Bilim ve Sağlık

BAKTERİLERİN GENEL ÖZELLİKLERİ

Monera alemini oluşturan prokaryot canlıların en yaygın ve en çok bilinen grubu bakterilerdir. O kadar yaygındır ki bugün dünyamızda bakterinin bulunmadığı yer yoktur diyebiliriz. En çok organik atıkların bol bulunduğu yerlerde ve sularda yaşarlar. Bununla beraber, -90 0C buzullar içinde ve +80 0C kaplıcalarda yaşayabilen bakteri türleri de vardır. Hava ile ve su damlacıkları ile çok uzak mesafelere taşınabilirler. Deneysel olarak ilk defa 17. yüzyılda bakterileri gözleyebilen ve onların şekillerini açıklayan Antoni Van Lövenhuk olmuştur. Bakteriler bütün hayatsal olayların gerçekleştiği en basit canlılardır. Hepsi mikroskobik ve tek hücrelidirler. Büyüklükleri normal ökaryotik hücrelerin mitokondrileri kadardır. Prokaryot hücrelerdir.Monera aleminde yer alırlar. Dünyada en çok bulunan canlılardır. Toprağın 5 metre derinliklerinden tatlı ve tuzlu sulara ölü bitki ve hayvan artıkları üzerinden, canlı hücrelere kadar çeşitli alanlarda yaşarlar. Çekirdek, çekirdek zarı ve zarlı organelleri yoktur. Yalnızca temel organel olan zarsız ribozom organelleri vardır. Bazı bakteri zarlarında solunum enzimleri mezozozm çevresinde toplanmıştır. ( Aerop bakteri). Hücre zarı dışında hücre duvarı bulunur. Yapısı bitkilerdeki gibi selüloz değil, aminoasit ve glikoz türevlerinden oluşmuş, peptidoglikondan oluşur. Haploid kromozomludurlar. Hücre çeperi dışında patojen bakterilerde kapsül bulunur. Kapsül bakteriyi fagositozdan korur. Ve yüzeye tutunmasını sağlar. Bazı bakterilerde zarın devamı olan kamçı bulunur. Böylece sulu ortamda hareket sağlanmış. (Basillus, Spirillum). Yuvarlak bakterilerde kamçı bulunmaz. Hareketleri pasiftir. Sitoplazmaları ökaryot hücre sitoplazmasına benzer. İçinde % 90 su, glikojen, yağ damlacıkları ve protein tanecikleri bulunur. DNA ve RNA sitoplazmada serbesttir.

HÜCRE YAPISI
Prokaryot olduklarından zarla çevrili çekirdek, mitokondri, kloroplast, endoplazmik retikulum, golgi gibi organelleri yoktur. Ribozom bütün bakterilerin temel organelidir. DNA, RNA, canlı hücre zarı ve sitoplazma yine bütün bakterilerin temel yapısını oluşturur. Bunlara ek olarak bütün bakterilerde hücre, cansız bir çeperle (murein) sarılıdır. Çeperin yapısı, bitki hücrelerinin çeperinden farklıdır. Selüloz ihtiva etmez.
Bazı bakterilerde hücre çeperinin dışında kapsül bulunur. Kapsül bakterinin dirençliliğini ve hastalık yapabilme (patojen olma) özelliğini artırır.

Bazı bakteriler kamçılarıyla aktif hareket edebilirken, bazıları kamçıları olmadığı için ancak bulundukları ortamla beraber pasif hareket edebilirler.
buna göre bakteriler, kamçısız, tek kamçılı, bir demet kamçılı, iki demet kamçılı ve çok kamçılı olarak gruplandırılır. Bazı bakteriler "mezozom" denilen zar kıvrımları bulundurur. Burada oksijenli solunum enzimleri (ETS enzimleri) vardır. Oksijenli solunum yapan, ancak mezozomu bulunmayan bakterilerde ise solunum zinciri enzimleri hücre zarına tutunmuş olarak bulunur. bakterilerde genel yapının % 90'ı sudur. suda çözünmüş maddeler hücre zarından giriş-çıkış yaparlar. DNA'lar sitoplazmaya serbest olarak dağılmıştır. Bakteriler ökaryot hücrelere göre daha çok ve daha küçük ribozom içerirler. bu sayede protein sentezleri çok hızlıdır.
Bakteriler çeşitli özellikleri bakımından gruplandırılırlar. Bu özelliklerin başlıcaları ; şekilleri, kamçı durumları, beslenmeleri ve boyanmaları olarak sayılabilir.

