ANAEROBİOZİS
Oksijensiz ortamda üreyen bakterilere ANAEROBİK BAKTERİ denir. Anaerobik bakteriler besiyerlerinde ürerler. düşük oksidasyon-redüksiyon potansiyeline sahip Oksijenle ilgili herhangi bir mekanizmaları da yoktur Bu nedenle O 2 toksik etki yaratır (sitokrom oksidaz,katalaz gibi) Serbest O 2 in bulunduğu durumlarda H 2 O 2 oluşur. H 2 O 2 Aerobik bakteriler yapılarında Bulunan KATALAZ enzimi İle ayrıştırırlar. Anaerobik bakterilerde KATALAZ enzimi yok. H 2 O 2 yi ayrıştırmazlar ve toksik etki yapar
Anaerobik bakterileri üretmek için çeşitli yöntemler vardır : A-BESİYERİNDEKİ OKSİJENİN GİDERİLMESİ ; 1-Isı ile O 2 in çıkarılması: Anaerobik koşullarda üretilmesi istenilen bir bakteri ya da inceleme örneği,sıvı besiyerinde üretileceği zaman tüplerdeki sıvı besiyerleri 10-15 dakika kaynatılarak,içinde erimiş bulunan O 2 dışarı çıkarılır,tüpler hemen soğuk suya daldırılarak tüp içindeki havada bulunan O 2 en az düzeye indirilir hemen ekim yapılır besiyerinin üstüne sıvı parafin dökülerek kapatılır inkubasyon bırakılır. Katı besiyerlerinde anaerobik ortam sağlamak için,tüplere dökülmüş katı besiyerleri ısıtılır 45 C e ılıtılır ekim yapılır,inkubasyona bırakılır.
Katı besiyerleri için uygulanan diğer yöntem ROUX yöntemidir. Isıtılıan ve 45 C e kadar ılıklaştırılan katı besiyerlerine ekim yapılır. besiyerleri küçük dar tüplere çekilir iki ucu alevle kapatılır inkubasyona bırakılır üreme varsa tüpler steril koşullarda kırılarak içindeki besiyeri dışarı alınır içinde bulunan kolonilerden istenilenler seçilerek ayrı bir besiyerine ekilir. Yarı-katı besiyerlerinde de aynı işlem uygulanır. s
2-Reduksiyon Şiddetinin Artırılması Besiyerlerine redüktan maddeler katılarak ortamın redüksiyon şiddeti artırılır. Sıvı besiyerlerine beyin,böbrek,karaciğer,et gibi taze doku parçacıkları, sistein(%0.05) sodyum thioglikolat (%0.01-0.5) gibi kimyasal maddeler katılır.
B-HAVADAKİ OKSİJENİN GİDERİLMESİ A-Kimyasal yöntemler Havadaki oksijenin tüketilmesini sağlayan kimyasal maddeler yoluyla anaerobik ortam sağlanır. Oksijen tüketici olarak en çok PİROGALLiK ASİT + NaOH Tepkimesi sonucu oluşan PİROGALLOL den yararlanılarak uygulanan yöntemler kullanılır.
Buchner Yöntemi Geniş bir tüpün dibine pirogallik asid konulur Üstüne %30 oranında NaOH eklenir. Bu tüpün içine Ekim yapılmış tüpler yerleştirilerek,ağzı iyice kapatılır ve etüve kaldırılır. Spray Yöntemi Özel hazırlanmış,dibinde bölmeler bulunan aletler kullnılır. Aletteki bölmelerden birine pirogallik asit diğerine NaOH konur. Aletin kapağına ekim yapılmış tüp ya da petri kutusu yerleştirildikten sonra,kapak sıkıca kapatılır,kapağın kenarları parafinlenir. Alet eğilerek NaOH in pirogallik asid ile teması sağlanır ve etüve kaldırılır.
WİLSON ANAEROBİK PETRİ KUTUSU Spray yöntemine benzer İki petri kutusu kapağı karşılıklı yerleştirilmiştir.kapakların arasında,ortasında 4 cm çapında delik olan metal levha bulunur. Kapakların birine besiyeri, Diğerine pirogalik asid+naoh karışımı konur. Ekim yapıldıktan sonra,iki kapağın arası parafinle kapatılır. Etüve kaldırılır.
Lochkart tüp yöntemi ; Tüpteki besiyerine ekim yapılır Ortasında küçük presipitasyon tüpü bulunan pamuk içeri itilir. İçinde 2 cc %40 lık NaOH kapatılarak 2 cc %20 lik pirogallik asid vardır. İnkubasyona bırakılır. tüpün ağzı B-KAVANOZ YÖNTEMİ Novyi yöntemi musluklu bir kavanozun havası vakumla çekilir. Kavanozun içine ekim yapılmış tüp ya da petri kutuları yerleştirilir ve inkubasyona bırakılır.
Gaz paketleri Saydam plastikten yapılmış özel kavanozun içine ekim yapılmış sıvı ve katı besiyerleri konur. Kavanozun bir tarafına SODYUM BOROHYDRİDE (hidrojen oluşturucu) SODYUM BİKARBONAT (karbondioksit oluşturucu) İçeren hazır paketler yerleştirilir. Paketin bir ucu yırtılarak içine bir miktar su eklenir.
