Samenvatting Microbiologie - Deeltentamen 1
Hoofdstuk 3 – Bacteriële celstructuren
Prokaryoot: zijn grofweg bacteriën en archaea
Variatie in vormen van bacteriën
Meest voorkomende vormen zijn:
• Coccen: Bolvormige of ovaalvormige bacteriën
• Staafvormige bacteriën: in de vorm van een kegel of cilindrisch
Er zijn veel variaties op basis van de morfologische types. Cellen met bijzondere vormen:
(Spirillum, spirochetes, appendaged bacterien, filamentele bacterien)
Grootte van bacteriën
Meeste prokaryoten variëren in diameter tussen 0.2 en >700 µm.
-De meeste bacteriën zijn vaak erg klein; voordeel hiervan is dat de verhouding tussen
oppervlakte en volume groot is. Hierdoor kunnen bacteriën gemakkelijker groeien en dus
evalueren. Vorm speelt hierbij een belangrijke rol (staaf is gunstiger dan een kok bij zelfde
volume). Membraan is belangrijk onderdeel van de cel (want speelt rol bij veel cel
processen) à veel membraan is dus gunstig, sneller groeien.
-Organismen <0.15 µm in diameter zijn onwaarschijnlijk: essentiële onderdelen (DNA,
ribosomen) nemen ruimte in.
-Pathogene bacteriën zijn vaak erg klein (0.2-0.4 µm diameter). Door parasitaire leefstijl is dit
mogelijk; maken gebruik van componenten van gastheer en hebben dus minder cel
componenten nodig.
-Uitzondering: Epulopiscum fishelsoni, groter dan 0.5mm. bevat meerdere kopieën van het
genoom, heeft ingewikkeld membraan en wordt bijna niet opgegeten
Macro-elementen/nutrienten: carbon, oxygen, nitrogen, sulfor en phosphorus. Zijn in grote
hoeveelheden nodig.
Micronutrienten/trace elementen: zijn in kleine hoeveelheden nodig; manganese, zinc,
cobalt, molybdenum, nickel en copper. Zijn deel van enzymen en ze helpen in de kanalisatie
van reacties en behouden eiwitstructuur.
Growth factors: molecule die nodig zijn om te overleven, maar kunnen niet zelf
geproduceert worden. Moeten uit milieu worden opgenomen. 3 typen groeifactoren zijn;
aminozuren, purines & pyrimidines en vitamines.
Cel organisatie
Cel envelop Bestaat uit: Plasma membraan, Celwand en Capsule
(plasma membraan en alle externe lagen eromheen)
1
,Plasma membraan (protoplast = plasmamembraan en alles wat erin ligt)
Structuur
Is een dunne structuur die om het cytoplasma heen gebonden ligt. Bestaat uit een
fosfolipide dubbellaag met hierin drijvende eiwitten (fluid mosaic model). Scheidt het
cytoplasma van milieu. Is een hoog selectieve permeabele barrière: transporters en channels
zijn nodig om metabolieten en afvalproducten over de membraan te verplaatsen.
Fosfolipide dubbellaag: bestaan uit amfipatische moleculen (hebben een hydrofiele kop en 2
hydrofobe staarten). Groepen kunnen binden aan de glycerol backbone. Daarbij is de
structuur ‘vloeibaar’, geeft weinig support en eiwitten drijven (laterale beweging). Soms
wordt de structuur versterkt door hopanoids (steroïde-achtige vetten).
Membraaneiwitten: hebben functies in transport, celdeling en communicatie. Bevatten
hydrofobe delen (in lipidlaag verankerd) en externe hydrofiele domeinen. Komen vaak voor
als complex.
• Integraal: door de lipidelaag heen
• Perifeer: in contact met een integraal eiwit of verankerd in de lipidelaag
Functie van plasmamembraan
• Permeabiliteit barrière. Polaire en geladen moleculen moeten worden
getransporteerd. Transport eiwitten (kanalen maar voornamelijk carriers)
transporteren opgeloste stoffen voor passieve of actieve processen.
