De structuur van bacteriële cellen EXAMENVRAAG
Micro-organismen:
- Bacteriën: prokaryoten
- Fungi: eukaryoten (leer van de fungi = mycologie)
- Virussen
- Parasieten: eukaryoten
Prokaryoten:
- Geen celkern
- Cytoplasma met bv. ribosomen, maar geen mitochondriën, chloroplasten, ER, golgi
en lysosomen
- Plasmide: antibioticaresistentie uitwisselen
- Peptidoglycanen in de celwand
Eukaryoten:
- Celkern
- Wel mitochondriën, chloroplasten, ER, golgi en lysosomen
- Geen peptidoglycanen
Antibacteriëel geneesmiddel werkt niet goed op fungi en antifungaal geneesmiddel werkt
niet goed op bacteriën
Meeste bacteriën 0,5-3 µm (pak groter dan de virussen, bv. 200 nm)
Kunnen we op verschillende manieren delen:
- Naast elkaar = diplococ (bv. Neisseria (genus) meningitidis (species))
- 2dimensionaal = streptococ (bv. Streptococcus agalactiae)
- 3dimensionaal (“druiventros”) = staphylococ (bv. Staphylococcus aureus)
bv. Bacillus anthracis = Anthrax = miltvuur / Clostridium botulinum
- Bacillen achter elkaar = streptobacil (bv. Lactobacillys bulgaricus)
bv. Vibrio cholerae bv. Borrelia burgdorferi
1
,Bacterie onderverdelen in 3 delen:
- Celmembraan (bevat een structuur die we niet hebben als mens/dier: celwand, ligt
buiten het celmembraan)
- Intern cytoplasma met ribosomen, een nucleaire regio,...
- Externe structuren (capsule, slijmlaag, flagel, fimbri,...)
Celwand
Kan verschillen: belangrijk voor identificatie/classificatie bacteriën en voor therapie
In celmembraan mens en dier lipofiele stof voor membraan fluïditeit (sterkte membraan):
cholesterol → meeste bacteria geen cholesterol in de celmembraan en zou dus snel
openspringen als het niet isotoon is binnen en buiten de bacterie → oplossing = celwand
(stevigheid, voorkomt barsten cel door osmose en vorm)
hypertoon milieu buiten bacterie dan krimpt bacterie
hypertoon in bacterie water van buiten naar binnen en bacterie springt open
Celwand bestaat uit: (1)
- Peptidoglycaan
- Buitenste membraan (niet bij elke bacterie)
- Periplasmatische ruimte = ruimte tussen die 2 membranen
Penicilline = meest gekende antibiotica → werkt in op peptidoglycaansynthese, goed doelwit
want mens en dier hebben dit niet dus minder neveneffecten
Peptidoglycaan of mureïne
Peptidoglycaanlaag bestaat uit:
- Glycaan → 2 suikers: N-acetylglucosamine (NAG) en N-acetylmuramic zuur (NAM)
→ wordt herhaald: polymeer (sugar backbone), daaronder nog zo'n polymeer, niet
zo sterk, moeten met elkaar verbonden worden om sterk te worden → gecrosslinked
door tetrapeptiden (de AZen komen enkel op de NAM):
- L-alanine
- D-glutaminezuur
- Diaminopilemine zuur (gram - bacteriën) / L-lysine (gram + bacteriën)
- D-alanine
→ op beide ketens, dan 3-4binding (peptidebrug) → diaminopilemine zuur / L-lysine
met D-alanine
2
,Enkel op N-acetylglucosamine kan een aminozuur zoals L-alanine binden want hier kan
water afsplitsen en dan kan een amide brug (2)
Vancomycine en penicilline werken anders, maar wel beide op peptidoglycaansynthese
