Mikroorganizmalar

İçindekiler

Giriş

Mikroorganizmalar, çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük ve tek hücreli canlılardır.

Öyle inanılmaz canlılar var ki hepsi hakkında her şeyi öğrenmeye çalışmak yüzlerce yıl alabilir. Canlıları, araştırma için kullanmak isteyen bilim insanları bu kadar beklemek istemiyorlar.Yani, denizdeki her tür balığı incelemek yerine sadece birkaçını inceliyoruz. Bu prensip bakteriler (Kelime 1) için çok önemlidir çünkü denizdeki balıklardan daha fazla bakteri türü vardır. Aslında, o kadar çok bakteri türü var ki sadece kaç tane olduğunu tahmin edebiliyoruz. İşlerin daha da zorlaştığı kısım ise bakteri türlerini birbirinden ayırmaktır. O kadar zordur ki bazen iki türü karşılaştırmak, bir denizanasını bir atla karşılaştırmak gibi hissettirir. Var olan farklı bakteri türleri hakkında çok az şey bildiğimiz için bakteri kullanılarak yapılan araştırmaların çoğu, model organizmalar adı verilen bir avuç mikroorganizma kullanılarak gerçekleştirilir. Bilim insanları karmaşık çalışmalar yapmak istediklerinde bu mikroorganizmaları kullanırlar çünkü onlar hakkında çok şey bildiğimiz için, deneylerimizde karşılaşabileceğimiz belirsizlik miktarı azalır.

Model Mikroorganizmalar aşağıdaki gibidir,

Bakteri

Bakteriler tek hücreli mikroorganizma grubudur. Diğer tüm canlılar gibi, bir grup kimyasaldan yapılır. İçlerinde birçok kimyasal türü olmasına rağmen en önemlilerinden ikisi DNA (Kelime 2) ve proteinlerdir (Kelime 3). DNA molekülleri, bir organizmanın genetik bilgisini tutar. Bu genetik bilgi, canlı organizmalara kimliklerini veren şeydir (çiçeklerin rengi veya bir kişinin gözlerinin şekli gibi şeyler). Bunlardan ve diğer birçok fonksiyondan sorumlu DNA bölgelerine gen denir.

Proteinler de kimyasallardır ancak işlevleri daha çeşitlidir. DNA bir tarif listesi gibi olsa da proteinler gerçek keklerdir. Proteinler çeşitli şekillerde ve boyutlarda gelirler ve birçok farklı işlevi yerine getirebilirler ancak bilinmesi gereken önemli şey, DNA’da, size bahsettiğim genlerde ve bir organizmanın DNA dizilerinde değişiklik geçirmesi durumunda kodlanmış olmalarıdır. Proteinler önemli şekillerde, bazen daha iyisi için bazen de daha kötüsü için değiştirilebilir.

Her organizmanın DNA ve proteinleri vardır ancak bakterileri özel yapan şey bu moleküllerin çoğuna sahip olmamasıdır. Binlerce gen ve proteinleri mevcuttur ama bu hayvanların veya bitkilerin sahip olduğu yüz binlerce gen ve proteine kıyasla nispeten düşük bir sayıdır. Nispi basitlikleri nedeniyle bakteri genlerinin ve proteinlerinin işlevlerini ve etkileşimlerini anlamak biraz daha kolaydır. Düşük sayıda protein ve gen ayrıca bakterilerin genellikle daha basit organizmalar olduğu anlamına gelir. Diğer organizmaların solunum veya gıda sindirimine adanmış organları olabilirken, bakteriler her şeyi tek bir organında yaparlar; hücre.(Kelime 4). Her bakteriyel hücre kendi içinde bütün bir organizmadır.

Bakterilerle çalışmanın bir başka avantajı, çok fazla yiyecek veya yer gerektirmemesidir. Küçük boyutları nedeniyle kolayca beslenirler böylece gün boyunca tüm bakteri popülasyonlarını temelde tavuk suyu olan çok küçük miktarlarda tutabiliriz. Son olarak, bakteriler kendilerini iki yeni hücreye bölerek hızla büyürler, bu nedenle katlanarak büyürler ve bilim insanlarına çalışmak için çok fazla hücre verirler.

Escherichia Coli (E.Coli)

E. coli, model mikroorganizmaların tartışmasız bakteriyel süper starıdır. E. coli, bakteri yaşam döngüsü çalışmalarından bakterilerin aşırı soğuk sıcaklıklarda nasıl davrandığına dair deneylere kadar hemen hemen her şey için kullanılır. Bu küçük ve yuvarlak bakteri (Şekil 1), Theodor Escherich tarafından keşfedilmiştir. 1885’te Theodor Escherich, bakterilerin nasıl çalıştığını anlamamıza yardımcı olan birçok deneyde kullandı: nasıl yedikleri, nasıl üredikleri, genleri ve proteinleri hakkında sorular – neredeyse her şey hakkında, gerçekten. Yani bir bakıma modern mikrobiyolojinin E. coli’nin “omuzları” üzerine kurulduğu söylenebilir. E.coli genellikle bağırsaklarımızda bulunur ve bize zarar vermeden yaşarlar ancak bazı E. coli suşlarının ishale ve diğer gastrointestinal hastalıklara neden olduğu bilinmektedir. Ancak endişelenmeyin, laboratuvarlarda kullanılan suşlar zararlı değildir.

