Leerdoelen PLMO D2
Week 7
Aangeven wat Antoni van Leeuwenhoek, Martinus Beijerinck, Robert Koch, Carl Woese en
Craig Venter betekend hebben voor de microbiologie,
• Antoni van Leeuwenhoek: Maakte microscoop met vergroting van 300x, 0,3hm (1632-
1723). Hij kon als eerst bacterien zien. Vertelde niemand hoe hij het gemaakt heeft.
• Martinus Beijerinck: ontdekte virus. Filtratie experiment (1898) en tabaksmozaiek
ziekte. Kleiner dan bacteriën en alleen vermenigvuldiging in plantencellen.
• Robert Koch: Kweken van micro-organismen. Isoleerde allerlei ziekteverwekkers en
probeerde het verband tussen een ziekteverwekker en een ziekte aan te tonen. Voor
het isoleren van de bacteriën gebruikte hij voedingsbodems samen met Petri. Ze
maakte een soort bouljon waarin ze gelatine in deden om het hard te maken. Ze
kregen het probleem dat de gelatine werd afgebroken of weer vloeibaar. Dus gelatine
was niet ideaal en zochten naar iets anders om die voedingsbodems hard te maken.
Welter hesse zei dat je agar erin moest doen in plaats van gelatine.
• Carl Woese: Hij dacht als eerste dat PCR we goed konden gebruiken om verwantschap
te bestuderen. En hij heeft dus een nieuwe unversale tree of life gemaakt gebaseerd
op ribosomale RNA genen. “wolfe, these things aren’t even bacteria”. Hij ontdekte
het domein Archaea als apart domein.
• Craig Venter: shotgun sequencing (metagenomics) geintroduceerd. Vroeger
sequencen een stukje en dan weer stukje verder en weer stkje verder. Maar hij heeft
het geintroduceerd om dus alle DNA te isoleren en alle fragmenten te sequensen en
daarna pas die in elkaar te proberen passen. Dit gaat sneller dan stap voor stap
sequensen. Verbetering van de sequencing technieken (1946-nu)
De groepen micro-organismen noemen met hun belangrijkste karakteristieken.
De micro-organismen worden onderverdeeld in prokaryoten en eukaryoten.
Prokaryote micro-organismen
• Onderverdeeld in Domein Bacteria en Domein Archaea
• Geen kern en organellen. En zijn eencellig
Eukaryote micro-organismen
• Schimmels
o Ze zijn meer verwant met dieren dan met planten
o Ze vermenigvuldigen zich via sporen zowel geslachtelijk als ongeslachtelijk.
o Ze zijn allemaal heterotroof
o Ze hebben chitine en glucaan in de celwand.
o Ze kunnen groeien als gist of in hun filamenteuze vorm
• Protisten (alle andere eukaryoten die geen schimmel, plant of dier zijn)
o Het zijn geen planten, dieren of schimmels. Het is dus een verzamelnaam,
maar geen term met fylogenetische waarde.
o Ze kunnen heterotroof en autotroof zijn.
o Ze kunnen zich geslachtelijk of ongeslachtelijk voortplanten.
• Kern en organellen
1
,Virussen
• Genetisch materiaal (DNA, RNA, dubbelstrengs, enkelstrengs) omgeven door een
eiwitmantel. Sommige hebben daar een envelop omheen.
• Ze kunnen mensen, dieren, planten en andere micro-organismen infecteren.
• Ze zijn klein en niet zichtbaar onder een gewone microscoop
• Kunnen niet repliceren zonder andere cellen. Ze zijn dus afhankelijk van andere
cellen voor replicatie
• Bacteriofaag: virus dat een bacterie infecteert
o Temperate fagen: kunnen hun faag-DNA in het chromosoom van de bacterie
integreren en dan blijven zowel de gastheer als de faag leven
o Virulente fagen: maken de gastheer dood
o Profaag: het virus-DNA in het chromosoom van de gastheer
De basisonderdelen van een virus benoemen
Eigenschappen virus
• Klein
• Ze hebben erfelijk materiaal
• Ze delen niet
• Ze missen eiwit translatie machinerie
• Ze synthetiseren geen ATP
• Virussen zijn afhankelijk van gastheercellen voor vermenigvuldigen.
