BAKTERİLER

Bakteriler, monera aleminde yer alır ve prokaryot hücreli canlılardır. Hollandalı bir kumaş tüccarı olan Leeuwenhoek´un en büyük merakı, çıplak gözle görülmeyecek kadar küçük nesneleri kendi yaptığı merceklerle incelemekti. Bazıları bir toplu iğne başı büyüklüğünde olan bu küçük ama güçlü mercekler nesneleri 200 kez büyüte biliyordu .

Leeuwenhoek bu merceklerle önce durgun bir sudaki küçük hayvancıkları, ardından daha küçük olan bakterileri görmeyi başardı. Daha sonra kendi tükürüğündeki bakterileri gözlemleyerek şekillerini çizen Leeuwenhoek , böylece yepyeni bir, alemi gözle görülmeyen canlıların dünyasını keşfetmiş oldu ve bu görüş alanında hareket eden çeşitli küçük organizmalar bulunduğunu görerek hayret etmiş heyecanlanmış ,gördüklerini hemen İngiliz Kraliyet Bilim derneğine bildirmiştir.

Leeuwenhoek'un bu görüşü yeryüzünde gözle görülmeyen bir canlılar aleminin bulunduğunu ortaya koymuştur. Bu alem bakterilerdir. Bununla beraber mikroskobun keşfi ile bilim adamlarının bakteriler üzerinde çalışmaya başlamaları arasında çok uzun zaman geçmiş, Yunanca küçük çubuk anlamına gelen bakteri (bacterium) kelimesi bilim sözlüğüne ancak 19 yüzyılda geçmiştir. 19.yüz yıl ve daha önceleri birçok hastalıkların hasta olan insanların vücutlarından çıkan irin ,kan… gibi sıvılarla bulaştığına inanılıyordu.

19. yüzyılın son yarısında başta Louis Pasteur ve Robert Koch olmak üzere bir çok bilginin araştırmaları sonucunda, bulaşıcı hastalıkların sebeplerinin mikroskobik organizmalar olduğu anlaşılmıştır. Bu araştırmalardan anlaşılmıştır ki, her hastalık özel bir bakteri tarafından meydana gelmektedir. Bakteriler ne bitki nede hayvandırlar. Mikroskobun bulunmasından önce yeryüzündeki bütün canlılar bitkiler ve hayvanlar diye iki ana guruba ayrılıyordu.

Bu grupların her ikisiyle de ortak özelikleri olmayan yeni canlıların varlığı anlaşılınca, bütün bu mikro organizmalar, yani mikroskobik canlılar ayrı bir alemde toplandı. Ama hücrenin iç yapısını inceleme olanağı veren çok daha küçük mikropların geliştirilmesinden sonra bütün tek hücreli canlıların aynı yapıda olmadığı anlaşıldı ve yeni bir sınıflandırma gerekti.bu sınıflandırmaya göre bakteriler bütün çok hücreli hayvanların, bitkilerin ve mantarların yanı sıra hayvanlara benzeyen tek hücrelilerin toplandığı ökaryot (eukaryote)üst aleminden prokaryot (prokaryate) üst aleminin üyeleri sayılır.

BAKTERİLERİN GENEL ÖZELİKLERİ

Bakteriler ışık mikroskobu ile görülebilecek kadar küçük canlılardır. Büyüklükleri mikron ile ölçülür. Genelikle 2-10 mik-ron boyunda, 1-2 mikron genişliğinde olabilir. Bütün bakteriler son derece küçüktür. 10 bin tanesi yan yana dizildiğinde yaklaşık 2,5 cm ‘yi bulur. Genelde bu bakteri dizisini kolay kolay göremezsiniz , çünkü bu minik canlıların çoğu renksizdir. Bu yüzden bakterileri mikroskopta inceleye bilmek için, ortama özel boyalar katarak renklendirmek gerekir. Bakteriler iki hücre örtüsüne sahiptir. İç kısımda hücre zarı bulunur;hücre zarının üstünde proteğin, karbonhidrat ve yağlardan oluşan hücre duvarı (= çeper) vardır.

