Toprak Enzimleri
Çok sayıda bitkisel ve hayvansal organizmaları barındıran toprak, farklı miktarlarda pek çok ölü biyolojik maddeleri de içerir. Toprak mikroorganizmaları kendileri için lüzumlu besin maddelerinin çevrelerindeki biyolojik maddelerden sağlarlar. Mikroorganizmaların en önemli faaliyetlerinden biri organik maddenin mineralizasyonu yani kompleks organik maddeleri basit inorganik bileşiklere veya besin iyonlarına kadar parçalamalarıdır. Toprağa düşen bitkisel ve hayvansal artıklardaki besin elementleri yüksek polimer bileşikler halinde kaldıkları sürece, yüksek bitkiler ve mikroorganizmalar bunlardan doğrudan doğruya yararlanamazlar. Topraktaki organik maddeleri çoğu örneğin lignin, proteinler, protein karakterinde olmayan azotlu bileşikler, pektin maddeleri, selüloz ve diğer polisakkaritler mikroorganizmaların doğrudan doğruya absorbe edemeyecekleri kadar büyük moleküllü bileşiklerdir. Mikroorganizmaların bunlardan faydalanabilmeleri için enzimler salarak bu bileşikleri alabilecekleri büyüklükte basit bileşiklere parçalamaları gerekir.
Toprakta bulunan enzimlerin büyük bir kısmı bu maksatla mikroorganizmaların dışarı saldıkları ektoenzimlerle, mikroorganizmaların ölümünden sonra otoliz ile kısmen ya da tamamen serbest hale gelerek toprağa karışmış enzimlerdir. Bu enzimler toprağın inorganik ve organik kolloidleri (kil ve humin maddeleri) tarafından absorbe edilir. Absorbe edilmiş enzimler dış etkilere karşı diğer enzimlerden daha dayanıklıdır. Aktivitelerini uzun süre koruyabilirler. Böylece enzimlerin etkileriyle çoğu bitkisel olan organik atıklar bir seri enzimatik reaksiyondan sonra küçük moleküllü basit bileşiklere parçalanır. Örn: Karbohidraz enzimleri selüloz, nişasta ve benzeri polisakkaritleri disakkaritlere ve nihayet monosakkaritlere kadar parçalarlar. Proteazlar, proteinli maddeleri polipeptid, dipeptid, oligopeptid ve nihayet aminoasitlere kadar hidrolize eder. Pektin parçalayıcı enzimler de pektin maddelerini basit ürünlere ayrıştırırlar.
Fosfataz, lipaz sülfataz gibi esteraz enzimleri nükleik asitleri ve diğer fosfat esterlerini fosfat anyonlarına kadar hidroliz ederler. Bu enzimlerin faaliyeti sonucu açığa çıkan parçalanma ürünlerinin bir kısmı mikroorganizmalara yem olur. Büyük bir kısmını bitkiler kullanırlar yine bir kısmı da yine enzimlerle çeşitli reaksiyonlara girerek daha büyük moleküllü ve daha dayanıklı humin maddelere dönüşürler.
Bitki artıklarından toprağa geçen enzimler ortam şartlarına karşı dayanıksız olduklarından hemen parçalanarak aktivitelerini kaybederler. Bu nedenle topraktaki bitkisel enzimlerin herhangi bir nedenle miktarlarının artması toprak enzim aktivitesi üzerinde önemli etki yaratır.
Topraktaki aktif enzimlerin kökeni mikrobiyal olmasına rağmen kültür topraklarında bu aktivite hasat olayları ve gübreleme gibi nedenlerle farklılık gösterir.
Mikrobiyal etkileşimler (interaksiyonlar)
Toprakta yaşayan çeşitli bireyler veya populasyonlar arasındaki etkileşimler (interaksiyon) organizmalardan birinin veya her ikisinin uyarılması (stimulation) veya engellenmesine (inhibition) bağlı olarak olumlu veya olumsuz olabilir.
Olumsuz etkileşimler:
• Rekabet (competition)
• Zıt etkileşim (Antagonizm)
• Mantar gelişmesinin engellenmesi (Fungistasis)
• Avcılık (predasyon)
• Parazitlik
Olumlu etkileşimler:
• Birlikte bulunma (Kommensalizm)
• Zorunlu olmayan karşılıklı yararlanma (Protocooperation)
• Karşılıklı zorunlu yararlanma (Mutualizm)
Rekabet
Tüm canlılar arasında mevcut olan bu ilişki toprak mikroorganizmaları arasında da mevcuttur. Mikroorganizmalar arasındaki rekabet esas olarak substrat yani enerji sağlamak için gerçekleşir. (diğer canlılarda ışık, su, besin ve yaşam alanı için de rekabet oluşur). Su, besin elementleri ve gelişme alanı mikroorganizmaların rekabeti için çok fazla önemli değildir. Gelişme ortamında su mikrobiyal aktivite için önemli olmasına rağmen miktoorganizmalar metabolik faaliyetleri esnasında su üretirler. Bu nedenle su, toprak mikroorganizmalarının aktivite ve yaşamını sağlayan temel faktörlerden olmakla birlikte, rekabet edilen bir madde değildir.
