BACTERIOLOGIE
1
,H4 (LES 1): Prokaryoten - Karakteristieken
Inleiding
Prokaryoten zijn eencellig zonder enige compartimentalisatie in de cel
• er is geen celkern: het bacteriochromosoom en plasmiden liggen los
• histonproteïnen zijn niet aanwezig
• er is een celmembraan, celwand en nog extra lagen aanwezig
• aan de buitenkant zijn de verschillen groot: fimbriae, flagellum, ...
De meeste bacteriën zijn tussen de 0,5 – 2 µm groot
• gewone (humane) cellen rond de 10 µm
• bepaalde bacteriën kunnen (obligaat) intracellulair leven en daar groeien
• virussen zijn nog kleiner: picovirus = kleinste (24 nm), pokkenvirus = grootste (300 nm)
Vorm en arrangement
De vorm wordt naast het genoom gebruikt om snel een onderscheid te maken tussen bacteriën.
We onderscheiden een coccusvorm en een staafvorm.
Bij de coccen onderscheiden we:
• diplococcus: komt typisch voor in de vorm van twee cellen naasteen
• streptococcus: als coccen tweedimensionaal delen op een ‘streep’
• staphylococcen: als coccen driedimensionaal delen
Een staafvorm wordt ook wel bacillus genoemd. We onderscheiden:
• bacillus: een gewone staaf
• streptobacillus: als deze tweedimensionaal delen op een ‘streep’
Er zijn uiteraard ook uitzonderingen op de vorm
• vibrio (bv. Vibrio cholerae: waterige diarree): kommavormig
• spirocheet (bv. Treponema pallidum: syfillis): kurkentrekkervormig
• spirillum: medisch niet belangrijk " niet kennen
Structuur van bacteriën
• Celmembraan, meestal omgeven door een celwand
• Intern cytoplasma met ribosomen, nucleaire regio
• Variëteit aan externe structuren: capsule, flagellum en pilus (fimbria)
2
, o bepalen of ze wel of niet herkend worden door immuunsysteem
o E. coli ≠ E. coli " bacteriën kunnen verschillen door virulentiefactoren
§ dit zijn factoren die pathogeniciteit bepalen en ziekte veroorzaken
§ de ene kan deze niet hebben: bv. E. coli maakt vitamine K in de darmen
§ de andere wel: je kan sterven door een infectie met virulente E. Coli
DUS 2 bacteriën met dezelfde naam en toch totaal verschillende effecten
Celwand
De celwand ligt buiten het celmembraan.
• celmembraan: fosfolipide dubbellaag zonder sterolen (bv. cholesterol)
" deze gaat sneller kapot: sterol is nodig voor membraanintegriteit/stevigheid
" daarom hebben bacteriën een celwand als oplossing
• bestaat uit: peptidoglycaan, buitenmembraan en een periplasmische ruimte
" dit kan verschillen tussen bacteriën, maar algemeen hebben ze deze dingen
• de functies van de celwand zijn
o bepaalt de karakteristieke vorm van de cel
o voorkomt dat de cel openbarst in een hypotoon milieu (osmose)
Peptidoglycaan
Peptidoglycaan, ook wel mureïne, is een laag in de celwand.
Deze laag vormt een heel netwerk dat het celmembraan belet open te springen.
" chemisch kunnen uittekenen! Bij antibiotica moet je zien waar ze op inwerken
Het bestaat uit aminozuren en suiker (peptido- + glyc-), meerbepaald:
• N-acetylglucosamine (NAG) en N-acetylmuraminezuur (NAM)
o deze twee suikers vormen de backbone en worden telkens herhaald
o we krijgen dan een keten: NAM-NAG-NAM-NAG-NAM-NAG-...
3
, • tetrapeptides (4 AZ) vormen een crosslink tussen de suikerbackbones
o deze vertrekken altijd op NAM " NAG kan geen amidebinding vormen
o twee tetrapeptiden vormen een 3,4-peptidebinding en zo de crosslink
o aminozuur op plaats 3 van de ene bindt met die op plaats 4 van de andere
o het tetrapeptide bestaat uit
§ L-alanine dat bindt met NAM
§ D-glutaminezuur
§ L-lysine (grampositief) en diaminopimelinezuur (gramnegatief)
§ D-alanine
Het tetrapeptide kan enkel op NAM
binden, niet op NAG.
OMDAT
De carbonzuurfunctie (rood) zorgt ervoor
dat een amidebinding kan worden
aangegaan met L-alanine
" bij proteïnen gaan aminozuren
dezelfde binding aan tussen de
carboxyterminus en de
aminozuurterminus.
! de cross links zorgen ervoor dat we een volledig sterk netwerk krijgen wat het celmembraan
beschermt tegen openspringen
Crosslink
De crosslink tussen de tetrapeptiden verschilt tussen de bacteriën (G+ en G–).
• hier is ook de gramkleuring op gebaseerd
• heeft medisch ook belangrijke gevolgen
o gramnegatief: bezitten endotoxines die voor een shock kunnen zorgen
o antibiotica kunnen inwerken op grampositief, maar niet op gramnegatief
" of omgekeerd, of op allebei: het is dus belangrijk om verschil te maken
Grampositief: er is een oligopeptidebrug aanwezig bij de crosslink
• deze bestaat bij bv. Staphylococcus aureus uit 5 glycinemoleculen
• L-lysine op plaats 3 wordt via 5 glycine moleculen verbonden met D-alanine
Gramnegatief: er is meestal geen oligopeptidebrug aanwezig
• er is een directe verbinding tussen diaminopimelinezuur (DAP) en D-alanine
4
1
,H4 (LES 1): Prokaryoten - Karakteristieken
Inleiding
Prokaryoten zijn eencellig zonder enige compartimentalisatie in de cel
• er is geen celkern: het bacteriochromosoom en plasmiden liggen los
• histonproteïnen zijn niet aanwezig
• er is een celmembraan, celwand en nog extra lagen aanwezig
• aan de buitenkant zijn de verschillen groot: fimbriae, flagellum, ...
