Çevre Mühendisliği Mikrobiyolojisi

Çevre Mühendisliği Mikrobiyolojisi

• Prof. Dr. Ertugrul ERDIN Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Cevre Mühendisligi Bölümü

• 35160 BUCA- İZMİR  TURKIYE

• Uni. Tel : [phone];  Ev Tel.:  [phone]  (mit Anrufsbeanworter) ;  Fax: [phone]

• Ev Adresi   : 113/1 Sokak Nr.1/2 Daire 6  Nazlikent / Bornova.IZMIR-TR

•  

• E-Mail: [e-mail]; [e-mail]

• [e-mail]; [e-mail], [e-mail]

•  http://web.deu.edu.tr/erdin

• 04.10.2006

Mikroorganizmaların Beslenmesi ve Gelişmesi

• Mikroorganizmaların gelişmesi için suya ve suyun içinde de besin maddesi diye adlandırdığımız maddelere ihtiyacı vardır. Bunlar sayesinde hücrelerini inşaa ederler ve enerji kazanırlar.

• Her mikroorganizmanın besin maddesi ihtiyacı ve ekolojik koşul istemi birbirinden farklıdır. Bu nedenle de çok sayıda besi ortamı reçetesi vardır.

Su

• Su

• suyun içinde de besin maddesi

• Ekolojik koşullar

• Besiyeri reçetesi

• V.d.

Makro Besin Maddeleri

• Makro Besin Maddeleri

• Hücrenin kimyasal bileşimine bağlı olarak on makro elemente ihtiyacı olduğunu görürürz: Karbon,

• oksijen,

• su, azot,

• kükürt,.

fosfor,

• fosfor,

• potasyum,

• kalsiyum,

• magnezyum,

• Demir

• V.d.

• Mangan,

• Molübden,

• Çinko,

• Bakır,

• Kobalt,

• Nikel,

• Vanadyum,

Bor,

• Bor,

• Klor,

• Sodyum,

• Selenyum,

• Silisyum,

• Volfram,

• vb.

• .

Fotosentez yapan canlılar doğrudan karbondioksiti ana karbon kaynağı olarak kullanabilirler.

• Fotosentez yapan canlılar doğrudan karbondioksiti ana karbon kaynağı olarak kullanabilirler.

• Kemosentez yapanlar da aynı şekilde yararlanabilirler. C-ototrof organizmalar C02'yi indirgemektedirler.

Diğer bütün organizmalar hücre karbonunu organik besin maddesinden temin ederler. Dünya da yoğun bir şekilde bulunan doğal organik besin maddeleri ise

• Diğer bütün organizmalar hücre karbonunu organik besin maddesinden temin ederler. Dünya da yoğun bir şekilde bulunan doğal organik besin maddeleri ise

• polisakkaritler,

• sellüloz

• ve nişastadır.

• Bu polimerlerin monomer yapı taşlarını bir çok mikroorganizma kullanmaktadır.

Bir çok organizmanın gelişmeyi teşvik eden destek maddelere (Suppline) ihtiyacı vardır.

• Bir çok organizmanın gelişmeyi teşvik eden destek maddelere (Suppline) ihtiyacı vardır.

• Suppline olarak üç önemli madde grubunu alabiliriz:

• 1. Aminoasitleri,

• 2. Purinler ve Pirimidinler.

• 3. Vitaminler.

Aminoasitleri,

• Aminoasitleri,

• purinler ve pirimidinler proteinin ana yapı taşı, aynı zamanda nükleikasitlerin de yapıtaşıdır.

• Vitaminler de Coenzimlerin veya prostetik grupların bir parçasıdır.

• Enzimatik katalitik işlevleri vardır.

Kükürt ve azot hücrede genelde indirgenmiş şekilde bulunur.

• Kükürt ve azot hücrede genelde indirgenmiş şekilde bulunur.

• Sülfihidril veya amino grupları olarak, sülfat ve nitrat şeklinde alırlar ve sonra indirgerler.

• Amonyum tuzu ana azot kaynağıdır. Bazı prokaryotik organizmalar molaküler azotu da indirgeyebilirler.

Bazı mikroorganizmalar ise azot kaynağı olarak aminoasitlerine ihtiyaç duyarlar.

