Microbiologie Samenvatting
Inhoud
H1. An introduction to microbial life ....................................................................................................... 3
Grote lijn .............................................................................................................................................. 5
H3. Microbial metabolism ....................................................................................................................... 6
Grote lijn ............................................................................................................................................ 10
H14. Metabolic diversity of micro-organisms ....................................................................................... 12
Grote lijn ............................................................................................................................................ 14
H2. Microbial cell structure and function.............................................................................................. 15
Grote lijn ............................................................................................................................................ 19
H4. Chromosomen en plasmiden .......................................................................................................... 21
Grote lijn ............................................................................................................................................ 21
H11. Gene transfer in bacteria .............................................................................................................. 22
Grote lijn ............................................................................................................................................ 22
E. coli ..................................................................................................................................................... 22
Grote lijn ............................................................................................................................................ 23
H5. Microbial growth and its control .................................................................................................... 23
Grote lijn ............................................................................................................................................ 27
H23. Microbial symbioses with microbes, plants and animals ............................................................. 29
Grote lijn ............................................................................................................................................ 30
H21. Nutrient cycles .............................................................................................................................. 31
Grote lijn ............................................................................................................................................ 33
Thiomargarita namibiensis .................................................................................................................... 34
Grote lijn ............................................................................................................................................ 34
Borrelia burgdorferi............................................................................................................................... 34
Grote lijn ............................................................................................................................................ 35
Dehalobacter restrictus ......................................................................................................................... 35
Grote lijn ............................................................................................................................................ 35
Haloquadra walsbyi ............................................................................................................................... 35
Grote lijn ............................................................................................................................................ 36
Hoofdstuk 1. Biochemistry: an involving science .................................................................................. 36
H2. Protein composition and structure ................................................................................................. 40
Grote lijn ............................................................................................................................................ 46
,H8. Enzymes: basic concepts and kinetics............................................................................................. 47
Grote lijn ............................................................................................................................................ 53
H15. Metabolism: basic concepts and design ....................................................................................... 54
Grote lijn ............................................................................................................................................ 63
,Microbiologie
H1. An introduction to microbial life
De oxidatieve fosforylering in prokaryoten vindt plaats in het buitenmembraan van de cel. Dit zijn
een soort mitochondriën. In eukaryoten worden de transcriptie en translatie fysiek van elkaar
gescheiden. Het mRNA gaat hierbij door het kernmembraan heen.
Archaea: chromosoom lijkt op dat van bacteriën, maar de manier waarop het is opgerold en de
replicatie lijkt op dat van eukaryoten. De samenstelling van de celwand en het celmembraan is
verschillend (o.a. geen peptidoglycaan en andere lipiden).
Een cel is een systeem: er is continu een opname en afgifte van verbindingen. De acties die hiervoor
zorgen wordt metabolisme genoemd. Hiernaast kennen alle cellen groei en evolutie. Evolutie is een
langzaam proces maar kan snel zijn in micro-organismen. Dit komt doordat micro-organismen zich
snel kunnen delen en omdat ze DNA op kunnen nemen van andere micro-organismen door middel
van plasmiden. Een voorbeeld is de resistentie tegen antibiotica. Sommige cellen kennen
differentiatie, communicatie, mobiliteit en genetische uitwisseling.
Evolutie
Evolutie is snel in micro-organismen omdat ze snel delen en omdat ze DNA kunnen opnemen van
andere micro-organismen door middel van plasmiden.
Ongeveer 4 miljard jaar geleden ontstonden de eencelligen (LUCA). Daarna ontstonden bacteriën,
anoxygene fototrofe bacteriën (produceren geen zuurstof) en cyanobacteriën (produceren wel
zuurstof). Ongeveer 2,5 miljard jaar geleden werd de aarde steeds zuurstofrijker en hierdoor konden
2 miljard jaar geleden de eukaryoten ontstaan. Ongeveer 1,4 miljard jaar geleden ontstonden de
algen.
