Microbiële fysiologie les 1/2 (9-9-2020) – hoofdstuk 3
Processen van het leven
Prokaryoten
- Bacteriën en archaea
- Geen kern
- Hebben geen intern membraan gebonden structuur
- Zijn in het algemeen ongeveer 1 µm of kleiner
- Hebben een simpele structuur
Meest voorkomende bacterievormen:
Coc streptococcen / staphylococcen / duplococcen
Staafje
Meer:
Coccobacillus / spirillum / spirocheet / vibrio / fusiform
Hoe kleiner, des te meer soorten.
Voordeel:
- Verhouding tussen het oppervlakte en het volume (hoe kleiner, hoe hoger de verhouding en
andersom)
Onderdelen typisch prokaryote cel
- Celwand
- Cytoplasmatisch celmembraan
- Cytoplasma
- Nucleoid (DNA) (in cytoplasma)
- Flagel
- Glycocalyx (laagje om bacterie)
- Ribosomen (vanuit DNA eiwit maken)
Eukaryoten
- Kern (DNA)
- Intern membraan gebonden organellen (endoplasmatisch reticulum, golgi)
- Zijn groter 10-100 µm in diameter
- Hebben een meer complexe structuur
- Familie bestaat uit algae, protozoa, fungi, dieren en planten
- Planten hebben een celwand
Belangrijkste functie bacteriële celwand
- Structuur, karakteristieke vorm, beschermt tegen osmotische druk (voorkomt dat de bacterie
uit elkaar knapt)
- Target voor veel antibiotica, maar speelt ook een rol in antibiotica resistentie
, - Bestaat uit peptidoglycan
- 2 basistypen bacteriële celwand grampositief / gramnegatief
Peptidoglycan
- Complexe polysacharide
- Polyscharide bestaat uit 2 elkaar afwisselende suikers: N-acetylglucosamine (NAG) en N-
acetylmureine zuur (NAM)
- Ketting van NAG en NAM zitten aan elkaar bevestigd door kruisverbindingen bestaande uit 4
aminozuren (tetrapeptiden)
Grampositieve bacteriële celwand
- Dikke laag peptidoglycan (visnetstructuur)
- Bevat uniek polyalcohol genaamd lipoteichoinezuur zorgt voor een meer rigide celwand
en speelt een rol bij celgroei
- Gramkleuring paars
Gramnegatieve bacteriële celwand
- Dunne laag peptidoglycan
- Ruimte tussen celmembraan en peptidoglycan laag = periplasmatische ruimte
- Dubbele membraan buiten de peptidoglycan laag bevat fosfolipiden, eiwitten en
lipopolysachariden (LPS)
- Lipide A (endotoxine) onderdeel van LPS kan koorts, ontstekingsreacties, vasodilatatie,
shock en bloedklontering veroorzaken (bv. penicilline maakt het membraan kapot,
lichaam reageert hier op)
- Gramkleuring roze
Bacterie zonder celwand
- Mycoplasma =bacteriesoorten zonder celwand
- Voorkeur voor isotone omgeving
- Vaak verwisseld met virussen omdat ze klein zijn en geen celwand hebben
- Wel andere prokaryote eigenschappen zoals aanwezigheid ribosomen
Celmembraan
Structuur
- Fosfolipide dubbellaag (hydrofyle kop (buitenkant) en hydrofobe staart (binnenkant)) –
amfipatisch molecuul
- Bestaat uit lipiden verbonden met eiwitten integrale eiwitten / perifere eiwitten
Integraal eiwit – in het celmembraan
Perifeer eiwit – liggen tegen het celmembraan
Membraansamenstelling: (fluidity)
Fosfolipide – amfipatisch molecuul, spontane vorming van bilaag (hydrofobe interacties)
- Met onverzadigd vetzuur keten meer vloeiend
- Met verzadigd vetzuurketen meer rigide
Bij kamer temp.: membraan meer vloeiend
Bij lagere temp.: membraan rigide
Cholesterol (steroïde) – Zit tussen vetzuurketens van fosfolipiden
Tegenovergesteld temperatuur effect (bufferend)
Bij kamer temp.: membraan rigide
Bij lagere temp.: membraan meer vloeiend
Waarom? cholesterol beperkt beweging fosfolipiden (bij KT) / cholesterol verstoort de lipide
‘’packing’’ (lage temp.)
