Mikrobiyoloji nedir? Mikropları Tanıyalım!

Mikrobiyoloji nedir hep birlikte mikropları tanıyalım!

Mikroorganizmalar ve onların aktiviteleri dünyadaki neredeyse her aşamada hayati önem taşır. Mikroorganizmalar önemlidir çünkü hayatımızın her yönünü etkilerler. Onlar çevremizdeler, üstümüzdeler hatta içimizdeler. Mikrobiyoloji çιplak gözle görülemeyecek kadar küçük ve canlı tüm organizmaların incelenmesidir. Bu genel olarak mikroplar olarak bilinen bakterileri, arkeleri, virüsleri, mantarları, prionları, protozoaları ve algleri içerir.

Bu mikroplar biyolojik bozulma, iklim değişikliği, besinlerin bozulması, hastalıkların sebebinde hatta düzeltilmesinde ve biyoteknolojide yani genel olarak besin zincirinde çok önemli bir yere sahiptir. Çok yönlülükleri sayesinde mikroplar; hayat kurtarıcı ilaçların yapımı, biyolojik yakıt üretimi, çevre kirliliğinin temizlenmesi ve yiyecek/içecek üretimi gibi alanlarda birçok farklı şekilde kullanılabilir.

Çiçek hastalığı ve ona karşı aşıyı üreten Jenner, penisilini keşfeden Fleming, helikobakter pylori enfeksiyonu ve mide ülseri arasındaki bağlantıyı bulan Marshal, papilloma virüsü ile rahim ağzı kanseri arasındaki bağlantıyı keşfeden Hausen gibi mikrobiyolojistlerin mikroplar üzerindeki çalışmaları ve onların bu konudaki bazı çok önemli keşifleri modern toplumuzun oluşmasına katkıda bulunmuştur.

Mikrobiyoloji araştırmaları, yaşanılabilir bir dünya ve sağlıklı bir nüfus için gereken gıda, su ve enerjinin güvenliğini sağlamak gibi günümüz dünyasının ihtiyaçlarını ve zorluklarını karşılamanın merkezi olmuştur. Mikrobiyoloji çalışmaları ayrıca bize “Dünyadaki yaşam ne kadar çeşitlidir?” ve”Evrenin başka yerlerinde yaşam var mıdır?” gibi büyük soruların cevabını bulmamızda yardımcı olacaktır.

Mikropları Tanıyalım

Bakteriler

Bakteriler tek hücreli mikroplardır. Hücre yapıları çekirdek veya zara bağlı organeller olmadığı için diğer organizmalardan daha basit yapıdadırlar. Genetik bilgiyi içeren kontrol merkezleri tek bir DNA örgüsünde bulunur. Bazı bakteriler plazmit adı verilen fazladan bir genetik malzeme çemberine sahiptir. Plazmit genellikle bakteriye, diğer bakterilere oranla avantaj sağlayan ekstra bir gen içerir. Örneğin, bakteriyi belirli bir antibiyotiğe karşı dirençli kılan bir gen içerebilir.

Bakteriler genel şekillerine göre beş gurupta sınıflandırılırlar bunlar; küresel (cocci), çubuk (bacilli), spiral (spirilla), virgül (vibros) ve tirbuşonlerdir (spiroketler). Onlar kümeler, zincirler veya tek hücreler halinde var olabilirler.

Bakteriler; toprak, taş, okyanus, hatta kutuplarda bulunan karlarda dahil dünyadaki tüm habitatlarda bulunurlar. Bazıları, bitkiler ve (insanlarda dahil) hayvanların üzerinde veya içinde bulurlar. İnsan vücudunda insan hücrelerinin on katı kadar bakteriler yaşar. Bu bakterilerin çoğu sindirim sistemimizde bulunur.

Bazı bakteriler toprakta ve ölü bitkilerde yaşarlar, bunlar besin zincirinde önemli bir role sahiptirler. Bazıları gıdaların bozulmasına ve mahsüllerin araya gitmesine neden olurken bazıları da yoğurt ve soya sosu gibi fermente gıdaların üretiminde inanılmaz derecede faydalıdır. Nispeten az sayıda bakteriler, bitkilerde ve hayvanlarda hastalığa sebep olan parazitler veya patojenlerdir.

Bakteriler Nasıl Çoğalır?

Bakteriler ikili bölünme ile çoğalır. Bu aşamada tek hücreli bakteri iki özdeş yavru hücreye bölünür. Bu bölünme bakteride bulunan DNA’nın kendini kopyalamasıyla başlar. Daha sonra bakteri hücresi uzar ve her biri ana hücreyle aynı DNA’ya sahip iki yavru hücreye ayrılır. Her yavru hücre, ana hücrenin klonudur.

