Mikroorganizmalarda Üreme ve Çoğalma, Üreyen Mikroorganizmalar
Mikroorganizmaların çoğalması, ortamdaki aminoasitlerin, karbonhidratların ve suyun kullanılabilirliği ile yakından ilişkilidir. Zorunlu hücre içi paraziti mikroorganizmalar, (viruslar, kan protozoonları, riketsiyalar, vs) canlı ortamlarda (embriyolu yumurta, deney hayvanları, doku kültürü) üreyebilirler. Bakteriler maya ve mantarların büyük bir çoğunluğu ise laboratuvarda hazırlanan besiyerlerinde üretilinebilinirler.
Mikroorganizmalar uygun ortamlarda kendilerine has bir hızda ürerler ki buna Jenerasyon süresi denir. Bakterilerde bir hücrenin bölünerek 2 hücre haline geçmesi için gereken süreye bir jenerasyon süresi denilir. Bu süre Pseudomonas aeruginosa'da 10 dakika iken, E.coli'de 18-20 dakika, Staph. aureus'ta 27-30 dakika, Br. melitensis'te 60-70 dak., Mycobacterium tuberculosis'te ise 790-930 dak. kadardır. Optimum şartlar devam ettiği sürece adı geçen bakteriler kendi jenerasyon süreleri içerisinde 2'ye katlanarak ürerler. Her cins ve tür için farklı olan belirli bir sayıya ulaştıklarında konakçıyı hastalandırırlar, hatta öldürürler.
Mikroorganizmaların Üremeleri Üzerine Fiziksel Kimyasal ve Biyolojik Faktörlerin Etkileri
Mikroorganizmalar, üredikleri çevre şartları uygun (besin, su, ısı, ışık, vs) olduğu sürece, ortamın ve genetik yapılarının izin verdiği sınırlar içerisinde üreyip çoğalmalarına devam ederler. Ortamın optimum fiziksel ve/veya kimyasal şartlarının değişmesi üremeyi olumsuz etkiler. Hatta bazı şartlar ölmelerine yol açar.
Fiziksel Faktörler
Isının Etkisi
Mikroorganizmalar kendi türlerine özgü ısı derecelerinde üremelerini devam ettirirler. Mikroorganizmaların minimum ve maksimum sınırlar arasında en iyi üreme gösterdikleri ısı derecesine optimal ısı denir. Optimum üreme ısısı, minimum üreme ısısından 20-30°C daha yüksek olmasına karşın, maksimum üreme ısısından 5-10°C daha düşüktür. Mikroorganizmalar minimal ısı derecesinin altında genellikle üremelerini durdurmalarına rağmen canlılıklarını muhafaza ederler. Maksimum üreme ısısının üzerinde üreyemedikleri gibi ısının artışına bağlı olarak ölümler başlar.
Patojen mikroorganizmalardaki optimum üreme ısı dereceleri, adapte oldukları konakçılarının vücut ısıları ile uyum içerisindedir. Ancak saprofit veya doğada yaşayan bakteriler ile maya ve mantarlarda optimum üreme ısıları ile maksimum ve minimum üreme ısıları değişebilmektedir.
Mikroorganizmalar optimum üreme ısılarına göre 3'e ayrılarak incelebilir.
1- Psikofil (Soğuk seven) Mikroorganizmalar. Toprakta, sularda, balıklarda ve soğuk kanlı hayvanlarda yaşayan, -5°C ile +20°C'de aktivite gösteren bakteri ve mantarlar bu gruba girerler.
2- Mezofil (Ilık seven) Mikroorganizmalar. Mezofil mikroorganizmalar, 20-45°C'ler arasında gelişme ve üreme özelliğinde olup, insan ve hayvanlarda enfeksiyon oluşturanlar bu gruptadır. Optimum üreme ısıları 35-42°C olup, genellikle 37°C'ya ayarlı etüvde inkübe edilerek üretilirler.
3- Termofîl (Sıcak seven) Mikroorganizmalar. Sıcak su kaynaklarında, hayvansal gübrelerde ve tropikal ülkelerde bulunan, optimal üreme ısıları 50-60°C olan mikroorganizmalar olup, pastörizasyon ısılarında canlı kalırlar. Bacillus stearot-hermophilus bu grup mikroorganizmalara en iyi örnektir.
Yüksek Isı. Mikroorganizmalar yüksek ısılarda ölürler. Psikofiller, 30-35°C'de, mezo-fillerin çoğunluğu 65°C'de 30 dakikada ve termofiller 80-90°C'de ölürler. Sporlu bakteriler, 110°C'de inaktive olurlar. Otoklavda (121°C'de 15-20 dakikada)ki rutubetli ısıda tüm mikroorganizmalar ölürler(sterilizasyon). Pastör fırınında (kuru ısıda) sterili-zasyon için 150-170°C'de en az 1 saat tutulmaları gerekir (Sterilizasyon bölümüne bakınız) .
Düşük Isı. Mikroorganizmalar, soğukta ölmezler. Sadece üremeleri yavaşlar veya durur. Bu özelliklerinden yararlanılarak saklanması gereken mikroorganizmalar buzdolabında, derin dondurucularda (-20, -40, -80°C'lerde) tutulurlar. Daha uzun süre saklamak için -196°C lik soğutma sağlayabilen sıvı azot (likit nitrojen) tanklarında tutulurlar. Mikroorganizmalar sıvı azot tanklarında canlılıklarını ve enfeksiyözitelerini yıllarca koruyabilirler. Bakteriler, viruslar maya ve mantarlar soğukta kurutularak (freeze drying) ve havası alınan ampuller/şişeler içerisinde (liyofilizasyon) tutularak oda ısısında bile saklanabilirler. Pratikte aşılarda, antiserumlarda ve penisilin grubu antibiyotiklerde liyofilizasyon uygulanmaktadır.