Passief: gaat met concentratie gradiënt mee, geen externe energie nodig
- Passieve diffusie: (aspecifiek)
- Gefaciliteerde diffusie: Via kanalen (poriën) is minder specifiek, carriers zijn
meer specifiek (carrier eiwit bindt substraat, conformatieverandering, laat
substraat aan andere kant los)
Actief transport: externe metabole energie is nodig, transport tegen gradiënt in
- Primair actief: transport door uniport (verplaatsen 1 enkel molecuul), vaak
ABC transporters (gebruiken ATP), geen modificatie van substraat
- Secundair actief: ion gradiënt als energiebron (voor protongradiënt). Geen
modificatie van substraat. Cotransporter is symporter of antiporter
(verplaatsen 2 of meer moleculen)
- Groeptranslocatie: energie van PEP, modificeren het
substraat
• Eiwit verankering: houdt de transporteiwitten in positie
• Energieconservering: proton motor force kan worden
opgebouwd (soort batterij), dit kan energie leveren (ATP
synthese)
2
, Celwand
Functies
1. Behoud de vorm van de cel
2. Beschermt tegen osmotische stress en toxische substanties
3. Draagt bij aan pathogeniciteit
Soorten (bacteriën worden ingedeeld in 2 groepen, gebaseerd op de gramkleuring).
Gram-negatieve bacteriën: celwand bestaat uit 2 lagen; een buitenmembraan (bestaande uit
LPS** (lipopolysaccharide)) en een dun laagje peptidoglycan (PG). Roze gekleurd.
De dunne PG laag wordt verbonden aan het buitenmembraan door
Braun’s lipoproteinen; het periplasma (met PG) heeft een gel-
achtige structuur en bevat veel eiwitten zoals peptidasen en andere
bindingseiwitten.
Gram-positieve bacteriën: celwand bestaat uit 1 dikke laag
peptidoglycan. Paars gekeurd
Teichoic acids zorgen voor extra support en verbinden het PG aan
het plasma membraan. Zorgen ook voor bescherming en adhesie.
Periplasma is erg dun.
Peptidoglycan laag
Bevindt zich buiten het plasmamembraan (en bij gramnegatieve
bacteriën ook naast het buitenmembraan). Peptidoglycan laag bepaald
de vorm en geeft stevigheid. Peptidoglycan bestaat uit suikerketens N-
acetylglucosamine en N-acetylmuramic acid), suikerketens worden
gecrosslinkt door peptidebruggen (zijketens worden onderling
verbonden)à vormen stevig netwerk. Crosslinking is verschillend in de
gram-negatieve en positieve bacteriën. (Veel dikker in gram-positief).
Zorgt voor het behoud van de vorm bij osmotische stress door de
stevigheid (zonder PG zal lysis optreden)
Buitenmembraan (outer-membrane)
LPS (lipopolysacharide): Aanwezig in het buitenmembraan van gram-negatieve bacterien.
Bestaat uit 3 onderdelen:
-Lipid A: toxisch voor gastheer (endotoxine), kan leiden tot sepsis.
-Polysaccharide deel (core)
-O antigene zijketens (variabel deel): genereert immuunresponsen, kunnen snel veranderen
en hierdoor immuniteit ontwijken
Functies: Speelt een structurele rol: stabiliseert het buitenmembraan
-Maakt oppervlakte negatief geladen en vormt permeabiliteit barrière (mede door lading)
-Biedt bescherming tegen host-responses (toxische stoffen van host)
Buitenmembraan bevat ook poriën: kanalen voor het uitscheiden en opnemen van
oplossingen (diffusie). Sommige zijn specifiek, andere aspecifiek. Vaak trimeren (bestaat uit
3 subunits).
*Mycoplasma’s bevatten geen celwand. Zijn pathogene bacteriën die zich graag in weefsel
bevinden (isotoon, osmotisch milieu). Sterols in cytoplasma geven stevigheid.
