Çevrimdışı

Sıcaklığa Göre Mikroorganizma Sınıfları:

l. Psikrofilik mikroorganizmalar.
Optimal ısı 15 °C veya altı; minimum 20 °C veya altı ve minimum 0 °C veya altındadır. Clamydomonas nivalis, psikırofiliklere örnek olarak verilebilir. Bu bir algdir ve parlak kırmızı renkli sporlar oluşturur. Kar üzerinde kırmızı renkli bölgelerde bu alg bulunur. Bu alg genel olarak yazın başında veya ortasında erimeye başlayan karlı bölgelerde görülür. Güneşli, kuru alanlarda da oldukça yaygındır. Soğuğa karşı toleranslı mikroorganizmalar 0 °C gelişebilir fakat optimum ısıları 20-40 °C dir. Topraktan, sudan ve buzdolabında saklanan süt ürünlerinden sirkeden, sebzelerden ve meyvelerden izole edilebilir.

Psikrofillerin Molekül Adaptasyonu:
Enzimleri soğukta aktiftir. Soğukta aktif olan enzimler fazlaca alfa-helix yapısı ve az miktarda da beta-sheet (tabakalı) sekonder yapı vardır. Beta (Sheet) sekonder yapı daha sert bir yapı oluşturur alfa-heliks yapısı ise soğukta bu enzimlere daha esnek yapı özelliği verir. Soğukta aktif olan enzimler daha fazla polar ve daha az hidrofobik aminoasit içerirler. Bu da proteini esnek yapar ve böylece daha kolay bükülebilir şekle girebilir.

Aktif taşıma bunlarda düşük ısılarda olur. Sitoplazmik membranlarda doymamış yağ asitleri miktarı daha fazladır. Bu yapı sayesinde membran düşük ısılarda bile sıvıdır. Doymuş yağ asitleri olsa idi membran soğukta yapışkan yapıda olacak ve fonksiyon görmeyecekti. Bazı psikrofiliklerde doymamış yağ asitleri ve katmerli çift bağlardan oluşan uzun zincirli hidrokarbonları vardır. Antartik bakterilerden dokuz çift bağlı hidrokarbon yapısı sitoplazmik membranda görülmüştür.

Donma:
Donma mikroorganizmaların gelişmesini önlemesine rağmen mikroorganizmaların ölümüne her zaman sebep olmaz. Suyla karıştırılabilen sıvılar ( gliserol ve dimethylsulfoxde; DMSO) %10 oranında mikroorganizma bulunan ortama konduğunda bunlar bakteri içine geçer ve dehidrasyonun şiddetini azaltarak onları korur. Bu maddeler koruyucu (cryoptotectants) olarak adlandırılır. Bu yöntemle mikroorganizmalar. -70 °C ile -190 °C de uzun yıllar korunur.

Yüksek sıcaklıklarda mikroorganizmaların gelişimi:
Optimal ısıları 45 °C üstünde olan organizmalara termofılik mikroorganizmalar denir. 80 °C olanlara ise hipertermofiller denir. Kaplıcalarda suların ısısı 100 °C ye yakındır. Volkanik duman püskürten küçük deliklerde bu ısı 150 °C - 500 °C dedir. Okyanusun derinliklerindeki hidrotermal deliklerde ısı 350 °C den daha fazladır. Bu alanlar Amerika, Yeni Zelanda, Japonya, İtalya, Endonezya ve Orta Afrika'da yaygındır. Dünyada en büyük ve yoğun sıcak su kaplıcası Yellowstone National Park Wyoming'de dir (92-93 °C). Buradaki mikroorganizmaların generasyon süresi bir saat gibi kısadır. Yani bunlar hızlıca bölünürler.

Canlıları gelişme ısılarına göre karşılaştırdığımızda aşağıdaki bulgular saptanmıştır.
1) Prokaryotlar ökaryotlara göre daha yüksek ısılarda yaşamaktadır.
2) En termofılik olan mikroorganizmalar Arkeobakterilerin bazı türleridir.
3) Nonfototrofılik organizmaların fototrofık formlara göre daha fazla yüksek ısılarda yaşadığı saptanmıştır.

