College 1: Introductie Microbiologie
Microbiologie de wetenschap die zich bezig bezig houdt met het bestuderen van micro
organismen
Micro-organismen met de microscoop waarneembare organismen (eencellig/multi-cellulair)
Micro-organismen:
● Bacterien prokaryoten
● Gisten en schimmels eukaryoten
● Algen eukaryoten
● Protisten eencellige eukaryoten; protozoa
● (Virussen)
→ om leven te begrijpen: bestuderen basale processen
→ toegepaste microbiologie
Waarom zijn MOn bruikbaar:
● Zelfde basale principes als bijv. Humane cellen
● Makkelijk te kweken (genetische identiek (wel mutaties bij replicatie))
● Makkelijk bijv. Werking van genen bestuderen
○ Mutanten maken
Impact MB op dagelijks leven:
● 50% O2 productie
● Essentieel voor cycli van nutriënten en organisch materiaal
● Ziekteverwekkers
● Hulp bij verteren voedsel
● Productie enzymen in voedselindustrie
● Oplossing milieuproblemen (afbraak giftige verbindingen)
Principes MOn
1. MOn zijn essentieel voor ons leven
Bodemvruchtbaarheid (N2 fixatie&vertering), O2 productie, cycli elementen, onderdrukken
ziekten (mens, plant & dier (bijv. darmflora), afbraak olie op autowegen & plastic
2. MOn zijn overal
Feces, grond, lucht, drinkwater (niet urine & serum)
3. Lang niet alle MOn zijn te kweken
We kennen alleen de MOn goed die we kunnen kweken
→ weet je door metagenomics, bijv zeewater te sequencen, deel niet herkend
4. De diversiteit van MOn is enorm
Bijv 1 gram grond: 10000 genomen
5. Een bacterie wil: overleven, eten, zich vermenigvuldigen en DNA uitwisselen
(plasmiden & conjugatie)
Meeste bacteriën zijn niet gevaarlijk, pathogene bacteriën krijgen veel aandacht
1
,Ontwikkeling van de microbiologie
Hooke & van Leeuwenhoek: eerste microscopen
Edward jenner: melkmeisjes kregen geen smallpox, beschermd door koepokken: principe
vaccinatie
Louis Pasteur: verworp spontane generatie; vaccins tegen miltvuur; pasteurisatie; rol gist in
wijn; ontdekking streptococcen (klasse bacteriën)
Robert Koch: Reincultuur (individuele kolonies); tuberculose; miltvuur; stellingen van koch
Martinus Beijerinck: Principe verrijkingscultuur (isoleren van bacteriën uit geschikt
uitgangsmateriaal in zodanig milieu dat kweekomstandigheden voor het te isoleren
organisme optimaal zijn); ontdekker van veel bacteriën met speciale eigenschappen
Taxonomie van MOn
Structuur en morfologie
- vorm, grootte, flagellen (bac), Gramkleuring (bac), sporen (schimmels)
Biochemische en biofysische eigenschappen
- groei op suikers als C- en energiebron
- optimum temperatuur en pH
- aerobe en/of anaerobe groei
- gevormde producten bij ademhaling en gisting
Moderne taxonomie
- 16S rRNA sequentie
- Vetzuursamenstelling fosfolipiden (uit membranen)
- Genoom sequentie
- Metabolieten profiel
2
,Manier van groeien is ook afhankelijk van het medium
Microbiologische technieken
Reinstrijken (Koch)
Een cultuur of kolonie op een plaat met een enkele micro-organisme. Kolonie is
gevormd vanuit één enkele cel
Ophoping (Beijerinck)
Een methode om micro organisme te isoleren uit de natuur door gebruik te maken
van een specifiek kweekmedium en specifieke incubatie condities
Sterilisatie
Vochtige warmte (vloeistoffen)
Autoclaveren 20 - 40 min 120-110 0C
Pasteuriseren 30 min 63 0C
Koken 10 min 100 0C ;voor kleine hoev. vlst
Droge hitte (gepropt glaswerk, pipetten)
