BACTERIOLOGIE
HOOFDSTUK 1: MORFOLOGIE EN TAXONOMIE VAN BACTERIËN
OPBOUW VAN DE BACTERIËLE CEL
Bacteriële cel (1 μm) bevat 4 onderdelen:
- Cytoplasma met vrij DNA, zonder organellen
- Cytoplasmamembraan
- Celwand
- Uitwendige structuren: kapsel, pili en flagellen
Sommige bacteriën kunnen zich omvormen tot endosporen
CYTOPLASMA
- Nucleoïd: chromosoom en plasmiden
- Geen celorganellen, wel 70S ribosoom (< 30S + 50S subunit)
- Reserve-granules (bv glycogeen)
- Stofwisseling-intermediairen
- Basofiel
Nucleoïd = cytoplasma dat DNA bevat (DNA 10% van celvolume)
Plasmiden = kleine circulaire stukken DNA
CYTOPLASMAMEMBRAAN
- Fosfolipiden dubbellaag
- Geen sterolen → minder rigide en stevig
- Complexer dan eukaryoten → combinatie van functies
o Transport
o Metabolisme
o Mitose
TRANSPORT
Opname van voedingsstoffen en uitstoten van schadelijke stoffen
→ kleine afbraakproducten gaan door membraan
Passief transport = transport volgens de concentratiegradiënt
- Diffusie: kleine moleculen, bv water, O2 en CO2
- Gefaciliteerde diffusie: grotere moleculen, bv glucose, worden
gebonden aan een carrier (transporter of permease)
→ vormverandering van transporter → vrijzetten aan andere zijde van membraan
Actief transport = transport tegen de concentratiegradiënt in (ATP)
- Actief transport: via transportmoleculen of permeasen
- Groeptranslocatie (fosfotransferasesysteem): transport van meerdere suikers > fosfoenolpyruvaat
(PEP) → P-groep wordt overgedragen op enzymen in cascade → vorm → glucose binnenkomen
1
,METABOLISME
Membraan neemt in bacteriën de rol over van mitochondriën
Biosynthese (binnenzijde membraan)
- Structurele moleculen: DNA, lipiden, proteïnen
- Secretieproteïnen
o Uitscheiden als degradatieve enzymen → °opneembare voedingsstoffen
o Uitscheiden van toxines en andere virulentiefactoren
MITOSE
- Bacterieel DNA is vastgehecht aan celmembraan
- Celdeling: oude en nieuwe chromosoom hechten zich vast aan beide zijden van ingroeiend septum
→ elke dochtercel ontvangt 1 kopie van chromosoom
CELWAND
- Stevigheid, vorm en bescherming (zouden anders openbarsten door hoge inwendige osmotische druk)
- Opbouw bepaalt vorm van de bacterie (coccen, staaf, vibrio) en bescherming tegen toxische
substanties
- 2D-structuur rondom bacterie
Basismolecule van celwand in bacteriën: peptidoglycaan
1. < lange ketens aminozuren: disacharide: N-acetylglucosamine (NacGlc) en N-acetylmuraminezuur
(NacMur) + pentapeptidezijketen (op NacMur) (bv L-alanine → w omgezet in D-alanine)
→ °basiseenheid
2. Gebonden aan transmembranaire lipidencarrier → basiseenheid (polair) doorheen cytoplasma
(apolair) voeren
3. Discacharide koppelen aan polysacharide-ruggengraat van peptidoglycaan via transglycosylase
(polymerisatie)
4. Tetrapeptide cross-linking via peptidenzijketen met andere peptidenzijketens uit peptidoglycaanlaag
o Door transpeptidasen
Constante aanmaak van nieuw peptidoglycaan en afbraak van bestaande peptidoglycaanketens
- Enzymen: autolysines → bepalen vorm van bacterie en verantwoordelijk voor bacteriedodende effect
van celwandsynthese-inhiberende antibiotica
- Blokkering transpeptidasen door antibiotica → verzwakking celwand door blijvende inwerking
autolysine, met geen nieuwe vorming → openbarsten cel
Bacteriën worden aan de hand van celwand verdeeld in 5 groepen
1. Gram-positief
2. Gram-negatief
3. Zuurvast
4. Spirocheten
5. Bacteriën zonder celwand
2
, GRAM-POSITIEVE BACTERIËN
Gram-positief = blijven blauw bij gram-kleuring, ondanks toevoegen van ontkleurend solvent
→ aanwezigheid peptidoglycaan
- Meerdere lagen peptidoglycaan
o Bescherming → tegen schadelijke stoffen door zeeffunctie
o Stevigheid → bescherming tegen lysis
o Vorm
- Teichoïnezuur en lipoteichoïnezuur
o Wateroplosbare polymeren
