mikrobiyoloji

[aLiCaN]

Mikrobiyoloji bilim dalı, biyolojinin sayısız alt kollarından yanlızca birisi olmasına karşın biyolojinin temelini oluşturduğunu söyleyebiliriz.
Mikroorganizmalar mikroskobun icadından sonra keşfedilmesine karşın, Pasteur mikrobiyolojinin babası sayılmaktadır.Pasteur'un kuduz aşısını bulmasından sonraki diğer büyük keşfi ise havasız ortamdaki bazı maya ve bakterilerin solunum son ürünü olarak alkolü verdiğini ortaya koymasıdır.
Mikroorganizmalar yanlızca gözle görülebilen yaratıklardır.Bu yaratıklar aklınıza gelebilecek hemen her yerde yaşarlar.Sürekli sirkülasyon halinde bulunan atmosferden yerin derinliklerine, antartika buzullarının içlerinden gayzer kaynaklarına kadar yeryüzünün hemen her yerinde yaşarlar.
Mikroorganizmalardan yalıtılmış bir yer neredeyse yoktur.Ellerinizin içinde, çamaşırlarınızda, arabanızda, halılarda, televizyonunuzun üstünde, kısacası hemen heryerde onlar mutlaka vardır.Bu yaratıklar Çevremizi adeta hava gibi sarmasına rağmen şu an bize saldırıp etki edememesinin nedeni ise vücudumuzdaki savunma sistemidir.Eğer savunma sistemimizi yanlızca 1 dakikalığına vücudumuzdan ayrı tuttuğumuzu varsayarsak, anında mikropların saldırısına uğrayarak ya ölecek kadar yada sakat kalacak derecede hastalanacaktık.
Tıp alanında, endüstride, tarımda ve gıda sanayiinde mikrorganizmalardan oldukça faydalanılır.Örneğin sütün yoğurt ve peynire dönüşmesi bakteriler sayesinde olur.Diğer bir bakteri türü ise bazı çöp toplama merkezlerinde metan gazı üretimi için kullanılırlar.
Mikroorganizmalardan en bilinenlerini ise " Bakteriler " oluşturmaktadır.Diğer bilinenleri ise algler, tek hücreli yosunlar, tatlı su mikroorganizmaları, mayalar ve virüslerdir.Bunları teker teker ele alarak inceleyelim.
Ön bilgi :
Bakteriler taksonomik olarak sınıflandırılırken " Prokaryot " sınıfına dahil edilirler.
Prokaryot sınıfındaki canlıların vücutları yanlızca bir hücreden oluşur ve vücutlarını oluşturan hücrede organel (mitokondri, ribozom, endoplazmik retikulum vs.) bulunmaz ve ayrıca sahip oldukları DNA nın muhafaza edildiği bir nukleusları (çekirdekleri) de yoktur.
Ökaryot (Eucaryota) sınıfına giren canlılar ise hem hücre içi organellere sahiptir hemde tek hücreli canlılardan (Algler, mayalar, archaeler vs.) çok hücreli canlılara kadar (kedi, tavşan gibi) geniş bir tür yelpazesine sahiptir.
Bakteriler şekillerine göre ve bulundukları ortama gösterdikleri toleransa göre sınıflandırılırlar.