Droog steriliseren 2 – 4 uur 180°C
Straling (plastic petrischalen, voedsel)
ioniserende straling bv 60Co
Filtratie (hitte-gevoelige oplossingen, bv enzymen)
filtratie door een bacterie filter met een pore diameter van 0,2 μm
Afvlammen (entnaald, hals van een fles etc)
Sommige bacteriën zijn bestand tegen hitte-behandelingen
→ overleving via vorming endosporen
3
, Groei MOn:
Vloeibaar medium submerged Erlenmeyer, fermentor
Vast medium solid state Agar, (a)biotic surface
Algemeen groeimedium voor MOn bevat:
Koolstofbron, zouten, Stikstofbron, sporenelementen, Fosfaatbron, vitamines, Sulfaatbron
Synthetisch medium: weet precies wat en hoeveel erin zit
Complex medium: weet je niet precies
Groei is exponentieel
Groei wordt beïnvloed door: Temperatuur, pH, Samenstelling medium, O2 concentratie,
Concentratie afvalstoffen
Groei stopt als een van de benodigde stoffen op is in het medium: limiterende factor
Extremofiele bacteriën
● Bacteriën die optimaal groeien onder één of meerdere extreme omstandigheden
● Let op bv een hyperthermofiele bacterie groeit niet bij 37°C
● Bacteriën behoren vaak tot Archaebacteriën
min opt max
Hoge Temp Hyperthermofiel (°C ) 90 °C 106°C 113°C
Lage Temp Psychrofiel (°C ) 0°C 4°C 12°C
Hoge pH Alkalifiel (pH) 8.5 10 12
Lage pH Acidofiel (pH) <0 0.7 4
Hoge druk Barofiel (atm) 500 700 >1000 atm
Hoog zout Halofiel ([c]) 15% 25% 32% (saturation)
Waarom kunnen extremofiele bacteriën interessant zijn vanuit industrieel perspectief?
● Deze organismen zijn beter te gebruiken voor bepaalde industriële processen
● Enzymen van deze organisme werken beter onder extreme condities, bijv
vetafbrekende enzymen bij lage temperatuur
Aëroob / anaëroob
4
Microbiologie de wetenschap die zich bezig bezig houdt met het bestuderen van micro
organismen
Micro-organismen met de microscoop waarneembare organismen (eencellig/multi-cellulair)
Micro-organismen:
● Bacterien prokaryoten
● Gisten en schimmels eukaryoten
● Algen eukaryoten
● Protisten eencellige eukaryoten; protozoa
● (Virussen)
→ om leven te begrijpen: bestuderen basale processen
→ toegepaste microbiologie
Waarom zijn MOn bruikbaar:
● Zelfde basale principes als bijv. Humane cellen
● Makkelijk te kweken (genetische identiek (wel mutaties bij replicatie))
● Makkelijk bijv. Werking van genen bestuderen
○ Mutanten maken
Impact MB op dagelijks leven:
● 50% O2 productie
● Essentieel voor cycli van nutriënten en organisch materiaal
● Ziekteverwekkers
● Hulp bij verteren voedsel
● Productie enzymen in voedselindustrie
● Oplossing milieuproblemen (afbraak giftige verbindingen)
Principes MOn
1. MOn zijn essentieel voor ons leven
Bodemvruchtbaarheid (N2 fixatie&vertering), O2 productie, cycli elementen, onderdrukken
ziekten (mens, plant & dier (bijv. darmflora), afbraak olie op autowegen & plastic
2. MOn zijn overal
Feces, grond, lucht, drinkwater (niet urine & serum)
3. Lang niet alle MOn zijn te kweken
We kennen alleen de MOn goed die we kunnen kweken
→ weet je door metagenomics, bijv zeewater te sequencen, deel niet herkend
4. De diversiteit van MOn is enorm
Bijv 1 gram grond: 10000 genomen
5. Een bacterie wil: overleven, eten, zich vermenigvuldigen en DNA uitwisselen
(plasmiden & conjugatie)
Meeste bacteriën zijn niet gevaarlijk, pathogene bacteriën krijgen veel aandacht
1
,Ontwikkeling van de microbiologie
