Bakteri
Bakteri, İlk hücrenin geliştiği en küçük, en basit yapılı bir hücreli mikroskopik canlılara verilen genel ad. Bir hücreli olan bakteriler, üremeleri için gerekli ham maddeyi ve kimyasal düzeneği kendileri sağlarlar.
Afrika'da bulunan ve günümüzden 3,5 milyar yıl öncesinden kaldığı anlaşılan fosilleşmiş bakteri hücresi, yeryüzünde yaşamın en eski örneğidir. Bakterileri inceleyen bilim dalına "bakteri bilim" adı verilir. Bakteri bilim, bir hücreli protozoalar, mantarlar ve yosunlar gibi her çeşit mikroorganizmayı inceleyen mikrobiyolojinin bir dalıdır. Tıbbi mikrobiyolojiyse, insanlarda ve hayvanlarda bulaşıcı hastalıklara yol açan hastalık etkeni organizmaları inceler.
Not: Bakteriler üç temel hücre bilimine göre sınıflandırılırlar. Küre biçimli köküsler ya da mikrokoklar; silindirimsi ya da çomak biçimli basiller (ortada): sarmal biçimli spiroketler (altta). Stafilakok türü bakteriler salkımlar biçiminde dizilmişlerdir. Diplokok türü bakteriler,genellikle iki kürenin bir zarla çevrelenmesiyle oluşurlar. Streptokok türü bakterilerse, zincirler oluşturarak dizilirler.
Basillerin çoğu "kamçı"larını su yüzüne vurarak serbestçe hareket edebilirler. Bazı türlerde, gövdenin çevresi kamçılarla çevrilidir; bazılarınınsa yalnızca bir tek kamçısı vardır. Basiller ısıya, susuzluğa ve zehirli kimyasal maddelere dirençli sporlar üretirler. Her spor olgunlaşarak yeni basiller oluşturur.
Spirillalar, hastalık yapıcı bir spiroket cinsi olan Leptospiralar gibi akordiyon biçiminde kıvrılabilirler.
Spirillum türleri bir sarmala oranla oldukça yumuşak bir eğri oluştururlar; esnek olan spiroketlerin tersine, serttirler ve hareket etmek için kamçılara gerek duyarlar. Öbür spirilla türleriyse, düzenli ya da düzensiz kıvrımlar oluştururlar.
Basitleştirilen bakterinin sert bir hücre çeperi ve yan geçirgen bir zarı vardır. Mezozom, bu zarın sitoplazma içine girmesiyle oluşur. Sitoplazmada proteinlerin bireşimini yapan RNA içeren ribozomlar gibi küçük canlılar vardır. Bakteri DNA'sı hücreden 1 000 kat uzundur ve daire biçimlidir. Bakterilerin çoğunda, kamçı bulunur.
BAKTERİ BOYUTLARI VE BULUNDUKLARI YERLER
Otuz trilyon bakteri, aşağı yukarı 28 gram gelir. Bakteriler mikron (metrenin milyonda biri) cinsinden ölçülür. Birçok türün genişliği 0,1 -4,0 mikron, boyuysa 0,2-50 mikron arasında değişir. Bakteriler aşağı yukarı her yerde bulunurlar. Yaklaşık 2 000 bakteri türü belirlenmiştir ve bunların çoğu, bulundukları ortamdaki öbür organizmaları yok ederler. Atmosferin oksijensiz en üst tabakasında, denizin 10 km dibinde, donmuş toprakta, sıcak su kaynaklarındaki kayalarda bile bakterilere rastlanabilir. Bazı bakteriler, uyuklama evresinde son derece dirençli olan sporlar biçimine dönüşür ve ancak saatlerce yüksek buhar basıncı altında tutularak yok edilebilirler.
BAKTERİLERİN SINIFLANDIRMASI
XIX. yy'da biyolojinin gelişmesiyle, bakterilerin bitki de, hayvan da olmadıkları ortaya konmuştur. Bakterilerin de, gerçek bitkiler gibi sert hücre çeperleri vardır; ama birçok bakteri türü hareket ederler ve enerjilerini, gelişmelerini organik besinlerden sağlarlar (yalnızca birkaç bakteri türü ışılbireşimden yararlanır). Eski iki evrenli sınıflandırma sisteminde bakteriler, bitkiler evrenine yerleştirilmişse de, günümüzde kullanılan beş evrenli sistemde, bir hücreli prokaryotlar (bakteriler, kinobakteriler ya da mavi-yeşil suyosunları) Moneralar evrenine, bir hücreli ökaryotlarsa (protozoa) ise Protistalar evrenine yerleştirilmiştir.