BİYOLOJİK YÖNTEMLER Sınırlı bir atmosfer ortamında aerobik bakterilerle anaerobik bakterilerin birarada üretilmesi temeline dayanır. Aerobik bakteriler oksijeni tüketince,anaerobik ortam oluşur ve anaerobik bakteriler ürer. Oksijen tüketici bakteriler olarak Serratia marcescens B.subtilis kullanılabilir.
BAKTERİ ENZİMLERİ ENZİM canlı hücreler tarafından oluşturulan ve hücre içindeki biyokimyasal reaksiyonları hızlandıran organik maddelerdir. Çok az miktarlarda etkinlik gösterirler. Tepkime sonunda aynı yapıda ve aynı miktarda ortamında kalırlar. PROTEİN yapısında Metabolizma sırasında reaksiyonlara katılırlar fakat harcanmazlar. Her enzim özgül bir kimyasal tepkimeyi katalize eder ve yalnız bir madde (substrat) üzerine etkili olarak onunla birleşir. Örn : proteinlere etki ederler, Karbonhidrat ve lipidlere etki etmezler. Etkileme şekli,enzim molekülü ile substrat molekülü arasındaki özel kimyasal ilişkiye bağlı!!!
Bakteri metabolizmasında işlev yapan enzimler iki türlüdür ; EKZOENZİMLER : (EKSTRACELLULER ENZİMLER) Dış ortama salgılanarak,üreme ortamındaki büyük moleküllü maddelerin(protein,lipid,kh.)ayrışmasını ve hücre içine girebilmesini sağlarlar. ENDOENZİMLER (İNTRASELLULER ENZİMLER) Hücre içinde kalarak,hücre içine alınan gıda maddelerini daha küçük moleküllere (monosakkarit,aminoasit gibi) ayrıştırırlar. Hücre içindeki metabolizma olaylarını katalize ederler. Genellikle hücre zarı çevresinde ya da sitoplazma içinde etkinlik gösterirler.
Enzimler 2 kısımdan oluşur APOENZİM Enzimlerin protein (inaktif) kısmı KOENZİM bazı enzimlerin işlevleri sırasında gereksinim duydukları,enzimleri aktive eden non-proteik kısım(inaktif) Tek başlarına aktif değillerdir Apoenzim+Koenzim Haloenzim (aktif) Bazı enzimler aktif hale gelebilmek için,koenzimlerin dışında KOFAKTÖRLERE gereksinim duyarlar. Örn: tripsinojen enterokinaz barsakta tripsin pepsinojen HCl midede pepsin Bazı enzimler de aktivasyonları için ORGANİK OLMAYAN kofaktörlere gereksinim duyarlar. Kofaktörler:Fe,Mn,Zn,Co,Mo,Cu
ENZİMLERİN İSİMLENDİRİLMESİ Substrat isimlerinin sonuna az takısı eklenir. Örn:proteinleri ayrıştıran enzim proteinaz Bazıları katalize ettikleri reaksiyonu gösteren sözcüğün sonuna az takısı getirilerek isimlendirilir. Örn : oksidasyon olayını katalize eden enzimler - oksidaz
Enzimler sentezlenmelerindeki süreklilik yönünden 2 türlüdür ; 1-Yapısal enzimler : Bakterinin kimyasal yapısı ve metabolizmasının bir kısmını oluştururlar. Her zaman kullanıldıkları için SÜREKLİ SENTEZLENİRLER. Endo ve ekzoenzimlerin büyük kısmı bu özelliktedir. 2-İndüklenebilen enzimler : Sürekli sentezlenemezler!!! Ortamda indükleyebilici maddeler bulunmalıdır. Örn : E.coli nin ß-galaktasidaz ve permeaz enzimleri (ortamda Laktoz enzimi bulunduğu sürece sentezlenirler) ß-galaktasidaz - laktozu ayrıştırır. Permeaz - laktozun hücre içine girmesini sağlar Bu enzimler laktozu ayrıştırdıktan sonra sentezleri durur.
Enzim aktivitesini etkileyen faktörler ; 1-Kimyasal mad. ; Ağır metaller,asidler,alkaliler,deterjanlar,boyalar Enzimlerin yapısını bozarak etkinliklerini durdururlar. Bazı kimyasal maddelerin yapısı ise substratların yapısına benzerdir.bu durumda biyokimyasal reaksiyonlarda esas substratın yerini alarak ezimlerle birleşirler.esas substrat ezimle birleşemediği için reaksiyon bozulur. 2-Isı ; Her enzimin aktif olduğu optimal ısı vardır.optimal ısıdan uzaklaştkça enzim aktivitesi yavaşlar,durur. Yüksek ısı protein yapısındaki enzimleri koagule eder. Düşük ısı enzim aktivitesini azaltır ve durdurur. 3-pH ; Optimal ph dan uzaklaştıkça enzim aktivitesi durur. 4-Substrat yoğunluğu ; Fazlalığı enzim aktivitesini yavaşlatır. 5-Enzim yoğunluğu ; azlığı reaksiyonların bozulmasına yol açar. 6- Tuz yoğunluğu ;ortamda fazla tuz bulunması aktiviteyi olumsuz etkiler.
