Microbiologie
Deeltentamen 1: HC1 – HC7
Hoorcollege 1; introductie
Chapter 1; the evolution of microorganisms and microbiology
Cellulair (schimmels, bacterie, archaea) en acellulair (virussen, viroids, prions).
Prokaryoten geen kern, wel celwand, geen membraan-omsloten organellen, kleiner dan
eukaryote cellen.
Micro-organismen delen sneller waardoor er snellere evolutie is. Daarbij is er horizontale
gentransfer. Bacterie neemt veel sneller eigenschappen op door DNA van buiten op te
nemen. Zo ontstaat ook antibiotica resistentie, ze nemen DNA van al resistente bacteriën op.
Hierdoor evolueren deze veel sneller.
Relatie tussen soorten onderzocht door subunit rRNA vergelijken.
Domeinen: bacterie, archaea, eukarya.
Naam: eerst genus, dan soort: yersinia pestis.
Species = soort, collectie van stammen die bepaalde eigenschappen delen anders dan een
andere groep stammen.
Strain = stam, gen varianten binnen een soort.
Robert Hooke en Antony van Leeuwenhoek microscoop uitvinding. Joseph Lister ontdekte
het verband tussen ziekte en micro-organismen. Koch toonde aan dat tuberculose
veroorzaakt werd door micro-organismen.
Micro-organismen zijn zowel voordelig als nadelig, voordelig voor O2, agricultuur,
voedselindustrie, natuurlijke flora). Nadelig voor infecties, ziekteverwekkers.
Weinig veroorzaken menselijke ziekten, maar ze hebben wel een grote impact op globale
gezondheid. Bijdrage aan gezondheid, economie en milieu.
Hoorcollege 2; Microbial cells and Growth
Chapter 3
Bacterien hebben een grote variatie in vorm:
o Coccus (cocci) bolletjes (in trosjes of in
kettingen). Diplococci: wanneer cocci zich
delen en bij elkaar blijven om paren te
vormen.
o Rod/bacilli staafjes
o Komma-vormig (vibros)
o Bacterie met uitloper (spirochetes)
Soms in netwerkjes: mycelium.
o Boompjes (multicellulair)
o Spiraal (spirilla)
o Pleomorfisch: variabel in vorm
Ze zijn wel allemaal klein, dan heb je een gunstige oppervlakte-inhoud verhouding. Snellere
diffusie, sneller delen. Opp. Inhoud staafje is ook efficiënter dan bolletje.
Kleiner dan eukaryote cellen.
, Cellen kleiner dan 0,15 micrometer in diameter is onwaarschijnlijk, essentiële functies
hebben ruimte nodig. Pathogene bacterie vaak tegen die grens, omdat ze ten koste van de
gastheer leven waardoor ze bepaalde processen zelf niet hoeven uit te voeren en daar geen
ruimte voor nodig is.
o Epulopiscum fishelsoni; grote bacterie, geplooid membraan (meer contactopp voor
ratio), kleinere kans op om opgegeten te worden als je groter bent. Ook door
uitsteeksels kleinere kans om opgegeten te worden.
Nucleoid: chromosoom/DNA. In plasma inculsion bodies, ribosomen. Omgeven door
cytoplasmamembraan waarom heen de celwand ligt (kan uit verschillende soorten
structuren bestaan).
Celorganisatie
Celenvelop: plasmamembraan, celwand en capsule.
Plasmamembraan
Fosfolipide bilaag met drijvende eiwitten (vloeibare laag = fluid mosaic model), scheidt
cytoplasma van buitenkant. Hoog selectieve permeabele membraan, zo kunnen bepaalde
moleculen erin en afval eruit. Dit is ook de locatie van ademhaling en fotosynthese. Functies:
permeabiliteit van membraan (polaire en geladen moleculen moeten getransporteerd
worden (transporteiwitten, diffusie, actief transport), eiwitten op plek houden en
energieopslag.