3
Hoofdstuk 3 – Bacteriële celstructuren
Prokaryoot: zijn grofweg bacteriën en archaea
Variatie in vormen van bacteriën
Meest voorkomende vormen zijn:
• Coccen: Bolvormige of ovaalvormige bacteriën
• Staafvormige bacteriën: in de vorm van een kegel of cilindrisch
Er zijn veel variaties op basis van de morfologische types. Cellen met bijzondere vormen:
(Spirillum, spirochetes, appendaged bacterien, filamentele bacterien)
Grootte van bacteriën
Meeste prokaryoten variëren in diameter tussen 0.2 en >700 µm.
-De meeste bacteriën zijn vaak erg klein; voordeel hiervan is dat de verhouding tussen
oppervlakte en volume groot is. Hierdoor kunnen bacteriën gemakkelijker groeien en dus
evalueren. Vorm speelt hierbij een belangrijke rol (staaf is gunstiger dan een kok bij zelfde
volume). Membraan is belangrijk onderdeel van de cel (want speelt rol bij veel cel
processen) à veel membraan is dus gunstig, sneller groeien.
-Organismen <0.15 µm in diameter zijn onwaarschijnlijk: essentiële onderdelen (DNA,
ribosomen) nemen ruimte in.
-Pathogene bacteriën zijn vaak erg klein (0.2-0.4 µm diameter). Door parasitaire leefstijl is dit
mogelijk; maken gebruik van componenten van gastheer en hebben dus minder cel
componenten nodig.
-Uitzondering: Epulopiscum fishelsoni, groter dan 0.5mm. bevat meerdere kopieën van het
genoom, heeft ingewikkeld membraan en wordt bijna niet opgegeten
Macro-elementen/nutrienten: carbon, oxygen, nitrogen, sulfor en phosphorus. Zijn in grote
hoeveelheden nodig.
Micronutrienten/trace elementen: zijn in kleine hoeveelheden nodig; manganese, zinc,
cobalt, molybdenum, nickel en copper. Zijn deel van enzymen en ze helpen in de kanalisatie
van reacties en behouden eiwitstructuur.
Growth factors: molecule die nodig zijn om te overleven, maar kunnen niet zelf
geproduceert worden. Moeten uit milieu worden opgenomen. 3 typen groeifactoren zijn;
aminozuren, purines & pyrimidines en vitamines.
Cel organisatie
Cel envelop Bestaat uit: Plasma membraan, Celwand en Capsule
(plasma membraan en alle externe lagen eromheen)
1
,Plasma membraan (protoplast = plasmamembraan en alles wat erin ligt)
Structuur
Is een dunne structuur die om het cytoplasma heen gebonden ligt. Bestaat uit een
fosfolipide dubbellaag met hierin drijvende eiwitten (fluid mosaic model). Scheidt het
cytoplasma van milieu. Is een hoog selectieve permeabele barrière: transporters en channels
zijn nodig om metabolieten en afvalproducten over de membraan te verplaatsen.
Fosfolipide dubbellaag: bestaan uit amfipatische moleculen (hebben een hydrofiele kop en 2
hydrofobe staarten). Groepen kunnen binden aan de glycerol backbone. Daarbij is de
structuur ‘vloeibaar’, geeft weinig support en eiwitten drijven (laterale beweging). Soms
wordt de structuur versterkt door hopanoids (steroïde-achtige vetten).
Membraaneiwitten: hebben functies in transport, celdeling en communicatie. Bevatten
hydrofobe delen (in lipidlaag verankerd) en externe hydrofiele domeinen. Komen vaak voor
als complex.
• Integraal: door de lipidelaag heen
• Perifeer: in contact met een integraal eiwit of verankerd in de lipidelaag
Functie van plasmamembraan
• Permeabiliteit barrière. Polaire en geladen moleculen moeten worden
getransporteerd. Transport eiwitten (kanalen maar voornamelijk carriers)
transporteren opgeloste stoffen voor passieve of actieve processen.
Passief: gaat met concentratie gradiënt mee, geen externe energie nodig
- Passieve diffusie: (aspecifiek)
- Gefaciliteerde diffusie: Via kanalen (poriën) is minder specifiek, carriers zijn
meer specifiek (carrier eiwit bindt substraat, conformatieverandering, laat
substraat aan andere kant los)
Actief transport: externe metabole energie is nodig, transport tegen gradiënt in
- Primair actief: transport door uniport (verplaatsen 1 enkel molecuul), vaak
ABC transporters (gebruiken ATP), geen modificatie van substraat
- Secundair actief: ion gradiënt als energiebron (voor protongradiënt). Geen
modificatie van substraat. Cotransporter is symporter of antiporter
(verplaatsen 2 of meer moleculen)
- Groeptranslocatie: energie van PEP, modificeren het
substraat
• Eiwit verankering: houdt de transporteiwitten in positie
• Energieconservering: proton motor force kan worden
opgebouwd (soort batterij), dit kan energie leveren (ATP
synthese)
2
, Celwand
Functies
1. Behoud de vorm van de cel
2. Beschermt tegen osmotische stress en toxische substanties
3. Draagt bij aan pathogeniciteit
Soorten (bacteriën worden ingedeeld in 2 groepen, gebaseerd op de gramkleuring).
Gram-negatieve bacteriën: celwand bestaat uit 2 lagen; een buitenmembraan (bestaande uit
LPS** (lipopolysaccharide)) en een dun laagje peptidoglycan (PG). Roze gekleurd.
De dunne PG laag wordt verbonden aan het buitenmembraan door
Braun’s lipoproteinen; het periplasma (met PG) heeft een gel-
achtige structuur en bevat veel eiwitten zoals peptidasen en andere
bindingseiwitten.
Gram-positieve bacteriën: celwand bestaat uit 1 dikke laag
peptidoglycan. Paars gekeurd
Teichoic acids zorgen voor extra support en verbinden het PG aan
het plasma membraan. Zorgen ook voor bescherming en adhesie.
Periplasma is erg dun.
Peptidoglycan laag
Bevindt zich buiten het plasmamembraan (en bij gramnegatieve
bacteriën ook naast het buitenmembraan). Peptidoglycan laag bepaald
de vorm en geeft stevigheid. Peptidoglycan bestaat uit suikerketens N-
acetylglucosamine en N-acetylmuramic acid), suikerketens worden
gecrosslinkt door peptidebruggen (zijketens worden onderling
verbonden)à vormen stevig netwerk. Crosslinking is verschillend in de
gram-negatieve en positieve bacteriën. (Veel dikker in gram-positief).
Zorgt voor het behoud van de vorm bij osmotische stress door de
stevigheid (zonder PG zal lysis optreden)
Buitenmembraan (outer-membrane)
LPS (lipopolysacharide): Aanwezig in het buitenmembraan van gram-negatieve bacterien.
Bestaat uit 3 onderdelen:
-Lipid A: toxisch voor gastheer (endotoxine), kan leiden tot sepsis.
-Polysaccharide deel (core)
-O antigene zijketens (variabel deel): genereert immuunresponsen, kunnen snel veranderen
en hierdoor immuniteit ontwijken
Functies: Speelt een structurele rol: stabiliseert het buitenmembraan
-Maakt oppervlakte negatief geladen en vormt permeabiliteit barrière (mede door lading)
-Biedt bescherming tegen host-responses (toxische stoffen van host)
Buitenmembraan bevat ook poriën: kanalen voor het uitscheiden en opnemen van
oplossingen (diffusie). Sommige zijn specifiek, andere aspecifiek. Vaak trimeren (bestaat uit
3 subunits).
*Mycoplasma’s bevatten geen celwand. Zijn pathogene bacteriën die zich graag in weefsel
bevinden (isotoon, osmotisch milieu). Sterols in cytoplasma geven stevigheid.
3