Doğru sıcaklık ve besin gibi koşullar uygun olduğunda, Escherichia coli gibi bazı bakteriler her yirmi dakikada bir bölünebilir. Bu sadece yedi saat içinde bir bakterinin 2,097,152 bakteriye çoğalması anlamına gelir. Bir saat daha geçtikten sonra bakteri sayısı muazzam bir seviyeye çıkacaktır. Bu yüzden patojenik mikroplar vücudumuzu istila ettiğinde hızla hastalanabiliriz.

Hayatta kalma mekanizmaları: Bazı bakteriler endospor oluşturabilirler. Bunlar hareketsiz yapılardır, sıcaklığa, UV radyasyonuna ve dezenfektanlara karşı aşırı direnç gösterebilirler. Bu onların yok edilmesini hayli zorlaştırır. Endospor üreten bir çok bakteri (örneğin şarbonun sebebi olan Bacillus anthracis) kötü patojenlerdir.

Virüsler

Virüsler mikroplar arasındaki en küçük organizmalardır. O kadar küçüklerdir ki 500 milyon rihovirüsün (bunlar soğuk algınlığına sebep olan virüslerdir) ancak bir iğne başı kadar yer kaplayacağı söylenir. Benzersizlerdir çünkü sadece diğer yaşan canlıların hücrelerinde yaşayabilir ve bölünüp çoğalabilirler. İçinde çoğaldıkları hücreye konakçı hücre denir. Virüsler konakçı hücreye tutunabilir ve bunların içine girebilirler.

Bir virüs, proteinden oluşan ve kapsid adı verilen koruyucu bir kaplamaya sahip DNA ve RNA gibi genetik materyallerin çekirdeğinden oluşur. Bazen kapsid, zarf adı verilen ek bir dikenli kaplama ile çevrilidir.

Mikrobiyoloji nedir?
Virüs

H3N2 grip virüs parçacıkları, transmisyon elektron mikrografı ile renklendirilmiştir.
Her virüs RNA (ribonükleik asit) çekirdeğini çevreleyen nükleoplazmit adındaki genetik materyale sahiptir. Nükleokapsiti çevreleyen glikoprotein sivri uçları hemaglutinin (H) ve nöraminidleri (N) içeren bir lipit zarfıdır. Bu virüsler dünya çapında yaklaşık 1milyon insanı öldüren 1968-1969 Hong Kong virüsünün bir parçasıydı. H3N2 virüsleri insanlara bulaştığı gibi kuşlara ve memeli hayvanlara da bulaşabilir.

Bu virüs gençlerde ve yaşlılarda diğer grip türlerinden daha şiddetli enfeksiyonlara, onlara neden olup hastahaneye yatış oranlarında ve ölüm oranlarında artışlara sebep olabilir.
Virüsler sadece daha fazla virüs üretmek için yaratılmışlardır. Virüs tanesi, nüfuz etmeden önce konakçı hücreye bağlanır. Daha sonra virüs, kendi genetik materyallerini kopyalamak için konakçı hücrenin mekanizmasını kullanır. Çoğalma tamamlandıktan sonra virüs parçacıkları ya tomurcuklanarak ya da patlayarak konakçıdan ayrılır.

Tomurcuklanma

Yeni oluşan viral partiküller konakçı hücrenin plazma zarına doğru itilirken bir kısmı zara yapışır. Plazma zarfı virüsü sarar ve viral zarflar haline gelir. Daha sonra virüs hücreden salınır. Bu süreç konakçı hücrenin hücre zarını yavaşça kullanır ve genellikle hücre ölümüne sebep olur.

Liziz (Hücre Çözülmesi/Tahribi): Virüs parçacıkları konakçı hücreyi patlatarak hücre dışı boşluğa fırlar ve bu konakçı hücrenin ölümüyle sonuçlanır. Virüs konakçı hücreden kurtulduktan sonra yeni bir hücreye girmeye ve çoğalmaya hazırdır.

Mantarlar

Mantarlar tek hücreli veya kompleks çok hücreli organizmalar olabilirler. Her hangi bir habitatta bulunabilirler ancak genelde deniz veya taze sudan çok toprakta ve bitkilerin üzerinde bulunurlar. Ayrıştırıcılar olarak adlandırılan bu grup, toprakta veya ölü bitkilerin üzerinde büyüyerek karbon ve diğer elementlerin döngüsünde önemli bir rol oynarlar.