Hooke & van Leeuwenhoek: eerste microscopen
Edward jenner: melkmeisjes kregen geen smallpox, beschermd door koepokken: principe
vaccinatie
Louis Pasteur: verworp spontane generatie; vaccins tegen miltvuur; pasteurisatie; rol gist in
wijn; ontdekking streptococcen (klasse bacteriën)
Robert Koch: Reincultuur (individuele kolonies); tuberculose; miltvuur; stellingen van koch
Martinus Beijerinck: Principe verrijkingscultuur (isoleren van bacteriën uit geschikt
uitgangsmateriaal in zodanig milieu dat kweekomstandigheden voor het te isoleren
organisme optimaal zijn); ontdekker van veel bacteriën met speciale eigenschappen
Taxonomie van MOn
Structuur en morfologie
- vorm, grootte, flagellen (bac), Gramkleuring (bac), sporen (schimmels)
Biochemische en biofysische eigenschappen
- groei op suikers als C- en energiebron
- optimum temperatuur en pH
- aerobe en/of anaerobe groei
- gevormde producten bij ademhaling en gisting
Moderne taxonomie
- 16S rRNA sequentie
- Vetzuursamenstelling fosfolipiden (uit membranen)
- Genoom sequentie
- Metabolieten profiel
2
,Manier van groeien is ook afhankelijk van het medium
Microbiologische technieken
Reinstrijken (Koch)
Een cultuur of kolonie op een plaat met een enkele micro-organisme. Kolonie is
gevormd vanuit één enkele cel
Ophoping (Beijerinck)
Een methode om micro organisme te isoleren uit de natuur door gebruik te maken
van een specifiek kweekmedium en specifieke incubatie condities
Sterilisatie
Vochtige warmte (vloeistoffen)
Autoclaveren 20 - 40 min 120-110 0C
Pasteuriseren 30 min 63 0C
Koken 10 min 100 0C ;voor kleine hoev. vlst
Droge hitte (gepropt glaswerk, pipetten)
Droog steriliseren 2 – 4 uur 180°C
Straling (plastic petrischalen, voedsel)
ioniserende straling bv 60Co
Filtratie (hitte-gevoelige oplossingen, bv enzymen)
filtratie door een bacterie filter met een pore diameter van 0,2 μm
Afvlammen (entnaald, hals van een fles etc)
Sommige bacteriën zijn bestand tegen hitte-behandelingen
→ overleving via vorming endosporen
3
, Groei MOn:
Vloeibaar medium submerged Erlenmeyer, fermentor
Vast medium solid state Agar, (a)biotic surface
Algemeen groeimedium voor MOn bevat:
Koolstofbron, zouten, Stikstofbron, sporenelementen, Fosfaatbron, vitamines, Sulfaatbron
Synthetisch medium: weet precies wat en hoeveel erin zit
Complex medium: weet je niet precies
Groei is exponentieel
Groei wordt beïnvloed door: Temperatuur, pH, Samenstelling medium, O2 concentratie,
Concentratie afvalstoffen
Groei stopt als een van de benodigde stoffen op is in het medium: limiterende factor
Extremofiele bacteriën
● Bacteriën die optimaal groeien onder één of meerdere extreme omstandigheden
● Let op bv een hyperthermofiele bacterie groeit niet bij 37°C
● Bacteriën behoren vaak tot Archaebacteriën
min opt max
Hoge Temp Hyperthermofiel (°C ) 90 °C 106°C 113°C
Lage Temp Psychrofiel (°C ) 0°C 4°C 12°C
Hoge pH Alkalifiel (pH) 8.5 10 12
Lage pH Acidofiel (pH) <0 0.7 4
Hoge druk Barofiel (atm) 500 700 >1000 atm
Hoog zout Halofiel ([c]) 15% 25% 32% (saturation)
Waarom kunnen extremofiele bacteriën interessant zijn vanuit industrieel perspectief?
● Deze organismen zijn beter te gebruiken voor bepaalde industriële processen
● Enzymen van deze organisme werken beter onder extreme condities, bijv
vetafbrekende enzymen bij lage temperatuur
Aëroob / anaëroob
4