• Bazı mikroorganizmalar ise azot kaynağı olarak aminoasitlerine ihtiyaç duyarlar.

• Bütün organizmalar sülfatı indirgemeye yetenekleri olmadığı için, bazıları da kükürt kaynağı olarak hidrojensülfürü veya Cystein'i kullanırlar (kükürt içeren bir aminoasiti).

Hücreler Oksijen ihtiyacını su molekülünden temin ederler.

• Hücreler Oksijen ihtiyacını su molekülünden temin ederler.

• Bunun dışında karbondioksitten ve diğer bir çok organik bileşiklerden.

• Ayrıca çok sayıda ki organizma moleküler oksijene ihtiyaç duyar.

Oksijenin ana görevi aerob solunumun terminal elektron akseptoru olmasıdır.

• Oksijenin ana görevi aerob solunumun terminal elektron akseptoru olmasıdır.

• Bu sırada oksijen suya indirgenir.

• Mikroorganizmaların oksijene karşı davranışlarına göre üçe ayırmak mümkün:

1. Obligat aerob organizmalar

• 1. Obligat aerob organizmalar

• 2. Obligat anaerob organizmalar

• 3. Fakültatif anaerob organizmalar

Çok sayıda nazlı ve aşırı istekli mikrorganizma için besin madde ihtiyacı detaylı olarak bilinmemektedir. Genelde maya ekstraktı,

• Çok sayıda nazlı ve aşırı istekli mikrorganizma için besin madde ihtiyacı detaylı olarak bilinmemektedir. Genelde maya ekstraktı,

• maya otolüsat'ı,

• pepton veya et ekstarktı besi ortamı olarak kullanılmaktadır.

• .

Bazı başka organizmalar için ise:

• Bazı başka organizmalar için ise:

• baharat ekstraktı,

• erik ekstraktı,

• havuç ekstraktı

• hindistan cevizi suyu,

• at elması suyu v.b. gibi maddeler besi ortamı olarak kullanılabilmektedir

En ideal katılaştırıcı madde Agar'dır.Agar deniz alglerinden elde edilir.Agar sıvı besi ortamlarına 15-20 g/l verilir, bu katılaşma için yeterlidir. Agar 100°C'de erir ve 45°C'ye kadar sıvı şeklinde kalır. Eger besi ortamında organik komponentlere ihtiyaç yoksa, o zaman silikajel ile de katılaştırma yapılabilir.

• En ideal katılaştırıcı madde Agar'dır.Agar deniz alglerinden elde edilir.Agar sıvı besi ortamlarına 15-20 g/l verilir, bu katılaşma için yeterlidir. Agar 100°C'de erir ve 45°C'ye kadar sıvı şeklinde kalır. Eger besi ortamında organik komponentlere ihtiyaç yoksa, o zaman silikajel ile de katılaştırma yapılabilir.

Çok sayıda organizma pH=7 olması halinde çok iyi gelişir. Bakterilerin çoğu yüksek pH değerinde yani hafif alkali sahada iyi gelişir. Örneğin nitrifikasyon bakterileri, Rhizobie'ler, Actinomycetes'ler, üre parçalayan bakteriler.

• Çok sayıda organizma pH=7 olması halinde çok iyi gelişir. Bakterilerin çoğu yüksek pH değerinde yani hafif alkali sahada iyi gelişir. Örneğin nitrifikasyon bakterileri, Rhizobie'ler, Actinomycetes'ler, üre parçalayan bakteriler.

• Bazıları da asite karşı toleranslıdırlar (Asidofil): Lactobacilli, Acetobacter, Sarcina ventriculi veya Thiobacillus.

Martarlar ise genelde düşük pH koşullarını tercih ederler. pH=5 ise mantar dominanttır. pH= 8 ise, o zaman bakteriler baskındır.

• Martarlar ise genelde düşük pH koşullarını tercih ederler. pH=5 ise mantar dominanttır. pH= 8 ise, o zaman bakteriler baskındır.

• Bakterilerin çoğu pH=6-9 arasındaki değişime karşı pek fazla duyarlı değildirler. Hızlı pH değişimi sırasında hücre içi pH değeri azıcık değişir, fakat 30 dakika sonra hücre içinde tekrar pH dengesi sağlanmış olur.

