Cevre ve Mikroplar PDF

Çevre ve Mikroplar Prof. Dr. Sevgi ERGİN İÜC Cerrahpaşa Tıp Fakültesi Tıbbi Mikrobiyoloji Anabilim Dalı  Bakterilerin Üremelerine Etkili Faktörler 1. Fiziksel faktörler (Isı, Radyasyon, Yüzey gerilimi, Ozmotik basınç, Hidrostatik basınç, Rutubet ve Kuruma, Elektrik) 2. Kimyasal faktörler (...

Çevre ve Mikroplar Prof. Dr. Sevgi ERGİN İÜC Cerrahpaşa Tıp Fakültesi Tıbbi Mikrobiyoloji Anabilim Dalı  Bakterilerin Üremelerine Etkili Faktörler 1. Fiziksel faktörler (Isı, Radyasyon, Yüzey gerilimi, Ozmotik basınç, Hidrostatik basınç, Rutubet ve Kuruma, Elektrik) 2. Kimyasal faktörler (Oksijen, CO2, Redoks potansiyeli, Hidrojen iyon konsantrasyonu ) 3. Biyolojik faktörler (Bakteriyosin, metabolitler) 4. Mekanik faktörler (Çalkama, Filtrasyon, Santrifügasyon, Ezmek, Basınç uygulamak, Vibrasyon) 2  1. Fiziksel Faktörler ◼ Yeryüzünde (toprak, su, göl, deniz, hava, ev vb.) ve canlıların vücudunda m.o lar bulunur ◼ Bakteriler; okyanus sularında, farklı hidrostatik basınç altında kolayca yaşayabilir ◼ Bazıları da sıcak su kaynaklarında ◼ Bazıları da donma derecesindeki çevrede yaşayabilir 3  Fiziksel Faktörler ◼ Hastalık oluşturabilenler ◼ Üzerinde veya içinde yaşadıkları canlılar ile uyum gösterenlerdir ◼ Kapsüllü mikroorganizmalar ◼ Bakteri ve mantar sporları çevre koşullarına çok dayanıklıdır ◼ Uzun süre canlı kalabilir ve infeksiyöz yeteneklerini koruyabilir 4  Fiziksel Faktörler 1. Isı 2. Radyasyon 3. Yüzey gerilimi 4. Ozmotik basınç 5. Hidrostatik basınç 6. Rutubet ve Kuruma 7. Elektrik 5  Isı Sıcaklık (oC) Psikrofil 0 - 20 Mezofil 20 – 45 (insan ve hayvanlarda (37) hastalık yapan bakteriler) Termofil 45 - 80 6  Fiziksel Faktörler 1. Isı 2. Radyasyon 3. Yüzey gerilimi 4. Ozmotik basınç 5. Hidrostatik basınç 6. Rutubet ve Kuruma 7. Elektrik 7  Radyasyon ◼ Radyasyon (ışın) bir ortamda enerjinin dalgalar halinde yayılması ◼ Mikrobiyolojide radyasyondan başlıca iki şekilde yararlanılır; 1- Sterilizasyon ve dezenfeksiyon 2- Mutasyon oluşturmak 8 A) İyonizan olmayan radyasyonlar 1- Ultraviole (mor ötesi) ışınları 2- İnfrared (kızıl ötesi) ışınları 3- Ultrasonik (ses ötesi) dalgalar B) İyonizan radyasyonlar I) Elektromanyetik radyasyonlar 1- X ışınları 2- Gama ışınları II) Partiküler radyasyonlar 1- Alfa ışınları 2- Beta ışınları 3- Katot ışınları 9 ◼ UV ışınları iyonize etmeyen ışınlar ◼ DNA gibi moleküllerde anormal bağlar oluşturur, hücre ölür ya da mutasyona uğrar ◼ En kuvvetli bakterisit etkiyi 260 nm dalga boyundaki UV ışınları gösterir ◼ Yavaş etki gösterir, direkt olarak ve uzun süre uygulanmalı ◼ UV lambaları oda tavanlarına yerleştirilerek havayı ve yüzeyleri steril etmede kullanılır ◼ Ameliyathanelerde, ilaç doldurma odalarında, besin ve süt endüstrisinde kontamine yüzeylerin dezenfeksiyonunda kullanılır ◼ Gama ve X ışınları iyonize eden ışınlar (son aşamada) ◼ Işınlara en dirençli olanlar bakteri sporları