Om naar de stamboom van micro-organismen te kijken, wordt 16s ribosomaal RNA gebruikt. 16s
rRNA analyse laat zien dat we de meeste micro-organismen nog nooit gekweekt hebben. Dit rRNA
wordt gebruikt omdat het in alle organismen dezelfde functie heeft, omdat het sterk geconserveerd
is, omdat de sequentie lang genoeg is en omdat het wijd verspreid is in alle organismen.
Begrippen
De omgeving waarin een microbiële populatie leeft, wordt habitat genoemd. Microbiële populaties
gaan interacties aan met andere populaties in microbiële gemeenschappen. Alle levende organismen
samen met de fysische en chemische componenten van hun omgeving is het ecosysteem. De
metabole activiteiten van micro-organismen kunnen een ecosysteem veranderen.
Microben kunnen niet overleven bij temperaturen boven de 120 graden. Water is een belangrijke
voorwaarde voor het leven. Micro-organismen omvatten het grootste deel van de biomassa op
aarde. Ze zijn bepalend voor het in stand houden van het milieu.
Antibiotica: antimicrobiële stofjes worden in de natuur geproduceerd door micro-organismen en
kunnen andere micro-organismen remmen of doden.
, Aantal belangrijke microbiologen:
• Alexander Flemming (1881-1955) → ontdekker penicilline (eigenlijk door Duchesne)
• Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723) → microscoop
o Licht microscopie: helder veld microscopie: cellen hebben weinig contrast → te
verbeteren door:
▪ kleuring (methyleen blauw, kristalviolet, safranine)
▪ Identificatie kleuring: Gram-kleuring
▪ fase contrast: fase verschil versterkt
▪ Donker veld: licht van de zijkant, niet door het object
▪ fluorescentie: natuurlijk (chlorophyll) or gekleurd (DAPI)
• Louis Pasteur (1822-1895) → alcoholische fermentatie, pasteurisatie, hondsdolheid,
sterilisatie. Ook ontdekte hij dat er aërobe en anaërobe micro-organismen zijn.
o Een aëroob organisme haalt adem met zuurstof, zuurstof is de elektron-acceptor.
▪ Ademhaling: O2 wordt gebruikt om een verbinding te verbranden
▪ Elektronen worden onttrokken aan de verbinding
▪ Elektronen lopen via een ademhalingsketen naar de terminale elektronen-acceptor
▪ Ademhaling leidt tot energie-generering
o Een anaëroob organisme haalt adem met een andere elektronen acceptor, of het is
fermentatief (geen ademhaling, een interne metaboliet wordt gebruikt als elektronen-
acceptor).
• Martinus Beijerinck (1851-1931) → microbiële ophopingstechnieken, N2-binding door
Azotobacter en Rhizobium, Sulfaat (SO4 2- ) reducerende bacteriën (halen adem met
sulfaat), Tabaksmozaiekvirus – eerste beschrijving virus.
o Wat zijn virussen?
