INGEVOEGDE INFORMATIE VANUIT BROCK
H1 p. 38-53, 54-61, 61-66, 67-71
H2 p. 74-107
H4 p. 144-156, 159-180
H5 p. 184-186, 187-189, 189-191, 191-198
H6 p. 225-232, 213-219
H7 p. 236-266
H8 p. 287-294, 270-281
H9 p. 297-306, 306-325
H10 p. 329-341, p. 344-346
H11 p. 363-366, 385-387
H13 p. 428-456
H15 p. 514-521, 544-547
H16 p. 574-578, 555-565
H17 p. 592-601, 614-618
H18 p. 622-625, 635-637, 640-642
H19 p. 647-654
H23 p. 780-785, 795-810
H24 p. 819-827, 845-847
H25 p. 850-866
, MICROBIOLOGIE-ALGEMEEN
ALGEMEEN
Microorganism [microbes]: levensvormen die te klein zijn om met het menselijk oog gezien te worden (µm)
o (ongedifferentieerd) eencellig, meercellig, complex, microbiële gemeenschap
o Microscopie en cultivering fundering in microbiologie
Microbiële kolonie: een zichtbare massa van genetisch identieke micro-organismen, gegroeid uit een enkele
oudercel op een voedingsmedium.
Microbiële cultuur: collectie van cellen gegroeid op een medium, een mengsel met essentiële nutriënten
Nomenclature volgens binomiaal system:
1. Genus names: zelfstandignaamwoord
2. Species epithets: bijvoegelijknaamwoord die kerneigenschap beschrijft
Taxonomie classificatie: genera, familie, order, classes, phyla, domain
• Soort: monofyletische groep, genomisch en fenotypisch coherent, duidelijk te onderscheiden van andere
soorten
> SSU rRNA of multilocus sequence analysis (MLSA)
> vergelijkende analyse op gen inhoud, synteny (volgorde van genen in genoom), G+C inhoud
GENOMICS
Genoom: volle set van genen (DNA segment dat codeert voor eiwit of RNA molecuul), georganiseerd in chromosomen.
[kleinste genomen behoren tot endosymbionten en parasieten]
> hoe kleiner genoom, hoe groter percentage genen voor translatie processen (eiwit genen > metabolische genen)
> hoe groter genoom, hoe meer genen voor transcriptie regulatie en signaal transductie
> prokaryoot (Bacteria & Archaea)
- Circulaire chromosomen in ophoping vormt het nucleotide
- Plasmiden dragen niet essentiële genen maar bieden vaak unieke eigenschap als antibioticaresistentie
> eukaryoot (Eukarya):
- organellen= membraan omsloten
- Meerdere lineaire DNA strengen opgeslagen in de membraan omsloten nucleus
Transcriptoom: mRNA
Proteoom: eiwitten
Metaboloom: metabolieten
Metagenomics: analyseert gehele DNA of RNA van sample/monster
Metagenoom: complete gen inhoud van microbiële gemeenschap
- Microbioom: collectie van prokaryotische cellen die mens draagt
- Mycobioom: collectie van schimmels die mens draagt
TRANSCRIPTIE
RNA polymerase: vormt fosfodiester binding tussen ribonucleotiden
> energie van hydrolyse van 2 fosfaat bindingen & groeirichting van 5’-->3’ (-OH)
1. RNA bevat ribose ipv. Deoxyribose
2. RNA bevat Uracil ipv. Thymine
> primaire structuur: volgorde nucleotiden
> secundaire structuur: vouwing, belangrijk voor functionele rol
Messenger (mRNA): genetische informatie van genoom voor eiwit synthese
Ribosomaal (rRNA): structurele en functionele rol
Transfer (tRNA): drager van aminozuren
,EIWITSYNTHESE
Ribosomen: eiwit + RNA complex, 2 subunits
>rRNA voor initiatie, subunit associatie, tRNA positionering en katalysering peptide binding
~Bacteria & Archaea~
▪ 30S [16S rRNA, 21 eiwitten] en 50S [5S en 23S rRNA, 31 eiwitten] subunits, samen intact 70S ribosoom
