Week 1
Bacteriologie
Bacteriën zijn een belangrijk deel van de microbiota en hebben de volgende functies:
1. Competitie met pathogenen
2. Helpen bij spijsvertering -> van complexe koolhydraten
3. Stimuleren van het immuunsysteem
4. Productie van vitaminen -> vitamine K en sommige B-vitaminen
2 manieren van metabolisme en energieproductie:
1. Respiratie: aeroob en anaeroob
2. Fermentatie (gisting): breken glucose af om energie te winnen
- non-fermenters: gebruiken andere stoffen omdat ze geen glucose kunnen afbreken
De delingssnelheid van bacteriën is afhankelijk van 3 factoren:
1. Bacteriesoort
2. Temperatuur
3. Milieucondities
Fasen van groeicyclus:
- Lag-cyclus: aanpassing aan het milieu
- Exponentiële fase: logaritmische groei
- Stationaire fase: groei stopt door uitgeputte voedingsstoffen
- Afstervingsfase
Bouw van de bacteriële cel
De cel bevat een rigide celwand. Iedere bacteriëlecel heeft ook een binnenenvelop van lipiden, de
binnenmembraan. Gramnegatieve bacteriën hebben daarnaast ook een buitenmembraan, die om de
celwand heen ligt. Dit buitenmembraan bevat lipopolysachharidecomplexen (LPS) met toxische
eigenschappen. Grampositieve bacteriën bevatten een peptidoglycaanlaag van 30 lagen dik, bij
gramnegatieve bacteriën is deze laag maar 1 laag dik. Sommige bacteriën hebben een andere
celwandsamenstelling. Mycoplasma soorten hebben zelfs helemaal geen celwand.
Het cytoplasma van bacteriën bevat ribosomen, maar geen andere organellen. Ribosomen zijn nodig
voor translatie, het proces waarbij mRNA wordt "vertaald" naar eiwitten. De prokaryote ribosomen
zijn anders dan die van eukaryoten. Prokaryoten bevatten kleine ribosomen (70S) en eukaryoten
grote ribosomen (80S).
Endotoxinen en exotoxinen
- Het peptidoglycaan heeft voor de mens toxische eigenschappen. Omdat deze toxinen "vast"
zitten aan de bacterie, noemen we deze toxinen endotoxinen.
- Exotoxinen zijn toxische stoffen, oplosbare eiwitten, die door de bacterie kunnen worden
uitgescheiden en die in lage concentratie al giftig zijn voor andere organismen.
Sporen: sommige bacteriën, zoals C. difficile, vormen endosporen die bestand zijn tegen extreme
omstandigheden.
Pathogeniciteit
, - Kolonisatie: aanwezigheid van micro-organisme op of in een gastheer, waarbij groei en
vermenigvuldiging van het micro-organisme plaatsvindt zonder dat de gastheer schade
wordt toegebracht
- begint vaak met adherentie: gespecialiseerde moleculen op het oppervlak van de micro-
organismen die vaak in de vorm van pili en fimbriae voorkomen, die binden aan specifieke
receptoren op de gastheercellen.
- conditionering: in de praktijk kunnen micro-organismen zich meestal niet meteen hechten,
omdat het oppervlak snel door neerslag met matrixeiwitten zoals fibronectine afkomstig van
de gastheer wordt bedekt.
- na succesvolle adherentie -> biofilms vormen -> bieden bescherming tegen
immuunsysteem, verhogen resistentie tegen antimicrobiële middelen.
- Micro-organismen veroorzaken endogene infectie en bijbehorende ziekten: wanneer door de
interactie tussen micro-organisme en gastheer, schade of veranderde fysiologie optreedt
- Er zijn 2 soorten pathogene micro-organismen:
1. Primaire pathogene micro-organismen: veroorzaken regelmatig ziekteverschijnselen bij
een deel van de gezonde gastheren.
2. Opportunistische pathogenen: veroorzaken enkel ziekte bij personen met een
onderliggende aandoening of een verlaagde weerstand.
