BESLENME, BÜYÜME VE ENERJİ METABOLİZMASI

BAKTERIYOLOJİ

IMMUNOLOGY

MYCOLOGY

PARASITOLOGY

VIROLOGY

BAKTERİYOLOJİ - BÖLÜM ÜÇ
BESLENME, BÜYÜME VE ENERJİ METABOLİZMASI

Dr Alvin Fox
Emekli Profesör
South Carolina Üniversitesi Tıp Fakültesi

Çeviren.
Prof. Dr. Mustafa Demirci
İzmir Katip Çelebi Üniversitesi,
Tıp Fakültesi, Tıbbi Mikrobiyoloji A.D.

PORTUGUESE

SHARE BOOKMARK PRINT THIS PAGE

Let us know what you think
FEEDBACK

Logo image © Jeffrey Nelson, Rush University, Chicago, Illinois and The MicrobeLibrary

ANAHTAR KELİMELER
Glikoliz, Fermantasyon, Anaerobik solunum, Aerobik solunum, Fakültatif anaerob Zorunlu aerobe, Zorunlu anaerob, Aerotolerant anaerob, Mikroaerofilik aerobe, Siderofor, Mezofil, Termofil, Psikrofil, Üretim süresi, Trikarboksilik asit (TCA) döngüsü veya Krebs döngüsü, Glioksilat arayolu, Ubikinon.

Bakteriler, büyüme gereksinimleri için enerji kaynağı olarak, "organik" karbon (örneğin, şeker ve yağ asitleri) ve metal iyonları (örneğin, demir) kullanmaktadır. En uygun sıcaklık, pH ve oksijen gereksinimi (veya oksijen ihtiyacının olmaması) önemlidir.

Oksijen Gereksinimleri

Zorunlu aerobik bakterilerin büyümesi oksijen varlığında olur; onlar fermantasyon yapamazlar. Zorunlu anaeroblar oksidatif fosforilasyon yapamazlar. Ayrıca bunlar oksijen tarafından öldürülür; bunlar örneğin, katalaz [hidrojen peroksiti, H2O2, su ve oksijene dönüştürür]. peroksidaz [enzim tarafından NADH + H2O2, NAD ve O2'ye dönüştürülür] ve süperoksit dismutaz [enzim tarafından süperoksit O2, H2O2 dönüştürülür] gibi bazı enzimlerden yoksundur. Bu enzimler, oksijen varlığında metabolizma süresince üretilen peroksit ve oksijen gibi serbest radikalleri zararsız hale getirirler. Aerotoleran anaeroblar anaerobik teneffüs eden bakterilerdir, ancak oksijen varlığında yaşayamazlar. Fakültatif anaeroblar hem fermantasyon hem de aerobik solunum gerçekleştirebilirler. Bu bakterilerde oksijen varlığında anaerobik solunum genellikle kapatılır ve bu organizmalar aerobik teneffüsle devam ederler. Mikroaerofilik bakteriler düşük oksijen konsantrasyonlarında iyi büyürler fakat bu bakteriler için yüksek oksijen konsantrasyonları öldürücü olabilir.

Besin Gereksinimleri

Besin kaynakları organik karbon, azot, fosfor, kükürt ve demir gibi metal iyonlarını içerir. Bakteriler demir bağlayan küçük moleküller salgılarlar (sideroforlar, örneğin; enterobaktin, mikobaktin). Siderofor (Bağlı demir) bakteri hücresi tarafından reseptörleri aracılığıyla tekrar geri alınır. İnsanda demir taşıma proteinleri (örneğin, transferin) vardır. Bundan dolayı bakteriler demir için ev sahibi ile rekabet açısından kötü patojenlerdir.