Antibiotica kan minder/beter werken bij gram +/gram - doordat de celwand verschilt
Uitzondering: bacterie zonder celwand, bv. Mycoplasma pneumodae → geen
peptidoglycaanlaagje (penicilline werkt niet)
Microscopisch kan je snel gramkleuring doen op + of - te bepalen
Gram -
- DAP en D-alanine gaan rechtstreeks binden, geen AZ tussen, meestal geen
oligopeptidebrug
- bv. Escherichia Coli (staaf)
Gram +
- L-lysine, bv. 5 glycines (oligopeptidebrug) tussen binding met D-alanine
bv. bij Staphylococcus aureus
3dimensionaal zie je een heel netwerk ⇒ sterkte bacterie
(3) Gram positieve bacteriën
Dikke peptidoglycaanlaag (90% van de celwand, 20-80 nm (= dik)) met antennes:
lipoteichoïne zuren, vertrekkend vanuit fosfolipiden / teichoïne zuren vertrekken vanuit
peptidoglycaanlaag
Ze bestaan uit polymeren van ribitol fosfaat of glycerol fosfaat (4)
Buitenkant bacterie, buitenkant cel waar variatie op zit = oppervlakte antigen, door die
fosfaatgroepen - geladen en kan Ca en Mg2+ binden en binnenbrengen in de bacterie
Porine = eiwit dat transport doorlaat zodat het binnen kan komen in cytoplasma bacterie
Eiwitten:
- Adhesiefactoren: eiwitten aan buitenkant voor adhesie (bacterie aan cel)
- Aanmaak van een capsule
- Penicilline binden proteïne (PBP) in celmembraan = eiwit dat nodig is om 3-4 binding
te maken (penicilline voorkomt 3-4binding en peptidoglycaan niet sterk dus bacterie
sterft)
(5) Gram negatieve bacteriën
Peptidoglycaanlaag op zelfde positie maar een pak dunner: 10-20% van de celwand (10 nm)
Buitenste membraan, met antennes die daaruit vertrekken: lipopolysacchariden
Ruimte tussen celmembraan en buitenste membraan = periplasmatische ruimte → bevat
peptidoglycaan, bepaalde toxines en katabolische enzymen ⇒ grotere moleculen kleiner
maken, grote geraken er niet goed door
Eiwitten “:
- Adhesiefactoren
- Aanmaak van een capsule
- PBP (nodig om peptidoglycaanlaag te maken)
Lipopolysacchariden = LPS = endotoxine (6)
3
, Basisstructuur bestaat uit 3 delen:
- Lipid A (NAG - NAG, met elkaar verbonden en fosfaatgroepen erop + C14
myristinezuren (kortketenvetzuren)) → minste variatie
= een endotoxine → toxisch voor mensen en dieren
- Core oligosaccharide/polysaccharide (bevat 10-15 heptose en octose suikers)
- O-antigen/somatisch antigen (bevat hexose suikers) → meeste variatie (belangrijk
voor serologische classificatie)
Bacterie met “O157” dan bv. “O100” → LPS soort van virulentiefactor (⇒ bepaald virulentie
bacterie = pathogeniciteit)
2 E. Coli’s:
- Positief effect: maakt vit K (nodig voor de bloedstolling) → in de darmen zorgen dat
gevaarlijke bacteriën niet kunnen aanhechten
- Andere ook in de darm ⇒ bloederige diarree ⇒ sterven, maakt toxines waaraan je
sterft (te maken met virulentiefactoren)
De locatie speelt ook een rol:
E. Coli in bloed aanwezig dan gaat lipid A shock geven ⇒ dier valt neer door BD daling ⇒ te
weinig zuurstof naar organen ⇒ multipel orgaanfalen (nieren/longen werken niet meer goed)
bv. bakster geven, moet steriel zijn: E. Coli in bakster dan kan je kiemen door verhitten dood
