Biyoloji ya da dirim bilimi, yaşamın bilimsel olarak incelenmesidir. Geniş bir kapsama sahip bir doğa bilimidir ancak onu tek ve tutarlı bir alan olarak birbirine bağlayan birkaç birleştirici teması vardır. Örneğin, tüm organizmalar, gelecek nesillere aktarılabilen genlerde kodlanmış kalıtsal bilgileri işleyen hücrelerden oluşur. Bir diğer ana tema ise yaşamın birliğini ve çeşitliliğini açıklayan evrimdir. Enerji işleme, organizmaların hareket etmesine, büyümesine ve çoğalmasına izin verdiği için yaşam için de önemlidir. Son olarak, tüm organizmalar kendi iç ortamlarını düzenleyebilmektedir.
Bakteri (İngilizce telaffuz: [bækˈtɪəriə] (
dinle); tekil isim: bacterium), tek hücreli mikroorganizma grubudur. Tipik olarak birkaç mikrometre uzunluğunda olan bakterilerin çeşitli şekilleri vardır, kimi küresel, kimi spiral şekilli, kimi çubuksu, kimi virgül şeklinde olabilir. Yeryüzündeki her ortamda bakteriler mevcuttur. Toprakta, deniz suyunda, okyanusun derinliklerinde, yer kabuğunda, deride, hayvanların bağırsaklarında, asitli sıcak su kaynaklarında, radyoaktif atıklarda büyüyebilen tipleri vardır. Tipik olarak bir gram toprakta bulunan bakteri hücrelerinin sayısı 40 milyon, bir mililitre tatlı suda ise bir milyondur; toplu olarak dünyada beş nonilyon (5×1030) bakteri bulunmaktadır, bunlar dünyadaki biyokütlenin çoğunu oluşturur. Bakteriler gıdaların geri dönüşümü için hayati bir öneme sahiptirler ve gıda döngülerindeki çoğu önemli adım, atmosferden azot fiksasyonu gibi, bakterilere bağlıdır. Ancak bu bakterilerin çoğu henüz tanımlanmamıştır ve bakteri şubelerinin sadece yaklaşık yarısı laboratuvarda kültürlenebilen türlere sahiptir. Bakterilerin araştırıldığı bilim bakteriyolojidir, bu, mikrobiyolojinin bir dalıdır.
Escherichia coli (E.coli), Enterobacteriaceae familyasının bir üyesi olup memeli canlıların kalın bağırsağında yaşadığı için bu adı alan bir bakteri türüdür. E.coli çubuk şeklindedir ve gram negatif bakteri olduğundan endospor oluşturmaz. E. coli yaklaşık 2,0 μm uzunluğunda ve 0,5 μm çapındadır. E.coli ilk olarak 1885 yılında Theodor Escherich tarafından bebek dışkısından izole edilmiş ve özellikleri belirlenmiştir. "E. coli, doğumdan birkaç saat sonra bebeklerin mide ve bağırsak sisteminde kolonize olur ve burada yaşar." E.coli suşları insan vücudunda herhangi bir olumsuz etki olmaksızın bir arada bulunur. Bununla birlikte, E. coli gastrointestinal bariyerleri aşınmış ve/ya da bağışıklığı baskılanmış konakçılarda hastalığa neden olabilir. Özellikle bir kısım E. coli, dünya genelinde insanlarda ve hayvanlarda bağırsakta ve bağırsak dışında çeşitli hastalıklara aracılık eder. İnsanlardan izole edilen E. coli suşları ishale ve bir takım bağırsak dışı hastalıklara neden olmaktadır.
Bağışıklık sistemi, bir canlıdaki hastalıklara karşı koruma yapan, patojenleri ve tümör hücrelerini tanıyıp onları yok eden işleyişlerin toplamıdır. Sistem, canlı vücudunda geniş bir çeşitlilikte, virüslerden parazitik solucanlara, vücuda giren veya vücutla temasta bulunan her yabancı maddeye kadar tarama yapar ve onları, canlının sağlıklı vücut hücrelerinden ve dokularından ayırt eder. Bağışıklık sistemi, çok benzer özellikteki maddeleri bile birbirinden ayırabilir, örneğin; bir amino asidi farklı olan proteinleri bile birbirinden ayırabilecek özelliğe sahiptir. Bu ayrım, patojenlerin konak canlıdaki savunma sistemine rağmen enfeksiyon yapmaları için yeni yollar bulmalarına, bazı uyumlar sağlamalarına neden olacak kadar karmaşıktır. Bu mücadelede hayatta kalmak için patojenleri tanıyan ve onları etkisizleştiren bazı mekanizmalar gelişmiştir. Doğadaki tüm canlılar kendilerinden olmayan doku, hücre ve moleküllere karşı savunma sistemlerine sahiptirler. Hatta bakteriler gibi basit tek hücreli canlılarda da onları viral enfeksiyonlara karşı koruyan enzim sistemleri bulunur. Yüksek canlılardaysa çok daha karmaşık bir bağışıklık sistemi vardır. Omurgalılarda bağışıklık sistemi özel işlevlere sahip çok sayıda farklı hücre ve molekül içermektedir.
