Üreme ısılarına göre mikroorganizmaların sınıflandırılması Üreme ısı derecelerine göre mikroorganizmalar üç grupta toplanırlar Psikrofil (soğuk seven mikroorganizmalar): Toprak, su, deniz ve göllerde yaşayan bazı mikroorganizmalar ile balık ve soğuk kanlı hayvanlarda hastalık oluşturan mikroorganizmalardır. Ayrıca biyolojik arıtmada aktif çamurda bulunan mikroorganizmalarda bu grupta yeralırlar. Optimum 15-20oC arasında gelişirler. +4 oC ‘de kolaylıkla üreyerek depolanmış besinlerin bozulmasına neden olurlar. -5oC ve +20 oC arasında faaliyet gösterirler. Birçok saprofit mikroorganizma. Mezofil (ılık seven mikroorganizmalar): bunlar en iyi 20-45 oC arasında gelişme gösterirler. İnsan ve sıcakkanlı hayvanlarda hastalık yapan mikroorganizmaların büyük çoğunluğu bu gruba girer. Parazit olan mezofil organizmaların en iyi çoğalma sıcaklığı, konakçının vücut sıcaklığıdır. Doğada serbest yaşayan mezofiller için en uygun sıcaklık ise 30 oC’dir. Escherichia coli,S.aureus Termofil (Sıcak seven organizmalar): Bunlar 45oC-60oC’nin üzerinde gelişirler. Bu tür mikroorganizmalar sıcak su kaynakları ve tropik ülkelerde görülürler. Streptococcus thermophilus Hipertermofil (çok sıcak seven organizmalar): daha çok prokaryotlardır.

Sıcaklığın Mikrobiyal büyüme üzerine etkisi Sıcaklık bir organizmanın büyümesi ve yaşaması üzerinde en önemli çevresel faktörlerden biridir. Sıcaklık artışı ile hücre içerisindeki kimyasal ve enzimatik reaksiyonlar daha hızlanır ve sonuçta büyüme de hızlanır. Ancak belli bir derecenin üzerinde proteinler, nükleik asitler ve diğer hücre bileşenleri geri dönüşümü mümkün olamayan şekilde zarar görebilir. Sonuç olarak, verilen bir aralıkta sıcaklık artışı ile büyüme ve metabolik fonksiyonlar belli bir noktaya kadar hızlanır. Bu noktadan hemen sonra inaktivasyon başlar ve hücre fonksiyonları hızla sıfıra düşer.

Bu durumda mikroorganizmalar üzerinde etkili üç farklı sıcaklık vardır Minimum sıcaklık: bu sıcaklıktan daha düşük sıcaklıklarda mikroorganizmalar büyüyemez. Optimum sıcaklık: büyümenin en hızlı olduğu sıcaklıktır. Maksimum sıcaklık: Bu sıcaklığın üzerinde hücre faaliyetleri durur. Optimum sıcaklık daima maksimum sıcaklığa daha yakındır. Bu üç sıcaklık her bir organizma için karakteristiktir. Çevrenin özellikle üreme ortamının kompozisyonu gibi faktörlerden dolayı bu sıcaklıklar biraz farklı olabilir.

Çok düşük sıcaklıklarda, stoplazmik membran nütrient transportu fonksiyonunu yerine getiremez. Bazı mikroorganizmalar 5-10 oC ‘de optimum ürerlerken, bazıları ise 100oC’nin üzerinde optimum sıcaklığa sahiptirler. Escherichia coli tipik bir mezofiliktir. E. colinin zengin kompleks bir ortamda (medium) optimum sıcaklığı39oC, maksimum sıcaklığı 48oC ve minimum sıcaklığı 8oC’dir. Dünya yüzeyinin büyük bir bölümü oldukça düşük bir sıcaklığa sahiptir. Bu soğuk ortamlar nadiren sterildir ve bazı organizmalar herhangi düşük bir sıcaklıkta yaşayabilir ve üreyebilirler. Donmuş materyallerde dahi genellikle mikroskopik su boşlukları vardır, işte bu su boşluklarında mikroorganizmalar gelişebilir. Tüm yıl boyunca soğuk olan ortamlarda yalnızca kışın soğuk olan ortamları birbirinden ayırmak gerekir. Yalnızca kışın soğuk olan ortamlar, yazın 40oC’ye erişirken, kışın -20oC veya daha soğuk olabilirler. Bu ortamlar, soğuğa adapte olan mikroorganizmalar için çok istenmez. Psikorofil canlılar genelde sürekli soğuk olan bölgelerde yaşarlar. (kutuplar, yüksek yerler, okyanusların derinlikleri) Optimum üreme sıcaklıkları 45 oC’nin üzerinde olan mikroorganizmalar (termofil) ve 80oC’nin üzerinde olanlar (hipertermofil) doğada sıcak su kaynakları ve volkanik bölgeler gibi nadir yerlerde bulunabilirler

