1 MORFOLOGIE EN TAXONOMIE VAN
BACTERIEN
OPBOUW VAN DE BACTERIËLE CEL
• Algemeen :
o Prokaryoot
o grootte van bacteriën: 1um
§ microscoop 100x vergroten om te kunnen zien
o Samenstelling van de prokaryote bacteriële cel
§ cytoplasma
§ cytoplasma-membraan
§ celwand
§ externe structuren
• founding fathers : Cohn , Koch en Pasteur !
CYTOPLASMA
• GEEN kern in cytoplasma <-> eukaryoot
o DNA : Nucleoïd : chromosoom en plasmiden
§ plasmide = kleine, circulaire stukjes DNA met 10-tallen genen, erfelijke
informatie op plasmiden niet noodzakelijk om te overleven, geen rol in
overdracht van ab resistentie of overdracht van pathogeniciteit
o 1 groot ciculair chromosoom
• geen celorganellen maar wel 70S ribosomen (= niet omgeven door membraan)
o S = sedimentatiecoef
§ <-> eukaryoot 80S : hierop steunt antivbiotica
o Vertaling mRNA naar eiwitten
• Reserve-granules
• Stofwisseling-intermediairen
CYTOPLASMAMEMBRAAN
• Geen celorganellen à ana en katabolisme door enzymcomplexen binnenkant CP membraan!
• lipide dubbellaag zonder sterolen
o <-> sterolen à stevigheid
o Minder resistent & LDL niet in staat interne osmotische druk bacterien te weerstaan
o Normaal zouden ze dus in water ontploffen à zie later waarom niet
• voornaamste metabool orgaan
1
, • transport van voedingstoffen uit omgeving
o passief : diffusie en gefaciliteerde diffusie : soms
o actief : actief transport en groep translocatie : meestal
CELWAND (EX !!!)
• zorgt ervoor dat bacterien kunnen leven ondanks de interne osmotische druk
• geeft stevigheid, vorm en bescherming
o verschillende vormen door verschillende groei
o stevigheid à bacterie ontploft niet door interne osm druk
o Bescherming : cytoplasmamembraan : alle stoffen in CP membraan en die de
structuur van CO membraan kunnen verstoren = organische stoffen
§ Celwand werkt als hydrofiele zeef à lipofiele substanties in CP membraan
zou kunnen inwerken en er niet geraken door bescherming celwand
• Medisch standpunt :
o bepaalde ab werken in op celwand en zorgt dat bacterie ontploft!
o Ab moet enkel bacterie treffen en niet GH
o Stof die inwerkt op celwand die eigen cellen niet hebben = veilig ab
• op basis celwand-opbouw kunnen bacteriën onderverdeeld in:
o gram-positieve bacteriën
o gram-negatieve bacteriën
o zuurvaste bacteriën
o spirochaeten
o bacteriën zonder celwand
PEPTIDOGLYCAAN = BASISMOLECULE VAN DE CELWAND
• Structuur basisunit :
o polysacharide ruggengraat: polymeer van disachariden (NacGlc en NacMur)
o tweedimensionale structuur
o ruggengraat is verbonden met andere ruggengraten via tetrapeptide – crosslinking
o laatste D alanine afsplitsen à E komt vij à lysine binen aan NH2 voor crosslinking
• Orientatie
o Geen lipofiele structuur erdoor, wel H2O structuur
• Biosynthese peptidoglycaan :
o Fase 1) aanmaak subunits in cytoplasma :
§ 2 suikers met pentapeptide
§ Aanmaak D alanine uit L alanine
o Fase 2) transport subunits doorheen membraan
§ Basisunit (hydrofiel) binden aan enzymcomplex binden
§ Via flip flop naar buitenkant CP (lipofiel) à E nodig!
o Fase 3) polymerisatie/ transflycolisatie
o Fase 4) cross-linking en transpeptidatie door PBP’s
• Verschillende groepen antibiotica inhiberen celwandbiosynthese
2
, OPBOUW CELWAND
1) gram-positieve bacteriën:
• meerdere lagen peptidoglycaan
• (lipo)teïchoïnezuren
o Wateroplosbare polymeren uit ribitol of glycerolresiduen verbonden door
fosfodiesterbindingen
o TZ verandkerd in celwand <-> LTZ verankerd in celmembraan
o Beide kunnen naar buiten steken door de petpidoglycaanlaag
o Functie = virulentiefactoren
§ Rol in ziekteveroorzaking
§ Op zuren vertakkingen = aanhechtingsplaatsen voor liganden of adhesines
§ 1e stap bij bact infectie = vasthechting zuren
2) gram-negatieve bacteriën:
• enkele lagen peptidoglycaan
• buitenste membraan met LPS en porines = extra stevigheid
o LPS = lipopolysachariden uit 3 delen ENKEL BIJ GR –
§ Lipide A : vast aan buitenste membraan = endotoxine :
• Enkel vrij bij sterfte van bacterien
• Lichaamsvreemd à immunologische reactie
• Gram neg sepsis : stervende gr – bact in bloed door AB
à ° endotoxische shock
§ Core gedeelte : suikers
§ O-antigen : 20-40 repeating units met elke unit uit 1-6 versch suikers à
variatie!!