ve rinovirüslerdir ◼ Işınlarla ilaçlar, aşılar, plastik tıbbi malzeme, operasyon malzemeleri, transplantasyon için kullanılacak dokular steril edilir  Fiziksel Faktörler 1. Isı 2. Radyasyon 3. Yüzey gerilimi 4. Ozmotik basınç 5. Hidrostatik basınç 6. Rutubet ve Kuruma 7. Elektrik 12  Yüzey geriliminin etkisi ◼ Metabolizma olaylarının normal meydana gelebilmelerinde mikropların bulunduğu sıvı ile bakteri yüzeyi arasındaki moleküler gerilimin dengede bulunması gerekli ◼ Yüzey gerilimini düşüren maddeler arasında; ◼ sabunlar, deterjanlar, safra, fenol vs. ajanlar vardır. ◼ Bu nedenle böyle maddelerin ıslatma özellikleri bulunmaktadır. 13  Fiziksel Faktörler 1. Isı 2. Radyasyon 3. Yüzey gerilimi 4. Ozmotik basınç 5. Hidrostatik basınç 6. Rutubet ve Kuruma 7. Elektrik 14  Osmotik Basıncın Etkisi ◼ Mikroorganizmalar, içinde üredikleri sıvı besi yerinin osmotik basıncı ile kendi hücre içindeki osmotik basınç arasında bir denge kurar ◼ Bu denge yarı geçirgen olan hücre membranları yardımı ile düzenlenir ve devam ettirilir. ◼ Böyle ortamlarda bakteri zarlarından giriş ve çıkış kolaylıkla olur ve bakteri gelişmesine ve üremesine devam eder. 15  Osmotik Basıncın Etkisi ◼ Eğer ortamın osmotik basıncı azalmış ise (hipotonik, hipoosmatik), böyle durumlarda dışardan bakteri içine fazla sıvı girerek bakteriyi şişirir ve olay devam ederse bakteriyi patlatır (plasmoptiz). ◼ Hipertonik (hiperosmotik) ortamlarda ise, bakterinin içinden dışarı fazla sıvının çıkması sitoplasmik membranın hücre duvarından ayrılarak büzülmesine ve ortada toplanmasına neden olur (plasmoliz). 16  Osmotik Basıncın Etkisi ◼ Bazı bakteriler yüksek tuz konsantrasyonuna sahip ortamlara adapte olmuşlardır. ◼ Üremeleri için bu tuz konsantrasyonu gerekli hale gelmiştir. Bu bakterilere aşırı halofilik bakteriler denir. ◼ Fakültatif (isteğe bağlı) halofil mikroplar ise yüksek tuz konsantrasyonuna gerek duymazlar. ◼ Ancak birçok bakterinin üremesini önleyen % 2’lik tuz konsantrayonunda üreyebilirler. ◼ Hatta bazı fakültatif halofiller %15’lik tuz konsantrasyonunda üreyebilirler. 17  Fiziksel Faktörler 1. Isı 2. Radyasyon 3. Yüzey gerilimi 4. Ozmotik basınç 5. Hidrostatik basınç 6. Rutubet ve Kuruma 7. Elektrik 18  Hidrostatik Basıncın Etkisi ◼ Mikroorganizmalar, hücre duvarının sert ve dayanıklı olması nedeniyle mekanik ve hidrostatik basınçlara karşı oldukça fazla direnç gösterirler. 19  Hidrostatik Basıncın Etkisi ◼ Okyanusların, denizlerin ve göllerin diplerinde bulunan barofilik mikroplar (B. submarineus, B. thalassokiotes) yüksek basınca (10000 libre/inc2, -psu-'lik) kolayca dayanırlar ve bu basınç altında yaşamlarını sürdürürler. ◼ Ancak yüksek basınç altında mikroplarda, az da olsa, bazı değişmeler meydana gelebilmektedir. Örn. flagellalı mikroplar hareketlerini ve bazıları da bölünme kabiliyetini kaybedebilirler. 