Mikrobiyoloji: açıklamalı alıştırma soruları

1Mikroorganizmaların dünyası

Mikrobiyoloji, mikroskop olmadan görülemeyecek kadar küçük organizmaların bilimidir. Çoğu zararsız veya yararlıdır: bağırsağınızdaki bakteriler besini sindirmeye yardım eder ve zararlı mikropları dışarıda tutar.

Hastalığa yol açan bir mikroba patojen denir. Ana gruplar yapıları bakımından farklıdır ve yapı onları nasıl tedavi edeceğinizi belirler:

• Bakteriler çekirdeksiz tek hücrelerdir (prokaryotlar), yaklaşık 1–5 mikrometre uzunluğunda. Kendi ribozomları ve genellikle bir hücre duvarı vardır, bu yüzden antibiyotikler onları hedefleyebilir.
• Virüsler hücre değildir. Bir protein kılıfın (kapsid) içinde DNA veya RNA’dır, yaklaşık 20–300 nanometredir ve yalnızca bir konak hücrenin içinde çoğalabilirler. Antibiyotikler onlara etki etmez.
• Mantarların çekirdeği vardır (ökaryotlar). Pamukçuğa yol açan Candida gibi mayaları ve küfleri içerir.
• Parazitler, sıtmaya yol açan Plasmodium gibi protozoonları ve şerit ve yuvarlak solucanlar gibi helmintleri (solucanlar) içerir.
• Prionlar, hiç DNA veya RNA’sı olmayan yanlış katlanmış proteinlerdir. Creutzfeldt–Jakob hastalığı gibi nadir beyin hastalıklarına yol açarlar.

2Bakteriler: şekil, boya ve hayatta kalma

Bakteriler önce şekillerine göre tanımlanır: koklar yuvarlak, basiller çubuk ve spirillumlar spiraldir. Salkım biçimindeki koklar stafilokoklar, zincir biçimindeki koklar streptokoklar için tipiktir.

Gram boyası bakterileri hücre duvarlarına göre ayırır:

• Gram-pozitif bakterilerin kristal viyole boyasını tutan kalın bir peptidoglikan duvarı vardır. Mor boyanırlar.
• Gram-negatif bakterilerin ince bir duvarı ve bir dış zarı vardır. Boyayı kaybeder ve pembe karşıt boyayı alırlar. Dış zar endotoksin (lipopolisakkarit) içerir ve birçok antibiyotiği dışarıda tutar.
• Mycobacterium tuberculosis’in mumsu bir duvarı vardır ve Gram ile kötü boyanır. Asit-dirençli bir boyayla (Ziehl–Neelsen) gösterilir.

Bakteriler oksijen gereksinimleri bakımından da farklıdır. Zorunlu aeroblar ona ihtiyaç duyar, zorunlu anaeroblar onunla ölür (örneğin Clostridium) ve fakültatif anaeroblar onunla veya onsuz üreyebilir.

Bakteriler ikiye bölünerek ürer: bir hücre ikiye ayrılır. Clostridium ve Bacillus gibi bazıları endosporlar oluşturur: ısıya, kurumaya ve alkole dayanan sağlam dinlenme biçimleri.

Birçok bakteri, belirli bir etkisi olan proteinler olan ekzotoksinler salar. Tetanoz toksini kas spazmlarına, kolera toksini sulu ishale yol açar.

Bakteriler antibiyotiklere direnç gösterebilir; örneğin ilacı yok eden bir enzim yaparak (beta-laktamaz), onu dışarı pompalayarak (efluks pompaları) veya hedefini değiştirerek. Direnç genleri bakteriler arasında geçebilir.

3Enfeksiyonlar nasıl yayılır ve nasıl durdururuz?

Bir enfeksiyon bir enfeksiyon zincirine ihtiyaç duyar. Herhangi bir halkayı kırmak onu durdurur:

1. Etken: patojenin kendisi.
2. Rezervuar: yaşadığı yer; bir insan, bir hayvan, su veya toprak gibi.
3. Çıkış kapısı; öksürük, kan veya dışkı gibi.
4. Bulaşma yolu: temas (eller), damlacıklar, havadaki parçacıklar, yiyecek ve su (fekal–oral) veya sivrisinek gibi bir vektör.
5. Giriş kapısı; ağız, bir yara veya bir idrar sondası gibi.
6. Duyarlı konak, örneğin bağışıklığı olmayan bir kişi.