Mikroorganizmaların çoğu %98 nisbi nem isterler, buna karşın %60'da da yaşayanları vardır. Halofil bakteriler ise %75.

• Mikroorganizmaların çoğu %98 nisbi nem isterler, buna karşın %60'da da yaşayanları vardır. Halofil bakteriler ise %75.

1. Psychrophil: (kryophil) 20oC nin altında yaşayanlar

• 1. Psychrophil: (kryophil) 20oC nin altında yaşayanlar

• 2. Mesophil: 20-42oC arasında yaşayanlar

• 3. Thermophil: 40-70oC arasında yaşayanlar

• Thermotolerant'lar 50oC'ye kadar, ekstrem thermophiller ise 80oC'ye kadar yaşayanlar olarak ayırabiliriz

Tüm obligat aeroblar için oksijen çok önemli bir elektron akseptorudur.

• Tüm obligat aeroblar için oksijen çok önemli bir elektron akseptorudur.

• İnce Agar besi ortamında sadece aeroblar, Kalın bir Agar besi ortamında ise üstte aeroblar ortada fakültatifler ve en altta da anaeroblar görülür.

• Aerob aktivite için havalandırmaya ihtiyaç vardır, mikroorganizmalar da bu durumda oksijeni ancak çözünmüş olarak alabilirler.

Bir litre su 20oC'de atmosfer basıncı altında dengede durması halinde, 6.2 ml veya 0.28 mmol oksijen içerirler.

• Bir litre su 20oC'de atmosfer basıncı altında dengede durması halinde, 6.2 ml veya 0.28 mmol oksijen içerirler.

• Bu miktar 0.046 mmol veya 8.3 glikozun oksitlenmesi için yeterlidir.

• Çeşitli yöntemlerle faz sınır alanları oluşturulabilir.

1. Kültürü ince tabaka şeklinde ekmek veya almak

• 1. Kültürü ince tabaka şeklinde ekmek veya almak

• 2. Sıvıyı çalkalayarak hareket haline getirmek

• 3. Boy ekseni üzerinde şişeyi rotasyon şeklinde hareket ettirmek

• 4. Basınç altında gaz difüzörü ile sıvı sütununu hava akımına tabi tutmak

• 5. Perkolasyon yapmak

• 6. Mekanik karıştırmak

Yüksek organizmalar için kullanılan ototrof ve haterotrof gibi beslenme tipleri mikroorganizmaları açıklamak ve bununla yetinmek doğru değildir.

• Yüksek organizmalar için kullanılan ototrof ve haterotrof gibi beslenme tipleri mikroorganizmaları açıklamak ve bununla yetinmek doğru değildir.

• Mikroorganizmalarda tip ayırımı yaparken

• 1. enerji kaynağına,

• 2. hidrojen donatoruna,

• 3. karbon kaynağına dikkat etmek gerekir.

1. Enerji Kaynağı

• 1. Enerji Kaynağı

• Biyokimyasal enerji (ATP) elde etmek için prensip olarak iki madde dönüşüm tipi vardır, fototrof ve kemotrof.

• Fototrof olanlar elektromanyetik ışınları gelişmeleri için gerekli enerji kaynağı olarak kullanırlar.

Aerobi fototrof ve anaerobi fototrof.

• Aerobi fototrof ve anaerobi fototrof.

• Kemotrof olanlar enerjilerini solunum oksidasyonu veya fermentasyon yolu ile biyokimyasal olarak kazanırlar.

• Yani besin maddesi görevini gören maddeleri oksitleyerek veya indirgeyerek enerjilerini temin ederler.

2. Hidrojen Donatörleri

• 2. Hidrojen Donatörleri

• Organik bileşikleri hidrojen donatörü olarak kullanan tüm organizmalar "organotroftur".

• Litotrof ise organik hidrojen donatörü yerine anorgnaik hidrojen donatörü kullanan mikroorganizmalardır.

• H2, NH3, H2S, S, CO, Fe++ v.d. gibi anorganik maddeler hidrojen donatörü olarak görev görürler.

3. Karbon Kaynağı

• 3. Karbon Kaynağı

• Burada ototrof ve heterotrof hücrenin karbononun nereden temin edildiğini ifade etmektedir.