,Membraansamenstelling (mozaïek)
Membranen bevatten naast fosfolipiden een mozaïek aan verschillende eiwitten:
(geven het membraan zijn functie)
- Integrale eiwitten (in het membraan gestoken)
- Perifere eiwitten (in de buurt membraan, vaak interactie met integrale eiwitten)
Lipiden zijn amfipatisch, integrale eiwittten ook (amfipatisch = zowel hydrofobe als hydrofiele
eigenschappen)
Eiwitten zitten gedeeltelijk in het membraan of steken er volledig doorheen transmembraan eiwit
Membraanstructuur: permeabiliteit
- Hydrofobe moleculen (koolwaterstoffen, CO2, O2) kunnen membraan passeren, omdat ze
in de lipide bilaag kunnen oplossen
- Hydrofiele moleculen (ionen, H2O, suikers) kunnen heel langzaam het membraan
passeren (lading werkt tegen, watermantel ook)
Oplossing: transporteiwitten
- Channel eiwitten (hydrofiele kanalen)
- Carrier eiwitten (vormverandering)
Aquaporines kanalen in het membraan voor versnellen van transport van water
Celmembraan
Functie
- Energie opslag
- Semi-permeabel (laat sommige stoffen door, andere niet)
- Van nature ondoordringbaar voor de meeste stoffen
- Eiwitten faciliteren vervoer stoffen over membraan
- Zorgt voor handhaving concentratie en elektrische gradiënt
Membraaneiwit functie:
2 manieren membraantransport via transporteiwitten:
1. Passief transport = diffusie (kost geen energie)
2. Actief transport (kost energie: ATP)
, 3 soorten passief transport
- Diffusie
- Gefaciliteerde diffusie (via eiwitten)
- Osmose (omgekeerde van diffusie lage concentratie naar hoge water)
Diffusie
- Door intrinsieke eigenschap moleculen (thermische beweging; brownian motion)
- Gaat naar evenwicht
- Spontaan proces
- Van hoge naar lage concentratie opgeloste stoffen
- Kleine vet oplosbare stoffen
Osmose
- Water gaat naar de kant met de hoge concentratie stof (dus van laag naar hoog)
Toniciteit = samenspel tussen concentratie opgeloste deeltjes en selectieve membraan permeabiliteit
Isotoon opgeloste deeltjes buiten en binnen de cel hetzelfde (evenveel water de cel in als uit)
Hypertoon opgeloste deeltjes buiten is hoger dan binnen (meer water uit de cel dan in krimp)
Hypotoon minder opgeloste deeltjes buiten de cel dan binnen (meer water in de cel zwelling)
Osmoseregulatie = adaptatie van cel voor water huishouding
Gefaciliteerde diffusie (via membraaneiwitten)
Passief transport via eiwitten, geen energie
Transport van hoge naar lage concentratie
1. Carrier eiwitten (verandert van vorm (zoals een soort enzym)) (kost geen energie, want het
gaat met de concentratie gradiënt mee)
2. Channel eiwitten (selecteert op grootte en op lading) (kanaal is hydrofiel) (open kanalen
staan ionen en H2O toe om erdoor heen te gaan)
Actief transport (kost energie: ATP)
- Behouden van bepaalde concentratie in de cel (opname uit lage concentratie)
- Via membraan eiwitten meestal carrier eiwit (geen channel eiwitten)
Lage concentratie naar hoge concentratie
- Bijvoorbeeld Natrium-kalium pomp
Processen van het leven
Prokaryoten
- Bacteriën en archaea
- Geen kern
- Hebben geen intern membraan gebonden structuur
- Zijn in het algemeen ongeveer 1 µm of kleiner
- Hebben een simpele structuur
Meest voorkomende bacterievormen:
Coc streptococcen / staphylococcen / duplococcen
Staafje
Meer:
Coccobacillus / spirillum / spirocheet / vibrio / fusiform
Hoe kleiner, des te meer soorten.