- Besmettingsroutes:
1. Directe overdracht: van de ene naar de andere persoon zonder tussenkomst van een
tussendrager
2. Aerogene besmetting: aerosolen met pathogenen kunnen over langere afstanden in de
lucht blijven zweven en ingeademd worden
3. Verticale overdracht: in utero of perinataal
4. Indirecte overdracht: via tussendrager of besmet oppervlak
5. Besmettingsbron milieu: besmettingsbron in de grond of in de lucht
Kolonisatie per lichaamsdeel:
- Huid: stafylokokken en grampositieve staven
- Bovenste luchtwegen: stafylokokken, streptokokken en gramnegatieve kokken
- Mond/keel: streptokokken, stafylokokken en anaeroben
- Dikke darm: enterobacterales, enterokokken en anaeroben
- Vagina: gramnegatieve staven, grampositieve staven en gisten
Invasie; 3 routes:
1. Invasie vanuit commensale flora: door beschadiging of verminderd functioneren van een
barrière
2. Invasie na kolonisatie: wanneer de barrièrefunctie is verstoord
3. Directe invasie na contact (bij virussen): De aanhechting is vaak specifiek voor bepaalde
cellen en bepalen zo in welke weefsels of organen een virus zich kan repliceren, aangeduid
als het tropisme van een virus. Er zijn neurotrope, dermatotrope en lymfotrope virussen. Ook
bij sommige bacteriële infecties is er sprake van directe invasie.
,Virologie
Een virus kan alleen repliceren in een gastheercel en is dus geen levend micro-organisme
Een virus beschikt niet over ribosomen, daarom kan het dus niet zelfstandig eiwitten maken
Obligaat intracellulaire moleculaire parasiet
Een virus bestaat uit een genoom en een eiwit capside, soms een envelop. Het genoom kan bestaan
uit DNA of RNA. De envelop van een virus bestaat uit een lipide membraan, dit maakt virussen met
envelop minder stabiel dan virussen zonder envelop.
Virussen zijn ingedeeld op:
1. Soort genoom (lineair, gesegmenteerd, circulair)
- DNA/RNA, enkelstrengs/dubbelstreng
- de meeste DNA virussen zijn lineair en dubbelstrengs (Parvovirussen zijn lineair
enkelstrengs)
- de meeste RNA virussen zijn enkelstrengs
-> bij positieve polariteit: direct functioneren als mRNA
-> bij negatieve polariteit: moet RNA eerst omzetten in kopie om als mRNA te functioneren
2. Structuur van het capside
3. Wel/niet hebben van lipide envelop
Virale genen coderen voor een groot aantal eiwitten die verantwoordelijk zijn voor de antigene
eigenschappen van het virus, de replicatie van het virus, de gespecialiseerde proteolytische activiteit
en de aanhechting van het virus aan de celreceptor. Functies:
1. Specifieke componenten voor de replicatie va het genoom. RNA-virussen maken van RNA
een complementair DNA-kopie.
2. Betrokken bij de proteolytische klieving van gesynthetiseerde eiwitten (proteases). Eiwitten
zijn in staat om direct na synthese af te splitsen van een groter eiwitmolecuul
(autoproteolytische activiteit).
3. Structuurelement van het virus. Bevatten een membraan met eiwitten die de antigene
eigenschappen bepalen. Verder bepalen ze de epitopen die noodzakelijk zijn voor de
aanhechting van het virus aan de receptor op de cel.
Virale replicatie:
1. Stap 1: Een virion zal eerst aanhechten aan de receptor van de gastheercel. Een virus kan dus
alleen cellen besmetten die de specifieke receptor hebben.
2. Stap 2: Vervolgens zal het virus door middel van penetratie de cel binnengaan.
3. Stap 3: In de cel zal het virus van zijn capside worden ontdaan (ontmanteling)
4. Stap 4: Daarna zal er replicatie plaats vinden, in deze stap worden viraal mRNA, virale capside
eiwitten en nucleinezuur geproduceerd.
- Bij DNA-virussen in de celkern -> uitzondering: poxviridae
- Bij RNA-virussen in het cytoplasma -> uitzondering: orthomyxoviridae
5. Stap 5: De volgende stap is assemblage (capsiden omgeven nucleinezuur)
6. Stap 6: In de volgende stap zal het virus vrijkomen. De nieuw gevormde vironen kunnen nu
weer een andere gastheer cel infecteren.
