Fab bölgesiDisülfitba¤lar›Mentefle bölgesiFc bölgesi {A¤›r zincirKarboksi terminal uçDe¤iflkenSabitTek 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 zinciraras›nda bulunan disülfit ba¤lar›, polipeptid zincirleri birarada tutarak Ig molekülünüoluflturur. Bu yerleflime göre a¤›r ve hafif zincirlerin amino uçlar› Y’nin kollar›ndave a¤›r zincirin karboksil uçlar› Y’nin kuyruk k›sm›nda bulunur. ‹mmünglobulinmolekülünün kollar› serbestçe hareket edebilecek flekildedir. ‹mmünglo-


10. Ünite - ‹mmünolojiye Girifl ve Serolojik Testler225bulin 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) fragmentidir.Fab fragmenti üzerindeki amimo-terminal uçlar antijene ba¤lan›r. Herbirimmünglobulin molekülü iki Fab fragmenti içerdi¤inden immünglobulinler bivalenttiryani, ayn› spesifiklikte iki antijeni iki farkl› tarafa ba¤layabilir. Bivalenslik ayn›anda iki antijen ile reaksiyona gimeye izin verdi¤inden büyük antijen-antikorkomplekslerinin oluflumuna neden olur. ‹mmünglobulinin Fc parças› so¤ukta kristalleflmeözelli¤indedir ve hücre yüzeylerine ba¤lanmada, enzim, radyoaktif maddeve floresanl› madde ba¤lanmas›nda rol oynad›¤› için özellikle serolojik tan› testlerindeoldukça önemlidir.‹nsano¤lu binlerce farkl› antikor molekülü oluflturabilecek farkl›l›ktaki antijenecevap verebilecek yetenektedir. Herbir antikor molekülü temelde hafif ve a¤›r zinciryap›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 terminaluçlar›na yak›n k›s›mlarda aminoasitlerin dizilifli de¤iflebilir özellikte oldu¤undanbu bölgelere de¤iflken bölgeler denir. Bu de¤iflken k›s›mlar Ig molekülününoluflumuna neden olan antijen molekülüne uyacak özellikte sentezlenir. Bu de¤iflkenbölgelerin aras›nda hem hafif hem de a¤›r zincirlerde sabit bölgeler bulunurkibunlar ayn› aminoasit dizilifline sahiptir ve bu k›s›mlara sabit (=de¤iflmez) bölgead› 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), immünglobulinD (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¤lar›ile ba¤l› iki hafif, iki a¤›r polipeptid zincirinden oluflmufl Y fleklindeki moleküllerdirve kandaki antikor moleküllerinin büyük bir k›sm›n› (%80) olufltururlar (fiekil10.4). 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 molekülününspesifik 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 bebe¤egeçmeye 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 düzeyineulafl›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 birbirineba¤lanmas›ndan oluflan pentamer yap›dad›r yani y›ld›z fleklindedir. IgM’nin yap›s›ndabefl tane monomeri birbirine ba¤layan J ba¤lay›c› polipeptid zincirleri bulunur(Tablo 10.1). Antijene maruz kal›nd›¤›nda üretilen ilk antikordur. B lenfositinyüzeyine 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.


226 Genel Mikrobiyoloji‹mmünglobulin A (IgA): Temelde yap›s› IgG’ye benzer. Ancak IgA moleküllerihem 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 bulunabilmektedir(Tablo 10.1). ‹nsan serumundaki immünglobulinlerin %10-15’ini olufltururlar.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 mikroorganizmalar›nmukoza hücrelerine ba¤lanmalar›na, burada yerleflmelerine ve enfeksiyonoluflturmalar›na engel olurlar. Ayr›ca besinlerle al›narak barsa¤a ulaflan,zararl› olabilecek makromoleküllerle birleflerek onlar›n emilimini önler ve tahripedilmelerini kolaylaflt›r›rlar. IgA 1 ve IgGA 2 olmak üzere iki alt s›n›fa ayr›l›rlar. IgA,do¤umdan itibaren 2nci ayda sentezlenmeye bafllar, bulu¤ ça¤›nda eriflkin düzeyineulafl›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 zincirleraras›nda disülfit ba¤› olmad›¤› için hafif bir ›s›nmayla parçalanabilirler. Bunlarda ayn› IgM’ler gibi B lenfositlerin yüzeyine ba¤lanarak antijen reseptörü görevigörürler (Tablo 10.1).‹mmünglobulin E (IgE): Normal serumdaki immünglobulinlerin % 0.002’ siniolufltururlar. Çabuk tipte allerjik reaksiyon gösteren kiflilerde ve helmint cinsi parazitozuolan kiflilerde yüksek seviyede IgE bulunmufltur (Tablo 10.1).SIRA S‹ZDE4‹mmünglobulin SIRA s›n›flar›n› S‹ZDE vücuttaki miktarlar›na göre çoktan aza do¤ru s›ralay›n›z.DÜfiÜNEL‹MTablo 10.1‹mmünglobulins›n›flar› SORUveözellikleri.DÜfiÜNEL‹MIg S›n›flar› IgG IgM IgA IgD IgEYap›lar›SORUDisülfidba¤lar›D‹KKATD‹KKATJ zinciriSIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEJ zinciriAMAÇLARIMIZMiktar› (%) 80 AMAÇLARIMIZ 5-10 10-15 0,2 0,002Yar› ömrü 23 gün 5 gün 6 gün 3 gün 2 günK ‹ T A PTELEV‹ZYON‹NTERNETÖzellikleri Dolafl›mda K ‹ T A Pimmünizasyon sonras›bulunan görülen ilk antikoren temelantikorTELEV‹ZYONTemel salg› antikoruDolafl›mdaazmiktardabulunanantikorAllerjiveparazitikolayDa¤›l›m› Hücre d›fl› Kan ve lenf Salg›lar ve lenf Kan ve lenf S›v›lar,kan ve‹NTERNETlenf


10. Ünite - ‹mmünolojiye Girifl ve Serolojik TestlerSIRA S‹ZDEPoliklonal ve Monoklonal AntikorlarVücuda giren bir patojenin çok say›da ve farkl› kimyasal yap›daki DÜfiÜNEL‹M epitoplar›na karfl›sentezlenen immünglobulinler (antikorlar) vard›r. Bu flekilde de¤iflik aktiviteyesahip, heterojenik özellikteki farkl› antikorlar›n kompleks kar›fl›m›na poliklonalSORUantikorlar 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›lm›flher bir B hücresi, vücuttan ayr›larak in vitro flartlarda (vücut D‹KKAT d›fl›nda, laboratuvarda)tek olarak üretilir ve bunlardan antikor elde edilirse böyle antikorlara, tekbir hücre ve bunun oluflturdu¤u klonlardan meydana geldi¤i için monoklonalSIRA S‹ZDEantikorlar 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 hibridomalar›seçerek onlar› kültürde ço¤altm›fl ve böylece monoklonal antikor üretenklonlar› yaratm›fllard›r.Monoklonal antikorlar özellikle klinik diagnostik testlerde, K bakterilerin ‹ T A P immünolojiktiplendirmesinde ve farkl› yüzey antijeni içeren hücrelerin identifikasyonundakullan›l›rlar. Ayr›ca genetik mühendisli¤inde, insanda kanser hücrelerininaranmas›nda ve kanser tedavisinde kullan›l›rlar. Monoklonal TELEV‹ZYON antikor tedavilerininspesifikli¤i, kanserli hücreler kadar normal hücrelere de zarar veren kimyasal veradyasyon tedavilerine alternatif olabilir.227SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORUD‹KKATSIRA S‹ZDEAMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZKohler ve Milstein K ‹ T A Pmonoklonal antikorlar ile1982 de Fizyoloji dal›ndaNobel ödülü alm›fllard›r.TELEV‹ZYONhttp://en.wikipedia.org/wiki/Monoclonal_antibody sitesinden ayr›nt›l› ‹NTERNET bilgiye ulaflabilirsiniz.‹NTERNET‹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 tafl›rlar.Lökositler (beyaz kan hücreleri) ise, antikor üretimi ve hücresel ba¤›fl›k yan›tiçin özelleflmifl lenfositler ile monosit gibi fagositik hücreleri içerirler. Kök hücrelerisitokin 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 fibrinojenproteinidir. Kan p›ht›laflt›¤› zaman, kan hücreleri fibrinojen taraf›ndan tutuklanarakbüyük bir kütle olufltururlar ve p›ht›laflmadan geriye kalan s›v›ya serum ad› verilir.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 vücudapompalan›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. Birincillenfoid organlar kemik ili¤i ve timus/Fabricius kesesi’dir. ‹kincil lenfoid organlarise lenf dü¤ümleri, dalak ve MALT (mukozaya iliflkin lenfoid doku)’t›r. Kandakilökositler ve çözünen maddeler kandan lenf sistemine kapiller yataklarda geçer.Lenf s›v›s› ekstravasküler dokulardan lenf kapillerine, lenf kanallar›na ve lenf dü¤ümlerineakar. Lenf dü¤ümleri yüksek oranda lenfosit ve fagosit içerirler ve vücudun çeflitlibölgelerinde bulunurlar. Dokulardan gelecek antijen ve mikroorganizmalar› süzmegörevi yaparlar. MALT, lenfositlerin antijen ile karfl›lafl›p özellikle sindirim, genitoürinerve solunum sistem mukozal yüzeylerin savunmas›nda rol oynad›¤› lenfoid dokuk›sm›d›r ve lenf dü¤ümlerindeki ayn› hücresel bileflenlere sahiptir. Dalak, portal


228 Genel MikrobiyolojiSIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹Mfiekil 10.5SORUHücresel vehümoral ba¤›fl›kyan›t.D‹KKATSIRA S‹ZDEkan 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, timusta,ve lenf dü¤ümlerinde bulunurlar. ‹mmün reaksiyonlarda rol oynayan lenfositlerB 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¤indeolgunlafl›rlar. B lenfositleri yüzeylerinde IgD ve IgM antikorlar› (reseptörler) içerirlerve hümoral ba¤›fl›k yan›tta antikor sentezleyen plazma hücrelerine dönüflürler.Timus’ta olgunlaflan lenfositler T-lenfosit ad›n› al›r. T lenfositler periferal kandakilökositlerin %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›lanmas›naneden 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. LenfositlerCD 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 lenfositler(T H=helper ) CD4, sitotoksik T lenfositler (T C=cytotoxic ) ise CD8 grubunda yeral›rlar. Bir organizmada T H /T C veya CD4/CD8 lenfosit oran› dengede olmal›d›r.Ba¤›fl›k yan›tta SIRA yer S‹ZDE alan hücreler nereden kaynaklan›r?KAZANILMIfi (=ANT‹JEN SPES‹F‹K) BA⁄IfiIK YANITDÜfiÜNEL‹MMEKAN‹ZMASIKemik SORUili¤ikök hücreleriTimustaD‹KKATolgunlafl›rSIRA S‹ZDEAMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZ Lenf dü¤ümüK ‹ T A PTELEV‹ZYON‹NTERNET5T lenfositLenfoblastHücreselimmün cevapK ‹ T A PTELEV‹ZYONAntijen uyar›m›‹NTERNETKemik ili¤indeolgunlafl›rB lenfositKandatafl›n›rPlazma hücresiHümoralimmün cevapOrganizmaya giren yabanc› maddeler(antijen) ya do¤al ba¤›fl›kl›kile hemen yok edilir ya da antijenlerinbüyük ço¤unlu¤u makrofaj gibiözel hücreler taraf›ndan al›n›p, Tlenfositlere sunulurlar. Kendisineuygun (spesifik yap›da) reseptörgrubu tafl›yan T lenfosit grubuna gidenantijen, 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›zl›ve kuvvetli bir yan›t ortaya ç›karve genellikle ömür boyu korumasa¤lar. Kazan›lm›fl ba¤›fl›kl›k hücreselve hümoral olmak üzere iki farkl›koldan etki gösterir (fiekil 10.5).Hücresel ba¤›fl›k yan›tta antijensunucu hücreler ile spesifik lenfositlerrol oynar ve patojenleri (antijenleri)al›r ve parçalar. Antijen su-


