SMV MICROBIOLOGIE
Chapter 03 Bacterial Cell Structure
Prokaryoot
Prokaryoot is een ouderwetse term. Nu zijn organismen ingedeeld in twee vormen van
prokaryoten: bacteriën en archaea.
Verschillende verschijningsvormen van bacteriën:
- Kokken: ronde bacterie. Deze groeit in strengen of clusters. Je hebt ook nog
diplokokken die vormen als een kok deelt en samen blijft om een paar te vormen.
- Staafvormig: cylindrische vorm van 1 tot 10 micrometer.
- Ongewone vormen: veel variaties op de basisvormen hierboven.
Alle bacteriën hebben als overeenkomst dat ze klein zijn. Verhouding
oppervlak ten opzichte van volume is groot, wat ruimte geeft tot snel
groeien en evolueren. Staafvorm is ook gunstiger dan kokvorm,
celmembraan is namelijk belangrijke plaats van de bacterie waar veel
processen plaatsvinden. Als je dus relatief veel membraan hebt, kun je
ook sneller groeien en evolueren.
Er zit een limiet aan hoe klein een bacterie zijn, kleiner dan een 1/10
micrometer is onwaarschijnlijk omdat essentiële functies ruimte nodig
hebben. Pathogene bacteriën (parasieten), zijn vaak klein omdat ze gebruik maken van
componenten van de gastheer en hoeven die dus niet zelf aan te maken.
Er zijn uitzonderingen qua grootte, je hebt namelijk ook grote prokaryoten. Dit heeft voordeel
doordat hij predatie kan voorkomen van eencelligen. hij heeft ook intern allerlei membranen
waardoor hij toch bepaalde membraanprocessen gunstig kunnen verlopen ten opzichte van
de kleinere bacteriën.
,Plasmamembraan
Structuur
Plasmamembraan is dunne structuur, flexibel en ligt direct om cytoplasma. Hij bestaat uit
een dubbele laag van fosfolipiden met intermembranaire eiwitten. Het membraan geeft geen
stevigheid, eiwitten kunnen hier goed in bewegen (fluid mosaic model). Het
plasmamembraan is een vitale barrière die cytoplasma van omgeving afscheid en is
selectief permeabel. Dit betekent dat je transporters en channels nodig hebt om producten
eroverheen te vervoeren. Plasmamembraan is de locatie van vitale processen (fotosynthese
en ademhaling) en de eiwitten die daarbij betrokken zijn. Een membraan is dus belangrijk
om te hebben in grote mate ten opzichte van je volume voor overleving van de bacterie.
Fosfolipiden zijn amfipatische moleculen: hydrofoob en hydrofiel. Verschil in fosfolipiden is
afhankelijk van de lengte van de vetzuurketen en de groep die aan de glycerolgroep vastzit.
Fosfolipiden vormen meteen een bilaag in waterig milieu: hydrofobe staarten richten zich
naar elkaar toe. De bilaag geeft niet veel structuur en worden soms versterkt door
haponoiden die zich tussen fosfolipiden nestelen.
Membraaneiwitten kunnen integraal zijn, door membraan heen door middel van hydrofobe
domeinen verankerd in membraan, of perifere eiwitten, aan andere membraaneiwitten
vastzitten. Deze eiwitten hebben een belangrijke functie in transport van stoffen, celdeling en
communicatie met buitenwereld. Meeste acteren niet op zichzelf, maar bevinden zich in
grotere complexen. Eiwitten kunnen zich bewegingen in bilaag, maar alleen lateraal. Ze
kunnen niet hun oriëntatie in membraan veranderen.
Functie
1. Permeabiliteit barrière: afscheiding van de omgeving. Transport is nodig met
transporteiwitten die dit doen door middel van diffusie of actief transport:
- Passieve diffusie: met gradient mee, geen externe energie voor nodig. Is
afhankelijk van concentratiegradiënt voor de snelheid van transport.
- Gefaciliteerde diffusie: met gradient mee, geen externe energie voor nodig.
Snelheid van transport is hoog in het begin, maar vlakt af als alle carriers
bezet zijn met substraat. Substraat bindt aan eiwit, verandert van vorm en
laat substraat los aan de andere kant van het membraan.