Mikroorganizmaların sıcaklık istekleri Protozoa türleri çoğunlukla termofiliktir. Özellikle hastalık yapan protozoa türleri vücut sıcaklığını severler. Protozoa türlerinin dayandığı maksimum sıcaklık, 45–50 oC arasında değişmektedir. Alglerin büyük çoğunluğu mezofilik sıcaklık şartlarını severler. Algler aynı zamanda eurytermal mikroorganizma grubundandır. Alg türlerinin dayandığı maksimum sıcaklık, ≈ 56 oC civarındadır. Fungusların büyük çoğunluğu termofilik sıcaklık şartlarını severler. Fungus türlerinin dayandığı maksimum sıcaklık, ≈ 60 oC civarındadır. Bakteriler her türlü sıcaklık şartlarını severler. Psikrofilik, mezofilik veya termofilik şartlarda hayatlarını sürdürebilen bakteri türleri oldukça fazladır. Bakteri türlerinin dayandığı maksimum sıcaklık, > 99 oC dir. Gelişmiş hücrelerin 60 oC nin üstündeki sıcaklığa dayanma özellikleri yoktur.

Sıcaklık mikroorganizmanın mekanizmasına aşağıdaki şekillerde etki edebilir. Düşük sıcaklıklarda mikroorganizmalarda ölümden ziyade faaliyetleri durdurma veya azaltma etkisi söz konusudur. Maksimum sıcaklığın üstündeki yüksek sıcaklıklarda ise, mikroorganizmalar üzerinde kesin olarak ölüm olayına neden olmaktadır. Mikroorganizmaların hücre zarlarının temel maddesi, lipit+protein‘dir. Lipitlerin doygunluk değeri, sıcaklığa bağlı olarak değişmektedir. Düşük sıcaklıklarda membranlardaki lipitlerin özelliği değişir ve geçirgenliği azalır. Yüksek sıcaklıklar ise, lipitin dağılmasına neden olur, dolayısıyla membran çözülür ve bakteri dağılır. Proteinler üç boyutlu yapıya sahiptirler. Yüksek sıcaklık bu üç boyutlu yapıyı değiştirerek hücrenin bozulmasını sağlamaktadır. Proteindeki bu değişim belli sıcaklık aralıklarında geri dönüşümlü olabiliyor. Hücrenin dayanma sıcaklığını aşınca proteinin bu yapısı geri dönüşsüz olarak değişiyor. Bu değişim sonucu membran bozuluyor enzimler kullanılamıyor. Bu olaya Denatürasyon adı verilir. Sıcaklıktaki artış hızı da hücre yaşamı için önemlidir. Hızlı ani sıcaklık artışları olduğu zaman, hücrenin tepkisi ve etkilenmesi de daha fazla olmaktadır. Sıcaklık artışları yavaş yavaş olduğu zaman, hücrelerin sıcaklıktan etkilenmesi daha uzun olmaktadır

pH pH da mikroorganizmalar üzerinde ve büyümelerinde sıcaklık gibi bir etkiye sahiptir. Her mikroorganizmanın sevdiği ve yaşadığı belli bir pH aralığı vardır. Bu pH aralıklarında mikroorganizmalar maksimum hızla büyüme göstermektedir. Mikroorganizmaların çoğunluğu pH 5-9 aralığında en uygun şekilde büyürler.

