Hoofdstuk 3
Celenvelop= cytoplasmatische membraan + celwand + Extracellulair omhulsel
Celwand OH
04 1
en enz OH
• Vooral aanwezig bij bacteriën (uitgezonderd Mollictus) H NAM H 1
• Slechts enkele archaea bevatten het ook
NAGÉ t 04 1 1
OH 1t 1 04 oh 1 oh
• Functie H NH H NH
◦ Stevigheid D CH CH
1
2
1
0
‣ Voorkomt breken van membraan door turgordruk en3 Os
d OH en
3
◦ Bepaalt mee karakteristieke vorm en grootte
• Polymeerstructuren in celwand:
◦ Bacteriën: peptidoglycaan(=muriëne) —> omdat deze uitsluitend in bacteriën voorkomen is het doelwit van antibioticum
◦ Zuurvaste bacteriën; naast muriëne ook andere
◦ Archaea: pseudomuriëne
Gram-postieven:
• Dikkere celwand (in tegenstelling tot gram negatieven) —> door meerdere lagen peptidoglycanen (tot 50)
• Naast peptidoglycaan lagen bevat het ook lipoteichoïnezuren en teichuronzuren
◦ Deze kunnen goed metaalionen binden van de celmembraan om deze nog meer stabiliteit te geven
‣ Teichoïnezuren
• Zijn polymeren van polyolfosfaat
• Deze kunnen vastgehecht zijn aan NAM in peptidoglycaan, deze noemen we dan celwand geassocieerde teichoinezuren
• Ofwel vastgehecht aan celmembraan en dan noemen we het lipoteichoinezuren
‣ Teichuronzuren
• Wordt gevormd bij tekort aan fosfaten, want dan kan je geen teichoinezuren aanmaken
• Heteropolymeer (suiker-uronzuur)
• Covalent gebonden aan peptidoglycaan
• Peptidoglycanen bestaat uit aminosuikers en aminozuren
◦ De aminosuikers is een polyscharideketen uit alternerende N-acetylglucoseamine (NAG) en N-acetylmuraminezuur (NAM) die onderling verbonden zijn via
een beta-1,4-verbinding
◦ De aminozuren hebben hun rol in het cross-linking van NAG-NAM-polyscharideketens, dus het verbinden van die lange ketens onderling
‣ De crosslinking is het gevolg van de aanwezigheid van een tetrapeptide op de carboxylgroep van NAM.
• Deze tetrapeptide bestaat uit L-alanine, D-glutamine, L-lysine en D-Alanine
◦ Deze tetrapeptide zal met een tetrapeptide van een andere NAM verbonden worden door een pentapeptidebrug, dat meestal bestaat uit
glycine
‣ Bij de Gram-positieven is het speciale de aanwezigheid van de L-lysine, deze bevat twee aminogroepen (NH2), dus het kan een
peptidebinding aangaan met zowel D-glutamine als met de pentapeptidebrug.
• En op die manier de ketens met elkaar verbinden
Gram-negatieven
• Hebben een dunnere peptidoglycaan laag
◦ Opbouw is zelfde als bij Gram-positieven
◦ Verschil: De crosslinking gebeurt anders:
‣ Bij Gram-negatieven gebeurt de Cross-linking van de NAM-NAG-ketens direct via diaminopimelinezuur (DAP) ipv via een pentapeptidebrug bij de
Gram-positieven
◦ De tetrapeptide dat vasthangt op de carboxylgroep van NAM bevat geen L-lysine maar een DAP in plaats
‣ Deze DAP zal voor een directe crosslinking zorgen via een binding met zijn ene Aminogroep met D-glutamine en via zijn andere
aminogroep gaat hij binden met de D-alanine van de andere keten.
• Daarnaast ook een asymmetrische buitenmembraan, want aan de binnenkant andere componenten aanwezig dan aan de buitenkant
◦ Binnenkant: o.m. Lipoproteïne van Braun (LPP)
‣ Is een proteïne met een N- en C-terminus
• Speciaal aan N-terminus: Het bevat een N-acyl diglyceride-cysteïne, waaraan drie vetzuren covalent aan gebonden zijn
◦ Via een 1 amidebinding en 2 esterbindingen
◦ Deze drie vetzuren gaan zich insereren (vasthangen) in die buitenmembraan
• C-terminus: bevat Lysine die covalent kan gaan binden aan DAP
, ◦ Op die manier hecht het zich aan de peptidoglycaanlaag
‣ Heeft een strucutele functie; vasthechting buitenmembraan met peptidoglycaanlaag
◦ Buitenzijde: lipopolysachariden (LPS)
‣ Bestaat uit:
• Polysacharide gedeelte
◦ O-antigen: deze gedeelte is stamspecifiek en bepaalt zo mee het serotype
◦ Kerngedeelte (onder)
‣ Buiten: komen er galactose, glucose, heptose,... voor
‣ Binnen: heptose, keto-deoxyoctanoaat (KDO), ...
