Mikrobiyal Beslenme

 

Mikroorganizmaların Beslenme Türleri

Tüm mikropların üç şeye ihtiyacı vardır: karbon, enerji ve elektronlar. Organizmaları tanımlamaya yardımcı olmak için bu öğelerin her birinin kaynağıyla ilişkili belirli terimler vardır.

Önce karbona odaklanalım. Tüm organizmalar karbon bazlıdır ve makromoleküller (proteinler, karbonhidratlar, lipidler, nükleik asit) temel karbon çekirdeğine sahiptir. Bir yandan, organizmalar karbon kaynağı olarak indirgenmiş, önceden oluşturulmuş organik maddeleri kullanabilir. Bunlar heterotroflar ya da "diğer yiyiciler"dir. Alternatif olarak, karbon kaynağı olarak karbondioksite (CO2) güvenebilir, bu inorganik karbon formunu organik bir moleküle indirgeyebilir veya "sabitleyebilirler". Bunlar ototroflar ya da "kendi kendini besleyenler"dir.

Enerji için de iki olasılık vardır: ışık enerjisi veya kimyasal enerji. Işık enerjisi güneşten gelirken, kimyasal enerji organik ya da inorganik kimyasallardan gelebilir. Işık enerjisi kullanan organizmalara fototrof ("ışık tüketiciler"), kimyasal enerji kullananlara ise kemotrof ("kimyasal tüketiciler") denir. Kimyasal enerji inorganik kaynaklardan veya organik kaynaklardan gelebilir. İnorganik kaynakları kullanan bir organizma litotrof ("kaya parçalayıcı") olarak bilinirken, organik kaynakları kullanan bir organizma organotrof ("organik parçalayıcı") olarak adlandırılır.

Bu terimlerin hepsi bir araya getirilerek, bir organizmanın enerji, elektron ve karbon gibi temel ihtiyaçlarını karşılamak için ne kullandığı hakkında fikir veren tek bir terim elde edilebilir.

Makro Besinler

Karbon, hidrojen ve oksijene ek olarak, hücrelerin yeterli miktarda birkaç elemente daha ihtiyacı vardır. Özellikle hücreler proteinlerin, nükleik asitlerin ve diğer birkaç hücre bileşeninin oluşumu için azota ihtiyaç duyar. Hücreler ayrıca nükleik asitlerin (şeker-fosfat omurgasını düşünün!), fosfolipitlerin ve adenozin trifosfat'ın önemli bir bileşeni olan fosfora da ihtiyaç duyar. Sülfür birkaç amino asit ve birkaç vitamin için gerekliyken, potasyum enzimler için gereklidir ve magnezyum ribozomları ve membranı stabilize etmek için kullanılır. Bu elementler (C, H ve O dahil) toplu olarak makro besinler olarak adlandırılır.

Büyüme Faktörleri

Bazı mikroplar, karbon kaynağı ve inorganik tuzlar sağlandığı sürece, ihtiyaç duydukları bazı organik molekülleri sıfırdan sentezleyebilirler. Diğer mikroplar, çevrelerinde belirli organik bileşiklerin bulunmasını gerektirir. Büyüme için gerekli olan bu organik moleküller büyüme faktörleri olarak adlandırılır ve üç kategoriye ayrılır:

  1. amino asitler (proteinin yapı taşları)
  2. pürinler ve pirimidinler (nükleik asidin yapı taşları)
  3. vitaminler (enzim kofaktörleri)

Besin Maddelerinin Alımı

Bir hücre, faaliyetlerini desteklemek için hücre zarı boyunca dış ortamdan besin maddeleri getirmelidir. Bakteri ve arkelerde birkaç farklı taşıma mekanizması mevcuttur.

Pasif Difüzyon

Pasif veya basit difüzyon, CO2, O2 ve H2O gibi basit moleküllerin ve gazların hücre zarından geçişine izin verir. Bu durumda, maddenin hücre dışında hücre içinde olduğundan daha yüksek konsantrasyonda olduğu bir konsantrasyon gradyanı mevcut olmalıdır. Daha fazla madde hücre içine taşındıkça konsantrasyon gradyanı azalır ve difüzyon hızı yavaşlar.