• Virussen infecteren mensen, dieren, planten, schimmels en bacteriën
Algemene structuur virussen
• SsDNA, dsDNA, ssRNA, dsRNA
• Eromheen zit een Eiwitmantel, capsid en die bestaat uit capsomers
• Sommige virussen hebben een envelop (membraan van de gastheercel met virale
eiwitten: virus eiwitten die gecodeerd worden door het genetisch materiaal van het
virus)
• Naast het genetisch materiaal zit er soms ook eiwitten in het virus artikel in de
capsid. Dit zijn vaak enzymen en die enzymen zijn dan nodig voor het virus om of de
gastheercel binnen te komen of zich te kunnen repliceren. Enzymen:
o Enzym voor afbraak van peptidoglycaan. Stel je hebt een virus dat een
bacterie moet infecteren dan zal het de celwand moeten afbreken. En
daarvoor heeft het virus het enzym.
o RNA-dependent RNA-polymerase: sommige virussen hebben ook een RNA-
genoom en dat RNA genoom moet gerepliceerd worden. In de gastheercel
zijn geen enzymen die van RNA RNA kunnen aflezen. Daarom zit er het RNA-
dependent RNA-polymerase in de capsid die zorgt voor het repliceren van het
virus genoom.
o Reverse transcriptase: sommige virussen (retro virussen) hebben een RNA
genoom. Daarbij wordt het RNA-genoom omgezet in een DNA streng.
2
,Grote diversiteit aan virussen
• Circovirus
o Wegkwijnziekte varkens
o ssDNA
o 17-22nm
o 2 protein-coding genes
• SARS-CoV-2
o COVID19 mensen
o ssRNA
o 50-200nm
o 11 protein-coding genes
• T4 bacteriofaag
o Infecteteert E.coli
o dsDNA
o 90-200nm
o 289 mogelijke protein-coding genes
Bacteriofagen
• Virussen die bacterien infecteren heten bacteriofagen of fagen
• Belangrijk in onderzoek: Hershey-Chase experiment. Waarbij ze gebruikt zijn om te
bepalen dat DNA het erfelijk materiaal is en niet eiwitten.
• Bacteriofagen kunnen zich vermenigvuldigen in levende en delende bacteriën. En ze
zijn ook heel vaak specefiek dus ze kunnen maar in bepaalde bacteriën
vermenigvuldigen.
• Als ze cel geinfecteerd hebben dan zijn er 2 soorten replicatie mechanismen:
o Lytische cyclus
o Lysogene cyclus
Virussen spelen een grote rol in ecosystemen
• Zeewater 106 prokaryoten cellen, 10 keer zoveel virussen.
• Naar schatting 50% van de bacteriën in de zee gaan iedere dag dood door virussen.
• Bijvoorbeeld Syn5 fagen lyseren synechococcus soorten. Dit zijn cyanobacteriën, en
die leggen door fotosynthese CO2 vast in organische verbindingen. Die fagen die
infecteren de cyanobacteriën en die cel inhoud met dus ook al die organische
verbindingen die komen vrij.
De mens en zijn virome (de virussen die we bij ons dragen)
• Animale virussen (virussen die diercellen kunnen infecteren), sommige hebben geen
negatief effect of ziekteverwerkkers
• Human Endogenous retrovirus elements (HERV), zijn overblijfselen van retrovirussen.
Retrovirussen integreren ook in het DNA van hun gastheer. Het zijn dus geen
functionele virussen meer, maar nog wel genen die daar op lijken. 5% van het
humane genoom bestaat uit deze elementen.