▪ RNA of DNA omgeven door een eiwitmantel (capsid)
▪ Heeft gastheer nodig voor replicatie
▪ Gebruikt de RNA/DNA replicatie en eiwitsynthese-machinerie van de gastheer
▪ 10x meer virussen dan cellen
▪ Hebben hun eigen taxonomie: morfologie, type nucleinezuur, gastheer
• Sergei Winogradsky (1856-1953) → micro-organismen die ijzer, zwavel, ammonium,
…oxideren. Energie (ATP) generering uit gereduceerde stoffen. Hij introduceerde het concept
‘chemolithoautotrofie”
o Inorganische moleculen fungeren als electron donor voor ademhaling
o Chemolithotrofen gebruiken CO2 als koolstofbron (autotroof)
Bacteriën:
- prokaryoten
- meest ongedifferentieerde cellen, 1–10 μm lang
- 30 grote phyla, grote diversiteit aan soorten, fysiologie en ecologische functies
Archaea:
- prokaryoten
Inhoud
H1. An introduction to microbial life ....................................................................................................... 3
Grote lijn .............................................................................................................................................. 5
H3. Microbial metabolism ....................................................................................................................... 6
Grote lijn ............................................................................................................................................ 10
H14. Metabolic diversity of micro-organisms ....................................................................................... 12
Grote lijn ............................................................................................................................................ 14
H2. Microbial cell structure and function.............................................................................................. 15
Grote lijn ............................................................................................................................................ 19
H4. Chromosomen en plasmiden .......................................................................................................... 21
Grote lijn ............................................................................................................................................ 21
H11. Gene transfer in bacteria .............................................................................................................. 22
Grote lijn ............................................................................................................................................ 22
E. coli ..................................................................................................................................................... 22
Grote lijn ............................................................................................................................................ 23
H5. Microbial growth and its control .................................................................................................... 23
Grote lijn ............................................................................................................................................ 27
H23. Microbial symbioses with microbes, plants and animals ............................................................. 29
Grote lijn ............................................................................................................................................ 30
H21. Nutrient cycles .............................................................................................................................. 31
Grote lijn ............................................................................................................................................ 33
Thiomargarita namibiensis .................................................................................................................... 34
Grote lijn ............................................................................................................................................ 34
Borrelia burgdorferi............................................................................................................................... 34
Grote lijn ............................................................................................................................................ 35
Dehalobacter restrictus ......................................................................................................................... 35
Grote lijn ............................................................................................................................................ 35
Haloquadra walsbyi ............................................................................................................................... 35
Grote lijn ............................................................................................................................................ 36
Hoofdstuk 1. Biochemistry: an involving science .................................................................................. 36
H2. Protein composition and structure ................................................................................................. 40
Grote lijn ............................................................................................................................................ 46
,H8. Enzymes: basic concepts and kinetics............................................................................................. 47
Grote lijn ............................................................................................................................................ 53
H15. Metabolism: basic concepts and design ....................................................................................... 54
Grote lijn ............................................................................................................................................ 63
,Microbiologie
H1. An introduction to microbial life
De oxidatieve fosforylering in prokaryoten vindt plaats in het buitenmembraan van de cel. Dit zijn
een soort mitochondriën. In eukaryoten worden de transcriptie en translatie fysiek van elkaar
gescheiden. Het mRNA gaat hierbij door het kernmembraan heen.
Archaea: chromosoom lijkt op dat van bacteriën, maar de manier waarop het is opgerold en de
replicatie lijkt op dat van eukaryoten. De samenstelling van de celwand en het celmembraan is
verschillend (o.a. geen peptidoglycaan en andere lipiden).
Een cel is een systeem: er is continu een opname en afgifte van verbindingen. De acties die hiervoor
zorgen wordt metabolisme genoemd. Hiernaast kennen alle cellen groei en evolutie. Evolutie is een
langzaam proces maar kan snel zijn in micro-organismen. Dit komt doordat micro-organismen zich
snel kunnen delen en omdat ze DNA op kunnen nemen van andere micro-organismen door middel
van plasmiden. Een voorbeeld is de resistentie tegen antibiotica. Sommige cellen kennen
differentiatie, communicatie, mobiliteit en genetische uitwisseling.
Evolutie
Evolutie is snel in micro-organismen omdat ze snel delen en omdat ze DNA kunnen opnemen van
andere micro-organismen door middel van plasmiden.
Ongeveer 4 miljard jaar geleden ontstonden de eencelligen (LUCA). Daarna ontstonden bacteriën,
anoxygene fototrofe bacteriën (produceren geen zuurstof) en cyanobacteriën (produceren wel
zuurstof). Ongeveer 2,5 miljard jaar geleden werd de aarde steeds zuurstofrijker en hierdoor konden
2 miljard jaar geleden de eukaryoten ontstaan. Ongeveer 1,4 miljard jaar geleden ontstonden de
algen.