Biçimlerine göre üç tip bakteri hücresi tanımlanmıştır: "Kamçılılar" adı verilen, hücrenin çevresini saran kirpiklerin ya da kamçıların yardımıyla hareket eden silindirimsi ya da çomak biçimi basiller; zincirler halinde gelişerek "streptokoklar" ve salkımlar biçiminde yığılarak "stafilokoklar" oluşturan küre biçimli koküsler (ya da mikrokoklar); spiroket denilen sarmal biçimli bakteriler (spiriller). "Mikoplazma" adı verilen bakteri türleriyse, öbürleri gibi sert hücre çeperleri bulunmadığından, biçimsizdirler. Mikoplazmalar, insanlarda ve sığırlarda bulaşıcı zatürreye yol açarlar; bakterilerin en küçükleridirler.
Son yıllarda türleri, genetik yapılarına göre düzenleyen bir sınıflandırma sistemi hazırlanmıştır. Bu sistemde, son derece farklılaşmış bir bakteri öbeği oluşturan Archaebacteria öbeği, RNA dizilimi temel tutularak, bakterilerin büyük bir çoğunluğunu kapsayan Eubacteria takımından ayrılmıştır.
Bakterilerin saptanmasında yaygın olarak kullanılan gram boyama yöntemi, 1884'te, DanimarkalI bakteri bilim uzmanı Hans Christian Gram tarafından kusursuzlaştırılmıştır. Bu işlemde bakteriler, özel boyar maddelerle ya da öbür kimyasal maddelerle boyanırlar. İşlemden geçirilen bakteriler iki gruba ayrılır; koyu menekşe rengine dönen bakterilere "gram-pozitif bakteriler", kırmızıya dönüşenlereyse "gram-negatif bakteriler" adı verilir. Hekimler, bakteri enfeksiyonlarını tedavi etmek için kullanacakları uygun antibiyotiği belirleyebilmek için, gram boyama yöntemine çok sık başvururlar. Gram-pozitif bakteriler daha çok penisiline, gram-negatif bakterilerse streptomisin gibi öbür antibiyotiklere daha çok duyarlıdırlar. Bakterilerin boyama işleminde farklı renkler almalarının nedeni henüz tam anlamıyla aydınlatılmamışsa da, eldeki veriler, bu farklılığın bakteri hücre çeperinin yapısındaki özelliklerden kaynaklandığım göstermektedir.
BAKTERİLERİN FİZYOLOJİSİ
Boyutları ve basitliği bakımından bakterilerle karşılaştırılabilecek tek organizma, mavi-yeşil suyosunları (Cyanophvta) adı verilen siyanobakterilerdir. Moneralar evreni, yalnızca iki öbekten oluşur ve hücresel yaşamın öbür türlerinden farklı olarak sınıflandırılır. Öbür yaşam biçimleri, insanlar da dahil ökaryotiktir; yani hücreleri çekirdek, kloroplast, kromoplast, lizozom, mitokondri, endoplazmik retikulum ("hücre içi sarnıç sistemi") ve golgi aygıtı gibi organcıklardan oluşur. Moneraların hücreleri prokaryotiktir (çekirdekleri zarsızdır) ve organcıkları yoktur; ama organcıklar tarafından yerine getirilen bütün işlevler vardır. Metabolizma bakımından yaşamın çeşitliliği, öbür organizmalardan çok, bakterilerde (mavi-yeşil suyosunlarında) belirginleşir. Daha yüksek yapılı organizmalarda görülmeyen enerji sağlama mekanizmaları, bakterilerde insanı şaşırtacak kadar çoktur.
Bakteriler serbest atmosfer oksijenine duydukları gereksinme bakımından da sınıflandırılabilirler. Oksijene gereksinme duyan bakteriler "aerob" (havalıyaşar), oksijensiz ortamda yaşamını sürdürebilenler "anaerob" (havasızyaşar), hem oksijenli hem de oksijensiz ortamda yaşayabilenlerse "seçici anaerob" diye adlandırılırlar. Işılbireşim yapan bakterilerin çoğu anaerobdur. Az oksijenli ortamlarda yaşayan kükürt bakterisi, yeşil bitkilerden salınan oksijen yerine, kükürt üretir. Anaeroblar, gerek duydukları oksijeni mayalanma (organik moleküllerin enzimler tarafından yıkılması) sonucu elde ederler. Kemosentez (kimyasal bireşim) bakterileri adı verilen bakterilerse, gün ışığını bir enerji kaynağı olarak kullanan ışılbireşim bakterilerinin tersine, besin üretiminde gereken enerjiyi üretmek için, azot ve kükürt içeren bileşikleri kullanırlar.
