Hoofdstuk 1: micro-organismen
Micro-organismen, de kleine titanen van de aarde
Micro-organismen zijn:
• Oudste levensvorm op de aarde
• Grootste deel van de biomassa van de aarde
• ~ 2 * 1030 microbiële cellen op aarde
• Omringen planten en dieren
• Beïnvloeden het menselijke leven: infectieziekten, voedsel en water, bodems,
diergezondheid, brandstof, etc.
LUCA = last universal common ancestor.
→ Voor LUCA was er ook al leven op aarde.
Vanaf LUCA heeft er een opsplitsing plaatsgevonden in 3
domeinen:
• Bacteriën
• Archaea:
o Bacterie-achtig, maar het zijn geen echte
bacteriën.
o Leven vaak onder extreme omstandigheden,
vb bij hoge temperaturen.
• Eukaryoten
Anoxygenic phototrophic bacteria: gebruiken licht als
energiebron zonder zuurstof te produceren.
Cyanobacterie: produceren zuurstof.
→ Maakt leven van eukaryoten (cellen met membraan en
kern) mogelijk.
Prokaryoten: bacteriën en archaea.
→ Hebben geen membraan-omhulde organellen, (membraan-omhulde structuren), geen celkern.
,Ribosomale RNA sequenties worden gebruikt om
evolutionaire relaties af te leiden
Woese ontdekte dat rRNA van methanogenen verschillen van bacteriën en eukarya’s.
• Noemde nieuwe groep Archaea.
• → Ontstaan van 3 domeinen: bacteria, archaea en eukarya.
Impact van micro-organismen op de menselijke
samenleving
Micro-organismen en menselijke gezondheid
In het menselijke lichaam zitten honderden miljarden bacteriën: 1 – 1,5 kg van ons lichaamsgewicht
zijn micro-organismen.
Micro-organismen in ons lichaam kunnen zorgen voor:
• Infecties
• Sepsis = bloedvergiftiging: levensbedreigende hevige afweerreactie op een infectie. Leidt tot
weefsel- en orgaanschade.
• Secreteren toxines
Darm-microbioom speelt een rol in: verteren van complexe koolhydraten, synthetiseren van
vitamines en andere voedingsstoffen, afweer, ziekte ontwikkeling (vb Alzheimer), enz.
→ Moet nog ontdekt worden welke functies het microbioom allemaal heeft in ons lichaam.
Fecale transplantaties kunnen gebruikt worden om het microbioom in de darm te herstellen.
Bacteriën kunnen leiden tot ziektes. Voorbeeld:
• Bacillus anthracis: antrax
• Bordetella pertussis: kinkhoest
• Clostridium botulinum: botulisme. Dit wordt veroorzaakt doordat de bacterie het
botulinumtoxine secreteert. Dit toxine werkt in op het zenuwstelsel.
• Helicobacter pylori: maagzweer
• MRSA = ziekenhuis bacterie. Mensen die ziekenhuis betreden met milde ziekte verkrijgen
een chronische ziekte wanneer geïnfecteerd.
,Micro-organismen en voedsel
Negatieve effecten:
• Kan voedsel bederf en door voedsel overgedragen ziekten veroorzaken.
• Oogst, opslag, veiligheid, preventie van bederf beïnvloed door microben.
Positieve effecten: verbetering van voedselveiligheid, conservering.
• Zuivelproducten: bv kaas, yoghurt, karnemelk.
• Andere voedselproducten, vb zuurkool, augurken, chocolade, etc.
Vb fermentatie van glucose: zie figuur.
Micro-organismen en landbouw
Veel aspecten van de landbouw zijn afhankelijk van microbiële activiteiten.
Voorbeelden:
• Bacteriën die stikstof fixeren. Vb bacteriën in wortelknollen van planten.
• Cellulose-afbrekende microben in de pens: zorgt ervoor dat runderen gras kunnen eten.
o Nadeel: productie van broeikasgassen (methaan) die worden uitgestoten door
runderen.
Micro-organismen en industrie
Voorbeelden:
• Biofilms: groei van bacteriën op ondergedompelde oppervlakten, vb leidingen, opslagtanks,
geïmplanteerde medische apparaten.
o Biofilm is moeilijk te verwijderen → verlies van product waar biofilm op zit.
• Industriële microbiologie: enorme groei van natuurlijk voorkomende microben om goedkope
producten te maken, vb antibiotica (vb penicilline), enzymen, chemicaliën.
• Biotechnologie: genetische gemodificeerde microben die hoogwaardige producten in kleine
hoeveelheden maken.
• Productie van biobrandstoffen, vb methaan, ethanol.
• Afvalwaterzuivering.
• Bio-remediatie: opruimen van verontreinigende stoffen via micro-organismen.
, Gebruik van micro-organismen
Voorbeelden:
• Micro-organismen vormen een bron van interessante producten: biologische producten en
chemicaliën.
• GMO = genetically modified organisms:
o Productie-gastheer voor recombinante eiwitten
o GMO als vaccin, vb levend verzwakte virussen, sporen, etc.
Voorbeelden micro-organismen:
• E. Coli
• Gist
• Bacillus
• Lactic acid bacteria
• Aspergillus
• Etc
Biologische omzettingen van grondstoffen met enkele koolstof naar
brandstoffen en chemicaliën
Er zijn bacteriën die methaan, methanol, CO2, … kunnen gebruiken als voedingsstof en deze
omzetten naar nuttige chemische producten.
Vb M. buryatense zet methaan om naar L-lactaat.
Vb CO2 consumerende bacteriën zoals gebruiken om CO2 uit de lucht te halen.
Micro-organismen als bron van interessante producten
Bekende producenten van interessante producten:
• Uit eigen collectie: micro-organismen die al aanwezig zijn in het labo.
• Cultuur collecties: cultuur afkomstig van bedrijven zoals ATCC (American Type Culture
Collection). Hier kan je gestandaardiseerde stammen bestellen die betrouwbaar zijn.
Onbekende producenten van potentiële interessante producten: kan je screenen.
• Cultuur collecties: minder bestudeerde of niet-gekarakteriseerde stammen screenen op
nieuwe activiteiten.
• Stammen verkregen door isolatie: nog niet gekarakteriseerd, en moet dus eerst nog
geïdentificeerd worden voordat hun potentieel duidelijk wordt.
o Nieuwe bacteriële stammen identificeren kan door deze te vergelijken met
referentiestammen uit collecties (zoals ATCC).
o Bij virussen kijkt met naar het verandert gedrag van cellen na virus infectie (=
cytopathogeen effect) voor identificatie van het virus.
Micro-organismen, de kleine titanen van de aarde
Micro-organismen zijn:
• Oudste levensvorm op de aarde
• Grootste deel van de biomassa van de aarde
• ~ 2 * 1030 microbiële cellen op aarde
• Omringen planten en dieren
• Beïnvloeden het menselijke leven: infectieziekten, voedsel en water, bodems,
diergezondheid, brandstof, etc.
LUCA = last universal common ancestor.
→ Voor LUCA was er ook al leven op aarde.
Vanaf LUCA heeft er een opsplitsing plaatsgevonden in 3
domeinen:
• Bacteriën
• Archaea:
o Bacterie-achtig, maar het zijn geen echte
bacteriën.
o Leven vaak onder extreme omstandigheden,
vb bij hoge temperaturen.
• Eukaryoten
Anoxygenic phototrophic bacteria: gebruiken licht als
energiebron zonder zuurstof te produceren.
Cyanobacterie: produceren zuurstof.
→ Maakt leven van eukaryoten (cellen met membraan en
kern) mogelijk.
Prokaryoten: bacteriën en archaea.
→ Hebben geen membraan-omhulde organellen, (membraan-omhulde structuren), geen celkern.
,Ribosomale RNA sequenties worden gebruikt om
evolutionaire relaties af te leiden
Woese ontdekte dat rRNA van methanogenen verschillen van bacteriën en eukarya’s.
• Noemde nieuwe groep Archaea.
• → Ontstaan van 3 domeinen: bacteria, archaea en eukarya.
Impact van micro-organismen op de menselijke
samenleving
Micro-organismen en menselijke gezondheid
In het menselijke lichaam zitten honderden miljarden bacteriën: 1 – 1,5 kg van ons lichaamsgewicht
zijn micro-organismen.
Micro-organismen in ons lichaam kunnen zorgen voor:
• Infecties
• Sepsis = bloedvergiftiging: levensbedreigende hevige afweerreactie op een infectie. Leidt tot
weefsel- en orgaanschade.
• Secreteren toxines
Darm-microbioom speelt een rol in: verteren van complexe koolhydraten, synthetiseren van
vitamines en andere voedingsstoffen, afweer, ziekte ontwikkeling (vb Alzheimer), enz.
→ Moet nog ontdekt worden welke functies het microbioom allemaal heeft in ons lichaam.
Fecale transplantaties kunnen gebruikt worden om het microbioom in de darm te herstellen.
Bacteriën kunnen leiden tot ziektes. Voorbeeld:
• Bacillus anthracis: antrax
• Bordetella pertussis: kinkhoest
• Clostridium botulinum: botulisme. Dit wordt veroorzaakt doordat de bacterie het
botulinumtoxine secreteert. Dit toxine werkt in op het zenuwstelsel.
• Helicobacter pylori: maagzweer
• MRSA = ziekenhuis bacterie. Mensen die ziekenhuis betreden met milde ziekte verkrijgen
een chronische ziekte wanneer geïnfecteerd.
,Micro-organismen en voedsel
Negatieve effecten:
• Kan voedsel bederf en door voedsel overgedragen ziekten veroorzaken.
• Oogst, opslag, veiligheid, preventie van bederf beïnvloed door microben.
Positieve effecten: verbetering van voedselveiligheid, conservering.
• Zuivelproducten: bv kaas, yoghurt, karnemelk.
• Andere voedselproducten, vb zuurkool, augurken, chocolade, etc.
Vb fermentatie van glucose: zie figuur.
Micro-organismen en landbouw
Veel aspecten van de landbouw zijn afhankelijk van microbiële activiteiten.
Voorbeelden:
• Bacteriën die stikstof fixeren. Vb bacteriën in wortelknollen van planten.
• Cellulose-afbrekende microben in de pens: zorgt ervoor dat runderen gras kunnen eten.
o Nadeel: productie van broeikasgassen (methaan) die worden uitgestoten door
runderen.
Micro-organismen en industrie
Voorbeelden:
• Biofilms: groei van bacteriën op ondergedompelde oppervlakten, vb leidingen, opslagtanks,
geïmplanteerde medische apparaten.
o Biofilm is moeilijk te verwijderen → verlies van product waar biofilm op zit.
• Industriële microbiologie: enorme groei van natuurlijk voorkomende microben om goedkope
producten te maken, vb antibiotica (vb penicilline), enzymen, chemicaliën.
• Biotechnologie: genetische gemodificeerde microben die hoogwaardige producten in kleine
hoeveelheden maken.
• Productie van biobrandstoffen, vb methaan, ethanol.
• Afvalwaterzuivering.
• Bio-remediatie: opruimen van verontreinigende stoffen via micro-organismen.
, Gebruik van micro-organismen
Voorbeelden:
• Micro-organismen vormen een bron van interessante producten: biologische producten en
chemicaliën.
• GMO = genetically modified organisms:
o Productie-gastheer voor recombinante eiwitten
o GMO als vaccin, vb levend verzwakte virussen, sporen, etc.
Voorbeelden micro-organismen:
• E. Coli
• Gist
• Bacillus
• Lactic acid bacteria
• Aspergillus
• Etc
Biologische omzettingen van grondstoffen met enkele koolstof naar
brandstoffen en chemicaliën
Er zijn bacteriën die methaan, methanol, CO2, … kunnen gebruiken als voedingsstof en deze
omzetten naar nuttige chemische producten.
Vb M. buryatense zet methaan om naar L-lactaat.
Vb CO2 consumerende bacteriën zoals gebruiken om CO2 uit de lucht te halen.
Micro-organismen als bron van interessante producten
Bekende producenten van interessante producten:
• Uit eigen collectie: micro-organismen die al aanwezig zijn in het labo.
• Cultuur collecties: cultuur afkomstig van bedrijven zoals ATCC (American Type Culture
Collection). Hier kan je gestandaardiseerde stammen bestellen die betrouwbaar zijn.
Onbekende producenten van potentiële interessante producten: kan je screenen.
• Cultuur collecties: minder bestudeerde of niet-gekarakteriseerde stammen screenen op
nieuwe activiteiten.
• Stammen verkregen door isolatie: nog niet gekarakteriseerd, en moet dus eerst nog
geïdentificeerd worden voordat hun potentieel duidelijk wordt.
o Nieuwe bacteriële stammen identificeren kan door deze te vergelijken met
referentiestammen uit collecties (zoals ATCC).
o Bij virussen kijkt met naar het verandert gedrag van cellen na virus infectie (=
cytopathogeen effect) voor identificatie van het virus.