Kuluçka dönemi, enfeksiyondan ilk belirtilere kadar geçen süredir. Hayvanlardan insanlara geçen bir hastalığa zoonoz denir. Temel üreme sayısı R0, tamamen duyarlı bir popülasyonda bir vakanın enfekte ettiği ortalama kişi sayısıdır.

El hijyeni, hastanelerde yayılmaya karşı en etkili tek önlemdir. Alkollü el ovma sporları öldürmez, bu yüzden Clostridioides difficile ile temastan sonra sabun ve suyla yıkarsınız.

Sterilizasyon sporlar dahil tüm mikroorganizmaları öldürür; örneğin yaklaşık 121 °C’de basınç altında buharlı bir otoklavda. Dezenfeksiyon nesneler üzerindeki mikroorganizmaları azaltır ama sporları bırakabilir. Antisepsi aynısını deri veya doku üzerinde yapar.

Aşılar edinilmiş (adaptif) bağışıklık sistemini eğitir. Canlı zayıflatılmış mikroplar (MMR), öldürülmüş mikroplar veya parçaları ya da hücrelerin tek bir viral protein üretmesini sağlayan mRNA içerebilirler.

4Mikrobiyoloji sorusunu nasıl düşünmeli?

Çoğu soru bir organizmayı veya bir hastayı anlatır. Yapıdan sonuca doğru çalışın:

1. Grubu belirleyin: bakteri, virüs, mantar, parazit veya prion.
2. Bakteriler için temel özellikleri hatırlayın: şekil, Gram sonucu, oksijen gereksinimi, sporlar, toksinler.
3. Organizmanın nerede yaşadığını ve nasıl yayıldığını sorun. Bu, onu nasıl önleyeceğinizi söyler.
4. Nasıl zarar verdiğini sorun: dokuyu istila ederek, bir toksinle veya bir bağışıklık tepkisiyle.
5. Yapının tedaviye ve kontrole yol göstermesine izin verin. Hücre duvarı yoksa penisilin işe yaramaz; spor varsa alkol yetmez.

5Çözümlü bir örnek

Mantığı izleyin. Açmadan önce sonraki adımı tahmin etmeye çalışın.

6Sık yapılan hatalar

• Viral enfeksiyonları antibiyotikle tedavi etmek. Antibiyotikler yalnızca bakterilere etki eder.
• Gram renklerini tersine çevirmek. Gram-pozitif mor, Gram-negatif pembedir.
• Endotoksini (Gram-negatif dış zarın bir parçası) ve ekzotoksinleri (bakterilerin saldığı proteinler) karıştırmak.
• Dezenfeksiyona sterilizasyon demek. Yalnızca sterilizasyon sporları güvenilir biçimde öldürür.
• C. difficile gibi spor oluşturan organizmalar için alkollü el ovmaya güvenmek.
• Bir kişinin kuluçka döneminde enfeksiyonu yayamayacağını sanmak. Bazı enfeksiyonlarda yayabilir.

7Sınav soruları nasıl görünür

• Kolay (temel terimler ve bilgiler): tanımlar ve klasik organizmalar. Patojenin veya kuluçka döneminin ne olduğu, sıtmaya hangi organizmanın yol açtığı, Gram-pozitif bakterilerin hangi renge boyandığı.
• Orta (kavramları uygulama): mekanizmalar. Direncin nasıl işlediği, bir aşının veya sterilizasyon yönteminin neden işe yaradığı, bir toksinin belirtilere nasıl yol açtığı.
• Zor (vakalar ve analiz): bir hasta veya klasik bir çalışma. Organizmayı öyküden belirler, bir testin veya tedavinin neden başarısız olduğunu açıklar ya da Griffith’in veya John Snow’un deneyleri gibi deneyleri yorumlarsınız.

Zor sorularda organizmanın yapısından başlayın. Duvar, zarf, sporlar ve toksinler belirtilerin, test sonuçlarının ve tedavi seçimlerinin çoğunu açıklar.