BAKTERİLERİN ÜREMESİ
Bakterilerin çoğu, çekirdeğin ikiye bölünmesiyle, eşeysiz ürerler. Birçok bakteri türü, uygun fiziksel koşullar bulunca her 20 dakikada bir bölünerek çoğalır. Bölünen bütün hücreler yaşasa, bir hücre 6 saat içinde yaklaşık 500 000 yeni hücreye dönüşürdü. Böylesine hızlı bir üreme, yiyeceklerin bozulmasını, çürümesini, hastalıkların hızla ilerlemesini ve sanayideki kimyasal süreçlerin hızlandırılmasını kolayca açıklar.
E. Coli gibi bazı bakteri türleri, iki bakterinin çiftleşerek gen alışverişinde bulunmasıyla, yani eşeyli üremeyi andıran kavuşma yöntemiyle ürerler. Eşeyli üremedeki gibi, genetik malzeme ya da hücre çekirdeği kromozomu, bir başkasıyla yeniden birleşir. (Bk. GENETİK.) Yeniden birleşme süreci içinde, bir bakteriden aktarılan kromozom, alıcının kromozuyla birleşir. Kavuşma ve yeniden birleşme, bakteri topluluğunun kalıtımsal özellikler farklılığını artırarak, bakterinin yaşama olasılığını yükseltir.
EKONOMİK ÖNEMLERİ:
Bakteriler ile hastalıklar arasında kurulan ve kökü çok eski tarihlere dayanan bağlantıdan ötürü, bütün bakteri öbekleri birer düşman gibi görüldüğünden, bakterilerin yararlarını da belirtmek gerekir. En önemli bakteriler, insan bedeni için zararsız olmalarının yanı sıra, bitkisel ve hayvansal yaşam için vazgeçilmez özellik taşırlar. Bakterilerin yalnızca küçük bir bölümü hastalığa yol açar; birçoğu, ölü organik maddelere, ölümlerinden sonra saldırır. Bakteriler olmasa, hayvan dışkıları, hayvan leşleri, ölü bitkiler çürümez ve her yer büyük çöp yığınlarıyla dolup taşar. Ayrıca bakteriler, toprağı çeşitli yollarla zenginleştirirler. Azot bağlayıcı bakteriler, atmosferdeki azot gazını kullanarak, bitkilerin büyümesi için gerekli azota dönüştürürler. Baklagillerin köklerinde Rhizobium cinsinden bakteriler içeren küçük yumrular bulunur; bu bakteriler, azot bağlanmasına yardımcı olurlar; siyanobakterilerse, havadaki serbest azotun bağlanmasını sağlarlar.
Bakteriler sanayide peynir, yoğurt, ayran, sirke, lahana turşusu, vb. besinlerin üretilmesinde çok önemli rol oynarlar. Topraktan elde edilen bakterilerdense, streptomisin gibi antibiyotiklerin yapımında yararlanılır. Deri tabaklanırken, tütün işlenirken, organik atıklar lağım arıtma tesislerinde arttırılırken de bakterilerden yararlanılır. Sığırlar, koyunlar ve keçiler otla beslenir, ama bakteriler olmasa yedikleri otların sert lifli selülozlarını kolayca sindiremezler.
Sağlıksız koşullarda bekletilen besinler, bakterilertarafından 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 olur.
BAKTERİLERİN YOK EDİLMESİ
Yüksek sıcaklık genellikle bakterilerin çoğunu öldürmek için yeterlidir. Sütte üreyen hastalık yapıcı birçok bakteri, sütün 62 °C'ta yarım saat kaynatılması sonucu öldürülebilir. Bu işleme "pastörize etme" (ya da pastörizasyon) denir. Günümüzde yaygın biçimde uygulanan flaş pastörize etme yöntemiyse, sütün 71 °C'ta onbeş saniye kaynatılmasına dayanır. Sporsuz bakterilerin
birçoğu çeşitli mikropkırıcıların kullanılmasıyla ya da kaynatılarak yok edilebilir. Antiseptikler, bakterileri öldürebilirler ya da çoğalmalarını ketleyerek, enfeksiyon oluşumunu önlerler. En etkili mikropkırıcılar arasında fenol (karbolik asit), klor gazı (içme suları klorlanarak güvenle içilebilir duruma getirilir), 50 °C - 70 °C arasındaki hiklor cıva ve öbür cıva içeren bileşikler (cıva krom ve mertiyolat) yaygın biçimde mikropkırıcı ve antiseptik olarak kullanılırlar.
Yukarda 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.
Not: Şarbon basili (B. anthracis) koyun, domuz ve sığır gibi evcil hayvanlara kan ya da deri yoluyla bulaşır. Koyun yünü kırkanlarda ve hayvan derilerine temas eden kişilerde gelişen şarbon hastalığı eskiden büyük salgınlara yol açarken. XX. yy'da aşılama yönteminin geliştirilmesiyle büyük ölçüde ortadan kaldırılmıştır.