20  Fiziksel Faktörler 1. Isı 2. Radyasyon 3. Yüzey gerilimi 4. Ozmotik basınç 5. Hidrostatik basınç 6. Rutubet ve Kuruma 7. Elektrik 21  Rutubet ve Kurumanın Etkisi ◼ Su; mikropların üremesinde, gıda maddelerinin içeri girişinde ve içeride biriken metabolitlerin ve diğer maddelerin dışarı çıkışında ve metabolik olaylarda çok önemli göreve sahiptir. ◼ Üreme ortamlarında bulunan gıda maddelerinin bakteriler tarafından alınabilmesi ancak bunların suda eriyebilir olmaları ile mümkündür ve su aracılığı ile de bakteriye girerler. ◼ Aynı şekilde, bakteri içindeki enzim veya metabolitlerin dışarı çıkabilmesinde de su önemli rol oynar. İçinde su oranı yüksek katı besi yerlerinde mikropların gelişmesi daha kolay olur ve oluşan koloniler daha iridirler. 22  Rutubet ve Kurumanın Etkisi ◼ Mikroorganizmalar içinde %70-90 kadar su bulunmaktadır. ◼ Bunun azalması birçok biyokimyasal olayların durmasına ve mikropların ölümüne sebep olur. ◼ Mikroorganizmaları üretmek için kullanılan etüvlerin havasının relatif rutubetinin de uygun olması gereklidir. ◼ Sıvı besi yerlerinden suyun buharlaşması, bu besi yerinde bulunan kimyasal maddelerin konsantrasyonunu arttırır. ◼ Bu durum üreme üzerine olumsuz yönde etkiler. 23  Fiziksel Faktörler 1. Isı 2. Radyasyon 3. Yüzey gerilimi 4. Ozmotik basınç 5. Hidrostatik basınç 6. Rutubet ve Kuruma 7. Elektrik 24  Elektriğin Etkisi ◼ Sıvı ortamlarda suspansiyon halinde bulunan mikroorganizmalardan direk veya alternatif elektrik akımı geçirilirse, mikroplar zarar görebilirler. ◼ Akım, şiddetli ve geçme süresi fazla olursa daha zararlı ve öldürücü olurlar. ◼ Mikroorganizmaların moleküler incelemelerinde yararlanılmaktadır (Elektroforez) 25  KİMYASAL FAKTÖRLER ◼ Mikropların üremelerinde etkili olan kimyasal faktörler; 1. Oksijen (O2) 2. Redoks potansiyeli 3. Hidrojen iyon konsantrasyonu (pH) 4. Karbon dioksit (CO2) 5. Ortama katılan bufferler yanı sıra hastalık oluşturan mikroorganizmaların üremelerini önlemek (stasis) veya öldürmek (sidal) amacı ile kullanılan antibiyotik, kemoterapötik maddeler ile çeşitli dezenfektanlar da bulunmaktadır. Bu son maddeler, özellikle, mikroorganizmaları kontrol altına almada kullanılırlar. 26  KİMYASAL FAKTÖRLER ◼ Mikropların üremelerinde etkili olan kimyasal faktörler arasında: 1. Oksijen (O2) 2. Redoks potansiyeli 3. Hidrojen iyon konsantrasyonu (pH) 27  Oksijen (O2) Mikroorganizmalar oksijene ihtiyaçlarına göre; ◼ Zorunlu aerop ◼ Zorunlu anaerop ◼ Fakültatif anaerop ◼ Aerotolerant anaerop ◼ Mikroaerofilik 28  Zorunlu aerop ◼ Sadece oksijen varlığında çoğalır ◼ Fermantasyon yok ◼ Oksidatif fosforilasyon var 29 Zorunlu anaerop Sadece oksijensiz ortamda çoğalır Fermentasyon var Oksidatif fosforilasyon yok Oksijen varlığında ölür 30 Fakültatif anaeroplar Fermentasyon var Aerobik solunum var Oksijen varlığında yaşayabilir 31 Aerotoleran anaeroplar Solunum anaerobik Oksijen varlığında yaşayabilir 32 Mikroaerofilik Düşük oksijen varlığında üreme