Blok 6 Infectie en afweer
Hoorcollege 1 Inleiding infectie en afweer
Stof: Quinn Hoofdstuk 1: blz 3 t/m 6 Microbiology, microbial pathogens and infectious disease, Hoofdstuk 2: blz
7 t/m 10 Subdivisions, classification and morphological characterization of infectious agents (tot: Biological
classification and nomenclature) Hoofdstuk 7: blz 115 t/m 122 The structure of bacterial cells
Hoofdstuk 1 Microbiologie, microbiële pathogenen en infectieziekten
Vóór de ontdekking van de microscoop waren er al mensen die dachten dat infectieziekten
veroorzaakt worden door micro-organismen, maar pas met de ontdekking van de microscoop is er
ook bewijs geleverd. Vroeger dacht men dat microben spontaan konden ontstaan uit biologisch
materiaal. Later is ontdekt dat dit niet klopt, uiteindelijk door Pasteur. Koch heeft ontdekt dat
verschillende micro-organismen voor verschillende ziekten zorgen. Dit heeft ook geholpen met het
ontwikkelen van vaccins, waarvoor verzwakte agentia van de verschillende micro-organismen
gebruikt werden. Virussen waren lastiger te isoleren, maar uiteindelijk kon men dit ook. Eerst
moesten ze dieren infecteren om het virus eruit te krijgen (zodat het virus kon vermenigvuldigen).
Toen men eencelligen kon vermenigvuldigen ging dit makkelijker.
De moderne microbiologie bestaat uit de bacteriologie (bacteriën), mycologie (schimmels), virologie
(virussen), parasitologie (parasieten) en de studie van onconventionele microben (zoals prionen).
Hoofdstuk 2 Subdivisies, classificaties en morfologische karakteristieken van
infectieuze agentia
Levende cellen zijn de kleinste units van leven (bestaan) en worden verdeeld in de prokaryoten en
de eukaryoten. Verschillen zijn grootte, celkern, DNA, organellen, locatie van de ribosomen (in
prokaryoten verspreid over het cytoplasma en in eukaryoten ook op het ER) en celdeling.
De prokaryoten worden verdeeld in de bacteriën en de Archaea. Bacteriën kunnen nog plasmiden
bevatten. De eukaryoten worden verdeeld in de chromista, protista, schimmels, planten en dieren.
Alle micro-organismen zijn ontstaan uit één gemeenschappelijke vooroudercel en hun relatie kan
bepaald worden door rRNA te vergelijken. Tijdens de evolutie is er zowel horizontale (binnen een
soort) als laterale (tussen soorten) genetische transfer opgetreden. Hierdoor bevatten Archaea
genen van bacteriën en eukaryoten genen van prokaryoten. De endosymbiose theorie van
mitochondria en chloroplasten is hier ook een voorbeeld van.
Microscopie technieken
Er zijn zes microscopie technieken die gebruikt worden.
1. Bright field microscopie voor de morfologie en grootte van gekleurde bacteriën en schimmels. De
,mate van kleurbaarheid kan de classificatie aantonen en de morfologie van schimmels identificeert
de genus (het geslacht).
2. Fase-contrast microscopie voor ongekleurde cellen in suspensie.
3. Dark field microscopie voor ongekleurde bacteriën in suspensie (zoals spirocheten).
4. Fluorescentie microscopie voor identificatie van micro-organismen met specifieke antilichamen
met fluorescentie markers.
5. Transmissie elektronen microscopie voor identificatie van virussen in biologisch materiaal en het
zichtbaar maken van ultrastructurele details.
6. Scanning elektronen microscopie voor een driedimensionaal beeld.
Pathogene micro-organismen
De meeste micro-organismen zijn niet schadelijk voor mensen, dieren of planten en leveren juist
een bijdrage aan belangrijke biologische reacties. Pathogene micro-organismen veroorzaken
ziekten.
X Bacteriën
De Archaea behoren niet tot de pathogene micro-organismen, veel bacteriën wel.
Bacteriën zijn eencellig met een celwand met peptidoglycaanlaag en morfologisch erg verschillend.
De mogelijke celvormen zijn rods (staaf), coccus (rond), spiraal en overige vormen. Ze zijn tussen de
0,5 en 5 μm groot. Veel bacteriën hebben flagellen om voort te bewegen en kunnen groeien op een
voedingsbodem (sommige hebben bepaalde voedingssupplementen en condities nodig).