10. Ünite - ‹mmünolojiye Girifl ve Serolojik Testlernucu hücreler patojen bileflenlerini küçük parçalara ay›r›r ve T lenfositlere sunar. Tlenfositleri TCR yard›m› ile tek bir antijeni tan›r ve T C hücreleri direk olarak parçalar.T H1 hücreleri ise sitokin yard›m› ile indirek olarak antijeni parçalar. Böylece, hücreselba¤›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 T H lenfositler (T H2 hücreleri) ise antijen spesifik B lenfositler ile etkileflir ve onlar›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 çözünebilirpatojen 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 olsungenellikle 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 gelir,buna da afl›r› duyarl›l›k reaksiyonlar› (allerjik reaksiyonlar) ad› verilir.229Kazan›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.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 yoluile 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 antijenespesifik 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 görülmedenönce 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? SIRA S‹ZDESIRA S‹ZDE6Antijene ilk maruz kalma ile oluflturulan haf›za hücreleri DÜfiÜNEL‹M y›llarca yaflayabilir.DÜfiÜNEL‹ME¤er daha sonraki bir zamanda tekrar ayn› antijene maruz kal›n›rsa, haf›za hücreleritekrar T hücresi ile uyar›lmaya ihtiyaç duymazlar ve hemen plazma hücrelerinedönüflerek IgG üretmeye bafllarlar. Antikor titresi ilk cevaptakinden 10-100 kezSORUSORUdaha yüksek seviyeye ç›kar.Buna da ikincil ba¤›fl›k yan›t ad› verilir. ‹kincil yan›t immünolojik D‹KKAT haf›zan›nD‹KKATbir sonucudur ve ilk cevaptan daha h›zl›, ve büyük bir cevapt›r. Ayr›ca IgM üretimindenIgG üretimine geçifl te ikincil cevab›n bir özelli¤idir. Zamanla antikor titresiyavaflça düfler fakat, ayn› antijene tekrar maruz kalmalar di¤er ikincil cevaplaraSIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEneden olur. Periyodik olarak tekrar ba¤›fl›k yan›t oluflturulmas› belli bir antijenespesifik antikorlar›n dolafl›m sisteminde yüksek oranda kalmas›na AMAÇLARIMIZ neden olarak AMAÇLARIMIZenfeksiyonel hastal›klara karfl› uzun dönemli koruma sa¤lar. Periyodik afl› uygulamalar›da bu esasa dayanmaktad›r.K ‹ T A PK ‹ T A P‹mmün Tolerans‹mmünolojik olgunlu¤a eriflmifl canl›lar›n normalde immün cevap vermek durumundaolduklar› belli bir antijene karfl› ba¤›fl›k yan›t oluflturamamas›d›r. TELEV‹ZYON‹mmün toleranssadece bir ba¤›fl›k yan›t yoklu¤undan ibaret de¤ildir ve asl›nda karmafl›k,TELEV‹ZYON‹NTERNET‹NTERNET


230 Genel Mikrobiyolojiaktif 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 say›daverilmesi ve T lenfositlerin say›ca yetersiz veya ifllevlerinin bozuk olmas› durumundada ba¤›fl›k yan›t oluflmayabilir.‹N V‹TRO ANT‹JEN-ANT‹KOR REAKS‹YONLARI VEBAZI 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 birleflmektedir.Antijen-antikor birleflmesi antijendeki spesifik determinant gruplar› ile (epitop),antikorlarda Y’nin kollar›n›n uç k›s›mlar›nda yani aminoterminal uçlarda (fiekil10.4) bulunan belirli bir grup aminoasitlerin oluflturdu¤u, antikorun birleflmebölgesi (paratop) aras›nda oluflur. Antijen-antikor birleflmesi tüm antijen molekülündebelirli küçük bir bölgeyi iflgal ederler ve 3 boyutlu bir yap› olufltururlar. ‹kimolekül aras›ndaki ba¤›n gücünü, antijenik determinant yeri ile antikorun ba¤lanmayeri aras›ndaki s›k› temas›n geniflli¤i belirler. Bu birleflme iki molekül aras›ndakiafinite (ilgi) oran›nda h›zl› ve güçlüdür.Genellikle in vitro deneylerde antikorlar, içinde bulunduklar› serumlarda deneyleresokulduklar›ndan bu olaylara serolojik reaksiyonlar denir. Serolojikreaksiyonlar spesifik antijen-antikor birleflmesine dayal› olup, çok say›da diagnostikimmünoloji testlerinde kullan›lmaktad›r. Diagnostik amaçlarla bir serolojiktestin kullan›fll›l›¤›, testin hassasiyetine ve spesifikli¤ine ba¤l›d›r. Spesifiklik,bir antikorun tek bir antijeni tan›ma yetene¤idir. ‹deal spesifiklik, antikoruntek bir antijen için spesifik olmas›, di¤er antijenler ile herhangi bir çapraz reaksiyonagirmemesi 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› gerektirmektedir.Yüksek hassasiyet yanl›fl negatif reaksiyonlar› engeller. Presipitasyontestleri en az hassas olan serolojik testlerdir. Aglutinasyon testleri presipitasyontestlerinden 100 kez daha hassast›r. ELISA testleri presipitasyon testlerinden100.000 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 antijenba¤lay›c› bölgeye sahiptir (bivalent). Bu nedenle, her bir bölgenin farkl› bir antijenile 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 antikorkonsantrasyonlar›n›n say›sal ölçümünde oldukça bilgi verici serolojik testlerdir.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


10. Ünite - ‹mmünolojiye Girifl ve Serolojik Testler231komplekslerin 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, oldukçaspesifik, ucuz, h›zl› ve hassas olduklar› için aglutinasyon testleri klinik ve diagnostiklaboratuvarlarda yayg›n flekilde kullan›l›rlar. Kan grubu antijenleri ve pekçok patojen ile patojen ürününün identifikasyonu için standart aglutinasyon testlerimevcuttur 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›laflma-kümeleflmeoluflturmas›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 hücrelerininaglutinasyonu “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 antijenveya antikorlar›n aglutinasyonudur. Ayn› flekilde bentonit, polisitiren ve lateksgibi sentetik parçac›klar da çeflitli antijenlerle kaplanabilirler ve bunlar da tafl›d›klar›antijenlerin antikoru ile karfl›lafl›nca çökerler. Pasif aglutinasyon reaksiyonlar›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 üzerindekar›flt›r›l›r ve k›sa bir süre inkübe edilir. E¤er hastan›n antikoru boncuk yüzeyindekiantijene ba¤lan›rsa, pembemsi lateks süspansiyonu gözle görülecek flekildekümeleflir ki, bu da pozitif bir aglutinasyon testini gösterir (fiekil 10.6). Lateksaglutinasyonu ayr›ca, antikor kapl› lateks boncuklar› az bir miktarda bakteri kolonisiile 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 boncuklarlaS. aureus identifikasyonu sadece 30 dakika al›r. Benzer flekilde Streptococcuspyogenes, Neisseria gonorrhoeae, N. meningitidis, Haemophilus influenza, Escherichiacoli O157:H7 bakterileri ve Cryptococcus neoformans ile Candida albicansfunguslar› gibi çeflitli patojenik mikroorganizman›n identifikasyonu için degelifltirilmifl ticari aglutinasyon testleri mevcuttur. Pasif aglutinasyon deneyleri pahal›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.


232 Genel Mikrobiyolojifiekil 10.6Pasif aglutinasyontesti (lam üzerinde)ve yak›ndangörünümü. Koyuk›rm›z› partiküllerpozitifaglutinasyonugöstermektedir.Etiketli Antikor DeneyleriFluoresanl› Antikor DeneyleriSar› yeflil renkli Fluorescein Isothiocyanate (FITC) ve k›rm›z› renkli Rhodomine Bgibi fluoresan boyalar kovalent ba¤larla antikorlara ba¤lan›rlar. Bu ba¤lanma, antikorunözgül 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 görünürhale gelirler. Fluoresan etiketli antikorlar hasta örne¤inde (in situ) organizman›nizolasyonu 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, örneklerdeantijen veya antikor varl›¤›n› tesbit etmek amac›yla kullan›l›r. Peroksidaz,alkalin fosfataz ve β-galaktosidaz gibi enzimlerin antikor moleküllerine kovalentba¤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.


10. Ünite - ‹mmünolojiye Girifl ve Serolojik Testler233ELISA testleri, proteinlerinba¤lanma özelli¤i bulunanpolisitiren, çok çukurlu,mikrotitrasyon plaklar›ndagerçeklefltirilir (fiekil10.7). Modifiye edilmifl h›zl›ELISA ifllemleri ise ka¤›tstripler, nitrosellüloz veyaplastik membran gibi kat›bir destek materyali veyaplastik çubuklar üzerine adsorbeedilmifl reagentlerikullan›r. Bu testler strip veyaçubuklar üzerinde çok k›sa zamanda bir renk de¤iflimine neden olurlar.Bu yöntem pek çok hastal›¤›n teflhisinde baflar›yla kullan›lmaktad›r. ‹ki temelELISA yöntemi vard›r: antijen arayan direk ELISA ve antikor arayan indirekELISA.Direk ELISA (fiekil 10.8 a): Bir mikrotitrasyon plakas› çukurlar› antijene spesifikbir antikorla kaplan›r ve üzerine test edilecek örnek ilave edilir. E¤er örnektespesifik antijen varsa, bu antijenler antikorlar›n antijen-ba¤lay›c› kollar› ile tutulacakt›r.Ba¤lanmam›fl materyalin y›kanarak uzaklaflt›r›lmas›ndan sonra, enzimile etiketlenmifl ikinci bir spesifik antikor ilave edilir. Bu da antijenin ba¤lanmam›fldi¤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 albumingibi 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¤lanm›flikinci 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 uygulamas›bulunmaktad›r. Ayr›ca enfeksiyonel olmayan hastal›klarla ilgili ve hastal›klailgisi olmayan (hamilelik veya uyuflturucu testleri) ELISA testleri de vard›r.fiekil 10.796 testçukurluELISA pla¤›.


234 Genel Mikrobiyolojifiekil 10.8Direk (a) veindirek (b) ELISA.Antikor çukur yüzeyine ba¤lan›r.Antijen çukur yüzeyine ba¤lan›r.Antijen içerdi¤idüflünülen örnek eklenir.Antikor içerdi¤idüflünülen örnek eklenir.Enzim ba¤l›ikinci antikor eklenir.EEnzim ba¤l›ikinci antikor eklenir.EEnzim substrat› eklenir verenkli ürün miktar› ölçülür.EEnzim substrat› eklenir verenkli ürün miktar› ölçülür.E(a)(b)Radyoaktifli ‹mmün DeneyBu testlerde antijen veya antikor etiketi olarak ELISA’daki enzimlerin aksine radyoizotoplarkullan›l›r. Iodin-125 (I 125 ) 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 viralhepatit B antijenlerinin ve baz› virüs antijenlerinin araflt›r›lmas›nda önem tafl›r.Klinik olarak insan büyüme hormonu, glukagon, vasopressin, testestoron ve insulingibi oldukça düflük miktarlarda bulunan serum proteinlerini ölçmek için kullan›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 radyoizotoplar›nyar› ömrü testin kullan›m zaman›n› k›s›tlayabilir.


10. Ünite - ‹mmünolojiye Girifl ve Serolojik Testler235ÖzetA MAÇ1A MAÇ2A MAÇ3Ba¤›fl›k yan›t ve çeflitlerini tan›mlayabilmek,Patojen enfeksiyonlar›na veya antijenik bir maddenintoksik etkilerine karfl› direnç oluflturmakiçin bireyin kulland›¤› aktif mekanizmalara yani,hastal›klara karfl› direnç oluflturabilme yetene¤ineimmünite (=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 üzere2 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 maruzkal›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 yetenektirve do¤al” veya “yapay” olmak üzere iki farkl›flekilde kazan›labilir. Ba¤›fl›kl›k kazanmada bizzatbirey rol al›yorsa “aktif”, baflka bir organizmadanal›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 antijenspesifik reseptörlerle veya her ikisi ile de reaksiyonagirebilen, vücutta ba¤›fl›k yan›t oluflumunayol açan makromoleküllerdir. Ancak baz›antijenler örne¤in haptenler, spesifik antikor molekülleriile ba¤lanabilen düflük molekül a¤›rl›kl›maddelerdir fakat, kendileri ba¤›fl›k yan›t oluflumunaneden olmazlar. Bir antikor yabanc› birmaddeye (antijene) karfl› cevap olarak üretilmiflve bu yabanc› maddeyle spesifik reaksiyona girebileceközellikte bir proteindir.A MAÇ4A MAÇ5Kazan›lm›fl ba¤›fl›k yan›t mekanizmas›n› tan›mlayabilmek,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 sunulurlar.Kendisine uygun (spesifik yap›da) reseptörgrubu tafl›yan T lenfosit grubuna giden antijen,onlar› aktive eder ve ba¤›fl›k yan›t ile ilgili çeflitliolaylar meydana gelir. Kazan›lm›fl ba¤›fl›kl›khücresel ve hümoral olmak üzere iki farkl› koldanetki gösterir. Hücresel ba¤›fl›k yan›tta antijensunucu hücreler ile spesifik lenfositler rol oynarve patojenleri (antijenleri) al›r ve parçalar. Antijensunucu hücreler patojen bileflenlerini küçükparçalara ay›r›r ve T lenfositlere sunar. T lenfositleriantijeni tan›r ve T C hücreleri direk olarakparçalar. T H1 hücreleri ise sitokin yard›m› ile indirekolarak antijeni parçalar. Hümoral ba¤›fl›kyan›tta ise Di¤er T H lenfositler (T H2 hücreleri)antijen spesifik B lenfositler ile etkileflir ve onlar›antikor üretmeye teflvik eder. Her bir B hücresifarkl›laflarak, tek bir antijen için spesifik antikorlar›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 birleflmesiantijendeki spesifik determinant gruplar› ile(epitop), antikorlarda Y’nin kollar›n›n uç k›s›mlar›ndayani aminoterminal uçlarda bulunan belirlibir grup aminoasitlerin oluflturdu¤u, antikorunbirleflme bölgesi (paratop) aras›nda oluflur.Antijen-antikor birleflmesi tüm antijen molekülündebelirli küçük bir bölgeyi iflgal ederler ve 3boyutlu bir yap› olufltururlar. ‹ki molekül aras›ndakiba¤›n gücünü, antijenik determinant yeri ileantikorun ba¤lanma yeri aras›ndaki s›k› temas›ngeniflli¤i belirler. Bu birleflme iki molekül aras›ndakiafinite (ilgi) oran›nda h›zl› ve güçlüdür.Baz› in vitro serolojik testleri tan›mlayabilmek.Presipitasyon, çözünebilir bir antikorun çözünebilirbir antijen ile reaksiyonundan çözünmez birkompleks oluflturmas›d›r. Aglutinasyon olay› antikorlarbüyük antijenler genellikle hücreler ilereaksiyona girdi¤i zaman ortaya ç›kar ve çok büyükkümeler, p›ht›lar oluflur. Direk ve pasif aglutinasyonolmak üzere iki çeflidi vard›r: Direk aglutinasyon;çözünebilir antikorun, hücrenin yüzeyk›sm› veya di¤er çözünmez bölgeleri formundakiantijen ile etkileflti¤inde meydana gelenp›ht›laflma-kümeleflmedir. Pasif aglutinasyonise, çözünmez partiküller üzerine adsorbe olmuflveya kimyasal olarak ba¤lanm›fl çözünebilir antijenveya antikorlar›n aglutinasyonudur. Fluoresanboyalar, baz› enzimler ve radyoaktif maddelerantikor moleküllerine ba¤land›¤›nda antikorlar›nantijenle ba¤lanmas›n› engellemezler. Buözellikleri ile antijen-antikor reaksiyonlar›n›nhassasiyetini artt›r›rlar. Fluoresanl› antikor testleri,enzimli antikor testleri (ELISA) ve radyoaktifantikor testleri özellikle klinik mikrobiyolojideenfeksiyon etmeninin aranmas›nda ve hastal›kteflhisinde ayr›ca, g›dalar›n ve çevresel örneklerinincelenmesinde kullan›lmaktad›r.