Bazı bakterilerde hücre duvarına ek olarak, polisakaritlerden oluşmuş, koruyucu bir kapsül bulunur. Bakteri sitoplazmasının birleşimindeki maddeler ökaryot hücrelerin sitoplazmasına benzer. Sitoplazmanın %90'nı sudur. Sitoplazma içinde RNA, DNA, glikojen, proteğin yağ tanecikleri, ribozomlar görülür. Mitokondri, çekirdek, endoplazmik retikulum, golgi aygıtı gibi zarla çevrili özel yapılar yoktur. Oksijenli solunum yapan bakterilerde mezozom denilen zar katlantıları vardır. Mezozom,ökaryat hücrelerdeki mitokondrinin görevini yapar. Solunum enzimleri mezozom zarlarında ve stoplazmada bulunur. Kalıtım maddesi, çekirdek alanı denilen kısımda halkasal yapıda olan DNA molekülünden ibarettir.

Bakteri DNA'sının üzerinde proteğin kılıf yoktur. Bakteri stoplazmasında, bakteri DNA'sından daha küçük yapılar da vardır. Plazmik denilen bu DNA halkalarının sayısı 1-10 arasında değişir. Bakterinin antiboyotiğe yada kimyasal maddeye kazandığı direnç gibi kromozom ile ilgili olmayan özellikler, bir bakteriden diğer bakteriye plazmit ile taşınabilmektedir. Plazmitlerin üreme ile ilgisi yoktur.

Bazı bakterilerin suda aktif hareketi, kamçı denilen uzantılarla sağlanır. Yuvarlak bakterilerde kamçı yoktur, hareketleri pasiftir. Daha çok çubuk ve spiral bakteriler kamçılıdır. Bakteriler toz parçacıklarına su damlacıklarına tutunarak havada ve suda uzak mesafelere taşınabilir. Uygun olmayan ortamlarda bazı bakterilerde ısıya, kuraklığa dayanıklı endospor oluşur. Endospor, üremede görevli değildir. Olumsuz koşullara dayanıklılığı olan metobolizmesı yavaşlamış yapılardır. Şartlar uygun olduğunda endospardan tekrar bakteri oluşur. Birçok bakteri 100ºc'ta ölür; fakat endosparlar ölmez. Bazı endosparlar 121ºc'ta , 15 dakika kalırsa ölür.

BAKTERİLERDE ÇOĞALMA

Bakteriler ikiye bölünerek çoğalır. Eğer ortamda yeterince besin varsa ve bütün koşullar uygunsa bir tek bakteriden 15 saat içerisinde birmilyon bakteri üreyebilir. Ama bu bölünme hep aynı hızla sürmez. Çünkü hem ortamdaki besin bu kadar büyük bir koloniye yetmez hemde bölünme sırasında açığa çıkan asitler bakterilerin üremesini durdurur. Bakteriler eşeyli ve eşeysiz olmak üzere iki şekilde çoğalır. Bakterilerin eşeysiz üremeleri: Enine bölünme ile olur. İki bölünme arasındaki evre çok kısadır ve bakterilerin hızla çoğalmasına neden olur. Uygun şartlarda 20-25 dakikada bölünerek çoğalırlar. Bakterilerde eşeyli üreme (Konjugasyon):

Bazı bakteriler kalıtım maddesinin bir kısmını aynı türden diğer bir bakteriye aktarabilirler. Buna Eşeyli Üreme denir. Bakteriler eşeyli üreme ile yen gen üzerine sahip oldukları için daha dayanıklı formlar meydana gelebilir. BAKTERİLERİN YAPISI: Bakterilerde daha kompleks bir yapıya malik olan bitki ve hayvan hücrelerinde olduğu gibi tipik bir çekirdek yoktur. Bilindiği gibi bitki ve hayvan hücrelerinde çekirdekde bir veya iki çekirderçik vardır ve bir çekirdek zarıyla çevrilidir. Mitoz yolu ile bölünürler.