Resimlerden en soldakinde görülen bakteri " Spirillum " adını alır.Adını şeklinden alan (spiral) bu bakteri, yoğunluğu (vizikositesi) çok yüksek sıvılarda rahatlıkla yüzebilmektedir.Bunu yaparken bakteri kendi ekseni etrafında dönerek tıpkı bir vidanın tahta yuva içerisinde ilerlediği gibi yüksek yoğunluklu sıvı ortam içerisinde hiç zorlanmadan hareket eder.
Ortadaki resimde görülen bakteri ise " Çomak (Bacillus) " bakteridir.Bu bakteriler pasif olarak hareket ederler.Yani bulundukları ortamın akımına bağlı olarak yer değiştirirler fakat flagellalarıyla (kamçı) aktif olarak hareket edebilenleride vardır.Flagellaya sahip bir bakteri çok süratli olarak yüzebilmektedir.
En sağdaki resimde ise bir " Kok (Coccus) " bakterisi görmektesiniz.Bu bakterilerin şekli ise küre gibidir.Fakat resimde tesbih taneleri gibi dizili bir koloni görülüyor.Bakterilerin bu şekilde sıralanıp koloni oluşturmasına ise
" Streptococ " adı verilir.Aynı şekilde koloni oluşturan çomak yani " Bacillus " bakterilerine ise " Streptobacillus " adı verilir.
Bunun dışında bakteriler bulundukları ortamın şartlarına karşı gösterdikleri toleransa görede sınıflandırılırlar.Örneğin asitli ortama tolerans gösteren yada çok sıcak veya çok soğuk ortamlarda yaşayan bakteriler gibi.
Bakteriler çok geniş bir yaşama alanına sahiptirler.Anartikada 0 derecedeki buzulların içerisinde yaşadıkları gibi , " Gayzer " adı verilen ve 100 derece sıcaklıktaki kaynar su püskürten kuyularda bile yaşarlar.Bu kadar düşük soğuklukta ve bu kadar yüksek sıcaklıkta yaşamlarını devam ettirebilmeleri, vücutlarındaki koruyucu " Kalkan enzimleri " ile başarılır.
Soldaki şekilde bir " Metan " bakterisi görülmektedir.
Bu bakteriler yerin çok derinlerinde oksijen bulunmayan ortamlarda yaşamaktadırlar.Öyleki oksijen gazı bu bakteriler için öldürücü etkisi olan bir zehir gibidir.Bu yüzden oksijenin ulaşamadığı derin yerlerde yaşarlar.
Endüstride kullanılan bu bakteriler gerekli ortam koşulları sağlanmak koşuluyla ortamdaki maddeleri kullanarak kendisi için enerji depolarken solunum son ürünü olarakta metan gazını dışarı verir.Bu mükemmel biyokimyasal özellikleri sayesinde insanlar tarafından çöp toplama merkezlerinde metan gazı üretimi için kullanılırlar.

Mikroorganizmaların o kadar çok türü vardır ki bu türlerin yanlızca % 1'i insan ve diğer canlılar üzerinde hastalık meydana getirirler.Geriye kalan % 99'luk çoğunluğa sahip türler ise doğada simbiyotik yada kommensal olarak yaşarlar.
Bakterilerin bazı türleri " Spor " veya " Kist " adı verilen kalkanlarla kendilerini kötü şartlara karşı korurlar.Bakteriler bu kalkanlarla kendilerini yüzyıllar boyunca dış ortamdan izole edebilirler.Ortam şartları düzeldiği zaman kist veya sporlarını kırarak tekrar hücre içi metabolik faaliyetlerini harekete geçirirler.
Bakterilerin diğer bir mükemmel özellikleri ise birbirlerine DNA nakilleri yaparak iletişim kurmalarıdır.
Bir bakteri ya ortama başka bir bakteri tarafından bırakılmış DNA yı yada ölmüş ve parçalanmış bir bakterinin DNA sını hücre duvarından içeri alarak kendi DNA zincirine ekler.Bu sayede başka bakterilerin sahip olduğu DNA bilgilerini kendine ekleyerek direnç sağlar.
Bakterilerin bu özelliği tıp alanında büyük problem teşkil eder.Örneğin hastalandınız ve doktorunuz size belirli periyotlarda kullanmanız için antibiyotik (mikrop kırıcı) verdi.Eğer siz bu antibiyotiği gereği gibi kullanmayıp aksatırsanız, bakterilerin birbirleri arasında DNA alışverişinde bulunmalarına zaman bakımında yardım etmiş olursunuz.
Bir bakteri antibiyotiği algıladığında direnç genlerini hareke geçirerek bir tür protein üretir.Bu protein antibiyotiğe karşı bakteriyi korur.Bakteri bununlada kalmaz ve antibiyotiğe direnç geninin bir kopyasını çıkarıp ortama bırakır.Ortamda serbest dolanan ve direnç genini taşımayan diğer bir bakteri ise kopyalanan bu geni kendi bünyesine alarak kendisini dirençli hale getirmiş olur.
Bir bakterinin bu derece mükemmel bir donanımla antibiyotiklere ve ilaçlara karşı meydan okuması, ve oluşturduğu kalkanlarla yüzyıllar boyu hiç bir değişikliğe uğramadan kendini dış koşullara karşı koruyabilmesi, bir yaradılış harikası olduğunu gözler önüne sermektedir.
Ökaryotlar (Eucaryota) :
Ökaryotları prokaryotlardan en önemli özellik, DNA larını muhafaza eden bir nukleusa ve hücre içi organellere sahip olmalarıdır.
Ökaryotlardan en bilinenleri ise maya hücreleri, alg, amip, terliksi hayvan vb canlılardır.Bu canlılar çok geniş bir yaşam alanı yelpazesine sahiptir.Denizlerde, okyanuslarda, derelerde, göllerde, havuzlarda ve su birikintilerinde yaşayabilirler.