Om naar de stamboom van micro-organismen te kijken, wordt 16s ribosomaal RNA gebruikt. 16s
rRNA analyse laat zien dat we de meeste micro-organismen nog nooit gekweekt hebben. Dit rRNA
wordt gebruikt omdat het in alle organismen dezelfde functie heeft, omdat het sterk geconserveerd
is, omdat de sequentie lang genoeg is en omdat het wijd verspreid is in alle organismen.
Begrippen
De omgeving waarin een microbiële populatie leeft, wordt habitat genoemd. Microbiële populaties
gaan interacties aan met andere populaties in microbiële gemeenschappen. Alle levende organismen
samen met de fysische en chemische componenten van hun omgeving is het ecosysteem. De
metabole activiteiten van micro-organismen kunnen een ecosysteem veranderen.
Microben kunnen niet overleven bij temperaturen boven de 120 graden. Water is een belangrijke
voorwaarde voor het leven. Micro-organismen omvatten het grootste deel van de biomassa op
aarde. Ze zijn bepalend voor het in stand houden van het milieu.
Antibiotica: antimicrobiële stofjes worden in de natuur geproduceerd door micro-organismen en
kunnen andere micro-organismen remmen of doden.
, Aantal belangrijke microbiologen:
• Alexander Flemming (1881-1955) → ontdekker penicilline (eigenlijk door Duchesne)
• Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723) → microscoop
o Licht microscopie: helder veld microscopie: cellen hebben weinig contrast → te
verbeteren door:
▪ kleuring (methyleen blauw, kristalviolet, safranine)
▪ Identificatie kleuring: Gram-kleuring
▪ fase contrast: fase verschil versterkt
▪ Donker veld: licht van de zijkant, niet door het object
▪ fluorescentie: natuurlijk (chlorophyll) or gekleurd (DAPI)
• Louis Pasteur (1822-1895) → alcoholische fermentatie, pasteurisatie, hondsdolheid,
sterilisatie. Ook ontdekte hij dat er aërobe en anaërobe micro-organismen zijn.
o Een aëroob organisme haalt adem met zuurstof, zuurstof is de elektron-acceptor.
▪ Ademhaling: O2 wordt gebruikt om een verbinding te verbranden
▪ Elektronen worden onttrokken aan de verbinding
▪ Elektronen lopen via een ademhalingsketen naar de terminale elektronen-acceptor
▪ Ademhaling leidt tot energie-generering
o Een anaëroob organisme haalt adem met een andere elektronen acceptor, of het is
fermentatief (geen ademhaling, een interne metaboliet wordt gebruikt als elektronen-
acceptor).
• Martinus Beijerinck (1851-1931) → microbiële ophopingstechnieken, N2-binding door
Azotobacter en Rhizobium, Sulfaat (SO4 2- ) reducerende bacteriën (halen adem met
sulfaat), Tabaksmozaiekvirus – eerste beschrijving virus.
o Wat zijn virussen?
▪ RNA of DNA omgeven door een eiwitmantel (capsid)
▪ Heeft gastheer nodig voor replicatie
▪ Gebruikt de RNA/DNA replicatie en eiwitsynthese-machinerie van de gastheer
▪ 10x meer virussen dan cellen
▪ Hebben hun eigen taxonomie: morfologie, type nucleinezuur, gastheer
• Sergei Winogradsky (1856-1953) → micro-organismen die ijzer, zwavel, ammonium,
…oxideren. Energie (ATP) generering uit gereduceerde stoffen. Hij introduceerde het concept
‘chemolithoautotrofie”
o Inorganische moleculen fungeren als electron donor voor ademhaling
o Chemolithotrofen gebruiken CO2 als koolstofbron (autotroof)
Bacteriën:
- prokaryoten
- meest ongedifferentieerde cellen, 1–10 μm lang
- 30 grote phyla, grote diversiteit aan soorten, fysiologie en ecologische functies
Archaea:
- prokaryoten
