2021-
2022
Microbiologie: Bacteriologie
BA 3 DIERGENEESKUNDE
,Uitleg:
Ex. Altijd een vraag over classificeren van kiemen (Gram (+) of (-) en welke vorm)
Vraag over een ziekte: leg uit in zoveel regels
Moeilijke delen: taxonomie en antibiotica en antifungale geneesmiddelen
Enkel kennen wat verteld wordt in de les, waar de nadruk op gelegd wordt, dien je goed te kennen
1. The structure of bacterial cells
Prokaryoten vs. eukaryoten
• Bacteria = prokaryoten
• Funghi = eukaryoten
• Parasieten = eukaryoten
Prokaryoot is veel eenvoudiger, bevat geen kern met kernmembraan. Het genetische materiaal ligt
open in de bacterie. Bij euklaryoten kern waarin genetisch materiaal
Virussen kunnen beide prokaryoten en eukaryoten infecteren
Bacterie die geinfecteerd wordt door een virus: virus = bacteriofaag
Bacteriofagen wordt in de humane geneeskunde reeds gebruikt voor therapie (brandwonden)
Archaebacteriën: kunnen overleven onder extreme omstandigheden van pH en temperatuur (oa.
vulkanen, zoutmijnen)
1
,Structuur van bacteriën goed kennen (verschillen met eukaryoten)
• Geen celkern
• Histonen = eiwitten waarrond DNA ligt
• Chromosomen: eentje
• Plasmiden = klein stukje circulair dsDNA
• Mitochondriën niet aanwezig; maken energie op een andere manier aan
• Celmembraan is anders opgebouwd tov eukaryote cel
• Celwand: heel dik, peptidoglycaan = belangrijk doelwit voor antibiotica
- Iets wat aanweezig is bij bacterie en funghi, maar niet aanwezig bij mens en dier: heb
je een goed doelwit voor antibioticum en anti-funghale geneesmiddelen
• Ribosomen 70S (vs. eukaryoten 80S) = ook een goed doelwit voor antibiotca: groep AB die
inwerken op de eiwitsythese (dus thv ribosomen)
Grootte
Most bacteria: 0,5 tot 2,0 μm
Rode bloedcel (humaan): 7,5 μm
Poliovirus behoort tot de picornaviridae; kleinste virussen
Small pox (pokkenvirussen); grootste virussen
Vorm en indeling
Coccus = stevigste vorm
Coccus kan delen en loskomen, waardoor 2 aparte coccen ontstaan.
Als ze na delen aan elkaar vast blijven hangen; dan is de kant waarbij ze bijeen hangen wat afgeplat =
diplococcus
• Voorbeeld: Neisseria meningitidis (neisseria = genus; meningitidis = species)
Diplococcus kan in 2 dimensies delen, blijven ook aan elkaar vasthangen = streptococcus
• Voorbeeld: Streptococcus agalactiae: veroorzaakt mastitis bij rund, humaan: meningitis
Kunnen ook in 3 dimensies delen = staphylococcus
• Voorbeeld: staphylococcus aureus: komt voor typisch op de huid
bij zowel mens als dier: kan wondinfectie veroorzaken
2
,Bacillus
• Voorbeeld: Bacillus anthracis: veroorzaakt anthrax (mildvuur)
Streptobacillus
• Voorbeeld: Lactobacillus bulgaricus = probiotica
Micro-organismen kunnen slecht zijn, maar kunnen ook goed
zijn of zelfs beide, afhankelijk van de omstandigheden
Vibrio
• Voorbeeld: cholera
Spirocheet
• Voorbeeld: Borellia burgdorferi; veroorzakene de ziekte van Lyme
Overzicht van de structuur: prokaryoten
3 delen:
Celwand
Celmembraan: meestal omgeven door een celwand
Cytoplasma: bevat ribosomen, chromosoom,
plasmide
Alles buiten de celwand = antigenen: worden door
het immuunsysteem gedetecteerd
• Kapsel
• Fimbria
• Flagellum
Celwand
▪ Omgeeft de celmembraan
▪ Functies:
• Karakteristieke vorm: coccus of staaf
• Zorgt dat de bacterie bestand blijft tegen te hoge osmotische druk
→ How to demonstrate? Penicilline of lysozyme:
- Eukaryoot bevat een celmembraan met cholesterol
- Prokaryoot heeft een celmembraan die bestaat uit fosfolipidedubbellaag, maar
zonder cholesterol: celmembraan kan dus heel gemakkelijk opengaan
Oplossing: peptidoglycaan, zonder zou de bacterie openbarsten
→ antibioticum werkt in op de peptidoglycaansynthese: bacterie barst open en dier
geneest
▪ Componenten van de celwand:
• Peptidoglycanen
• Buitenste membraan: alleen bij de Gram (-)
• Periplasmatische ruimte: alleen bij de Gram (-)
= ruimte tussen de cytoplasmamembraan en de buitenste membraan
3
,Peptidoglycanen of mureïnen
Bevat 2 componenten: eiwitten en suikers
▪ Suikers: suikerketen van N-acetylglucosamine (NAG) en N-acetylmuraminezuur (NAM),
verbonden door een β-1,4 glycosidische binding
Komen repetitief voor NAG-NAM-NAG-NAM-…
▪ Eiwitten: tetrapeptideketen verbindt verschillende lagen suikerketens met elkaar op NAM
• L-alanine
• D-glutaminezuur
• Diaminopimelinezuur
• D-alanine
▪ Oligopeptidebrug: 3,4-binding die 2 aminozuren met elkaar verbindt: D-alanine (4) met (3)
- Gram (-): Diaminopimelinezuur
- Gram (+): Lysine
Dit zorgt voor bestendig netwerk rond membraan van de bacterie en bestand is tegen hoge osmotische
drukken.