1. Lysis: de cel barst open en de virionen komen vrij -> vaak bij virussen zonder envelop
2. Budding: virussen met envelop kunnen hun lipidemembraan verkrijgen door via de
celmembraan de cel te verlaten (of via ER, ERCIG en Golgi-apparaat -> cellulaire exocytose)
3. Cel-tot-cel transmissie: direct contact tussen cytoplasma van geïnfecteerde cellen en het
cytoplasma van de te infecteren cel (door virologische synapsen) -> immuunsysteem wordt
omzeild
, Verschillende virussen
Enterovirus
- Positive stranded
- Enkelstrengs RNA
- Virionen komen vrij door lysis
Mazelenvirus
- Paramyxoviridae
- Virus met envelop
- Gesegmenteerd enkelstrengs negatief georiënteerd RNA
- CD46 en CD150
- Repliceert in cytoplasma
- Verlaat de cel door budding
HIV
- Retroviridae
- Virus met envelop
- 2 kopieën positief georiënteerd enkelstrengs RNA
- Gp120 bindt met CCR5 of CDCR4
- Virus replicatie:
- reverse transcriptase zet RNA om in viraal DNA
- wordt naar kern getransporteerd -> HIV-eiwit integrase bouwt HIV-DNA in DNA van
gastheer
- gastheer transcribeert het HIV-DNA in HIV-RNA kopieëm
- een deel van dit RNA zal fungeren als het genoom van een nieuw virion een ander deel van
de HIV-RNA kopieën zal worden gebruikt om de nieuwe HIV-eiwitten te maken
De mutatiefrequentie is in RNA-virussen meestal hoger dan in DNA virussen. Het verschil komt door
de verschillende manieren van repliceren. De meeste RNA virussen hebben geen proofreading
mechanisme en fouten worden daardoor niet hersteld waardoor er vaker veranderingen in het
genoom (mutaties) optreden. Een uitzondering zijn de coronavirussen, die behoren tot de virussen
met het grootste RNA genoom. Deze RNA virussen hebben wel een proofreading mechanisme.
Gevolgen van deze mutaties
- Stopcodon ontstaat
- Attenuatie: virus wordt verzwakt in pathogeniciteit
- Mutatie in active site van enzym wat de enzymactiviteit reduceert -> kan soms voordeel zijn
voor virus
- Virus ontsnapt aan de immuunrespons van de gastheer -> antilichamen kunnen het
viruspartikel door de mutatie niet meer herkennen
Mogelijke mutaties
- Antigene drift: standaard mutaties in het genoom
- Recombinaties van virale genomen
- Resorting van virale genomen (alleen bij virussen met segmenteerd genoom) -> antigene
shift
Belangrijke begrippen
- Besmettingsweg/transmissieroutes/port d’entree: locaties waar een virus het lichaam
binnenkomt
- Verticale transmissie: in utero of perinataal
Bacteriologie
Bacteriën zijn een belangrijk deel van de microbiota en hebben de volgende functies:
1. Competitie met pathogenen
2. Helpen bij spijsvertering -> van complexe koolhydraten
3. Stimuleren van het immuunsysteem
4. Productie van vitaminen -> vitamine K en sommige B-vitaminen
2 manieren van metabolisme en energieproductie:
1. Respiratie: aeroob en anaeroob
2. Fermentatie (gisting): breken glucose af om energie te winnen
- non-fermenters: gebruiken andere stoffen omdat ze geen glucose kunnen afbreken
De delingssnelheid van bacteriën is afhankelijk van 3 factoren:
1. Bacteriesoort
2. Temperatuur
3. Milieucondities
Fasen van groeicyclus:
- Lag-cyclus: aanpassing aan het milieu
- Exponentiële fase: logaritmische groei
- Stationaire fase: groei stopt door uitgeputte voedingsstoffen
- Afstervingsfase
Bouw van de bacteriële cel
De cel bevat een rigide celwand. Iedere bacteriëlecel heeft ook een binnenenvelop van lipiden, de
binnenmembraan. Gramnegatieve bacteriën hebben daarnaast ook een buitenmembraan, die om de
celwand heen ligt. Dit buitenmembraan bevat lipopolysachharidecomplexen (LPS) met toxische
eigenschappen. Grampositieve bacteriën bevatten een peptidoglycaanlaag van 30 lagen dik, bij
gramnegatieve bacteriën is deze laag maar 1 laag dik. Sommige bacteriën hebben een andere
celwandsamenstelling. Mycoplasma soorten hebben zelfs helemaal geen celwand.
Het cytoplasma van bacteriën bevat ribosomen, maar geen andere organellen. Ribosomen zijn nodig
voor translatie, het proces waarbij mRNA wordt "vertaald" naar eiwitten. De prokaryote ribosomen
zijn anders dan die van eukaryoten. Prokaryoten bevatten kleine ribosomen (70S) en eukaryoten
grote ribosomen (80S).
Endotoxinen en exotoxinen
- Het peptidoglycaan heeft voor de mens toxische eigenschappen. Omdat deze toxinen "vast"
zitten aan de bacterie, noemen we deze toxinen endotoxinen.