3
, • Meest voorkomend bacteriofagen, beïnvloeden de samenstelling van de microbiota
of dragen bij aan ziekteverwekkende vermogen van bacteriën. Bijvoorbeeld vibro
cholerae:
o Bacterie die cholera kan veroorzaken
o Cholera veroorzaakt naar schattig 150.000 doden ieder jaar
o Symptomen, veroorzaakt door de productie en secretie van her cholera
toxine
o De genen van het cholera toxine liggen op een profaag, het systeem voor het
secretiesysteem liggen op het bacteriële genoom.
o De toxines worden dus eigenlijk niet door de bacterie gemaakt, maar door de
profagen die in het genoom van de bacterie zitten.
• Faagtherapie: gebruiken van fagen als alternatief voor antibiotica (pest)
De stappen van een algemene replicatie cyclus van een virus aangeven en uitleggen wat de
host range van een virus is,
Stap 1: binding van het virus aan de gastheercel (host range). Dit is een hele specifieke
interactie. Dus iets aan de buitenkant van het virus, een eiwit bijvoorbeeld, bindt aan een
structuur (receptoren) aan de buitenkant van de gastheercel. Bijvoorbeeld spike eiwit van
SARA-Cov-2 (corona virus) bindt aan het angiotensin-converting enzyme 2 (ACE eiwit).
Stap 2: Als de binding plaats vindt dan kan het virus naar binnen gaan. En zal het genetisch
materiaal van het virus vrijkomen, het virale DNA. Dat virale DNA zal zich gaan repliceren.
Het virus maakt hierbij gebruik van enzymen, tRNAs, ribosomen, aminozuren om
viruseiwitten te maken en virusgenoom te repliceren
Stap 3: En tegelijkertijd zal het ook coderen voor het virus. Dus het wordt omgezet in mRNA
en mRNA wordt afgelezen tot eiwitten.
Stap 4: En dan krijg je in die cel dat al die componenten van de virus artikelen. En die
capsomeer eiwitten samen met het virale genoom assembleren spontaan tot nieuwe
viruspartikels. En die gaan dan naar buiten en vaak gaat dat gepaard met het feit dat het
gastheercel kapotgaat. Dus meestal gaat de gastheercel dood tijden de virus replicatie.
4
Week 7
Aangeven wat Antoni van Leeuwenhoek, Martinus Beijerinck, Robert Koch, Carl Woese en
Craig Venter betekend hebben voor de microbiologie,
• Antoni van Leeuwenhoek: Maakte microscoop met vergroting van 300x, 0,3hm (1632-
1723). Hij kon als eerst bacterien zien. Vertelde niemand hoe hij het gemaakt heeft.
• Martinus Beijerinck: ontdekte virus. Filtratie experiment (1898) en tabaksmozaiek
ziekte. Kleiner dan bacteriën en alleen vermenigvuldiging in plantencellen.
• Robert Koch: Kweken van micro-organismen. Isoleerde allerlei ziekteverwekkers en
probeerde het verband tussen een ziekteverwekker en een ziekte aan te tonen. Voor
het isoleren van de bacteriën gebruikte hij voedingsbodems samen met Petri. Ze
maakte een soort bouljon waarin ze gelatine in deden om het hard te maken. Ze
kregen het probleem dat de gelatine werd afgebroken of weer vloeibaar. Dus gelatine
was niet ideaal en zochten naar iets anders om die voedingsbodems hard te maken.
Welter hesse zei dat je agar erin moest doen in plaats van gelatine.
• Carl Woese: Hij dacht als eerste dat PCR we goed konden gebruiken om verwantschap
te bestuderen. En hij heeft dus een nieuwe unversale tree of life gemaakt gebaseerd
op ribosomale RNA genen. “wolfe, these things aren’t even bacteria”. Hij ontdekte
het domein Archaea als apart domein.
• Craig Venter: shotgun sequencing (metagenomics) geintroduceerd. Vroeger
sequencen een stukje en dan weer stukje verder en weer stkje verder. Maar hij heeft
het geintroduceerd om dus alle DNA te isoleren en alle fragmenten te sequensen en
daarna pas die in elkaar te proberen passen. Dit gaat sneller dan stap voor stap
sequensen. Verbetering van de sequencing technieken (1946-nu)
De groepen micro-organismen noemen met hun belangrijkste karakteristieken.
