Canlıların yaygın ve önemli bir kısmını oluşturmasına rağmen mikroorganizmaların besin üretiminde kullanılanları ve hastalık yapanları dışında büyük çoğunluğu tanımlanamamıştır.
Bakteriler, ilk defa Antony Van Leeuwenhoek tarafından basit ışık mikroskobunda su damlacığı içinde gözlenmiştir.
Bakterilerin temel yapısı dışta hücre duvarı ve hücre zarı, içinde de sitoplazmadan oluşur. Hücre duvarının ana bileşeni peptidoglikan adı verilen özel bir polisakkarittir. Bakterilerde sitoplazmanın içeriği, ökaryot canlılarla benzerlik gösterir. Sitoplazma içinde DNA, RNA, ribozomlar, yağ tanecikleri, glikojen, proteinler ve %90 oranında su bulunur. Bütün bakterilerde bu temel yapılar vardır. Ancak bakterilerin çeşitlerine göre sahip olduğu yapılar değişebilir.
Oksijenli solunum yapan bakterilerde solunum enzimleri mezozom denilen yapılarda ve sitoplazmada bulunur.
Mezozomlar hücre zarının sitoplazma içine katlanmasıyla oluşmuştur ve ökaryot canlılarda bulunan mitokondrinin görevini yapar.
Fotosentez yapanlarda klorofil molekülü, aktif hareket edenlerde kamçı gibi yapılar bulunur. Aktif hareketin dışında bakteriler toz parçacıkları ve su damlacıkları ile pasif olarak uzak mesafelere taşınabilir.
Bazı bakterilerde de hücre duvarının dışında polisakkaritlerden oluşmuş koruyucu bir kapsül bulunur.
Bakterilerin yüzeylere ve birbirlerine tutunmak için pilus denen kısa uzantıları vardır. Piluslar aynı zamanda iki bakteri arasında DNA aktarımında rol alır.
Bakteri DNA'sı zar ile çevrili değildir. Katılım maddesi sitoplazmada, çekirdek alanı denilen bölgede bulunur, halkasal bir DNA molekülünden oluşur.
Bazı bakterilerde bu DNA'nın dışında plazmit adı verilen yapılar da bulunmaktadır. Plazmitler küçük halkasal yapıya sahip, kendini eşleyebilen DNA parçacıklarıdır. Plazmitler bakterilerinin yaşaması ve çoğalmasında etkili değildir. Ancak bakterilerde bazı özelliklerle ilgili genetik bilginin bir bakteriden diğerine taşınmasında, zor koşullara karşı direnç oluşumunda avantaj sağlar.
Örnek: bir bakterinin antibiyotiklere karşı direnç kazanması bu yapıların aktarımı ile sağlanır.
Bakteriler uygun olmayan ortam şartlarında hayatta kalabilmek için endospor oluşturur. Endosporlar olumsuz koşullara dayanıklı, metabolizması yavaşlamış yapılardır. Hücre, kromozomunu kopyalarken bir kopyasını da dayanıklı bir duvar ile çevirir ve olumsuz koşullarda hücre parçalansa bile çok dayanıklı olan endospor hayatta kalır. Yüksek ve düşük sıcaklık durumlarında meydana gelir. Bakteriler çok düşük sıcaklıklarda endospor halde uzun yıllarca var olabilirken (buzullarda binlerce yıllık bakterilere rastlanmıştır) yüksek sıcaklıklarda durum böyle değildir; belli sıcaklık değerlerinden sonra endospor korumaya devam edememektedir. Uygun koşullar sağlandığında su alarak yeniden çoğalmaya başlar.
Endospor bir üreme biçimi değildir.
Bakterilerin Üremesi
Bakterilerde hem eşeyli hem eşeysiz üreme görülebilir.
Çoğunlukla eşeysiz olarak bölünme ile çoğalırlar. İdeal şartlarda bölünme geçiren bir bakteri 20 dakika sonra gelişimini tamamlayarak tekrar bölünme geçirebilir. Yani bakteriler uygun ortamlarda çok hızlı çoğalırlar. Bakteriler için uygun ortam şartları; yeterli besin, nem ve uygun sıcaklıktır. Bu ortamlarda besinlerin bozulmasının hızlı gerçekleşmesinin nedeni, bakteriler için ideal ortamlar olmalarıdır.