> 16S rRNA: faciliteert initiatie door baseparing met mRNA
> 23S rRNA: katalyseert peptidyl transferase in 50S, voor translocatie en interactie met elongatie factoren
I) INITIATIE [1 GTP]
▪ initiatiecomplex: 30S kleine-subunit + mRNA + tRNA en initiatie factoren IF1/2/3
> 50S grote subunit erbij tot 70S ribosoom
▪ ribosome binding site (RBS): sequentie van 3-9 nucleotiden voor start codon
> 5’einde mRNA complementair aan 3’einde 16S rRNA
> policystronisch mRNA meerdere RBS
II) ELONGATIE [translocatie= 2 GTP]
- Codon & anticodon: 3 nucleotiden tRNA en mRNA
- Polysome: meerdere ribosomen lezen mRNA tegelijk af
> mRNA bindt aan 30S subunit dmv. nucleotiden, tRNA interactie met 50S subunit
Acceptor site (A): tRNA bindt met elongatie factor EF-Tu
Peptide site (P): groeiende peptideketen aan voorgaande tRNA
Exit site (E): tRNA los na translocatie
III) TERMINATIE
▪ Release factor (TF): herkent stop codon en knipt polypeptide van tRNA
▪ Trans-translation (bacterie): bij afwezigheid stop codon produceert bacterie tmRNA die ribosoom bevrijd
> doet tRNA en mRNA na want draagt Alanine en kort te transleren sequentie met stop codon
> geproduceerde eiwit is defect en wordt afgebroken
IV) PROCESSING & TARGETING
▪ Chaprones: katalyseren vouwing proces (sterk geconserveerd in alle domeinen)
> (her)vouwing bij gedeeltelijke denaturatie/beschadiging, vorming multiproteïne complex, cofactor in enzym bouwen
heat shock protein: hervouwen voordat protease eiwit afbreekt
cold shock protein: voorkomt secundaire structuren in RNA die translatie blokkeren
V) SECRETIE
> Naar periplasma, cytoplasmatisch- of buiten membraan voor nutriënten transport of bioenergetische events
> uitscheiden toxinen en extracellulaire enzymen
▪ Translocases (bacterie & Archeae): transport specifieke eiwitten naar/door membraan
▪ Signaal sequentie: 15-20 residuen bij N-terminus markeert eiwit voor transport
- Positief geladen aminozuren, hydrofobe residuen en polair gebied
1. Sec: exporteert ongevouwen polypeptiden, bouwt integrale eiwitten in cytoplasmatisch membraan
>SecA= bindt ongevouwen polypeptiden, transporteert naar membraangebonden kanaal
2. Tat: transporteert gevouwen eiwitten door cytoplasmatisch membraan
3. SRP: bindt gevouwen peptiden die in membraan gebouwd moeten worden
> contratranslanslation= beweegt actief translerend ribosoom naar membraan
I) ABC-transporter (ATP hydrolyse):
>(1) cytoplasmatisch membraan transporter bindt specifiek eiwit, (2) buitenmembraan poriën, (3) membraan fusie eiwit
II) Eiwit van periplasma naar extracellulaire omgeving dmv. specifieke poriën [Sec/Tat]
III) secretie en injectie van toxische eiwitten (ATP hydrolyse)
IV) eiwitten en moleculen in andere cellen brengen (ATP hydrolyse): toxine/DNA door conjugatie of pilus structuur
V) autotransporter: eiwit gefuseerd aan transmembraan eiwit naar extracellulaire omgeving in ongevouwen vorm [Sec/Tat]
VI) eiwitten in cytoplasma van andere cellen injecteren: naald structuur met porie vormend eiwit door 2 membranen
, CELLULAIRE ORGANISATIE
> micro-organisme delen biochemische routes en metabolische processen, beheerst door vergelijkbare
thermodynamische beperkingen.