H2O gaat weg en je krijgt een andere binding: amide
Waarbij je eerste aminozuur gebonden is aan N-
acetylmuraminezuur
Dat kan alleen bij een muraminezuur = zuurfunctie (OH):
kan gemakkelijk loskomen
Ex.: NAG en NAM kunnen tekenen (AZ niet)
Kunnen kennen om te weten waarop antibiotica inwerk: vorming
peptidoglycaan komt terug bij onderdeel antibiotica
Bepaalde enzymen kunnen de glycosidische binding breken
4
, - Penicilline werkt in op vorming
oligopeptidebrug: enzym is daarop
aanwezig en wordt geinhibeerd door
penicilline
- Vancomycine en teicoplanine binden
op D-alanine
Gram-positieve vs. Gram-negatieve bacteriën
Algemeen:
Cytoplasma - Celmembraan - laag van peptidoglycanen - (2de membraan)
▪ Gram-positieve bacteriën:
• Dikke peptidoglycaanlaag
• Techoïnezuren op de celmembraan
▪ Gram-negatieve bacteriën:
• Dunne peptidoglycaanlaag
• Een tweede membraan: bovenop de peptidoglycaanlaag
• Lipopolysacchariden (LPS) op de buitenste membraan
Chemische structuur:
▪ Gram-positief: S. aureus
• Oligopeptidebrug
→ 5 glycine moleculen
(want peptidoglycaanlaag van een Gram (+) is dikker)
▪ Gram-negatief: E. coli
• Meestal geen oligopeptidebrug
• Binding tussen DAP en D-Ala
3-Dimensional view: driedimensionaal stevig netwerk rond de
bacterie, maakt dat bacterie weerstand biedt
5
,Gram-positieve bacteriën
Dunne celmembraan
Dikke peptidoglycaanlaag
daarboven geen tweede membraan
Celwand:
▪ Dikke laag peptidoglycanen
• 3/4 van de celwand
▪ Lipotechoïne en techoïnezuren
• Techoïnezuren: op de peptidoglycaan
• Lipotechoïnezuren: op de fosfolipidendubbellaag van de membraan
Techoïnezuren bestaan uit 3 delen:
• Kern: ribitol-fosfaat (5 koolstoffen) of glycerol-fosfaat (3 koolstoffen)
• Uiteinden zijn negatief geladen
- Fosfaatgroepen (-)
- Suikers of aminozuren: kunnen veranderen
→ Oppervlakte antigen: bacteriën zullen meer of minder
pathogeen zijn adhv de samenstelling van de
techoïnezuren
→ Kunnen ook Ca2+ en Mg2+ transporteren: zijn belangrijke
divalente kationen voor bacteriën
▪ Eiwitten
• Adhesiefactoren
• Productie van het kapsel
• Penicilline bindende proteïnen (PBP) in celmembranen
= soort van enzym (complex: 1 of 2 enzymen ); bevat ook transpeptidase die zorgt voor
3,4-binding (oligopeptidebinding). Op dit enzym werken de β-Lactam antibiotica in (bv.
penicilline)
Gram-negatieve bacteriën
2 membranen: binnenste celmembraan en een
buitenste membraan
6
,Celwand:
▪ Dunne laag peptidoglycanen
• 10-20% van de celwand
▪ Periplasmatische ruimte
• Ruimte tussen de binnenste celmembraan en de peptidoglycaanlaag
• Bevat: peptidoglycanen, toxines en katabole enzymen
(enzymen die grote moleculen afbreken tot kleine zodat ze gemakkelijker kunnen opgenomen worden door
de bacterie)
▪ Eiwitten
• Adhesiefactoren
• Productie van het kapsel
• Penicilline bindende proteïnen (PBP) in celmembranen
!! Ex.
