ÖNSÖZ
Türkiye’de ilk defa bir üniversite bünyesinde lisans eğitimi verecek “Çevre Mühendisliği Bölümü”nün Ege Üniversitesi’nde 1975 yılında kurulmasına öncülük ettim. 1975-76 ders yılında Çevre Mühendisliği eğitimine başladığımızda bu bölümde kadrolu tek bir doçent olarak eğitimin ilk yıllarında çevre mühendisliği kimyası ve çevre mikrobiyolojisi derslerinin sorumluluğunu da üstlendim. Çevre mühendisliği mikrobiyolojisi derslerinin verilmesinde ve laboratuvarlarının yapılmasında bana Bataçar Baysal (Yüksek Mühendis),Adem Özer (Yüksek Mühendis) ve Necmettin Kovancı (Uzman Eczacı) destek oldular ve önemli hizmetler verdiler. Bölümün gelişmesiyle kadroya katılan Haluk Şentürk(Yüksek Mühendis) Oya Gürel (Çevre Mühendisi) ve Delya Sponsa (Çevre Bilim Uzmanı) ile bu dersi veren ekibimiz daha da gelişti.
Genel mikrobiyoloji konuları bu dersin temel öğretilerini içerirken çevre mühendisleri mikrobiyolojisi atıksu arıtımı, katı atıklar, insan sağlığını etkileyen problemler ile bu konulardaki mikrobiyolojik bağıntıları ve olayları kapsamaktadır. Bu farklılıklardan dolayı çevre mühendislerine özellikle “Microbiology for Senitery Engineers” başlıklı yayından faydalanarak bu dersi vermeye çalıştım. Çevre mikrobiyolojisi dersini verirken oluşturduğumuz ders notlarım, 1986 yılında ilk defa Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi yayını olarak bastırıldı. Bu dersi Ege Üniversitesi bünyesinde 1979-80 ders yılına kadar verdim ve daha sonra yeni yetişen öğretim elemanlarına bıraktım.
Yeni baskıyı hazırlarken, 1986 yılında yayınlamış olduğum kitabın son bölümünde yer alan yayın listesindeki kitaplar yanında yeni yayınları da dikkate alarak güncelleştirdim. Bu kitapta çevre sağlığı konularına özel önem verdim. 1986 yılında yayınladığım çevre mikrobiyolojisi kitabımın halen bir başvuru kitabı olarak kullanıldığını öğrenmem bu kitabı yeniden bastırmam da önemli bir rol oynadı.
Ana bilim alanımın oldukça dışında kalan bu kitabın yeni baskısını hazırlayamaya 2013 yılında başladım. Bu baskıda kitabın son kısmında kaynaklarda verilenlerden ana kaynak olarak öncelikle Tortora ve arkd., Madigan ve Martinko (Brock) isimli eserlerden faydalandım. Ayrıca Campbell ve arkd., Keeton ve arkd., Özçelik, Güven ve ark., Güven S. ve ark., Alkan, Erdin, Eroğlu, Şahinkaya, Okutman Taç, Övez ve Zengin Balcı’nın yayınlarından da faydalanılmıştır. Bu eserlerden bazı şekiller ile metinler aynen alınmıştır. Her bir bölümün başlangıcında faydalanılan ana kaynaklar ve diğer kaynaklar ayrı ayrı belirtilmiştir. Metin içinde alınan kaynaklara mümkün olduğu kadar çok atıf yapılmıştır. Ayrıca şekil ve tablolarla da bu atıfların yapılmasına özel önem verilmiş ve metinlerde zaman zaman unutularak yapılamayan atıflar böylece tamamlanmıştır.
Bu kitap, belirttiğim herbiri birbirinden değerli kaynaklardan faydalanarak hazırlanmış bir yayın niteliğindedir. Bu bakımdan kitap gelebilecek kritiğe ve her türlü öneriye açıktır.
Muhtelif üniversitelerde verdiğim konferanslarda genç mühendislerin ve çevre mühendisliği öğrencilerinin kitaplarımın kendilerine büyük katkısı olduğunu ve faydalandıklarını öğrenmekten büyük memnuniyet ve gurur duyuyorum. Bu kitabımın da konuyla ilgilenenler için başvurabilecekleri bir el kitabı olacağına inanıyorum. Birsen Yayınevi tarafından gerçekleştirilen bu birinci baskının yayına hazırlanmasında emeği geçen öğrencilerime ve İSKİ Genel Müdürlüğü’ne teşekkür ederim.
İstanbul, 2017 Prof.Dr. Ahmet SAMSUNLU
ÖNSÖZ
Çevre mühendisliği bölümünün kurulduğu yıllarda mikrobiyoloji dersi öğrencilerimize verilmiştir. Ancak genel mikrobiyoloji ile çevre mikrobiyolojisi birbirinden oldukça farklı olduğundan dolayı çevre mühendislerine çevre mikrobiyolojisi başlığı altında gerekli olacak bilgileri vermeyi amaçladım ve arkadaşlarımın yardımıyla bu dersi vermeye çalıştım. Böylece çevre mikrobiyolojisi ders notunu hazırlamaya karar vererek çevre mühendislerine çok gerekli olan ve ileride görecekleri derslere temel teşkil edecek mikrobiyoloji konularını seçerek hazırlamaya ve derlemeye başladım.
Oldukça uzun süren bu çalışmanın ürünü olan bu ders notu gelebilecek her türlü öneriye açıktır.