Bakterilerde ise çekirdekçik, çekirdek zarı yoktur ve tipik bir mitoz görülmez. Fakat kalıtım materyalinin iletimi için özel bir mekanizme vardır. Bakterilerde de kalıtımı tayin eden genlerin bulunduğu bu genlerin de diğer organizmalarının kromozomlarında olduğu gibi (Bir tespih veya boncuk dizisi şeklinde sıralandığı sanılmaktadır. Bugün kompleks canlı hücrelerde DNA'nın kalıtım materyelini taşıdığını biliyoruz. Eğer iyi boyanmış bakteriler dikkatle incelenirse, DNA moleküllerinin kuvvetle boyanan bir veya iki yapı halinde hücrelerde toplanmış oldukları görülür.

Bakterilerin bölünmesinden kısa bir zaman önce bu DNA yapıları kendilerini eşler ve oğul hücrelere eşit olarak geçerler. Bu durumda DNA yapıları bölünen komleks hücrelerdeki eşlenen kromozomlara benzemektedirler. Bu gün bakteri kromozomları elektron mikroskobu ile daha iyi gözlenebilmektedir. Yine elektron mikroskobu ile yapılan incelemede, bakteri hücrelerinde küçük kofullar, ribozomlar ve depo edilmiş besin taneleri görülür. Bütün hücreler gibi bakterilerin yapısında su önemlidir. Bakteri hücrelerinin %90'ı sudur. Erimiş maddelerin hücrenin içine veya dışına geçişi hücre zarı tarafından düzenlenir.

Hücre solunumu bakımından önemli olan enzimleri taşıyan mitokondrilere bakterilerde rastlanmıştır. Bazı bakteri türlerinde enzimler hücre içine dağılmış veya hücre zarına yerleşmişlerdir. Bakteri hücrelerinin zarları protein ve karbonhidratlardan meydana gelmiş kompleks bir yapıdır. Bu güne kadar bitkilerde olduğu gibi sülüloza rastlanmıştır.

Ayrıca verem basilleri gibi bazı bakterilerde hücre zarını çevreleyen muma benzeyen yapışkan bir kapsülde bulunur. Bakterilerin Hareketi: Bakteriler pasif veya aktif olarak hareket ederler. Pasif hareketli bakterilerin bulunduğu sıvı ortamda sıvının hareketine göre yer değiştirmesi demektir. Fakat birçok bakteriler ince uzun iplikçiklere (bunlara sil de denir) benzer kamçılar sayesinde aktif olarak hareket ederler. Kamçıların ucu hücrenin stoplazması içine gömülmüştür.

Bakterilerin kamçıları ancak özel bir şekilde boyandıktan sonra görülebilir. Kamçılar bazı bakterilerde bir tane bazılarında birden fazla demet halinde Lafotriks bazılarında da hücrenin her tarafından çıkmış Peritriks olarak bulunur. Bakterilerin üremesi: Bakteriler ekseriyetle bölünme ile ürerler. Elverişli şartlarda hücreler tahmini olarak 20 dakikada bir defa bölünürler. Şartların bozulmadığı farzolunursa 24 saatte bir bakteriden 200 ton ağırlığında bakteri meydana geleceği anlaşılır. Fakat besinsizlik ve bakterilerin salgıladıkları zehirler, ortamı elverişsiz hale getirdiğinden, bu değer hiçbir zaman bulunmaz.

Birçok bakterilerde böyle hallerde spor meydana getirirler: Hücre suyunu kaybeder, plazma büzülür ve kendine dayanıklı yeni bir zar yapar. Sporun oluşu sona erdiği zaman hücrenin zarı erir ve spor serbest kalır. Sporlar elverişli şartlarda 100-120º ve 250ºde Sıcaklığa, kurumaya birçok zehirli maddelere belirli bir müddet dayanabilirler. Bundan anlaşılır ki, sporlanma bazı bakterilerin neslinin korunması için alınmış bir tedbirdir. Hava ile her tarafa yayılan sporlar elverişli şartlarda çimlenir ve tekrar faaliyetlerine başlar .