Cytoplasma: aquatisch mengsel van macromoleculen (eiwitten, vetten, nucleïnezuren, polysachariden), organische
moleculen, anorganische ionen en ribosomen
Ribosomen: faciliteert eiwitsynthese
Periplasma: ruimte tussen binnen- en buitenmembraan
I) CEL ENVELOP= gelaagde structuur om cytoplasma voor cellulaire interactie met externe omgeving
Functies: (1) nutriënt en afval transport, (2) energie bewaring, (3) cel vorm, (4) bescherming, (5) aanhechting
Cytoplasmatisch membraan: flexibele, selectief permeabel, scheidt interne cytoplasma van externe milieu [alle cellen]
> fosfolipiden bilaag: hydrofiele glycerolfosfaat met functionele groep & hydrofobe ketens
> integrale membraan eiwitten: hydrofoob domein door membraan en hydrofiele domeinen naar omgeving
- Transmembraan: steken membraan geheel over
- Perifere: los aan membraan oppervlakte door interactie met integrale eiwitten
▪ Transport eiwitten: accumuleer opgeloste stof tegen de concentratiegradiënt in [polaire/geladen moleculen]
> kanaal bestaande uit polypeptide met 12 domeinen ondergaat conformatie verandering
> Actief transport: tegen concentratie gradiënt in, kost energie
1) Simple: energie uit proton motive force met H+ als cotransporter [symport of antiport]
= opname lactose door lac permease
2) Groep translocatie: energie uit organische verbinding en substantie chemisch gemodificeerd
= phosphotransferase systeem fosforyleert substanties
3) ABC transport: substraat bindend eiwit, transmembraan eiwitkanaal, ATP-hydrolyserend eiwit
= hoge substraat affiniteit en specifiek
▪ Proton motive force: ladingscheiding over membraan door H+ & OH- splitsing
Pro- & eukaryoten: hydrofobe vetzuurketens via esterbinding aan glycerol, lipiden bilaag
Archaea: hydrofobe isoprenoid staarten via etherverbinding aan glycerol, lipide monolaag & ringstructuren mogelijk
Celwand: biedt structurele stevigheid tegen turgor druk, zeer permeabel [schimmels, planten, prokaryoten]
> tegen osmotische lysis, vorm behoud en stijfheid
S-laag: paracrystalline monolaag van in elkaar grijpende moleculen van eiwit of glycoproteïne (altijd buitenste laag)
Bacteriën: peptidoglycaan & buitenmembraan in gram-negatieven, S-laag ook mogelijk
Archaea: S-laag met unieke chemische structuren per functie
II) OPPERVLAKTE STRUCTUREN
Functies: ondersteund hechting, bescherming tegen omgeving stress, omgevingsdiffusie veranderen (tegen uitdroging),
bijdragen aan virulentie, beweging
Capsule/slijm laag: plakkerige laag bestaande uit polysachariden of eiwitten, buiten cel envelop gevormd
> polysachariden in matrix georganiseerd = capsule anders losse polysachariden coat = slijmlaag
Pili: filamenteuze structuren voor hechting, vorming pellicles (cel laag op vloeibaar oppv.) of biofilms
- fimbriae = korte pili die binding faciliteren
- conjugative pili = faciliteert genetische uitwisseling dmv. cel-tot-cel hechting tijdens conjugatie
- electrically conductive pili = rol in energy metabolisme door elektronen te sturen
- type IV pili = voor twitching motility voor beweging over hard oppervlakte
Hami (archaea): grijphaak voor hechting aan bodem voor genetwerkte biofilm
H1 p. 38-53, 54-61, 61-66, 67-71
H2 p. 74-107
H4 p. 144-156, 159-180
H5 p. 184-186, 187-189, 189-191, 191-198
H6 p. 225-232, 213-219
H7 p. 236-266
H8 p. 287-294, 270-281
H9 p. 297-306, 306-325
H10 p. 329-341, p. 344-346
H11 p. 363-366, 385-387
H13 p. 428-456
H15 p. 514-521, 544-547
H16 p. 574-578, 555-565
H17 p. 592-601, 614-618
H18 p. 622-625, 635-637, 640-642
H19 p. 647-654
H23 p. 780-785, 795-810
H24 p. 819-827, 845-847
H25 p. 850-866
, MICROBIOLOGIE-ALGEMEEN
ALGEMEEN
Microorganism [microbes]: levensvormen die te klein zijn om met het menselijk oog gezien te worden (µm)
o (ongedifferentieerd) eencellig, meercellig, complex, microbiële gemeenschap
o Microscopie en cultivering fundering in microbiologie
Microbiële kolonie: een zichtbare massa van genetisch identieke micro-organismen, gegroeid uit een enkele
oudercel op een voedingsmedium.
Microbiële cultuur: collectie van cellen gegroeid op een medium, een mengsel met essentiële nutriënten
Nomenclature volgens binomiaal system:
1. Genus names: zelfstandignaamwoord
2. Species epithets: bijvoegelijknaamwoord die kerneigenschap beschrijft
Taxonomie classificatie: genera, familie, order, classes, phyla, domain
• Soort: monofyletische groep, genomisch en fenotypisch coherent, duidelijk te onderscheiden van andere
soorten
> SSU rRNA of multilocus sequence analysis (MLSA)
> vergelijkende analyse op gen inhoud, synteny (volgorde van genen in genoom), G+C inhoud
GENOMICS
Genoom: volle set van genen (DNA segment dat codeert voor eiwit of RNA molecuul), georganiseerd in chromosomen.