- Actief transport: via specifieke carriers die bepaalde stoffen kunnen binden.
externe energie nodig, is tegen gradiënt in. 3 soorten actief transport:
- Primary active: door primaire actieve transporters. De zijn uniporters,
transporten 1 specifiek molecuul. Meestal zijn het abc transporters:
gebruiken ATP als energiebron voor confirmatieve veranderingen in
, carrier. Substraat wordt tijdens dit proces niet gemodificeerd.
Substraat bindt met bindingseiwit aan de transporteiwit. Hydrolysering
van ATP vindt plaats, conformatie verandering vindt plaats, substraat
wordt transporteert in kanaal en daarna aan de andere kant van het
membraan.
- Secondary active: energiebron is de iongradient. Transport van twee
moleculen. Je hebt twee vormen cotransporters: symporter (allebei
dezelfde richting) en antiporter (allebei andere richting op). Molecuul
die met de gradient meegaat zorgt voor energievoorziening.
- Groeptranslocatie: energie van PEP wordt via een cascade van
reacties overgebracht op enzym I naar enzym II (deze worden allebei
gefosforyleerd) naar transporter die van conformatie verandert.
Hierdoor kan een soort suiker worden opgenomen. Enzym II is
specifiek omdat hij bindt aan transporteiwit en zorgt dan voor een
specifieke opname van een bepaalde suiker.
2. Anker voor eiwitten: houdt transporteiwitten op bepaalde plek.
3. Energieconservering: proton motive force kan worden opgebouwd (soort batterij) en
kan energie leveren voor beweging, transport en voor de generatie van een andere
energiedrager zoals ATP.
Bacteriële celwand
Functies:
1. Geeft de cel vorm.
2. Bescherming tegen osmotische stress en invloed van toxische
stoffen.
3. Draagt bij aan pathogeniciteit.
We onderscheiden twee type bacteriën op basis van celwand:
, - Gram-positief: geen buitenmembraan, wel hele dikke peptidoglycanlaag. Daarin
zitten ook nog wat teichoic acids die bacteriën negatieve lading aan oppervlak geven.
Ook hebben ze een dun laagje periplasmatische ruimte. In de buitenste laag
peptidoglycan zitten ook vaak nog wat eiwitten.
- Gram-negatief: hebben twee membranen, buitenmembraan en peptidoglycaan. Het
buitenmembraan is een asymmetrische dubbele laag met LPS en porines. Hij is
verbonden met lipoproteïnen aan peptidoglycan. Periplasmatische ruimte vrij dik ten
opzichte van gram-positief waarin veel eiwitten zitten.
Peptidoglycanlaag
Deze heeft belangrijke rol bij stevigheid en geven van vorm aan bacteriën. Peptidoglycan
bestaat uit suikerketens die onderling verbonden zijn met gecrosslinkte peptidebindingen. Dit
is een heel stevige structuur. Bacteriën verschillen enigszins in de manier waarop de
suikerketens worden gecrosslinkt. De stevigheid is van belang bij osmotische stress.
LPS
Deze bestaat uit drie onderdelen: lipid A, core polysacharide en O-antigen. LPS
maakt oppervlak negatief geladen. De functie is permeabiliteitbarrière zijn,
speelt ook een structurele rol: stabiliseert buitenmembraan, en biedt bacterie
bescherming tegen host stoffen. O-antigen (variabel deel), zorgt voor
immuunrespons, maar kunnen ook makkelijk muteren om aan immuunrespons
te ontsnappen. Lipid A is toxisch voor de host en kan leiden tot sepsis: heel
heftig reageren op infectie.
Porines
Dit zijn eiwitten in het buitenmembraan, een soort kanalen die wordt gebruikt voor transport
van opgeloste stoffen door middel van diffusie. Sommige zijn niet specifiek en laten van alles
door, sommige wel specifiek voor bepaalde stoffen. Het zijn vaak trimeren, bestaande uit
drie subunits.
Sommige bacteriën hebben geen celwand. Hierbij zitten extra sterols (rigide structuren) in
het plasmamembraan die extra stevigheid biedt.