Kolaylaştırılmış Difüzyon

Kolaylaştırılmış difüzyon da madde konsantrasyonunun hücre dışında daha yüksek olduğu bir konsantrasyon gradyanının kullanımını içerir, ancak taşıyıcı proteinlerin (bazen permeazlar olarak adlandırılır) kullanımı yönüyle farklılık gösterir. Bu proteinler hücre zarının içine gömülüdür ve zar bariyeri boyunca bir kanal veya gözenek sağlayarak daha büyük moleküllerin geçişine izin verir. Konsantrasyon gradyanı ortadan kalkarsa, moleküllerin hücre içine geçişi durur. Her taşıyıcı protein tipik olarak özgüllük gösterir, yalnızca belirli bir molekül türünü veya yakından ilişkili molekülleri taşır.

Aktif Taşıma

Birçok besin alımı türü, bir hücrenin maddeleri bir konsantrasyon gradyanına karşı (yani hücre içinde dışarıdan daha yüksek bir konsantrasyonla) taşıyabilmesini gerektirir. Bunu yapabilmek için bir hücre, -maddenin membrana gömülü taşıyıcı proteinler aracılığıyla taşınması için- metabolik enerji kullanmalıdır. Bu, aktif taşıma olarak bilinir. Tüm aktif taşıma türlerinde taşıyıcı proteinler kullanılır.

Aktif Taşımaya Karşı Pasif Taşıma

Birincil Aktif Taşıma

Birincil aktif taşıma, taşımayı yönlendirmek için ATP gibi kimyasal enerjinin kullanılmasını içerir. Bir örnek, ATP-Bağlayıcı Kasset taşıyıcılarını kullanan ABC sistemidir. Her ABC taşıyıcısı üç farklı bileşenden oluşur:

  1. hücre zarı boyunca bir gözenek oluşturan zar boyunca yayılan proteinler (yani taşıyıcı protein)
  2. ATP'yi hidrolize ederek membran boyunca geçiş için enerji sağlayan bir ATP bağlanma bölgesi ve
  3. bir substrat bağlayıcı protein, taşıyıcı olmak için uygun maddeye bağlanan ve onu membrana yayılan proteinlere taşıyan çevresel bir protein. Gram negatif bakterilerde substrat bağlayıcı protein hücrenin periplazmasında bulunurken, gram pozitif bakterilerde substrat bağlayıcı protein hücre zarının dışına bağlanır.
ABC Taşıyıcı Yapısı.

İkincil Aktif Taşıma

İkincil aktif taşıma, proton hareket ettirici kuvvetten (PMF) gelen enerjiyi kullanır. Bir PMF, hücre enerji tasarrufu sağlayan süreçler sırasında hücrenin elektron taşıması yaparken oluşan iyon gradientidir. Pozitif yüklü protonlar negatif yüklü hücrenin dışı boyunca birikerek hücrenin dışı ile içi arasında bir proton gradyanı oluşturur.

Basit taşıma için üç farklı taşıma etkinliği türü vardır. uniport, symport ve antiport ve her mekanizma farklı bir protein taşıyıcı kullanır.

  1. Uniportlar tek bir maddeyi membran boyunca içeri ya da dışarı taşır.
  2. Simportlar iki maddeyi aynı anda membran boyunca taşır, tipik olarak bir proton başka bir molekülle eşleşir.
  3. Antiportlar de iki maddeyi zar boyunca taşır, ancak zıt yönlerde. Bir madde hücreye girerken, diğer madde dışarı taşınır.
Uniport Synport Antiport. [By Lupask (Own work) [Public domain], via Wikimedia Commons]

Grup Translokasyonu

Grup translokasyonu, ATP olmayan enerji zengini bir organik bileşikten gelen enerjiyi kullanan farklı bir aktif taşıma türüdür. Grup translokasyonu ayrıca hem basit taşıma hem de ABC taşıyıcılarından farklıdır çünkü taşınan madde bu süreçte kimyasal olarak değiştirilir.

Grup translokasyonunun en iyi çalışılmış örneklerinden biri fosfoenolpiruvattır: şeker fosfotransferaz sistemi (PTS), şekerleri hücre içine taşımak için yüksek enerjili molekül fosfoenolpiruvattan (PEP) gelen enerjiyi kullanır. Taşıma işlemi sırasında PEP'ten gelen şekere bir fosfat aktarılır.

PTS aracılığıyla Grup Translokasyonu.

Demir Emilimi

Sideroforlar ve Reseptör Bölgeleri.

Mikropların sitokromları ve enzimlerinin işlevi için demire ihtiyaçları vardır, bu da onu büyümeyi sınırlayan bir mikro besin haline getirir. Bununla birlikte, çözünmezliği nedeniyle ortamlarda çok az serbest demir bulunur. Birçok bakteri, ferrik demiri yüksek afinite ile şelatlayan veya bağlayan organik moleküller olan sideroforlar geliştirmiştir. Sideroforlar organizma tarafından çevreye salınır ve bu sayede mevcut ferrik demiri bağlarlar. Demir-siderofor kompleksi daha sonra hücrenin dışındaki belirli bir reseptör tarafından bağlanarak demirin hücre içine taşınmasını sağlar.