ŞEKİLLERİ ve BOYANMALARI
Bakteriler ışık mikroskobunda bakıldığında başlıca şu şekillerde görülürler.
a. Çubuk şeklinde olanlar (Bacillus): Tek tek veya birbirlerine yapışmışlardır. Tifo, tüberküloz ve şarbon hastalığı bakterileri bu şekildedir.
b. Yuvarlak olanlar (Coccus): Genellikle kamçısızdırlar. Zatürre ve bel soğukluğu bakterileri bunlara örnektir.
c. Spiral olanlar (Spirullum): Kıvrımlı bakterilerdir. Frengi bakterileri ve dişlerde yerleşen Spiroketler bunlara örnektir.
d. Virgül şeklinde olanlar (Vibrio): Virgül biçiminde tek kıvrımlıdırlar. Kolera bakterisi gibi.
Bakterilerin boyanmaları: Danimarkalı Bakteriyolog Gram tarafından geliştirilen boyalarla boyanan bakterilere Gram (+), boyanmayanlara ise Gram (-) bakteriler denir.

BAKTERİLERİN BESLENMELERİ
Bazı bakteriler ototrof olup, fotosentez veya kemosentez yaparlar. Çoğunluğu ise heterotrof olup, saprofit veya parazit yaşarlar.
a. Saprofit Bakteriler: Bakterilerin çoğunluğunu oluşturur. Besinlerini bulundukları ortamlardan hazır sıvılar olarak alırlar. Nemli, ıslak ve çürükler üzerinde yaşarlar. en çok amino asit, glikoz ve vitamin gibi besinleri ortamdan alırlar. Bu tür bakteriler dış ortama salgıladıkları enzimlerle bitki ve hayvan ölülerini daha basit organik maddelere parçalayarak onların çürümesini sağlarlar. Böylece hem toprağın humusunu artırırlar, hem de kendilerine besin sağlarlar. çürütme sonucu çeşitli kokular meydana gelir. Bu yüzden bu olaya kokuşmadenir. Bazı saprofit bakteriler, sütün yoğurt ve peynir olarak mayalanmasını sağlarlar. Saprofitler, dünyada madde devrinin tamamlanmasında önemli rol oynadıklarından hayat için mutlaka gereklidir.
b. Parazit Bakteriler: Besinlerini cansız ortamdan değil de üzerinde yaşadıkları canlılardan temin ederler. Çünkü sindirim enzimleri yoktur. Bunların bazıları konak canlıya fazla zarar vermeden yaşayabilirler. Sadece onun besinlerine ortak olurlar. Kalın bağırsağımızdaki Escherichia coli bunun en iyi örneğidir. Bazı parazit bakteriler ise konak canlının ölümüne bile sebep olabilen hastalıklara yol açarlar. Bunlara Patojen Bakteriler denir. Patojenler ya toksin çıkararak ya da konak canlının enzim ve besinlerini kullanarak zarar verirler. toksinler ya dışarı atılır (Ekzotoksin), ya da Bakterinin içinde kalır (Endotoksin). İçinde kalan toksinler bakteriler ölünce zararlı hale geçerler. Canlıların patojen bakterilere ve toksinlerine karşı oluşturdukları savunmaya "Bağışıklık" denir. Parazit bakterilerinin üremeleri oldukça hızlıdır.
c. Fotosentetik Bakteriler: Sitoplazmalarında serbest klorofil taşırlar. Fotosentezlerinde elektron kaynağı olarak H2O yerine H2S ve H2 kullanırlar.
• CO2 + H2O ------> Besin + O2 (Mavi-yeşil algler)
• CO2 + H2S ------> Besin + S + H2O (Kükürt bakterileri)
• CO2 + H2 ------> Besin + H2O (Hidrojen Bakterileri)
d. Kemosentetik Bakteriler: Bu bakteriler de madde devrinde çok önemlidirler. Bazı inorganik maddeleri oksitleyerek onları zararsız hale getirirler. oluşan maddeler ise bitkilerce mineral tuzlar olarak kullanılır. bu oksitleme sonucunda açığa kimyasal enerji çıkar. Bu enerjiyle de CO2 indirgemesi yaparak besinlerini sentezlerler. ışık ve klorofil gerekli değildir. Oksijen kullanılır. Kemosentetik bakteriler en çok azotlu, kükürtlü, demirli maddeleri oksitlerler.
NH3 + O2 ---------> HNO2 + H2O + Kalori (Nitrosomanas)
HNO2 + O2 ---------> HNO3 + Kalori (Nitrobacter)
H2S + O2 ---------> H2O + S + Kalori (Kükürt Bakterileri
FeCO3 + O2 + H2O ---------> Fe(OH)3 + CO2 + Kalori (Demir Bakterileri)
N2 + O2 ---------> NO2 + Kalori (Azot bakterileri)
Kemosentez sonucu:
• Bazı zararlı maddeler ortadan kaldırılmış,
• Bitkilerin alabileceği tuzlar oluşturulmuş,
• Kimyasal enerji kazanılmış
• Organik besin sentezlenmiş olmaktadır.

