Mikrobiyal Gelişim. Jenerasyon süresi. Bakterilerde üreme eğrisi. Örneğin; (optimum koşullar altında) 10/5/2015

Transkript

1 Mikrobiyal Gelişim Tek hücreli organizmalarda sayı artışı Bakterilerde en çok görülen üreme şekli ikiye bölünmedir (mikroorganizma sayısı) Çok hücreli organizmalarda kütle artışı Genelde funguslarda görülen kütlesel artıştır (mg) Hücre sayısı, ikiye bölünerek üreyen mikroorganizmalarda şeklinde iki katına çıkarak artar. Jenerasyon süresi Örneğin; (optimum koşullar altında) Bir bakterinin ikiye bölününceye kadar geçirdiği süredir. Mikroorganizma Jenerasyon süresi (saat) Jenerasyon süresi Ortamdaki besin elementlerine Besin elementlerinin miktarına Fiziksel koşullara Üremenin hangi fazda olduğu Mikroorganizmanın türüne göre değişir. Escherichia coli (bakteri) 0.33 Mycobacterium tuberculosis (bakteri) 18 Staphylococcus aureus (bakteri) 0.5 Saccharomyces cerevisiae(maya) 2 Neurospora crassa (küf) 12 cm/gün (koloni çapında artış) Bakterilerde üreme eğrisi Bir bakteri kültürü uygun bir besiyerine ekilip, İnkübasyon süresince belirli aralıklarla besiyerinden örnekler alınıp, Standart plak sayım yöntemlerine göre ekimler yapılıp, Sonuçlar grafik üzerine geçirildiğinde, STANDART ÜREME EĞRİSİ elde edilir. 6 1

2 population growth ceases Lag fazı (Gecikme dönemi) Üreme yok Şekil. Bakterilerde üreme eğrisi duraklama fazı Bölünmenin, dolayısıyla üremenin en hızlı olduğu dönem Ölüm fazı İlk bölünmenin başladığı zamana kadar geçen süredir. Hücre sayısında artış olmaz. Üreme için gerekli yeni bileşenler, enzimler sentezlenir. Hücreler yeni besi ortamına veya diğer koşullara adapte olurlar. Eksponensiyel faz (logaritmik üreme fazı) Logaritmik üreme dönemi olarak da isimlendirilir. Üremenin en hızlı (jenerasyon süresinin en kısa) olduğu dönemdir. Kimyasal ve fiziksel etmenlere en fazla duyarlı olunan dönemdir (bu dönemdeki mikroorganizmaları öldürmek daha kolaydır). Logaritmik üreme döneminin sonlarına doğru ortamdaki besin maddeleri azalmaya, Bakterilerin oluşturduğu metabolik ürünler birikmeye başlar. Böylece bir çok hücrenin üremesi durur, hatta bazıları ölür. Duraklama fazına geçişin muhtemel nedenleri: Besin maddelerinin sınırlanması kullanılabilirliğinin sınırlanması Toksik atıkların birikimi Populasyon yoğunluğunun artışı 2

3 Duraklama fazı Çoğalan hücre sayısı ile ölen hücre sayısı birbirine eşit sayıdadır. Metabolik olarak aktif olan hücrelerin çoğalmalarının yavaşlamasına bağlıdır. Çoğalma hızı ölüm hızıyla denge halindedir. Ölüm fazı Hücreler logaritmik düzeyde (hızlı) ölmeye başlarlar. Üreme yeteneğinde geri dönüşümsüz kayıplar olur. Ortamda dirençli hücreler varsa ölüm oranı daha yavaş seyredebilir. Bazı bakteri suşları tamamen ölürken, sporlu olanlar canlılığını koruyabilir. Üreme yok Şekil 1. Bakterilerde üreme eğrisi population growth ceases duraklama fazı Bölünmenin, dolayısıyla üremenin en hızlı olduğu dönem Ölüm fazı Gelişimin matematiksel hesaplanması N 0 : Başlangıçtaki mikroorganizma sayısı b: İnkübasyon süresi sonundaki mikroorganizma sayısı n: İnkübasyon süresindeki jenerasyon sayısı log b = log N 0 x n x log2 n = log b/log N 0 x 1/log2 n = 3.3 log b/n 0 G: Jenerasyon süresi t: Toplam inkübasyon süresi n: Jenerasyon sayısı G = t / n G = t / 3.3 log b/n 0 3