Yüksek oksijen varlığında ölüm 33  KİMYASAL FAKTÖRLER ◼ Mikropların üremelerinde etkili olan kimyasal faktörler arasında: 1. Oksijen (O2) 2. Redoks potansiyeli 3. Hidrojen iyon konsantrasyonu (pH) 34  Redoks potansiyelinin etkisi (Oksidasyon-Redüksiyon Potansiyeli) ◼ Oksidasyon-redüksiyon (O-R), elektriksel bir olaydır ve elektron transferi üzerine dayanır. ◼ Oksidasyon (elektron kaybı) ve redüksiyon (elektron kazanma) fenomenleri genellikle birlikte meydana gelir. ◼ Bir madde okside olurken diğeri redükte olur. ◼ Elektron alıcısı okside eden, elektron vericisi de redükte eden ajandır. 35  KİMYASAL FAKTÖRLER ◼ Mikropların üremelerinde etkili olan kimyasal faktörler arasında: 1. Oksijen (O2) 2. Redoks potansiyeli 3. Hidrojen iyon konsantrasyonu (pH) 36 pH İnsan vücudunda bakteriler; pH 5 - 8 arasında en iyi pH 7.2 - 7.5 37 ◼ Bakterilerin optimal pH limitleri oldukça değişiktir. ◼ Asit ortamı seven mikroorganizmalar (maya, küf, laktobasil, asetobakter, vs) yanı sıra, ◼ alkali besiyerlerinde üreyenler de (mikoplasma, toprak bakterileri, V. cholera, vs.) vardır. ◼ İnsan ve hayvanlarda hastalık oluşturanlar genellikle, konakçının sıvı ve dokularının pH’sında (pH: 7.0-7.4) ürerler. 38 ◼ Bir besiyeri hazırlanırken pH'sı da mikroorganizmanın fizyolojik karakterine uygun olarak (optimal pH) ve genellikle %10-20 NaOH 'la ayarlanır. ◼ Bir sıvı ortamın pH 'sını ölçmede ya elektrikle çalışan pH metreler veya daha az duyarlı olan kolorimetrik yöntemler kullanılır. 39  Bakterilerin Üremelerine Etkili Faktörler ◼ Bunlar faktörler: 1. Fiziksel faktörler (Isı, Radyasyon, Yüzey gerilimi, Ozmotik basınç, Hidrostatik basınç, Rutubet ve Kuruma, Elektrik) 2. Kimyasal faktörler (Oksijen, CO2, Redoks potansiyeli, Hidrojen iyon konsantrasyonu ) 3. Biyolojik faktörler (Bakteriyosin, metabolitler) 4. Mekanik faktörler (Çalkama, Filtrasyon, Santrifügasyon, Ezmek, Basınç uygulamak, Vibrasyon) 40  Biyolojik Faktörler ◼ Canlıların vücudunda özellikle, sindirim, solunum, ürogenital sistemleri ile derilerinde değişik cinslere ait sayısız mikroorganizma (yerleşik devamlı mikroflora) bulunmaktadır. 41  Biyolojik Faktörler ◼ Aynı zamanda, bu yerleşik flora bazı patojenik mikroorganizmaların kolonizasyonuna da mani olur. ◼ Eğer bu metabolitleri sentezleyen mikroorganizmalardan biri veya ikisi ortadan kaldırılırsa, diğerinin fazla üremelerine ve bazı durumlarda hastalık yapmalarına da neden olur. ◼ Özellikle antibiyotiklere duyarlı olmayan mikroorganizmalar C. albicans veya C. difficile infeksiyonlar oluşturabilirler. 