krijgen, kwartier 121°C (autoclaaf, stoom), maar lipid A is thermostabiel (dus moeten
aantonen met test dat er geen endotoxines aanwezig zijn)
Ampulles die je moet inspuiten eerst op heel korte tijd op 300° (droge hitte, hoge
temperatuur) verwarmd en bacteriën dood → afgekoeld, gevuld en dichtgemaakt
Endotoxines enkel gevaarlijk als ze in het bloed komen (in bv. darm maakt het niet uit, zit vol
met E. Coli’s die lipid A bevatten), stel wonde en gram negatieve bacteriën er in → kan die
shock geven
Functie LPS:
- Negatief geladen, kan zorgen voor aanhechting aan weefsels
- Is een antigen, antigenische variatie
- Aan buitenkant antennes, overal fosfaatgroepen → 2 fosfaatgroepen (negatief en
negatief) stoten af dus gaat niet ⇒ daartussen Ca2+ aanwezig, 2 negatieve ladingen
geneutraliseerd en antennes kunnen mooi naast elkaar blijven staan (voordeel: soort
antennes waarlangs grote moleculen moeilijk binnenraken (zoals antibioticum))
Bv. Pseudomonas aeruginosa is gram -, bevat LPS, veroorzaakt oorinfectie bij
honden (antibioticum geven, moet het binnenkrijgen, 1 van die stoffen = EDTA
(EthyleenDiamineTetra-Azijnzuur), neemt Ca2+ mee, stoten elkaar af en antibioticum
kan gemakkelijker binnengaan), dus EDTA in oordruppels is een goede combinatie
Gram staining
Staal dier (met staaf en coc) → welke bacterie heeft de ziekte veroorzaakt? → gram kleuring
(+ of -?) → belangrijk om te weten welke kiem en welke behandeling (bv. antibiotica die
enkel werken tegen gram + (kan ook tegen beide))
Stap 1: Crystal violet bevat quaternair ammonium, quaternaire
stikstof, positieve lading en bindt met bacterie thv
LPS/teichoïnezuren/fosfolipide/DNA/eiwitten (- geladen) → kleurt
staaf en coc
4
Micro-organismen:
- Bacteriën: prokaryoten
- Fungi: eukaryoten (leer van de fungi = mycologie)
- Virussen
- Parasieten: eukaryoten
Prokaryoten:
- Geen celkern
- Cytoplasma met bv. ribosomen, maar geen mitochondriën, chloroplasten, ER, golgi
en lysosomen
- Plasmide: antibioticaresistentie uitwisselen
- Peptidoglycanen in de celwand
Eukaryoten:
- Celkern
- Wel mitochondriën, chloroplasten, ER, golgi en lysosomen
- Geen peptidoglycanen
Antibacteriëel geneesmiddel werkt niet goed op fungi en antifungaal geneesmiddel werkt
niet goed op bacteriën
Meeste bacteriën 0,5-3 µm (pak groter dan de virussen, bv. 200 nm)
Kunnen we op verschillende manieren delen:
- Naast elkaar = diplococ (bv. Neisseria (genus) meningitidis (species))
- 2dimensionaal = streptococ (bv. Streptococcus agalactiae)
- 3dimensionaal (“druiventros”) = staphylococ (bv. Staphylococcus aureus)
bv. Bacillus anthracis = Anthrax = miltvuur / Clostridium botulinum
- Bacillen achter elkaar = streptobacil (bv. Lactobacillys bulgaricus)
bv. Vibrio cholerae bv. Borrelia burgdorferi
1
,Bacterie onderverdelen in 3 delen:
- Celmembraan (bevat een structuur die we niet hebben als mens/dier: celwand, ligt
buiten het celmembraan)
- Intern cytoplasma met ribosomen, een nucleaire regio,...
- Externe structuren (capsule, slijmlaag, flagel, fimbri,...)