Bakterilerin bazılarında görülen özel bir durum ise eşeyli üremedir (konjugasyon). Bir bakteriden, aynı türden başka bir bakteriye genetik bilgi (kalıtım bilgisinin bir parçası) aktarımıdır. Bu aktarım tek yönlüdür. Konjugasyon olayında önce iki bakteri yanyana gelir ve bu bakteriler arasında bir sitoplazmik köprü veya pillus oluşur. Daha sonra bu köprü aracılığıyla aktarım gerçekleştirilir.
Bakteriyel birleşmenin şematik gösterimi
1- Verici hücre pilus oluşturur.
2- Pilus alıcı hücreye bağlanır, iki hücreyi bir araya getirir.
3- Plazmid çentiklenir, iki sarmallı olan DNA'nın bir sarmalı alıcı hücreye aktarılır.
4- Her iki hücre plazmidlerini çift sarmallı olacak şekilde tamir ederler, alıcı hücre kendi pilusunu oluşturur. Aktarılan plazmid bakteriye yeni yetenekler sağlayabilir. Artık her iki hücre de vericidirler.
Bakterilerde konjugasyon ile;
Not: Konjugasyon ile birey sayısında artış sağlanmaz. Birey sayısı artışı ancak eşeysiz üreme ile sağlanır.
Bakterilerin Gruplandırılması
Bakteriler çeşitli özelliklerine göre alt gruplara ayrılırlar.
1-) Şekillerine göre bakteriler dört gruba ayrılırlar.
a-) Yuvarlak şekilli bakteriler: Tek ya da koloni şeklinde bulunabilirler. Tek olanlarına coccus (kokus) denir. Koloni oluşturanlarına ise farklı isimler verilir. İkili olanlara diplococcus, uzun zincir şeklindekilere streptococcus ve üzüm salkımı şeklinde olanlara staphylococcus denir. Menenjit ve ateşli romatizma gibi hastalıklara neden olurlar. Genellikle kamçısızdırlar.
b-) Çubuk şeklindeki bakteriler (bacillus): Bu bakterilerin boyları enlerinden daha fazladır. Düz veya hafif bükülmüş olabilirler. Uzun iplik şeklinde olanları da vardır. Verem, tifo ve tetanoz gibi hastalıklara neden olurlar.
c-) Virgül şeklindeki bakteriler (vibrio): Virgül işareti gibi kıvrımlı yapıya sahip bakterilerdir. Kolera hastalığına neden olan bakteri grubudur.
d-) Spiral şeklindeki bakteriler (spirillum): Çok kıvrımlı yapıya sahip burgu şeklindeki bakterilerdir. Frengi hastalığına neden olurlar.
2-) Beslenme şekillerine göre ikiye ayrılırlar.
a-) Heterotrof bakteriler: ihtiyaç duydukları besinleri dışarıdan hazır olarak alırlar. Genellikle saprofit veya parazit olarak yaşarlar. Bazı türleri başka canlılara fayda sağlayarak beslenir.
Parazit bakteriler: İhtiyaç duydukları besinleri birlikte yaşadıkları canlılardan karşılarlar. Bu canlıların sindirim enzimleri yoktur. Bu nedenle besinlerini ancak sindirilmiş halde alabilirler.
Hastalık yapan türlerine patojen bakteriler denir. Bu bakteriler toksin denilen zararlı salgılar üretirler.
Parazit bakteriler üzerinde yaşadıkları canlıya iyi uyum sağlamışlarsa fazla zarar vermezler. Çünkü konak canlı bakterinin barınağıdır ve öldüğünde barınak da ortadan kalkmış olur.
Hastalık yapan bakterilere karşı kullanılan doğal ya da sentetik maddelere antibiyotik adı verilir. Ancak bilinçsiz antibiyotik kullanımı vücuttaki yararlı mikroorganizmalara da zarar verdiğinden dikkatli olunmalıdır.
Saprofit bakteriler: Hücre dışına enzim salgılayarak ölü organizma canlı artıklarındaki organik maddelerin daha küçük organik ve inorganik maddelere parçalanmasını sağlarlar. Bu sayede hem kendi besin ihtiyaçlarını karşılar hem de doğadaki madde döngüsünün devamlılığında önemli rol oynar.
b-) Ototrof bakteriler: İhtiyaç duydukları organik besinleri sentezleyebilen bakterilerdir.