[kleinste genomen behoren tot endosymbionten en parasieten]
> hoe kleiner genoom, hoe groter percentage genen voor translatie processen (eiwit genen > metabolische genen)
> hoe groter genoom, hoe meer genen voor transcriptie regulatie en signaal transductie
> prokaryoot (Bacteria & Archaea)
- Circulaire chromosomen in ophoping vormt het nucleotide
- Plasmiden dragen niet essentiële genen maar bieden vaak unieke eigenschap als antibioticaresistentie
> eukaryoot (Eukarya):
- organellen= membraan omsloten
- Meerdere lineaire DNA strengen opgeslagen in de membraan omsloten nucleus
Transcriptoom: mRNA
Proteoom: eiwitten
Metaboloom: metabolieten
Metagenomics: analyseert gehele DNA of RNA van sample/monster
Metagenoom: complete gen inhoud van microbiële gemeenschap
- Microbioom: collectie van prokaryotische cellen die mens draagt
- Mycobioom: collectie van schimmels die mens draagt
TRANSCRIPTIE
RNA polymerase: vormt fosfodiester binding tussen ribonucleotiden
> energie van hydrolyse van 2 fosfaat bindingen & groeirichting van 5’-->3’ (-OH)
1. RNA bevat ribose ipv. Deoxyribose
2. RNA bevat Uracil ipv. Thymine
> primaire structuur: volgorde nucleotiden
> secundaire structuur: vouwing, belangrijk voor functionele rol
Messenger (mRNA): genetische informatie van genoom voor eiwit synthese
Ribosomaal (rRNA): structurele en functionele rol
Transfer (tRNA): drager van aminozuren
,EIWITSYNTHESE
Ribosomen: eiwit + RNA complex, 2 subunits
>rRNA voor initiatie, subunit associatie, tRNA positionering en katalysering peptide binding
~Bacteria & Archaea~
▪ 30S [16S rRNA, 21 eiwitten] en 50S [5S en 23S rRNA, 31 eiwitten] subunits, samen intact 70S ribosoom
> 16S rRNA: faciliteert initiatie door baseparing met mRNA
> 23S rRNA: katalyseert peptidyl transferase in 50S, voor translocatie en interactie met elongatie factoren
I) INITIATIE [1 GTP]
▪ initiatiecomplex: 30S kleine-subunit + mRNA + tRNA en initiatie factoren IF1/2/3
> 50S grote subunit erbij tot 70S ribosoom
▪ ribosome binding site (RBS): sequentie van 3-9 nucleotiden voor start codon
> 5’einde mRNA complementair aan 3’einde 16S rRNA
> policystronisch mRNA meerdere RBS
II) ELONGATIE [translocatie= 2 GTP]
- Codon & anticodon: 3 nucleotiden tRNA en mRNA
- Polysome: meerdere ribosomen lezen mRNA tegelijk af
> mRNA bindt aan 30S subunit dmv. nucleotiden, tRNA interactie met 50S subunit
Acceptor site (A): tRNA bindt met elongatie factor EF-Tu
Peptide site (P): groeiende peptideketen aan voorgaande tRNA
Exit site (E): tRNA los na translocatie
III) TERMINATIE
▪ Release factor (TF): herkent stop codon en knipt polypeptide van tRNA
▪ Trans-translation (bacterie): bij afwezigheid stop codon produceert bacterie tmRNA die ribosoom bevrijd
> doet tRNA en mRNA na want draagt Alanine en kort te transleren sequentie met stop codon
> geproduceerde eiwit is defect en wordt afgebroken
IV) PROCESSING & TARGETING
▪ Chaprones: katalyseren vouwing proces (sterk geconserveerd in alle domeinen)
> (her)vouwing bij gedeeltelijke denaturatie/beschadiging, vorming multiproteïne complex, cofactor in enzym bouwen
heat shock protein: hervouwen voordat protease eiwit afbreekt
cold shock protein: voorkomt secundaire structuren in RNA die translatie blokkeren
V) SECRETIE
> Naar periplasma, cytoplasmatisch- of buiten membraan voor nutriënten transport of bioenergetische events
> uitscheiden toxinen en extracellulaire enzymen
▪ Translocases (bacterie & Archeae): transport specifieke eiwitten naar/door membraan
▪ Signaal sequentie: 15-20 residuen bij N-terminus markeert eiwit voor transport
- Positief geladen aminozuren, hydrofobe residuen en polair gebied
1. Sec: exporteert ongevouwen polypeptiden, bouwt integrale eiwitten in cytoplasmatisch membraan
>SecA= bindt ongevouwen polypeptiden, transporteert naar membraangebonden kanaal
2. Tat: transporteert gevouwen eiwitten door cytoplasmatisch membraan
3. SRP: bindt gevouwen peptiden die in membraan gebouwd moeten worden
> contratranslanslation= beweegt actief translerend ribosoom naar membraan
I) ABC-transporter (ATP hydrolyse):
>(1) cytoplasmatisch membraan transporter bindt specifiek eiwit, (2) buitenmembraan poriën, (3) membraan fusie eiwit
II) Eiwit van periplasma naar extracellulaire omgeving dmv. specifieke poriën [Sec/Tat]
III) secretie en injectie van toxische eiwitten (ATP hydrolyse)
IV) eiwitten en moleculen in andere cellen brengen (ATP hydrolyse): toxine/DNA door conjugatie of pilus structuur
V) autotransporter: eiwit gefuseerd aan transmembraan eiwit naar extracellulaire omgeving in ongevouwen vorm [Sec/Tat]
VI) eiwitten in cytoplasma van andere cellen injecteren: naald structuur met porie vormend eiwit door 2 membranen
, CELLULAIRE ORGANISATIE
> micro-organisme delen biochemische routes en metabolische processen, beheerst door vergelijkbare
thermodynamische beperkingen.