Önceki Ders: Çevresel Etkenler

Sonraki Ders: Enerjetik ve Redoks Tepkimeleri

Yorumlar

Yorum Gönder

Bu blogdaki popüler yayınlar

Gelişim ve Kalıtım Eleştirel Düşünme Soruları

Darcy ve Raul çocuk sahibi olmakta zorlanıyor. Darcy her 28 günde bir yumurtluyor ve Raul'un sperm sayısı normal. Ancak Raul'un spermlerini boşalmadan yaklaşık bir saat sonra gözlemleyebilseydik, sadece yavaş hareket ediyor gibi göründüklerini görecektik. Raul'un spermleri sonunda Darcy'nin oositiyle karşılaştığında, yeterli bir akrozomal tepkime oluşturamadıkları görülür. Muhtemelen hangi süreç yanlış gitti? Cumartesi gecesi, bir kadın bir erkekle korunmasız cinsel ilişkiye girer. Salı sabahı, tipik olarak yumurtlama döneminde hissettiği döngü ortası ağrısını yaşar. Bu durum onu yakında hamile olduğunu öğrenebileceği konusunda son derece endişelendiriyor. Bu endişe geçerli mi? Neden ya da neden değil? Son adet döneminden yaklaşık 3 hafta sonra, cinsel olarak aktif bir kadın kısa süreli bir abdominopelvik kramp ve hafif kanama yaşar. Bunun açıklaması ne olabilir? Tıp Enstitüsü Gıda ve Beslenme Kurulu, hamile kalma ihtimali olan herkesin takviye veya zenginleştirilmiş g
Daha fazla oku »

Periodonsiyum Klinik Uygulamalar

Resim
  Hiper-Sementoz Sementoblast lar yetişkin sementumun yüzeyinde ( PDL içinde) bulunduğu için, sementum yeniden şekillenme ve onarım geçirme yeteneğine sahiptir. Bu da sementumu dentine benzetir ancak mineden farklı kılar. Aşırı sementoblast fonksiyonu hiper-sementoz ile sonuçlanabilir. Bu durum, diş üzerindeki aşırı oklüzal kuvvetler nedeniyle kök ucunda daha sık görülür. Gigantizm/akromegali veya Paget hastalığı gibi büyüme faktörü bozukluklarından da kaynaklanabilir. Konkresans Konkresyon örnekleri.  [Image credit : “Second and third molars joined by cement, in teeth with and without hypercementosis” by Consolaro A et al is licensed under CC BY 4.0] Yeterli miktarda hiper-sementoz iki dişi köklerinden birbirine yapıştırabilir, buna konkresyon denir. Bu, diş çekimi öncesinde radyografinin neden gerekli olduğunu gösterir. Bu durum en sık ikinci ve üçüncü üst azı dişleri arasında görülür. Kök Çürükleri Semental çürükler. [Image credit: “Photograph showing root cari
Daha fazla oku »

Fonksiyonel Bağımlılıklar

Resim
İşlevsel bağımlılık (FD) iki öznitelik arasında, tipik olarak PK ile bir tablodaki diğer anahtar olmayan öznitelikler arasında bir ilişkidir. Herhangi bir R ilişkisi için, X'in her geçerli örneği için X'in değeri Y'nin değerini benzersiz bir şekilde belirliyorsa, Y niteliği X niteliğine (genellikle PK) işlevsel olarak bağımlıdır. Bu ilişki aşağıdaki gösterimle gösterilmektedir: X ———–> Y Yukarıdaki FD diyagramının sol tarafı determinant, sağ tarafı ise bağımlı olarak adlandırılır. İşte birkaç örnek. Aşağıdaki ilk örnekte, SIN Ad, Adres ve Doğum Tarihini belirler. SIN verildiğinde, tablodaki diğer özniteliklerden herhangi birini belirleyebiliriz. SIN —-> İsim, Adres, Doğum Tarihi İkinci örnekte, SIN ve Kurs tamamlanma tarihini (DateCompleted) belirler. Bu, bileşik bir PK için de çalışmalıdır. SIN, Kurs —> DateCompleted Üçüncü örnek ISBN'nin Başlığı belirlediğini gösterir. ISBN —-> Başlık Fonksiyonel Bağımlılık Kuralları Aşağıdaki
Daha fazla oku »