Fotoototrof (fotosentetik) bakteriler: Besinlerini fotosentez yoluyla üreten bakteriler enerji kaynağı olarak güneş ışığını kullanırlar. Fotosentez sırasında genellikle CO2 ve H2O, bazıları H2O yerine H2S kullanır.
Fotoototrof bakterilere H2S kullananlardan mor sülfür bakterileri, H2O kullananlardan siyanobakteriler örnek olarak gösterilebilir.
Kemoototrof (kemosentetik) bakteriler: Bu bakteriler besin sentezinde enerji kaynağı olarak ışık enerjisi yerine kimyasal enerji kullanılır. Bu amaçla Fe iyonlarından, H
2S ve NH3'ten kimyasal tepkimelerle enerji elde eder, bu enerjiyi besin sentezinde kullanırlar. Toprakta bulunan azot da yine bu bakterilerin etkisiyle bitkilerin kullanabileceği hala dönüşür.
Kemoototrof bakterilere nitrit, nitrat, sülfür ve demir bakterileri ile baklagil kökünde yaşayan rizobiumlar örnek olarak gösterilebilir.
Bakteriler, ilk defa Antony Van Leeuwenhoek tarafından basit ışık mikroskobunda su damlacığı içinde gözlenmiştir.
Bakterilerin temel yapısı dışta hücre duvarı ve hücre zarı, içinde de sitoplazmadan oluşur. Hücre duvarının ana bileşeni peptidoglikan adı verilen özel bir polisakkarittir. Bakterilerde sitoplazmanın içeriği, ökaryot canlılarla benzerlik gösterir. Sitoplazma içinde DNA, RNA, ribozomlar, yağ tanecikleri, glikojen, proteinler ve %90 oranında su bulunur. Bütün bakterilerde bu temel yapılar vardır. Ancak bakterilerin çeşitlerine göre sahip olduğu yapılar değişebilir.
Oksijenli solunum yapan bakterilerde solunum enzimleri mezozom denilen yapılarda ve sitoplazmada bulunur.
Mezozomlar hücre zarının sitoplazma içine katlanmasıyla oluşmuştur ve ökaryot canlılarda bulunan mitokondrinin görevini yapar.
Fotosentez yapanlarda klorofil molekülü, aktif hareket edenlerde kamçı gibi yapılar bulunur. Aktif hareketin dışında bakteriler toz parçacıkları ve su damlacıkları ile pasif olarak uzak mesafelere taşınabilir.
Bazı bakterilerde de hücre duvarının dışında polisakkaritlerden oluşmuş koruyucu bir kapsül bulunur.
Bakterilerin yüzeylere ve birbirlerine tutunmak için pilus denen kısa uzantıları vardır. Piluslar aynı zamanda iki bakteri arasında DNA aktarımında rol alır.
Bakteri DNA'sı zar ile çevrili değildir. Katılım maddesi sitoplazmada, çekirdek alanı denilen bölgede bulunur, halkasal bir DNA molekülünden oluşur.
Bazı bakterilerde bu DNA'nın dışında plazmit adı verilen yapılar da bulunmaktadır. Plazmitler küçük halkasal yapıya sahip, kendini eşleyebilen DNA parçacıklarıdır. Plazmitler bakterilerinin yaşaması ve çoğalmasında etkili değildir. Ancak bakterilerde bazı özelliklerle ilgili genetik bilginin bir bakteriden diğerine taşınmasında, zor koşullara karşı direnç oluşumunda avantaj sağlar.
Örnek: bir bakterinin antibiyotiklere karşı direnç kazanması bu yapıların aktarımı ile sağlanır.
Endospor bir üreme biçimi değildir.
Bakterilerin Üremesi
Bakterilerde hem eşeyli hem eşeysiz üreme görülebilir.
Çoğunlukla eşeysiz olarak bölünme ile çoğalırlar. İdeal şartlarda bölünme geçiren bir bakteri 20 dakika sonra gelişimini tamamlayarak tekrar bölünme geçirebilir. Yani bakteriler uygun ortamlarda çok hızlı çoğalırlar. Bakteriler için uygun ortam şartları; yeterli besin, nem ve uygun sıcaklıktır. Bu ortamlarda besinlerin bozulmasının hızlı gerçekleşmesinin nedeni, bakteriler için ideal ortamlar olmalarıdır.