Bu değerlerin dışında, ekstrem özelikler gösteren mikroorganizma türleri de mevcuttur. Fungusların dayanabileceği aralık asidik tarafa doğru olup, yaşantılarını asidik olarak da sürdürüyorlar. pH =1.0 de bile yaşabilen fungus türleri mevcuttur. Alglerin dayanabileceği aralık bazik tarafa doğru olup, yaşantılarını bazik olarak da sürdürüyorlar. pH, 9.0 un üstünde bile büyüyebilen alg türleri mevcuttur. Mikroorganizmaların optimum ve maksimum büyüdükleri pH aralıkları, biyolojik artıma tesislerinde arıtmada önemli bir faktördür. Biyolojik arıtma tesislerinde arıtılacak atıksuların pH değerleri, mikroorganizmaların büyüdükleri optimum pH aralığında olması gerekmektedir.

Mikroorganizmalar kendi faaliyetleri sonucu da bulundukları ortamın pH değerini değiştirebilmektedir. Mikroorganizmaların bu özellikleri bilhassa havasız arıtma tesislerinde olmak üzere, diğer biyolojik arıtma tesislerinde çok sık görülür. Laktik asit bakterileri, normal faaliyetleri sonucu asit ürettiklerinden bulundukları ortamın pH‘sını bozarak değiştirirler. Bulundukları ortamın pH‘ı 4.0 civarında Laktik asit bakterilerinin faaliyetleri durmakta ve pH 4,0 ün altına düştüğü anda yaşamlarını yitirmektedirler. Algler, arıtma tesislerindeki CO3 dengesini bozdukları için pH yükselmesine sebep olurlar. Bakteriler, NH4+ iyonunu NH4OH’e çevirince ortamın pH değeri yükselmektedirler. Aynı şekilde ortaya çıkan amonyak da pH değerini yükseltmektedir.

Mikroorganizmalar arasındaki etkileşimler Mikroorganizmalar çok nadiren tek olarak bulunurlar. Genelde iki veya üç tür birlikte yaşarlar. Birlikte yaşam formları bazı durumlarda türlerin daha iyi çoğalabilmesine katkıda bulunabilir. Birlikte yaşam: Çeşitli bakteriler arasında Bakteri ve diğer organizmalar (maya, mantar, alg, protozoa vb.) arasında Bakteri dışında diğer organizmalar arasında görülebilir.

Birlikte Yaşam şekilleri SİMBİYOZİS Simbiyotik ilişki: En az iki farklı tür canlının beslenme, barınma, korunma vb. yönlerden birbiriyle etkileşimde bulunmak için oluşturdukları birlikteliğe denir. Birlikte yaşam (simbiyotik ilişki) üç şekilde gerçekleşir 1- Mutualism 2- Kommensalizm 3- parazitism

Mutualizm: Karşılıklı yarar sağlamak amacıyla oluşturulmuş bir yaşama şeklidir Örneğin; İnsanın kalın bağırsağında yaşayan bir bakteri çeşidi, bağırsağı yaşama ortamı olarak kullanır. Bu ortamda yaşarken K vitamini üretir. Ürettiği K vitaminini de insan kullanır. Karıncaların bağırsaklarındaki selülozu ayrıştıran protozoalar, bu karıncaların yedikleri gıdaları enzimleri ile parçalayarak, karıncaların faydalanacağı esas maddeler haline sokarlar. Böylece sindirilen maddeyi hem protozoalar, hem de karıncalar kullanır. Benzer bir ilişki otçul hayvanlar ile onların bağırsaklarında yaşayan bakteriler arasında da mevcuttur.

Kommensalizm: Birlikteliği oluşturan canlılardan biri yarar görürken diğerinin yarar veya zarar görmediği, yani canlılardan birisinin fayda sağlarken diğerinin etkilenmediği tek yanlı birlikteliktir. Mayaların metabolizma artığı (bazı alkoller) bakteriler tarafından besin kaynağı olarak alınıp, organik asitler oluşturulmaktadır. Diğer bir örnek köpek balığı ile onun karnına tutunarak yaşayan kılavuz balığıdır. Bu birliktelikte kılavuz balığı köpek balığının artıkları ile beslenir ve onunla birlikte yerdeğiştirir. Köpek balığı ise bu birliktelikten etkilenmez