Pseudomonas, Pseudomonadaceae familyasından tamamı katalaz pozitif, gram negatif, aerobik, polar flagellası ile hareket edebilen çubuk şekilli bakterileri içeren cins. Bilimsel yayınlarla doğrulanmış 254 türü bulunmaktadır.
Streptokok (Streptococcus). Streptococcaceae ailesinde yer alan gram-pozitif, yuvarlak şekilli, fakültatif anaerop, katalaz negatif, sporsuz ve hareketsiz bakterilerdir.
Proteobakteriler (Proteobacteria), bakteriler üstaleminin ana gruplarından birisini meydana getiren ve önemli cins ve türleri içeren şubesidir. Çeşitli hastalık etmenleri ve başka çok bilinen cinsler bu gruba dahildir. Ayrıca doğada serbest yaşayan türleri ve azot fiksasyonundan sorumlu pek çok bakteri türünü de içerir. Bu grup ribozomal RNA (rRNA) dizinlerine göre tanımlanmıştır. Bakteri biçimlerinin çeşitliliğinden dolayı grup, ismini Yunan mitolojisinde yer alan, her şekle girebilen tanrı Proteus'tan almıştır.
Stafilokoklar (Staphylococcus) Bacillales takımı içindeki Staphylococcaceae familyasına ait Gram-pozitif bakteri cinsidir. Mikroskop altında yuvarlak üzüm taneleri gibi görünürler. Staphylococcus türleri fakültatif anaerobik organizmalardır. Bu cins, çoğu insanlarda bulunabilen 40 tür ve 24 alt tür içermektedir. Çoğu zararsızdır ve normalde insanların ve diğer organizmaların cilt ve mukozalarında bulunur. Bazı türler spesifik olarak bazı ortamlarda bulunabilmektedirler. Örneğin Staphylococcus aureus insanda burun deliklerinde, Staphylococcus capitis yağ bezlerinin bulunduğu yerlerde, Staphylococcus haemolyticus ve Staphylococcus hominis apokrin bezlerin olduğu yerlerde bulunurlar. Ayrıca tüm dünyada rastlanan ve toprakta bulunan mikroorganizma florasının ufak bir kısmını oluştururlar.
Siderofor (Yunanca demir taşıyıcı), mikroorganizmalar, pek çok bitki ve bazı yüksek organizmalar tarafından salgılanan, demir şelasyonu yapan bileşiklerdir. Demir Fe3+ iyonlarının nötral pH'de çözünürlükleri çok düşüktür ve dolayısıyla organizmalar tarafından kullanılamaz. Sideroforlar şelasyon yoluyla bu iyonların çözelmesini sağlar. Bu çözelmiş kompleksler aktif taşıma ile hücre içine alınırlar. Çoğu siderofor, nonribozomal peptittir.
Listeriosis, zoonoz özellikte ve hayvanlarda ve insanlarda merkezi sinir sistemine ilişkin bozukluklarla karakterize bir bakteriyel hastalıktır.
IMViC, koliform grup bakterilerin tespiti için kullanılan test sistemidir. İsim, içeriğindeki testlerin baş harflerinden oluşmaktadır.
Mycoplasma orale, Mollicutes sınıfında bulunan küçük bir bakteridir. İnsanlarda yaşayan, özellikleri iyi bilinen bir zorunlu hücre içi parazit grubu olan Mycoplasma cinsine aittir. Ayrıca bağışıklık sistemi yetmezliği olan insanlarda fırsatçı bir patojen olduğu bilinmektedir. Diğer Mycoplasma türlerinde olduğu gibi M. orale, peptidoglikan hücre duvarından yoksun olmasından dolayı birçok antibiyotikle kolayca tedavi edilmez. Bundan dolayı bu tür tıp alanı ile ilgilidir, çünkü doktorlar bu mikrop ile enfeksiyondan muzdarip hastaları tedavi etme göreviyle karşı karşıyadır. Küçük bir fiziksel boyut, küçük bir genom boyutu ve sınırlı bir metabolizma özelliklerine sahiptir. Laboratuvar deneylerini sık sık kontamine ettiği de bilinmektedir. Bu bakteriler fizyolojik ve morfolojik olarak Mycoplasma cinsindeki kardeş türlerine çok benzer; ancak son keşifler bu mikroba ilişkin hala yanıtlanmamış birçok soru bırakmaktadır.
Kan kültürü, insan kanında bulunan bakteri veya mantarları tespit etmek amacıyla klinik laboratuvarlarda kullanılan bir testtir. Kan normal şartlar altında mikroorganizma içermez, yani sterildir. Kanda mikroorganizmaların bulunması, bakteriyemi ya da fungemi diye adlandırabileceğimiz kan enfeksiyonunu işaret eder ki bu durum sepsis gibi ciddi durumlara neden olabilir. Kan kültüre edilerek mikroplar ve ayrıca mikropların antibiyotiklere direnci tespit edilir ki bu olay klinisyenin doğru ve efektif tedaviye yönlenmesine yardım eder.