De micro-organismen worden onderverdeeld in prokaryoten en eukaryoten.
Prokaryote micro-organismen
• Onderverdeeld in Domein Bacteria en Domein Archaea
• Geen kern en organellen. En zijn eencellig
Eukaryote micro-organismen
• Schimmels
o Ze zijn meer verwant met dieren dan met planten
o Ze vermenigvuldigen zich via sporen zowel geslachtelijk als ongeslachtelijk.
o Ze zijn allemaal heterotroof
o Ze hebben chitine en glucaan in de celwand.
o Ze kunnen groeien als gist of in hun filamenteuze vorm
• Protisten (alle andere eukaryoten die geen schimmel, plant of dier zijn)
o Het zijn geen planten, dieren of schimmels. Het is dus een verzamelnaam,
maar geen term met fylogenetische waarde.
o Ze kunnen heterotroof en autotroof zijn.
o Ze kunnen zich geslachtelijk of ongeslachtelijk voortplanten.
• Kern en organellen
1
,Virussen
• Genetisch materiaal (DNA, RNA, dubbelstrengs, enkelstrengs) omgeven door een
eiwitmantel. Sommige hebben daar een envelop omheen.
• Ze kunnen mensen, dieren, planten en andere micro-organismen infecteren.
• Ze zijn klein en niet zichtbaar onder een gewone microscoop
• Kunnen niet repliceren zonder andere cellen. Ze zijn dus afhankelijk van andere
cellen voor replicatie
• Bacteriofaag: virus dat een bacterie infecteert
o Temperate fagen: kunnen hun faag-DNA in het chromosoom van de bacterie
integreren en dan blijven zowel de gastheer als de faag leven
o Virulente fagen: maken de gastheer dood
o Profaag: het virus-DNA in het chromosoom van de gastheer
De basisonderdelen van een virus benoemen
Eigenschappen virus
• Klein
• Ze hebben erfelijk materiaal
• Ze delen niet
• Ze missen eiwit translatie machinerie
• Ze synthetiseren geen ATP
• Virussen zijn afhankelijk van gastheercellen voor vermenigvuldigen.
• Virussen infecteren mensen, dieren, planten, schimmels en bacteriën
Algemene structuur virussen
• SsDNA, dsDNA, ssRNA, dsRNA
• Eromheen zit een Eiwitmantel, capsid en die bestaat uit capsomers
• Sommige virussen hebben een envelop (membraan van de gastheercel met virale
eiwitten: virus eiwitten die gecodeerd worden door het genetisch materiaal van het
virus)
• Naast het genetisch materiaal zit er soms ook eiwitten in het virus artikel in de
capsid. Dit zijn vaak enzymen en die enzymen zijn dan nodig voor het virus om of de
gastheercel binnen te komen of zich te kunnen repliceren. Enzymen:
o Enzym voor afbraak van peptidoglycaan. Stel je hebt een virus dat een
bacterie moet infecteren dan zal het de celwand moeten afbreken. En
daarvoor heeft het virus het enzym.
o RNA-dependent RNA-polymerase: sommige virussen hebben ook een RNA-
genoom en dat RNA genoom moet gerepliceerd worden. In de gastheercel
zijn geen enzymen die van RNA RNA kunnen aflezen. Daarom zit er het RNA-
dependent RNA-polymerase in de capsid die zorgt voor het repliceren van het
virus genoom.
o Reverse transcriptase: sommige virussen (retro virussen) hebben een RNA
genoom. Daarbij wordt het RNA-genoom omgezet in een DNA streng.
2
,Grote diversiteit aan virussen
• Circovirus
o Wegkwijnziekte varkens
o ssDNA
o 17-22nm
o 2 protein-coding genes
• SARS-CoV-2
o COVID19 mensen
o ssRNA
o 50-200nm
o 11 protein-coding genes
• T4 bacteriofaag
o Infecteteert E.coli
o dsDNA
o 90-200nm
o 289 mogelijke protein-coding genes
Bacteriofagen
• Virussen die bacterien infecteren heten bacteriofagen of fagen
• Belangrijk in onderzoek: Hershey-Chase experiment. Waarbij ze gebruikt zijn om te
bepalen dat DNA het erfelijk materiaal is en niet eiwitten.