Fosfolipide bilaag: verschillende chemische vormen, hebben wel een
glycerol backbone. Amfipatisch (hydrofobe steken naar binnen en
hydrofiele naar buiten). In hydrofobe regio zweven eiwitten, hele
vloeibare substantie. Om dit binnen membraan sterker te maken
stoppen ze er hopanoïden in (lijken op cholesterol, zijn
microdomeinen).
Membraaneiwitten: integraal en perifeer (hechten aan integraal of
met lipidestaart in membraan). Vaak in complexen, laterale
eiwitbeweging in de vloeibare lipide bilaag. Veel functies: transport,
celdeling, communicatie.
o Flotillins zijn integrale membraaneiwitten en functioneren
om grote eiwitcomplexen samen te stellen, zoals secretiesystemen voor het
transporteren van moleculen uit de cel en complexen die signalen van de omgeving
naar moleculen in het cytoplasma overbrengen.
Diffusie: passieve en gefaciliteerde. Passief complet afhankelijk van concentratiegradient.
o Gefaciliteerd heeft carriers nodig die molecuul naar membraan halen, werken
efficiënt als concentratie nog laag is. Stopt wanneer concentratie binnen en buiten
gelijk is, dus je kan niet meer van de stof opnemen.
Actief transport: primair actief, secundair actief en groep translocatie.
o Primair actief: door transporters, uniporter (1 mol over mem). ABC transporter, ATP
nodig. Geen modificatie van substraat.
o Secundair actief: transporters, iongradfient als energiebron, geen modificatie
substraat, symporter of antiporter (2 mol).
, o Groep translocatie: modificatie van substraat
(gefosforyleerd), energie van PEP. Bekendste:
phosphoenolpyruvate: sugar phosphotransferase system
(PTS).
Ijzer: veel micro-organismen hebben ijzer nodig. Dit is lastig op te
nemen door onoplosbaarheid. Dit wordt verholpen met
sidderophores. Ze binden ijzer (Fe3+) en brengen het de cel in.
Afgescheiden wanneer ijzer schaars is in het medium. Zodra het
ijzer-siderofoorcomplex het celoppervlak heeft bereikt, bindt het
aan een siderofoor-receptoreiwit. Dan komt ofwel het ijzer vrij om
de cel direct binnen te gaan, ofwel wordt het hele ijzer-
siderofoorcomplex naar binnen getransporteerd door een ABC-
transporter. IJzer is zo cruciaal voor micro-organismen dat meer dan één route van
ijzeropname kan worden gebruikt om een adequate toevoer te garanderen.
Celwand
Behoudt de vorm, beschermt tegen schadelijke stoffen en osmotische druk, draagt
bij aan de pathogenicity.
Grampositief: een laag; peptidoglycan (bepaald vorm en weerstaan osmotische
druk, complex gecrosslinked mesh met peptide tussenbruggen verbonden
suikerketens met eiwitbruggen). Peptiden anders gecrosslinked in positief of
negatief. Tussen mem en peptidogyclan dun laagje periplasma.
o Periplasma: tussen plasmamembraan en celwand. Weinig eiwit erin, omdat
peptidoglycan zo open is dat het daar doorheen kan. Soms exoenzymen.
Deze degraderen polymeren die anders te groot waren om door het
plasmamembraan te kunnen. Soms binden eiwitten aan de peptidoglycan
ipv passeren. Deze zorgen voor interactie met de omgeving.
o Teichoic zuur: glycerol en ribitol met fosfaat. Binden aan plasmamembraan en
peptidoglycan. Negatief geladen. Structuur, celdeling, protectie, ionopname en
initieren ziekteproces pathogeen.