Ders notunun hazırlanmasında bana büyük yardımları olan Dr. Bataçar Baysal’a, Dr. Haluk Şentürk’e, Dr. Adem Özer’e, Eczacı-Çevre Bilim Uzmanı Necmettin Kovancı’ya, Çevre Mühendisi Oya Gürel’e, Çevre Bilim Uzmanı Delya Sponza’ya ve basıma hazırlamasında büyük katkıları olan, yazımını yapan Türkan Yaprak, Selma Kasırga ve Gönül Çelikağ’a, çizimine yardımcı olan Gülperi Kaçar ve Bayram Dikmentepe’ye bilhassa basıma imkan sağlayan Mühendislik-Mimarlık Fakültesi yetkililerine ve basımına özen gösteren Nusret Onarıcılar ve Tayyip Dereboylu’ya çok teşekkür ederim..
* Dokuz Eylül Üniversitesi, Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi yayını olan “ÇEVRE MİKROBİYOLOJİSİ” kitabının önsözü.
İzmir, 1986 Prof. Dr. Ahmet SAMSUNLU
İÇİNDEKİLER
BÖLÜM 1: MİKROORGANİZMALAR VE MİKROBİYOLOJİ ........................................ 1
1.1. GENEL (TEMEL) MİKROBİYOLOJİYE GİRİŞ ................................................................... 3
1.1.1. Dünyada Yaşamın Gelişmesi ................................................................................................... 7
1.1.2. Mikroorganizmaların Keşfinin Tarihi ..................................................................................... 7
1.1.2.1. Mikrobiyoloji Öncesi ............................................................................................................. 8
1.1.2.2. Mikroorganizmaların Keşfinin Tarihi .................................................................................. 9
1.1.3. Canlıların Sınıflandırılması ...................................................................................................... 16
1.2. UYGULAMALI MİKROBİYOLOJİ ........................................................................................ 21
1.2.1. Çevre Mühendisliği Mikrobiyolojisi ...................................................................................... 23
1.2.2. Tıp, Gıda ve Diğer Uygulamalı Mikrobiyoloji ...................................................................... 25
BÖLÜM 2: MİKROSKOBUN TANITIMI Ve KULLANILMASI ......................................... 31
2.1. IŞIK MİKROSKOBU .................................................................................................................. 33
2.1.1. Mikroskobun Kullanılması ...................................................................................................... 35
2.1.2. Mikroskobun Büyütmesi .......................................................................................................... 36
2.2. ELEKTRON MİKROSKOBU ................................................................................................... 37
2.2.1. Transmisyon Elektron Mikroskobu ........................................................................................ 37
2.2.2. Taramalı (Scanning) Elektron Mikroskobu ............................................................................ 37
2.3. MİKROBİYOLOJİK DENEYLER ............................................................................................ 39
2.3.1. Mikrobiyolojik Deneylerde Kullanılan Araçlar, Besiyerleri ve Bazı Terimler ............................... 39
2.3.2. Sterilizasyon ............................................................................................................................... 41
2.3.3. Boyama ....................................................................................................................................... 42
2.3.4. Kültürler ..................................................................................................................................... 44
2.4. MİKROORGANİZMALARIN SAYIM Ve İZOLASYON YÖNTEMLERİ ....................... 45
2.4.1. Mikroorganizma Sayısının Belirlendiği Yöntemler .............................................................. 45
2.4.2. Mikroskobik Sayım (Toplam Hücre Sayımı) ......................................................................... 45
2.4.2.1. Direkt Mikroskobik Sayım ................................................................................................... 46
2.4.2.2. Özel Lamlarla Yapılan Sayımlar ......................................................................................... 46
2.4.3. Kültürel Sayım ......................................................................................................................... 48
2.4.3.1. Seyreltme(Dilüsyon),plak sayımı (dökme ve yayma plak yöntemi) ............................ 48
2.4.3.2. Çoklu Tüp Yöntemi .............................................................................................................. 51
2.4.3.3. Membran Filtrasyon ............................................................................................................. 56
2.4.4. Özel Sayım Yöntemleri ........................................................................................................... 57
2.4.4.1. Standarta Dayalı Sayım Yöntemi ....................................................................................... 57
2.4.4.2. Optik Yoğunluk (Bulanıklık) .............................................................................................. 57
2.4.4.3. Metabolik Aktiviteye Dayalı Sayım ................................................................................... 58
2.4.4.4. Kuru Ağırlık ........................................................................................................................... 59
BÖLÜM 3: MİKROORGANİZMALAR HAKKINDA GENEL BİLGİLER ................................................ 61
3.1. MİKROORGANİZMALARIN ÖZELLİKLERİ ........................................................................ 63
3.2. MİKROORGANİZMALARIN GELİŞME GEREKSİNİMLERİ .............................................. 65
3.3. MİKROORGANİZMALARIN KİMYASAL GELİŞME GEREKSİNİMLERİ ............................... 71
3.4. MİKROORGANİZMALARIN FİZYOLOJİSİ ...................................................................... 74
3.5. FAYDALI MİKROORGANİZMALAR Ve DÖNGÜLER ................................................... 76
3.5.1. Karbon Döngüsü ...................................................................................................................... 79
3.5.2. Azot Döngüsü ........................................................................................................................... 81
3.5.3. Kükürt Döngüsü ....................................................................................................................... 85
3.5.4. Fosfor Döngüsü ........................................................................................................................ 88
3.5.5. Demir Döngüsü ........................................................................................................................ 89
3.6. MİKROORGANİZMALARIN BESLENMESİ, GELİŞMESİ VE ÇOĞALMASI .................................... 90
3.6.1. Besin Maddelerinin Hücreye Alınması ................................................................................. 90
3.6.2. Mikroorganizmaların Beslenme Şekilleri ............................................................................. 92
3.6.3. Mikroorganizmaların Ortak Yaşama Şekilleri ..................................................................... 92
3.6.4. Mikroorganizmaların Besin İhtiyaçları ................................................................................. 94
Kesikli Kültür (Reaktör) ve Sürekli Kültür (Reaktör) (Kemostat) .............................................................. 96