• Lipide A
◦ Gefoforyleerde glycosamine-disacharide met meerdere vetzuren —> die vetzuren zorgen hier ook voor insertie in buitenmembraan
◦ Deze gedeelte is ook de Enodtoxine; het kan een toxische effect veroorzaken bij de gastheer door interactie
◦ Bevat ook gelijkenis met cell membraan, want is ook een fosfolipide dubbellaag
◦ Verder bevat de buitenmembraan ook proteïnen zoals porines
‣ Deze porines gaan poriën maken
• Het zijn trimere proteïnestructuren met 3 kanalen waar water door kan stromen
◦ Deze kan diffusie van kleine wateroplosbare moleculen zoals suikers en ionen teweegbrengen
‣ Dus de buitenmembraan is dan permeabel voor stoffen <1500 Da.
• Dus de buitenmembraan is veel minder selectief dan de cytoplasmatische membraan
Lysozym (=een enzym) 10
Is een belangrijke enzym dat bij de mens aanwezig is in tranen, speeksel, moedermelk, overvloedig in eiwit van kippeneiren. Deze worden aangemaakt door
polymorfonucleaire neutrofielen. Ze een soort van afweersysteem voor ons lichaam tegen bacteriën, omdat het de beta-1,4-glycosidischebinding tussen NAG en
NAM kan breken, hierdoor zal de celwand open komen te staan. In een hypotonsiche condities zal dit leiden tot lyse van bacteriën, omdat de bacteriën dan water
zal opnemen maar er geen celwand aanwezig zal zijn die de turgordruk kan opnemen.
In isotone omstandigheden heeft Lysozyme volgende gevolg:
• Bij gram-positieven leidt het tot Protoplasten: Gram+-bacteriën zonder celwand
• Sferoplasten: Gram—bacteriën met afgebroken peptidoglycaanlaag, maar intacte buitenmembraan
• Alsook natuurlijke de vorm verdwijnt
EPS (= extracellulaire polymere substantie) of kapsel
Behoort tot de celenvelop net als de celwand en cytoplasmatische membraan.
• Het is belangrijk om de cel te beschermen
• Opbouw:
◦ Vaak opgebouwd uit polysachariden:
‣ Homopolymeren (vnl. In melkzuurbacteriën)
• Bv. Dextraan: polymeer van glucose
• Leven: polymeer van fructose
‣ Heteropolymeren
• Bv.: hyaluronan: N-acetyl-glucoseamine + glucuronzuur
• BV.: polyglucose glucuronaat: glucose + glucuronzuur
◦ Soms opgebouwd uit polypeptiden
‣ BV. Poly-D-glutaminezuur
◦ Sommige bacteriën hebben complexe kapsels
‣ Bv. De zuurvaste bacteriën gaan een koordfactor vormen
• Bij zuurvaste bacteriën bevat de celwand mycolzuren op de buitenkant. Deze gaan een dikke wasachtige laag van lange vetzuren bovenop de
cel leggen, waardoor de zuren er niet door kunnen.
◦ Nu bovenop deze laag komen er nog een Mycoside laag (kapsel) bovenop die bestaat uit glucosedisacharide+ mycolzuren
‣ Deze zorgt ervoor dat er koordvorming optreedt, de bacteriën gaan zij aan zij liggen
• Functie:
◦ Van belang voor overleving in natuurlijke omgeving
◦ Fysische barrière: voorkomt uitdroging, aanval van immuunsysteem of virussen
◦ Interactie gastheer
‣ Bv. Streptococcus mutans bindt via EPS aan tandglazuur —> Caries vorming
, ◦ Virulentiefactor
S-laag: Sterk gestructureerd monoproteïnelaag die bepaalde bacteriën en archaea omgeeft. In veel archaea is dat het enige laag rond de celmembraan en neemt
het zo de celwandfunctie over. De samenstelling van de proteïne is sterk verschillend van cel tot cel. Ze kunnen een rol spelen in adhesie van de cel, aanhechting
van virussen, inhibitie fagocytose etc.
Flagellum: is een lang en flexibele filament dat enkel aanwezig is bij bewegelijke bacteriën en werkt als een propeller. Er bestaan meerdere mogelijkheden van
inplanting: monotrische flagelattie (1 polaire flagel), lofotrische flagellatie (meerdere polaire flagellen), amfitrische flagelatie (1 flagel aan elke pool) en peritrische
flagellatie (flagellen over heel de cel).