Soldaki resimde nukleusu oldukça belirgin olan (hücrenin ortasında) bir tatlı su mikroorganizmasını, sağdaki resimde ise bir ekmek mayasının karmaşık halini görmektesiniz.Tekhücreli bu canlılar bakterilere çok benzemekle birlikte gerek organelleri gerekse hücre içi metabolik faaliyetlerinin karmaşıklığı ile bakterilerden ayrılırlar.
Maya hücreleride tıpkı bakteriler gibi koloni kurabilirler.Bu sayede hem kimyasal maddeleri ortak olarak kullanırlar hemde DNA değiş tokuşu yaparlar.Bu değiş tokuş işlemi ise yanyana gelip köprü kurmaları ile gerçekleşir.Bu olaya ise " Konjugasyon " adı verilir.
Tatlı sularda yaşayan çoğu tek hücreli canlılar " Ameboik " hareketler ile yer değiştirirler. Bu hareketleri nasıl meydana getirdikleri ise tam olarak anlaşılamamıştır.
Ameboik hareket, canlının vücudunun şekilden şekile girmesiyle meydana gelir.(Bkz :Yandaki resim ve ana sayfadaki hareketli resim).Bu canlıların beslenmeleride yine ameboik hareketlerle gerçekleşir.
Hücre zarlarının dışarısında bulunan bir besini içeriye almak için canlı ilk olarak besinle temas eder ve hücre zarından içeriye doğru bir çöküntü oluşturur.


Besin bu çöküntünün içerisine girer girmez çöküntü ters taraftan kapanır ve kese halini alır.Daha sonra oluşan bu kesenin ağızı, besin maddesi hücrenin iç tarafına gelecek şekilde tekrar açılır.Ve böylelikle besin maddesi hücre içerisine alınmış olur.
Yandaki resimde, ameboik hareketlerle bir bitki artığını hücresinin içerisine almış olan bir " Alg " görülüyor.
Alg, besin maddesini hücre içerisine alır almaz Lizozom yani enzim keselerini faaliyete geçirir ve besini sindirmeye başlar.Sindirilen besin artıkları yine aynı şekilde kese oluşturma yöntemiyle dışarı atılır.
Resme dikkatlice baktığınızda hayvanın vücudunun içerisindeki karmaşık yapıları görebilirsiniz.Bu yapılar canlının organellerini temsil etmektedir ve kimyasallarla boyanmadığı zaman ışık mikroskobunda şeffaf olarak görünürler.


Bazı mikroorganizmalar ise ameboik hareketlerden ayrı olarak sahip oldukları flagellalarla hareket ederler.Bu flagellalar canlının arkasından uzanan kamçı benzeri yapılar olup ATP enerjisi kullanırlar.Buna karşın çok üstün bir hareket kabiliyetine sahiptirler.
Resimde de gördüğünüz gibi canlının arkasında fazla sayıda flagella bulunmaktadır.
Bu flagellalar bazı canlılarda mitokondri de üretilen ATP (Adenin Tri Fosfat) yi kullanırken bazılarında ise çıplak (+) yüklü protonları kullanırlar.