Gramnegatief: twee lagen; buitenmembraan en peptidoglycan (dun) in periplasma die dan
weer veel groter is. Eiwitten hierin voor voedsel, energiebehoud synthese en modificatie van
toxines. Buitenmembraan (inner en outer leaflet) met LPS en poriën. Dunne PG laag, aan
OM. Extensief periplasma.
o LPS: lipide A, polysacharide,
O-zijketen. Oppervlakte
negatief door suikers en
fosfaten, Lipid A stabiliseert
OM, permeabel, protectie
tegen gastreacties, O-
antigen lokt
immuunresponsen uit maar
kan snel veranderen. Veel bacteriën kunnen de
antigene aard van hun zijketens snel veranderen,
waardoor de afweer van de gastheer wordt
gedwarsboomd. Lipid A is toxisch voor de gastheer. De wand wordt impermeabel
door de interactie tussen calcium en geladen fosfaatgroepen van LPS. Transport via
eiwitten, zoals porins.
, o Porins: kanalen voor opname en uitgang van stoffen via diffusie. Komen vaak bij
elkaar in het membraan. Spefifiek en non-specifiek, vaak trimeren. Watergevuld.
Grotere moleculen via specifieke membraanreceptoren. Receptor bindt TonB van
eiwitten in periplasma. TonB transporteert energie van periplasma naar receptor
voor transport macromoleculen. Dan komt er een periplasmatisch transporteiwit die
het ligand naar een ABC-transporter in het plasmamembraan brengt zodat het het
cytoplasma binnen kan.
Mycoplasma en chlamydia hebben geen celwand. Zij worden niet blootgesteld aan
osmotische verschillen (osmotisch sensitief) en pleomorfisch (kunnen meerdere vormen
aannemen) en hebben sterolen die het membraan versterken, waardoor ze meer resistent
zijn tegen osmotische druk.
Osmotische protectie
Lysis wordt voorkomen door de sterkte van peptidoglycan waardoor de cel niet breekt na
het inlaten van water. Ook plasmolyse zo voorkomen.
Duidelijk geworden door lysozyme of penicelline toe te voegen. Dat hydrolyseert de
bindingen tussen peptidoglycan. Penicelline inhibeert transpeptidase, waardoor de cross-
links niet gemaakt worden lyse.
Grampositieve bacterie verwijdert de celwand na behandeling protoplasts. Gramnegatief
blijft het buitenmembraan intact spheroplasts. Ze zijn dan wel osmotisch gevoelig, en
zullen lyseren als er water inkomt.
Lagen buiten de cel
Kapsel: vaak suikers, inhiberen fagocytose, beschermen tegen uitdroging omdat ze veel
water bevatten en de gekapselde variant veroorzaakt meestal ziekte.
Slijmlaag: diffusie, suikers, verhoogd motiliteit.
o Glycocalyx: netwerk polysachariden vanaf celoppervlak.
S-laag: sterk, eiwitten, vorm en stabiliteit en adhesie. Beschermen tegen pH, ionen,
osmotische stress, enzymen en bacterie. Beschermt tegen gast-defensies. Ze kunnen
gebouwd worden zonder enzymen of factoren, waardoor ze ideaal zijn voor
nanotechnologie.
o Bij gramnegatieve bacteriën hecht de laag niet-covalent aan het buitenmembraan;
het is geassocieerd met het peptidoglycaanoppervlak van grampositieve celwanden.
Uitsteeksels
Fimbriae/pili: dun, aanhechting, motiliteit, transfer van DNA
gedurende conjugatie. Pili ALLEEN in gramnegatieve bacterie.
Flagella: motiliteit. Assisteert bij zwemmen. Verschillende
componenten, filament van flagellin (eindigt met cap eiwit), basale
body en haak. Bewegen door roterende motor. Grampositieve maar
2 ringen; 1 vast aan plasmamembraan en 1 aan peptidoglycan. Ze
groeien door het topje. Delen van de flagella worden de cel in
getransporteerd en via het hollow filament worden ze naar boven
gebracht waar ze aggregeren = self-assembly.
o Monotrichous: 1 flagellum. Aan einde: polar flagellum.
o Amphitrichous: 1 flagellum aan elke pole.
o Lophotrichous: cluster flagella aan 1 of beide eindes.
o Peritrichous: verspreid over hele bacterie.