236 Genel MikrobiyolojiKendimizi S›nayal›m1. ‹lk immünoloji uygulamas› hangi afl› ile bafllam›flt›r?a. Çiçekb. Kuduzc. Veremd. fiarbone. K›zam›k2. Cinse, ›rka ait olup baz› hastal›klara karfl› direnci ifadeeden ve enfeksiyon etkeni ile önceden karfl›laflmayaba¤l› olmayan ba¤›fl›kl›k afla¤›dakilerden hangisidir?a. Yapayb. Do¤alc. Edinseld. Kazan›lm›fle. Antijen spesifik3. Afl› takvimleri ile uygulanan afl›lar hangi tür ba¤›fl›kl›kt›r?a. Do¤al kazan›lm›fl aktifb. Do¤al kazan›lm›fl pasifc. Yapay kazan›lm›fl aktifd. Yapay kazan›lm›fl pasife. Do¤ufltan gelen4. Plesanta ve anne sütü ile bebe¤e hangi ba¤›fl›kl›kkazand›r›l›r?a. Do¤al kazan›lm›fl aktifb. Do¤al kazan›lm›fl pasifc. Yapay kazan›lm›fl aktifd. Yapay kazan›lm›fl pasife. Do¤ufltan gelen5. 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 antikorüretimini, spesifik T hücrelerinin aktivasyonunuveya her ikisini de içerir?a. ‹mmünojenb. Antijenc. Haptend. Epitope. Paratop6. Antijen molekülünün yüzeyinde, kendi antikorlar›ile birleflmesini sa¤layan ve bu flekilde antijenin spesifikli¤inibelirleyen kimyasal gruplara ne ad verilir?a. TCRb. IgGc. Haptend. Epitope. Paratop7. Ba¤›fl›k yan›tta antijenik uyar›mda B-lenfositlerin de-¤iflimi ile oluflan plazma hücreleri taraf›ndan sentezlenenprotein s›n›f›na ne ad verilir?a. Polipeptidb. Lipoproteinc. Glukoproteind. Serume. ‹mmünglobulin8. Afla¤›dakilerden hangisi pentamer yap›s›nda bir immünglobulindir?a. IgGb. IgMc. IgDd. IgEe. IgA9. Vücuda giren antijenin de¤iflik antijenik determinantlar›taraf›ndan uyar›lm›fl her bir B hücresi, vücuttanayr›larak in vitro flartlarda (vücut d›fl›nda, laboratuvarda)tek olarak üretilir ve bunlardan antikor elde edilirseböyle antikorlara ne ad verilir?a. monoklonalb. myelomac. hibridomad. poliklonale. ELISA10. I - kemik ili¤iII - timus/Fabricius kesesiIII- lenf dü¤ümleriIV- dalakV - MALT ( mukozaya iliflkin lenfoid doku)Yukar›dakilerden hangileri birincil lenfoid organlard›r?a. I- IIIb. II- IVc. IV-Vd. II-Ve. I-II


10. Ünite - ‹mmünolojiye Girifl ve Serolojik Testler237Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar›1. a Ayr›nt›l› bilgi için “Girifl” konusuna bak›n›z.2. b Ayr›nt›l› bilgi için “Ba¤›fl›kl›k Çeflitleri” konusunabak›n›z.3. c Ayr›nt›l› bilgi için “Ba¤›fl›kl›k Çeflitleri” konusunabak›n›z.4. b Ayr›nt›l› bilgi için “Ba¤›fl›kl›k Çeflitleri” konusunabak›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 veOrganlar›” konusuna bak›n›z.S›ra Sizde Yan›t Anahtar›S›ra Sizde 1Kabakulak, çiçek, k›z›l.S›ra Sizde 2Do¤umu takiben salg›lanan ilk süt olan kolostrum vesonraki günlerde salg›lanan anne sütü ile beslenen bebekannenin ba¤›fl›k oldu¤u herfleye ba¤›fl›kl›k kazanm›flolur 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 bafllatmayabilir.S›ra Sizde 4IgG > IgA > IgM > IgD > IgES›ra Sizde 5Ba¤›fl›k yan›tta yer alan hücrelerin tümü kemik ili¤indebulunan kök hücreden kaynaklan›rlar.S›ra Sizde 6IgM


238 Genel MikrobiyolojiYararlan›lan KaynaklarArda, M. (1997). Temel Mikrobiyoloji. Medisan, Ankara.Badur, S. (2002). ‹mmünolojiye Girifl. “T›bbi MikrobiyolojiI” Bozkaya E.(ed). Nobel T›p Kitabevleri, ‹stanbul.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:19/5/09http://en.wikipedia.org/wiki/Monoclonal_antibody,Eriflim tarihi:29/5/09Baflvurulabilecek KaynaklarDilsiz, N. (2009). Moleküler Biyoloji (Geniflletilmifl ‹kinciBask›), Palme Yay›nc›l›k, Ankara.http://tr.wikipedia.org/wiki/Lady_Mary_Wortley_Montagu,Eriflim tarihi: 19/5/09http://en.wikipedia.org/wiki/Monoclonal_antibody,Eriflim tarihi: 29/5/09http://tip.erciyes.edu.tr/Ders_Notlari/Temel_tip/Mikrobiyoloji/Huseyin_Kilic/%C4%B1nv%C4%B1tro.pdf,Eriflim tarihi: 29/5/09http://images.google.com.tr/images?hl=tr&q=antigenantibody&um=1&ie=UTF-8&ei=P98kSpCkIcvGsgbKooTYBQ&sa=X&oi=image_result_group&resnum=1&ct=title,Eriflim tarihi: 29/5/09


<strong>GENEL</strong> M‹KROB‹YOLOJ‹11Amaçlar›m›zBu 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¤erlendirebileceksiniz.Anahtar Kavramlar• ‹dentifikasyon• Fenotipik analiz• Polimeraz Zincir Reaksiyonu• Tiplendirme• S›n›fland›rma• Genotipik Analiz• Hibridizasyon• Ribotiplendirme‹çerik Haritas›Genel MikrobiyolojiMikrobiyal 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 GiriflG‹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 taksonomi’ninkonusudur. Taksis terimi Yunanca’da düzenleme, nomos terimi ise kanunanlam›na gelmektedir. Taksonomi daha genifl anlam›yla tan›lama veya tan›mlama(identifikasyon), adland›rma (nomenclature) ve s›n›fland›rma (classification)olmak üzere birbirleriyle ilgili üç ayr› dalda yürütülen çal›flmalar sonucundaelde 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. Adland›rma,önceden belirlenmifl ve yay›nlanm›fl kurallar do¤rultusunda, taksonomikgruplara isim verilmesi, s›n›fland›rma ise organizmalar›n ortak özelliklerine bak›larakoluflturulmufl gruplar içerisine yerlefltirilmesidir. Taksonomi yerine genelliklesistematik terimi yanl›fl olarak efl anlaml› kullan›lsa da sistematik daha genifl anlaml›bir kavram olup, organizmanizmalar›n çeflitlili¤inin ve akrabal›¤›n›n incelenmesidir.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 hastadanizole 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 belirlenmelidir.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 konusunayeni 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›mlanmaktad›r.Polifazik taksonomide, fenotipik, genotipik ve filogenetik veriler yeni birtürün tan›m› için kullan›lmaktad›r. %97 ya da daha fazla oranda 16S rRNA genProkaryotik tür: Ba¤›ms›zbirçok özellik bak›m›ndanifllevsel olarak yüksekderecede benzerlik gösterenbir strainler toplulu¤u.


242 Genel Mikrobiyolojidizilifl benzerli¤i ya da %70 veya daha yüksek oranda DNA-DNA hibridizasyonugösteren strainler bir tür olarak kabul edilmektedir.SIRA S‹ZDE‹dentifikasyon SIRA ve S‹ZDE s›n›fland›rma nedir?1Bir s›n›fland›rma flemas›nda özellikler listesi yer al›r ve bu flema bir oganizman›nidentifikasyonuna yard›mc› olan bir karfl›laflt›rma arac› sa¤lar. Organizma iden-DÜfiÜNEL‹MDÜfiÜNEL‹Mtifiye edilirken, daha önce tan›mlanm›fl olan s›n›fland›rma flemas› içerisine yerlefltirilir.Mikroorganizmalar SORU pratik amaçlar için identifiye edilir, örne¤in bir enfeksi-SORUyonun uygun flekilde nas›l tedavi edilece¤ini belirlemek için identifiye edilmesi gerekir.Ço¤u identifikasyon D‹KKAT ifllemi laboratuvarda olas› birkaç test kullan›larak kolay-D‹KKATca yap›l›r. Protozoonlar, baz› algler ve funguslar genellikle mikroskobik olarakSIRA S‹ZDEidentifiye edilebilirler. SIRA S‹ZDE Prokaryotik organizmalar›n ço¤u morfolojik özellikler yönündenfarkl›l›k göstermez ve flekil ya da boyut bak›m›ndan çok fazla çeflitlili¤esahip de¤illerdir. Sonuç olarak mikrobiyologlar prokaryotlar› identifiye etmek içinAMAÇLARIMIZ birçok metot gelifltirmifllerdir. AMAÇLARIMIZMikroorganizmalar›n moleküler filogenetik çal›flmalar›nda çeflitli genler kullan›lmaktad›r.Filogenetik iliflkileri tan›mlamak için en yayg›n ve yararl› olarak kullan›lanlar16S rRNA’y› kodlayan genlerdir ve bu k›s›m ökaryotlarda 18S rRNA’ya kar-K ‹ T A PK ‹ T A Pfl›l›k gelir. Bu konuda Ünite 6’da bilgi verilmifltir.Bakteriyel taksonomi son y›llarda önemli de¤iflikliklere u¤ram›flt›r. BakterilerinTELEV‹ZYONTELEV‹ZYONidentifikasyonu için yeni yöntemler ve yeni türlerin yay›nlanmas› için ilave kriterlerortaya konmufltur. Taksonomi için polifazik yaklafl›m kullan›lmaktad›r ve fenotipikanaliz, genotipik analiz ve genotipik analizler ile elde edilen sonuçlar›n filogenetikolarak ‹NTERNET yorumlanmas›n› içermektedir. Fenotipik analiz, morfolojik, meta-‹NTERNETbolik, 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 giderekartmaktad›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 koymadakullan›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 organizman›nçeflidine 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 önemliolmaktad›r. Örne¤in, klinik mikrobiyolojide teflhisin h›zl› olmas› oldukça kritiktirve burada olas› identifikasyonlar aras›nda en belirgin ay›r›m› yapacak olan özelliklerkullan›l›r. Tablo 11.1’de identifikasyon ve türlerin tan›mlanmas›nda kullan›-lan baz› fenotipik özelliklere örnekler verilmifltir.