Flagellaların çok hızlı ve kıvrak olarak hareket etmesi hayvana olağan üstü bir hız kazandırır.Eğer bu canlı bir insan kadar büyük olsaydı suya bırakıldığında saatte 200 km. hızla yüzecekti.
Ancak mikroskopla görülebilen bu minicik canlılar aslında bizlerin gözünden kaçan çok büyük bir görevi yerine getirmektedirler.
Eğer bakteri ve diğer tüm mikroorganizmalar yer yüzünde var olmasaydı yere düşen bir yaprak, ölmüş bir hayvan veya gömülen bir insan cesedi asırlar boyunca hiç bir değişikliğe uğramadan yerlerinde kalacaktı.İşte bu mükemmel yaratıklar kendilerine yaratılıştan verilen emir doğrultusunda hareket ederek doğayı sürekli olarak temizlemekte ve ekolojik dengeyi sağlamaktadırlar.
Diğer bir mikroorganizma türü ise " Mantarlar " dır.Bu canlılar genellikle nemli yerlerde yaşamayı severler.İnsanlarda özellikle ayak parmakları arasında görülen mantar hastalığının kaynağı ise ayakların yıkandıktan sonra nemli bırakılmasıdır.
Genellikle ormanlarda ağaç diplerinde ve sulu ortamlarda yaşayan mantarlar, spor denilen bir tür eşey hücresi ile ürerler.

Soldaki resimde bir mantar spor hücresini, sağdaki resimde ise tıpkı bakteriler gibi koloni kurmuş bir mantar hücre grubunu görmektesiniz.Bu canlılarda tıpkı diğer mikroorganizmalar gibi denizel ve karasal ekolojik dengelerin korunmasına yardımcı olmaktadırlar.
Parazitler :
Parazitler, bir canlıya bağımlı olarak yaşayabilen ve üzerinde yaşadığı canlıya zarar veren mikroorganizmalardır.Bu canlılardan bazıları çok büyük boyutlara ulaşabilecek kadar erginleşebilir.
Bir parazit üzerinde yaşadığı canlının besinine ortak olarak yaşamını sürdürür.Besine ortak olması ise üzerinde yaşadığı canlının zayıf düşmesine ve hastalanmasına neden olur.Günümüzde bilinen birçok hastalık parazitler neticesinde meydana gelir.
Parazitlerin en bilinenlerinden birisi ise kedi, köpek ve sığırlarda yaşayan şerittir.Şerit başlangıçta kistle kaplı bir yumurta halinde iken konak canlının sindirim sistemine geldiği zaman sahip olduğu kisti kırarak erginleşmeye başlar ve hayvanın bağırsağına yerleşir.
Resimde görülen hücreler, bir sığır tenyasının yumurtalarıdır.
Bu yumurtalar karmaşık bir çevrim sonrası hayvanın sindirim sistemine girdikten sonra bağırsaklara yerleşerek derhal gelişmeye başlarlar.
Bu gelişme ta ki hayvan erginleşip kancalarıyla konak hayvanın bağırsaklarına tutunana dek sürer.
Hayvanın kisti ise sığırın midesindeki asitler vasıtasıyla çözülerek sindirim kanalı boyunca bağırsağa kadar ilerler.


Parazitler genellikle üzerinde yaşadıkları konak canlılarının bağırsaklarında yaşarlar.
Bağırsak parazitler için vazgeçilmez bir mekandır çünki bağırsakta besinler henüz sindirilmek üzeredir ve parazit, bağırsaklar tarafından emilmek üzere olan bu hazır besini kendisi kullanmaya başlar.Tabii bu sırada konak canlıyada zarar verirler.
En çok bilinen bir tür olan E - coli bakterisininde kendi alt türleri arasına patojen özelliğe sahip bakterilerde vardır.Patojen bakteriler bir canlı içerisine girdiği zaman canlı üzerinde hastalık yapma özelliğine sahiptir.Tıp alanında özellikle ameliyathanelerde bu tip bakterilerin ameliyat esnasında açık olan yara bölgesine bulaşmaması için çok fazla sterilizasyon önlemleri alınır.
Sterilizasyon yöntemlerinin başında ise mikrop kırıcı kimyasallar gelir.Bunun dışında ısıtma, UV ışığına tutma ve buharlama gibi yöntemlerle cerrahi aletlerin temizlenmesi sağlanır.
UV yüksek enerjili bir ışık olup bakteri içerisine kadar nüfuz ederek bakterinin DNA sını parçalar.UV ışık dalga boyu bakteriyi kesin olarak öldürdüğünden dolayı gıda sanayiinde sıklıkla kullanılır.