- Exotoxinen zijn toxische stoffen, oplosbare eiwitten, die door de bacterie kunnen worden
uitgescheiden en die in lage concentratie al giftig zijn voor andere organismen.
Sporen: sommige bacteriën, zoals C. difficile, vormen endosporen die bestand zijn tegen extreme
omstandigheden.
Pathogeniciteit
, - Kolonisatie: aanwezigheid van micro-organisme op of in een gastheer, waarbij groei en
vermenigvuldiging van het micro-organisme plaatsvindt zonder dat de gastheer schade
wordt toegebracht
- begint vaak met adherentie: gespecialiseerde moleculen op het oppervlak van de micro-
organismen die vaak in de vorm van pili en fimbriae voorkomen, die binden aan specifieke
receptoren op de gastheercellen.
- conditionering: in de praktijk kunnen micro-organismen zich meestal niet meteen hechten,
omdat het oppervlak snel door neerslag met matrixeiwitten zoals fibronectine afkomstig van
de gastheer wordt bedekt.
- na succesvolle adherentie -> biofilms vormen -> bieden bescherming tegen
immuunsysteem, verhogen resistentie tegen antimicrobiële middelen.
- Micro-organismen veroorzaken endogene infectie en bijbehorende ziekten: wanneer door de
interactie tussen micro-organisme en gastheer, schade of veranderde fysiologie optreedt
- Er zijn 2 soorten pathogene micro-organismen:
1. Primaire pathogene micro-organismen: veroorzaken regelmatig ziekteverschijnselen bij
een deel van de gezonde gastheren.
2. Opportunistische pathogenen: veroorzaken enkel ziekte bij personen met een
onderliggende aandoening of een verlaagde weerstand.
- Besmettingsroutes:
1. Directe overdracht: van de ene naar de andere persoon zonder tussenkomst van een
tussendrager
2. Aerogene besmetting: aerosolen met pathogenen kunnen over langere afstanden in de
lucht blijven zweven en ingeademd worden
3. Verticale overdracht: in utero of perinataal
4. Indirecte overdracht: via tussendrager of besmet oppervlak
5. Besmettingsbron milieu: besmettingsbron in de grond of in de lucht
Kolonisatie per lichaamsdeel:
- Huid: stafylokokken en grampositieve staven
- Bovenste luchtwegen: stafylokokken, streptokokken en gramnegatieve kokken
- Mond/keel: streptokokken, stafylokokken en anaeroben
- Dikke darm: enterobacterales, enterokokken en anaeroben
- Vagina: gramnegatieve staven, grampositieve staven en gisten
Invasie; 3 routes:
1. Invasie vanuit commensale flora: door beschadiging of verminderd functioneren van een
barrière
2. Invasie na kolonisatie: wanneer de barrièrefunctie is verstoord
3. Directe invasie na contact (bij virussen): De aanhechting is vaak specifiek voor bepaalde
cellen en bepalen zo in welke weefsels of organen een virus zich kan repliceren, aangeduid
als het tropisme van een virus. Er zijn neurotrope, dermatotrope en lymfotrope virussen. Ook
bij sommige bacteriële infecties is er sprake van directe invasie.
,Virologie
Een virus kan alleen repliceren in een gastheercel en is dus geen levend micro-organisme
Een virus beschikt niet over ribosomen, daarom kan het dus niet zelfstandig eiwitten maken
Obligaat intracellulaire moleculaire parasiet
Een virus bestaat uit een genoom en een eiwit capside, soms een envelop. Het genoom kan bestaan
uit DNA of RNA. De envelop van een virus bestaat uit een lipide membraan, dit maakt virussen met
envelop minder stabiel dan virussen zonder envelop.
Virussen zijn ingedeeld op:
1. Soort genoom (lineair, gesegmenteerd, circulair)
- DNA/RNA, enkelstrengs/dubbelstreng
- de meeste DNA virussen zijn lineair en dubbelstrengs (Parvovirussen zijn lineair
enkelstrengs)
- de meeste RNA virussen zijn enkelstrengs
-> bij positieve polariteit: direct functioneren als mRNA
-> bij negatieve polariteit: moet RNA eerst omzetten in kopie om als mRNA te functioneren
2. Structuur van het capside
3. Wel/niet hebben van lipide envelop
Virale genen coderen voor een groot aantal eiwitten die verantwoordelijk zijn voor de antigene
eigenschappen van het virus, de replicatie van het virus, de gespecialiseerde proteolytische activiteit
en de aanhechting van het virus aan de celreceptor. Functies:
1. Specifieke componenten voor de replicatie va het genoom. RNA-virussen maken van RNA
een complementair DNA-kopie.