11. Ünite - Mikrobiyal Tan› Yöntemlerine Girifl243Temel kategoriMorfolojiHareketMetabolizmaFizyolojiHücre kimyas›Di¤er özelliklerÖzelliklerKoloni morfolojisi, Gram reaksiyonu, hücre büyüklü¤ü ve flekli, flagellavarl›¤›, spor oluflturup oluflturmad›¤›, inklüzyon cisimciklerinin varl›¤›Hareketsiz, kayma hareketi, flagellar hareket, gaz vesikülleri sayesinde hareket,kümeleflme hareketiEnerji dönüflüm mekanizmas› (fototrof, kemoorganotrof, kemolitotrof),baz› karbon, azot ve sülfür bilefliklerinin kullan›m›, flekerlerin fermentasyonu,azot fiksasyonu, kültürel flartlar (geliflme faktörü gereksinimi, oksijengereksinimi, pH vs)Geliflim için gerekli olan s›cakl›k, pH ve tuz aral›¤›, oksijen gereksinimi (aerobik,fakültatif anaerobik), oksidaz ya da katalaz varl›¤›, ekstraselüler enzimlerinüretimiYa¤ asitleri, polar lipitler, solunum kinonlar›Pigmentler, lüminesens, antibiyotik duyarl›l›¤›, serotipTablo 11.1Taksonomik de¤eresahip baz› fenotipiközellikler.Fenotipik analiz nedir?Morfolojik ÖzelliklerSIRA S‹ZDEMorfolojik ya da yap›sal özellikler, taksonomistlere organizmalar› DÜfiÜNEL‹M 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 SORU göre s›n›fland›r›lmas›için oldukça basit yap›dad›r. Metabolik ya da fizyolojik özellikleri farkl›olabilen organizmalar, bir mikroskopta ayn› görünebilirler. Asl›nda yüzlerce bakteritürü, küçük basil ya da küçük kok fleklindedir. Hücre morfolojisi filogenetikD‹KKATiliflkiler hakk›nda bize az bilgi verir. Ancak morfolojik özellikler bakterileri identifiyeetmek için hala kullan›lan araçlard›r.SIRA S‹ZDE2SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORUD‹KKATSIRA S‹ZDEDiferansiyel BoyamaAMAÇLARIMIZBakterileri identifiye etmede kullan›lan ilk ad›mlardan biri diferansiyel boyamad›r. AMAÇLARIMIZDifferansiyel boyama birden fazla boya kullan›larak yap›lan mikroskobik incelemedir.Bakterilerin ço¤u ya Gram-negatif ya da Gram-pozitiftir.K ‹Di¤erT A PdiferansiyelK ‹ T A Pboyamalar, asit-fast boyama gibi, daha s›n›rl› bir mikroorganizma grubu için yararl›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 identifikasyonuiçin yararl› de¤ildir. Gram boyama ya da asit-fast boyaman›n mikrosko-TELEV‹ZYONTELEV‹ZYONbik incelemesi klinik çal›flmalarda h›zl›ca bilgi edinmeyi sa¤lar.Diferansiyel boyama nedir?SIRA ‹NTERNET S‹ZDEBiyokimyasal TestlerDÜfiÜNEL‹MEnzimatik aktiviteler bakterilerin farkl›l›klar›n› ortaya koymak için yayg›n flekildekullan›lmaktad›r. Hatta yak›n iliflkili bakteriler bile, örne¤in belirli bir karbonhidrat›nfermente edilip edilmedi¤i gibi uygulanan baz› biyokimyasal SORU testler ile farkl›türlere ayr›labilir.Örne¤in, enterik Gram-negatif bakteriler mikroorganizmalar›n büyük bir heterojengrubudur. Habitatlar› insan ve di¤er hayvanlar›n sindirim sistemidir. BuD‹KKATaileSIRA S‹ZDE3‹NTERNET SIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORUD‹KKATSIRA S‹ZDEAMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZ


244 Genel Mikrobiyolojidiare (ishal) hastal›klara neden olan birçok patojen içermektedir. Patojenlerin h›zl›identifikasyonu için bir k›s›m testler gelifltirilmifltir. Klinikçiler daha sonra uyguntedavi gelifltirirler ve epidemiyologlar hastal›¤›n kayna¤›n› tespit ederler. Enterobacteriaceaailesinin tüm üyeleri oksidaz negatiftir. Enterik bakteriler aras›nda Escherichia,Enterobacter, Shigella, Citrobacter ve Salmonella cinsleri bulunur. Escherichia,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 identifiyeetmek için kullan›lan biyokimyasal testler gösterilmifltir. Enterik bakterilerincinsleri aras›ndaki farkl›l›¤› ortaya koyan daha ileri biyokimyasal testler fiekil11.2’de gösterilmifltir.fiekil 11.1Denizmemelilerindenizole edilmifl baz›insan patojenibakteri türleriniidentifiye etmekiçin kullan›lanbiyokimyasaltestler.Glikoz fermentasyonu?Plesiomonasshigelloides37°C de hareket?Gram reaksiyonu?– +ErysipelothrixrhusiopathiaeMorfolojiAsit Asit ve gaz Basil KokHay›rEvetStaphylococeusaureusÜrehidrolizi?AeromonashydrophylaHay›r‹ndol üretimi?EvetSitrat kullan›m›?Hay›r Evet Hay›r EvetMannheimiahaemolyticaPasteurellamultocidaYersiniaenterocoliticaKlebsiellapneumoniaeSIRA S‹ZDE4Gram - negatif, SIRA glikozdan S‹ZDE asit ve gaz üreten, üreaz negatif, indol pozitif bir bakteri izoleetti¤inizi farz edin. Bu bakteri nedir?DÜfiÜNEL‹Mfiekil 11.2DÜfiÜNEL‹MEnterik SORUbakterilerinbaz› cinsler›n›identifiye etmekiçin D‹KKAT metaboliközelliklerinkullan›m›.SIRA S‹ZDEK ‹ T A PSORUHay›rD‹KKATTek karbon kayna¤›olarak sitrik asitinSIRA kullan›m›? S‹ZDEHay›rEvetAMAÇLARIMIZShigella: Lizin dekarboksilazAMAÇLARIMIZ Salmonella:Genellikle H 2 SüretirüretirK ‹ T A PLaktoz fermentasyonu?Hay›rTek karbon kayna¤›olarak sitrik asitinkullan›m›?E.coliHay›rEvetCitrobacterEvetAsetoinÜretimiEvetEnterobacterTELEV‹ZYONTELEV‹ZYON‹NTERNET‹NTERNET


11. Ünite - Mikrobiyal Tan› Yöntemlerine Girifl245Gram - negatif, laktozdan asit üreten ve tek karbon kayna¤› olarak SIRA sitrik S‹ZDE asiti kullanamayanbakteri nedir?5SIRA S‹ZDEBakterileri identifiye etmek için gerekli olan zaman, h›zl› DÜfiÜNEL‹M identifikasyon yöntemleriya da seçici ve farkl› ortamlar›n kullan›m› ile mümkün oldu¤u kadar azal-DÜfiÜNEL‹Mt›labilir. Bilindi¤i gibi seçici ortamlar istenilen organizman›n geliflimini SORUdestekleyip,SORUrekabetçi organizman›n geliflimini bask›layan içerikler içermektedir. Mayalar, di¤erfunguslar ve de bakteriler için h›zl› biyokimyasal sistemler gelifltirilmifltir.D‹KKATD‹KKATT›bbi önemi olan bakteri gruplar› için, örne¤in enterikler gibi, h›zl› identifikasyonaraçlar› üretilmifltir. Bu araçlar, birçok biyokimyasal testi ayn› anda gerçeklefltirmekiçin tasarlanm›flt›r ve bakterileri 4-24 saat içerisinde identifiye SIRA S‹ZDE edebilirler. BuSIRA S‹ZDEbazen 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 iseAMAÇLARIMIZ0 de¤eri verilir. Ço¤u ticari test kitlerinde, test sonuçlar› 1-4 aras›nda de¤er almaktad›r.Bu testler oldukça güvenilir temellere dayan›r ve bütün testler ayn› önemde-AMAÇLARIMIZdir. Elde edilen tüm sonuçlar bilinen organizmalar›n bir veri taban›K ‹ T AilePkarfl›laflt›r›-K ‹ T A Pl›r (fiekil 11.3.)Efl zamanl› test sonuçlar›n›n bir bilgisayarda yorumlanmas› gerekir ve üretici taraf›ndanbu sa¤lan›r. Bu örnekte (fiekil 11.3), test sonuçlar› Enterobacter cloacaeTELEV‹ZYONTELEV‹ZYONbakterisini göstermektedir. Biyokimyasal testlerin bir s›n›rlamas› mutasyonlar veplazmit aktar›m›d›r. Bunlar farkl› özellikte strainlerin ortaya ç›kmas›na neden olabilir.Çok say›da test kullan›lmad›kça, bir organizma do¤ru flekilde tan›mlanamayabilir.API, VITEK gibi otomotik biyokimyasal test sistemleri ‹NTERNET h›zl› identifikasyon‹NTERNETSIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEsa¤layan test sistemlerine örnektir.DÜfiÜNEL‹MSORUD‹KKATfiekil DÜfiÜNEL‹M 11.3Nümeriktaksonomiye SORU dayal›biyokimyasalidentifikasyon.D‹KKATGlucoseGasLysineOrnithineH 2 5‹ndoleAdonitolLactoseArabinoseSorbitolV-PDulcitolPhenylalanineUreaseCitrateSIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEAMAÇLARIMIZ AMAÇLARIMIZK ‹ T A PK ‹ T A PTELEV‹ZYONTELEV‹ZYONAyr›nt›l› bilgi için (http://industry.biomerieux-usa.com/industry/cosmetic/api/index.htm)‹NTERNETadresini kullanabilirsiniz.‹NTERNET


246 Genel MikrobiyolojiSIRA S‹ZDE6Serolojik TestlerSeroloji, serum ve serumda meydana gelen immün cevap çal›flmalar›n› içeren birbilimdir. Mikroorganizmalar antijeniktir yani hayvan vücuduna girdiklerinde antikoroluflumunu sa¤larlar. Gram-negatif bakterilerin d›fl membranlar›ndaki lipopolisakkaritler(LPS) yani, somatik O antijenleri özellikle Salmonella’lar›n serolojikgruplar›n›n belirlenmesinde, flagella H-antijeni ise Listeria ve Salmonella’lar›n tiplendirilmelerindekullan›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 identifikasyonundakullan›lan antikor solüsyonlar› ticari olarak mevcuttur. Bilinmeyen bir bakteribir hastadan izole edilirse, bilinen antiseruma karfl› test edilir ve genellikle h›zl›bir flekilde identifiye edilir.Lam aglütinasyon testi olarak adland›r›lan ifllemde (bak›n›z ünite 10), bilinmeyenbir 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 karfl›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 içerisindekistrainler aras›ndaki farkl›l›¤› da ortaya koyar. Farkl› antijene sahip strainlerserotip, 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 enfeksiyonlar›ndakullan›l›r.Serotip ya da SIRA serovar S‹ZDEnedir?Faj TiplendirmesiDÜfiÜNEL‹MDÜfiÜNEL‹MSerolojik testler gibi faj tiplendirmesi, bakteriler aras›ndaki benzerlikleri bulmayaçal›fl›r. Faj tiplendirmesi bir bakterinin hangi faja duyarl› oldu¤unu belirler. Bilindi-SORU¤i gibi bakteriyofajlarSORUbakteri virüsleridir ve bakteri hücrelerini enfekte ederek onlar›nfiekil 11.4D‹KKATBakterileriD‹KKATlize olmas›n› sa¤lar. Bakteriyofajlarçok fazla özelleflmifllerdir, genellikle sadecebelli bir türün üyelerini ya da birenfekte edentürün belirli strainlerini enfekte ederler.SIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEfajlar›nBir bakteriyel strain iki farkl› faja karfl›oluflturduklar›çeflitli tiptekiduyarl› olabilirken, ayn› türün di¤er strainiiki faja ilaveten üçüncü bir faja da du-AMAÇLARIMIZ plaklar(Tortora yarl› olabilir.2007).Agar üzerinde geliflmifl bir bakteri hal›s›K ‹ T A PTELEV‹ZYONK ‹ T A PTELEV‹ZYONüzerine testte kullan›lacak olan farkl›faj tiplerinden bir damla aktar›l›r. Fajlarbakterileri enfekte edebilirlerse bu bölgelerdebakteri hücreleri lize olaca¤› içinplak olarak adland›r›lan fleffaf bölgeler‹NTERNET‹NTERNET


