Konu Detayı Sayfası

Bakteriler Domaini

9.Sınıf

Yaşam

Sınıflandırma

11978

Bakteriler

► Bakteriler, ilk kez Antony Van Leeuwenhoek tarafından basit ışık mikroskobu ile su damlacığı içinde gözlenmiştir.

► Yeryüzünde en fazla sayıda bulunan canlı grubudur.

► Toprak, su, hava, canlı organizmaların içi ve yüzeyi gibi çeşitli ortamlarda yaşarlar.

► Çok fazla çeşitliliğe sahiptirler. Ekosistemlerin işleyişinde ve yaşamın devamlılığında kritik rol oynarlar.

► İnsan yaşamına hem zararlı hem yararlı etkileri vardır. Örneğin bazı bakteriler çeşitli hastalıklara neden olurken bazıları ilaç sektöründe kullanılır.

Bakterilerin Genel Özellikleri

► Özelliklerin bir kısmı tüm bakterilerde bulunurken, bir kısmı bazı bakterilerde bulunabilmektedir.

Tüm Bakterilerde Bulunan Ortak Özellikler

► Tamamı tek hücreli ve prokaryot hücre yapısına sahiptir.

► Mikroskobik organizmalardır.

► Sahip oldukları tek organel Ribozomdur.

► Hücre zarı, sitoplazma, DNA ve RNA bulundururlar.

► DNA'ları sitoplazmada olup halkasal şekillidir. Protein kılıf ile çevrili değildir. (Çıplaktır.) DNA nükleoid denilen bölgede bulunur.

► Kromozomları haploid (n) kromozomludur.

► Glikozun fazlasını glikojen olarak depo ederler.

► Çekirdek ve zarla çevrili organelleri yoktur.

Bazı Bakterilerde Bulunan Özellikler

Hücre Duvarı Bulundurma

Bakterilerde genellikle hücre zarının dış kısmında protein ve polisakkaritten oluşan hücre duvarı (çeperi) bulunur. Bu yapıya Peptidoglikan denir.

Kapsül Bulundurma:

Bazı bakterilerde hücre duvarının dışında polisakkaritten oluşmuş koruyucu bir kapsül bulunur. Bu kapsül, bakteriyi fagositozdan korur ve patojenlikte rol oynar. Yani kapsüllü bakteriler çoğunlukla hastalık yapıcıdır. (patojendir) Örneğin; insanda zatürre hastalığını yapan bakteriler kapsüllüdür.

Klorofil Bulundurma

♦ Bazı fotosentetik bakteriler güneş ışığını kullanarak fotosentez yaparlar.

♦ Bu bakterilere Fotoototrof Bakteriler denir. Fotoototrof bakterilerde klorofil molekülü bulunur.

♦ Bakterilerin kloroplastları olmadığı için klorofilleri sitoplazmada yer alır.

♦ Örneğin; siyano bakteriler (mavi yeşil algler, H₂S bakterileri vb.fotosentetik bakterilerdir.)

Kamçı ve Pilus Bulundurma

Kamçı: Bazı bakterilerde aktif yer değiştirmeyi sağlayan kamçılar bulunur. Kamçısı olmayan bakteriler toz parçacıkları ya da su damlacıkları ile pasif olarak taşınabilirler. Kamçı ökaryotlarda da bulunur. Aralarındaki fark; ökaryotların kamçıları tübülin proteininden, prokaryotların kamçıları ise flagellin proteininden oluşmuştur.

Pilus: Bazı bakterilerin yüzeylere ve birbirlerine tutunmak için pilus denilen kısa uzantıları vardır. Piluslar, aynı zamanda iki bakteri arasında DNA aktarımında (konjugasyon) görev alır.

Plazmit Bulundurma

♦ Bazı bakterilerde, ana DNA’nın dışında plazmit adı verilen küçük, halkasal yapıya sahip, kendini eşleyebilen DNA parçacıkları da bulunur.

♦ Plazmitler, bakterilerin yaşaması ve çoğalmasında zorunlu olmasa da bazı özellikler ile ilgili genetik bilginin taşınmasında, antibiyotik direnci gibi avantajlar sağlar.