3.6.5.2. Gelişme Fizyolojsi ............................................................................................................... 98
3.6.5.2.1. Hücre (Bakteri) Sayısına Göre Çoğalma ..................................................................... 99
3.6.5.2.2. Bakteri Kütlesine Göre Çoğalma ................................................................................. 101
3.6.5.3. Mikroorganizmaların Nüfus Dinamiği ............................................................................ 102
BÖLÜM 4: HÜCRE Ve KİMYASAL YAPISI ......................................................................... 103
4.1. GİRİŞ ......................................................................................................................................... 105
4.2. HÜCRE SINIFLANDIRILMASI ........................................................................................... 106
4.2.1. Prokaryotik Hücreler ............................................................................................................. 107
4.2.2. Ökaryotik Hücreler ................................................................................................................ 107
4.2.3. Prokaryotik ve Ökaryotik Hücre Karşılaştırılması ........................................................... 108
4.2.3.1. Prokaryot ve Ökaryot Hücrelerin Ortak Özellikleri ...................................................... 110
4.2.3.2. Prokaryot ve Ökaryot Hücrelerin Farkları ...................................................................... 110
4.2.4. Ökaryotik Hücre ve Hücre Bileşenleri ............................................................................... 111
4.2.5. Prokaryotik Hücre ve Hücre Bileşenleri ............................................................................ 126
4.2.6. Prokaryotik ve Ökaryotik Hücre Depo Maddeleri ............................................................ 133
4.2.7. Hücrelerde DNA’nın Düzenlenmesi ................................................................................... 133
4.3. HÜCRESEL YAŞAM .............................................................................................................. 134
4.3.1. Hücreyi Oluşturan Elementler ............................................................................................. 134
4.3.2. Besin Maddelerinin Hücreye Alınması .............................................................................. 135
4.3.3. Hücresel Yaşamın Belirteçleri ve Üreme İle İlgili İşlevler .............................................. 138
4.3.3.1. Hücresel Yaşamın Belirteçleri .......................................................................................... 138
4.3.3.2. Hücresel Üreme ................................................................................................................ 140
4.3.3.2.1. Eşeysiz Üreme ................................................................................................................. 140
4.3.3.2.1.1. Bölünme ile Üreme ..................................................................................................... 141
4.3.3.2.1.2. Sporla Çoğalma ............................................................................................................ 142
4.3.3.2.1.3. Tomurcuklanma ile Üreme ......................................................................................... 143
4.3.3.2.1.4. Vejetatif Üreme ............................................................................................................ 144
4.3.3.2.1.5. Rejenerasyonla Üreme ................................................................................................ 144
4.3.3.2.2. Eşeyli Üreme ................................................................................................................... 145
4.2.3.3. Hücresel Üreme ile ilgili İşlevler ..................................................................................... 148
4.2.3.4. Hücrelerin Enerji Kullanımının Metabolik Yol İzi ........................................................ 149
4.4. HÜCRENİN KİMYASAL YAPISI ......................................................................................... 149
4.4.1. Atomun Kimyasal Yapısı ...................................................................................................... 150
4.4.1.1. Kimyasal Elementler .......................................................................................................... 152
4.4.1.2. Elektronik Konfigürasyonlar ............................................................................................. 153
4.4.2. Atomlar Nasıl Molekül Oluşturur: Kimyasal Bağlar ........................................................ 154
4.4.2.1. İyon Bağları ......................................................................................................................... 155
4.4.2.2. Kovalent Bağlar .................................................................................................................. 157
4.4.2.3. Hidrojen Bağları ................................................................................................................. 159
4.4.3. Kimyasal Reaksiyonlar ......................................................................................................... 161
4.4.3.1. Kimyasal Reaksiyonlarda Enerji ...................................................................................... 161
4.4.3.2. Sentez Reaksiyonlar ........................................................................................................... 163
4.4.3.3. Parçalanma (Analiz) Reaksiyonu ..................................................................................... 163
4.4.3.4. Değişim Reaksiyonları ....................................................................................................... 164
4.4.3.5. Kimyasal Reaksiyonların Tersine Çevrilebilirliği .......................................................... 164
4.4.4. Önemli Biyolojik Moleküller ............................................................................................... 165
4.4.4.1. İnorganik Bileşikler ............................................................................................................ 165
4.4.4.1.1. Su ....................................................................................................................................... 166
4.4.4.1.2. Asit, Baz ve Tuzlar .......................................................................................................... 168
4.4.4.2. Organik Bileşikler .............................................................................................................. 171
4.4.4.2.1. Yapı ve Kimya ................................................................................................................. 172
4.4.4.2.2. Karbonhidratlar ............................................................................................................... 174
4.4.4.3. Lipitler .................................................................................................................................. 179
4.4.4.3.1. Basit Lipitler .................................................................................................................... 180
4.4.4.3.2. Kompleks Lipitler ........................................................................................................... 182