Bakterilerin beslenmesi:
Bütün canlılar gibi bakterilerde yaşama ve üremeleri için beslenmeye yani enerjiye ihtiyaçları vardır. Bakteriler genel olarak hetetrof organızmalardır. Yani sentez yolu ile inorganik bileşiklerden organik bileşikler yapamazlar. Halbuki bu organizmaların da diğer bütün organizmalar gibi organik bileşiklere, vitaminlere ihtiyaçları vardır. Bakteriler için enerji kaynağı yaşadıkları ortamdaki organik bileşiklerdir. Bakteriler ihtiyaçları olan organik bileşikleri alışlarındaki özelliklere göre:

a)Saprofit Beslenme: Toprakta yaşayan birçok bakteriler ihtiyaçları olan organik besinleri toprakta bitki ve hayvanların çürümesinden arta kalan organik bileşiklerden alırlar. Bundan başka bazı mayalanma olaylarında bakterilerin büyük rolü vardır. Özel olarak sütten yoğurt ve peynir haline gelmesi bakterilerle olur. Bu bakımdan bir kısım bakteriler faydalı organizmalar olarak kabul edilirler.

b)Parazit Beslenme: Bazı bakteriler gerekli olan glikoz, aminoasit ve vitaminler gibi maddeleri sağlamak için canlı organizmaların enzimlerine ihtiyaçları vardır. İşte böyle olan bakteriler mutlaka bir canlı üzerinde yaşar. Bu şekil beslenmeye parazit beslenme, bu gibi canlılarada parazit adı verilir. Birçok parazit bakteriler hastalıklara sebep olur ve bazende üzerinde yaşadıkları canlının ölümüne sebep olurlar. Bu tip bakterilere patejen bakteriler adı verilir. Patojen bakteriler çok zehirli toksinler salgılarlar. Yaşadığı ortama en iyi uymuş olan parazit yaşadığı canlıyı öldürmeyen parazittir. Zira bir parazit yaşadığı canlıyı öldürdüğü zaman barınacak yerini kaybetmiş demektir. Bu nedenle en iyi parazit konağına zarar vermeyen, hatta faydası dokunan parazittir. Mesela bazı bakteriler konaklarının çok ihtiyaç duyduğu vitaminleri sağlarlar. İnsanın sindirim borusunda bulunan bu tip bakterilerden bazıları K vitamini, hatta bazıları da B grubu vitaminlerinin sentezlerini yaparak insana faydalı olurlar.

c) Ototrof Beslenme: Bazı bakteriler, basit organik bileşikleri basit inorganik bileşiklerden sentezleyebilirler. Ototrof türlerin bir kaçı fotosentez bile yapar. Bunların yeşil bitkilerde klorofile benzer pigmentleri vardır. Diğer ototrof bakteriler ihtiyaçları olan organik maddeleri sentezlemek için gerekli enerjiyi demir, kükürt, hidrojen veya azot bileşikleri gibi inorganik maddelerin oksidasyonundan elde ederler. Bu söylediğimiz bakterilerin sentez olayına daha çok kemosentez adı verilir.

Sonuç:Eğer saprofit bakterilerin faydalarının küçümser, parazit olanların insan ve hayvanların hastalanmasına, ölümüne sebep olduklarını düşünürsek çok zararlı varlıklar oldukları kabul edilir. Gerçekte ise bakteriler ölen organizmaların organik maddelerine ayrıştırarak tekrar basit bileşikler haline getirilerek bitkilerin faydalanabileceği maddeler haline getirdiklerinden tabiat bakımından faydalı varlıklar olarak kabul edilmelidirler. Zira eğer bakteriler olmasaydı yeryüzü ölen bitki ve hayvan cesetleriyle dolacak, bitkilerin beslenme ve yaşamaları için gereken toprak bulunmayacak yeryüzü besinsiz kalacaktı.

Bakterilerin Sınıflandırılması:
BAKTERİLER MORFOLOJİK, HÜCRESEL VE FİZYOLOJİK ÖZELLİKLERİNE GÖRE SINIFLANDIRILIR. BÜTÜN BAKTERİLER DÖRT ŞUBEYE AYRILIR, BUNLARDA SINIFLARA VE TAKIMLARA BÖLÜNÜR.