♦ Plazmitlerin çoğu çift zincirli DNA taşır.

♦ Plazmitler, kromozomlardan farklı olarak sadece zorunlu olmayan fakat sıklıkla çok faydalı olan genleri taşır.

♦ Bu genleri konjugasyon (gen transferi) ile diğer hücrelere aktarabilir. Konjugasyonda; birey sayısında artış olmadığı için bu olay bir çoğalma şekli değildir. Bu yöntemle genetik (kalıtsal) çeşitlilik sağlanmış olur.

Mezozom Bulundurma

Oksijenli solunum yapan bazı bakterilerde, ökaryot hücrelerdeki mitokondrinin görevini yapan Mezozom adı verilen yapılar bulunur. Bu yapılar hücre zarının farklılaşmasıyla oluşan zar kıvrımlarıdır. Mezozomlarda O₂'li solunumda görev alan Elektron Taşıma Sistemi (ETS) yer alır.

Not

Mezozomlar, ökaryot hücrelerdeki mitokondri ile benzer görevi yapar ancak kesinlikle bir organel değildir.

Bakterilerin Biyolojik ve Ekonomik Önemi

► Bakteriler, biyolojik ve ekonomik açıdan çok çeşitli ve önemli roller üstlenirler. Bu roller, hem zararlı hem de yararlı etkileri kapsar. İşte bakterilerin farklı alanlardaki önemine dair detaylı açıklamalar:

Biyolojik Önemi

Proteinleri Parçalama: Bakteriler, gıdadaki proteinleri parçalayarak kokuşmaya neden olurlar. Bu olaya Pütrifikasyon denir.

Karbonhidratları Parçalama: Besinlerdeki karbonhidratları parçalayarak ekşimeye yol açarlar.

Yağları Parçalama: Besinlerdeki yağları parçalayarak acımtırak tat oluşmasına neden olurlar.

Toksin Üretimi: Oksijensiz şartlarda üretilen toksinler, yiyeceklerin ve konservelerin bozulmasına ve besin zehirlenmesine neden olur.

Bağırsak Bakterileri: İnsanın kalın bağırsaklarında ortak yaşayan pek çok bakteri, besin artıklarının bağırsakta ayrışmasını sağlar. Bu bakteriler zararsızdır ve K vitamini ile bazı B vitaminlerini sentezleyerek yararlı olurlar.

Hastalık Tedavisi: Bakterilerden elde edilen aşılar ve serumlardan faydalanılarak bazı hastalıkların tedavisi sağlanır.

Biyoremediasyon: Bakteriler, çevre kirliliği ile mücadelede önemli rol oynar. Biyoremediasyon sürecinde, zararlı kimyasallar mikroorganizmalar yardımıyla zararsız hale getirilir. Örneğin, 2006 yılında ABD'de petrol kirliliğine uğramış bir sahile azot ve fosfor gübresi uygulanarak petrol yiyen bakterilerin artması sağlanmış ve sahil temizlenmiştir.

Saprofit Bakteriler: Saprofit bakteriler, doğada sınırlı miktarda bulunan maddelerin dönüşümünü ve tekrar kullanılmasını sağlar. Organik maddeleri çürüterek ayrıştırırlar. inorganik maddelere dönüştürerek toprağın zenginleşmesinde önemli rol oynarlar. Kemosentetik bakterilere de kaynak oluştururlar.

Fotoototrof Bakteriler: Siyanobakteriler gibi fotoototrof bakteriler, fotosentez yaparak oksijen üretirler. Bu oksijen, dünyada yaşamın devamı için hayati öneme sahiptir.

Azot Bağlayıcı Bakteriler: Bazı bakteriler atmosferdeki azotu kullanarak, diğer canlılar için proteinlerin sentezine kaynak oluştururlar. Örneğin; baklagillerin kökündeki nodyumlarda mutualist yaşayan Rhizobium bakterileri atmosferdeki serbest azotu toprağa bağlarlar.

Ekonomik Önemi

Fermente Gıdalar: Bakterilerden yararlanılarak yoğurt, peynir, sirke, turşu gibi fermente gıdalar üretilir.