Bazıları bitkilerin parazitleri olup küf, pas, kabuklanma veya pamukçuk gibi hastalıklara sebep olabilirler. Bitkilerde ise mantar hastalıkları, çiftçilere parasal anlamada önemli kayıplar verdirebilirler. Hayvanlarda ise mantarların çok küçük bir kısmı hastalığa neden olabilir. İnsanlarda ise sporcu ayağı, saçkıran ve pamukçuk gibi deri hastalıklarına neden olabilirler.

Mantar çeşitleri

Mantarlar yaşam döngüleri, meyve veren vücutlarının varlığı ve yapısı, ürettikleri sporların (üreme veya dağıtım hücreleri) düzenlenmesi ve türüne göre alt gruplara ayrılır.

Mantarların genel olarak şu şekilde gruplandırılır:
– Çok hücreli ipliksi modüller
– Büyük meyve gövdeleri oluşturan makroskobik (gözle görülebilir) lifli mantarlar. Bazen bu gruba mantar (sebze olan mantar)’da denir. Ancak bu mantarlar, mantar hücrelerinin meyve meyve veren gövdeleri olarak da bilinen yeryüzünde gördüğümüz kısmıdır.
– Tek hücreli mikroskobik mayalar.

Çok hücreli ipliksi modüller

Modüller çok ince ipliklerden (hiflerden) oluşur. Hifler uçta büyür ve uzunlukları boyunca tekrar tekrar bölünerek uzun, dallanan zincirler oluştururlar. Hifler, miselyum adı verilen bir iplik ağı oluşturana kadar büyümeye ve iç içe geçmeye devam eder. Sindirim enzimlari hifal uçtan salgılanır. Bu enzimler toprakta bulunan organik maddeleri çok küçük moleküllere parçalayarak mantar hücreleri için besin haline getirir.

Hif dallarının bir kısmı havaya doğru bükülür ve bu dallardan sporlar oluşur. Sporlar, kendilerini kuruma ve yüksek sıcaklıklar gibi zorlu çevresel koşullardan koruyan koruyucu bir kaplamaya sahip özel yapılardır. O kadar küçüklerdir ki 500 ila 1000 tanesi iğne başına sığabilir.
Sporlar, tekrar mantar üretebildikleri için tohumlara benzetilirler. Rüzgar, yağmur ya da böcekler sporları yayarlar. Her yeni bir habitata ulaştıklarında, eğer koşullar da uygunsa hemen büyümeye ve hif üretmeye başlarlar. Mantarlar hareket edemediğinden, daha az rekabet eden organizmaların olduğu yeni bir ortam bulmak için sporları kullanırlar.

Makroskobik (Gözle Görülebilir ) Lifli Mantarlar

Makroskobik lifli mantarlar da yer üzerinde miselyum üreterek büyür. Modüllerden farklıdırlar çünkü onların gözle görülebilir meyve veren vücutları vardır (genel olarak bildiğimiz mantarlar (mushroom) ve sporları onlar tutarlar. Meyve veren gövde, şapka ve gövde gibi mantar yapısının farklı kısımlarını üretmek için bölünen sıkı paketlenmiş hiflerden oluşur. Şapka altındaki solungaçları sporlarla çevrilidir ve 10 cm çaplı şapka saatte 100 milyona yakın spor üretebilir.

Mayalar

Mayalar küçük, limon şeklinde, tek hücreli canlılardır ve boyutları kırmızı kan hücrelerininkiyle aynıdır. Mayalar orijinal ana hücreden bir yavru hücreyi tomurcuklayarak çoğalırlar. Tomurcukların çıktığı maya hücresinin yüzeyinde izleri görülebilir. Saccharomyces gibi mayalar ekmek ve mayalama işlerinde çok önemli bir rolleri vardır. Aynı zamanda mayalar kanser araştırması gibi genetik çalışmalarda sıkça kullanılan modellerdir. Canlıda gibi diğer maya türleri fırsatçı patojenlerdir ve sağlıklı bir bağışıklık sistemine sahip olmayan kişilerde enfeksiyonlara sebep olur.

