Ureyen Mikroorganizmalar Fiziksel Faktorler

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.