BAKTERİLERİN SOLUNUMLARI
a. Anaerob Bakteriler
Bakteriler organik besinleri parçalayarak enerjilerini elde ederken genellikle oksijen kullanmazlar. Bunlar havasız yerlerde de yaşayarak çoğalırlar. ( Konservelerde olduğu gibi) Bunlardan bazıları oksijenin olduğu yerde hiç gelişemezler. Örnek: Clastrodium tetani (Tetanos bakterisi)
b. Aerob Bakteriler
Bazı bakteri grupları (Escherichia coli, Zatürree ve Yoğurt Bakterisi gibi) ancak oksijenli ortamda yaşayabilir. Bunlarda mitokondri olmadığı için solunum hücre zarının iç kısmındaki kıvrımlarda (mezozom) gerçekleştirilir. Örnek: Azot Bakterileri.
c. Geçici Aerob veya Geçici Anaerob Olanlar
Asıl solunumları oksijensiz olduğu halde kısa süre için aerob olanlara "Geçici Aerob" denir. Normal solunum şekli aerob olanlar ise havasız kalınca fermantasyona başvururlar. Bunlara "Geçici Anaerob" denir.

BAKTERİLERİN ÜREMELERİ
a. Bölünerek Çoğalma
Bütün bakteri türlerinin esas üreme şekli bölünmedir. bölünme eşeysiz üreme biçimidir. Su, besin maddesi ve sıcaklığın uygun olduğu ortamlarda çok hızlı bölünürler. bu bölünmeler her 20 dakikada bir gerçekleşir. Böylece geometrik olarak artmaya başlarlar. ancak bu artış sürekli değildir. Çünkü zamanla ortam sıcaklığı artar, asitler ve CO2 birikir, besin maddeleri tükenir. Bunlar bakteriler için öldürücü doza ulaşınca geometrik artış bozulur. belli değerden sonra artış yerine azalma görülür. Böylece bakteri populasyonları da dengelenmiş olur.
Bakterilerin bölünmeleri mitoza benzer. ancak çekirdek zarı ve belli bir kromozom sayısı olmadığı için tam bir mitoz değildir. Buna Amitoz Bölünme denir.
b. Sporlanma
Bazı bakteri türleri yaşadıkları ortam şartları bozulunca endospor oluşturarak kötü şartları geçirirler. Endosporlar, kalıtım materyalinin çok az bir sitoplazmayla beraber çevrilmiş halidir. ortam şartları normale dönünce çeper çatlar, endospor gelişerek normal bakteriyi meydana getirir.
Endosporlarda metabolik faaliyetler minimum seviyededir. bu şekilde uzun yıllar yaşayabilirler. olumsuz şartlar olan yüksek ısıdan, kuraklıktan, donmadan ve besinsizlikten etkilenmezler. 60 yıl canlı kalan bakteri sporları tespit edilmiştir. Normal bakteri hücrelerinin tamamı 100OC'de ölürken endosporlar ancak 120OC'de 15-20 dakika kalırsa ölürler. Soğuk ortamlarda da aynı oranda dayanıklıdırlar. Bazı türlerde bir bakteriden birden çok endospor meydana gelebilir.
c. Eşeyli Üreme (Kojugasyon)
bakteriler bölünerek çok hızlı üremelerine, olumsuz şartları da endospor oluşturarak geçirmelerine rağmen, düzensiz de olsa eşeyli üremeyi gerçekleştirirler. Çünkü bu sayede kalıtsal çeşitliliklerini artarak değişen ortamlara uyum yapma imkanı bulurlar. Bu çeşitliliğe ise Kalıtsal Varyasyon denir.
Konjugasyon (kavuşma) esnasında DNA yapısı farklı iki bakteri yan yana gelerek aralarında geçici bir zardan köprü oluştururlar. bu köprü aracılığı ile DNA parçalarını değiştirirler. Sonra ayrılarak bölünmelerine devam ederler. Dikkat edilirse çok hücreli canlılarda görülen eşeyli üremeden çok farklı bir eşeyli üreme oluşmaktadır. Bunlarda gamet oluşumu ve döllenme yoktur.
Bakteriler diğer canlılara göre daha kolay mutasyona uğrarlar. Mutasyon genellikle zararlı ve öldürücü olmakla beraber, bakterilerde bazen olumlu sonuçlar veren faydalı mutasyonlar oluşabilmektedir. Bugün bakteriler besin (kültür) ortamlarında yetiştirilerek incelenmektedir. En iyi geliştikleri kültür ortamı et suyudur.