1- Verici hücre pilus oluşturur.
2- Pilus alıcı hücreye bağlanır, iki hücreyi bir araya getirir.
3- Plazmid çentiklenir, iki sarmallı olan DNA'nın bir sarmalı alıcı hücreye aktarılır.
4- Her iki hücre plazmidlerini çift sarmallı olacak şekilde tamir ederler, alıcı hücre kendi pilusunu oluşturur. Aktarılan plazmid bakteriye yeni yetenekler sağlayabilir. Artık her iki hücre de vericidirler.
Bakterilerde konjugasyon ile;
- Çeşitlilik sağlanır.
- Daha güçlü ve dirençli bakteriler oluşturulur.
- Eşeyli üreme ile bakteriler yeni gen düzenine (kombinasyonuna) sahip oldukları için daha dayanıklı formlar meydana gelebilir.
Not: Konjugasyon ile birey sayısında artış sağlanmaz. Birey sayısı artışı ancak eşeysiz üreme ile sağlanır.
Bakterilerin Gruplandırılması
Bakteriler çeşitli özelliklerine göre alt gruplara ayrılırlar.
a-) Yuvarlak şekilli bakteriler: Tek ya da koloni şeklinde bulunabilirler. Tek olanlarına coccus (kokus) denir. Koloni oluşturanlarına ise farklı isimler verilir. İkili olanlara diplococcus, uzun zincir şeklindekilere streptococcus ve üzüm salkımı şeklinde olanlara staphylococcus denir. Menenjit ve ateşli romatizma gibi hastalıklara neden olurlar. Genellikle kamçısızdırlar.
b-) Çubuk şeklindeki bakteriler (bacillus): Bu bakterilerin boyları enlerinden daha fazladır. Düz veya hafif bükülmüş olabilirler. Uzun iplik şeklinde olanları da vardır. Verem, tifo ve tetanoz gibi hastalıklara neden olurlar.
c-) Virgül şeklindeki bakteriler (vibrio): Virgül işareti gibi kıvrımlı yapıya sahip bakterilerdir. Kolera hastalığına neden olan bakteri grubudur.
d-) Spiral şeklindeki bakteriler (spirillum): Çok kıvrımlı yapıya sahip burgu şeklindeki bakterilerdir. Frengi hastalığına neden olurlar.
2-) Beslenme şekillerine göre ikiye ayrılırlar.
a-) Heterotrof bakteriler: ihtiyaç duydukları besinleri dışarıdan hazır olarak alırlar. Genellikle saprofit veya parazit olarak yaşarlar. Bazı türleri başka canlılara fayda sağlayarak beslenir.
Parazit bakteriler: İhtiyaç duydukları besinleri birlikte yaşadıkları canlılardan karşılarlar. Bu canlıların sindirim enzimleri yoktur. Bu nedenle besinlerini ancak sindirilmiş halde alabilirler.
Hastalık yapan türlerine patojen bakteriler denir. Bu bakteriler toksin denilen zararlı salgılar üretirler.
Parazit bakteriler üzerinde yaşadıkları canlıya iyi uyum sağlamışlarsa fazla zarar vermezler. Çünkü konak canlı bakterinin barınağıdır ve öldüğünde barınak da ortadan kalkmış olur.
Hastalık yapan bakterilere karşı kullanılan doğal ya da sentetik maddelere antibiyotik adı verilir. Ancak bilinçsiz antibiyotik kullanımı vücuttaki yararlı mikroorganizmalara da zarar verdiğinden dikkatli olunmalıdır.
Saprofit bakteriler: Hücre dışına enzim salgılayarak ölü organizma canlı artıklarındaki organik maddelerin daha küçük organik ve inorganik maddelere parçalanmasını sağlarlar. Bu sayede hem kendi besin ihtiyaçlarını karşılar hem de doğadaki madde döngüsünün devamlılığında önemli rol oynar.
b-) Ototrof bakteriler: İhtiyaç duydukları organik besinleri sentezleyebilen bakterilerdir.
Fotoototrof (fotosentetik) bakteriler: Besinlerini fotosentez yoluyla üreten bakteriler enerji kaynağı olarak güneş ışığını kullanırlar. Fotosentez sırasında genellikle CO2 ve H2O, bazıları H2O yerine H2S kullanır.