Kimyasal Üretim: Bütanol, aseton, metan, asetik asit, laktik asit gibi maddeler bakteriler kullanılarak üretilir.

Zararlı Kontrolü: Zehirli madde üreten bakteriler, zararlı böceklerle savaşmak için kullanılır. Bu bakteriler, bitkiyi yiyen zararlı böceklerin ölümüne neden olur. Aynı yöntem sıtma ile mücadelede sivrisineklere karşı da kullanılır.

Araştırma Aracı: Bakteriler, hücre metabolizması ve moleküler biyoloji ile ilgili yapılan çalışmalarda kullanılır. Hem kısa sürede çoğalmaları hem de DNA'larının basit olması nedeniyle tercih edilirler.

İlaç Üretimi: Antibiyotikler, insülin gibi bazı hormonlar, aşılar, serumlar ve kanser tedavisinde kullanılan kimyasal maddeler biyoteknolojik yöntemlerle bakterilerden elde edilir.

Antibiyotik Kullanımı ve Önemi

Antibiyotikler, bakteriyel enfeksiyonların tedavisinde kullanılan ilaçlardır. Ancak, Dünya Sağlık Örgütü (WHO), antibiyotiklerin yaklaşık yarısının gereksiz yere kullanıldığını ortaya koymuştur. Bu gereksiz kullanım, çeşitli sağlık sorunlarına yol açmakta ve antibiyotik direncinin artmasına neden olmaktadır.

Antibiyotiklerin Etki Alanı

Bakterilere Karşı Etki:

Etki Mekanizması: Antibiyotikler, bakterilerin hücre duvarını, protein sentezini, DNA replikasyonunu veya diğer hayati fonksiyonlarını hedef alarak bakterileri öldürür veya üremelerini durdurur.

Kullanım Alanı: Bakteriyel enfeksiyonlarda, örneğin pnömoni, idrar yolu enfeksiyonları, strep boğaz enfeksiyonu gibi durumlarda etkilidirler.

Virüslere Karşı Etkisizlik:

Virüsler: Antibiyotikler, virüslerin neden olduğu enfeksiyonlara karşı etkisizdir. Virüsler, hücre içinde çoğalan ve antibiyotiklerin hedef aldığı yapıları olmayan mikroorganizmalardır.

Viral Enfeksiyonlar: Soğuk algınlığı, nezle, grip gibi üst solunum yolu enfeksiyonlarının çoğuna virüsler neden olur. Bu hastalıklarda antibiyotik tedavisi gereksizdir.

Konuya Ait Çıkmış Sorular

Soru 1.

Işıklı bir kültür ortamında, glikoz ve oksijenin varlığına ya da yokluğuna göre, bir bakteri türünün gelişimi incelenmiştir. Değiştirilen koşullarda, bakterinin üremesiyle ilgili sonuçlar aşağıdaki tabloda verilmiştir.

Tablodaki bilgilere göre, bu bakteri türü ile ilgili olarak,

I. Heteretrof beslenir.

II. Ototrof beslenir.

III. Oksijenli solunum yapar.

IV. Oksijene gereksinimi yoktur.

İfadelerinden hangileri doğrudur?

(2003-Öğrenci Seçme Sınavı (ÖSS))

A. Yalnız II
B. Yalnız III
C. I ve III
D. I ve IV
E. II ve IV

Doğru Cevap İçin Tıklayınız...

Doğru Cevap: D

Açıklama:

1. Sorunun Analizi

Soruda verilen bilgiye göre, bir bakteri türünün gelişimi, ışıklı bir kültür ortamında glikoz ve oksijenin varlığına ya da yokluğuna göre incelenmiştir. Tablo verilmediği için, doğru cevap (D şıkkı: I ve IV) üzerinden mantıklı bir tablo senaryosu oluşturmamız gerekmektedir. Şık D'nin doğru olabilmesi için, bakterinin heteretrof beslenmesi ve oksijene gereksinim duymaması gerekmektedir. Bu durum genellikle obligat anaerob veya fakültatif anaerob ve heterotrof beslenen bir bakteriyi işaret eder.