Gram boyasına göre:
Gram boyasındaki bilim adamının bulduğu boyayla bakteriler boyanırsa ( Mor – Mavi renk )
Gram ( +), boyanmazsa Gram ( - ) olur. Boyanmadaki neden Hücre duvarlarındaki farklılık nedeniyledir. Gram negatif 2 tabakalı hücre duvarları vardır. İçte peptidoglikon, dışta Karbonhidrat + lipid’ den oluşmuştur.

Sterilizasyon: Bir ortamdaki canlının ve canlı sporların ortadan kalkmasıdır.
Pastörizasyon: Canlı bakteri ortadan kalkar. Sporları ise canlı kalır.

YARARLI VE ZARARLI BAKTERİLER

Yeryüzünde bakterilerin bulunmadığı bir tek nokta bile yoktur denebilir. Bu küçük canlılar topraktan okyanusların derinliklerine ve havaya kadar her ortamda yaşayabilir. Yiyeceklerin bozulmasının nedeni genellikle bakterilerdir. Daha da önemlisi insan ve hastalıklarının büyük bölümü ile bazı bitki hastalıkları bakterilerden ileri gelir. Buna karşılık bazıları, özellikle ölmüş bitki ve hayvanların çürümesini sağlayan bakteriler çok yaralıdır. Bunlar ölü dokuları parçalayarak canlıların yapısındaki temel maddelerin ayrılmasına yardımcı olur. Bu maddeler de yeniden toprağa, havaya ya da suya karışarak öbür canlıların beslenmesinde rol oynar. Eğer bu bakteriler olmasaydı bütün yeryüzü ölü bitki artıkları ve hayvan leşleriyle kaplanırdı.

Bakterilerin sanayi ve tarımda da çeşitli yararları vardır. Hayvan postlarının sepilenerek (tabaklanarak) ayakkabı ya da buna benzer deri eşya yapımına elverişli duruma getirilmesinde, bu postlardaki kılların gevşemesini ve kolayca temizlenmesini sağlayan bakterilere iş düşer. Keten dokumaların yapımında da, keten liflerini saran yapışkan maddeyi çözerek lifleri ayırmak için bu lifler suya bastırılır ve bakterilerin yardımıyla üstündeki yapışkan sıvıdan temizlenir. Hoş kokulu ve lezzetli peynirlerin çoğu da bu özelliklerini bakterilere borçludur. Bazı bakteriler ise çay yapraklarının olgunlaştırılarak kararmasını sağlar.Genetik mühendisleri bakterileri özel işlemlerden geçirip değişime uğratarak aşı, ilaç, hormon ve öbür kimyasal maddelerin yapımında kullanılırlar.