X Schimmels
Gisten, moulds en paddenstoelen behoren tot de schimmels die eencellig of veelcellig kunnen zijn.
Gisten zijn eencellig en vermenigvuldigen door budding. Moulds vormen draden. Een belangrijk
kenmerk van schimmels is dat ze krachtige enzymen en andere substanties kunnen uitscheiden.
Pathogene schimmels invaderen weefsels of produceren toxische substanties, mycotoxines.
X Algen
Algen behoren tot de planten (bevatten net als cyanobacteriën chlorofyl) en bevinden zich
voornamelijk in het water. Als watertemperatuur hoog is groeien algen goed en kunnen ze toxines
maken.
X Virussen
Virussen zijn geen cellen. Een virus is een pakketje van DNA of RNA omgeven door een eiwitmantel,
de capside. Sommige virussen hebben nog een envelop. Virussen zijn 10 nm tot 400 nm groot en zijn
morfologisch ook erg verschillend. De mogelijke vormen (hele virion) zijn rond, rechthoekig,
kogelvormig of verlengd. Virussen zijn afhankelijk van de gastheercel om te vermenigvuldigen (ze
hebben hier zelf geen enzymen voor). Virussen dringen zowel prokaryoten als eukaryoten binnen.
Bacteriofagen zijn virussen die bacteriën binnendringen. Pathogene virussen vernietigen de
gastheercel.
X Prionen
Prionen behoren tot de onconventionele microben en zijn infectieuze deeltjes.
Infectieuze deeltjes die neurologische ziekten veroorzaken in mensen en dieren heten transmissie
spongiform encefalopathiën, oftewel prionen. Het zijn abnormaal gevouwen eiwitten die
conformatieveranderingen induceren in homologe eiwitten van de gastheer. Steeds meer eiwitten
raken verkeerd gevouwen en cellen als neuronen raken beschadigd. De gevoeligheid voor prionen
is genetisch bepaald.
,Hoofdstuk 7 De structuur van bacteriële cellen
De Archaea behoren niet tot de pathogene micro-organismen, veel bacteriën wel.
Bacteriën zijn eencellig met een celwand met peptidoglycaanlaag en morfologisch erg verschillend.
De mogelijke celvormen zijn rods (langwerpig), coccus (rond), spiraal en overige vormen. Ze zijn
tussen de 0,5 en 5 μm groot. Veel bacteriën hebben flagellen om voort te bewegen en kunnen
groeien op een voedingsbodem (sommige hebben bepaalde voedingssupplementen en condities
nodig).
Bacteriën behoren tot de prokaryoten en bestaan uit een capsule, celwand, celmembraan,
cytoplasma met nucleair materiaal en oppervlakkige uitsteeksels. Bepaalde typen bacteriën kunnen
zogenaamde endosporen of sporen vormen die resistent zijn tegen milieuomstandigheden.
Capsule
• Functie: beschermen van de bacterie tegen milieuomstandigheden zoals uitdroging. Ze kunnen in
het lichaam het vastplakken aan oppervlakken en fagocyten vergemakkelijken.
• Extracellulaire polymere laag om de celwand bij sommige bacteriën (wordt vaak glycocalyx
genoemd omdat het vaak polysachariden zijn)
• Capsule: hoge dichtheid vast aan de celwand.
• Slijmlaag: lage dichtheid losjes om de celwand.
• Meestal is het polymere materiaal polysachariden, soms polypeptiden (Bacillus anthracis).
Celwand
• Functie: stevigheid en bescherming tegen mechanische beschadiging en osmotische lysis.
• Non-selectief permeabel, alleen geen grote moleculen.
• Een peptidoglycaanlaag bestaat uit N-acetylmuramic zuur en N-acetylglucosamine gecrosslinkt
door korte tetrapeptiden zijketens en peptide bruggen.
• Gram positief: dikke peptidoglycaanlaag (met (lipo)teichoic zuur) – tussenmembraanruimte –
celmembraan
• Gram negatief: buitenste celmembraan met porines – tussenmembraanruimte – dunne
peptidoglycaanlaag – tussenmembraanruimte – binnenste celmembraan
• Mycoplasma is een groep bacteriën zonder celwand.
Hoe de gramkleuring werkt
Crystal violet toevoegen dat in
positief én negatief de celwand (de
peptidoglycaanlaag) penetreert.
Iodine toevoegen waarmee het
crystal violet een complex vormt.
