Samenvatting Eukaryote Micro-
organismen
HC 1 05-02-18
Hoofdstuk I Introductie tot de eukaryote micro-organismen
Domeinen: archea (micro-organismen), bacteriën (micro-organismen), eukaryoten (grootste deel ook
micro-organismen). In eukaryoten komen micro-organismen voor in de rijken schimmels en protisten. Het
rijk van de schimmels is monophyletisch: voorouder schimmel heeft geresulteerd in alleen schimmels. Rijk
van de protisten is parafyletisch: de voorouder protist resulteerde niet alleen in protisten, maar ook in
dieren en schimmels. Schimmels zijn zeer verwant aan dieren.
Hoofdstuk II introductie tot schimmels
Schimmels zijn verwant aan de mens (meer dan aan planten), niet aan bacteriën. Schimmels groeien waar
(an)organische materiaal en sporenelementen aanwezig zijn (groei op plastics). Ze zijn vaak aeroob, maar
er zijn ook anaerobe soorten (in spijsverteringskanaal van runderen en olifanten, waar ze bladeren en gras
helpen verteren). Ze zijn vaak mesofiel (tussen de 15-30 °C, dus onder de menselijke
lichaamstemperatuur), maar ook psychrofiele (extreem koude temperaturen) en relatief thermofiele
(groeit in warme temperaturen (60 °C)) soorten. Vaak groeien ze in vochtige milieus, maar zijn ook in
droge milieus aanwezig.
Sporen van schimmels kunnen wel resistent zijn voor hogere temperaturen, of ontkiemen zelfs bij hoge
temperaturen (zoals bij pasteurisatie). Dit is handig omdat andere organismen bij deze temperaturen
doodgaan, zodat er heel veel eten voor de schimmels overblijft.
Chernobyl Flora: ontploffing kerncentrale in Oekraïne. Dosis 10.000x die lethaal is voor de mens. 37
soorten schimmels, met name die melanine in celwand bevatten. Deze schimmels overleven dus de DNA-
schade doordat de melanine ze beschermt tegen straling.
Schimmels komen ook voor in ruimtestations en kunnen dus heel goed tegen kosmische straling.
Schimmels zijn heterotroof.
- Autotroof (uit CO2 koolstof halen)
o Foto-autotroof licht gebruiken als energiebron om uit CO2 koolstof te halen
(fotosynthetische prokaryoten (cyanobacteriën), planten, bepaalde protisten (algen))
o Chemo-autotroof hebben als energiebron een anorganisch materiaal (bepaalde
prokaryoten, zoals Sulfolobus die zwavel gebruikt) en halen CO2 uit de lucht.
- Heterotroof (hebben een organische koolstofbron nodig)
o Foto-heterotroof gebruiken licht als energiebron om koolstof uit organisch materiaal te
halen (bepaalde prokaryoten, zoals Rhodobacter)
o Chemo-heterotroof hebben organisch materiaal als koolstofbron en als energiebron (vele
prokaryoten en protisten, schimmels, dieren en sommige planten)
Schimmels verteren hun eten buiten hun lichaam, door hun verteringssappen uit te scheiden. Dit zijn o.a.
zuren en enzymen. De rol van schimmels in de natuur:
- Saprotroof leven van dood materiaal. Saprotrofen zijn verantwoordelijk voor de afbraak van
plantaardig materiaal. Schimmels zijn grotendeels verantwoordelijk voor de afbraak van lignine
(op 2 na meest voorkomende polymeer op aarde) in de celwand van planten.
1
, Lignine heeft een hele onregelmatige structuur, die schimmels kunnen afbreken omdat ze daar de
goede enzymen voor hebben (zoals Laccases, o.a. gebruikt in wasmiddel en vaatwasmiddel, die
fenolgroepen oxideren). Saprotrofen breken ook dierlijk materiaal af, zoals Hebeloma
radicosoides, een paddenstoel die op dode dieren groeit.
- Symbiose
o Mutualisme (beiden voordeel):
Mycorrhiza, maken contact met planten en krijgen van de plant suiker, in ruil
voor water en mineralen. Mycorrhiza’s zijn heel belangrijk voor de groei van
planten omdat ze het wortelstelsel enorm uitbreiden.
Ectomycorrhiza’s: ascomyceten en basidiomyceten groeien tussen
plantencellen, komen voor bij bomen (zoals de Vliegenzwam).
Endomycorrhiza’s: glomeromyceten dringen plantencellen binnen,
komen voornamelijk voor bij grassen.
Korstmossen
Schimmel: vorm, zodat gasuitwisseling mogelijk is, zorgt voor water en
mineralen, pigmenten, toxische componenten
Alg/Cyanobacterie: zorgt voor organische verbindingen, N-fixatie
(cyanobacterie)
Symbiose met dieren: mieren nemen bladeren mee en gebruiken schimmel om
dit af te breken
o Commensalisme (één voordeel, de ander neutraal)
o Parasitisme (één voordeel, ander nadeel).
Er zijn maar 400 soorten pathogeen voor mensen, waarvan er maar 50 zijn die
een gezond mens kunnen infecteren. De andere 350 soorten door:
Moderne geneeskunde (antibioticagebruik, katheters, ouderdom,
transplantaties)
Verminderde afweer (hivinfectie, anticonceptiepil, zwangerschap)
70.000 soorten zijn pathogeen voor insecten (zoals Cordyceps, die bepaalde
moleculen uitscheidt om het insect te beïnvloeden cyclosporine, die gebruikt
wordt bij transplantaties om het immuunsysteem te verlagen).