Mikroorganizmaların belli bir yoğunluk ve ortamda iken 10 dakika içerisinde öldüğü ısı derecesine termal ölüm noktası denir. Belirli bir ısı derecesinde tüm mikroorganizmaların ölmesi için gerekli süreye de termal ölüm süresi denir.
Rutubetin Etkisi
Mikroorganizmaların üremeleri ve çoğalmaları için besinleri hücre içine alabilmeleri için besinlerin su içerisinde erimiş halde olmaları gerekir. Eğer ortamda yeterince su olmaz ise üremelerinde yavaşlama, durma, şekil değiştirme hatta ölme görülebilir. Mantarlar bakterilere göre nemli ortamı daha çok severler. Bu yüzden mikotik enfeksiyonlar daha çok vücudun koltuk altı, kasık gibi yerlerinde daha fazla rastlanır. Besinlerin saklanmasında ve korunmasında kurutmanın başka bir ifade ile nem oranın azaltılmasının önemi fazladır.
Kurumanın Etkisi
Mikroorganizmaların hücrelerinin ağırlığının %75-90'nını su oluşturur. Bu miktarın azalması, hücresel bir çok faaliyetin yavaşlamasına, durmasına yol açar. Bazı bakteriler kurumadan çok çabuk etkilenerek ölürlerken, bazı bakteriler (Stafilakoklar, Streptokoklar, Mikobakteriler, Laktobasiller, E.coli'ler ve sporlu bakteriler ile mantarlar) daha dayanıklıdırlar. Liyofilize edilerek kurutulan mikroorganizmaların (mikrocanlıya göre değişmekle birlikte) yaklaşık % 50'si ölmesine rağmen kalan miktar yıllarca sonra bile uygun şekilde sulandırma ile yaşatılabilinir.
Bakteri sporlarında % 5-20 kadar su bulunması ve çevrelerinin kalın bir zarla çevrili olması bunları çeşitli çevre şartlarına dayanıklı hale getirir.
Radyasyon Etkisi
Radiasyon, enerjinin boşlukta yada bir maddede dalgalar halinde yayılması olayıdır. Radiasyon, mikroorganizmalar üzerindeki etkisi genetik materyal (kromozomal DNA) üzerinde etkiyerek, mikrobial hücrelerin ölmelerine veya mutasyon uğramalarına sebep olur. Mikrobiyolojide ultraviyole ışınlarından, gamma ışınlarından, X ışınlarından ve ultrasonik vibrasyonlardan yararlanılarak mikroorganizmaların inaktivasyonlarına çalışılır.
Ultraviyole (iyonizan olmayan radiasyon) ışınları, pratikte civa buharlı lambalardan elde edilerek kullanılır, iyonizan olmayan radiasyon camdan geçemez ve derinliklere nüfuz edemez. Bu yüzden ameliyathanelerin, mikrobiyoloji laboratuvarlarının havasını, doğrudan yüzeyleri sterilize etmek için kullanılır. Ayrıca ısı ve kimyasal dezenfektanlarla bozulabilecek alet ve malzemelerin sterilizasyonunda kullanılır.
Gamma (iyonizan radiasyon) ışınları daha çok gıdalardaki mikroorganizmaların yok edilmesinde/azaltılmasında kullanılmaktadır.
Sonik vibrasyon ise bakteri hücrelerinin ses ötesi dalgalarla parçalanması için kullanılır.
Yüzey Gerilim Etkisi
Mikroorganizmalarda hücre duvarı ve sitoplazmik membranın yapısı yarıgeçirgen (semipermeabil) özelliktedir. Hücrenin metabolizma faaliyetlerinin dengede tutulabilmesi için mikroorganizmaların bulunduğu ortamdaki sıvı ile yüzey gerilimi arasındaki moleküler gerilimin de dengede (optimum şartlarda) olması gerekir. Hücreye temas eden sıvı yüzeyindeki moleküllerin yaptığı gerilim fazla olursa meydana gelen moleküler membran yüzünden ortamdan bakteri hücresine besin girişi zorlaşır ve hücre beslenemez. Aksi durumda ise (yüzey gerilim düşük ise) sıvı içerisindeki besin maddeleri bakteri hücresinin yüzeyinde toplanır. Bu durumda da hücreye besin vs giriş çıkışı güçleşir.
Sabunlar, deterjanlar, fenol ve safra gibi maddeler yüzey gerilimini düşürücü etki yaparlar. Sodium rcionaleate ve lipiodler yüzey gerilimini arttırıcı etki gösterirler.
Ozmotik Basıncın Etkisi
Mikroorganizmaların en iyi üreme gösterdikleri ortamın ozmotik basıncı, hücre içi ortamın ozmotik basıncı ile hemen hemen aynıdır. Eğer ortamın ozmotik basıncı azalmış ise (hipotonik ortam) dış ortamdan hücre içine aşırı sıvı gireceğinden bakteri hücresi şişer ve patlar ki buna plazmoptiz denir. Hipertonik ortamda ise hücre içinden dış ortama sıvı geçişi fazla olacağından bakteri hücresi büzüşür. Buna da plazmoliz denir.
Hidrostatik Basıncın Etkisi
Mikroorganizmalar hücre yapılarının dayanıklı olmalarından dolayı havalı ortamlarda 20 atmosfer basıncına kadar dayanırken okyanus derinliklerindeki bakteriler 10000 libre/inçlik hidrostatik basınçta bile hayatlarını sürdürürler. Mezofilik bakteriler yüksek basınçta, bazı yüzey yapılarını (flagella, pi-lus) kaybedebilirler ve bölünmelerini durdururlar.