Soldaki şekilde patojen özelliğe sahip bir E - coli kolonisi görülüyor.Bu bakteriler kontamine olduğu canlı üzerinde ciddi rahatsızlıklara neden olurlar.
Koli basili (çomak) adı verilen diğer bir mikroorganizma türü ise kirli denizlerde ve durgun sularda yaşamaktadır.Koli basilleri belli bir sayının altında oldukları takdirde bulaştığı canlının kan hücreleri tarafından yok edilebilirler fakat sayıları arttıkça kan hücrelerine üstün gelmeye başlarlar ki nihayetinde ateşli hastalıklara neden olurlar.
Bu yüzden belirli periyotlarda denize girilen yerlerde Koli basili sayımı yapılır.


Soldaki resimde yine bir patojen mikroorganizma olan " Bacillus " yani çomak bakteri görülüyor.
Bir parazitin, yaşadığı canlı üzerinde hastalık yapma gücü ve süresi türden türe değişir.Öyleki bazı parazit mikroorganizmalar hafif bir ateş meydana getirirken, bazı parazitler canlıyı bir kaç hafta içerisinde bile öldürebilmektedir.
Parazitlerin yaşamını ve hastalık yapıcı özelliklerini inceleyen bilim dalı ise " Parazitoloji " dir.


İlginç olan diğer bir bulgu ise parazit mikroorganizmaların konak canlılar dışında, kendi aralarında da savaş halinde olmalarıdır.
Biliyoruzki bakteriler ve diğer mikroorganizmalar çok hızlı üreyen canlılardır.Eğer bakteriler için özel hazırlanmış bir besi kabına 100 - 200 bakteriden oluşan bir koloniyi yerleştirip uygun koşulları sağlarsanız (37 C sıcaklık), bu bakteri topluluğunun sayısı 24 saat çerisinde milyonları bulabilir.
Dünya üzerinde ise neredeyse sonsuz denilecek kadar çok sayıda mikroorganizma vardır.Her bir mikroorganizmanın bu derece hızlı ürediğini var sayarsak dünyanın bir kaç saat içerisinde boğazına kadar mikrorganizmalara batması gerekecekti.
İşte mikroorganizmaların birbirleri arasındaki yaşam mücadelesi böyle bir duruma engel teşkil eder.Bir mikroorganizma, hem kendi grubundaki mikroorganizmalarla hemde diğer başka tür mikroorganizmalarla sürekli bir kimyasal savaş içerisindedir.
Bunu durumu bir grafikle gösterelim.

Şekilde bir bakteri kolonisinin, gerekli besin ve uygun şartlar altındaki populasyon - zaman grafiğini görmektesiniz.
Bakteriler başlangıçta az sayıda olup çok süratli bir şekilde üremeye başlarlar.A bölgesi bu hızlı üreme fazını göstermektedir.
Bakteri populasyonu büyüdükçe ortamdaki besin maddeleri azalmakta ve bakterilerin dışarıya verdiği toksik madde miktarında artış meydana gelmektedir.Besin maddelerinin azalması neticesinde üreme hızı belli bir limitin üzerine çıkamaz.Bu devre duraklama devridir ve B harfiyle gösterilmiştir.
C harfiyle gösterilen bölge ölüm devresidir.Bu devrede toksik madde miktarı besin maddesi miktarının çok üzerindedir.Ortamda çok fazla bulunan toksik maddeler bakteriler için zehir etkisi yapmakta ve ölümlerine neden olmaktadır.Dolayısıyla üreme hızıda ölümlere bağlı olarak süratle düşüş gösterir.
Eğer doğada böyle bir feedback mekanizması var olmasaydı şu an ortamdaki mikroorganizmalar yüzünden göz gözü görmeyecek ve yaşamdan söz edemeyecektik.
Mikroorganizmalar her ne kadar bizlerin gözünden kaçan önemsiz yaratıklar gibi gözüksede gerek yaşam biçimleri gerekse yerine getirdiği görevler bakımında doğanın dengesi için vazgeçilmez birer unsurlardır.Mikroorganizmalarda tıpkı diğer yaratıklar gibi kendisini tasarlayan varlığın emri doğrultusunda doğadaki tüm canlıların yaşamını devam ettirebilmesi için hiç durmadan çalışmaktadırlar. Doğadaki hiçbir canlı yoktur ki birbirleriyle etkileşim içerisinde olmasın...