Sıcaklık

Bakteriler suyun donma ısısına yakın derecelerden, kaynama noktasına yakın derecelere kadar çeşitli derecelerde gelişebilir. Bu aralığın ortasında iyi büyüyenler mezofilik olarak adlandırılırlar ve bu türler tüm insan patojenleri ve oportünistleri içerirler. (Sırasıyla, optimum düşük ısıda ve yüksek sıcaklıkta üreyen bakteriler psikrofiller ve termofiller olarak da bilinir).

Birçok bakteri nötr pH'da en iyi büyürler. Ancak bazı bakteriler tamamen asit veya alkali koşullar altında hayatta kalabilirler ve hatta büyüyebilirler.

FİLM (movie)
Bakteriler ve İkiye Bölünme

Low resolution Quicktime
High resolution Quicktime
© Mondo Media, San Francisco, Calif., USA and The MicrobeLibrary

Şekil 1. Büyüme Eğrisi

Bakterilerin sıvı kültürlerde kütle ölçümü

Genel yöntemler şunlardır:
a) bulanıklık (bakterilerin bir sıvı kültürdeki bulanıklığı - [canlı ve ölü] toplam bakteri kütlesinin bir ölçüsüdür - bu genellikle bir spektrofotometre ile ölçülür). Şekil 1.
b) Pleyt kültürde canlı bakteri sayısı. - Genellikle bilinen bir hacmin bir pleyt (petri kabı) üzerine çizgiler oluşturacak şeklinde ekilmesi ve sonra oluşan koloni sayısının sayılmasıyla değerlendirilir. (koloni oluşturucu birim (cfu) "pleyt sayımı"). Her iki durumda da bulanıklık günlüğünün çizimi veya zamana göre yaşayan hücrelerin sayısının çizimi “büyüme eğrisi” olarak adlandırılır. Bakteri kütlesinin iki katına çıkması için gereken süre “üreme süresi” (the generation time) olarak tanımlanır.

ŞEKERİN METABOLİZMASI (metabolik yolların bir örneği)

Glikoliz (Embden Meyerhof ve Parnas [EMP] Yolu)

Bu bakterilerde şeker katabolizmasının en yaygın yoludur (Aynı zamanda, bir çok hayvan ve bitki hücrelerinde de bulunur). Bir dizi enzimatik süreç şekerin; ATP (adenozin trifosfat) ve NADH (nikotinamid adenin dinükleotid) üreten piruvata dönüşümü ile sonuçlanır. Biyosentetik amaçlar için gerekli olan kimyasal enerji yeni oluşturulmuş (ATP ve NADH) bileşiklerde depolanır.

	NAD ---> NADH
Glucose	------------------------------------>	Pyruvate
(C6)	ADP ---> ATP	(C3)^*

* Moleküldeki toplam karbon sayısı anlamına gelir

Şekerin katabolize edilmesinde, ATP içinde depolanmış enerji üretmek için, bakterilerde bu yola alternatif yollar vardır. Birisi hayvan ve bitki hücrelerinde bulunan pentoz fosfat yolu (heksoz monofosfat şantı) dır. NADPH bu yol kullanılarak oluşturulur. Diğer bir katabolizma yolu, Entner Doudoroff yolu, genel olarak sadece belirli bakteri hücrelerinde bulunur.

Anaerobik Solunum

Anaerobik solunum glikoliz ve fermentasyonu içerir. Bu işlemin sonraki safhalarında, (glikoliz sırasında üretilen) NADH bir hidrojen kaybederek NAD'e geri dönüştürülür. Hidrojen piruvata aktarılır ve bakteri türüne bağlı olarak çeşitli metabolik son ürünler üretilir.