Mikroorganizmaların substrat için rekabetleri inter ya da intra-spesifik olabilir. Toprak ekosistemi içinde bulunan organizmalar substrat niteliğindeki çok çeşitli maddelerle temastadırlar. Toprağın organik maddesi toprak organizmalarının kullanabileceği çok farklı kimyasal bileşikler içerir. Toprak mikroorganizmaları organik maddelerin ayrışmasında farklı ekolojik nişe sahip olduğundan doğrudan bir rekabete girmezler. Örn: Nitrifikasyon bakterileri olan Nitrosomonas’lar tarafından amonyağın oksidasyonu ile üretilen nitrit, Nitrobacter türleri tarafından substrat olarak değerlendirilir ve nitrata oksitlenir. Rhizobium türlerinin toprakta yaşayan doğal formları ile kültüre aşılanan soyları arasında nodül oluşturma bakımından rekabet gerçekleşebilir. Doğal soylar, azot fiksasyon özellikleri zayıf dahi olsa nodül oluşturmuşlarsa kültürle toprağa Rhizobium eklemenin bir değeri kalmaz.
Parmecium örneği Gaussen eğrisi
Zıt Etkileşim (Antogonizm)
Mikroorganizmaların salgıladıkları metabolitlerle bir türün diğer bir türün gelişimini engellemesi ile sonuçlanan etkileşime amensalizm denir. Etkileşim her iki tür organizmayı da olumsuz etkiliyorsa antogonizm olarak tanımlanır. Antibiyotik üretimi ile oluşturulan etkileşim bazen Antibiyosiz olarak ta tanımlanmaktadır. Antibiyotikler bir organizma tarafından üretilen ve düşük konsantrasyonlarda diğer organizmaların gelişmelerini engelleyen maddelerdir. Mikroorganizmalar toprak çevresine çeşitli metabolitler salgılarlar. Bazı mikrobiyal salgılar diğer organizmalarca gelişim faktörü veya enerji sağlayıcı substrat ve besin maddesi olarak kullanılabilir. Antibiyotik üretimi ise bu konuda özelleşmiş organizma gruplarınca oluşturulan ve rekabetle işleyen en önemli mekanizmalardan biridir. Ancak toprakta gerçekleşen her zıt etki antibiyozisle ilgili olmayabilir. Topraklarda yüksek konsantrasyonlarda bazı mikroorganizmalara toksik etki yapan biyolojik orijinli pek çok bileşik bulunmaktadır.
Örn: Mikrobiyal metabolizma sırasında oluşan bazı organik asitler gibi ara ürünler veya oluşan CO2’nin lokal etkileri. Yine alkali topraklarda mineralizasyon sonucu oluşan amonyak Nitrobacter’leri önemli ölçüde engeller. Bunun sonucu oluşan nitrit birikimi diğer bakteri ve bitki gelişimini olumsuz etkileyebilir. Bazı bitki dokularının ayrışma ürünü olarak ortaya çıkan reçineler, tanenler ve fenol bileşikleri de mikroorganizmalara toksik etki yaparlar. Bu metabolik ürün ve yan ürünlerin antibiyotiklerden farklı etki gösterebilmeleri için ortamda yüksek konsantrasyonlarda bulunmaları gerekir.
Topraktan izole edilen organizmalarda laboratuar koşularında antibiyotik oluşturmaktadır. Aktinomisetler, özellikle Streptomiset’ler önemli antibiyotik üreticisidirler. Streptomisin, kloramfenikol, sikloheksimid bileşikleri aktinomisetler tarafından oluşturulmaktadır. Antibiyotik üreten bakteriler arasında Bacillus türleri ve Pseudomonas suşları sayılabilir. Bunlar pycocyanin ve ilgili bileşikleri salgılar. Mantarlar içerisinde Penicillum, Trichoderma, Aspergillus ve Fusarium önemli antibiyotik üreten örneklerdir. Alg ve protozoalarda antibiyozis olayı gözlenmemiştir. Antibiyotikler, duyarlı mantarları, bakteri ve aktinomisetleri engelleme veya öldürmede etkilidir.
Bazı antibiyotikler özel bir etki gücüne sahiptir. Bazıları geniş spektrumlu olabilir. Örn: Streptomycin gram + ve gram – bakterilerle aktinomisetlere karşı etkilidir. Bazıları sınırlı bir spektrum gösterir. Örn: Viomycin esas olarak Mycobacterium türlerine karşı aktiftir.
Antibiyotikler aktif organizmalarca küçük bir alanda kullanılan güç olup, salındıklarından bir süre sonra hızlı bir şeklide kimyasal ve biyolojik aktiviteleri kaybedebilirler.
Çeşitli antibiyotikler:
Organizma Antibiyotik
Streptomyces antibioticus Actinomycin
S. erythraeus Erythromycin
S. fradie Neomycin
S. griseus Streptomycin
S. niveus Novobiocin
Bacillus polymyxa Polymixin
Penicillum chrysogenum Penicilin
Gönderi; Zahide
Mikrobiyoloji
-
Antibiyotiklerin Etki Mekanizmaları Nelerdir?
-
Azot oksit
-
Petri Kutusunda Agarlı Besiyeri Hazırlanması
-
Tüpde Agarlı Besiyerlerinin Hazırlanması
-
Besiyeri Hazırlarken Dikkat Edilecek Hususlar Nelerdir ?
-
Dehidre Besiyerleri Nedir?
-
Besiyerinin Sahip Olması Gereken Özellikler
-
Besiyeri hazırlanmasında kullanılan maddeler nelerdir ?
-
Besiyerlerin Sınıflandırılması Nasıl Yapılır ?
-
Besiyerinin Tanımı ve Kullanım Amaçları Nelerdir ?
-
Pseudomonas Cinsine ait Türler
-
Veba - Yersinia Pestis
-
Tularemi - Francisella tularensis
-
Şarbon - Bacillus anthracis Enfeksiyonu
-
Bruselloz - Brucella spp