Bakterilerin sınıflandırılması, türler arasında bulunan akrabalık ilişkilerine göre yapılan ökaryot sınıflandırılmasına pek benzemez. Bakteriler için tür kavramı genetik bir gerçeklikten çok kavramsal bir anlayıştan kaynaklanır. Bugün bilinen binlerce türün sınıflandırılması herşeyden önce benzerliklere dayanır. Bu bakteri sistematiği kurmak için kullanılan ölçütler, sitofizyozlajik özelliklerin tümüne dayalı bir hiyerarşiden kaynaklanır.

Üç türlü sınıflandırma sistemi vardır: D.H. Bergey tarafından yapılan “Amerikan” sistematiği N.A.Krassilnikov tarafından önerilen “Rus” sistematiği ve A.R.Pretev tarafından 1933'te ortaya atılan “Fransız” sistematiği Bu üç sistemde her tür, mesela hayvanların ve bitkiler uluslar arası iki sözcüklü bir isimle adlandırılır. Buradaki ilk terin türün ait olduğu cinsi, ikinci terim ise türü belirtir: Escherichiacoli, Fransiz A.R.Pretov tarafından önerilen sistematik dört şube öngörür. Özbakteriler (Eubacteria) Bunlar basit, farklılaşmış, değişik şekiller, gösteren bakterilerdir. Küresel, silindirik veya sülfür içeren inklüzyon granüllerinden yoksundurlar. Bu şube iki sınıfa ayrılır: Üçer takımdan oluşan sporlanmasızlar ve gene üç takımdan oluşan sporlananlar. Mikro Bakteriler (Myro bacterial) Çomak şeklindedir; bazıları dallanmış ve yabancı miselyumlu olabilir. Bunlar üç sınıfa ayrılır.

Actinomycetales sınıfındakiler bazen ilkel bir yabancı miselyum taşır ve genellikle hareketsizdir. İki takım halinde incelenir. Actina bacteriales ve mycobacteriales. Yaşam çevrime boyuncaa üç evre (büyüme, uyuma,üreme) geçiren Myxobacteriales sınıfındakiler de üç takıma ayrılır. Myxococales angia bacteriales ve osperangiates. Üçüncü sınıf olan Az-oto bacteriales karmaşık bir yaşam çevrimi gösterir.

Algo bakteriler (Algo bacteria)= Bunlar suda yaşayan, mavi su yosunlarına yakın bakterilerdirler. Kamçıları yardımıyla veya kayarak hareket eder. Çoğu kendi beslektir. Fotosentez yapar ve çoğu aneerabi olarak yaşayabilir. Bu şube iki sınıfa ayrılır: Demiroksitten bir kılıfta kapla olan iki takımdan (Chiomydobacteriales ve caulo bacteriales) oluşan siderobacteriales ile kükürt ve ışığa ihtiyaç duyan ve bitkisel karakterli hücrelerden oluşan Thiobacteriales.

Bu sınıfta üç takıma ayrılır. ; Chodobacteriales (kırmızı hücreler). Chlorobacteriales (fotosentez) yapan sülfo bakteriler) ve beggiatoales (renksiz sülfo bakteriler) Protozoo bakteriler (Protozoobacteria)= Bu spiral şekilli bakteriler helisel(sarmal) sürünmeye veya burgu gibi dönmeyle hareket ederler. Bu şubedekilerin hepsi bir arada toplanır: Spirochetales. Bunların hücresel yapısı eksen iplikçiyleriyle kuşatılmıştır. Dönme ve bükülme hareketlerine elverişlidir. Hepsi kendibeslektir ve bazıları insanlar ve hayvanlar için asalak veya patojendir (hastalık yapıcı)

GENETİK ASALAKLAR

Amerikalı biyolog Barbara MoClintack 1940'lı yıllarda mısırda tanelerin yer yer rensizleşmesine yol açan mutasyonların meydana geldiğini saptamıştı. Bu mutasyonların mekanizması ancak 1960'lı yıllarda anlaşıldı. Kromozomlar üzerinde yer değiştirilebilen “sıçrayan genler”'in söz konusu mutasyona yol açtığı belirlendi ve bu genlere transpazon adı verildi. Transpozanlar, mısır tanesinin rengini belirleyen bir genin içine girdiğinde o geni etkisiz hale getirmekte, kramozomun bir başka bölgesine sıçradığında ise gen tekrar eski etkisine kavuşmaktadır. Bakterilerde iki çeşit transpozan bulunur.

