Bakteriler, prokaryot canlıların en yaygın ve en çok bilinen grubudur. Çok fazla çeşitlilik gösteren bu organizmaların faydalı veya zararlı yönden insan hayatına büyük etkileri vardır. Laboratuvarda kültürleri kolayca yapılarak üretilebilen canlılardır. Bakteriler ilk kez 17. yüzyılda Antony Van Leewenhoek tarafından mikroskopta gözlenmiştir.

Bakterilerin Genel Özellikleri

Bir hücreli mikroskobik organizmalardır. Şekil bakımından farklılık gösterirler. Yuvarlak, çubuk, spiral ve virgülü andıran bakteriler bulunur.

• Hücre zarının dış kısmında hücre duvarı yer alır. Ancak hücre duvarının yapısı bitkilerden ve mantarlardan farklıdır. Bakterilerin hücre duvarı peptidoglikan içerir. Bu molekül kısa polipeptitlerle birbirine karşılıklı olarak bağlı olan değişikliğe uğramış şekerlerden oluşur. Hücre duvarı, hücreye destek olur ve onun biçimini belirler.
• Birçok bakteride hücre duvarına ek olarak bir kapsül bulunur. Genellikle polisakkarit yapılı olan kapsül, bakterinin dirençliliğini ve hastalık yapabilme özelliğini artırır. Örneğin zatürre hastalığına neden olan bakteriler kapsüllüdür.

• Bazı bakterilerin yüzeyinden uzanan kıl şeklindeki yapıya pilus (çoğulu pili) adı verilir. Bu yapılar bir bakteriyi diğerine bağlayarak genetik madde alışverişine yardımcı olur. Aynı zamanda bakterilerin bir yere tutunmasında kullanılır.
• Kalıtım maddesini sitoplazmaya dağılmış olan DNA molekülü oluşturur. (Bakterilerde DNA’ya kromozom da denir.) DNA molekülü halkasal yapıdadır ve protein kılıf içermez.
• Bakteri sitoplazmasında, hücre kromozomunun yanı sıra plazmit denilen küçük halka şeklinde DNA parçaları da bulunabilir. Plazmitler, bakterinin antibiyotik ve diğer bazı kimyasal maddelere karşı direnç oluşturmasını sağlayan genleri içerirler. Bir bakterinin sahip olduğu bu direnç özelliği, diğer bir bakteriye plazmit ile taşınabilir.

Dikkat: Plazmitler, genetik mühendisliği çalışmalarında çok önemli role sahiptirler. Bu yapılar canlılar arasındaki gen aktarımında vektör (taşıyıcı) olarak kullanılmaktadır.

• Bakteri sitoplazmasının % 90’i sudur. Sitoplazma içinde DNA, RNA, ribozomlar, proteinler, glikojen ve yağ tanecikleri vardır.
• Bakteri hücrelerinde çekirdek ve zarla çevrili organeller (mitokondri, endoplazmik retikulum, golgi cisimciği, lizozom, koful vb.) bulunmaz.
• Bazı bakteriler kamçılarıyla aktif hareket edebilirken, bazıları toz parçacıklarına, su damlacıklarına tutunarak pasif hareket ederler.
• Bakterilerin bazıları sadece oksijenli solunum bazıları da sadece oksijensiz solunum yapar. Ancak oksijensiz solunum yaptığı halde geçici olarak oksijenli ortamda yaşayabilen veya oksijenli solunum yaptığı halde geçici olarak oksijensiz ortamda yaşayabilen bakteriler de vardır.
• Oksijenli solunum yapan bakterilerde solunum enzimleri hücre zarının içeri doğru kıvrımlar yapmasıyla oluşmuş mezozom denilen yapılarda ve sitoplazmada bulunur. Mezozomlar ökaryot canlılardaki mitokondrilerin görevini yapar.
• Bakterilerin bazıları ototrof bazıları heterotroftur. Kendi besinlerini kendi yapan ototrof bakteriler enerji kaynağı olarak ya güneş ışığını ya da kimyasal enerjiyi kullanırlar. Güneş ışığını kullananlara fotoototrof, kimyasal enerjiyi kullananlara kemoototrof bakteriler denir. Heterotrof bakteriler ihtiyaç duydukları organik besin maddelerini dışarıdan almak zorundadır. Bunların bazıları parazit olup gereksinimleri olan besin maddelerini birlikte yaşadıkları canlıdan sağlarlar. Ayrıştırıcılar (saprotitler) ise ölü bitki ve hayvan artıklarındaki organik maddeleri kullanırlar.

Bakterilerde Üreme ve Genetik Çeşitlilik

Bakteriler ikiye bölünme yoluyla sadece eşeysiz olarak çoğalırlar. Bazı türler uygun koşullarda her 20 dakikada bir bölünür. Bu hızla tek bir hücreden üç gün içinde dünyanın ağırlığını geçecek bir koloni oluşması gerekirdi. Ancak doğal koşullardaki bakteri çoğalması, besinin tükenmesi ya da zehirli maddelerin birikerek koloniyi etkilemesi sonucu engellenmektedir. Bakterilerde, eşeysiz üreme sonucu genetik çeşitlilik oluşmaz.