42  Bakterilerin Üremelerine Etkili Faktörler ◼ Bunlar faktörler: 1. Fiziksel faktörler (Isı, Radyasyon, Yüzey gerilimi, Ozmotik basınç, Hidrostatik basınç, Rutubet ve Kuruma, Elektrik) 2. Kimyasal faktörler (Oksijen, CO2, Redoks potansiyeli, Hidrojen iyon konsantrasyonu ) 3. Biyolojik faktörler (Bakteriyosin, metabolitler) 4. Mekanik faktörler (Çalkalama, Filtrasyon, Santrifügasyon, Ezmek, Basınç uygulamak, Vibrasyon) 43  Mekanik Faktörler 1. Çalkalamanın Etkisi 2. Filtrasyon 3. Santrifügasyon 4. Ezmek 5. Basınç uygulamak 6. Vibrasyon 44  Çalkalamanın Etkisi ◼ Bu faktörler laboratuvarlarda mikroorganizmaların, özellikle, hareketsiz olanlarının veya zayıf üreme gösterenlerin üremelerini ajite etmek ve bulunduğu ortamlardan daha elverişli yerlere ulaşmasını sağlamak amacı ile uygulanmaktadır. ◼ Laboratuvarlarda kültürlerin çalkalanması genellikle çok hafif olmakta (dakikada 10-20 devir) ve üreme üzerine olumlu etkide bulunmaktadır. ◼ Eğer çalkalama çok hızlı veya sert olursa mikroorganizmalarda ölümler meydana gelebilir. 45  Mekanik Faktörler 1. Çalkalamanın Etkisi 2. Filtrasyon 3. Santrifügasyon 4. Ezmek 5. Basınç uygulamak 6. Vibrasyon 46  Filtrasyon ◼ Sıvı kültürlerde, sıvı besiyerinde, patolojik sıvılarda, serumlardaki, bakterileri ve partikülleri gidermede filtrelerden fazla yararlanılır. ◼ Bu amaçla, bakterileri tutan ve delik çapları belli olan özel filtreler kullanılır. Bakteri geçirmeyen filtrelerin delik çapı 1 mikrometreyi (µm) aşmamalıdır. ◼ Bakteri tutan filtreler yapısını oluşturan maddelere göre başlıca 5 kısma ayrılırlar. 47  Filtrasyon ◼ 1- Seitz filtreleri: Bu tür filtreler asbest den yapılmış diskler halindedirler. ◼ 2- Berkefeld filtreleri: Bu tür filtreler fosil diatome toprağından yapılmıştır. ◼ 3- Chamberland filtreleri: Bu filtre türü sırsız porselenden yapılmıştır ve çeşitli porositeye sahiptir. ◼ 4- Cam tozu filtreleri: Cam tozlarının bir araya getirilip birleştirilmesiyle yapılmıştır. ◼ 5- Sellüloz membran filtreler: Başlıca iki tür sellüloz membran filtre vardır. 48  Mekanik Faktörler 1. Çalkalamanın Etkisi 2. Filtrasyon 3. Santrifügasyon 4. Ezmek 5. Basınç uygulamak 6. Vibrasyon 49  Santrifugasyon ◼ Normal laboratuvar santrifüjleri ile bir sıvı içindeki mikropları gidermek pratik olarak mümkün değildir. ◼ Yüksek devirli santrifüjlerle hem bakteriler ve hem de viruslar çökebilirler. ◼ Ancak, bu çökme işlemi viruslar ve bakteriler için %100 kabul edilemez. ◼ Özellikle, sıvı içinde fazlaca virus kalabilir. ◼ Bu sebeple santrifüj yardımıyla bütün mikroorganizmalar giderilemezler veya sıvı steril hale getirilemez. 50  Mekanik Faktörler 1. Çalkalamanın Etkisi 2. Filtrasyon 3. Santrifügasyon 4. Ezmek 5. Basınç uygulamak 6. Vibrasyon 51  Ezmek ◼ Santrifüj yardımıyla çöktürülen mikroplar bir havana veya ezme aletine konur burada ezilerek parçalanabilir. ◼ Bu yöntemle de bütün mikroplar ölmezler. Basınç Uygulamak ◼ Devamlı ve yüksek basınç altında bazı mikroplar ölebilirler. Ancak hepsi ölmez. 52  Mekanik Faktörler 1. Çalkalamanın Etkisi 2. Filtrasyon 3. Santrifügasyon 4. Ezmek 5. Basınç uygulamak 6. Vibrasyon 53  Vibrasyon ◼ Suspansiyon halindeki mikroplar ultrasonik vibrasyonlara maruz bırakılırsa ölebilirler. ◼ Bu, tam anlamıyla sterilizasyon sağlamaz. 54