Escherichia coli

Genelde E. coli kısaltması ile veya koli basili olarak bilinen Escherichia coli (okunuşu "Eşerihiya koli"), memeli hayvanların kalın bağırsağında yaşayan bakteri türlerinden biridir. Normalde bağırsakta yaşadığı için, "E. coli" 'nin çevresel sularda varlığı dışkı kirlenmesinin bir belirtisidir.

"E. coli", pediyatrist ve bakteriyolog olan Theodor Escherich tarafından bebek dışkılarında keşfedilmiştir ve adını ondan alır; "coli", "kalın bağırsaktan" demektir. "E. coli", genel olarak bakteri biyolojisinin anlaşılması amacıyla üzerinde sıkça çalışılmış bir model organizma olmuştur. Canlılar arasında hakkında en fazla şey bilinen organizma olduğu söylenebilir.

İnsanın bir günde dışkı yoluyla vücudundan geçen "E. coli" bakteri sayısı 100 milyar ila 10 trilyon arasındadır. Dışkıyı oluşturan bakteriler başlıca aerobik bakterilerdir, seçmeli anerobik "E. coli" hücrelerinin sayısı diğer bakteri türlerinin binde biri dolayındadır. Başka hayvanlarda etkisiz olan bazı "E. coli" tipleri insana bulaştıklarında hastalık yapabilirler. Bunların en ünlüsü sayılan adlı serotip kanlı ishale ve ölüme yol açabilir.

"E. coli", normal bağırsak florasına aittir, biyolojik sınıflandırmada da bağırsaklarda yaşayan bakterilerden oluşan enterik bakteriler ailesinde yer alır. Bakteri çubuk şeklinde olup, boyutları 1-2 µm uzunluğunda ve 0.1-0.5 µm çapındadır.

"E. coli" Gram-negatif bir bakteri olduğundan endospor oluşturmaz, pastörizasyon veya kaynatma ile ölür. Memeli hayvanların bağırsaklarında büyümeye adapte olmuş olduğu için en iyi vücut sıcaklığında çoğalır.

Su arıtım sahasında "E. coli" yeni teknolojilerin gelişiminin en başından itibaren su kirliliğinin bir "göstergeci" olarak kullanılmıştır. Sudaki dışkı miktarı koliform endeks aracılığıyla ölçülmüştür. "E. coli" genelde zararsız olmasına rağmen kirlenmenin ölçütü olarak kullanılmasının nedeni, seçmeli (fakültatif) anaerob olmasından dolayı "E. coli" 'nin kolay kültürlenebilmesidir. Ayrıca, dışkıda bulunan "E. coli" sayısı patojen bakterilerin (örneğin tifo etmeni "Salmonella typhi") sayısından çok daha fazladır. Su kirlenmesini belirlemek amacıyla yapılan nispeten basit testlerde "E. coli" 'ye benzeyen organizmalar için "koliform" terimi kullanılır. Ancak, bağırsaklarda yaşamayan bazı saprotrof bakteriler de koliform tanımına uyarlar. Ayrıca, dışkı kirlennmesi olmayan ortamlarda da "E. coli" 'nin var olabildiği gözlemlenmiştir. Buna rağmen, pratik nedenlerden dolayı dünyanın çoğu ülkesinde su temizliğiyle ilgili standartlar "koliform sayısı"na dayandırılır.

Bağırsak florasının normal bir üyesi olan "E. coli" ile konak organizma arasında uyumlu bir ilişki olduğundan bakteri normalde hastalık yapmaz. Ancak, ortama geçmesi halinde, ki bu aynı organizmada başka bir organ olabilir (idrar yolu enfeksiyonu ile mesaneye geçmek gibi) veya başka bir konak organizmanın bağırsağı olabilir, "E. coli" bir hastalık etmeni olabilir. Bazı "E. coli" tipleri içinde bulundukları hayvan için zararsız olmalarına rağmen insana geçtiklerinde hastalık yapabilirler. Bu hastalıklar arasında başlıca ishalli hastalıklar olmakla beraber idrar yolu enfeksiyonları, menenjit, peritonit, mastit, septisemi ve gram-negatif pnömoni de sayılabilir. "E. coli" 'nin, tavuk, dana ve başka hayvanlarda da hastalık yapabildiği gösterilmiştir.