11. Ünite - Mikrobiyal Tan› Yöntemlerine Girifl247ortaya 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) AnaliziSIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MBakteriler oldukça çeflitli ya¤ asidi sentezlerler ve genelde ya¤ asitleri türler içinDÜfiÜNEL‹Mözeldir. Hücresel ya¤ asitlerini ay›ran ticari sistemler bilinen organizmalar›n ya¤asidi profillerini karfl›laflt›rmak için tasarlanm›flt›r. Ya¤ asidi profilleri SORU FAME (ya¤SORUasidi metil ester) olarak adland›r›l›r, klinik amaçl› olarak ve halk sa¤l›¤› laboratuvarlar›ndakullan›labilir. FAME metodu bakterilerin identifikasyonunda popülerD‹KKATD‹KKATbir yöntemdir. Bakteri hücre membran›nda mevcut olan ya¤ asitlerinin tipi ve oran›n›belirleyerek identifikasyonu sa¤lar. Prokaryotlardaki ya¤ asidi kompozisyonuoldukça de¤iflken oldu¤undan (zincir uzunlu¤u, doymam›fl SIRA gruplar›n, S‹ZDE halkal›SIRA S‹ZDEgruplar›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 oldukçaAMAÇLARIMIZyararl› olmaktad›r. AMAÇLARIMIZTam bir analiz için, standart koflullar alt›nda gelifltirilmifl bir kültürün hücreselhidrolizatlar›ndan ekstre edilen ya¤ asitleri, metil esterlerini oluflturmak K ‹ T A P için kimyasalolarak türevlendirilir. Bu uçucu türevler gaz kromotografisi ile tan›mlan›r.K ‹ T A PBilinmeyen bir bakteriden elde edilen ya¤ asitlerinin tipi ve miktar›n› gösterenkromotogram, ayn› koflullar alt›nda gelifltirilmifl olan binlerce TELEV‹ZYON referans bakteridenTELEV‹ZYONelde edilen ya¤ asidi profilleri ile karfl›laflt›r›l›r ve bilinmeyen bakteri tan›mlan›r(fiekil 11.5).7Flow Sitometri ‹le ‹dentifikasyon‹NTERNETFlow sitometri bakterileri kültüre almadan identifiye etmede kullan›l›r. Flow sitometredeölçüm 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 önündengeçerken verdikleri sinyaller toplanarak analiz edilir. En basit metot, hücrelerve onlar› çevreleyen ortam aras›ndaki elektriksel iletkenlikteki farkl›l›¤›n belirlenmesiile bakteri varl›¤›n›n tespit edilmesidir. S›v›, bir lazer ile görüntülendi¤inde,saç›lan ›fl›k sinyallere dönüfltürülür. Bu sinyaller dijital hale getirilir ve histogramlarolarak 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 boyalarile etiketlenmifl hücrelerin belirlenmesi için de bu yöntem kullan›labilir. Ölçüms›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.‹NTERNET


248 Genel Mikrobiyolojifiekil 11.5BakteriyelidentifikasyondaYa¤ asit metil ester(FAME) analizi(Madigan ve ark.2002).Çeflitli ya¤ asit metilesterlerinden eldeedilen piklerYa¤ asitlerinin ekstraksiyonuMetil ester türevlerinin elde edilmesiGaz KromotografisiPiklerin veritaban›ndaki piklerile karfl›laflt›r›lmas›Organizman›nidentifikasyonuM‹KROORGAN‹ZMALARIN SINIFLANDIRILMASI VE‹DENT‹F‹KASYONU ‹Ç‹N KULLANILAN BAZIGENOT‹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.Tablo 11.2Bakteriyeltaksonomidekullan›lan baz›genotipik yöntemler.METODDNA-DNAH‹BR‹D‹ZASYONUDNA PARMAK ‹Z‹PROFILLENDIRMEGC ORANITan›mlama/UygulamaSekans benzerli¤inin genom çap›nda karfl›laflt›r›lmas›. Cins içerisindekitürlerin ayr›m›n› sa¤larBir tür içerisindeki strainlerin ve türler aras›ndaki farkl›l›¤›n h›zl› birflekilde ortaya konmas›n› sa¤lar.Genomdaki Guanin ve Sitozin baz çifti yüzdesi. Taksonomide düflüks›kl›kta kullan›l›r, çünkü ayr›m gücü düflüktür. E¤er iki organizman›nGC oran› %5’den daha fazla farkl›l›k gösteriyorsa, bunlar yak›n iliflkiliolamazlar. Benzer ya da hatta ayn› GC oranlar›na sahip olan organizmalarbile yak›n iliflkili olmayabilirler.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 oluflur.Bu teknik iki farkl› organizmadan elde edilen ayr›lm›fl DNA ipliklerine uyguland›¤›ndaiki organizman›n baz diziliflleri aras›ndaki benzerlik derecesini belirlemekmümkündür. Bir hibridizasyon deneyinde genomik DNA bir organizmadanizole edilir ve 32 P ya da 3 H ile radyoaktif olarak iflaretlenir. Oldukça küçük parçalarabölünür ve ›s›t›larak iki iplikçi¤e ayr›l›r. Bu tek iplikçik ikinci bir organizmadanayn› 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,


11. Ünite - Mikrobiyal Tan› Yöntemlerine Girifl249hibridize olmadan kalan DNA’dan ayr›l›r. Bunu takiben, hibridize DNA’daki radyoaktivitemiktar› belirlenir ve %100 olarak kabul edilen kontrol ile karfl›laflt›r›l›r (fiekil11.6). 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 edilenDNA iplikçiklerinin di¤er organizmadan elde edilen DNA iplikçikleri ile hibridize(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 etmekiçin 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 aras›ndakibenzerli¤in kabaca bir göstergesidir. DNA-DNA hibridizasyonu bu nedenleorganizmalar 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›ndakihibridizasyon 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 aras›ndakiözgün bir bölgeyi enzimatik olarak ço¤altmak için uygulanan tepkimelereverilen ortak bir isimdir. Bir mikroorganizma geleneksel yöntemler ile kültür edilemedi¤inde,enfeksiyona neden olan etmen tan›namayabilir. Ancak, polimeraz zincirreaksiyonu (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 uygulananbir teknik olup, basitçe tüpte nükleik asitlerin uygun koflullarda ço¤alt›lmas›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 oligonükleotidlerinhedef DNA’ya ba¤lanmas›n› (hibridizasyon) takiben, zincirin uzamas›(polimerizasyon) ve bu döngülerin belirli say›da tekrarlanmas› ile gerçekleflir.Bu üç ad›m (denatürasyon/primer ba¤lanmas›/uzama) bir PCR döngüsünü oluflturur.Her ad›m farkl› ›s›larda gerçeklefltirilir (fiekil 11.7).


250 Genel Mikrobiyolojifiekil 11.6Nükleik asithibridizasyonu(Madigan ve ark.2009).Karfl›laflt›r›lanorganizmalarOrganizma 1Genomik DNAOrganizma 2Genomik DNAkesilir ve etiketlenirkesilmifl DNA›s› ile denatüreedilir(a)Hibridizasyoniki organizmadan elde edilen DNA kar›flt›r›l›rHibridize DNAHibridize DNAhibridize olmam›fl organizma 2 DNA’s›(b)Sonuçlar ve Yorum:ayn› türlerayn› cins fakatfarkl› türlerfarkl›cinsler100% < 25%100 75 50 25 0 ayn› strain(kontrol)hibridizasyon yüzdesi(c)1 ve 2 muhtemelenfarkl› cinslerdirSIRA S‹ZDEDÜfiÜNEL‹MSORUD‹KKAT8PCR nedir? SIRA S‹ZDEDNA Parmakizi (DNA Fingerprinting)DÜfiÜNEL‹MAsl›nda bir organizman›n DNA bazlar›n›n tüm sekans›n› (diziliflini) belirlemek mümkündürfakat oldukça fazla zaman gerektirdi¤i için bu pratik olmayan bir identifikasyonyöntemidir. SORU Ancak DNA’yi belirli bazlardan kesen restriksiyon enzimlerininkullan›m› farkl› organizmalardaki baz sekanslar›n› karfl›laflt›rma imkan› sa¤lar.D‹KKATSIRA S‹ZDESIRA S‹ZDEAMAÇLARIMIZAMAÇLARIMIZ


11. Ünite - Mikrobiyal Tan› Yöntemlerine Girifl251fiekil 11.7Kal›p DNABir PCR iflleminintemel basamaklar›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)DNA Baz KompozisyonuMikroorganizmalar›n s›n›fland›r›lmas›nda, protein ve nükleik asit sekanslar›n›n belirlenerekkullan›lmas›, en do¤ru yaklafl›m olarak görülmektedir. Nükleik asitler organizman›nsahip 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› mikroorganizmalardanelde edilen protein dizi analiz sonuçlar›n›n karfl›laflt›r›lmas› taksonomikçal›flmalarda kullan›lmaktad›r. Ayr›ca mikroorganizmalar›n genomlar›do¤rudan karfl›laflt›r›lmakta ve taksonomik benzerlik analiz edilmektedir. Bu amaçlakullan›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 kompozisyonusabittir; 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 guanin(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 yüzdesiniverir (GC +AT = %100). Hayvan ve bitkilerde DNA içindeki G + C oran› %30-50aras›nda de¤iflirken, ökaryotik ve prokaryotik mikroorganizmalarda G + C yüzdesigenifl bir aral›kta de¤iflim göstermektedir (%25-80).Sonuç olarak, yak›n iliflkili iki organizma benzer genlere sahiptir ve DNA’lar›ndakibaz 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 içeriyorsa)bu iki organizma muhtemelen yak›n iliflkili de¤ildir. Elbetteki ayn› GC yüzdesinesahip 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 filogenetikiliflkinin ortaya konmas› için di¤er destekleyici testlerin de yap›lmas› gerekmektedir.Bu analiz daha çok birbirine yak›n akraba strainler aras›nda kullan›l›r.


252 Genel MikrobiyolojiG + 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 cinslerininkarakterizasyonu için de bilgi vermektedir. Çünkü cins içindeki G + C içeri¤ivaryasyonlar› %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 grubundaolan 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›larakkesilir, fragmentler elektroforez ile ayr›l›r ve elde edilen bant profilleri karfl›laflt›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 enzimleritaraf›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 türleraras›ndaki ve bir türün farkl› strainleri aras›ndaki ay›r›m› sa¤lamaktad›r. Otomatikribotiplendirme sistemleri oldukça spesifik ve h›zl› olmas› nedeniyle klinik teflhiste,g›da, su ve içeceklerdeki bakterilerin identifikasyonu ve strainlerin belirlenmesiiçin oldukça güvenilir bir yöntem olarak kullan›lmaktad›r.


11. Ünite - Mikrobiyal Tan› Yöntemlerine Girifl253ÖzetA MAÇ1A MAÇ2Mikrobiyal tür, identifikasyon ve s›n›fland›rmaterimlerini aç›klayabilmek,Mikrobiyolojide tan›mlanan türler ayn› özellikleripaylaflan strainler olarak tan›mlanmaktad›r.Mikrobiyolojide tan›mlanan türler filogenetik olarakmonofiletiktir yani bir ortak atay› ve o ortakatadan ortaya ç›km›fl bütün türleri içerir. Ayr›caDNA sekanslar› türlere özeldir. Mikrobiyal identifikasyonizole edilmifl olan bir mikroorganizman›nsaf kültürünün morfolojik, kültürel, metabolik(biyokimyasal), serolojik, genetik vb. özelliklerininbelirlenerek cins ve türünün saptanmas›d›r.Adland›rma, önceden belirlenmifl ve yay›nlanm›flkurallar do¤rultusunda, taksonomik gruplaraisim verilmesi, s›n›fland›rma ise organizmalar›nortak özelliklerine bak›larak oluflturulmuflgruplar içerisine yerlefltirilmesidir.Fenotipik mikrobiyal identifikasyon yöntemleriniaç›klayabilmek,Mikroorganizmalar›n identifikasyonunda kullan›lanfenotipik özellikler, morfoloji, hareket, metabolizma,fizyoloji, hücre kimyas›, antibiyotikduyarl›l›¤› gibi kriterlerdir. Fenotipik testler, morfolojiközellikler, diferansiyel boyama, biyokimyasaltestler, seroloji, faj tiplendirmesi, ya¤ asitprofili (FAME), flow sitometri ile analiz fleklindegrupland›r›labilir.A MAÇ4Mikrobiyal identifikasyon yöntemlerinin birliktekullan›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 tekniklerlebirlikte rRNA yaklafl›m›, mikrobiyal çeflitlili-¤inin analizi konusunda büyük bir potansiyel do-¤urmufltur ve rRNA yaklafl›m› yeni mikroorganizmalar›nidentifikasyonu için kültürden ba¤›ms›zolarak gelifltirilmifl tekniklere bir alternatif sa¤lamaktad›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 mikroorganizmalar›nidentifikasyonu için oldukça güvenilir sonuçlarvermesi nedeniyle bu gen bölgesinin analizi,hem elde edilen izolatlar›n tan›mlanmas› hemde kültivasyon yapmadan mikrobiyal çeflitlili¤inbelirlenmesi aç›s›ndan oldukça önemlidir.A MAÇ3Genotipik mikrobiyal identifikasyon yöntemleriniaç›klayabilmek,Mikroorganizmalar› tan›mlamak için fenotipikanalizleri yan›nda genotipik analizlerinin de yap›lmas›gerekmektedir. Ayn› fenotipik özelli¤esahip olan mikroorganizmalar genotipik aç›danfarkl›l›k gösterebilmektedir. Fenotipik analizleringenotipik analizler ile desteklenmesi mikroorganizmalar›nfilogenetik olarak do¤ru bir flekildeidentifikasyonunu sa¤lar. Sorulan sorulara ba¤l›olarak birçok genotipik analiz metodu kullan›lmaktad›r.Bu analizler aras›nda DNA-DNA hibridizasyonu,DNA profillendirme, GC oran›, Ribotiplendirme,en çok kullan›lan yöntemler aras›ndad›r.