§ fysiologische rol: endotoxine, antigene variabiliteit, zeeffunctie
o Peri-plasmatische ruimte
DE GRAM-KLEURING
• à Christian Gram
• principe: kleuring, fixatie, ontkleuring en tegenkleuring
• achtergrond; aanwezigheid van een dikke peptidoglycaanlaag in Gram-positieve bacteriën
• klinische relevantie en taxonomische relevantie
3
BACTERIEN
OPBOUW VAN DE BACTERIËLE CEL
• Algemeen :
o Prokaryoot
o grootte van bacteriën: 1um
§ microscoop 100x vergroten om te kunnen zien
o Samenstelling van de prokaryote bacteriële cel
§ cytoplasma
§ cytoplasma-membraan
§ celwand
§ externe structuren
• founding fathers : Cohn , Koch en Pasteur !
CYTOPLASMA
• GEEN kern in cytoplasma <-> eukaryoot
o DNA : Nucleoïd : chromosoom en plasmiden
§ plasmide = kleine, circulaire stukjes DNA met 10-tallen genen, erfelijke
informatie op plasmiden niet noodzakelijk om te overleven, geen rol in
overdracht van ab resistentie of overdracht van pathogeniciteit
o 1 groot ciculair chromosoom
• geen celorganellen maar wel 70S ribosomen (= niet omgeven door membraan)
o S = sedimentatiecoef
§ <-> eukaryoot 80S : hierop steunt antivbiotica
o Vertaling mRNA naar eiwitten
• Reserve-granules
• Stofwisseling-intermediairen
CYTOPLASMAMEMBRAAN
• Geen celorganellen à ana en katabolisme door enzymcomplexen binnenkant CP membraan!
• lipide dubbellaag zonder sterolen
o <-> sterolen à stevigheid
o Minder resistent & LDL niet in staat interne osmotische druk bacterien te weerstaan
o Normaal zouden ze dus in water ontploffen à zie later waarom niet
• voornaamste metabool orgaan
1
, • transport van voedingstoffen uit omgeving
o passief : diffusie en gefaciliteerde diffusie : soms
o actief : actief transport en groep translocatie : meestal
CELWAND (EX !!!)
• zorgt ervoor dat bacterien kunnen leven ondanks de interne osmotische druk
• geeft stevigheid, vorm en bescherming
o verschillende vormen door verschillende groei
o stevigheid à bacterie ontploft niet door interne osm druk
o Bescherming : cytoplasmamembraan : alle stoffen in CP membraan en die de
structuur van CO membraan kunnen verstoren = organische stoffen
§ Celwand werkt als hydrofiele zeef à lipofiele substanties in CP membraan
zou kunnen inwerken en er niet geraken door bescherming celwand
• Medisch standpunt :
o bepaalde ab werken in op celwand en zorgt dat bacterie ontploft!
o Ab moet enkel bacterie treffen en niet GH
o Stof die inwerkt op celwand die eigen cellen niet hebben = veilig ab
• op basis celwand-opbouw kunnen bacteriën onderverdeeld in:
o gram-positieve bacteriën
o gram-negatieve bacteriën
o zuurvaste bacteriën
o spirochaeten
o bacteriën zonder celwand
PEPTIDOGLYCAAN = BASISMOLECULE VAN DE CELWAND
• Structuur basisunit :
o polysacharide ruggengraat: polymeer van disachariden (NacGlc en NacMur)
o tweedimensionale structuur
o ruggengraat is verbonden met andere ruggengraten via tetrapeptide – crosslinking
o laatste D alanine afsplitsen à E komt vij à lysine binen aan NH2 voor crosslinking
• Orientatie
o Geen lipofiele structuur erdoor, wel H2O structuur
• Biosynthese peptidoglycaan :
o Fase 1) aanmaak subunits in cytoplasma :
§ 2 suikers met pentapeptide
§ Aanmaak D alanine uit L alanine
o Fase 2) transport subunits doorheen membraan
§ Basisunit (hydrofiel) binden aan enzymcomplex binden
§ Via flip flop naar buitenkant CP (lipofiel) à E nodig!
o Fase 3) polymerisatie/ transflycolisatie
o Fase 4) cross-linking en transpeptidatie door PBP’s
• Verschillende groepen antibiotica inhiberen celwandbiosynthese
2
, OPBOUW CELWAND
1) gram-positieve bacteriën:
• meerdere lagen peptidoglycaan
• (lipo)teïchoïnezuren
o Wateroplosbare polymeren uit ribitol of glycerolresiduen verbonden door
fosfodiesterbindingen
o TZ verandkerd in celwand <-> LTZ verankerd in celmembraan
o Beide kunnen naar buiten steken door de petpidoglycaanlaag
o Functie = virulentiefactoren
§ Rol in ziekteveroorzaking
§ Op zuren vertakkingen = aanhechtingsplaatsen voor liganden of adhesines
§ 1e stap bij bact infectie = vasthechting zuren
2) gram-negatieve bacteriën:
• enkele lagen peptidoglycaan
• buitenste membraan met LPS en porines = extra stevigheid
o LPS = lipopolysachariden uit 3 delen ENKEL BIJ GR –
§ Lipide A : vast aan buitenste membraan = endotoxine :
• Enkel vrij bij sterfte van bacterien
• Lichaamsvreemd à immunologische reactie
• Gram neg sepsis : stervende gr – bact in bloed door AB
à ° endotoxische shock
§ Core gedeelte : suikers
§ O-antigen : 20-40 repeating units met elke unit uit 1-6 versch suikers à
variatie!!
§ fysiologische rol: endotoxine, antigene variabiliteit, zeeffunctie
o Peri-plasmatische ruimte
DE GRAM-KLEURING
• à Christian Gram
• principe: kleuring, fixatie, ontkleuring en tegenkleuring
• achtergrond; aanwezigheid van een dikke peptidoglycaanlaag in Gram-positieve bacteriën
• klinische relevantie en taxonomische relevantie
3