Termofilinin moleküller adaptasyonu:
Enzimleri ve proteinleri yüksek ısılarda fonksiyoneldir. Bu da amino asit sırasındaki farklılıktan kaynaklanmaktadır. Enzimin bir veya bir kaç bölgesinde kritik amino asitler bulunması ile farklı bir şekilde katlanma olur ve bu da ısıya dayanabilme (ısı stabilitesi) özelliği enzime kazandırır. Ayrıca artmış sayıda tuz köprüleri (salt bridges ) çeşitli amino asitlerin pozitif ve negatif yükleri arasındaki iyonik bağlar ve proteinlerin hidrofobik iç kısımları yoğun olarak paketlenir. Bunlarda sulu ortamlarda genelde katlanmış olan yapının açılmasına direnir. Ayrıca membranda doymuş yağ asitleri yardır. Böylece membran yüksek ısıda stabil ve fonksiyoneldir. Doymuş yağ asitleri daha kuvvetli hidrofobik ortam oluşturur. Hiper termofılik olan Arkeobakterilerde membrandaki lipid de C40 hidrokarbonları vardır ve bunlarda gliserol ile eter bağı yaparlar. Bu membranların yapısı lipit monolayerdir (tek tabakalı lipit). Bu ısıya karşı daha dayanıklıdır.

Termofiliğin Biyoteknoloji Konuları:
Termofılik olan Thermus aquaticus'dan elde edilen Taq polimeraz (DNA polimeraz enzimi ) ısıya dayanıklı olduğundan polimeraz zincir reaksiyonunda ( Pcr) kullanılır.

Özet:
45 °C ile 80 °C de gelişenler termofılik olarak, 80 °C nin üstündekiler hiper termofılik olarak adlandırılır. Bunlar kaynayan sıcak sularda, denizin dibindeki hidrotermal deliklerde yaşarlar. Bunlar da ısıya dayanıklı makromoleküller vardır. Mezofıller optimum üreme sıcaklığı 25°C-45°C dir. Doğadaki mikroorganizmaların çoğu mezofiliktir..
Böylece mikroorganizmalar ısıya göre ,
1) Psikrofilik
2) Termofılik
3) Hiper termofılik
4) Mezofılik olmak üzere dört gruba ayrılır.

c. Ortam reaksiyonunun (pH) etkisi
Düşük pH'da yaşayanlar asidofılikler olarak adlandırılır. Thiobacillus sulfide ve Thermoplazma örnek olarak verilebilir. Thiobacillus ferroxidans ve Sulfolobus sulfide (H2S) mineralini okside ederler ve sülfürik asit üretirler. Asidofiliklerde pH nötüre yaklaşınca sitoplazmik membran çözülür ve hücre erir. En asidofilik prokaryot Picrophilus oshimae dir. 60 °C gelişen termofılik bir bakteridir ve pH 0.7 gelişir. pH 10-11 arasında gelişenler ise alkalofiliklerdir. Soda, göllerde ve yüksek karbonatlı alanlarda bulunurlar. Çoğu Bacillus türüne aittir. Aşırı alkalofikler hem de halofıliktir. Bazı alkalofılikler hidrolitik enzimler, lipazlar üretirler ve ev deterjanlarında kullanılırlar. Alkalofılik Basilluslarda Na+ yükü (gradienti) taşıma ve hareket için enerji üretir (Aslında bunu proton motif kuvvetle diğer bakterilerde yapar). Fakat bu bakterilerde proton motif güç ATP sentezinin sonunda yapılır. Bu bakterilerde iç pH ise nötraldir. Dış pH asidiktir. Hücre içinde makromoleküller ancak nötral pH'da aktiftir. Asit pH'da yapı bozulur. Nötrofılik organizmalar ise pH 6-8 de yaşarlar.

Tampon (Buffer);
Mikroorganizmalar besiyerinde üredikleri zaman metabolik reaksiyonları sonucunda asitik veya bazik ürünler oluştururlar. Tamponlar besiyerinde olabilecek pH değişimlerini önlemek amacı ile besiyerine ilave edilirler ve pH sabit kalır. Böyle pH tamponları genellikle çok dar pH oranlarında çalışırlar. Bu sebepten farklı pH değerlerinde farklı tampon kullanılmalıdır. Nötral pH’ ta KH2PO4.

Mikrobiyal Gelişme Üzerine Ozmotik Etkiler:
Mikroorganizmaların gelişmesini etkileyen diğer önemli faktör ise su ve su mevcudiyetidir. Su mevcudiyeti çevrede bulunan suyun ve su da çözünmüş olan şeker, tuz gibi erir maddelerin konsantrasyonuna da bağlıdır. Çünkü bu erir maddelerin suya karşı ilgileri fazladır. Su bunlarla birleştiğinden ortamda mikroorganizmanın faydalanacağı su kalmaz.

d. Nemin Etkisi: