Microbiologie
Deel I: Algemene inleiding
Doelstellingen:
- Je kan voorbeelden geven die de microbiologie als wetenschap koppelen aan het
alledaagse leven
o Antibiotica, vaccinaties
o Voedselvergiftiging
o Anthrax of bioterrorisme
o Kaas, wijn en bier
o Belang bij opwarming van de aarde
o Hygiëne
o Productie van biobrandstoffen
- Je kan een aantal van de grote mijlpalen uit de geschiedenis van de microbiologie
opnoemen en hun belang ervan uitleggen
- Je kan een aantal redenen aanhalen waarom microbiologie ‘an evolving science’ is
o Eerst ontdekking van enkele genomen, nu focus op metagenoom analyses van
omgevingsstalen
Hoofdstuk 1: Microbial life: Origin and discovery
1.1. From Germ to Genome: What is a Microbe?
Tabel 1.1: een aantal typische afmetingen. Vergeet niet: een bacterie is ongeveer 1 micrometer groot.
Micro-organismen omvatten veel verschillende soorten organismen
- Prokaryoten (cellen zonder kern): bacteriën, archaea
- Sommige eukaryoten (cellen met een kern): algen, schimmels, protisten → minder relevant
voor dit opleidingsonderdeel
- Virussen en prionen (acellulaire entiteiten)
→ De bacteriën, archae en eukaryoten – bekend als de drie “domeinen” – evolueerden vanuit
een gemeenschappelijke voorouderlijke cel
Haemophilus influenzae is de eerste bacterie van wie het genoom is bepaald
- Meer info komt later, kunnen identificeren
- Deze bacterie kan verschillende infecties veroorzaken.
1
, o Ze wordt door hoesten en niezen van de ene op de andere persoon overgebracht
o Soms veroorzaken ze hersenvliesontsteking
o Daarom bestaat er een vaccin tegen, maar niet tegen alle stammen van deze soort
- Genoom = totale genetische informatie in het chromosomaal DNA van een organisme
o Genen in genoom en sequentie van DNA zegt veel over groei van microbe
- Metagenoom = verzameling sequenties direct uit de omgeving genomen
o Micro-organismen zijn verwant
1.2. Microbes shape human history
Micro-organismen hebben menselijke culturen gevormd sinds onze vroegste beschavingen
- Gisten en bacteriën leverden gefermenteerde voedingsmiddelen en dranken en bedorven
vlees en wijn op
- “Steenetende” bacteriën (lithotrofen) hielpen de metaalwinning en beschadigden oude
steenmonumenten
- Allerlei soorten microben veroorzaakten ziekten en hongersnoden
o 14de eeuw: builenpest door Yersinia pestis
o 19de eeuw: tuberculose door Mycobacterium tuberculosis
o Vandaag: acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) door human
immunodeficiency virus (HIV)
Geschiedenis
- Robert Hooke (1635 – 1703):
o Toonde de wereld een eerste keer de
vormenrijkdom van de microwereld
o → cellen (belang van microscopen)
- Antonie van Leeuwenhoek (1632 – 1723):
o De uitvinding van de microscoop maakte
dierckens zichtbaar
- Theorie van spontaneous generation: hebben
microben ouders?
o De theorie van spontane generatie suggereerde
dat levende wezens konden ontstaan zonder ouders
o Francesco Redi (jaren 1660) toonde aan dat maden in rottend vlees nakomelingen
waren van vliegen
o Lazzaro Spallanzani (jaren 1760) toonde aan dat een verzegelde fles vleesbouillon
gesteriliseerd na koken geen microben kon laten groeien
- Louis Pasteur (1822 – 1895):
o Generatio spontanea ontkracht
o Microben in de lucht → vermijden door zwanenhals
o Pasteuriseren en fermentatie
▪ Fermentatie = proces waarbij
microben energie winnen
door suikers om te zetten in
alcohol
2
, 1.3. Medical microbiology
- Robert Koch (1843 – 1910):
o De postulaten van Koch koppelen pathogene microben aan een ziektebeeld
(dodelijke bacteriën)
o 1. De ziekteverwekker moet in alle gevallen van de ziekte aanwezig zijn, maar mag
niet worden aangetroffen in gezonde organismen
o 2. De ziekteverwekker moet kunnen worden geïsoleerd en in een zuivere kweek
buiten het lichaam van de gastheer worden gebracht
o 3. Wanneer de geïsoleerde ziekteverwekker wordt ingeënt in een gezond, vatbaar
organisme, moet deze dezelfde ziekte veroorzaken
o 4. De ziekteverwekker moet opnieuw geïsoleerd kunnen worden uit het
experimenteel besmette organisme en moet hetzelfde zijn als de oorspronkelijk
ziekteverwekker
o Gaan in eerste instantie niet op voor een virus → gastheercel nodig
- Angelina en Walther Hesse waren de eersten die ager gebruikten als geleermiddel om
vloeibaar kweekmedium te stollen
o Bacteriën kweken in reincultuur maakte gedetailleerde studie mogelijk
- Julius Petri ontwikkelde de dubbelzijdige petrischaal die zijn naam draag
- Geschiedenis van vaccinatie:
o In de 18de eeuw besmette pokken een groot deel van de Europese bevolking.
o Lady Mary Montagu introduceerde de praktijk van pokkeninenting in Europa in 1717.
o Edward Jenner (1749-1823) besmette patiënten opzettelijk met materiaal dat hij
verzamelde uit koepokkenlaesies.
o De praktijk van koepokkeninenting werd vaccinatie genoemd (van Latijnse vacca
voor "koe").
- Louis Pasteur:
o Ontwikkelde de eerste vaccins op basis van (verzwakte) stammen van microben
▪ Cholera bij gevogelte
▪ Hondsdolheid
o Immunisatie is het stimuleren van een immuunrespons door opzettelijke inenting met
een verzwakt pathogeen
Antiseptica en antibiotica
- In 1847 beval Ignaz Semmelweis artsen om hun handen te wassen met chloor, een
antiseptisch middel.
3
, o De sterftecijfers daalden.
- In 1865 ontwikkelde Joseph Lister carbolzuur om wonden te behandelen en chirurgische
instrumenten te reinigen
- In 1929 ontdekte Alexander Fleming dat Penicilium-schimmel een stof produceert die
bacteriën doodt
Ontdekking van virussen
- In 1892 bestudeerde Dmitri Ivanovsky de takabsmosaicziekte
o Hij ontdekte dat het transmissiemiddel door een porseleinfilter van 0,1 µm kon gaan
dat alle bekende microben blokkeerde
1.4. Environment and ecology
Grondlegger microbiële ecologie
- Sergei Winogradsky (1856 – 1953)
- Speciale kolom:
o Winogradsky kolom
- Micro-organismen zijn de basis van zowat elk
ecosysteem:
o De nood aan zuurstof als elektronenacceptor
kan door andere stoffen gelenigd worden
o De stikstofcyclus wordt door bacteriën
voortgestuwd
Microbial endosymbiosis
- Endosymbionts zijn microben die in een groter gastheerorganisme leven.
o Endosymbiotische bacteriën bekend als rhizobia induceren de wortels van
peulvruchten om speciale knobbeltjes te vormen om bacteriële stikstoffixatie te
vergemakkelijken.
o Endosymbiotische microben leveren essentiële voedingsbijdragen aan bepaalde
gastdieren.
▪ Herkauwers zoals vee, evenals insecten zoals termieten, hebben
spijsverteringsbacteriën nodig om cellulose en andere plantenpolymeren af te
breken.
▪ Menselijke darmbacteriën zoals Escherichia coli en Bacteroides soorten
groeien als complexe gemeenschappen, of biofilms, die positief bijdragen aan
de menselijke gezondheid.
1.5. The microbial family tree
- Het 5 rijken systeem werd drastisch aangepast door Lynn Marfulis
(1938 – 2011)
o Ze stelde voor dat eukaryote organellen, zoals
mitochondriën en chloroplasten, geëvolueerd zijn door
4
Deel I: Algemene inleiding
Doelstellingen:
- Je kan voorbeelden geven die de microbiologie als wetenschap koppelen aan het
alledaagse leven
o Antibiotica, vaccinaties
o Voedselvergiftiging
o Anthrax of bioterrorisme
o Kaas, wijn en bier
o Belang bij opwarming van de aarde
o Hygiëne
o Productie van biobrandstoffen
- Je kan een aantal van de grote mijlpalen uit de geschiedenis van de microbiologie
opnoemen en hun belang ervan uitleggen
- Je kan een aantal redenen aanhalen waarom microbiologie ‘an evolving science’ is
o Eerst ontdekking van enkele genomen, nu focus op metagenoom analyses van
omgevingsstalen
Hoofdstuk 1: Microbial life: Origin and discovery
1.1. From Germ to Genome: What is a Microbe?
Tabel 1.1: een aantal typische afmetingen. Vergeet niet: een bacterie is ongeveer 1 micrometer groot.
Micro-organismen omvatten veel verschillende soorten organismen
- Prokaryoten (cellen zonder kern): bacteriën, archaea
- Sommige eukaryoten (cellen met een kern): algen, schimmels, protisten → minder relevant
voor dit opleidingsonderdeel
- Virussen en prionen (acellulaire entiteiten)
→ De bacteriën, archae en eukaryoten – bekend als de drie “domeinen” – evolueerden vanuit
een gemeenschappelijke voorouderlijke cel
Haemophilus influenzae is de eerste bacterie van wie het genoom is bepaald
- Meer info komt later, kunnen identificeren
- Deze bacterie kan verschillende infecties veroorzaken.
1
, o Ze wordt door hoesten en niezen van de ene op de andere persoon overgebracht
o Soms veroorzaken ze hersenvliesontsteking
o Daarom bestaat er een vaccin tegen, maar niet tegen alle stammen van deze soort
- Genoom = totale genetische informatie in het chromosomaal DNA van een organisme
o Genen in genoom en sequentie van DNA zegt veel over groei van microbe
- Metagenoom = verzameling sequenties direct uit de omgeving genomen
o Micro-organismen zijn verwant
1.2. Microbes shape human history
Micro-organismen hebben menselijke culturen gevormd sinds onze vroegste beschavingen
- Gisten en bacteriën leverden gefermenteerde voedingsmiddelen en dranken en bedorven
vlees en wijn op
- “Steenetende” bacteriën (lithotrofen) hielpen de metaalwinning en beschadigden oude
steenmonumenten
- Allerlei soorten microben veroorzaakten ziekten en hongersnoden
o 14de eeuw: builenpest door Yersinia pestis
o 19de eeuw: tuberculose door Mycobacterium tuberculosis
o Vandaag: acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) door human
immunodeficiency virus (HIV)
Geschiedenis
- Robert Hooke (1635 – 1703):
o Toonde de wereld een eerste keer de
vormenrijkdom van de microwereld
o → cellen (belang van microscopen)
- Antonie van Leeuwenhoek (1632 – 1723):
o De uitvinding van de microscoop maakte
dierckens zichtbaar
- Theorie van spontaneous generation: hebben
microben ouders?
o De theorie van spontane generatie suggereerde
dat levende wezens konden ontstaan zonder ouders
o Francesco Redi (jaren 1660) toonde aan dat maden in rottend vlees nakomelingen
waren van vliegen
o Lazzaro Spallanzani (jaren 1760) toonde aan dat een verzegelde fles vleesbouillon
gesteriliseerd na koken geen microben kon laten groeien
- Louis Pasteur (1822 – 1895):
o Generatio spontanea ontkracht
o Microben in de lucht → vermijden door zwanenhals
o Pasteuriseren en fermentatie
▪ Fermentatie = proces waarbij
microben energie winnen
door suikers om te zetten in
alcohol
2
, 1.3. Medical microbiology
- Robert Koch (1843 – 1910):
o De postulaten van Koch koppelen pathogene microben aan een ziektebeeld
(dodelijke bacteriën)
o 1. De ziekteverwekker moet in alle gevallen van de ziekte aanwezig zijn, maar mag
niet worden aangetroffen in gezonde organismen
o 2. De ziekteverwekker moet kunnen worden geïsoleerd en in een zuivere kweek
buiten het lichaam van de gastheer worden gebracht
o 3. Wanneer de geïsoleerde ziekteverwekker wordt ingeënt in een gezond, vatbaar
organisme, moet deze dezelfde ziekte veroorzaken
o 4. De ziekteverwekker moet opnieuw geïsoleerd kunnen worden uit het
experimenteel besmette organisme en moet hetzelfde zijn als de oorspronkelijk
ziekteverwekker
o Gaan in eerste instantie niet op voor een virus → gastheercel nodig
- Angelina en Walther Hesse waren de eersten die ager gebruikten als geleermiddel om
vloeibaar kweekmedium te stollen
o Bacteriën kweken in reincultuur maakte gedetailleerde studie mogelijk
- Julius Petri ontwikkelde de dubbelzijdige petrischaal die zijn naam draag
- Geschiedenis van vaccinatie:
o In de 18de eeuw besmette pokken een groot deel van de Europese bevolking.
o Lady Mary Montagu introduceerde de praktijk van pokkeninenting in Europa in 1717.
o Edward Jenner (1749-1823) besmette patiënten opzettelijk met materiaal dat hij
verzamelde uit koepokkenlaesies.
o De praktijk van koepokkeninenting werd vaccinatie genoemd (van Latijnse vacca
voor "koe").
- Louis Pasteur:
o Ontwikkelde de eerste vaccins op basis van (verzwakte) stammen van microben
▪ Cholera bij gevogelte
▪ Hondsdolheid
o Immunisatie is het stimuleren van een immuunrespons door opzettelijke inenting met
een verzwakt pathogeen
Antiseptica en antibiotica
- In 1847 beval Ignaz Semmelweis artsen om hun handen te wassen met chloor, een
antiseptisch middel.
3
, o De sterftecijfers daalden.
- In 1865 ontwikkelde Joseph Lister carbolzuur om wonden te behandelen en chirurgische
instrumenten te reinigen
- In 1929 ontdekte Alexander Fleming dat Penicilium-schimmel een stof produceert die
bacteriën doodt
Ontdekking van virussen
- In 1892 bestudeerde Dmitri Ivanovsky de takabsmosaicziekte
o Hij ontdekte dat het transmissiemiddel door een porseleinfilter van 0,1 µm kon gaan
dat alle bekende microben blokkeerde
1.4. Environment and ecology
Grondlegger microbiële ecologie
- Sergei Winogradsky (1856 – 1953)
- Speciale kolom:
o Winogradsky kolom
- Micro-organismen zijn de basis van zowat elk
ecosysteem:
o De nood aan zuurstof als elektronenacceptor
kan door andere stoffen gelenigd worden
o De stikstofcyclus wordt door bacteriën
voortgestuwd
Microbial endosymbiosis
- Endosymbionts zijn microben die in een groter gastheerorganisme leven.
o Endosymbiotische bacteriën bekend als rhizobia induceren de wortels van
peulvruchten om speciale knobbeltjes te vormen om bacteriële stikstoffixatie te
vergemakkelijken.
o Endosymbiotische microben leveren essentiële voedingsbijdragen aan bepaalde
gastdieren.
▪ Herkauwers zoals vee, evenals insecten zoals termieten, hebben
spijsverteringsbacteriën nodig om cellulose en andere plantenpolymeren af te
breken.
▪ Menselijke darmbacteriën zoals Escherichia coli en Bacteroides soorten
groeien als complexe gemeenschappen, of biofilms, die positief bijdragen aan
de menselijke gezondheid.
1.5. The microbial family tree
- Het 5 rijken systeem werd drastisch aangepast door Lynn Marfulis
(1938 – 2011)
o Ze stelde voor dat eukaryote organellen, zoals
mitochondriën en chloroplasten, geëvolueerd zijn door
4