• Eğer mikroorganizmalar karbondioksiti kullanarak hücrekarbon ihtiyacını karşılıyorlarsa o zaman bu organizmalar ototroftur.

• Buna karşılık organik bileşiklerden temin ediyorlarsa o zaman da heterotofturlar.

• O halde C-Kaynağı ya CO2 'dir, ya da organik madde.

9.5. Selektif Kültür Yöntemleri

• 9.5. Selektif Kültür Yöntemleri

• Mikroorganizmaların çoğu koloni oluşturma özelliğine sahiptirler. Bu özelliklerinden dolayı da onları izole etmek ve kültüre almak kolaylaşmaktadır. Zenginleşme ortamı, bir mikroorganizma türünün diğer rakiplerine kıyasla baskın bir şekilde gelişip, üreyebildiği ortamdır. Bu ortamı bir çok ekolojik faktörler sınırlar veya tayin eder:

Enerji kaynağı

• Enerji kaynağı

• Karbon kaynağı

• Azot kaynağı

• Hidrojen akseptörü

• Gaz atmosferi

• Işık

• Sıcaklık

• pH, v.b. gibi diğer ekolojik faktörler.

• Ekstrem bir şekilde farklılaşma gösteren mikroorganizmalar özel gelişme ortamı arzu etmektedirler.

- Asite veya alkaliliğe dayanıklı olanlar

• - Asite veya alkaliliğe dayanıklı olanlar

• - Asite veya alkaliliğe duyarlı olanlar

• - Sıcaklıktan ve ışıktan etkilenenler

• - Sıcaklık ve ışıktan etkilenmeyenler

Barut konan bir besi ortamında aerob koşullarda sadece süt bakterileri gelişir.

• Barut konan bir besi ortamında aerob koşullarda sadece süt bakterileri gelişir.

• Diğer aerob yaşayan bakteriler bastırılır.

• Siyanür ve hidrojensülfür de aynı şekilde seleksiyon fonksiyonunu üstlenebilmektedir.

9.5.1. Saf Kültürler

• 9.5.1. Saf Kültürler

• Saf kültür üretmek ve elde etmek mikrobiyologların çok önemli ödevleridir.

• Bunun için genelde katı besi ortamı kullanılır.

• Saf hücrelerin koloniler halinde üremesi sağlanır.

• Saf kültür sıvı besi ortamında da gerektiğinde üretilebilir.

9.5.2. Karışık Kültür

• 9.5.2. Karışık Kültür

• Doğal populasyonlar genelde karışık mikroorganizmalardan oluşurlar.

• Ortak besi ortamında karşılıklı rekabet yaparak yaşarlar ve ürerler Kommensalismus (=sofra ortağı), Mutualismus (= karşılıklı, zıt, rakip).

Statik veya dinamik besi ortamlarında suksesyonlar, metabolizma artıkları saptanabilmektedir. Bu da karışık kültürde yaşayan organizmaların sinergetik veya antogonistik karşılıklı etkiler içinde olduğunu göstermektedir.

• Statik veya dinamik besi ortamlarında suksesyonlar, metabolizma artıkları saptanabilmektedir. Bu da karışık kültürde yaşayan organizmaların sinergetik veya antogonistik karşılıklı etkiler içinde olduğunu göstermektedir.

Saf kültürleri karıştırarak da karışık kültür elde etmek mümkündür.

• Saf kültürleri karıştırarak da karışık kültür elde etmek mümkündür.

• Kefir, çay mantarı, hamur mayası, atıksu arıtılması, yakın çevremizde kullandığımız karışık kültürlere birer örneklerdir. (Şekil 29).

9.6. Gelişme Fizyolojisi

• 9.6. Gelişme Fizyolojisi

• Gelişmeyi yaşayan canlıların irreversibil artışı olarak anlamak mümkündür. Bunun başlangıcında hücre büyümekte ve sonra da bölünmektedir.

• Çok hücreli organizmalarda büyüklük artmaktadır.

• Tek hücreli organizmalarda da sayısı artmaktadır.

Teşekkürler

• 04.Ekim. 2006

• BAŞARILAR

• E-Mail: [e-mail]; [e-mail]

• [e-mail]; [e-mail], [e-mail]

•  http://web.deu.edu.tr/erdin

• 04.10.2006