De meeste bacteriën zijn tussen de 0,5 – 2 µm groot
• gewone (humane) cellen rond de 10 µm
• bepaalde bacteriën kunnen (obligaat) intracellulair leven en daar groeien
• virussen zijn nog kleiner: picovirus = kleinste (24 nm), pokkenvirus = grootste (300 nm)
Vorm en arrangement
De vorm wordt naast het genoom gebruikt om snel een onderscheid te maken tussen bacteriën.
We onderscheiden een coccusvorm en een staafvorm.
Bij de coccen onderscheiden we:
• diplococcus: komt typisch voor in de vorm van twee cellen naasteen
• streptococcus: als coccen tweedimensionaal delen op een ‘streep’
• staphylococcen: als coccen driedimensionaal delen
Een staafvorm wordt ook wel bacillus genoemd. We onderscheiden:
• bacillus: een gewone staaf
• streptobacillus: als deze tweedimensionaal delen op een ‘streep’
Er zijn uiteraard ook uitzonderingen op de vorm
• vibrio (bv. Vibrio cholerae: waterige diarree): kommavormig
• spirocheet (bv. Treponema pallidum: syfillis): kurkentrekkervormig
• spirillum: medisch niet belangrijk " niet kennen
Structuur van bacteriën
• Celmembraan, meestal omgeven door een celwand
• Intern cytoplasma met ribosomen, nucleaire regio
• Variëteit aan externe structuren: capsule, flagellum en pilus (fimbria)
2
, o bepalen of ze wel of niet herkend worden door immuunsysteem
o E. coli ≠ E. coli " bacteriën kunnen verschillen door virulentiefactoren
§ dit zijn factoren die pathogeniciteit bepalen en ziekte veroorzaken
§ de ene kan deze niet hebben: bv. E. coli maakt vitamine K in de darmen
§ de andere wel: je kan sterven door een infectie met virulente E. Coli
DUS 2 bacteriën met dezelfde naam en toch totaal verschillende effecten
Celwand
De celwand ligt buiten het celmembraan.
• celmembraan: fosfolipide dubbellaag zonder sterolen (bv. cholesterol)
" deze gaat sneller kapot: sterol is nodig voor membraanintegriteit/stevigheid
" daarom hebben bacteriën een celwand als oplossing
• bestaat uit: peptidoglycaan, buitenmembraan en een periplasmische ruimte
" dit kan verschillen tussen bacteriën, maar algemeen hebben ze deze dingen
• de functies van de celwand zijn
o bepaalt de karakteristieke vorm van de cel
o voorkomt dat de cel openbarst in een hypotoon milieu (osmose)
Peptidoglycaan
Peptidoglycaan, ook wel mureïne, is een laag in de celwand.
Deze laag vormt een heel netwerk dat het celmembraan belet open te springen.
" chemisch kunnen uittekenen! Bij antibiotica moet je zien waar ze op inwerken
Het bestaat uit aminozuren en suiker (peptido- + glyc-), meerbepaald:
• N-acetylglucosamine (NAG) en N-acetylmuraminezuur (NAM)
o deze twee suikers vormen de backbone en worden telkens herhaald
o we krijgen dan een keten: NAM-NAG-NAM-NAG-NAM-NAG-...
3
, • tetrapeptides (4 AZ) vormen een crosslink tussen de suikerbackbones
o deze vertrekken altijd op NAM " NAG kan geen amidebinding vormen
o twee tetrapeptiden vormen een 3,4-peptidebinding en zo de crosslink
o aminozuur op plaats 3 van de ene bindt met die op plaats 4 van de andere
o het tetrapeptide bestaat uit
§ L-alanine dat bindt met NAM
§ D-glutaminezuur
§ L-lysine (grampositief) en diaminopimelinezuur (gramnegatief)
§ D-alanine
Het tetrapeptide kan enkel op NAM
binden, niet op NAG.
OMDAT
De carbonzuurfunctie (rood) zorgt ervoor
dat een amidebinding kan worden
aangegaan met L-alanine
" bij proteïnen gaan aminozuren
dezelfde binding aan tussen de
carboxyterminus en de
aminozuurterminus.
! de cross links zorgen ervoor dat we een volledig sterk netwerk krijgen wat het celmembraan
beschermt tegen openspringen
Crosslink
De crosslink tussen de tetrapeptiden verschilt tussen de bacteriën (G+ en G–).
• hier is ook de gramkleuring op gebaseerd
• heeft medisch ook belangrijke gevolgen
o gramnegatief: bezitten endotoxines die voor een shock kunnen zorgen
o antibiotica kunnen inwerken op grampositief, maar niet op gramnegatief
" of omgekeerd, of op allebei: het is dus belangrijk om verschil te maken
Grampositief: er is een oligopeptidebrug aanwezig bij de crosslink
• deze bestaat bij bv. Staphylococcus aureus uit 5 glycinemoleculen
• L-lysine op plaats 3 wordt via 5 glycine moleculen verbonden met D-alanine
Gramnegatief: er is meestal geen oligopeptidebrug aanwezig
• er is een directe verbinding tussen diaminopimelinezuur (DAP) en D-alanine
4