▪ LPS (lipopolysacchariden) of endotoxine
• Vertrekken vanuit de buitenste membraan
• LPS = het geheel, complex
- Buitenste domein: O-Antigen of somatisch antigen
• Compositie varieert heel veel
• Belangrijk voor serologie: classificatie
- Core oligosaccharide
• Bevat: 10-15 heptose en octose suikers
- Lipide gedeelte: lipid A = endotoxine
• Gefosforyleerd diglucosamine
• Kort keten vetzuren: 3-hydroxy myristinezuur (C14)
→ lipid A: IV = toxisch voor mens en dier
Infectie in het bloed met Gram (-) bacterie → lipid A (IV) → BD daling → shock →
te weinig O2 naar de organen → multiorgaanfalen → (kan tot de dood leiden)
7
, → bacteriën in de darmen: is ok (darmen zitten vol E. coli, die ook een Gram (-)
bacterie is)
• Functie van LPS voor de bacterie:
- Aanhechting aan bepaalde weefsel bevorderen (suikers: hydrofiel)
- Antigenische variatie (vnl door variatie in O-antigen)
- Creeëren een beschermende permeabele membraan:
Negatieve lading en negatieve lading stoten elkaar af: Ca2+ tussen de 2 negatieve
ladingen plaatsen zodat 2 antennes (LPS) bij elkaar blijven
Rol in oordruppels:
Oordruppels met AB: oorontsteking door Pseudomonas aeruginosa (G -), maakt geel-groene
afscheiding in oor
Antibioticum kan niet goed doorheen antennes (LPS) en geraakt niet goed binnen bij die
bacterie
Oplossing: EDTA toevoegen
AB + EDTA
EDTA is een chelator: pakt calcium af
EDTA bevat ethyleen, diamine en 4x tetraazijnzuur (CH2COOH)
• 2 negatieve ladingen van COOH binden Ca2+
• Barrière tussen LPS gaat open en AB kan binnenkomen
in bacterie
Escherichia coli: gezond vs. dodelijk
Virulentie factoren (hoe pathogeen een kiem is) → LPS kan een virulentiefactor zijn
Afhankelijk van de samenstelling van de hexosen, dus het O-Antigen van E. coli, kun je van sterven en
bij een andere samenstelling van het O-Antigen heb je geen negatief effect, maar net een positief
effect. Dus het goed of slecht zijn van een bacterie hangt af van het O-Antigen: deze kan ofwel heel
positief ofwel heel negatief zijn
Gram staining
Procedure:
Kleuring ontwikkeld door Gram, om
een onderscheid te kunnen maken
tussen Gram (+) en Gram (-)
bacteriën
Gram (-) = roze
Gram (+) = paars
8
, STAP 1: Kristalviolet (paars) kleuring: heeft een positief geladen stikstof
→ gaat binden met negatief geladen groepen in de bacterie = fosfaatgroepen (in de celwand (LPS), in
de celmembraan (fosfolipiden), in DNA)
Na kleuring → beide Gram (+) en (-) kleuren paars
STAP 2: Iood toevoegen → Iood bindt met kristalviolet tot een complex: 2 voordelen
1. Maakt de kleur meer intens
2. Maakt dat je een grotere molecule hebt
STAP 3: ontkleuren met ethanol en aceton
• Ethanol: denatureert eiwitten → ontvouwen van de proteinen: structuur klapt in elkaar
• Aceton is een solvent: lost vetten op → maakt gaten in de membraan
Complex kristalviolet-iood zit in het cytoplasma (met DNA en andere eiwitten)
Gram (-) → buitenste en binnendte membraan is kapot en een dunne peptidoglycaan laag: dus
kristalviolet-complex kan eruit
Gram (+) → membraan is kapot, maar door dikke peptidoglycaanlaag gaat kristalviolet-complex er
moeilijker uit en blijft er dus inzitten
STAP 4: tegenkleuren met saffranine (roze)
Gram (-) → is leeg, geen kleuring in: kleurt roze
Gram (+) → kristalviolet-complex bezet hier alles: dus saffranine doet hier niets
Acid-fast bacteria
Mycobacterium
Bv. M. tuberculosis
Celwand:
• Binnenkant: celmembraan
(dus maar 1 membraan)
• Dunne peptidoglycaanlaag (niet heel
dik)
→ is dus niet echt Gram (-) of (+)
• Arabinogalactanen
- Suiker bestaande uit galactose en arabinose
- Verbonden met peptidoglycaanlaag
- Verbonden met micolinezuren
• Rijk aan lipiden: 60% van de celwand
- Lipoarabinomannanen
- Micolinezuren = β-hydroxy-α-alkyl fatty acids: vetzuren tot +C100
Vetrijke buitenwand: kunnen minder snel voedingsstoffen opnemen (moeilijker door te raken)
→ TRAGERE GROEI
→ symptomen pas lange tijd na besmetting omdat het een tijd duurt vooraleer de bacteriën
kunnen groeien
Figuur 1: R1 en R2
zijn lipiden
(alifatische
koolwaterstoffen) en
kunnen heel lang
zijn
9