Voordeel:
- Verhouding tussen het oppervlakte en het volume (hoe kleiner, hoe hoger de verhouding en
andersom)
Onderdelen typisch prokaryote cel
- Celwand
- Cytoplasmatisch celmembraan
- Cytoplasma
- Nucleoid (DNA) (in cytoplasma)
- Flagel
- Glycocalyx (laagje om bacterie)
- Ribosomen (vanuit DNA eiwit maken)
Eukaryoten
- Kern (DNA)
- Intern membraan gebonden organellen (endoplasmatisch reticulum, golgi)
- Zijn groter 10-100 µm in diameter
- Hebben een meer complexe structuur
- Familie bestaat uit algae, protozoa, fungi, dieren en planten
- Planten hebben een celwand
Belangrijkste functie bacteriële celwand
- Structuur, karakteristieke vorm, beschermt tegen osmotische druk (voorkomt dat de bacterie
uit elkaar knapt)
- Target voor veel antibiotica, maar speelt ook een rol in antibiotica resistentie
, - Bestaat uit peptidoglycan
- 2 basistypen bacteriële celwand grampositief / gramnegatief
Peptidoglycan
- Complexe polysacharide
- Polyscharide bestaat uit 2 elkaar afwisselende suikers: N-acetylglucosamine (NAG) en N-
acetylmureine zuur (NAM)
- Ketting van NAG en NAM zitten aan elkaar bevestigd door kruisverbindingen bestaande uit 4
aminozuren (tetrapeptiden)
Grampositieve bacteriële celwand
- Dikke laag peptidoglycan (visnetstructuur)
- Bevat uniek polyalcohol genaamd lipoteichoinezuur zorgt voor een meer rigide celwand
en speelt een rol bij celgroei
- Gramkleuring paars
Gramnegatieve bacteriële celwand
- Dunne laag peptidoglycan
- Ruimte tussen celmembraan en peptidoglycan laag = periplasmatische ruimte
- Dubbele membraan buiten de peptidoglycan laag bevat fosfolipiden, eiwitten en
lipopolysachariden (LPS)
- Lipide A (endotoxine) onderdeel van LPS kan koorts, ontstekingsreacties, vasodilatatie,
shock en bloedklontering veroorzaken (bv. penicilline maakt het membraan kapot,
lichaam reageert hier op)
- Gramkleuring roze
Bacterie zonder celwand
- Mycoplasma =bacteriesoorten zonder celwand
- Voorkeur voor isotone omgeving
- Vaak verwisseld met virussen omdat ze klein zijn en geen celwand hebben
- Wel andere prokaryote eigenschappen zoals aanwezigheid ribosomen
Celmembraan
Structuur
- Fosfolipide dubbellaag (hydrofyle kop (buitenkant) en hydrofobe staart (binnenkant)) –
amfipatisch molecuul
- Bestaat uit lipiden verbonden met eiwitten integrale eiwitten / perifere eiwitten
Integraal eiwit – in het celmembraan
Perifeer eiwit – liggen tegen het celmembraan
Membraansamenstelling: (fluidity)
Fosfolipide – amfipatisch molecuul, spontane vorming van bilaag (hydrofobe interacties)
- Met onverzadigd vetzuur keten meer vloeiend
- Met verzadigd vetzuurketen meer rigide
Bij kamer temp.: membraan meer vloeiend
Bij lagere temp.: membraan rigide
Cholesterol (steroïde) – Zit tussen vetzuurketens van fosfolipiden
Tegenovergesteld temperatuur effect (bufferend)
Bij kamer temp.: membraan rigide
Bij lagere temp.: membraan meer vloeiend
Waarom? cholesterol beperkt beweging fosfolipiden (bij KT) / cholesterol verstoort de lipide
‘’packing’’ (lage temp.)