Celwand
Kan verschillen: belangrijk voor identificatie/classificatie bacteriën en voor therapie
In celmembraan mens en dier lipofiele stof voor membraan fluïditeit (sterkte membraan):
cholesterol → meeste bacteria geen cholesterol in de celmembraan en zou dus snel
openspringen als het niet isotoon is binnen en buiten de bacterie → oplossing = celwand
(stevigheid, voorkomt barsten cel door osmose en vorm)
hypertoon milieu buiten bacterie dan krimpt bacterie
hypertoon in bacterie water van buiten naar binnen en bacterie springt open
Celwand bestaat uit: (1)
- Peptidoglycaan
- Buitenste membraan (niet bij elke bacterie)
- Periplasmatische ruimte = ruimte tussen die 2 membranen
Penicilline = meest gekende antibiotica → werkt in op peptidoglycaansynthese, goed doelwit
want mens en dier hebben dit niet dus minder neveneffecten
Peptidoglycaan of mureïne
Peptidoglycaanlaag bestaat uit:
- Glycaan → 2 suikers: N-acetylglucosamine (NAG) en N-acetylmuramic zuur (NAM)
→ wordt herhaald: polymeer (sugar backbone), daaronder nog zo'n polymeer, niet
zo sterk, moeten met elkaar verbonden worden om sterk te worden → gecrosslinked
door tetrapeptiden (de AZen komen enkel op de NAM):
- L-alanine
- D-glutaminezuur
- Diaminopilemine zuur (gram - bacteriën) / L-lysine (gram + bacteriën)
- D-alanine
→ op beide ketens, dan 3-4binding (peptidebrug) → diaminopilemine zuur / L-lysine
met D-alanine
2
,Enkel op N-acetylglucosamine kan een aminozuur zoals L-alanine binden want hier kan
water afsplitsen en dan kan een amide brug (2)
Vancomycine en penicilline werken anders, maar wel beide op peptidoglycaansynthese
Antibiotica kan minder/beter werken bij gram +/gram - doordat de celwand verschilt
Uitzondering: bacterie zonder celwand, bv. Mycoplasma pneumodae → geen
peptidoglycaanlaagje (penicilline werkt niet)
Microscopisch kan je snel gramkleuring doen op + of - te bepalen
Gram -
- DAP en D-alanine gaan rechtstreeks binden, geen AZ tussen, meestal geen
oligopeptidebrug
- bv. Escherichia Coli (staaf)
Gram +
- L-lysine, bv. 5 glycines (oligopeptidebrug) tussen binding met D-alanine
bv. bij Staphylococcus aureus
3dimensionaal zie je een heel netwerk ⇒ sterkte bacterie
(3) Gram positieve bacteriën
Dikke peptidoglycaanlaag (90% van de celwand, 20-80 nm (= dik)) met antennes:
lipoteichoïne zuren, vertrekkend vanuit fosfolipiden / teichoïne zuren vertrekken vanuit
peptidoglycaanlaag
Ze bestaan uit polymeren van ribitol fosfaat of glycerol fosfaat (4)
Buitenkant bacterie, buitenkant cel waar variatie op zit = oppervlakte antigen, door die
fosfaatgroepen - geladen en kan Ca en Mg2+ binden en binnenbrengen in de bacterie
Porine = eiwit dat transport doorlaat zodat het binnen kan komen in cytoplasma bacterie
Eiwitten:
- Adhesiefactoren: eiwitten aan buitenkant voor adhesie (bacterie aan cel)
- Aanmaak van een capsule
- Penicilline binden proteïne (PBP) in celmembraan = eiwit dat nodig is om 3-4 binding
te maken (penicilline voorkomt 3-4binding en peptidoglycaan niet sterk dus bacterie
sterft)
(5) Gram negatieve bacteriën
Peptidoglycaanlaag op zelfde positie maar een pak dunner: 10-20% van de celwand (10 nm)
Buitenste membraan, met antennes die daaruit vertrekken: lipopolysacchariden
