GENEL MİKROBİYOLOJİ

Mikroorganizmalar, çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük olan canlılardır. Tek hücrelidirler. Bakteriler, mayalar, küfler ve algler ile protozoa, temel mikroorganizma gruplarını oluşturur.

Mikroorganizmalar, yeryüzündeki ilk canlılardır. Tahminen 3 milyar yıldan
beri yeryüzünde bulunmaktadırlar. Bugün dünyada 500bin-6milyon arasında
farklı türde mikroorganizma bulunduğu tahmin edilmektedir. Ancak bunlardan
sadece 3500 bakteri, 90bin fungi (maya, küf ve şapkalı mantar) ile 100bin protist (protozoa ve algler) tanımlanabilmiştir.

Mikrobiyolojinin, Hollandalı bir tüccar olan Antony van Leeuwenhoek’in 1674
yılında 200 defa büyütebilen ilk mikroskobu yapması ve 1676 yılında bakterileri
görmesi ile başladığı kabul edilir. 1881 yılında Robert Koch’un şarbon hastalığı
etmeni olan Bacillus anthracis’i izole etmesi, Louis Pasteur’un 1882’de aşılamayı
bulması ve 1928’de Alexander Fleming’in penisilini keşfetmesi de mikrobiyoloji
tarihinin önemli kilometre taşlarıdır.

Enzim; hemen tümü protein yapısında olan ve kimyasal tepkileri hızlandıran ve
katalizör görevi üstlenen biyomoleküllerdir.

Saprofit, esas olarak çürükçül demektir. Ölü bitki ve hayvan
dokularında gelişirler. Gıdaları bozarak (ekşiterek, çürüterek,
kokuşturarak) önemli ekonomik kayıplara neden olurlar.

Her ne kadar, yeryüzünde mikroorganizmalar olmadan bitkiler ve insan ile diğer
hayvanlar için sürdürülebilir bir yaşam mümkün olmasa da bazı mikroorganizmalar bitkileri, insanları ve diğer hayvanları hastalandırırlar. Hastalığın ilerlemiş şekli ölümdür. Bitki ve insan dışındaki diğer hayvanlar için hastalık ve ölüm sadece ekonomik kayıp olarak değerlendirilirken, insanlar için durum doğal olarak farklıdır. Bununla birlikte; dünyada giderek değişen ekonomik yaklaşımlar çerçevesinde, örneğin gıda kaynaklı mikrobiyel hastalıklar nedeni ile insanların hastalanması ve ölümünün ekonomik değeri hesaplanmaktadır.

Mantar ve küf deyimi, yabancı dillerde de karıştırılır. Aynı canlı türüne klinik ve veteriner mikrobiyologlar mantar adını verirken, gıda ve çevre mikrobiyolojisinde genellikle küf deyimi tercih edilir. Âleme adını veren şapkalı mantarlar olduğu için bu deyimin kullanılması yaygındır. Şapkalı mantar ve küf arasındaki deyim kargaşasını önlemek için şapkalı mantarlar makro (büyük) funguslar, maya ve
küfler ise mikrofunguslar olarak tanımlanır. Yaygın benimseyiş, insan ve hayvanlarda özellikle cilt hastalıklarına neden olanların “mantar”, özellikle gıdada gelişenlerin “küf” olarak adlandırılmasıdır. Şişe mantarı, tümüyle ayrı bir şeydir ve mantar meşesi adlı özel bir ağacın kabuğundan elde edilir.

Sınıflandırmadaki esas yaklaşım, yakın akraba grupları bir araya toplamaktır.
Buna göre çok yakın akraba olan türler, aynı cins altında toplanır. Benzer özellik
taşıyan cinsler familya, benzer familyalar takım, benzer takımlar ise sınıf altında
toplanır. Bitkiler ve hayvanlar âleminde arada alt familya ve üst bölüm/ şube gibi
topluluklar vardır. Mikroorganizmalar basit olarak Âlem & Bölüm & Sınıf & Takım & Familya & Cins & Tür olarak gruplandırılırlar. En iyi bilinen Escherichia
coli adlı bakteri için sınıflandırma örneği aşağıdadır:
Âlem: Monera
Bölüm: Proteobacteria
Sınıf: Gammaproteobacteria
Takım: Enterobacteriales
Familya: Enterobacteriaceae
Cins: Escherichia
Tür: E. coli

Vejetatif hücre, gelişmesini
sürdüren, çoğalan hücredir.
Spor, gelişemez ve çoğalamaz.
Koşullar uygun olduğunda
önce vejetatif hücre haline
dönüşür (çimlenir).

Fungi âleminin 5 sınıfı vardır. Bunlardan, şapkalı mantarları içeren sınıfı olan
Basidiomycetes sınıfı, genel mikrobiyoloji ilgi ve bilgisi dışındadır. Myxomycetes
(akışkan funguslar), Phycomycetes (algimsi funguslar), Ascomycetes (asklı mantarlar) ve Fungi imperfecti (gelişmemiş funguslar= Deuteromycetes) diğer sınıflardır.

Kapalı bir tüp içinde gelişen/ çoğalan mikroorganizmalarda 8 aşamalı bir gelişme eğrisi elde edilir: 1. Latent (gizli dönem), 2. Üremenin süratlendiği dönem (lag dönemi), 3. Logaritmik üreme dönemi, 4. Üremenin azalma
dönemi, 5. Durma dönemi, 6. Bakterilerin azalma dönemi, 7. Logaritmik azalma
dönemi (ölme dönemi), 8. Yeniden düzenlenme dönemi.