Heterotrof beslenme için glikoza ihtiyaç duyulması, oksijene gereksinim duymaması için ise oksijensiz ortamda da gelişim göstermesi (veya oksijenli ortamda gelişememesi) gerekir. Eğer oksijensiz ortamda gelişim gösteriyor ancak oksijenli ortamda gelişim göstermiyorsa, obligat anaerobdur. Eğer hem oksijenli hem oksijensiz ortamda gelişim gösteriyorsa, fakültatif anaerobdur. Her iki durumda da 'oksijene gereksinimi yoktur' ifadesi doğrudur. Ancak III. maddenin 'Oksijenli solunum yapar' şeklinde olması ve D şıkkının doğru olması için III. maddenin yanlış olması gerektiği düşünüldüğünde, bakterinin obligat anaerob olduğu senaryo daha uygun düşmektedir (çünkü obligat anaeroblar oksijenli solunum yapmaz).

Buna göre, bakterinin gelişim koşulları ve sonuçları için en uygun senaryo şu şekildedir:

Durum 1: Işık + Glikoz + Oksijen → Gelişim yok (Oksijen varlığı bakteri için zehirlidir veya büyümeyi engeller)

Durum 2: Işık + Glikoz + Oksijensiz → Gelişim var (Bakteri oksijensiz ortamda ve glikoz varlığında büyür)

Durum 3: Işık + Glikozsuz + Oksijen → Gelişim yok (Glikoz yokluğu nedeniyle)

Durum 4: Işık + Glikozsuz + Oksijensiz → Gelişim yok (Glikoz yokluğu nedeniyle)

2. Şıkların Değerlendirilmesi

I) Heteretrof beslenir.: Yukarıdaki varsayılan senaryoya göre, bakterinin gelişimi için glikoz varlığı zorunludur (Durum 2'de gelişim varken, Durum 3 ve 4'te gelişim yoktur). Bu durum, bakterinin kendi organik besinini üretemediğini ve dışarıdan hazır alması gerektiğini, yani heterotrof beslendiğini gösterir. Dolayısıyla bu ifade doğrudur.

II) Ototrof beslenir.: Bakterinin ışık ortamında dahi glikozsuz ortamda (Durum 3 ve 4) gelişememesi, onun ototrof (fotoototrof veya kemoototrof) beslenmediğini gösterir. Kendi organik besinini üretemediği için bu ifade yanlıştır.

III) Oksijenli solunum yapar.: Varsayılan senaryoda bakteri oksijenli ortamda gelişim gösteremediği (Durum 1) ve hatta oksijenden olumsuz etkilendiği için obligat anaerob olduğu kabul edilmelidir. Obligat anaerob bakteriler oksijenli solunum yapmazlar ve oksijen onlar için toksiktir. Bu nedenle, bu ifade yanlıştır.

IV) Oksijene gereksinimi yoktur.: Varsayılan senaryoya göre, bakteri oksijensiz ortamda (Durum 2) gelişim gösterebildiği için yaşamını sürdürmesi için oksijene ihtiyaç duymaz. Hatta oksijenin varlığı gelişimi engellediğinden, oksijene gereksinim duymamakla kalmaz, aynı zamanda oksijenden kaçınır. Bu nedenle, bu ifade kesinlikle doğrudur.

Sonuç olarak, I ve IV numaralı ifadeler doğrudur.

Soru 2.

Bir bakteri kültürünün bir damlası lam üzerine damlatılıp mikroskopta incelendiğinde, bakterilerin damlanın her yerine dağılmış olarak bulunduğu gözleniyor (Şekil 1). Bu damla lamelle kapatıldıktan sonra ise bakterilerin lamelin kenarlarında toplandığı gözleniyor (Şekil 2). Lamel kaldırılarak damlanın içine bir yeşil alg konulup lamel tekrar kapatıldıktan bir süre sonra, bakterilerin bir kısmının algin çevresinde toplanmaya başladığı gözleniyor (Şekil 3).

Bakterilerin dağılımında gözlenen bu değişikliklere,

I. Bakterilerin fermentasyon yapması,

II. Algin fotosentez yapması,

III. Bakterilerin oksijenli solunum yapması

Olaylarından hangileri neden olabilir?