	NADH --> NAD
Pyruvate	------------------------->	Kısa zincirli alkoller ya da (C3) yağ asitleri (örneğin laktik asit veya etanol gibi) (C2-C4)

Aerobik solunum

Aerobik solunum glikolizi ve trikarboksilik asit döngüsünü (Krebs döngüsü) içerir. Piruvat tamamen yıkılarak karbon dioksite (C1) dönüştürülür ve bu süreçte NAD NADH'a dönüştürülür. Bu nedenle, aerobik fermantasyonda, NADH iki kaynaktan (glikoliz ve Krebs döngüsü) oluşturulur. Oksidatif fosforilasyonda NADH'ın NAD'a geri dönüşümü aşırıdır ve süreçte daha fazla ATP (depolanan enerji) üretilir. Ubikinonlar ve sitokromlar bu son süreçte yer alan elektron taşıma zincirinin bileşenleridir. Oksijenin suya dönüşümü sürecin son adımıdır.

Krebs döngüsü (C4-C6 ara bileşikler)

	NAD ---> NADH
Pyruvate	---------------------------------->	3 CO₂
(C3)		(C1)

Şekil 2. Krebs ve Glioksilat Döngüleri

Oksidatif fosforilasyon

	NADH --> NAD
O₂	----------------------------------------->	H₂O
	ADP --> ATP

Krebs döngüsü (Şekil 2) 4 ile 6 karbon ara maddeleri içerir. Piruvat (C3) Krebs döngüsünü öyle besler ki, bir şekilde çok sayıda ara madde C4 / C6 aynı kalır veya artar.

a) Piruvattan asetil CoA'ya CO2 kaybını (C1) döngü bileşenine bir C4 ilavesi izler, (oksaloasetat) bir C6 bileşen (sitrik asit) üretir. Bu şekilde üretilen C6 molekül sayısı başlangıçta mevcut C4 moleküllerinin sayısına eşittir.

	-CO₂
C3	-->	C2
	C2
C4	-->	C6

b) Piruvata CO2 ilave edilmesi ile bir C4-bileşiğini üretilir. Bu durumda, C4'ün ek molekülleri (bir döngü bileşeni) oluşturulur.

	+CO₂
C3	-->	C4

Dolayısıyla eğer döngü bileşenlerin bazıları diğer biyosentetik yollarda kullanılmak üzere taşınırsa, bu reaksiyon ile yeri yeniden doldurulabilir.

Yağ asitlerinin metabolizması

Yağ asitleri asetil gruplara (C2) yıkılır ki, bu gruplar Krebs döngüsü besleyerek bir C4' ara bileşen ilavesiyle bir C6 üretimini sağlar. Döngü sırasında, eklene C2 CO2 olarak kaybolur ve C4 yeniden oluşturulur. Genel olarak, döngünün ara moleküllerin sayısındaki bir artış meydana gelmez. Bu yüzden, yağ asitler, tek karbon kaynağı ise hiçbir Krebs döngüsü ara ürün olarak kapatmadan çıkarılabilir:

	+C2
C4	--->	C6

Krebs döngüsü yerine, bakteri glioksilat çevrimi kullanabilir, (Şekil 2) (modifiye bir Krebs Döngüsü) hangi enzimatik adımlar içinde hangi iki CO2 molekülü C6 ara ürününden by-pass edilerek çıkarılır. C6-ara ürünü iki C4 bileşiğine dönüştürülür (döngünün her iki bileşeni). Bu durumda, (yağ asitlerinden) her asetil grubu için, bir ek döngü ara ürünü üretilebilir. Glioksalat geçiş yolu genellikle hayvan hücrelerinde bulunmadığı için gıda da hazır bulunan, önceden oluşturulmuş yağ asitleri kullanılır.

C6	-->	C4
		+	+C2
		C2	-->	C4

Özetle, Krebs döngüsü bir biyosentez ve enerji üretim görevi yapar. Bununla birlikte, ara ürünler başka metabolik yollarda kullanılmak için çıkarılması durumunda, bunların yeri tekrar doldurulmalıdır. Yenileme işlemi şeker ve yağ asitlerinin kullanımında farklıdır.

Return to the Bacteriology Section of Microbiology and Immunology On-line

This page last changed on Friday, February 26, 2016
Page maintained by Richard Hunt