Protozoalar

Mikrobiyoloji nedir?
Protozoalar

Protozalar tek hücreli organizmalardır. Onlar birçok şekil ve boyutta olan amipten, şekil değiştirebilen ve karmaşık bir yapıda olan Paramecium’a kadar bir çok şekilde olabilirler. Protozoalar taze sularda, deniz ortamlarında ve toprak da dahil olmak üzere nemli habitatlarda bulunurlar. Bazıları parazitik yapıdadır, insanlar da dahil bazı bitki ve hayvanlara tutunarak yaşarlar ve hastalığa sebep olabilirler. Örnek olarak plazmodium, sıtma hastalığına sebep olur. Hareketlilerdir ve şu şekillerde hareket ederler:
-Sillerle: Siller mikrobun dış çevresini kaplayan ince saç teline benzeri yapılardır. Bunlar esnek kürekler gibi düzenli ve sürekli hareketler sergilerler.
-Kamçı: Hücreden dışarıya doğru uzanan ip benzeri yapılardır. Kamçı, kırbaçı andıran hareketlerle mikrobu ileri iten dalgalar üretir.
-Ampirik hareketler: Organizma vücudundan doldurduğu sıvıyla oluşturduğu yalancı ayaklarıyla hareket eder.

Algler

Algler bir çok farklı türde bulunabilirler. Örneğin: Chlamydomonas gibi tek hücreli, Spirogyra gibi zincirlerle birbirine tutunmuş veya Rhodymenia (kırmızı deniz yosunu) gibi bir çok hücreden oluşabilirler.
Bir çok alg tatlı suda veya denizde yaşar, bazıları suda serbest dolaşır (planktonik), bazılarıysa bulundukları yerin tabanına tutunurlar. Yeterli nemliliğe sahip olduktan sonra bazı algeler taşların üzerinde, toprakta veya bitki örtülerinde de yaşayabilirler.

Güney Amerika’daki tembel hayvanların ve kutup ayılarının tüylerinin arasında da olağan dışı bir şekilde yaşayabilirler. Bazı algler “liken” oluşturmak için mantarlarla birlikte bir ortaklık kurabilir.
Tüm alglerde klorofil adı verilen bir renk pigmenti vardır ve onlar bunun sayesinde fotosentez yaparak kendi besinlerini üretirler. Klorofilde bulunan kloroplast sayesinde algler yeşil renklerini alırlar. Ancak bazıları kahverengi, kırmızı veya sarı olabilirler, bu çeşit alglerde klorofilin yeşil rengini kamufle etmesi için ekstra bazı renk pigmentleri bulunur.

Bir çeşit alg olan diyatomlar, denizlerin fitoplanktonlarında yüzer halde bulunurlar. Hücre duvarlarında silika adı verilen sert bir madde bulunur. Diyatomlar öldüklerinde denizin yüzeyine sürüklenirler. Daha sonra yumuşak parçaları çürür ve sadece silikanın bulunduğu hücre duvarları kalır. Zamanla deniz suyunun basıncı onları tek büyük bir yüzey oluşturmak üzere tabana iter. Bu silikalar deniz zemininden çıkarılır, kırılır ve diş macunu gibi cilalarda veya aşındırıcılarda kullanılır.

Arkeler

Arkeler, küresel, çubuk, sipiral, loblu, veya düzensiz şekillerde olabilirler. Tuzlu havuzlarda yaşayan, sıradışı, düz, kare şekilli olanları da daha sonralarda keşfedilmiştir. Bazıları tek hücre halinde bulunurken, diğerleri flamentler veya kümeler oluştururlar. Bu mikrop grubu 1970 lere kadar bakteri sınıfında incelenmişlerdir. Arkeler, bakterilere benzeyen, ancak evrimsel olarak bakterilerden farklı mikroorganizmalardır. Bir çoğu yüksek sıcaklık, tuz oranı yüksek havuzlar veya yüksek basınçlı alanlar gibi ekstrem koşullarda yaşarlar. Bu çeşit organizmalara “ektremofiller” denir. Hücre duvarlarının yapısı bakterilerden farklıdır ve bu da onların neden öylesine zorlu ortamlarda yaşayabildiğini bize açıklar.
Onların dayanıklılığına; Amerika’daki Yellow Stone Parkı’nda bulunan gayzerlerde veya yılın çoğu zamanı buz tutmuş olan arktik ve antartik denizlerinde yaşayan arkeler örnek olarak verilebilir.

Prionlar

Prionlar, beyindeki normal sağlıklı proteinlerin anormal şekilde katlanmasını tetikleyerek hayvanlarda ve insanlarda hastalığa neden olabilen bir protein türüdür. Prionların davranışları bakterilerden ve virüslerden çok farklıdır çünkü onlar genetik materyallerden yoksundurlar. Bir prion sağlıklı bir kişinin vücuduna girdiğinde -ki bu genelde enfekte olmuş besinlerin tüketilmesiyle olur- normal proteinlerin hastalanmasını sağlar. Şu ana kadar kimse bu olayın nasıl gerçekleştiğini bilemiyor.