4 Mikrobiyal gelişimin ölçülmesi Hücre sayısının saptanması Mikrobiyal populasyondaki hücre sayısındaki değişiklikler saptanabilir. Mikrobiyal populasyondaki kütle artışındaki değişiklikler saptanabilir. Direk hücre sayım yöntemleri Direk sayım yöntemleri Elektronik sayım yöntemleri Membran filtre üzerinde sayım Canlı hücre sayım yöntemleri Plak sayım yöntemleri Membran filtrasyon Direk sayım yöntemleri Uygulaması kolaydır, ucuzdur ve pratiktir. Ökaryot ve prokaryot hücrelerin her ikisinin sayımı için uygundur. Canlı ve ölü hücrelerin her ikisi de sayılır. Elektronik sayım Ölü ve canlı hücreler ayırt edilemezler. Kullanımı kolay ve pratiktir. Büyük hücreler ve kan hücreleri için uygundur. Prokaryotlar için uygun değildir. Şekil 3 Membran filtre üzerinde sayım Plak sayım yöntemleri Hücreler koyu bir zemin üzerinde görünecek şekilde özel bir filtreden süzülür. Hücreler floresan bir boya ile boyanabilirler. Bakteri sayımında kullanılır. Ancak belirli bazı boyalar ile canlı hücrelerle ölü hücreler ayırt edilebilir. Canlı hücre sayısı saptanır Sayım koloni oluşturan birim olarak ifade edilir ( colony forming units ) (KOB, CFU) Uygun bir katı besiyeri yüzeyine hazırlanan dilüsyonlardan ekim Oluşan kolonilerin sayımı Gramdaki veya mililitredeki sayının hesaplanması 4

5 Plak sayım Membran filtrasyon yöntemi Basit ve hassastır Gıda, su ve toprak gibi örneklerdeki mikroorganizma sayısının saptanmasında kullanılır. Zincir veya grup halindeki organizmaların tek koloni oluşturması yöntemin dezavantajıdır. Özellikle sıvı örneklerin analizi için uygundur. Gelişimin hücre (misel) ağırlığının ölçülmesiyle saptanması Kuru ağırlığın saptanması Uzun süre alır ve çok hassas değildir Bazı özel hücre bileşenlerinin saptanması Örneğin; protein, DNA, ATP, veya klorofil Söz konusu bileşenlerin her bir hücredeki miktarı sabit ise kullanımı uygundur Turbidimetrik ölçümler (ışığın dağılımı ile saptanır) Hızlıdır, uygulaması kolaydır ve duyarlıdır. Daha fazla mikroorganizma Işığın daha fazla dağılımı Işığın daha az saptanması Mikroorganizmaların gelişimi üzerine çevresel faktörlerin etkisi Mikroorganizmaların büyük bir kısmı ortalama çevresel koşullar altında gelişebilir. Bir kısmı ise, büyük bir kısmının öldüğü zor koşullar altında da üreyebilmektedirler (ekstremofiller). Su aktivitesi (a w ) Mikroorganizmalar tarafından kullanılabilen suyun miktarıdır. Suda çözünen madde miktarıyla direk ilgilidir. Çözünen madde miktarı arttıkça a w azalır. 0-1 arasında bir değerdir. 5

6 Ozmotolerant organizmalar Stabiliteleri ve aktiviteleri için yüksek oranda çözünen madde konsantrasyonuna ihtiyaç gösteren protein ve membranlara sahiptirler (ozmofilik maya) (zerofilik küf). Geniş bir a w aralığında gelişebilirler. Halofiller Gelişimleri için yüksek oranda NaCl ye ihtiyaç gösterirler ph ph Hidrojen iyon konsantrasyonunun negatif logaritmasıdır. Asidofiller optimum ph 0 - ph 5.5 aralığında gelişirler Nötrofiller optimum ph ph 7 aralığında gelişirler Alkalofiller optimum ph ph 11.5 aralığında gelişirler Sıcaklık Mikroorganizmalar farklı gelişim sıcaklıklarına ihtiyaç gösterirler. minimum maksimum optimum 6

7 Mezofiller; optimum oda sıcaklığında gelişebilen mikroorganizmalardır. Vücut sıcaklığında gelişebilenler bu gruptadır. İnsanlarda hastalık yapan mikroorganizmaların çoğunluğu mezofildir. Psikrofiller; optimum 20ºC civarında gelişebilen mikroorganizmalardır. Buz dolabında saklanan gıdalarda bozulmalara neden olurlar. Termofiller; yüksek sıcaklığa dayanıklı mikroorganizmalardır. Yüksek ısısal işlem gören gıdalarda canlı kaldıkları takdirde, şartlar uygun olduğunda gelişerek bozulmalara neden olabilirler. İhtiyacı var konsantrasyonu tercih edilir önemli değil istenmez < 2 10% istenir Aerob: Gelişimleri için oksijene ihtiyaç duyan mikroorganizmalardır. Fakültatif anaerob: li ortamı tercih eden, ancak oksijensiz ortamlarda da gelişebilen mikroorganizmalardır. Anaerob: siz ortamda gelişebilen mikroorganizmalardır. Mikroaerofil: Gelişimi için çok az oksijene ihtiyaç duyan mikroorganizmalardır. Radyasyon İyonize radyasyon x ışınları ve gamma ışınları mutasyon ölüm DNA gibi bazı moleküllerin kimyasal yapısında hasar ultraviyole (UV) radyasyon mutasyon ölüm 7