Ruimte tussen celmembraan en buitenste membraan = periplasmatische ruimte → bevat
peptidoglycaan, bepaalde toxines en katabolische enzymen ⇒ grotere moleculen kleiner
maken, grote geraken er niet goed door
Eiwitten “:
- Adhesiefactoren
- Aanmaak van een capsule
- PBP (nodig om peptidoglycaanlaag te maken)
Lipopolysacchariden = LPS = endotoxine (6)
3
, Basisstructuur bestaat uit 3 delen:
- Lipid A (NAG - NAG, met elkaar verbonden en fosfaatgroepen erop + C14
myristinezuren (kortketenvetzuren)) → minste variatie
= een endotoxine → toxisch voor mensen en dieren
- Core oligosaccharide/polysaccharide (bevat 10-15 heptose en octose suikers)
- O-antigen/somatisch antigen (bevat hexose suikers) → meeste variatie (belangrijk
voor serologische classificatie)
Bacterie met “O157” dan bv. “O100” → LPS soort van virulentiefactor (⇒ bepaald virulentie
bacterie = pathogeniciteit)
2 E. Coli’s:
- Positief effect: maakt vit K (nodig voor de bloedstolling) → in de darmen zorgen dat
gevaarlijke bacteriën niet kunnen aanhechten
- Andere ook in de darm ⇒ bloederige diarree ⇒ sterven, maakt toxines waaraan je
sterft (te maken met virulentiefactoren)
De locatie speelt ook een rol:
E. Coli in bloed aanwezig dan gaat lipid A shock geven ⇒ dier valt neer door BD daling ⇒ te
weinig zuurstof naar organen ⇒ multipel orgaanfalen (nieren/longen werken niet meer goed)
bv. bakster geven, moet steriel zijn: E. Coli in bakster dan kan je kiemen door verhitten dood
krijgen, kwartier 121°C (autoclaaf, stoom), maar lipid A is thermostabiel (dus moeten
aantonen met test dat er geen endotoxines aanwezig zijn)
Ampulles die je moet inspuiten eerst op heel korte tijd op 300° (droge hitte, hoge
temperatuur) verwarmd en bacteriën dood → afgekoeld, gevuld en dichtgemaakt
Endotoxines enkel gevaarlijk als ze in het bloed komen (in bv. darm maakt het niet uit, zit vol
met E. Coli’s die lipid A bevatten), stel wonde en gram negatieve bacteriën er in → kan die
shock geven
Functie LPS:
- Negatief geladen, kan zorgen voor aanhechting aan weefsels
- Is een antigen, antigenische variatie
- Aan buitenkant antennes, overal fosfaatgroepen → 2 fosfaatgroepen (negatief en
negatief) stoten af dus gaat niet ⇒ daartussen Ca2+ aanwezig, 2 negatieve ladingen
geneutraliseerd en antennes kunnen mooi naast elkaar blijven staan (voordeel: soort
antennes waarlangs grote moleculen moeilijk binnenraken (zoals antibioticum))
Bv. Pseudomonas aeruginosa is gram -, bevat LPS, veroorzaakt oorinfectie bij
honden (antibioticum geven, moet het binnenkrijgen, 1 van die stoffen = EDTA
(EthyleenDiamineTetra-Azijnzuur), neemt Ca2+ mee, stoten elkaar af en antibioticum
kan gemakkelijker binnengaan), dus EDTA in oordruppels is een goede combinatie
Gram staining
Staal dier (met staaf en coc) → welke bacterie heeft de ziekte veroorzaakt? → gram kleuring
(+ of -?) → belangrijk om te weten welke kiem en welke behandeling (bv. antibiotica die
enkel werken tegen gram + (kan ook tegen beide))
Stap 1: Crystal violet bevat quaternair ammonium, quaternaire
stikstof, positieve lading en bindt met bacterie thv
LPS/teichoïnezuren/fosfolipide/DNA/eiwitten (- geladen) → kleurt
staaf en coc
4