• Bacteriofagen kunnen zich vermenigvuldigen in levende en delende bacteriën. En ze
zijn ook heel vaak specefiek dus ze kunnen maar in bepaalde bacteriën
vermenigvuldigen.
• Als ze cel geinfecteerd hebben dan zijn er 2 soorten replicatie mechanismen:
o Lytische cyclus
o Lysogene cyclus
Virussen spelen een grote rol in ecosystemen
• Zeewater 106 prokaryoten cellen, 10 keer zoveel virussen.
• Naar schatting 50% van de bacteriën in de zee gaan iedere dag dood door virussen.
• Bijvoorbeeld Syn5 fagen lyseren synechococcus soorten. Dit zijn cyanobacteriën, en
die leggen door fotosynthese CO2 vast in organische verbindingen. Die fagen die
infecteren de cyanobacteriën en die cel inhoud met dus ook al die organische
verbindingen die komen vrij.
De mens en zijn virome (de virussen die we bij ons dragen)
• Animale virussen (virussen die diercellen kunnen infecteren), sommige hebben geen
negatief effect of ziekteverwerkkers
• Human Endogenous retrovirus elements (HERV), zijn overblijfselen van retrovirussen.
Retrovirussen integreren ook in het DNA van hun gastheer. Het zijn dus geen
functionele virussen meer, maar nog wel genen die daar op lijken. 5% van het
humane genoom bestaat uit deze elementen.
3
, • Meest voorkomend bacteriofagen, beïnvloeden de samenstelling van de microbiota
of dragen bij aan ziekteverwekkende vermogen van bacteriën. Bijvoorbeeld vibro
cholerae:
o Bacterie die cholera kan veroorzaken
o Cholera veroorzaakt naar schattig 150.000 doden ieder jaar
o Symptomen, veroorzaakt door de productie en secretie van her cholera
toxine
o De genen van het cholera toxine liggen op een profaag, het systeem voor het
secretiesysteem liggen op het bacteriële genoom.
o De toxines worden dus eigenlijk niet door de bacterie gemaakt, maar door de
profagen die in het genoom van de bacterie zitten.
• Faagtherapie: gebruiken van fagen als alternatief voor antibiotica (pest)
De stappen van een algemene replicatie cyclus van een virus aangeven en uitleggen wat de
host range van een virus is,
Stap 1: binding van het virus aan de gastheercel (host range). Dit is een hele specifieke
interactie. Dus iets aan de buitenkant van het virus, een eiwit bijvoorbeeld, bindt aan een
structuur (receptoren) aan de buitenkant van de gastheercel. Bijvoorbeeld spike eiwit van
SARA-Cov-2 (corona virus) bindt aan het angiotensin-converting enzyme 2 (ACE eiwit).
Stap 2: Als de binding plaats vindt dan kan het virus naar binnen gaan. En zal het genetisch
materiaal van het virus vrijkomen, het virale DNA. Dat virale DNA zal zich gaan repliceren.
Het virus maakt hierbij gebruik van enzymen, tRNAs, ribosomen, aminozuren om
viruseiwitten te maken en virusgenoom te repliceren
Stap 3: En tegelijkertijd zal het ook coderen voor het virus. Dus het wordt omgezet in mRNA
en mRNA wordt afgelezen tot eiwitten.
Stap 4: En dan krijg je in die cel dat al die componenten van de virus artikelen. En die
capsomeer eiwitten samen met het virale genoom assembleren spontaan tot nieuwe
viruspartikels. En die gaan dan naar buiten en vaak gaat dat gepaard met het feit dat het
gastheercel kapotgaat. Dus meestal gaat de gastheercel dood tijden de virus replicatie.
4