o < ribitol-residuen of glycerol-residuen verbonden door fosfodiesterbindingen
o Bieden stevigheid en functioneren als aanhechtingsplaats voor extracellulaire moleculen
(bv adhesine) → bacterie kan zich vastzetten op oa slijmvliezen van gastheer
o Teichoïnezuur verankerd in celwand → doorheen peptidoglycaanlaag uitsteken
o Lipoteichoïnezuur verankerd in celmembraan → doorheen peptidoglycaanlaag uitsteken
- Bv meeste coccen
GRAM-NEGATIEVE BACTERIËN
Gram-negatief = verlies van blauwe kleur bij gram-kleuring, door toevoegen van ontkleurend solvent
→ minder aanwezigheid peptidoglycaan
- Slechts enkele lagen peptidoglycaan
o Stevigheid
o Vorm
o < minder dwarsverbindingen → geen bescherming door zeeffunctie
- Buitenste membraan met lipopolysachariden (LPS) en porines → stevigheid
o < lipidA: verankering LPS in buitenste membraan
▪ < disacharide + korte ketens VZ + fosfaatgroepen
▪ Stimulatie immuunsysteem → hoge dosis: veralgemeende intravasculaire coagulatie
→ °sepsis (shock na vrijkomen endotoxines)
▪ ‘endotoxine’
o < core: gebonden aan lipide A
▪ < korte ketens suikers
o < O-antigen: gebonden aan core
▪ < repeating units van 4-7 suikers
▪ Opwekken van specifieke antistoffen (Ab)
▪ Hydrofiele laag op oppervlak → uitsluiten hydrofobe bestanddelen
o Porines: voedingsstoffen in en uit de cel door hydrofiele laag
▪ Moleculen tot 700 D (dalton) kunnen peri-plasmatische ruimte bereiken
▪ Vit B12 uitz → via specifieke poriën
▪ Hydrofiele AB (antibiotica)
▪ Veranderingen in porines kunnen bijdragen aan antibioticaresistentie
o Antigene variabiliteit
o Meer bestand tegen schadelijke bestanddelen dan cytoplasmamembraan
- Peri-plasmatische ruimte: ruimte tussen buitenste membraan en cytoplasmamembraan
o < peptidoglycaanlaag
o < gelachtige oplossing van enzymen → voedselverwerking (afbraak macromoleculen)
o < enzymen → afbraak antibiotica
- Bv meeste staafjes
3
HOOFDSTUK 1: MORFOLOGIE EN TAXONOMIE VAN BACTERIËN
OPBOUW VAN DE BACTERIËLE CEL
Bacteriële cel (1 μm) bevat 4 onderdelen:
- Cytoplasma met vrij DNA, zonder organellen
- Cytoplasmamembraan
- Celwand
- Uitwendige structuren: kapsel, pili en flagellen
Sommige bacteriën kunnen zich omvormen tot endosporen
CYTOPLASMA
- Nucleoïd: chromosoom en plasmiden
- Geen celorganellen, wel 70S ribosoom (< 30S + 50S subunit)
- Reserve-granules (bv glycogeen)
- Stofwisseling-intermediairen
- Basofiel
Nucleoïd = cytoplasma dat DNA bevat (DNA 10% van celvolume)
Plasmiden = kleine circulaire stukken DNA
CYTOPLASMAMEMBRAAN
- Fosfolipiden dubbellaag
- Geen sterolen → minder rigide en stevig
- Complexer dan eukaryoten → combinatie van functies
o Transport
o Metabolisme
o Mitose
TRANSPORT
Opname van voedingsstoffen en uitstoten van schadelijke stoffen
→ kleine afbraakproducten gaan door membraan
Passief transport = transport volgens de concentratiegradiënt
- Diffusie: kleine moleculen, bv water, O2 en CO2
- Gefaciliteerde diffusie: grotere moleculen, bv glucose, worden
gebonden aan een carrier (transporter of permease)
→ vormverandering van transporter → vrijzetten aan andere zijde van membraan
Actief transport = transport tegen de concentratiegradiënt in (ATP)
- Actief transport: via transportmoleculen of permeasen
- Groeptranslocatie (fosfotransferasesysteem): transport van meerdere suikers > fosfoenolpyruvaat
(PEP) → P-groep wordt overgedragen op enzymen in cascade → vorm → glucose binnenkomen
1
,METABOLISME
Membraan neemt in bacteriën de rol over van mitochondriën
Biosynthese (binnenzijde membraan)
- Structurele moleculen: DNA, lipiden, proteïnen
- Secretieproteïnen
o Uitscheiden als degradatieve enzymen → °opneembare voedingsstoffen
o Uitscheiden van toxines en andere virulentiefactoren
MITOSE
- Bacterieel DNA is vastgehecht aan celmembraan