4.4.4.3.3. Steroyitler ......................................................................................................................... 183
4.4.4.3.4. Polihidroksi Bütirik Asit ................................................................................................ 184
4.4.4.4. Proteinler .............................................................................................................................. 185
4.4.4.4.1. Amino Asitler ................................................................................................................... 185
4.4.4.4.2. Peptit Bağları ................................................................................................................... 186
4.4.4.4.3. Protein Yapısı Seviyeleri ................................................................................................ 188
4.4.4.5. Nükleik Asitler .................................................................................................................... 191
4.4.4.5.1. Deossiribo Nükleik Asit (DNA) .................................................................................... 193
4.4.4.5.2. Ribo Nükleik Asit (RNA) ............................................................................................... 197
4.4.4.6. Adenozin Trifosfat (ATP) ..................................................................................................... 199
4.4.4.7. Genler ve Genetik Bilgi Akışı ............................................................................................. 200
BÖLÜM 5: PROKARYOTİK MİKROBİYOLOJİK ÇEŞİTLİLİK:
BAKTERİLER ve ARKELER ...................................................................................................... 205
5.1. BAKTERİLER ............................................................................................................................. 207
5.1.1. Genel .......................................................................................................................................... 207
5.1.2. Bakterilerin Sınıflandırılması ................................................................................................. 208
5.1.2.1. Şekillerine göre Bakteri Sınıflandırılması ve Dizinimleri ............................................... 210
5.1.2.2. Gram boyasına göre bakterilerin sınıflandırılması ........................................................... 211
5.1.2.3. Oksijen ihtiyaçlarına göre bakterilerin sınıflandırılması ................................................. 211
5.1.2.4. Beslenme şekillerine göre bakterilerin sınıflandırılması ................................................. 211
5.1.3. Bakteri Boyutları ...................................................................................................................... 212
5.1.4. Hücre Yapısı .............................................................................................................................. 212
5.1.5. Bakterilerin Kimyasal Yapısı .................................................................................................. 227
5.1.6. Bakterilerin Sınıflandırılması ................................................................................................. 227
5.1.7. Bakterilerin Sistematiği ........................................................................................................... 230
5.1.7.1. I. Şube: Proteobacteria…………………….........................……................................. 232
5.1.7.1.1. Mor Fototrofik Bakteriler…………….........................…………….……......…...... 234
5.1.7.1.2. Nitrifikasyon Bakterileri…………………………......…….........................…..…... 236
5.1.7.1.3. Hidrojen Oksitleyici Bakteriler…………………..……..….………………………. 238
5.1.7.1.4. Metanotroflar ve Metilotroflar ………………………….….……………………… 239
5.1.7.1.5. Pseudomonas ve Pseudomonadlar………………………….……………………… 240
5.1.7.1.6. Asetik Asit Bakterileri……………………………………………………………… 241
5.1.7.1.7. Serbest Yaşayan Aerobik Azot Fikse Edici Bakteriler……………………………... 242
5.1.7.1.8. Neisseria, Chromobacterium ve Akrabaları…..……………………………………. 243
5.1.7.1.9. Enterik Bakteriler……..…………………………………………………………… 243
5.1.7.1.10. Vibrio ve Protobacterium….……………………………………………………… 244
5.1.7.1.11. Riketsialar………………………………………………………………………… 244
5.1.7.1.12. Spirilla…..………………………………………………………………………… 245
5.1.7.1.13. Kılıflı Proteobacteria: Sphaerptilus, Leptothrix…..……………………………… 246
5.1.7.1.14. Tomurcuklanan ve Prosthekalı/Saplı Bakteriler….………………………………. 247
5.1.7.1.15. Kayan (Süzülen) Myxobacteria…………………………………………………… 248
5.1.7.1.16. Sülfat ve Sülfür (Kükürt) İndirgeyici Proteobacteria…………………………….. 249
5.1.7.2. II. Şube: Gram-Pozitif Bakteriler…………………………………………………….. 250
5.1.7.2.1. Sporlamayan, Düşük GC’li, Gram-Pozitif Bacteria: Laktik Asit Oluşturan Bacteria ve Akrabaları….…………………………………………………………………………………. 250
5.1.7.2.2. Endospor Oluşturan, Düşük GC’li, Gram-Pozitif Bakteriler: Bacillus, Clostridium ve Akrabaları…………………………………………………………………………………….. 252
5.1.7.2.3. Hücre Duvarsız, GC Oranı Düşük, Gram-Pozitif Bakteriler: Mikoplazmalar…….. 253
5.1.7.2.4. GC Oranı Yüksek, Gram-Pozitif Bakteriler: Actinobacteria: : Actinobacteria: Mycobacterium....…………………………………………………………………………..… 254
5.1.7.2.5. Filamentli, Yüksek GC, Gram-Pozitif Bakteriler: Streptomyces ve Diğer Aktinomisetler…….………………………………………………………………………...... 255
5.1.7.3. III. Şube: Cyanobacteria ve Prochlorophytes….………………………………..…… 257
5.1.7.3.1. Siyanobakteriler (Cyanobacteria)….………………………………………...…….. 257
5.1.7.3.2. Prokolofitler……..……………………………………………………………...….. 258
5.1.7.4. IV. Şube: Chlamydia……………………………………………………………...….. 258
5.1.7.5. V. Şube: Planctomyces/Pirellula….………………………………………………..… 259
5.1.7.6. VI. Şube: Verrucomicrobia…..…………………………………………………..…… 260
5.1.7.7. VII. Şube: Flavobacteria……………………………………...……………………… 260
5.1.7.8. VIII. Şube: Cytophaga Grubu….………………………………………………..…… 260
5.1.7.9. IX. Şube: Yeşil Kükürt Bakterileri....………………………………………………… 261
5.1.7.10. X. Şube: Spirochetes…..……………………………………………………….…… 262
5.1.7.11. XI. Şube: Deinococci………………………………………………………..……… 263
5.1.7.12. XII. Şube:Yeşil Kükürtsüz Bakteriler….……………………………………...…… 264
5.1.7.13. XIII. ve XIV. Şube: Dipten Dallanan Hipertermofilik Bakteriler….…………..…… 265
5.1.7.14. XV. ve XVI. Şube: Nitospira ve Deferribacter…..………………………….……… 265
5.2. ARKELER .................................................................................................................................... 265
5.2.1. Arkelerin Sistematiği…………………………………………………………………… 270
5.2.1.1. I. Şube: Eutyarchaeota………………………………………………………...…… 270
5.2.1.1.1. Aşırı Derecede Halofilik (Tuz Sever) Arkea (Archaea)…………………….……… 270
5.2.1.1.2. Metan-Üretici Arkea (Metojenler)……………………………………………...….. 271
5.2.1.1.3. Thermoplasmatales……………………………………………………………..….. 272
5.2.1.1.4. Hipertermofilik Euryarchaeaota: Thermococcales ve Methanopyrus ....................... 273
5.2.1.1.5. Hipertermofilik Euryarchaeota: Archaeoglobales……………………………..…… 274
5.2.1.1.6. Nanoarchaeum ve Aciduliprofundum………..………..………..………...………... 274
5.2.1.2. II. Şube: Crenarchaeota……………………………..………..……....………..…… 274
5.2.1.2.1. Karasal Volkanik Habitatlardaki Hipertermofiller: Sulfolobales ve Thermoproteales 274
5.2.1.2.2. Denizaltı Volkanik Habitatlardan Hipertermofiller: Desulfurucoccales ………...... 275
5.2.1.2.3. Termofilik Olmayan Crenarchaeota…………………………..………..………..…. 275
BÖLÜM 6: ÖKARYOTİK MİKROBİYOLOJİK ÇEŞİTLİLİK:
PROTOZOALAR, ALGLER, FUNGUSLAR ............................................................................ 277
6.1. PROTOZOA ................................................................................................................................. 281
6.1.1. Protozoaların Yapısı ................................................................................................................. 282
6.1.2. Protozoanın Beslenmesi .......................................................................................................... 285
6.1.3. Protozoaların Hareketlerine Göre Sınıflandırılması ............................................................ 285
6.1.3.1. Sarcodina Sınıfı ..................................................................................................................... 286
6.1.3.2. Ciliata Sınıfı (Siliatalar) ....................................................................................................... 287
6.1.3.3. Mastigophora Sınıfı (Kamçılılar) ........................................................................................ 290
6.1.3.4. Sporozoa Sınıfı ...................................................................................................................... 291
6.1.4. Protozoaların Filogenetik Ağaç Dikkate Alınarak Değerlendirilmesi ............................... 292
6.1.4.1. Diplomonad ve Parabasaidler…………….…………………………………………... 293
6.1.4.2. Euglenozoonlar………………….……………………………………………………. 294
6.1.4.3. Alveolatlar…………………..………………………………………………………... 294
6.1.4.4. Stramenopiller………………………………………………………………………... 296
6.1.4.5. Cercozoonlar ve Radiolarianlar………….…………………………………………… 297
6.1.4.6. Amoebozoa……………………………….…………………………………………… 297
6.2. ALGLER ....................................................................................................................................... 298
6.2.1. Genel .......................................................................................................................................... 298
6.2.1.1. Alglerin Yapısı ....................................................................................................................... 299
6.2.1.2. Alglerin Önemi ...................................................................................................................... 300
6.2.2. Alglerin Sınıflandırılması ........................................................................................................ 300
6.2.3. Alglerin Üremesi ...................................................................................................................... 303
6.2.4. Alglerin Kimyasal Kompozisyonu ......................................................................................... 303
6.2.5. Alglerin Metabolizması ........................................................................................................... 304
6.2.6. Bazı Alg Türlerine Ait Bilgiler ............................................................................................... 305
6.2.7. Diğer Bazı Alg Türleri ............................................................................................................ 305
6.2.7.1. Desmidler ve Diatomlar ...................................................................................................... 305
6.2.8. Kamçılı Algler ......................................................................................................................... 306
6.2.9. Alg gruplarının özellikleri ...................................................................................................... 310
6.2.10. Alglerin Filogenetik Ağaç Dikkate Alınarak Değerlendirilmesi ve Sistematiği ............. 311
6.2.10.1. Tek Hücreli Kırmızı ve Yeşil Algler……………………………………………..… 311
6.2.10.1.1. Tek Hücreli Kırmızı Algler…………………………………………………...….. 311
6.2.10.1.2. Tek Hücreli Yeşil Algler……….……………………………………………..….. 311
6.2.11. Ötrofikasyon (Aşırı Beslenme) ............................................................................................ 312
6.3. FUNGUSLAR ............................................................................................................................. 313
6.3.1. Mantarlar .................................................................................................................................. 318
6.3.1.1. Genel ...................................................................................................................................... 319
6.3.1.2. Mantar Aktiviteleri ............................................................................................................... 319
6.3.1.3. Mantarların Yapısı ................................................................................................................ 320
6.3.1.4. Mantarların Kimyasal Bileşimi .......................................................................................... 322
6.3.1.5. Mantarların Fayda ve Zararları .......................................................................................... 322
6.3.2. Mayalar ..................................................................................................................................... 322
6.3.2.1. Mayaların Yetiştiği Ortam ve Aktiviteleri ........................................................................ 322
6.3.3. Küfler ........................................................................................................................................ 324
6.3.4. Likenler (Eumycophyta) ........................................................................................................ 325
BÖLÜM 7: VİRÜSLER ................................................................................................................. 327
7.1. GENEL ........................................................................................................................................ 329
7.2. VİRÜSLERİN GENEL ÖZELLİKLERİ ................................................................................ 331
7.3. VİRÜSLERİN YAPISI .............................................................................................................. 331
7.4. BAKTERİYOFAJ (FAJ) ........................................................................................................... 335
7.5. VİRÜSLERİN ÇOĞALMASI .................................................................................................. 336
7.6. VİRÜSLERİN SINIFLANDIRILMASI ................................................................................. 339
7.7. VİRÜSLERE ETKİ EDEN FAKTÖRLER ............................................................................ 341
7.8. VİRÜSLERİN ÖNLENMESİ Ve BULAŞMA YOLLARI ................................................... 342
BÖLÜM 8: MİKROBİYAL METABOLİZMA VE ENZİMLER ........................................ 343
8.1. GİRİŞ ........................................................................................................................................... 345
8.2. ENZİMLER VE KİMYASAL REAKSİYONLAR .............................................................. 348
8.3. ENZİMATİK EYLEM MEKANİZMASI VE ENZİM REAKSİYONLARI ................... 356
8.4. ENZİMLERİN KİMYASAL REAKSİYONLARDA ETKİSİ VE ENERJİ .................... 365
8.5. HÜCRE İÇİ VE HÜCRE DIŞI ENZİMLER ........................................................................ 368
8.6. ENZİM SENTEZİNİN KONTROLÜ ................................................................................... 368