BAKTERİ METABOLİZMASI
Bakteriler beslenmeleri için gerekli gıda maddelerini bulundukları ortamdan alırlar.ortamdaki gıda maddeleri BÜYÜK MOLEKÜLLÜ Bu nedenle hücre zarından geçişleri zor. Bakteri EKZOENZİMLERİ aracılığıyla büyük moleküllü maddeleri parçalar ve hücre zarından geçebilecek büyüklüğe ayrıştırır!!! Gıda maddeleri hücre zarından geçer ve sitoplazmaya ulaşır. Sitoplazmaya ulaşan gıda maddeleri burada ENDOENZİMLER aracılığıyla ayrıştırılır,daha küçük moleküller haline getirilir. Bu olaya DİSSİMİLASYON (KATABOLİZMA)denir. Bakteriler daha sonra bu küçük moleküllü gıda maddelerinden yeniden büyük molekülleri sentezlerler) ASSİMİLASYON (ANABOLİZMA) Hücrenin yapıları özel mekanizma ile oluşturulur. KATABOLİZMA + ANABOLİZMA METABOLİZMA
Katabolizma sırasına GIDA MADDELERİNİN AYRIŞMASI sonucu önemli oranda ENERJİ açığa çıkar. saklanması ve gerektiğinde yenidenkullanılabilmesi için ATP YE GEREKSİNİM VAR. enerjiye depolama ve aktarabilme özelliğinde Metabolizma sırasında ADP ve ATP özel enzimler aracılığıyla birbirine çevrilir. ENERJİ VERİCİ reaksiyonlarda ADP ATP e çevrilir,yüksek enerjili fosfat bağı oluşur,enerji burada depolanır. HÜCRE İÇİNDE ENERJİNİN gerektiği sentezler sırasında ATP ADP e çevrilir,yüksek enerjili fosfat bağı çözülür.açığa çıkan enerji sentez için kullanılır.
KARBONHİDRAT METABOLİZMASI A-KARBONHİDRAT PARÇALANMASI 1-Polisakkaritlerin ayrışması Hidrolizasyon ve fosforilasyon ile monosakkaritlere kadar ayrıştırır. Karbohidraz Polisakkarit-fosforilaz Enzimleri aracılığıyla olur
2-Monosakkaritlerin ayrışması Monosakkaritler arasında GLUKOZ önemli Glukoz birçok mikroorganizma tarafından karbon ve enerji kaynağı olarak kullanılır. GLUKOZ Aerobik bakteriler Anaerobik bakteriler Değişik şekillerde ayrıştırırlar Pürivik asit ara ürün Aerobik ayrışma (Krebs ya da sitrik Asid siklusu ile) son ürün CO 2 ve H 2 O Anaerobik ayrışma (fermentasyon yoluyla) son ürün organik madeler Enerji açığa çıkar enerji bunlara bağlı kalır açığa çıkan enerji miktarı az.
B-KARBONHİDRATLARIN SENTEZİ Monosakkaritler arasında glikozid bağları kurularak polisakkaritler sentezlenir. Glikozid bağları Fosforilasyon ve transglikolizasyon ile oluşur. Monosakkaritler Fosforilaz enzimleriyle Bağlanır disakkaritlerdeki glikozid bağları birinden diğerine aktarılarak yeni bağlar oluşur ve polisakkaritler sentezlenir.
LİPİD METABOLİZMASI A-LİPİDLERİN AYRIŞMASI Lipaz enzimlerinin etkisiyle yağ asitler,gliserin ayrışır. B-LİPİDLERİN SENTEZİ Yağ asitlerinin sentezine yönelik olarak başlatılır.bir dizi kimyasal reaksiyonlar sonucu palmitik asit sentezlenir.
PROTEİN METABOLİZMASI A-PROTEİNLERİN AYRIŞMASI Protein proteinaz Polipeptid peptidaz Aminoasit Ya sitoplazmada tutulurlar ya da ayrışmaya devam ederler Aminoasitlerin ayrışması 3 şekilde olur ; 1-deaminasyon : Oksidatif ya da redüktif deaminasyon ile amin (NH 2 ) grubunun çıkması sonucu AMONYAK oluşur. 2-dekarboksilasyon : Karboksilaz enzimlerinin etkisiyle karboksil (CO-OH) grubunun çıkması sonucu CO 2 ve AMİN oluşur. 3-transaminasyon : Transaminaz enzimlerinin etkisiyle ayrışma olur.
B-PROTEİNLERİN SENTEZİ A-DEAMİNASYON : Amonyak NH 2 e çevrilerek organik asidin hidrojenine bağlanır ve aminoasitler oluşur. B-TRANSAMİNASYON : Aminoasitlerdeki amino grupları organik asitlere aktarılarak yeni aminoasitler oluşur. C-BASAMAKLI SENTEZ : Aminoasitler küçük moleküllerden aşamalı olarak sentezlenir.