Chapter 03 Bacterial Cell Structure
Prokaryoot
Prokaryoot is een ouderwetse term. Nu zijn organismen ingedeeld in twee vormen van
prokaryoten: bacteriën en archaea.
Verschillende verschijningsvormen van bacteriën:
- Kokken: ronde bacterie. Deze groeit in strengen of clusters. Je hebt ook nog
diplokokken die vormen als een kok deelt en samen blijft om een paar te vormen.
- Staafvormig: cylindrische vorm van 1 tot 10 micrometer.
- Ongewone vormen: veel variaties op de basisvormen hierboven.
Alle bacteriën hebben als overeenkomst dat ze klein zijn. Verhouding
oppervlak ten opzichte van volume is groot, wat ruimte geeft tot snel
groeien en evolueren. Staafvorm is ook gunstiger dan kokvorm,
celmembraan is namelijk belangrijke plaats van de bacterie waar veel
processen plaatsvinden. Als je dus relatief veel membraan hebt, kun je
ook sneller groeien en evolueren.
Er zit een limiet aan hoe klein een bacterie zijn, kleiner dan een 1/10
micrometer is onwaarschijnlijk omdat essentiële functies ruimte nodig
hebben. Pathogene bacteriën (parasieten), zijn vaak klein omdat ze gebruik maken van
componenten van de gastheer en hoeven die dus niet zelf aan te maken.
Er zijn uitzonderingen qua grootte, je hebt namelijk ook grote prokaryoten. Dit heeft voordeel
doordat hij predatie kan voorkomen van eencelligen. hij heeft ook intern allerlei membranen
waardoor hij toch bepaalde membraanprocessen gunstig kunnen verlopen ten opzichte van
de kleinere bacteriën.
,Plasmamembraan
Structuur
Plasmamembraan is dunne structuur, flexibel en ligt direct om cytoplasma. Hij bestaat uit
een dubbele laag van fosfolipiden met intermembranaire eiwitten. Het membraan geeft geen
stevigheid, eiwitten kunnen hier goed in bewegen (fluid mosaic model). Het
plasmamembraan is een vitale barrière die cytoplasma van omgeving afscheid en is
selectief permeabel. Dit betekent dat je transporters en channels nodig hebt om producten
eroverheen te vervoeren. Plasmamembraan is de locatie van vitale processen (fotosynthese
en ademhaling) en de eiwitten die daarbij betrokken zijn. Een membraan is dus belangrijk
om te hebben in grote mate ten opzichte van je volume voor overleving van de bacterie.
Fosfolipiden zijn amfipatische moleculen: hydrofoob en hydrofiel. Verschil in fosfolipiden is
afhankelijk van de lengte van de vetzuurketen en de groep die aan de glycerolgroep vastzit.
Fosfolipiden vormen meteen een bilaag in waterig milieu: hydrofobe staarten richten zich
naar elkaar toe. De bilaag geeft niet veel structuur en worden soms versterkt door
haponoiden die zich tussen fosfolipiden nestelen.
Membraaneiwitten kunnen integraal zijn, door membraan heen door middel van hydrofobe
domeinen verankerd in membraan, of perifere eiwitten, aan andere membraaneiwitten
vastzitten. Deze eiwitten hebben een belangrijke functie in transport van stoffen, celdeling en
communicatie met buitenwereld. Meeste acteren niet op zichzelf, maar bevinden zich in
grotere complexen. Eiwitten kunnen zich bewegingen in bilaag, maar alleen lateraal. Ze
kunnen niet hun oriëntatie in membraan veranderen.
Functie
1. Permeabiliteit barrière: afscheiding van de omgeving. Transport is nodig met
transporteiwitten die dit doen door middel van diffusie of actief transport:
- Passieve diffusie: met gradient mee, geen externe energie voor nodig. Is
afhankelijk van concentratiegradiënt voor de snelheid van transport.
- Gefaciliteerde diffusie: met gradient mee, geen externe energie voor nodig.
Snelheid van transport is hoog in het begin, maar vlakt af als alle carriers
bezet zijn met substraat. Substraat bindt aan eiwit, verandert van vorm en
laat substraat los aan de andere kant van het membraan.