8.7. ENZİM SAĞLIK İLİŞKİSİ .................................................................................................... 370
8.8. ENZİM İNHİBİTÖRLERİ ...................................................................................................... 370
8.9.A TIKSU ARITMA TESİSLERİNDE İNHİBİSYONUN ETKİSİ ..................................... 374
BÖLÜM 9: MİKROBİYAL METABOLİZMA, SOLUNUM ve ENERJİ ........................ 377
9.1. BESİN MADDELERİ ALIŞ ŞEKİLLERİ ............................................................................ 380
9.2. METABOLİZMANIN ESASLARI ........................................................................................ 385
9.2.1. Enerji Üretimi ......................................................................................................................... 386
9.2.1.1. Oksidasyon-Redüksiyon (İndirgeme) Reaksiyonları ..................................................... 389
9.2.2. ATP (Adenozin Trifosfat) Üretimi Mekanizması .............................................................. 398
9.2.3. Enerji Üretiminin Metabolik Yolları ................................................................................... 403
9.3. KARBONHIDRAT KATABOLIZMASI ............................................................................... 404
9.3.1. Solunum .................................................................................................................................. 406
9.3.1.1. Glikoliz ................................................................................................................................ 406
9.3.1.1.1. Glikolizin Alternatifleri .................................................................................................. 412
9.3.1.1.1.1. Pentoz Fosfat Yolu ....................................................................................................... 412
9.3.1.1.1.2. Entner-Doudoroff Yolu ............................................................................................... 415
9.3.1.2. Hücresel Solunum .............................................................................................................. 415
9.3.1.2.1. Aerobik Solunum ve Krebs Döngüsü .......................................................................... 416
9.3.1.2.2. Anaerobik Solunum ........................................................................................................ 420
9.3.1.3. Elektron Taşıma Sistemi (Zinciri) .................................................................................... 420
9.3.1.4. Solunum ile ilgili önemli hususlar ................................................................................... 425
9.3.1.4.1. ATP Üretiminin Kemiosmotik Mekanizması .............................................................. 425
9.3.1.4.1.2. Aerobik Solunumun Özeti .......................................................................................... 425
9.3.2. Fermantasyon (Mayalaşma) ................................................................................................. 428
9.3.2.1. Laktik Asit Fermantasyonu ............................................................................................... 430
9.3.2.2. Alkol Fermantasyonu ......................................................................................................... 432
9.4.LİPİT VE PROTEİN KATABOLİZMASI ............................................................................ 433
9.5. FOTOSENTEZ ......................................................................................................................... 437
9.5.1. Fotosentezin Işığa Bağlı Reaksiyonları: Fotofosforilasyon ............................................. 441
9.5.2. Işıktan Bağımsız Reaksiyonlar: Calvin-Benson Döngüsü ............................................... 443
9.6. BİYOSENTEZ .......................................................................................................................... 445
9.6.1. Polisakkarit ve Şekerin Biyosentezi .................................................................................... 446
9.6.2. Yağ Asitleri ve Lipit Biyosentezi ......................................................................................... 449
9.6.3. Amino Asit ve Protein Biyosentezi ..................................................................................... 451
9.6.4. Pürin ve Pirimidin Biyosentezi ............................................................................................ 453
9.7. METABOLİZMALININ ENTEGRASYONU ..................................................................... 454
BÖLÜM 10: SU, ATIKSU VE KATI ATIK MİKROBİYOLOJİSİ .................................. 457
10.1. SUYUN KULLANIMI .......................................................................................................... 459
10.2. KİRLENME, ATIKSU BERTARAFI VE İÇME SUYU TEMİNİ .................................. 461
10.2.1. Su Kaynaklarının Kirlenmesi ............................................................................................ 461
10.2.1.1. Yüzeysel Suların Kirlenmesi .......................................................................................... 462
10.2.1.1.1. Yüzeysel Suların Kalite Grupları ................................................................................ 465
10.2.1.1.2. Kirlenmemiş Su Mikrobiyolojisi ................................................................................ 469
10.2.1.1.3. Kirlenmiş Su Mikrobiyolojisi ..................................................................................... 469
10.2.1.1.4. Biyokimyasal Oksijen İhtiyacı (BOİ) ........................................................................ 472
10.2.1.1.5. Kimyasal Oksijen İhtiyacı (KOİ) ............................................................................... 475
10.2.1.1.6. Toplam Organik Karbon (TOK) ................................................................................. 476
10.2.2. Atıksu Bertarafı, Kanalizasyon Sistemleri ve Arıtma Sistemleri (Tesisleri) ............... 477
10.2.2.1. Kanalizasyon Sistemleri .................................................................................................. 477
10.2.2.2. Arıtma Sistemleri ............................................................................................................. 479
10.2.2.2.1. Biyolojik Azot Giderimi .............................................................................................. 483
10.2.2.2.2. Biyolojik Fosfor Giderimi ........................................................................................... 486
İÇİNDEKİLER XVIII 10.2.2.2.3. Çamur Arıtımı (bertarafı) ............................................................................................ 490
10.2.2.2.3.1. Anaerobik Çürütme ................................................................................................... 492
10.2.2.2.3.2. Aerobik Çürütme ....................................................................................................... 495
10.2.2.3. Atıksu Arıtma Sistemlerinde Rastlanan Mikroorganizmalar (Proses Mikrobiyolojisi) ................................................................................................................. 501
10.2.2.3.1. Aktif Çamur Mikrobiyolojisi, Çamur Hacim İndeksi, Çamur Kabarma ve Köpük Oluşumu ............................................................................................................................... 501