- Celdeling: oude en nieuwe chromosoom hechten zich vast aan beide zijden van ingroeiend septum
→ elke dochtercel ontvangt 1 kopie van chromosoom
CELWAND
- Stevigheid, vorm en bescherming (zouden anders openbarsten door hoge inwendige osmotische druk)
- Opbouw bepaalt vorm van de bacterie (coccen, staaf, vibrio) en bescherming tegen toxische
substanties
- 2D-structuur rondom bacterie
Basismolecule van celwand in bacteriën: peptidoglycaan
1. < lange ketens aminozuren: disacharide: N-acetylglucosamine (NacGlc) en N-acetylmuraminezuur
(NacMur) + pentapeptidezijketen (op NacMur) (bv L-alanine → w omgezet in D-alanine)
→ °basiseenheid
2. Gebonden aan transmembranaire lipidencarrier → basiseenheid (polair) doorheen cytoplasma
(apolair) voeren
3. Discacharide koppelen aan polysacharide-ruggengraat van peptidoglycaan via transglycosylase
(polymerisatie)
4. Tetrapeptide cross-linking via peptidenzijketen met andere peptidenzijketens uit peptidoglycaanlaag
o Door transpeptidasen
Constante aanmaak van nieuw peptidoglycaan en afbraak van bestaande peptidoglycaanketens
- Enzymen: autolysines → bepalen vorm van bacterie en verantwoordelijk voor bacteriedodende effect
van celwandsynthese-inhiberende antibiotica
- Blokkering transpeptidasen door antibiotica → verzwakking celwand door blijvende inwerking
autolysine, met geen nieuwe vorming → openbarsten cel
Bacteriën worden aan de hand van celwand verdeeld in 5 groepen
1. Gram-positief
2. Gram-negatief
3. Zuurvast
4. Spirocheten
5. Bacteriën zonder celwand
2
, GRAM-POSITIEVE BACTERIËN
Gram-positief = blijven blauw bij gram-kleuring, ondanks toevoegen van ontkleurend solvent
→ aanwezigheid peptidoglycaan
- Meerdere lagen peptidoglycaan
o Bescherming → tegen schadelijke stoffen door zeeffunctie
o Stevigheid → bescherming tegen lysis
o Vorm
- Teichoïnezuur en lipoteichoïnezuur
o Wateroplosbare polymeren
o < ribitol-residuen of glycerol-residuen verbonden door fosfodiesterbindingen
o Bieden stevigheid en functioneren als aanhechtingsplaats voor extracellulaire moleculen
(bv adhesine) → bacterie kan zich vastzetten op oa slijmvliezen van gastheer
o Teichoïnezuur verankerd in celwand → doorheen peptidoglycaanlaag uitsteken
o Lipoteichoïnezuur verankerd in celmembraan → doorheen peptidoglycaanlaag uitsteken
- Bv meeste coccen
GRAM-NEGATIEVE BACTERIËN
Gram-negatief = verlies van blauwe kleur bij gram-kleuring, door toevoegen van ontkleurend solvent
→ minder aanwezigheid peptidoglycaan
- Slechts enkele lagen peptidoglycaan
o Stevigheid
o Vorm
o < minder dwarsverbindingen → geen bescherming door zeeffunctie
- Buitenste membraan met lipopolysachariden (LPS) en porines → stevigheid
o < lipidA: verankering LPS in buitenste membraan
▪ < disacharide + korte ketens VZ + fosfaatgroepen
▪ Stimulatie immuunsysteem → hoge dosis: veralgemeende intravasculaire coagulatie
→ °sepsis (shock na vrijkomen endotoxines)
▪ ‘endotoxine’
o < core: gebonden aan lipide A
▪ < korte ketens suikers
o < O-antigen: gebonden aan core
▪ < repeating units van 4-7 suikers
▪ Opwekken van specifieke antistoffen (Ab)
▪ Hydrofiele laag op oppervlak → uitsluiten hydrofobe bestanddelen
o Porines: voedingsstoffen in en uit de cel door hydrofiele laag
▪ Moleculen tot 700 D (dalton) kunnen peri-plasmatische ruimte bereiken
▪ Vit B12 uitz → via specifieke poriën
▪ Hydrofiele AB (antibiotica)
▪ Veranderingen in porines kunnen bijdragen aan antibioticaresistentie
o Antigene variabiliteit
o Meer bestand tegen schadelijke bestanddelen dan cytoplasmamembraan
- Peri-plasmatische ruimte: ruimte tussen buitenste membraan en cytoplasmamembraan
o < peptidoglycaanlaag
o < gelachtige oplossing van enzymen → voedselverwerking (afbraak macromoleculen)
o < enzymen → afbraak antibiotica
- Bv meeste staafjes
3