• Opbouw
◦ Basale structuur: motor+ vasthechting flagel in CM en celwand dmv staaf en schijfvormige structuren
‣ Mot-proteïne, M-ring en S-ring —> zowel bij gram+ als gram-
‣ P-ring en L-ring —> enkel bij gram-
◦ Haak: gebogen gedeelte thv celoppervlak
◦ Filament: lang filament dat zich uitstrekt in celomgeving
‣ Multimeer van proteïne flagelline
• Functie: Geeft de bewegelijkheid aan de cel en stelt ze in staat om naar gunstige plekken te migreren. Er zijn 3 soorten celresponsen: chemotaxis: wordt bepaald
door chemische elementen (positieve chemotaxis: aantrekking van bepaalde component (attractant) tot bacterie, negatieve chemotaxis: afstoting door repellant).
Fototaxisch: bepaald door lichtprikkels (bacterie beweegt naar het licht van bepaalde golflengtes: fotosynthetiserende bacteriën hebben licht nodig en kunnen uit
bepaalde golflengtes het meeste energie halen). Magnetotaxis: bepaald door magnetische polen
• Beweging:
◦ tuimelen: niet- gecoördineerde flagelbeweging, als er geen taxis is (bv. geen nutriënt).
◦ Zwemmen: wel taxis (bv. nutriënt): gecoördineerde flagelbeweging, alle flagellen bewegen ineens in dezelfde richting.
• Endoflagellum:
◦ spirocheten hebben periplasmatische flagellen. Ze zijn hetzelfde opgebouwd als flagellen, maar de haak en het filament zitten in het periplasma (ruimte
tussen binnen - en buitenmembraan). Afhankelijk van beweging gaat de vorm veranderen.
Fimbriae (of type I pili): Korte, dunnen uitsteksels, veel voorkomende bacteriële component, aan polen of verspreid over celoppervlak
Functie:
hechting aan andere cellen of substraat: tip van vezel= adhesine (proteïne)
Rol in virulentie: binding speciefieke gastheerreceptor, ontwijken gastheerrespons
Curli: zie slide
F-pilus: Type pili dat een rol speelt bij conjugatie, waarbij er plasmide-gecodeerde DNA-transfer gebeurt van de donor naar de receptor bacterie. Het wordt
gevormd door de donorcel.
Type IV-pili: speelt een rol bij ‘twitching’, dit is een manier van bewegen van een bacterie over een substraat. Er wordt type IV-pili aangemaakt met aan de top
adhesine, deze adhesine zal zich vasthechten op de substraat en vervolgens zal door depolimerisatie van het pili da bacterie naar voor kunnen bewegen.
Plasmiden: zijn autonoom replicerende, extrachromosomale ds ‘CCC’ DNA-elementen (soms lineair). Ze bevatten geen essentieel genen, maar informatie die
overleving vergroten. Bv. Antibioticumresitentiegenen (op R-plasmide), genen om specifieke substraten af te breken, etc.
Bacteriofagen (zijn virussen die bacteriën kunnen infecteren)
1. Een bacterië gaat besmet worden door een bacteriofaag
2. Vanaf hier twee mogelijke groepen van bacteriofagen
A. Virulente fagen (enkel lytische cyclus mogelijk)
a. Er gaat transcriptie, translatie gebeuren —> er gaan eiwitten gemaakt worden
4h 9
b. er gaat ook replicatie plaatsvinden
c. Zo gaan er veel faag DNA gemaakt worden en faag-manteleiwitten om nog meer faag te maken
d. De bacterie gaat stuk en al die bacteriofagen komen vrij in de omgeving
e. Nu bij dat stuk gaan zal ook de chromosomale DNA van de bacterië vrij komen en kan het zijn dat er niet enkel fagen onstaan met faag DNA in,
maar ook fagen met deels bacterie DNA.
1. Bij de volgende infectie zal op die manier vreemd DNA terechtkomen in de geïnfecteerde bacterie
A. Dit proces heet transductie, dus DNA van een bacterie komt via de faagpartikels terecht in een andere bacterië.
B. Getemperde fagen
a. Soms kan het zo zijn dat de genomisch DNA van de fagen geïntegreerd worden in het genoom van de gastheercel (=vormingen profaag)
b. In dit geval komen de genen niet tot expressie en zal er ook niet gerepliceerd worden —> omdat er respressor eiwitten aanwezig zijn
c. Dit noemt men de lysogene fase
d. Maar als nu die bacterie in een slechte omstandigheid terechtkomt, bijvoorbeeld blootstelling aan UV, dan zullen de repressor eiwitten geïnactiveerd