Kapalı bir ortamda (bir tüp içinde) yeteri kadar besin maddesi bulunduğunda
ve gelişme için gereken sıcaklık vb. faktörler de uygun olduğunda mikroorganizmalar çoğalmaya başlarlar. Basit olarak, bakteriler ikiye bölünürler. Başlangıçta
1 adet olan bakteri, belirli bir süre sonra 2 adet olur. Sonra 4, 8, 16, ... şeklinde
sayısını artırır. İkiye bölünme için geçen süre “generasyon süresi” olarak adlandırılır. Diğer canlı türlerinde olduğu gibi bu süre türden türe çok farklılık gösterir.
Örneğin tavşan, fare, kedi gibi hayvanlar hızla çoğalırken, zürafa ve fil göreceli
olarak daha yavaş çoğalır.

Besiyeri:
Mikroorganizmaların
gelişmesi için gereken
besin maddelerini içeren
ortamlardır.

Latent (Gizli) Dönem
Bu dönemde besiyerine inoküle edilen (aşılanan) bakterilerde bölünme olmadığından bakteri sayısı sabit kalmaktadır. Bu bakımdan gelişme eğrisinde bu safha düz bir çizgi olarak görülmektedir. Latent dönemde bakterilerin metabolik
faaliyetleri artmakta ve böylece iki hücreye yetecek sitoplazma ve diğer gerekli
maddelerin sentezi yapılmaktadır. Latent dönemin bakterinin kendini üremeye
hazırlama safhası olduğu anlaşılmaktadır. Ayrıca mikroorganizmalar aktif olarak
çoğalabilmeleri için kendilerini bulundukları ortama adapte etmek zorunluluğundadır. Örneğin, glikozlu bir besiyerinden laktozlu diğer bir besiyerine aktarılan bir mikroorganizma laktozu kullanabilmek için yeni bir enzimin sentezini yapmak zorundadır. Bunun için de zamana gereksinim bulunmaktadır. Mikroorganizmanın kendini ortama adapte etmesi bu dönemde olmaktadır

Mikroorganizmaların beslenme şekilleri
Yeryüzündeki tüm canlıların beslenmesi, Fotolitotrof-ototrof, Fotoorganotrof-heterotrof, Kemolitotrof-ototrof ve Kemoorganotrof-heterotrof olmak üzere 4 ana grupta incelenir. Tüm bitkiler, Fotolitotrof-ototrof olarak adlandırılan
beslenme şekline girer. Enerjilerini ışıktan alırlar ve karbon kaynakları CO2’dir. Tüm hayvanlar âlemi, fungi âlemi ve bakterilerin çok büyük çoğunluğu, kemoorganotrof-heterotrof beslenme grubuna girer. Enerji ve C kaynağı olarak organik maddelerden yararlanırlar. Buna göre, örneğin şapkalı mantarlar tipik bir bitki gibi görülse de beslenme tarzı açısından hayvanlar âlemi ile
aynı gruptadır

Organel, ökaryotik hücrede
bulunan mitokondri,
kloroplast vb. yapılar, yüksek
canlılarda önemli yaşamsal
işlevleri üstlenen organlara
benzetilmekte ve buna bağlı
olarak organcık anlamında
kullanılmaktadır.

Endoplazmik Retikulüm, Golgi Aparatı, Lizozomlar, Mitokondriler, Ribozomlar, Plazma Membranı (Hücre Zarı), Hücre Çekirdeği (Nükleus)

Fagositoz: Vücuda giren
bir mikroorganizmanın
yakalanarak tahrip edilmesi
veya vücuttan uzaklaştırılması,
en önemli savunma
mekanizmalarından birisidir.
Bunların, özel bağışıklık
sistem hücreleri tarafından
yakalanarak yutulmasına
fagositoz denir.

Mikroorganizmalarda enerji kazanımı temel olarak 3 yolla yapılmaktadır. Her
anayolun içinde farklı alt yollar vardır. Bu 3 temel yol;
• Enerjinin Oksidatif Fosforilasyon ile kazanılması,
• Enerjinin Fermantasyon ile kazanılması,
• Enerjinin Anaerobik Solunum ile kazanılmasıdır.

Enerjinin Oksidatif Fosforilasyon ile Kazanılması
Aerobik kemotroflar, “Elektron Taşıma Sistemi (ETS)” olarak adlandırılan bir
yolla enerjilerini kazanırlar. ETS ve O2 kullanılarak ATP sintaz enzimi ile ATP
sentezlenmesi “Oksidatif Fosforilasyon” ya da kısaca aerobik solunum olarak adlandırılır. Aerobik solunumda 1 molekül glikozdan 38 ATP molekülü elde edilir.
Reaksiyon, basit olarak glikozun su ve CO2’e tam oksidasyonu ile ifade edilir:

Enerjinin Fermantasyon ile Kazanılması
Fermantasyon yapan mikroorganizmalar şekerleri veya diğer organik molekülleri
oksijen talep etmeksizin, katabolize ederler yani parçalarlar ve enerji elde ederler.
Fermantasyon sonunda ortamda daima bir veya birkaç organik asit veya etanol,
bütanol, aseton gibi moleküller birikir. Fermantasyon yapan mikroorganizmaların kazandıkları enerji, kullanılan mol substrat başına 2-5 ATP ile sınırlıdır.