E. coli içinde hastalık yapan pek çok tipi vardır. Bunlar hasta ettikleri dokular ve hastalık mekanizmalarına bağlı olarak aşağıdaki "patotip" olarak gruplandırılırlar:
İshalli hastalıklara neden olan E. coli tipleri aşağıdaki gruplara ayrılırlar:


"E. coli" türü içinde büyük bir çeşitlilik vardır, hatta modern tekniklerle gösterilmiştir ki "Shigella" ve Salmonella familyasının üyeleri aslında E. coli'nin alt-tipleridir. "E. coli" türü içinde farklı özelliklere sahip olan, "suş" olarak adlandırılan çeşitli tipler vardır. Bunları birbirinden farklı kılan küçük mutasyonlar olabileceği gibi bütün bir genin, hatta pek çok genin, varlığı veya yokluğu, olabilir. Bu genler bakteriofaj, transpozon veya plazmidlerde bulunur ve bunlar başka bakteri türlerinden "E. coli"'ye iletilmiş olur.

Suşları farklı kılan genler arasında toksin ve yapışma (adezyon) faktörleri gibi hastalık (virülans) faktörleri vardır. Örneğin suşunun taşıdığı Şiga toksini geni, "E. coli" 'ye "Shigella"'dan geçmiştir. Aşağıda "E. coli" 'nin hastalık yapmasını sağlayan özelliklerin bazıları sıralanmıştır. Bunların hepsi bir arada olmaz, belli "E. coli" suşları bu faktörlerin belli kombinasyonlarına sahiptir.

Gıdaların yıkanması patojen "E. coli" enfeksiyonun yeme yoluyla yayılmasını engellemenin en etkili yoludur. "E. coli" bulaşmış yiyeceklerin kaynatılması da etkilidir.

Uygun tedavi, enfeksiyonun nedeni olan "E. coli" tipinin antibiyotik duyarlılığına bağlıdır. "E. coli" enfeksiyonlarını tedavide kullanılabilecek antibiyotikler arasında amoksisilin, trimethoprim-sulfamethoxazole, ciprofloxacin, nitrofurantoin sayılabilir. "E. coli" 'nin neden olduğu her hastalık için her antibiyotik uygun olmayabilir, bu konuda bir doktora danışmak gereklidir.

Antibiyotiğe direnç gelişmesi büyüyen bir sorundur. Bunun başlıca nedeni insanlarda antibiyotiklerin gereksiz kullanımıdır. Geniş spektrumlu beta-laktamaz üreten "E.coli" suşları çeşitli antibiyotiklere dayanıklı bir beta laktamaz enzimi üretirler ve bunların tedavisi çok daha zordur. Çoğu durumda bu suşlara karşı yalnızca iki oral antibiyotik ve damardan alınan sınırlı bir grup antibiyotik etkilidir.

Bakterilerde "suş", ortak özellikleri ile başka suş'lardan ayırdedilebilen bir gruptur. Bu farklılıklar genelde moleküler düzeyde algılanabilse de bakterinin fizyolojisi ve yaşam döngüsüne etki edebilirler, örneğin patojenliğe yol açabilirler. Farklı "E. coli" suşları farklı hayvanlarda yaşadıkları için sudaki dışkı kirlenmesinin kaynağını anlamak mümkündür. Yeni "E. coli" suşları doğal mutasyonlar sonucu sürekli olarak belirmektedir ve bunların bazılarının özellikleri içinde bulundukları konak hayvana zararlı olabilir. Çoğu sağlıklı insanda böylesi yeni bir "E. coli" suşu bir hafif bir ishale yol açsa da, küçük çocuklarda, başka bir hastalıktan dolayı zayıf düşmüşlerde veya bazı ilaçları alanlarda ciddi bir hastalık hatta ölüm meydana gelebilir.

"E. coli" suşlarını tanımlamanın bir yolu yüzeyindeki antijenler yoluyladır. "O" bakterinin yüzeyindeki, "H" de flagelladaki antijeni belirtir. Bu teknikle tanımlanan tiplere "serotip" denir. Bir serotip genetik anlamda homojen olmasa da genelde belli serotiplerin hastalık etkileri aynı olduğu için halk sağlığı ve tıbbi mikrobiyoloji açısından pratik bir sınıflandırma yöntemi olarak kullanılırlar. "E. coli" serotipleri arasında ölümcül olabilmesinden dolayı en ün yapmış olanı 'dir.