254 Genel MikrobiyolojiKendimizi S›nayal›mI. % 97 ya da daha fazla oranda 16S rRNA gen sekansbenzerli¤iII. Ayn› metabolik yola sahip olan mikroorganizmalarIII. Benzer biyokimyasal test sonuçlar›na sahip olanmikroorganizmalarIV. % 70 ya da daha yüksek DNA-DNA hibridizasyonugösteren strainler1. 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 IV2. 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¤ asitlerinintipid. Hücre duvar›ndaki ya¤ asitlerinin tipie. Mikroorganizmalar›n geliflme ortam›ndaki ya¤asitlerinin tipi3. Afla¤›dakilerden hangisi mikroorganizmalar›n identifikasyonuiçin kullan›lan fenotipik yöntemlerdan biride¤ildir?a. Morfolojik Özelliklerb. Serolojic. Faj Tiplendirmesid. DNA-DNA hibridizasyonue. Flow Sitometri4. Afla¤›dakilerden hangisi mikroorganizmalar›n genotipikidentifikasyonu 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›nge. Serolojik testler5. Afla¤›dakilerden hangisi diferansiyel boyama ile ilgilido¤ru bir ifadedir?a. Bakterilerin Gram reaksiyonu hakk›nda bilgi vermezb. Tek bir boya kullan›l›rc. Mikroorganizmalar›n identifikasyonu için temelyöntemlerdendird. Arkealar›n tan›mlanmas›na katk› sa¤lare. Bu boyama sayesinde hücrelerdeki pigment içeri¤ibelirlenir6. Afla¤›dakilerden hangisi seroloji ve serolojik testleriçin do¤ru bir ifadedir?a. ‹mmun cevap oluflumuna neden olan kimyasalmaddeler antikor olarak adland›r›l›rb. H-antijeni somatik antijendirc. Serolojik özellikler immünolojik bilgi sa¤lar fakatidentifikasyon için kullan›lmazd. Antikorlar kanda dolaflan proteinlerdir ve bakterilerlespesifik bir flekilde birleflirlere. Bakteri hücrelerinin tüm yüzeyi ayn› antijeniközelli¤e sahiptir7. Afla¤›dakilerden hangisi hibridizasyon ile ilgili olarakdo¤ru bir tan›mlamad›r?a. ‹ki farkl› organizman›n baz sekanslar› aras›ndakibenzerlik ölçülebilirb. Bu yöntem sadece DNA-DNA iplikçikleri aras›ndagerçekleflirc. %25 ve daha fazla hibridizasyon oran› ayn› türünbir iflaretidird. Radyoaktif maddelerin kullan›lmad›¤› tek identifikasyonyöntemidire. Yöntem DNA sekanslar›n› belirler8. Serolojik testler ve faj tiplendirmesi için afla¤›dakilerdenhangisi yanl›fl bir ifadedir?a. Serolojik testler gibi faj tiplendirmesi, bakterileraras›ndaki benzerlikleri bulmaya çal›fl›rb. G›da kaynakl› enfeksiyonlar›n kayna¤› faj tiplendirmesiile izlenebilirc. Bakteriyofajlar genellikle sadece belli bir türünüyelerini ya da bir türün özel strainlerini enfekteederlerd. Bakteriyofajlar bakteriyel virüslerdir ve bakterihücrelerini enfekte ederek onlar›n lize olmas›n›sa¤lare. Serolojik testler sadece antijenik yap›daki bakterilerinvarl›¤›n› belirler.


11. Ünite - Mikrobiyal Tan› Yöntemlerine Girifl255Kendimizi S›nayal›m Yan›t Anahtar›9. PCR yöntemi için afla¤›dakilerden hangisi gereklide¤ildir?a. DNAb. Ço¤alt›lacak olan bölgeyi sa¤dan ve soldan çevreleyenbir çift sentetik primerc. dNTP’ler (A,T,C,G)d. Is›ya dayan›kl› DNA-Polimeraz enzimie. Radyoaktif etiketli problar10. Bacillus ve Escherichia farkl› genuslara ait iki bakteridir.Bu bakterilerle ilgili olarak afla¤›dakilerden hangisikesinlikle söylenemez?I. Her iki bakterinin Gram boyama sonucu ayn›d›rII. Her iki bakteriye ait olan 16S ribozomal RNA sekans›%97’nin üzerindedir.a. Yaln›z Ib. Yaln›z IIc. I ve IId. I veya II.e. Hiçbiri1. 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›fland›r›lmas›ve identifikasyonu için kullan›lanfenotipik metodlar” konusuna bak›n›z.4. e Ayr›nt›l› bilgi için “Mikroorganizmalar›n s›n›fland›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.


256 Genel MikrobiyolojiS›ra Sizde Yan›t Anahtar›S›ra Sizde 1Tan›mlama; izole edilmifl olan bir mikroorganizman›nsaf kültürünün morfolojik, kültürel, metabolik (biyokimyasal),serolojik, genetik vb. özelliklerinin belirlenerekcins ve türünün saptanmas›d›r. S›n›fland›rma iseorganizmalar›n ortak özelliklerine bak›larak oluflturulmuflgruplar içerisine yerlefltirilmesidir.S›ra Sizde 2Fenotipik analiz, morfolojik, metabolik, fizyolojik vekimyasal özelliklere dayanan analizlerdir.S›ra Sizde 3Differansiyel boyama birden fazla boya kullan›larak yap›lanmikroskobik inceleme yöntemidir.S›ra Sizde 4Pasteurella multocidaS›ra Sizde 5Escherichia coliYararlan›lan KaynaklarTunail, 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/microbialidentification.jsp,Eriflim tarihi: 20/5/09http://www.midi-inc.com/, Eriflim tarihi: 20/5/09http://mmbr.highwire.org/cgi/reprint/59/1/143, Eriflimtarihi: 20/5/09S›ra Sizde 6Farkl› antijene sahip strainler serotip ya da serovar olarakadland›r›l›r.S›ra Sizde 7Agar üzerinde geliflmifl bir bakteri hal›s› üzerine testtekullan›lacak olan farkl› faj tiplerinden damlat›ld›¤›ndae¤er fajlar bakterileri enfekte edebilirlerse bu bölgelerdebakteri hücreleri lize olaca¤› için fleffaf bölgeler ortayaç›kar. Bu fleffaf bölgeler plak olarak adland›r›l›r.S›ra Sizde 8PCR, bir çeflit “in vitro klonlama”d›r. Yani laboratuvarflartlar›nda nükleik asitlerin ço¤alt›lmas› ifllemidir.


Sözlük257SözlükAAerob: Oksijenli ortamda yaflayabilen mikroorganizma.Agar: Besiyerlerini kat›laflt›rmak için kullan›lan kompleks birpolisakkarit.Agar-agar: Gelidium sesquipedale adl› deniz yosunundan eldeedilen ve suda çözünebilir bir poligalaktozit. Besiyerlerini kat›laflt›r›lmas›nda kullan›l›r.Aglutinasyon: Antikorlar büyük antijenler genellikle hücrelerile reaksiyona girdi¤i zaman ortaya ç›kan ve çok büyükkümeler, p›ht›lar oluflturan reaksiyon.Alg: Çok küçük veya büyük olabilen ökaryotik ve fotosentetikorganizma.Anaerob: Oksijensiz ortamda yaflayan mikroorganizma.Anoksijenik fotosentez: Ifl›k enerjisi kullan›larak fotofosforilasyondöngüsüyle, O 2 ç›k›fl› olmadan ATP sentezlenmesi.Anoksik: Oksijensiz anlam›nda olup genellikle mikrobiyalhabitatlar› tarif ederken kullan›l›r.Antijen: Antikorlar veya T hücrelerinde bulunan ve T hücresireseptörleri olarak da bilinen antijen spesifik reseptörlerleveya her ikisi ile de reaksiyona giren makromoleküller.Antikor: Yabanc› bir maddeye (antijene) karfl› cevap olaraküretilmifl ve bu yabanc› maddeyle spesifik reaksiyonagirebilecek özellikte bir protein.Antisepsi: Enfeksiyonun önlenmesi için, patojen mikroorganizmalar›nyok edilmesi ifllemi.Antiseptik: Canl› yüzeylerdeki patojen mikroorganizmalar›temizleyerek, antisepsiyi sa¤layan kimyasal maddeler.Archaea (Arkea): Karfl›laflt›rmal› ribozomal RNA analizine göredi¤er 2 domainden ayr›lan ve ilkel prokaryotlar› içerendomain.Asidofilik: Asidik pH de¤erlerinde optimum geliflme gösterenorganizma.Asit fast boyama: Tuberküloz etkenlerini boyamak için öncelerikullan›lan boyama yöntemi. Mikroorganizmalar›netraf›nda balmumu tabakas› boya içine fenol konularakve alttan hafifçe ›s›t›larak yumuflat›l›r. Böylece boyay›kolayca alan balmumu tabakas›, asit-alkolde dekoloreolmaz ve boyay› b›rakmaz.Askokarp: Askogenik hifler, askuslar ve bunlar› saran örtüdenmeydana gelen fruktif›kasyon organ›.Askospor: Ascomycetes s›n›f›nda görülen, askus denilen sporkeselerinde sekiz adet olarak meydana gelen haploit spor.Askus: Askospor meydana getiren spor kesesi.ATP: Adenozin trifosfatBBacteria (Bakteria): Karfl›laflt›rmal› ribozomal RNA analizinegöre di¤er 2 domainden ayr›lan ve gerçek prokaryotlar›içeren domain.Ba¤›fl›kl›k: Antijenik bir maddenin toksik etkilerine veya birenfeksiyon etkeni taraf›ndan oluflturulmufl bir hastal›¤akarfl› bir kifli veya bir populasyonun artm›fl direnci.Bakteriostatik madde: Bakterilerin geliflmelerini yani ço-¤almalar›n› onlar› öldürmeksizin önleyici etkiye sahipmaddeler.Bakterisit: Bakteriyi öldüren kimyasal maddeler.Basidiokarp: Basidiumlu mantarlar›n olgunlaflm›fl fertlerindebirçok basidium teflekkül eder ve bu basidium topluluklar›.Basidiospor: Karakteristik olarak Basidiomycetes s›n›f› üyeleritaraf›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 günümüzdede kullan›lan, organizmalar› önce cins ismi vesonra tür epitetleri ile isimlendirme (ikili isimlendirme).Biovar: Belirli bir tür içerisindeki di¤er strainlerden fizyolojikve/ya da biyokimyasal olarak farkl›l›k gösteren strain.Birincil endosimbiyoz: Mitokondri ve kloroplast›n baflkabir hücre taraf›ndan içeri al›nmas›.Biyolojik savafl: ‹nsanlar› öldürmek veya etkisiz hale getirmekiçin organizmalar›n veya toksinlerinin kullan›lmas›.Biyolüminesan: Biyokimyasal reaksiyonlarla görülebilir ›fl›küretimi.Biyoremediasyon: Do¤al özelli¤ini yitirmifl bir çevrenin eskihaline kavuflturulmas›, iyilefltirilmesi için organizmalar›nkullan›lmas›. Mikroorganizmalar yoluyla karasal yada sucul çevrelerdeki kirletici unsurlar›n (kimyasal kontaminantlar)temizlenmesi olay›.Biyoteknoloji: Endüstriyel, t›bbi veya tar›msal uygulamalariçin organizmalar›n tipik olarak geneti¤i de¤ifltirilmifl organizmalar›nkullan›lmas›.B-lenfosit: Fabricius kesesi (bursa of fabricus)’nde olgunlaflanlenfositler.CCrenarchaeota: Hem hipertemofilik hem de so¤ukta yaflayanorganizmalar› içeren Arkea flubesi.DDehidrojenasyon: Biyolojik oksidasyonlarda hidrojen atomlar›n›nkayb›.Denitrifikasyon: Nitrat›n gaz azot bilefliklerine indirgenmesi.Dezenfeksiyon: Patojen veya sa¤l›k için zararl› mikroorganizmalar›nvejetatif flekillerini öldürmek veya onlar› zarars›zflekle sokmak için yap›lan ifllemler.Dezenfektan: Cans›z yüzeylerdeki patojen mikroorganizmalar›temizleyerek, dezenfeksiyonu sa¤layan kimyasalmaddeler.