- Actief transport: via specifieke carriers die bepaalde stoffen kunnen binden.
externe energie nodig, is tegen gradiënt in. 3 soorten actief transport:
- Primary active: door primaire actieve transporters. De zijn uniporters,
transporten 1 specifiek molecuul. Meestal zijn het abc transporters:
gebruiken ATP als energiebron voor confirmatieve veranderingen in
, carrier. Substraat wordt tijdens dit proces niet gemodificeerd.
Substraat bindt met bindingseiwit aan de transporteiwit. Hydrolysering
van ATP vindt plaats, conformatie verandering vindt plaats, substraat
wordt transporteert in kanaal en daarna aan de andere kant van het
membraan.
- Secondary active: energiebron is de iongradient. Transport van twee
moleculen. Je hebt twee vormen cotransporters: symporter (allebei
dezelfde richting) en antiporter (allebei andere richting op). Molecuul
die met de gradient meegaat zorgt voor energievoorziening.
- Groeptranslocatie: energie van PEP wordt via een cascade van
reacties overgebracht op enzym I naar enzym II (deze worden allebei
gefosforyleerd) naar transporter die van conformatie verandert.
Hierdoor kan een soort suiker worden opgenomen. Enzym II is
specifiek omdat hij bindt aan transporteiwit en zorgt dan voor een
specifieke opname van een bepaalde suiker.
2. Anker voor eiwitten: houdt transporteiwitten op bepaalde plek.
3. Energieconservering: proton motive force kan worden opgebouwd (soort batterij) en
kan energie leveren voor beweging, transport en voor de generatie van een andere
energiedrager zoals ATP.
Bacteriële celwand
Functies:
1. Geeft de cel vorm.
2. Bescherming tegen osmotische stress en invloed van toxische
stoffen.
3. Draagt bij aan pathogeniciteit.
We onderscheiden twee type bacteriën op basis van celwand:
, - Gram-positief: geen buitenmembraan, wel hele dikke peptidoglycanlaag. Daarin
zitten ook nog wat teichoic acids die bacteriën negatieve lading aan oppervlak geven.
Ook hebben ze een dun laagje periplasmatische ruimte. In de buitenste laag
peptidoglycan zitten ook vaak nog wat eiwitten.
- Gram-negatief: hebben twee membranen, buitenmembraan en peptidoglycaan. Het
buitenmembraan is een asymmetrische dubbele laag met LPS en porines. Hij is
verbonden met lipoproteïnen aan peptidoglycan. Periplasmatische ruimte vrij dik ten
opzichte van gram-positief waarin veel eiwitten zitten.
Peptidoglycanlaag
Deze heeft belangrijke rol bij stevigheid en geven van vorm aan bacteriën. Peptidoglycan
bestaat uit suikerketens die onderling verbonden zijn met gecrosslinkte peptidebindingen. Dit
is een heel stevige structuur. Bacteriën verschillen enigszins in de manier waarop de
suikerketens worden gecrosslinkt. De stevigheid is van belang bij osmotische stress.
LPS
Deze bestaat uit drie onderdelen: lipid A, core polysacharide en O-antigen. LPS
maakt oppervlak negatief geladen. De functie is permeabiliteitbarrière zijn,
speelt ook een structurele rol: stabiliseert buitenmembraan, en biedt bacterie
bescherming tegen host stoffen. O-antigen (variabel deel), zorgt voor
immuunrespons, maar kunnen ook makkelijk muteren om aan immuunrespons
te ontsnappen. Lipid A is toxisch voor de host en kan leiden tot sepsis: heel
heftig reageren op infectie.
Porines
Dit zijn eiwitten in het buitenmembraan, een soort kanalen die wordt gebruikt voor transport
van opgeloste stoffen door middel van diffusie. Sommige zijn niet specifiek en laten van alles
door, sommige wel specifiek voor bepaalde stoffen. Het zijn vaak trimeren, bestaande uit
drie subunits.
Sommige bacteriën hebben geen celwand. Hierbij zitten extra sterols (rigide structuren) in
het plasmamembraan die extra stevigheid biedt.