Bakterilerde genetik çeşitliliğin ana kaynağı mutasyondur. (Mutasyon, DNA’nın nükleotit dizisinde meydana gelen bir değişikliktir.) Bunun dışında bireyler arasındaki genetik madde aktarımı da çeşitliliğe yol açar. Genetik madde aktarımının birinci yolu konjugasyon adını alır. Konjugasyonla, bir bakteriden diğerine piluslar sayesinde kurulan bir köprüden gen aktarımı yapılır. Geni aktaran hücre erkek, alan ise dişi olarak kabul edilir. Genetik madde aktarımının ikinci yolu, gen transferinin virüsler aracılığıyla gerçekleşmesidir. Genetik madde aktarımının üçüncü yolu ise bakterilerin çevrelerinde bulunan DNA parçalarını alarak kendi kromozomlarıyla birleştirmesidir.

Bakterilerde Endospor Oluşumu

Bazı bakteri türleri olumsuz çevre koşullarında endospor adı verilen kalın kılıflı bir yapıya dönüşür. Endosporlar besin ve su azlığı, aşırı sıcak ya da soğuk gibi zorlu koşullara dayanıklıdır. Birçok bakteriyi öldüren 100 °C’lik sıcaklık, endosporları kısa sürede öldürmek için yeterli değildir. Endosporların ana hücreden en önemli farklılıkları; dış kısmının geçirgen olmaması, su oranının düşük olması, çok az metabolizma ve enzim faaliyeti göstermesidir. Uygun olmayan şartlarda endosporlar yüzyıllar boyunca uyku halinde kalabilir. Ortam şartları düzeldiğinde ise endosporlar su alarak çoğalmaya yeniden başlar.

Dikkat: Bakterilerde endospor oluşumu bir üreme şekli değildir.

Bakterilerin Biyolojik ve Ekonomik Önemi İle İnsan Sağlığı Üzerine Etkileri

Bakterilerin insan hayatında çok büyük etkileri vardır. Parazit bakterilerin bazıları doku ve hücreleri aktif olarak tahrip ederken bazıları da toksin adı verilen zehirler oluştururlar. Bu yolla da organizmanın hastalanmasına hatta ölümüne neden olabilirler. Hastalığa yol açan bu bakterilere patojen bakteriler denir. zatürre, menenjit, boğaz enfeksiyonu, ateşli romatizma, tifo, tetanoz, tüberküloz (verem), besin zehirlenmesi ve kolera bakterilerin sebep olduğu hastalıklardan bazılarıdır. Antibiyotik kullanımından itibaren bakteri kaynaklı hastalıklardan ölme oranında büyük düşüşler olmuştur. Ancak son yıllarda bilinçsiz ve aşır antibiyotik tüketimi, bakterilerin antibiyotiklere karşı direnç kazanmasına yol açmış ve antibiyotiklerin etki etmediği bakteri türleri önemli bir sağlık sorunu haline gelmiştir. Bakterilerin hastalık yapan türleri olmasına karşılık insana yarar sağlayan birçok türü de bulunmaktadır.

Bakterilerin en önemli yararları aşağıda sıralanmıştır.

İnsan bağırsağında yaşayan yararlı bakteriler, besinlerin sindirimine yardımcı oldukları gibi K vitamini ile bazı B vitaminlerinin sentezini sağlarlar.

Bakterilerin bazıları atmosferdeki serbest azotu bağlayarak, bu elementi bitkilerin yararlanabileceği bileşiklere dönüştürürler. Saprofit bakteriler, bitki ve hayvan ölülerini daha basit organik maddelere parçalayarak onların çürümesini sağlarlar. Bu yolla Kendileri besin ihtiyaçlarını karşıladıkları gibi, toprağın da organik madde bakımından zenginleşmesini sağlarlar (Zengin organik madde içeren topraklara humuslu toprak denir).

Dikkat: Saprofit bakteriler besinlerden enerji elde ederken organik maddeleri inorganik maddelere dönüştürürler. Böylece doğada sınırlı miktarda bulunan karbon, azot gibi elementlerin g devirli şekilde kullanılmasına (madde döngüsüne) katkı sağlarlar.

* Bakteriler tap ve eczacılıkta da kullanılmaktadır. Örneğin bazı antibiyotiklerin sentezinde bakterilerden yararlanılır.

Besin sanayinde de bakterilerden yararlanılmaktadır. Birçok bakteri türü fermantasyon adı verilen süreç sonunda kimyasal değişikliklere neden olur. Örneğin yoğurt, bu tür kimyasal değişikliklerin sonucu ortaya çıkmış bir besindir. Yoğurtta bulunan Lactobacillus bulgaricus bakterisi sütteki Taktoz şekerini enerji elde etmek için kullanır ve bu reaksiyonlar sonucunda laktik asit üretir. Laktik asit, sıvı haldeki sütün daha katı haldeki yoğurda dönüşmesine yol açar. Sütten peynir üretiminde de bakterilerden yararlanılmaktadır.