Parazitizm: Bir arada yaşayan canlılardan konak zarar görürken, diğer canlı parazit (asalak)’in yarar sağladığı ortak yaşam şeklidir. Parazitler vücudun dış yüzeyinde veya iç organlarında yaşamalarına göre ikiye ayrılır. Ekto(dış) parazit: başka bir canlının vücudunun dış yüzeyinde yaşayan canlıdır. Örneğin bit,kene,tahta kurusu gibi Endo(iç) parazit: doku ve organların içinde yaşayan canlıdır. Örn: bağırsak solucanı, tenya, virüs, bakteri gibi. Parazitler sindirim enzimleri hiç olmayan ya da enzim sistemleri körelmiş olan bakterilerdir. Bu nedenle büyük moleküllü besinleri sindiremez. Parazitler konak denilen taşıyıcı bir başka canlının vücudunda yaşar. Konağın kan vb. dokularından aldıkları sindirilmiş besinlerle beslenir ya da konağın enzimlerini kullanır. Böylece kendileri yararlanırken bazıları konağa zarar vermeyebilir sadece besinlerine ortak olur, bazıları ise öldürücü zarar verebilir.

Mikroorganizmalarda hareket Amoboid Hareket: Bu tür hareketlere protozoaların Sarcodina sınıfında bulunan amiplerde rastlanır. Mikroorganizma, yalancı ayaklar (psödopod) yardımıyla yavaşça hareket eder. Psödopodlar, organizma içindeki protoplazma akımının bir sonucu olarak oluşurlar. Bu yalancı ayaklar hareketi sağladığı gibi besinleri yakalama, sarma ve içine alma gibi görevlere de sahiptir. Bakterilerin hücre duvarları çok sert olduğundan bu tip yalancı ayakların gelişmesi mümkün değildir. Kayma hareketi: Kayma hareketine mavi-yeşil alglerde alg benzeri bakterilerde rastlanmaktadır. Kayma hareketi yapan mikroorganizma türlerinde flagella olmamasına karşın, nemli katı besi yerleri üzerinde fleksible (esnek) olan vücutları nedeniyle bükülerek, kıvrılarak kayma hareketi yaparlar. Bu hareket mikroskop altında kolaylıkla izlenebilir.

Spiral hareketi: Vücutları sarmal şeklinde bükülmüş (spiral) olan mikroorganizmalarda (spiroket) spiral harekete rastlanır. Bunların bazılarında flagella olmamasına karşın vücutlarının özel durumu nedeniyle sıvı ortamlarda kendi eksenel flamentleri etrafında dönerek aktif hareket ederler. Flagella hareketi (aktif hareket): Flagella bir hareket organeli olduğundan buna sahip olan mikroorganizmalar hareket eder ve yerdeğiştirirler. Buna aktif hareket de denir. Bu hareketi mikroskop altında izlemek mümkündür. bazı mikroorganizmalar flagellaya sahip oldukları halde, mikroskop altında hiç hareket etmeyebilirler ya da takip edilemeyecek kadar hızlı hareket ederler. Flagellanın hareketi ve dolayısıyla bakterinin yer değiştirmesi için enerjiye ihtiyaç duyulur. Gerekli enerji fosfatlardan sağlanır. Flagellanın kamçı hareketi veya dönerek yaptığı rotasyon bakteriyi harekete geçirir ve yer değiştirmesini sağlar. Yerdeğiştirme hızı, flagella sayısına ve hızına bağlı olarak değişir. Bakteriler genellikle 25-30 µm/s kadar hareket ederler.

Pasif (Brownian hareketi): Flagellaya sahip olmayan mikroorganizmalar, bulundukları sıvı ortamlarda, titreşim, dönme, bükülme, sallanma vs. kendi cinslerine özgü, fakat aktif harekette olduğu gibi yerdeğiştirmeksizin bazı hareketler yapabilirler. Bu pasif hareket olarak tanımlanır. Bu hareket mikroorganizmların bulunduğu sıvı ortamdaki moleküllerin etkisi ile meydana gelmektedir. Koloni hareketi: bazı mikroorganizmaların nemli katı besi yerlerinde oluşturdukları koloniler çok yavaş bir kayma hareketi yapabilirler.

Hareketli ve hareketsiz mikroorganizmalara örnekler Hareketli Hareketsiz mikroorganizmalar mikroorganizmalar E. coli koklar Klistridiumlar shigellalar Vibriolar riketsiyalar Sprillumlar brusellalar