Cytoplasma: aquatisch mengsel van macromoleculen (eiwitten, vetten, nucleïnezuren, polysachariden), organische
moleculen, anorganische ionen en ribosomen
Ribosomen: faciliteert eiwitsynthese
Periplasma: ruimte tussen binnen- en buitenmembraan
I) CEL ENVELOP= gelaagde structuur om cytoplasma voor cellulaire interactie met externe omgeving
Functies: (1) nutriënt en afval transport, (2) energie bewaring, (3) cel vorm, (4) bescherming, (5) aanhechting
Cytoplasmatisch membraan: flexibele, selectief permeabel, scheidt interne cytoplasma van externe milieu [alle cellen]
> fosfolipiden bilaag: hydrofiele glycerolfosfaat met functionele groep & hydrofobe ketens
> integrale membraan eiwitten: hydrofoob domein door membraan en hydrofiele domeinen naar omgeving
- Transmembraan: steken membraan geheel over
- Perifere: los aan membraan oppervlakte door interactie met integrale eiwitten
▪ Transport eiwitten: accumuleer opgeloste stof tegen de concentratiegradiënt in [polaire/geladen moleculen]
> kanaal bestaande uit polypeptide met 12 domeinen ondergaat conformatie verandering
> Actief transport: tegen concentratie gradiënt in, kost energie
1) Simple: energie uit proton motive force met H+ als cotransporter [symport of antiport]
= opname lactose door lac permease
2) Groep translocatie: energie uit organische verbinding en substantie chemisch gemodificeerd
= phosphotransferase systeem fosforyleert substanties
3) ABC transport: substraat bindend eiwit, transmembraan eiwitkanaal, ATP-hydrolyserend eiwit
= hoge substraat affiniteit en specifiek
▪ Proton motive force: ladingscheiding over membraan door H+ & OH- splitsing
Pro- & eukaryoten: hydrofobe vetzuurketens via esterbinding aan glycerol, lipiden bilaag
Archaea: hydrofobe isoprenoid staarten via etherverbinding aan glycerol, lipide monolaag & ringstructuren mogelijk
Celwand: biedt structurele stevigheid tegen turgor druk, zeer permeabel [schimmels, planten, prokaryoten]
> tegen osmotische lysis, vorm behoud en stijfheid
S-laag: paracrystalline monolaag van in elkaar grijpende moleculen van eiwit of glycoproteïne (altijd buitenste laag)
Bacteriën: peptidoglycaan & buitenmembraan in gram-negatieven, S-laag ook mogelijk
Archaea: S-laag met unieke chemische structuren per functie
II) OPPERVLAKTE STRUCTUREN
Functies: ondersteund hechting, bescherming tegen omgeving stress, omgevingsdiffusie veranderen (tegen uitdroging),
bijdragen aan virulentie, beweging
Capsule/slijm laag: plakkerige laag bestaande uit polysachariden of eiwitten, buiten cel envelop gevormd
> polysachariden in matrix georganiseerd = capsule anders losse polysachariden coat = slijmlaag
Pili: filamenteuze structuren voor hechting, vorming pellicles (cel laag op vloeibaar oppv.) of biofilms
- fimbriae = korte pili die binding faciliteren
- conjugative pili = faciliteert genetische uitwisseling dmv. cel-tot-cel hechting tijdens conjugatie
- electrically conductive pili = rol in energy metabolisme door elektronen te sturen
- type IV pili = voor twitching motility voor beweging over hard oppervlakte
Hami (archaea): grijphaak voor hechting aan bodem voor genetwerkte biofilm