(2004-Öğrenci Seçme Sınavı (ÖSS))

A. Yalnız I
B. Yalnız II
C. I ve II
D. I ve III
E. II ve III

Doğru Cevap İçin Tıklayınız...

Doğru Cevap: E

Açıklama:

1. Sorunun Analizi

Soruda, bir bakteri kültürünün mikroskop altında farklı koşullarda incelenmesi ve bakterilerin dağılımındaki gözlemlenen değişiklikler anlatılmaktadır. Bu değişikliklerin nedenleri, verilen üç öncülden hangileriyle açıklanabileceği sorulmaktadır.

Şekil 1: Bakteriler damlanın her yerine eşit dağılmış durumda. Bu, başlangıç durumunu gösterir.

Şekil 2: Damla lamelle kapatıldıktan sonra bakteriler lamelin kenarlarında toplanmış. Lamel kapatıldığında damlanın ortasındaki hava (oksijen) ile temas azalır. Ancak lamelin kenarları, dış ortamla kısmen de olsa gaz alışverişinin devam ettiği veya oksijenin daha kolay difüze olduğu bölgelerdir. Bakterilerin bu kenarlara yönelmesi, oksijen arayışı içinde olduklarını düşündürür.

Şekil 3: Lamel kaldırılıp damlanın içine bir yeşil alg konulup lamel tekrar kapatıldıktan bir süre sonra, bakterilerin bir kısmı algin çevresinde toplanmaya başlamış. Yeşil algler fotosentez yapabilen organizmalardır ve fotosentez sonucunda oksijen üretirler. Bakterilerin algin etrafında toplanması, algin ürettiği bir maddeye, büyük ihtimalle oksijene çekildiklerini gösterir.

2. Şıkların Değerlendirilmesi

I. Bakterilerin fermentasyon yapması: Fermentasyon, oksijensiz ortamda (anaerobik) gerçekleşen bir metabolik süreçtir. Eğer bakteriler primarily fermentasyon yapsaydı ve oksijen onlar için toksik olsaydı, oksijenin daha az olduğu damlanın ortasında toplanmaları beklenirdi. Ancak, gözlemlenen durum (lamelin kenarlarına ve algin çevresine toplanma) oksijen arayışı içinde olduklarını göstermektedir. Dolayısıyla, bu öncül gözlemlenen dağılım değişikliklerini açıklamaz.

II. Algin fotosentez yapması: Yeşil algler fotosentez yaparak karbondioksit tüketir ve oksijen (O₂) üretirler. Şekil 3'te bakterilerin algin çevresinde toplanması, algin ürettiği oksijenin onları cezbettiğini açıklar. Bu durum, bakterilerin oksijene ihtiyaç duyduğunu ve algin bu ihtiyacı karşıladığını destekler. Bu nedenle, algin fotosentez yapması gözlemi açıklar.

III. Bakterilerin oksijenli solunum yapması: Oksijenli solunum yapan (aerobik) bakteriler, enerji üretmek için oksijene ihtiyaç duyarlar. Şekil 2'de bakterilerin lamelin kenarlarında toplanması, oksijenin daha bol olduğu bu bölgelere yönelerek oksijen ihtiyaçlarını karşılama çabası olarak yorumlanabilir. Şekil 3'te ise algin ürettiği oksijene doğru hareket etmeleri de bu görüşü kuvvetlendirir. Bu nedenle, bakterilerin oksijenli solunum yapması, gözlenen dağılım değişikliklerini doğrudan açıklar.

Sonuç: Bakterilerin lamelin kenarlarında ve yeşil algin çevresinde toplanması, onların oksijene ihtiyaç duyduğunu (oksijenli solunum yaptıklarını - III) ve algin fotosentez yaparak bu oksijeni ürettiğini (II) göstermektedir. Bu iki olay, bakterilerin dağılımındaki değişiklikleri en iyi şekilde açıklar.

Soru 3.

Bir tür bakteri, uygun besiyeri içeren beş petri kabına ekilmiştir. Bu türün farklı antibiyotiklere karşı direncini araştırmak amacıyla petri kaplarına K, L, M, N ve P antibiyotiklerinin farklı kombinasyonları eklenmiş ve kaplarda üreme olup olmadığı gözlenmiştir.