Bacillus Subtilis

Bacillus, bilim insanlarının genlerini manipüle etme kolaylığıyla bilinir böylelikle bu genlerin çoğunun işlevlerini araştırmamızı sağlar. Bu bakterinin bir başka ilginç özelliği, koşullar büyümesi için çok iyi olmadığında bile hayatta kalmasına izin veren özel bir hücresel form olan endosporlar adı verilen yapılar üretmesidir. Bacillus, endospor oluşturabilen tek organizma olmasa da endosporların nasıl oluştuğunu araştıran çalışmaların çoğu, Bacillus’ta yapılmıştır. Bu bakteriler toprakta bulunur ve genellikle bir ucunda bulunan endosporlarla çubuk benzeri bir forma sahiptir.

Tüberküloz

Bu bakteriler, eskiden çok ölümcül olan bir hastalık olan tüberküloza neden olur. Mycobacterium kullanılarak yapılan birçok araştırma bize tehlikeli bakterileri öldürebilen kimyasalların nasıl kullanılacağını öğretti. Tüberküloz bir zamanlar olduğu kadar ölümcül olmasa da şimdi ilaca dirençli Mycobacterium suşları var. Bu suşlar tehlikelidir çünkü birçok antibiyotik varlığında hayatta kalabilirler. Şu anda, Mycobaterium kullanılarak yapılan araştırmaların çoğu insanları nasıl etkilediğini, bakterilerin antibiyotiklerle nasıl etkileştiğini ve kendimizi onlardan nasıl koruyabileceğimizi öğrenmeye odaklanıyor. Mycobacterium’u kullanan bir başka araştırma alanı da bakteri topluluklarının incelenmesidir. Bakteriyel topluluklar, bakteriler tarafından üretilen ve mikolik asit adı verilen özel bir kimyasal bileşik ile birbirine sıkıca bağlanan bireysel Mycobacterium hücre demetidir. Bu Mycobacterium hücre demetleri kordonlara benzer, tek tek hücreler birbirlerini düzensiz bir şekilde sarar.

Streptomiler

Muhtemelen antibiyotikleri bakteri öldüren maddeler olarak biliyorsunuz ama bazı bakterilerin aslında antibiyotik ürettiğini biliyor muydunuz? Streptomiler büyük antibiyotik üreticileridir. Yaklaşık 20 yıl boyunca, bu bakteriler yoğun bir şekilde incelenmiş ve birçok yeni antibiyotik üretmek için kullanılmıştır. Bu çalışma sayesinde artık antibiyotiklerin nasıl üretildiği, dahil olan genler ve proteinler hakkında çok daha fazla şey biliyoruz. Spreptomiler, ayrıca bakteri hücrelerinin nasıl geliştiğini incelemek için kullanılmıştır. Bu bakteriler, spor denilen özel hücreler ve hipha adı verilen hücrelerin dışına yayılan uzun, dallanan filamentler üretebilir. Bu yapılar Streptomiler’e benzersiz bir görünüm kazandırır (hücreler, uzun zamandır, aralarında yuvarlak sporlara sahip olan dallanan hifalar ile ürettikleri kimyasallar dizisi nedeniyle hücreleri renkli sıçramalara (Şekil 2) benzetir). Streptomiler, birçok karasal habitatta yaşayabilirler.

Şekil 2: Beyaz sporlarla coelicolor mavi renkli Streptomi kültürü. Yağmur yağdıktan sonra buğday tarlası gibi belirli bir kokusu var.

Siyanobakteri

Siyanobakteriler aslında phylum adı verilen bir grup bakteriden oluşur. Bir filum içinde, tüm organizmalar bazı özellikleri paylaşır ve siyanobakteriler durumunda, paylaşılan karakteristik canlı yeşil renklerdir. Harika yeşil görünümleri, siyanobakterilerin fotosentez yapmasına izin veren klorofil adı verilen bir proteinden kaynaklanır. Fotosentez, çoğunlukla bitkilerde incelenen bir süreçtir. Bitkiler gibi, siyanobakteriler güneş enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürmek için fotosentezi kullanabilir ve daha sonra kendilerine güç vermek için kullanırlar. Bilim insanları, siyanobakterilerdeki fotosentez yapmasına izin veren proteinleri ve genleri incelediler ve son yıllarda insanlar yenilenebilir enerji hakkında düşündüklerinde Siyanobakterilere daha fazla ilgi duydular. Günümüzde endüstriyel uygulamalar için Siyanobakterilerin fotosentetik potansiyelini nasıl kullanacaklarını öğrenmeye çalışan birçok çalışma var. Siyanobakteriler hemen hemen her yerde bulunabilir ve birçok Siyanobakteri türü benzersiz yapılara sahiptir ancak klorofilleri sayesinde hepsi yeşildir.

Kelimeler:

Bakteri: Sadece bir hücresi olan organizmalar. Tekil bakteri.
DNA: Farklı düzenlerde düzenlenmiş dört kimyasal zincir. Protein yapmak için gerekli bilgileri kodlamak ve saklamak için kullanılır.
Protein: Hücrelerdeki en bol kimyasallar. Çeşitli fonksiyonlara sahiptirler ve birçok farklı kimyasaldan yapılmıştır. Onları inşa etmek için talimatlar DNA’da kodlanmıştır.
Hücre: En küçük biyolojik alt birim. DNA, proteinler ve daha birçok kimyasal içerir.

Kaynaklar:

Görsel Kaynak: https://www.scienceworldpublishing.org/journals/science-world-journal-of-microbiology-and-infectious-disease/in-press

Editör: Elif Berfin KORGAN