E. coli türünün içinde büyük bir çeşitlilik vardır. Bu, kısmen farklı ortamlarda yaşayan bakterilerin ufak mutasyonlar biriktirerek faklılaşmasından dolayı olsa da, çeşitliliğin büyük bir bölümü bazı genlerin başka bakterilerden ediniminden meydana gelir. Çeşitli patojen "E. coli" türlerinin farklı suşlardan kaynaklandıkları, bunların birbirlerinden bağımsız olarak virülans genlerini "yatay transfer" yoluyla elde ettikleri gösterilmiştir. Genomunda "genetik ada" olarak adlandırılan bölgelerde dışarıdan alınma genler kümelenir. Shigella türlerinin patolojik E. coli türlerinden evrimleştiği düşünülmektedir.

Yaygın bir bakteri olmasından dolayı "E. coli" mikrobiyolojide sıkça çalışılmıştır ve moleküler biyolojide bir gereç haline gelmiştir. Yapısı bellidir, hayat bilimlerini çalışan her seviyede ögrenci ve araştırmacı için ideal bir araştırma organizmasıdır.

Bakteriyel konjügasyon, genetik rekombinasyon, operon kavramları ilk "E. coli" 'de keşfedilmiştir, DNA'nın çoğalması, RNA transkripsiyonu, protein sentezi gibi, moleküler biyolojinin pek çok önemli mekanizması, metabolizmanın çoğu ayrıntısı bu organizmada yapılan araştırmalarla anlaşılmıştır. En az on Nobel Ödülü "E. coli" 'de yapılan araştırmalara dayanır.

Laboratuvarda kullanılan standart "E. coli" suşunun adı K12'dir. "E. coli" K12'nin ve O157:H7 serotipli bir suşun genom dizinleri çözülmüştür. K12 genomu yaklaşık 4200 genden oluşmaktadır, O157:H7 genomu ise K12'ninkiden %25 daha büyüktür. K12 suşu hastalık yapan bir faktörler taşımaz ve hatta K12'nin ilk izolasyonundan günümüze geçen yıllar zarfında kapsül yapma yeteneğini kaybederek laboratuvar ortamına uyum sağlamış, artık doğal ortamında (yani insan bağırsağında) başka "E. coli" türleriyle rekabet edemeyecek kadar zayıflamıştır.

"E. coli" modern biyoloji mühendisliğinde önemli bir yeri vardır. Araştırmacılar bu bakteriyi büyük miktarda DNA veya protein üretmek amacıyla bir fabrika gibi kullanırlar. Rekombinant DNA teknolojisinin ilk faydalı uygulamalarından biri "E. coli" 'nin manipüle edilerek onun diyabetli hastalar için insülin üretmesini sağlamak olmuştur.





Mycobacterium tuberculosis

Mycobacterium tuberculosis, verem (tüberküloz) hastalığına yol açan bakteridir.

İlk defa 24 Mart 1882 yılında Robert Koch tarafından tanımlanmıştr. Koch bu keşfi için 1905 yılında tıp alanında Nobel Ödülünü almıştır. "Mycobacterium tuberculosis"in genomu 1999 yılında çözülmüştür.






Analog (biyoloji)

Analog, kökenlerinin benzer olmasına gerek olmaksızın aynı görevi gören organlar. 
Evrimsel gelişim aşamasında canlıların yaşadıkları ortama göre seçilimlerinin gerçekleştiği göz önüne alındığında, analog organların gelişimi için benzer yaşam alanları ya da ihtiyaçlar gerekmektedir. Analog organlara verilebilecek örnekler midyedeki ve balıklardaki solungaçlardır. Bu iki organ da sudaki oksijeni vücuda almakta görevlidir ancak ikisinin de embriyonik gelişimleri ve kökleri birbirinden farklıdır.

Analog organlar, evrim tartışmalarında uzun süre karşı görüşlere yol açmıştır. Lamarck tarafından savunulan teze göre analog organların oluşumu, canlıların ihtiyaçları olduğu için gerçekleşmiştir. Ancak ihtiyaçların moleküler evrimi tetiklemesi tezi Darwin´in Doğal Seçilim teziyle çürütülmüştür. Darwin´e göre analog organlarin oluşum