2. Betrokken bij de proteolytische klieving van gesynthetiseerde eiwitten (proteases). Eiwitten
zijn in staat om direct na synthese af te splitsen van een groter eiwitmolecuul
(autoproteolytische activiteit).
3. Structuurelement van het virus. Bevatten een membraan met eiwitten die de antigene
eigenschappen bepalen. Verder bepalen ze de epitopen die noodzakelijk zijn voor de
aanhechting van het virus aan de receptor op de cel.
Virale replicatie:
1. Stap 1: Een virion zal eerst aanhechten aan de receptor van de gastheercel. Een virus kan dus
alleen cellen besmetten die de specifieke receptor hebben.
2. Stap 2: Vervolgens zal het virus door middel van penetratie de cel binnengaan.
3. Stap 3: In de cel zal het virus van zijn capside worden ontdaan (ontmanteling)
4. Stap 4: Daarna zal er replicatie plaats vinden, in deze stap worden viraal mRNA, virale capside
eiwitten en nucleinezuur geproduceerd.
- Bij DNA-virussen in de celkern -> uitzondering: poxviridae
- Bij RNA-virussen in het cytoplasma -> uitzondering: orthomyxoviridae
5. Stap 5: De volgende stap is assemblage (capsiden omgeven nucleinezuur)
6. Stap 6: In de volgende stap zal het virus vrijkomen. De nieuw gevormde vironen kunnen nu
weer een andere gastheer cel infecteren.
1. Lysis: de cel barst open en de virionen komen vrij -> vaak bij virussen zonder envelop
2. Budding: virussen met envelop kunnen hun lipidemembraan verkrijgen door via de
celmembraan de cel te verlaten (of via ER, ERCIG en Golgi-apparaat -> cellulaire exocytose)
3. Cel-tot-cel transmissie: direct contact tussen cytoplasma van geïnfecteerde cellen en het
cytoplasma van de te infecteren cel (door virologische synapsen) -> immuunsysteem wordt
omzeild
, Verschillende virussen
Enterovirus
- Positive stranded
- Enkelstrengs RNA
- Virionen komen vrij door lysis
Mazelenvirus
- Paramyxoviridae
- Virus met envelop
- Gesegmenteerd enkelstrengs negatief georiënteerd RNA
- CD46 en CD150
- Repliceert in cytoplasma
- Verlaat de cel door budding
HIV
- Retroviridae
- Virus met envelop
- 2 kopieën positief georiënteerd enkelstrengs RNA
- Gp120 bindt met CCR5 of CDCR4
- Virus replicatie:
- reverse transcriptase zet RNA om in viraal DNA
- wordt naar kern getransporteerd -> HIV-eiwit integrase bouwt HIV-DNA in DNA van
gastheer
- gastheer transcribeert het HIV-DNA in HIV-RNA kopieëm
- een deel van dit RNA zal fungeren als het genoom van een nieuw virion een ander deel van
de HIV-RNA kopieën zal worden gebruikt om de nieuwe HIV-eiwitten te maken
De mutatiefrequentie is in RNA-virussen meestal hoger dan in DNA virussen. Het verschil komt door
de verschillende manieren van repliceren. De meeste RNA virussen hebben geen proofreading
mechanisme en fouten worden daardoor niet hersteld waardoor er vaker veranderingen in het
genoom (mutaties) optreden. Een uitzondering zijn de coronavirussen, die behoren tot de virussen
met het grootste RNA genoom. Deze RNA virussen hebben wel een proofreading mechanisme.
Gevolgen van deze mutaties
- Stopcodon ontstaat
- Attenuatie: virus wordt verzwakt in pathogeniciteit
- Mutatie in active site van enzym wat de enzymactiviteit reduceert -> kan soms voordeel zijn
voor virus
- Virus ontsnapt aan de immuunrespons van de gastheer -> antilichamen kunnen het
viruspartikel door de mutatie niet meer herkennen
Mogelijke mutaties
- Antigene drift: standaard mutaties in het genoom
- Recombinaties van virale genomen
- Resorting van virale genomen (alleen bij virussen met segmenteerd genoom) -> antigene
shift
Belangrijke begrippen
- Besmettingsweg/transmissieroutes/port d’entree: locaties waar een virus het lichaam
binnenkomt
- Verticale transmissie: in utero of perinataal