200.000 schimmels zijn pathogeen voor planten (zoals Builenbrand).
- Of een combinatie hiervan; overleven normaliter zonder gastheer, maar kunnen wel een infectie
in een gastheer veroorzaken.
Fungi Mutarium eetbare schimmels op plastic kweken.
Ötsi 5300 jaar oude mummie uit Italië, gevonden in dooiende gletsjer. Hij had 2 paddenstoelen in zijn tas,
een berkenzwam (vormt antibioticum en veroorzaakt diarree) en een donderzwam (werd gebruikt om
vuur te maken). Paddenstoelen worden dus al heel lang gebruikt door de mens.
HC 2 07-02-18
Tegenwoordig, voordelen:
- Voeding: truffels, gisten (hebben birth scars na budding) en morilles.
- Landbouw
o Bosbouw mycorrhiza’s, antischimmel schimmel die ook het immuunsysteem van planten
activeert
o Biocontrole schimmels die nematoden vangen
- Biotechnologie (voedselbereiding, bron van: antibiotica/famaca, enzymen, organische zuren,
productiesysteem, bioremediatie)
o Fermentaties (miso Aspergillus oryzae, soja saus Aspergillus sojae, tempeh Rhizopus
niveus)
2
, o Brouwen en bakken (brood Saccharomyces cerevisae, bier Saccharomyces carlbergensis)
o Kaas (roquefort Penicillium roqueforti (produceert toxines, maar niet wanneer het groeit
op kaas), camembert Penicillium camembertii)
o Antibiotica: penicilline (grijpt aan op de peptidoglycaansynthese, werkt op grampositieve
bacteriën), cephalosporine, cyclosporine, ergot alkaloiden (moederkoren), mevalonines,
griseofulvine (wordt uitgezweet door zweetklieren, waardoor het overal komt)
o Enzymen (betekent ‘in gist’): amylases (breekt zetmeel af tot glucose), proteases
(eiwitafbraak, bijvoorbeeld van gluten), invertase, pectinase (breekt pectine af, maakt
vruchtensap helder)
Schimmels homoloog en heteroloog productiesysteem
o Grote uitscheidingscapaciteit eiwitten
o Glycosylering eukaryote eiwitten wordt herkend door het menselijk lichaam, geen
immuunrespons. Ook belangrijk voor de juiste vouwing van moleculen, anders zeer snelle
afbraak. Door schimmels te humaniseren nog betere glycosylering.
o Productie in afgesloten fermenters geen GMO in milieu
o Relatief weinig ethische bezwaren
Heterologe productie van eiwitten in Aspergilli
o Grootste capaciteit tot het uitscheiden van eiwitten
o GRAS-organismen (‘generally regarded as safe’ schimmels kunnen mycotoxines
produceren, maar onder bepaalde productieomstandigheden doen ze dat niet)
o Fermentatie en fysiologie sterk bestudeerd, makkelijker GMO dan bij planten en dieren
o Moleculaire technieken sterk ontwikkeld
- Modelorganisme
o Biochemisch meest onderzocht; “enzym”
o Sterke verwantschap met dieren (biochemisch: bv. glycolyse, celdeling: bv. Ras2)
o Korte generatietijd/weinig complex
o Klein genoom
o Gecontroleerd kweken
o Moleculaire technieken sterk ontwikkeld
Menselijk gen kan niet zomaar in bakkersgist gezet worden, want eerst moeten de intronen eruit
gehaald worden cDNA.
Nadelen:
- Bederf van voedsel en gebouwen: 25% van het voedsel gaat verloren door bederf tijdens opslag.
Mensen willen minder zout in hun eten omdat dat gezonder is, maar hierdoor bederft voedsel wel
sneller. Normaal groeien er geen micro-organismen in bier door alcohol en hop (bevat
antimicrobiële middelen). Alcoholvrij bier kan wel geïnfecteerd worden door gisten die de
pasteurisatie overleven. Hierdoor komt er toch alcohol in het bier terecht. De kelderzwam is een
bekende boosdoener van verrotting van gebouwen. Deze gaat groeien wanneer het vochtig is, en
is in staat om uit cellulose water te halen dus naderhand drogen van een vochtige ruimte heeft
geen zin.
- Veroorzaken ziekte in mens, dier en plant, zoals allergenen (oesterzwamkwekers hadden hier last
van wanneer ze te laat oogsten oplossing: sporeloze oesterzwammen), infecties en mycotoxines.
Mycotoxines:
o Moederkoren, welke een lsd-achtige verbinding bevat waardoor je gaat hallucineren,
maar zorgt ook voor het afsterven van ledematen door samenknijpen van bloedvaten
door samentrekken van gladde spieren (gangleen)).
o Aflatoxine, welke kanker veroorzaakt en ervoor zorgt dat dieren niet meer willen eten en
voortplanten. Aflatoxine kan ook in pindakaas voorkomen omdat de schimmel buiten
rondvliegt.
25% van het voedsel gaat verloren aan infecties.
3