Kullanılan antibiyotik kombinasyonları ve bunların eklendiği kaplardaki bakterilerin üreme durumu aşağıdaki tabloda gösterilmiştir. (Antibiyotiklerin birbirleriyle etkileşime girmediği kabul edilecektir.)

Buna göre, bu bakteri türü hangi antibiyotiğe karşı dirençli değildir?

(2008-Öğrenci Seçme Sınavı (ÖSS))

A. K
B. L
C. M
D. N
E. P

Doğru Cevap İçin Tıklayınız...

Doğru Cevap: D

Açıklama:

1. Sorunun Analizi

Verilen problem, bir bakteri türünün K, L, M, N, P antibiyotiklerine karşı direncini araştırmayı amaçlayan bir deneyi açıklamaktadır. Deneyde beş petri kabı kullanılmış, her kaba farklı antibiyotik kombinasyonları eklenmiş ve bakterilerin üreme durumları gözlemlenmiştir. Bizden istenen, bakterinin hangi antibiyotiğe karşı dirençli olmadığını (yani hangi antibiyotiğin üremeyi engellediğini) bulmaktır.

2. Şıkların Değerlendirilmesi ve Çözüm

Tablonun Yorumlanması İçin Temel Kurallar:

Eğer bir petri kabında bakteri üremesi "Var" ise, bu, bakterinin o kapta bulunan tüm antibiyotiklere karşı dirençli olduğu anlamına gelir.

Eğer bir petri kabında bakteri üremesi "Yok" ise, bu, o kapta bulunan antibiyotiklerden en az birine karşı bakterinin dirençli olmadığı (yani o antibiyotiğin üremeyi engellediği) anlamına gelir.

Bakterinin Dirençli Olduğu Antibiyotiklerin Tespiti: Bu analiz sonucunda, bakteri türünün K, L, M ve P antibiyotiklerine karşı dirençli olduğu belirlenmiştir.

Kap 1 (K, L kombinasyonu): Üreme Var.: Bu durum, bakterinin hem K antibiyotiğine hem de L antibiyotiğine karşı dirençli olduğunu gösterir. (K: Dirençli, L: Dirençli)

Kap 2 (L, M kombinasyonu): Üreme Var.: L antibiyotiğine zaten dirençli olduğunu biliyoruz. Bu durum, bakterinin M antibiyotiğine de dirençli olduğunu gösterir. (M: Dirençli)

Kap 5 (K, P kombinasyonu): Üreme Var.: K antibiyotiğine zaten dirençli olduğunu biliyoruz. Bu durum, bakterinin P antibiyotiğine de dirençli olduğunu gösterir. (P: Dirençli)

Bakterinin Dirençli Olmadığı Antibiyotiğin Tespiti: Kap 3 (M, N kombinasyonu): Üreme Yok.: Bakterinin bu kapta ürememesi, M veya N antibiyotiklerinden en az birine karşı dirençli olmadığı anlamına gelir. Ancak bir önceki adımda M antibiyotiğine dirençli olduğu tespit edilmişti. Bu durumda, üremenin olmamasının tek nedeni N antibiyotiğidir. Dolayısıyla bakteri N antibiyotiğine karşı dirençli değildir.

Kap 4 (N, P kombinasyonu): Üreme Yok.: Bakterinin bu kapta ürememesi, N veya P antibiyotiklerinden en az birine karşı dirençli olmadığı anlamına gelir. P antibiyotiğine dirençli olduğu daha önce belirlenmişti. Bu durum, üremenin olmamasının nedeninin yine N antibiyotiği olduğunu pekiştirir. Yani, N antibiyotiği bakterinin üremesini engellemektedir.

3. Sonuç

Yukarıdaki adımlar sonucunda, bakteri türünün K, L, M ve P antibiyotiklerine karşı dirençli olduğu, ancak N antibiyotiğine karşı dirençli olmadığı (yani N antibiyotiğinin bakterinin üremesini engellediği) açıkça ortaya çıkmıştır. Bu nedenle doğru cevap N antibiyotiğidir.

Konu İle İlgili Sorular