Soluduğunuz havanın beşte dördünü oluşturan azot gazı bitkilerin büyümesi için gerekli olan bir maddedir. Ama bitkiler bu elementi gaz halindeyken dokularına alıp yararlanmazlar. Azotu nitrat denen tuzlarına dönüştürerek bitkilerin kullanabileceği duruma getiren de gene bazı bakterilerdir.

İnsanlarda ve hayvanlarda çeşitli hastalıklara yol açan bakteriler, hasta bir insana dokunmakla, aynı havayı solumakta ya da bakterilerin üremiş olduğu yiyecek ve içeceklerle sağlıklı insanlara da bulaşır. Tifo, kolera, verem, zatürree ve cüzam bakterilerden kaynaklanan hastalıkların yalnızca birkaçıdır. Açık yaralardan vücuda giren bazı bakterilerde kangrene yol açar.

Buna karşılık vücutta bazı bakterilerin bulunması sağlık açısından zorunludur örneğin kalınbağırsakta yaşayan yararlı bakteriler besinlerin sindirilmesine yardımcı olur ve yiyeceklerin çok az bir bölümü ile kendileri yetinip geri kalanının bağırsaklardan emilmesini sağlar. Antibiyotikler bu bağırsak bakterilerinin çoğunu öldürdüğünden,bilinçsiz ve gereksiz antibiyotik kullanımı ishale ve buna benzer hafif sindirim bozukluklarına yol açabilir.

Leeuwenhoek’un 1683’te İngiltere’deki Kraliyet Derneği’ne bakterilerin çizimlerini göndermiş olmasına karşılık, bilim adamlarının bu buluştan yararlanmaları için 100 yıl geçmesi gerekti. 18. Yüzyılda bazı bilim adamları bu mikroskobik canlıların hastalıkların etkeni olabileceğini öne sürdü. Ama birçoğu da bu canlıların çürümenin nedeni değil sonucu olduğuna inanıyordu. Sonunda 1860’da Fransız mikrobiyoloji bilgini Louis Pasteur bakterilerin çürüme ürünü değil, ikiye bölünerek çoğalan canlılar olduğunu kanıtladı. Pasteur’den kısa bir süre sonra Alman bilgin Robert Koch da laboratuarındaki bir besi yerinde bakterilerin üremesini sağladı. Bakterilerin hastalık yapıcı etkisi bulunduktan sonra, vücudun zararlı bakterilere karşı savaşabilmesi için aşı ve serum gibi koruyucu yöntemler bulundu. Günümüzde, vücudun iç dokularına yerleşmiş olan bakterileri öldürmek için penisilin ve streptomisin gibi antibiyotikler, deri üzerindeki ve açık yaralardaki bakterileri öldürmek için de antiseptikler kullanılır.

ÖLÜMCÜL OLABİLİRLER

Sağlıksız koşullarda bekletilen besinler, bakteriler tarafından bozulabilir. Stafilakoklar, Streptokoklar ve Salmonellalar gibi besin bozucu bakteriler, zehirli toksinler üretirler. Bozulan besinin insanlar tarafından tüketilmesiyse ağır hastalıklara yol açar. Sağlıksız koşullarda işlenen konservelenmiş ve tütsülenmiş besinlerde üreyen Clostridium botulinum türü bakteri, bir toksin üreterek, ‘botülizm’ adı verilen ve çoğunlukla ölümle sonuçlanan bir hastalığa neden olmaktadır.

BAKTERİLERİN YOK EDİLMESİ

Yukarıda sözü edilen kimyasal maddeler, insan bedeni için oldukça zehirli sayıldıklarından ağız yoluyla alınmamaları gerekir. Ama antibiyotikler, canlı organizmalar (genellikle bakteriler ve küflerden yararlanılır) tarafından üretilmelerine karşın, ağız yoluyla alındıklarında bakterileri öldürür ya da üremelerini engellerler; mikroplara karşı etkenlerse antibiyotiklerle aynı işlevi gören doğal ya da yapay kimyasal maddelerdir.