Alcohol toevoegen, dit droogt de
peptidoglycaanlaag uit dat
daardoor minder permeabel wordt,
vooral bij de positieven. Het
complex blijft dus in positieven en
gaat weg in negatieven. Een rode
tegenkleurstof toevoegen die door
beide wordt opgenomen maar
alleen de negatieven zijn rood.
Buitenste membraan van gram negatieve bacteriën
Het buitenste membraan is asymmetrisch als bilaag waarvan de binnenkant lijkt op het
celmembraan en de buitenkant bestaat uit gewone fosfolipiden, LPS (lipopolysaccharide
moleculen) en porines waardoorheen monosachariden en aminozuren kunnen. De LPS is het
, endotoxine van gram negatieve bacteriën dat alleen vrijkomt na lysis. Een lipopolysaccharide
molecuul bestaat uit een kern van polysachariden gebonden aan een lipide A (het lipide van de
bilaag en tevens het toxische component) en een lange externe O polysachariden zijketen.
Door zijn compositie is het buitenste membraan impermeabel voor hydrofiele moleculen (dit maakt
ze resistent tegen sommige detergenten waar gram positieven niet tegen kunnen).
Alle membranen (het celmembraan en het buitenste membraan van gram negatieve bacteriën)
bevatten naast de lipiden natuurlijk ook membraaneiwitten.
Celmembraan
• Lijkt op het plasmamembraan van zoogdiercellen (maar hebben geen sterol), bevat fosfolipiden
en eiwitten waardoor de oppervlakken hydrofiel zijn en de binnenkant hydrofoob.
• Water, zuurstof, koolstofdioxide en kleine hydrofobe moleculen gebruiken passieve diffusie.
• Functie: actief transport van voedingsstoffen erin en afvalstoffen eruit (energie uit ATP).
• Daarnaast bevat het celmembraan (naast carriers voor actief transport) allerlei enzymen en andere
transportsystemen zoals voor respiratie, fosforylering, DNA synthese en ander biosynthese.
Cytoplasma
• Vloeistof met nucleair materiaal, ribosomen, voedingstoffen en andere moleculen.
• Soms granulen met meestal stoffen ongunstig voor de bacterie.
Ribosomen
• De ribosomen bestaan uit de 30S en 50S subunit (S is een graad voor de sedimentatiesnelheid
welke afhangt van de grootte en vorm van het deeltje).
Nucleair materiaal
• Een circulair DNA molecuul (maar sommige soorten hebben twee of één lineair chromosoom).
•Opgevouwen in een compacte dense body.
• Plasmiden kunnen zichzelf repliceren en uitgewisseld worden tijdens de deling of door conjugatie.
Flagellen (van het eiwit flagelline)
• Maakt bacteriën beweeglijk (motile).
• Een flagel bestaat uit een filament, hook en basal body, de basal body zit vast aan de celwand en
celmembraan. Monotricheus (polair), amfitricheus (dipolair), lofotricheus (meerdere polair), peritricheus (overal
verspreid).
Pili (fimbriae) (van het eiwit piline)
• Fijne, rechte specialisaties aan de celwand van veel (vaak Gram negatieve) bacteriën die
functioneren als adhesinen (adhesiefactoren) voor receptoren van zoogdiercellen.
• De seks pilus (F) dient voor conjugatie (mannelijke of donor Gram negatieve bacteriën).
Endosporen (alleen de geslachten Bacillus en Clostridium)
Bepaalde typen bacteriën kunnen zogenaamde endosporen of sporen vormen die resistent zijn tegen
milieuomstandigheden om overleving tijdens ongunstige milieuomstandigheden te waarborgen.
Geproduceerd binnen de bacteriële cel, vertonen variatie in een soort door vorm, grootte en positie
in de moedercel. Activatie komt tot stand als respons op factoren als korte blootstelling aan hitte of
zuur. Als omgevingscondities gunstig zijn zal initiatie van de kieming gebeuren. Het sporen-cortex en
coat worden gedegradeerd, water wordt geabsorbeerd, calcium wordt vrijgegeven en uitgroei
ontwikkeld. Uitgroei is een periode van actieve biosynthese en eindigt met de divisie van een
nieuwe vegetatieve cel. De ‘normale’ sporen (schimmels) zijn verschillend van endosporen omdat
hun functie voornamelijk met de reproductie te maken heeft, niet de overleving.