 

Bakterilerin diğer bir kullanım alanı toprak, hava ya da sudan kirleticilerin uzaklaştırılmasıdır. Buna biyoremediasyon denir. Petrol sızıntılarını temizlemek, yer altı sularındaki radyoaktif maddeleri çökeltmek biyoremediasyon uygulamalarından bazılarıdır.

Bakteriler endüstriyel alanda da son derece önemlidir. Günümüzde bazı maddeleri sentetik olarak üretmek yerine, daha ucuz ve pratik olduğundan, bakterilere ürettirmek tercih edilmektedir. Bu maddeler arasında asetik asit (sirke), aseton, bütan-ol, laktik asit ve bazı vitaminler sayılabilir.

Günümüzde kimyasal maddeler yerine bakteriler kullanılarak biyolojik mücadele çalışmaları yapılmaktadır. Örneğin kültür bitkilerine zarar veren böcekler, laboratuvarda özel olarak üretilip bu bitkilerin üzerine püskürtülen bakteriler yoluyla yok edilmektedir. Son yıllarda özellikle E.coli gibi bazı bakteriler genetik mühendisliğinde kullanılmaktadır. Örneğin gen aşılanan bakteriler, istenilen maddeleri (insülin hormonu, aşılar vb.) bol miktarda ve ucuza üretmektedir. Ayrıca kısa sürede çoğalmaları ve DNA’larının üzerinde protein kılıf taşımamaları nedeniyle moleküler biyoloji çalışmalarında bakterilerden yararlanılmaktadır.

Bakteriler, birçok hastalığa karşı bağışıklık sağlayan aşı ve serumun elde edilmesinde de kullanılan organizmalardır.

Çözümlü Örnek Test Soruları: Bakteriler Genel Özellikleri

Soru 1: Bakteriler hücresel yapıları açısından hangi organel yapısına sahip değillerdir?

• A) Ribozom
• B) Mitokondri
• C) Hücre duvarı
• D) Plazma zarı
  Cevap: B
  Çözüm: Bakteriler, prokaryotik organizmalar olup çekirdek ve zarlı organellere sahip değillerdir. Mitokondri gibi zarlı organeller prokaryotlarda bulunmaz.

Soru 2: Bakterilerin genetik materyali nerededir?

• A) Çekirdek
• B) Plazmid
• C) Hücre zarı
• D) Koful
  Cevap: B
  Çözüm: Bakterilerin genetik materyali serbest DNA ve plazmidler şeklindedir. Çekirdek olmadığı için DNA sitoplazmada bulunur.

Soru 3: Bakterilerde bulunan hücre duvarının ana maddesi nedir?

• A) Selüloz
• B) Peptidoglikan
• C) Kitin
• D) Lignin
  Cevap: B
  Çözüm: Bakterilerin hücre duvarı peptidoglikan adı verilen bir yapıdan oluşur. Bu, bakterilere özgü bir yapıdır.

Soru 4: Hangi özellik bakterilerin hayatta kalmasını ve çoğalmasını etkileyen önemli bir faktördür?

• A) Sıcaklık
• B) Işık
• C) Havanın rengi
• D) Toprağın pH değeri
  Cevap: A
  Çözüm: Bakteriler, sıcaklık gibi çevresel faktörlerden oldukça etkilenir. İdeal sıcaklık aralığında çoğalabilirler.

Soru 5: Bakterilerde bulunan genetik materyalin kısa halkasal yapısına ne ad verilir?

• A) Plazmid
• B) Kromozom
• C) Lizozom
• D) Mitokondri
  Cevap: A
  Çözüm: Plazmid, bakterilerde genetik çeşitliliğe katkı sağlayan, küçük, halkasal DNA parçalarıdır.

Soru 6: Bakteriler hangi yöntemle çoğalır?

• A) İkiye bölünerek
• B) Spor oluşturarak
• C) Eşeyli üreme
• D) Tomurcuklanarak
  Cevap: A
  Çözüm: Bakteriler, genellikle ikiye bölünerek çoğalır. Bu, hızlı ve basit bir üreme yöntemidir.

Soru 7: Bakteriler enerji üretimi için hangi yapıya ihtiyaç duymaz?

• A) Ribozom
• B) Hücre duvarı
• C) Mitokondri
• D) Sitoplazma
  Cevap: C
  Çözüm: Bakterilerde mitokondri bulunmaz, enerji üretimi sitoplazmada gerçekleşir.

Soru 8: Bakterilerde genetik bilgi değişimi hangi yapılar aracılığıyla gerçekleşir?

• A) Çekirdek
• B) Plazmid
• C) Endoplazmik retikulum
• D) Lizozom
  Cevap: B
  Çözüm: Plazmidler aracılığıyla, bakteriler arasında genetik bilgi aktarımı sağlanabilir. Bu plazmidler hücreye yeni özellikler kazandırabilir.