258 Genel MikrobiyolojiDiferansiyel boyama: Birden fazla boya kullan›larak yap›lanmikroskobik inceleme.Dikaryotik: Her bir hücrenin iki çekirde¤e sahip olmas›.Diploid: 2n kromozomlu hücreler.Diplokok: Bölündükten sonra ayr›lmay›p, çiftler halinde birbirineba¤l› yuvarlak bakteriler.DNA: Deoksiribonükleik asit, canl›lar›n genetik materyali.DNA fingerprinting: DNA’nin restriksiyon enzimleri ile kesilmesisonucu elde edilen DNA bant profilleri.DNA polimeraz: DNA zincirine yeni nükleotidlerin eklenmesinikataliz eden enzimler.Domain: Biyolojik s›n›fland›rmada en üst düzey.EEkosistem: Tüm canl›lar ve bunlarla beraber çevrelerindekifiziksel ve kimyasal bileflenlerin oluflturdu¤u yap›.Eksremofil: Çok yüksek s›cak ya da çok düflük so¤ukta yaflayabilenorganizmalar.ELISA: Enzyme-Linked Immunosorbent Assay olarak bilinenbu test, örneklerde antijen veya antikor varl›¤›n› tesbitetmek amac›yla kullan›l›r. Peroksidaz, alkalin fosfataz vegalaktosidaz gibi enzimlerin antikor moleküllerine kovalentba¤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 girerek,orada yerleflip ço¤almas›.Epidemiyoloji: Enfeksiyon hastal›klar›n›n da¤›l›mlar›n›n incelendi¤ibilim dal›d›r ve mikrobiyoloji içinde yer al›r.Epitop: Antijen molekülünün yüzeyinde, kendi antikorlar› ilebirleflmesini sa¤layan ve bu flekilde antijenin spesifikli¤inibelirleyen bu kimyasal gruplar.ETS: Supstrattan kopar›lan elektronlar›, tafl›y›c› moleküllerdenoluflan bir zincir ile son elektron aktarc›s›na aktar›lmas›ndagörev alan plazma membran›ndaki elektron tafl›y›c›lar›.FFagositoz: G›da parçac›¤›n›n hücre içine al›nmak üzere esneksitoplazmik membran ile sar›lmas› ve hücre içindeparçalanmas›.FAME Analizi: Mikroorganizmalar›n ya¤ asiti profillerine göreidentifiye edilmesi.Fenotip: Bir organizman›n gözlemlenen özellikleri.Filogeni: Biyoloji'de tür'lerin ortaya ç›k›fl›n› inceleyen bilimdal›. 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 karbohidratlar›nsentezi.Fototrof: Enerji kayna¤› olarak ›fl›¤› kullanan mikroorganizmalar.Frustul: Diatomlar›n kapsülü, kabu¤udur.Fungisit: Mantarlar› öldüren kimyasal maddeler.Fungistatik: Mantarlar›n üremesini durduran kimyasal maddeler.Fungus: Sert bir hücre duvar›na sahip, fotosentez yapmayanökaryotik organizma.GGamet: Çeperi bulunmayan efleyli üreme hücreleri, sperma veyumurta (Tek bafl›na geliflip yeni bir fert oluflturamazlar).Gametangium: Efley hücrelerini (gametlerini) üreten özelleflmiflbir hücre.Genotip: Bir organizman›n genetik bilgisinin tümü ve bilginintan›mlanmas›.Glukoneogenez: Hücre duvar›n›n ve heksoz içeren polimerlerinbiyosentezi için ihtiyaç duyulan hekzosun hücreiçinde sentez edilmesi.Gram boyama: Bakterileri hücre duvarlar›n›n kimyasal ve fizikselözelliklerine göre iki büyük gruba (Gram-pozitif,Gram-negatif) ay›rmak için kullan›lan diferansiyel birboyama yöntemi.HHabitat: Mikrobiyal populasyonlar›n (ayn› zamanda tüm di-¤er canl›lar›n) yaflad›klar› yer.Haploid: Olgun bir üreme hücresinde bulunan kromozomsay›s›, vücut hücrelerinin sahip oldu¤u kromozom say›-s›n›n yar›s›na sahiptir. Kromozom say›s›n›n yar›ya inmesisonucu oluflan “n” say›da kromozom tafl›yan hücreler.Hastal›k: Konak-parazit iliflkileri sonucu oluflan ve saptanabilenklinik belirtiler ve patolojik bulgular.Heterokaryotik: Farkl› genetik karakterlerde nükleuslerinbulunmas›.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› alghücresinin hücre içine al›nmas› ile kloroplast kazan›m›-n›n gerçekleflmesi.‹mmünojen: Ba¤›fl›k yan›t verebilecek düzeyde geliflmifl birorganizmaya verildi¤inde kendine karfl› antikor üretimini,spesifik T hücrelerinin aktivasyonunu veya her ikisini deiçerebilen 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¤unubiyolojik ve klinik sonuçlar› ile birlikte inceleyen birbilim dal›.‹ntron: Ökaryotik genlerinde bulunan ve kodlama yapmayanbölgeler.


Sözlük259KKapsül: Bakteri hücresinin etraf›n› saran polisakkarit veyaprotein tabaka.Kitin: Fungi hücre duvar›nda bulunan n-asetilglukozaminpolimeri.Klamidospor: Hiflerin uç veya ara k›s›mlar›nda çeper kal›nlaflmas›,besin maddesi ve protoplazma yo¤unlaflmas› ileoluflan spor yap›s›.Koloni Oluflturan Birim (kob): Kat› besiyerinde koloni oluflturanmikroorganizma say›m› yap›l›rken kullan›lan deyim.Kommensal: Tam parazit olmayarak baflkas›ndan veya baflkas›üzerinde veya baflkas› ile beraber beslenen.Kommensalizm: Simbiyotik bir iliflkide, bir taraf›n yarar gördü¤üfakat di¤er taraf›n iyi ya da kötü olarak etkilenmedi¤idurum.Kommünite: Bir habitatta birbirleri ile etkileflimde bulunanpopulasyonlar›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 DNAtransferinin gerçeklefltirildi¤i olay. Hücre temas› yoluylagenetik malzeme aktar›m›.Kontaminasyon: Steril olan bir ortama veya eflyalara mikroorganizmalar›nbulaflmas›.Kserofilik: Optimum geliflme için az nemli ortamlar› sevencanl›lar.Kserotolerant: Optimum geliflme için normal nemli ortamlaraseven ancak az nemli ortamlarda da geliflebilen canl›lar.Kültür: Mikroorganizmalar›n üremesi için gerekli olan besinmaddelerini içeren besiyerleri (kültür ortam›), ekim ifllemindensonra uygun fiziksel ve kimyasal koflul alt›nda bellisürelerde bekletildi¤inde mikroorganizmalar ürer. Besiyerindeüretilen mikroorganizmalar›n tümüne verilen ad.LLiken: Ç›plak kayalar, a¤aç kütükleri, evlerin çat›lar› ya daç›plak toprak yüzeyinde geliflen, yapra¤›ms› ya da kabuktutmufl mikrobiyal simbiyozlar. Bir alg ve bir fungus aras›ndakimutualistik 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›ndakiiliflkileri ve mikrobiyal ekosistemdeki biyotik ve abiyotikçevreleri inceleyen bilim dal›.Mikrobiyoloji: Mikroorganizmalar› inceleyen bilim dal›.Mikroorganizma: Tek hücreli veya hücre y›¤›nlar› halindeolan ve virüsler de dahil mikroskopla gözlenebilen organizma.Misel: Dallanm›fl hiflerin bir araya gelerek oluflturduklar›topluluklar.Monoklonal antikor: Vücuda giren antijenin de¤iflik antijenikdeterminantlar› taraf›ndan uyar›lm›fl her bir B hücresi,vücuttan ayr›larak in vitro flartlarda (vücut d›fl›nda, laboratuvarda)tek olarak üretilir ve bunlardan antikor eldeedilirse böyle antikorlara, tek bir hücre ve bununoluflturdu¤u klonlardan meydana geldi¤i için monoklonalantikorlar ad› verilmektedir.Mutasyon: Genomdaki baz dizilifllerinde kal›tsal olabilende¤ifliklikler.Mutualizm: Simbiyotik bir iliflkide her iki taraf›n da yararsa¤lad›¤› durum.NNormal mikrobiyal flora: ‹nsan vücudunun farkl› bölgelerindeyaflamakta olan ve sa¤l›kl› bir bireyde normal koflullardazarars›z olan mikroorganizma toplulu¤u.Nümerik identifikasyon: Bir mikroorganizman›n di¤erineolan yak›nl›¤› biyokimyasal test cevaplar›na bak›larak100 üzerinden say›larla ifade edilerek belirlenir ve identifiyeedilir.O-ÖOidium (Artrospor): Bölmeli hiflerde bulunan hücreler aras›bölmenin kal›nlaflmas› sonucu hücrelerin birbirindenayr›lmas› ile oluflan spor tipi.Ototrof canl›lar: Yaflamlar›n› sürdürebilmek için gereksinmeduyduklar› bütün organik bileflikleri, do¤rudan do¤ruyainorganik bilefliklerden sentezlerler.Ökaryotik: Gerçek çekirde¤e sahip özellikteki organizma.PParatop: Antikorlarda Y’nin kollar›n›n uç k›s›mlar›nda yaniaminoterminal uçlarda bulunan belirli bir grup aminoasitlerinoluflturdu¤u, antikorun birleflme bölgesi.Parazit: Besinlerin kayna¤› canl›lar olan organizmalar.Pastörizasyon: G›da sanayiinde, besin maddelerini hastal›kyap›c› mikroorganizmalardan ar›nd›rmak amac›yla uygulanan›s›tma yöntemi.Patojen: Hastal›¤a neden olan veya hastal›k oluflturma yetene¤inesahip mikroorganizmalar. Hastal›k oluflturan organizma.Patojenite: Bir mikroorganizman›n hastal›k yapabilme yetene¤i.PCR: Polimeraz zincir reaksiyonu, moleküler biyolojide uygulananbir teknik olup, basitçe tüpte nükleik asitlerin uygunkoflullarda ço¤alt›lmas› olarak tan›mlan›r.Pinositoz: Hayvansal hücrelerin s›v› haldeki maddeleri, veziküloluflturarak, sitoplazmalar›na almalar›na verilen isim.