,Membraansamenstelling (mozaïek)
Membranen bevatten naast fosfolipiden een mozaïek aan verschillende eiwitten:
(geven het membraan zijn functie)
- Integrale eiwitten (in het membraan gestoken)
- Perifere eiwitten (in de buurt membraan, vaak interactie met integrale eiwitten)
Lipiden zijn amfipatisch, integrale eiwittten ook (amfipatisch = zowel hydrofobe als hydrofiele
eigenschappen)
Eiwitten zitten gedeeltelijk in het membraan of steken er volledig doorheen transmembraan eiwit
Membraanstructuur: permeabiliteit
- Hydrofobe moleculen (koolwaterstoffen, CO2, O2) kunnen membraan passeren, omdat ze
in de lipide bilaag kunnen oplossen
- Hydrofiele moleculen (ionen, H2O, suikers) kunnen heel langzaam het membraan
passeren (lading werkt tegen, watermantel ook)
Oplossing: transporteiwitten
- Channel eiwitten (hydrofiele kanalen)
- Carrier eiwitten (vormverandering)
Aquaporines kanalen in het membraan voor versnellen van transport van water
Celmembraan
Functie
- Energie opslag
- Semi-permeabel (laat sommige stoffen door, andere niet)
- Van nature ondoordringbaar voor de meeste stoffen
- Eiwitten faciliteren vervoer stoffen over membraan
- Zorgt voor handhaving concentratie en elektrische gradiënt
Membraaneiwit functie:
2 manieren membraantransport via transporteiwitten:
1. Passief transport = diffusie (kost geen energie)
2. Actief transport (kost energie: ATP)
, 3 soorten passief transport
- Diffusie
- Gefaciliteerde diffusie (via eiwitten)
- Osmose (omgekeerde van diffusie lage concentratie naar hoge water)
Diffusie
- Door intrinsieke eigenschap moleculen (thermische beweging; brownian motion)
- Gaat naar evenwicht
- Spontaan proces
- Van hoge naar lage concentratie opgeloste stoffen
- Kleine vet oplosbare stoffen
Osmose
- Water gaat naar de kant met de hoge concentratie stof (dus van laag naar hoog)
Toniciteit = samenspel tussen concentratie opgeloste deeltjes en selectieve membraan permeabiliteit
Isotoon opgeloste deeltjes buiten en binnen de cel hetzelfde (evenveel water de cel in als uit)
Hypertoon opgeloste deeltjes buiten is hoger dan binnen (meer water uit de cel dan in krimp)
Hypotoon minder opgeloste deeltjes buiten de cel dan binnen (meer water in de cel zwelling)
Osmoseregulatie = adaptatie van cel voor water huishouding
Gefaciliteerde diffusie (via membraaneiwitten)
Passief transport via eiwitten, geen energie
Transport van hoge naar lage concentratie
1. Carrier eiwitten (verandert van vorm (zoals een soort enzym)) (kost geen energie, want het
gaat met de concentratie gradiënt mee)
2. Channel eiwitten (selecteert op grootte en op lading) (kanaal is hydrofiel) (open kanalen
staan ionen en H2O toe om erdoor heen te gaan)
Actief transport (kost energie: ATP)
- Behouden van bepaalde concentratie in de cel (opname uit lage concentratie)
- Via membraan eiwitten meestal carrier eiwit (geen channel eiwitten)
Lage concentratie naar hoge concentratie
- Bijvoorbeeld Natrium-kalium pomp