Fotoototrof bakterilere H2S kullananlardan mor sülfür bakterileri, H2O kullananlardan siyanobakteriler örnek olarak gösterilebilir.
Kemoototrof (kemosentetik) bakteriler: Bu bakteriler besin sentezinde enerji kaynağı olarak ışık enerjisi yerine kimyasal enerji kullanılır. Bu amaçla Fe iyonlarından, H
2S ve NH3'ten kimyasal tepkimelerle enerji elde eder, bu enerjiyi besin sentezinde kullanırlar. Toprakta bulunan azot da yine bu bakterilerin etkisiyle bitkilerin kullanabileceği hala dönüşür.
Kemoototrof bakterilere nitrit, nitrat, sülfür ve demir bakterileri ile baklagil kökünde yaşayan rizobiumlar örnek olarak gösterilebilir.
3-) Gram boyanma özelliğine göre ikiye ayrılırlar.
Hücre duvarında fazla miktarda peptidoglikan içeren bakteriler gram boyama yöntemine göre mor renkte boyanırlar ve gram (+) olarak isimlendirilirler.
Hücre duvarında ince bir peptidoglikan tabakası ve bunun üzerinde lipopolisakkaritlerden oluşmuş bir tabaka bulunduran bakteriler ise gram boyama yöntemine göre pembe renkte boyanırlar ve gram (-) olarak adlandırılırlar.
4-) Oksijene duydukları ihtiyaca göre üç grupta incelenirler.
a-) Zorunlu aerob bakteriler: Oksijenli solunum yaparlar ve sadece oksijenli ortamlarda yaşayabilirler. Bu bakterilerde oksijenli solunum yapılmasını sağlayan mezozomlar bulunur. Besin veya deney ortamlarında havayla temas edebilen dış yüzeylerde yoğunlukla yer alırlar.
b-) Zorunlu anaerob bakteriler: Oksijen kullanmadıkları için fermantasyonla (oksijensiz solunum) enerji ihtiyacını karşılar. Sadece oksijensiz ortamlarda yaşayabilirler. Deney ortamlarında incelendiklerinde hava ulaşmayan dip kısımlarda yoğunlaşırlar.
c-) Geçici (fakültatif) bakteriler: Hem oksijenli hem oksijensiz ortamlarda yaşayabilen bakterilerdir.
Geçici aerob bakteriler; normalde oksijensiz ortamda yaşamalarına rağmen kısa süreli oksijensiz ortamda da yaşayabilen bakterilerdir.
Geçici anaerob bakteriler; normalde oksijenli ortamda yaşayan, fakat geçici olarak oksijensiz ortamda da belli bir süre yaşayabilen bakterilerdir.
Bakterilerin Biyolojik Önemi ve İnsan Sağlığıyla İlişkisi
Dünyanın hemen her tarafına dağılmış olan bakterilerin zararlı olanlarının yanında yararlı olan türleri de vardır. Canlıların vücudunda parazit olarak yaşayan bakteriler birçok hastalığa (besin zehirlenmesi, verem, zatürre vb.) neden olurlar. Bazı bakteri türleri bazı yiyeceklerin(konservelerin) bozulmasına ve besin zehirlenmesine neden olurlar.
Bazı bakteriler üzerinde yaşadıkları canlılarla karşılıklı yardımlaşmaya dayanan bir beslenme ilişkisi kurabilirler. Örneğin insanın bağırsağında yaşayan bazı bakteriler, sindirim artıklarıyla beslenirken insana B ve K vitaminlerini sağlar.
Bakteriler, hastalıklarla mücadelede etkili olan aşı ve antibiyotiklerde kullanılırlar. Zayıflatılmış bakteri içeren aşılar insana bağışıklık sağlar.
Ayrıca bakterilerde genetik materyal bir tane olduğu için ve etrafında protein kılıfı bulunmadığı için en kolay incelenebilen canlıdır ve bu yüzden genetik araştırmalarda kullanılırlar.
Bunlara ek olarak saprofit beslenen bakteriler doğadaki besin döngüsünün tamamlanmasını sağlarlar ve bu sayede ekolojik denge bozulmaz.
Yorumlar
Yorum Gönder