10.2.2.3.2. Membran Biyoreaktörde Bakteriler ve Proses Mikrobiyolojisi ............................. 516
10.2.2.3.3. Damlatmalı Filtre Mikrobiyolojisi ............................................................................. 522
10.2.2.3.4. Çamur Mikrobiyolojisi ................................................................................................ 526
10.2.3. Su Temini ve İçme Suyu Arıtımı ...................................................................................... 529
10.2.3.1. Su Temini .......................................................................................................................... 529
10.2.3.2. Su Mikrobiyolojisi ........................................................................................................... 531
10.2.3.3. İçme Suyu Arıtımı ........................................................................................................... 533
10.2.3.3.1. İçme Suları ve Mikroorganizmalar ............................................................................ 540
10.2.3.3.2. İçme Sularının Kalitesini Bozan Mikroorganizmalar ............................................. 540
10.2.4. Katı Atık Bertarafı ve Katı Atık Mikrobiyolojisi ........................................................... 543
10.2.4.1. Düzenli Depolama ........................................................................................................... 544
10.2.4.2. Kompastlaştırma .............................................................................................................. 544
10.2.4.3. Yakma ................................................................................................................................ 551
10.2.4.4. Katı Atık Mikrobiyolojisi ............................................................................................... 551
BÖLÜM 11: HASTALIKLAR VE MİKROBİYOLOJİ ....................................................... 553 11.1.
GİRİŞ ....................................................................................................................................... 555
11.2. SU VE GIDA KAYNAKLI HASTALIKLAR ................................................................... 556
11.2.1. Sularla Bağlantılı Hastalıkların Nedenleri ve Kaynakları ............................................. 560
11.2.2. Su Kaynaklı Bulaşan Hastalıklara Örnekler .................................................................... 562
11.2.2.1. Bakterilerle Bulaşan Hastalıklar .................................................................................... 562
11.2.2.1.1. Tifo ve Paratifo ............................................................................................................. 562
11.2.2.1.2. Salmonellasis ................................................................................................................ 563
11.2.2.1.3. Kolera ............................................................................................................................ 564
11.2.2.1.4. İshal (Diyare) ................................................................................................................ 564
11.2.2.1.5. Dizanteri ........................................................................................................................ 565
11.2.2.1.6. Lejyoner Hastalığı ........................................................................................................ 565
11.2.2.2. Virüslerle Bulaşan Hastalıklar ........................................................................................ 565
11.2.2.2.1. Hepatit A ........................................................................................................................ 566
11.2.2.2.2. Hepatit B ........................................................................................................................ 567
11.2.2.2.3. Hepatit C ........................................................................................................................ 567
11.2.2.2.4. Hepatit E ........................................................................................................................ 568
11.2.2.2.5. Enterovirüsler ................................................................................................................ 568
11.2.2.2.6. Adenovirüsler ................................................................................................................ 568
11.2.2.2.7. Çocuk Felci ................................................................................................................... 569
11.2.2.2.8. Rotavirüsler ................................................................................................................... 569
11.2.2.2.9. Ebola ............................................................................................................................... 569
11.2.2.3. Protozoalarla Bulaşan Hastalıklar .................................................................................. 571
11.2.2.3.1. Giardiyaz ........................................................................................................................ 572
11.2.2.3.2. Entamoeba histolytica .................................................................................................. 572
11.2.2.3.3. Cryptosporidium parvum ............................................................................................. 573
11.2.2.4. Fungi ile Bulaşan Hastalıklar ........................................................................................ 574
11.2.3. Su Saflık Testleri - İndikatör Mikroorganizmalar ........................................................... 576
11.3. HAVA KAYNAKLI HASTALIKLAR ................................................................................ 578
11.3.1. Streptokokkal Hastalıklar .................................................................................................. 578
11.3.2. Streptococcus pyogenes ..................................................................................................... 579
11.3.3. Difteri .................................................................................................................................... 579
11.3.4. Boğmaca (Pertusis) ............................................................................................................. 580
11.3.5. Menenjit ............................................................................................................................... 580
11.3.6. Tüberküloz (Verem) ............................................................................................................ 580
11.3.7. Zatürre (Pnömoni) .............................................................................................................. 581
11.3.8. Q Ateşi .................................................................................................................................. 582
11.3.9. Psittakoz Hastalığı (Papağan Ateşi) ................................................................................. 583
11.4. HAYVANLAR ARACILIĞI İLE TAŞINAN HASTALIKLAR
(ARTHROPOD KAYNAKLI HASTALIKLAR) ........................................................................ 583
11.4.1. Brusellozis ........................................................................................................................... 583