260 Genel MikrobiyolojiPirion: Protein yap›s›nda, insan ve hayvanlarda enfeksiyonetmeni mikroorganizma.Plazmid: Bakterilerde bulunan, dairesel ya da süper sarmall›ekstrakromozomal DNA molekülleri.Poliklonal antikor: De¤iflik aktiviteye sahip, heterojeniközellikteki farkl› antikorlar›n kompleks kar›fl›m›.Presipitasyon: Çözünebilir bir antikorun çözünebilir bir antijenile reaksiyonundan çözünmez bir kompleks oluflturmas›.Primaz: Primer sentezini sa¤layan RNA polimeraz enzimi.Prokaryot: Genetik materyalin bir çekirdek zar› ile çevrili olmad›¤›“ilkel çekirdekli” organizma.Protozoa: ‹lkel hayvansal formdaki tek hücreli ökaryotikorganizma.RRedoks: Elektron al›fl veriflinin oldu¤u kimyasal tepkimeleribelirten terim.Ribo tiplendirme: rRNA temeline dayanan filogenetik analizlerdenelde edilen bilginin bakteriyel identifikasyonamac›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. Birkoloniden al›nan ve üretildi¤inde morfolojik, fizyolojik,biyokimyasal ve genel özellikleri birbirinin ayn› olanbakteri kültürü.Saprofit: Besinlerini cans›z maddelerden elde eden, geneldeölmüfl veya çürümekte olan bitki ve hayvanlar›n içerdi¤iorganik bileflikleri kullanan organizmalar.Serovar: Di¤er strainlerden antijenik özellik bak›m›ndan farkl›l›kgösteren strainler.Simbiyoz: ‹ki canl›n›n tek bir organizma gibi birbirleriyle yard›mlaflarakbir arada yaflamalar›.Sistematik: Organismalar›n çeflitlili¤ini ve akrabal›¤›n› inceleyenbilim dal› (taksonomi ve filogeniyi de içerir).Southern blotting: Edwin Southern taraf›ndan gelifltirilmiflmoleküler genetikde kullan›lan hibridizasyon yöntemlerindenbiri.Sönositik: Çok nükleuslu hücre.Spontan generasyon: Canl› organizmalar›n cans›z maddelerden,eflyalardan türedi¤ini savunan hipotez.Sporangia: Spor kesesi.Sporangiospor: Sporangia (spor kesesi) içinde oluflan efleysizsporlar.Sporozoit: Sporozoanlar›n sporlar›ndan türeyen ve yetiflkinhücreyi veren, nükleuslu küçük sitoplazma parças›.Sterigma: Basidium’dan geliflerek uç k›sm›nda basidiosporutafl›yan sap.Steril: Hiçbir canl› organizma içermeyen.Sterilizasyon: Bir ortamdaki bütün mikroorganizmalar›n tamamenöldürülmesi ifllemi.Strain: Bir hücreden ço¤alm›fl identik hücreler toplulu¤u.Substrat fosforilizasyonu: Son elektron al›c›s› oksijen olmad›¤›nda,fosfat gruplar›n›n ADP’ye direkt transferi ile ATPoluflumu.TTaksonomi: Canl›lar›n s›n›fland›r›lmas› ve bu s›n›fland›rmadakullan›lan kural ve prensipler. Taksonomi terimi Yunancataksis (düzenleme) ve nomos (yasa) sözcüklerindentüretilmifltir. ‹dentifikasyon (tan›mlama), klasifikasyon(s›n›fland›rma) ve isimlendirme bilimi.Termal ölüm noktas›: Bilinen bir mikroorganizmay› belirliflartlarda 10 dakika içerisinde öldüren en düflük s›cakl›k.T-lenfosit: Timus’ta olgunlaflan lenfositler.Transdüksiyon: DNA transferinin bakteriyofajlar arac›l›¤› ilegerçekleflti¤i durum.Transformasyon: Hücrenin içinde bulundu¤u ortamdan izoleDNA moleküllerini almas›.Transkripsiyon: DNA’daki flifrelerin mRNA olarak yaz›lmas›olay›.Translasyon: mRNA’daki kodlara göre belirlenen aminoasits›ralar›n›n ribozomlarda polipeptid zinciri haline getirilmesiolay›.VVirülans: Patojen bir türe ait bir suflun hastal›k yapabilme yetene¤ininderecesi.Virüsit: Virüsleri inaktive eden kimyasal maddeler.Voges-ProsKauer test: Koliform grubu bakterilerin identifikasyonundakullan›lan ‹MV‹C testlerinden bir tanesi. Glikozunfermentasyonu sonucunda nötral ürün oluflup olmad›¤›n›tespit eder.WWestern blotting: Moleküler biyolojide, bir protein solüsyonunda,aranan bir proteinin olup olmad›¤›n› ve varsa nekadar oldu¤unu anlamak için kullan›lan bir yöntem.Özellikle HIV (+) bulunan örneklerin do¤rulanmas›ndabaflvurulur.ZZigospor: Zygomycetes s›n›f› küflerde iki ayr› hifin birleflmesisonucu meydana gelen efleyli üreme sporu.Zoospor: Efleysiz olarak üretilen kamç›l› ve hareketli spor.


Dizin261DizinAAbiyogenez 9, 10Aerob 44, 52, 59, 60-62, 65, 67Aerotolerant 44, 59-61, 67Agaricus 163Aglutinasyon 218, 231, 232, 236Alexander Fleming 9Alg 3-5, 8, 12, 16, 154-156, 167-171Allomyces 161Alveolat 165-167Amanita 163Amoeba 168, 169Amoebozoa 168, 169Anabolizma 100, 101, 120, 121, 124Anaerob 44, 59, 61-65, 67Anaerobik 105-108, 116, 117, 119, 123Anaerobik solunum 105, 116, 117, 123Anti bakteriyal 92, 95Antibiyotik 70, 75, 84, 89-92, 95Anti fungal 93-95Antijen 218-236Antikor 218, 219, 221-236Antiserum 224, 227, 246Anti viral 92, 93, 95Antoni van Leewenhoek 2, 7, 16Antraks 8, 10, 15Apicomplexan 167Archaea 3Arkea 3, 4, 9, 10Artrospor 160Ascomycetes 161-163, 171Asit-fast 141Asit-fast boyama 243Askokarp 161-163Askospor 160, 162Askus 160, 162Aspergillus 8, 15ATP 100, 104-106, 108-111, 113-116, 118, 119, 122, 123BBacillus anthracis 8, 10Bacteria 3Ba¤›fl›kl›k 219-221, 228, 229, 236Bakteria 3, 4, 10Bakterioklorofil 46Barofilik 66Barotolerant 66Basidia 163Basidiomycetes 161, 163, 171Batrachochytrium 161, 162Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology 132Beyaz çürüklük 159Binomial isimlendirme 12Biyolojik gübre 13, 16Biyolojik savafl 15Biyolojik silah 13, 15, 16Biyoremediasyon 14, 196, 205-207Biyoteknoloji 15B-lenfosit 224Brucella abortus 15CCandida 162Canl› hücre 76, 77, 78, 95Chiamydomonas 170Chrysophyt 168Chytridiomycetes 161, 171C›v›k mantar 169, 174Clostridium botulinum 15Crenarchaeota 132, 134, 135, 150Cyanidioschyzon 170DDenitrifikasyon 202Dezenfeksiyon 79, 80, 85, 87, 88Dezenfektan 79, 85, 86, 87, 88, 95Dictyostelium 168Diferansiyel boyama 243, 253Difüzyon 34, 35, 37, 39Dinobryon 167, 168Dinoflagellat 165, 166Diplokok 22Diplomonad 164DNA parmak izi 250EEkosistem 196-198, 200, 207, 213Eksponansiyel geliflme 74Ekstrem halofil 66Ekzotoksin 211-213ELISA (Enzyme-linked immünosorbent assay) 218, 231,233-236, 246Encephalitozoon 161Endospor 31, 32, 39, 40


262 Genel MikrobiyolojiEndotoksin 26, 211, 213Enfeksiyon 200, 211, 215Entamoeba 166, 168, 169Enterobacteriacea 244Entner-doudoroff parçalanma yolu 109, 123Epidemiyoloji 6Epitop 222, 227, 230, 236Epizom 182Esmer çürüklük 159Euglena 165Euglenid 165Euryarchaeota 132-134, 150FF Pilus 186, 187F Plazmid 187, 188Fad 111-113, 116Fagositoz 154, 164, 165, 168, 169, 171Faj 246, 247, 253FAME analizi 247, 253Fenotip 11, 12Fenotipik analiz 240, 242, 243, 253Filogeni 10, 241Fimbria 21, 34, 39Flagella 21, 23, 24, 33, 34, 37-39Flow sitometri 247Fmn 112Fosforilizasyon 105, 106, 109, 110, 113, 114, 123Fotofosforilizasyon 105, 106, 118, 119, 123, 124Fotoheterotrof 47Fotoheterotrofi 137Fotosentetik bakteriler 119, 120Fotosentez 100, 102, 106, 109, 117-119, 124Fototaksis 34Fototrof 45, 67Fts proteinleri 72, 95Fungus 3-6, 10, 12, 13, 16, 154-157, 159-161, 163, 167, 171GGen 176, 179-183, 185-191Generasyon 73, 74, 75Generasyon süresi 70, 74Genotip 11Genotipik analiz 240, 242, 248, 253Germ teorisi 2, 8, 10Giardia 164Glomeromycetes 162, 171Gonyaulax 165, 166Gram boyama 243Grup translokasyonu 35, 37, 39Gymnamoeba 169HHabitat 197, 199, 203, 205, 209, 213Halofil 65, 66H-antijeni 246Haploid 160-162, 170Hastal›k 198, 208, 210, 211, 213Heterosist 202Heterotrof 44, 47, 48, 65Hidrotermal delikler 134Hif 154, 157, 158, 160-162, 167Hipertermofil 44, 50, 59, 67Hipokrat 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 159IS (insertion) elementleri 183, 191KKapsül 21, 23, 39Katabolizma 101, 104, 105, 110Kemoorganotrof 158Kemoototrof 46, 47Kemostat 76Kemotaksis 30, 33, 34Kemoterapötik 70, 88-90, 95Kitin 155, 161Klamidospor 160Klorosom 143Koch postülatlar› 8, 10Kokobasil 22Kolaylaflt›r›lm›fl transport 35Kommensalizm 197Kommünite 197, 198, 213Konak 196, 210, 211, 217Konidia 141, 154, 158Konidiofor 160, 162Konjugasyon 176, 182, 183, 186-188, 192Kontaminasyon 79Küf 157, 158, 171


Dizin263LLag dönemi 74, 95L-formu 27Liken 198, 199, 213Lipopolisakkaritler (LPS) 246Liyofilizasyon 80Lyme hastal›¤› 143MMannan 155, 156Martinus beijerinck 8Maya 156, 160, 163Metanojenler 133, 134, 150Mezofil 52, 58, 67Mikolik asit 141Mikoriza 198, 199, 213Mikroaerofil 60, 61Mikrobiyal liçing 207Mikrobiyosidal 80, 83, 87-89, 95Mikrobiyostatik 70, 80, 87, 89, 95Mikrokist 143Misel 154, 157, 158, 161, 163, 171Moleküler taksonomi 132Monoklonal antikor 227Mukoz tabaka 23, 39Mutajen 189-192Mutasyon 176, 177, 188-192Mutualizm 197Mycobacterium tuberculosis 7NNad 103, 104, 106, 108, 111-114, 116, 118, 119, 122, 123Neurospora 162Nitrogenaz 202Nitzschia 167, 168Normal mikrobiyal flora 207, 208Nükleik asit hibridizasyonu 249Nümerik identifikasyon 245O-ÖObligat aerob 106Obligat psikrofil 57Okazaki fragmentleri 179Oksidasyon 100, 102-106, 110-112, 115, 116, 119, 123Oksidatif fosforilizasyon 105, 106, 113Oksijenik fototrof 142Oligodinamik etki 8816S rRNA 241, 242, 252, 253Osmoz 30, 34, 35, 37, 39Otoklav 82Ototrof 46, 48, 65, 67Ökaryotik 4, 12, 16Ökaryotik hücre 154-156, 171Ökaryotik mikroorganizmalar 154, 157PParabasalid 164, 165Paramecium 165, 166Paratop 230, 236Parazit 159, 164, 165Pasteur 8, 16Pastörizasyon 82Patojen 2, 6, 12-14, 196, 208, 210, 211Patojenite 211PCR 249, 250, 252Penicillium 9Peptidoglikan 24-27, 31, 39Perfect fungus 159Physarum 168Phytophthora 167Pili 34Plasmodium 165, 167Plazma hücre 224, 227-230, 236Plazmid 182, 183, 186, 187Plazmoliz 30Pleomorfizm 22Poli-β-hidroksi butirik asit 30Polifazik yaklafl›m 132Polihedral cisimcik 31Poliklonal antikor 227Presipitasyon 218, 231, 236Primaz 179Prion 4, 5, 9Prob 252Prokaryot 3, 4, 10, 11Protist 154, 157, 164, 171Protista 3, 10Protoplast 27, 28, 38Psikrofil 44, 52, 57, 58, 67Psikrotolerant 57, 58RRadyasyon 79, 80, 83, 84, 95Redoks potansiyeli 103, 111, 112, 119Restriksiyon enzim 250, 252Rhizopus 160, 161


264 Genel MikrobiyolojiRibozom 21, 30, 31, 37, 39Robert Koch 2, 8, 10S-fiSaccharomyces 162, 163Saf kültür 241, 253Saprofit 47, 58, 159Sarsina 22Selüloz 155, 156, 159, 169Septum 157Seroloji 241, 246, 253Serovar 246Sferoplast 27S›n›fland›rma 240-243, 253Silika 156Sil 166Simbiyoz 196-199, 213Sistematik 241Sitokrom 112, 113, 119, 124Solfatar 134Solunum 100, 105, 106, 111, 113-117, 123Sönosit 157Spirillum 22, 33Spiroket 22Spontan generasyon 2, 8-10Sporangiospor 160, 161Stafilokok 22Steril 73, 78, 79, 81-84Sterilizasyon 79-84Stramenopiller 167Streptokok 22Sülfat-indirgeyici bakteriler 140Sülfür-indirgeyici bakteriler 140fiapkal› mantarlar 158, 163Translasyon 176, 180, 181, 185, 189, 192Transpozon 183, 191Transversiyon 188Trichomonas 164, 165Trypanosoma 165VVibrio 22, 24Viroid 3-5, 16Virülans 211Virüs 3-6, 9, 12, 15, 16Volvox 170WWestern blotting 246YYersinia pestis 15ZZigospor 160-162Zoospor 160, 161Zygomycetes 160-162, 171TTaksonomi 10, 11, 241-243, 248, 249, 251, 253Taykoik asit 25, 26Termal ölüm noktas› 81Termofil 44, 58, 59, 67Tetrat 22Tindalizasyon 82T-lenfosit 228Toga 144Total hücre 76Transdüksiyon 176, 183, 185, 186, 188, 192Transformasyon 176, 183-185, 192Transisyon 188, 191, 192Transkripsiyon 176, 179-181, 192

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!