Mikrobiyoloji nedir?
Prionlar

“Deli Dana” beynindeki prionlar. BSE (Sığır Süngerimsi Ensefalopati) veya “Deli Dana” hastalığı ile enfekte olmuş bir ineğin beynindeki prion fibrillerinin renkli transmisyon elektron mikrografı (TEM). Prionlar, prion proteininden oluşan virüs benzeri organizmalardır. Bu uzun fibrillerin (yeşil), enfeksiyöz prionu oluşturan proteinin kümelenmeleri olduğuna inanılıyor.

Prionlar sinir hücrelerine saldırarak nörodejeneratif beyin hastalıkları üretiyorlar. Deli dana hastalığında kısık gözler ve kontrol edilemeyen vücut titremeleri semptomları bulunur. Prionlar ineklerde BSE’ye, koyun ve keçilerde Scrapie’ye ve insanlardaysa Creutzfeldt-Jakob (CJH) hastalığına sebep olur.

Dünyamızdaki Mikroplar

İnsan vücudundaki mikroplar:

İnsan vücudunun iç ve dış yüzeyi –örnek olarak derimiz, ağzımızın içi ve bağırsaklarımız- bize zararı olmayan milyonlarca mikropla kaplıdır. Hatta onlar, bizim zararlı mikroplardan enfekte olmaktan korunmamıza yardım ederler. Normal vücut florası olarak bilinirler.

Vicudumuzda yaşayan normal bakterilerin sayısı yüz milyon kadardır. Bu bizim vücudumuzu oluşturan on milyon hücreden on kat daha fazlasıdır.

Yemeklerimizdeki mikroplar:

Yiyeceklerimizde bulunan mikroplar genellikle son zamanlarda çıkan gıda zehirlenmesi haberleri sayesinde kötülenmiştir. Yiyeceklerimizde bulunan mikropların bazıları bizi hasta etse de bazıları bizim günlük tükettiğimiz bir çok besinin oluşmasını sağlayan ana faktörlerdir. Örnek olarak mikroplar olmasaydı ekmek, peynir ve bira yapılamazdı. Arkadaşımız ya da düşmanımız olarak mikroplar daima menümüzde bulunurlar.

Dış dünyamızda bulunan mikroplar:

Mikroplar hayatlarımızda çok önemli bir yere sahiptir. Aslında baktığımız zaman biz onlar olmadan yaşayamayız fakat onlar biz olmadan yaşayabilirler. Bunun nedeni, ayrıştırıcılar olarak bilinen bazı mantarlar ve toprak bakterilerinin ölü bitki ve hayvanları ve onların atık ürünlerini besin adı verilen daha basit maddelere dönüştürmeleridir.

Bu besinlerin arasında karbondioksit, su ve potasyum bulunur, böylece yaşayan diğer canlılar bunları besin olarak kullanabilirler. Temel besin öğelerin serbest bırakıldığı ve tekrar kullanıldığı bu döngüsel süreç besin zincirinin en önemli parçasıdır. Karbon ve nitrojen gibi tüm temel elementler biyokimyasal yollardan geri kazanılır.

İklim değişikliği ve mikroplar:

Mikroplar, karbon ve nitrojen döngüleri gibi birçok süreçte yer alır, karbondioksit ve metan gibi sera gazlarının hem üretiminden hem de tüketiminden sorumludur.

Mikropların iklim değişikliğine karşı bir takım olumlu veya olumsuz geri dönüşleri olabilir ancak bunların boyutu tam olarak anlaşılmamıştır. Bunun nedeni, mikropların diğer organizmalarla ve çevreyle çok komplike ilişlerde bulunan topluluklar halinde yaşamasıdır.

Bu da onların iklime olan etkisinin hesaplanmasını hayli zorlaştırmaktadır ancak bilim adamları iklim değişikliğini modellemede mikropların iklime olan etkisini de dahil etmeye çalışıyorlar. Fakat kesin olan şey insan aktivitelerinin mikroplar tarafından üretilen sera gazının artmasında hayli etkili olduğudur.

Batuhan SEZEN

Kuantum Mekaniği Nedir?

Burun Hakkında Bilmeniz Gereken 4 Bilimsel Gerçek!

Burun Hakkında Bilmeniz Gereken 4 Bilimsel Gerçek!