11.4.2. Veba (Bubonik Plagü - Kara Ölüm) ................................................................................. 584
11.4.3. Epidemik Tifüs .................................................................................................................... 585
11.4.4. Endemik Tifüs ..................................................................................................................... 585
11.4.5. Kuduz ................................................................................................................................... 586
11.4.6. Sıtma (Malarya) .................................................................................................................. 586
11.5.CİNSEL YOLLA BULAŞAN HASTALIKLAR ................................................................ 587
11.5.1. Sifilis (Sifilis – Lues - Frengi) ........................................................................................... 587
11.5.2. Gnore (Bel Soğukluğu) ...................................................................................................... 588
11.5.3. Chlamydia (klamidal üretritis) .......................................................................................... 589
11.5.4. Şankroid (chancroid) .......................................................................................................... 590
11.5.5. Vajinitis (Vaginitis) ............................................................................................................. 590
11.5.6. Mycoplasmal Urethritis ..................................................................................................... 591
11.5.7. AIDS ..................................................................................................................................... 592
BÖLÜM 12: MİKROBİYOLOJİ İLE İLGİLİ ÖZEL KONULAR .................................. 593
12.1. BIYOLOJIK DÖNGÜ (BESIN ZINCIRI) ......................................................................... 595
12.2. KANALIZASYONDA MEYDANA GELEN KOKULAR ............................................. 596
12.3. KANALIZASYON BORULARININ YIPRANMASI .................................................... 597
12.4. BIYOLOJIK IYILEŞTIRME (BIYOREMEDIASYON) ................................................ 598
12.5. SUYUN SAFLIĞI ILE ILGILI TESTLER ........................................................................ 601
12.6. KOLIFORM BAKTERI GRUBU ....................................................................................... 605
12.6.1. Giriş ...................................................................................................................................... 605
12.6.2. Koliform Bakteri Grubu Baktreiler ve Kaynakları ........................................................ 606
12.6.3. Çoklu Tüp Fermantasyon ( En Muhtemel Sayı =EMS ) Metodu ................................ 607
12.6.4. Membran Filtre Metodu ..................................................................................................... 607
12.6.5. Fekal Koliform .................................................................................................................... 608
12.7. PATOJENLIK VE DEĞIŞIK MIKROORGANIZMA TÜRLERININ HASTALIK OLUŞTURMASI ...................................................................................................... 609
12.7.1. Patojenlik ............................................................................................................................. 609
12.7.2. Değişik mikroorganizma türlerinin hastalık oluşturması .............................................. 610
12.8. ZEHIRLILIK (VIRULANS) ................................................................................................ 611
12.8.1. Sirayet etme özelliği ........................................................................................................... 612
12.8.2. Patojenite ............................................................................................................................. 613
12.8.3. Exotoksinler ........................................................................................................................ 614
12.8.4. Endotoksinler ...................................................................................................................... 614
12.8.5. Dozaj .................................................................................................................................... 615
12.9. GRAM BOYAMA METODU ............................................................................................. 615
12.10. ÇAMUR ÇÜRÜTÜCÜDE BAKTERI FAALIYETLERI VE
MIKROORGANIZMA TIPLERI .................................................................................................. 616
12.11. ATIK SU ÇUKURLARI VE SEPTIK TANKLAR ......................................................... 617
12.12. İNSAN VE HAYVAN KAYNAKLI PATOJENLER ...................................................... 618
12.12.1. Hayvan Besleme İşlemleri .............................................................................................. 618
12.12.2. Merkezi Olmayan Atıksu Arıtma Sistemi ..................................................................... 619
12.12.3. Atıksu Arıtma Tesisi Çıkışı ve Arıtma Çamuru ............................................................ 619
12.13. ZENOBIYOTIKLERIN (KSENOBIYOTIK) BIYOLOJIK AYRIŞABILIRLIĞI ...................... 621
12.14. İNDIRGEYICI DEKLARINASYON (KLORSUZLAŞTIRMA) ................................ 625
12.14.1. Anaerobik (redüktif) deklarinasyon (klorsuzlaştırma) ................................................ 625
12.14.2. Aerobik deklarinasyon (klorsuzlaştırma) ...................................................................... 625
12.15. KALICI ORGANIK KIRLETICILER ............................................................................. 626
12.15.1. PCB’ler (poliklorlu bifeniller) ........................................................................................ 626
12.15.2. PCT’ler (poliklorlu terfeniller) ....................................................................................... 627
12.15.3. PBB’ler (polibromlu bifeniller) ...................................................................................... 627
12.16. BIYOLOJIK ARITMA SISTEMLERINDE TEKNOLOJI VE
METABOLIZMA AÇISINDAN ENERJI BILANÇOSU .......................................................... 627
12.16.1. Substrat - enerji ilişkileri ................................................................................................. 627
12.16.2. Organizmalara enerji kazandıran metabolik yol izleri ................................................ 628
12.16.2.1. Glikoliz, Embden - Meyerhof - Parnas (EMP) Yol İzi ............................................ 628
12.16.2.2. Metanlaşma .................................................................................................................... 628
12.16.2.3. Dissimilatif Nitrat İndirgenmesi ................................................................................. 629
12.16.2.4. TCA Çevrimi (Krebs Döngüsü) .................................................................................. 629
12.16.2.5. Fotosentez ...................................................................................................................... 629
KAYNAKLAR: ............................................................................................................................. 631