Su Mikrobiyolojisi suda yaşayan mikroorganizmaları tüm biyolojik yönleriyle inceleyen bilim dalıdır. Fakat su mikrobiyolojisi terimi daha çok insani tüketim amacıyla kullanılan veya insan sağlığı için önem arz eden sularda bulunan mikroorganizmaların özellikleri, tespit edilmesi ve dezenfeksiyonu çalışmaları için kullanılmaktadır. Doğada tatlı sular, nehir ağızları, okyanuslar gibi sucul ortamlardaki mikroorganizmaları ayrıntılı inceleyen bilim dalı ise aquatik mikrobiyolojidir. Yaşamın başlangıç noktası olan sucul ortamlar virüsler, arkeler, bakteriler, protozoalar, funguslar ve algler başta olmak üzere pek çok mikroorganizma barındırırlar.
Enterococcus gram pozitif, kok şeklinde, çok fazla tür içeren bir bakteri cinsidir. Firmicutes şubesinde, Lactobacillales takımında yer alır. Enterokoklar veya eski isimleriyle Fekal Streptokoklar olarak da bilinirler. Genellikle diplokok veya kısa zincirler halinde bulurlar. Sadece fiziksel özellikleri kullanılarak streptokoklardan ayırt edilmeleri zordur. İki türünün, E.faecalis ve E.faecium, insan bağırsaklarında kommensal olarak yaşadığı ve fırsatçı enfeksiyonlara neden olabildikleri bilinmektedir. Ayrıca E. casseliflavus, E. gallinarum ve E. raffinosus gibi diğer türleri de nadiren enfeksiyonlara sebep olabilirler.
Tıbbi mikrobiyoloji veya Klinik Mikrobiyoloji mikroorganizmaları inceleyen bilim dalı olan mikrobiyoloji'nin, insan sağlığı ve tıp alanındaki uygulamalarını içeren dalıdır. Özellikle enfeksiyon hastalıklarının önlenmesi, teşhisi (diagnostik) ve tedavisi konuları üzerine odaklanır. Ayrıca, mikroorganizmaların insan sağlığını geliştirmek için kullanılmasını amaçlayan pek çok uygulamaları da içerir. İnsanlarda hastalığa sebep olan ve Tıbbi mikrobiyolojinin konu alanına giren mikroorganizmalar: bakteriler, mantarlar, Protistler ve virüslerdir. Ayrıca mikroorganizma olmasalar da, enfesiyöz proteinler olan prionlar ve insanlarda parazit olan bitki ve hayvan türleri de Tıbbi mikrobiyoloji'nin çalışma alanına girerler.
Biyosentez, substratların canlı organizmalarda daha karmaşık ürünlere dönüştürüldüğü çok aşamalı, enzim katalizli bir süreçtir. Biyosentezde basit bileşikler modifiye edilir, diğer bileşiklere dönüştürülür veya makromoleküller oluşturmak üzere birleştirilir. Bu süreç genellikle metabolik yollardan oluşur. Bu biyosentetik yollardan bazıları tek bir hücresel organel içinde yer alırken diğerleri birden fazla hücresel organel içinde yer alan enzimleri içerir. Bu biyosentetik yolların örnekleri arasında çift katlı lipit katmanının bileşenlerinin ve nükleotidlerin üretimi yer alır. Biyosentez genellikle anabolizma ile eş anlamlıdır ve bazı durumlarda birbirinin yerine kullanılır.
Chromobacterium violaceum gram negatif, fakültatif anaerobik, spor oluşturmayan bir kokobasil bakteridir. C. violaceum, kokobasil kutbunda yer alan bir kamçı yardımıyla hareket edebilir, genellikle bir veya iki tane yatay kamçı da bulunur. Bu bakteri, dünyadaki tropikal ve subtropikal bölgelerin normal su ve toprak floralarının bir parçasıdır. Bakteri, violacein adında kolon kanseri ve diğer kanserlerin tedavisi için kullanışlı olabilen bir doğal antibiyotik üretir. Bakteri, besinli ağarda kolayca büyür, koyu mor metalik parıltıya sahip kendine özgü düz basit konveks koloniler oluşturur; bakterinin bu pigmenti üretmeyen bazı suşları da bildirilmiştir. Bakteri, katran toplarını parçalayabilir.
Eperythrozonsis, riketsiyal mikoplazma Eperythrozoon coccoides'i neden olduğu, dünya çapında ruminantlarda görülen, nadir, sporadik, kan yoluyla bulaşan bir hastalıktır.
Gammaproteobacteria, Pseudomonadota şubesinde yer alan bir bakteri sınıfıdır. Yaklaşık 250 cins içerir ve böylece Prokaryotların cins açısından en zengin taksonunu oluşturur. Tıbbi, ekolojik ve bilimsel açıdan önemli birçok bakteri grubu bu sınıfta yer alır. Tümü Gram-negatif bakterilerden oluşur ve filogenetik ve fizyolojik olarak en çeşitli Proteobacteria sınıfıdır.