Bunların en basitleri takılma transpozonlarıdır; bunların kısa nükleotit zincirinde yalnız bir transpozaz enzimini kaldırmaya yarayan genetik bilgi bulunur, birde zincirin iki ucunda tekrarlanan birer dizilim vardır. En karmaşık transpozanlarsa yaklaşık 5000 nükleotitten oluşur ve üzerinde bir çok transpozaz enzimini kodlamaya yarayan baz dizilimlerinden başka bir de bakterilerinin antibiyotiğe dirençli olmasını sağlayan gen dizilimleri bulunur.

Bakteri tarnspozanları çoğu zaman plazmatitlerin üzerinde yer alır. Plazlerle birlikte çoğalarak bakterileri antibiyotiklere karşı dirençli hale getirir ve plazmitlerle birlikte başka bakterilere aktarıldığında, o bakterilere de aynı özelliği kazandırır. PLAZMİTLER Bakterilerde değirmi biçimde bir tek kramozom bulunur. Ama bazen bu kromozoma ek olarak 1 ila 50 kadar çember biçiminde küçük DNA molekülünede rastlanır. Bunlar plazmitlerdir. Plazmitler, bakteri kromozomundan mağımsız olarak eşlenebilir ve bir veya birden çok gen içerir. Bu genlerden bazılarına “F faktörleri” denir. F faktörleri, iki bakterinin bir araya gelecek genetik varlıklarının bir bölümünü değiş tokuş etmesini sağlar. Bakteri kavuşması denen bul olgu, eşeyli üremeye benzetilebilir. Diğer genlerse, tekrarlanan baz dizilimleriyle sonlanan transpozonlar, transpozaz dizilimleri ve direnç genleridir. Gerektiğinde mesela antibiyotik tedavisi gören bir hastanın hücrelerindeki bakteri plazmitleri, bakteri kromozomundan bağımsız olarak çoğalır ve F faktörlerinin uyarısıyla bir araya gelen bakterilerden birinden diğerine aktarılarak yayılır.

Böylelikle plazmitler, bakteri kolonilerinin antibiyotikten zarar görmesini engeller. Bu nedenle, mesela belsoğukluğuna yol açan gonokok gibi birçok patojen (hastalık yapıcı) bakteri türü antibiyotiğe karşı dirençli hale geldiğinden, bazı cinsel yolla bulaşan hastalıkların tedavisi güçleşebilir. Ama bazı plazmitler, bakteri için yararlı gen taşımaz. Bu plazmitlerin bakteride asalak bir yaşam sürer. Bakteri onlardan bir yarar sağlamadığı gibi, onlar olmaksızın da çoğalabilir. Böyle olmakla birlikte plazmitler, genetik mühendislerinin vazgeçilmez araçlarındandır, onlara dışarıdan yabancı genler eklenerek klonlaştırma çalışmaları yapılabilir.

Kesme, Kaynaştırma ve Çoğalma; Bakterilerde genetik monipülasyon yapabilmek için, önce bir organizmadan (mesela insandan) alınan hücrelerin kromozomlarından, DNA molekülü elde edilir, sonra bu molekül kesme enzimleri yardımıyla kesilerek kücük parçalara ayrılı. Daha sonra, bakteri hücresinde bulunan plazmit DNA'sı çıkarılır. Bir kesme enzimi kullanılarak bu değişimi DNA açılır ve insandan elde edilmiş DNA parçacıkları ile bir araya getirilir. DNA'ları bir birine ekleyebilen ligaz enzimi kullanılarak bu parçacıklar birbirine eklenir. Böylece bir veya birçok insan genini taşıyan plazmitler elde edilir. Bu yeniden düzenlenmiş plazmitler, tekrar bakterilere sokulur ve bakteriler çoğaldıkça istenilen gen veya genleri sentezleyen koloniler veya klonlar oluşturur