Samenvatting microbiology an clinical
approach
H1 What is microbiology and why does it matter?........................................................2
H2 Fundamental chemistry for microbiology.................................................................4
H3 Essentials of metabolism..........................................................................................6
H4 An introduction to cell structure and host-pathogen relationships..........................9
H5 Requirements for infection.....................................................................................12
H6 Transmission of infection, the compromised host, and epidemiology....................16
H7 Principles of disease...............................................................................................20
H8 Emerging and re-emerging infectious diseases.....................................................23
H9 The clinical significance of bacterial anatomy.......................................................26
H10 Bacterial growth...................................................................................................31
H11 Microbial genetics and infectious disease............................................................34
H12 The structure and infection cycle of viruses........................................................41
H13 Viral pathogenesis................................................................................................46
H14 Parasitic and fungal infections.............................................................................49
H15 The innate immune response...............................................................................56
H16 The adaptive immune response...........................................................................63
H17 Failures of the immune response.........................................................................68
H18 Control of microbial growth with disinfectants and antiseptics............................73
H19 Antibiotics.............................................................................................................77
H20 Antibiotic resistance.............................................................................................81
H21 Infections of the respiratory system.....................................................................84
H22 Infections of the digestive system.......................................................................88
H23 Infections of the genitourinary system................................................................93
H24 Infections of the central nervous system.............................................................96
H25 infection of the blood...........................................................................................98
H26 Infections of the skin and eyes...........................................................................100
, H1 What is microbiology and why does it matter?
Microbiologie is relevant in het alledaagse leven. Door reizen over de
wereld kunnen infectieziekten snel verspreiden over de wereld. In de
gezondheidszorg is het belangrijk om te weten hoe een pathogeen een
ziekte kan veroorzaken.
Tegenwoordig keren ziekten terug die we onder controle dachten te
hebben. Daarnaast is er een dreiging van bioterrorisme.
Virulentie is potentieel om ziekten te veroorzaken.
Veel bacteriën en sommige schimmels behoren tot de microbiale flora. In
de meeste gevallen zijn onschadelijk. Ze kunnen ook vitamines afgeven. In
sommige gevallen worden ze pathogeen maar ze zijn wel zwak virulent.
Bekijken hoe een pathogeen een ziekte kan veroorzaken door:
- Epidemiologie (studie naar de frequentie en distributie van ziekten)
- Pathogenese (hoe de studie ontwikkeld)
- Verdediging van de gastheer
Epidemiologie: pathogeen moet vijf stappen door lopen om ziekten te
veroorzaken
- In de gastheercel komen
- In de gastheercel blijven
- De gastheercel verslaan
- Schade aan gastheercel brengen
- Infectie overbrengen naar andere gastheercellen
Classificaties op basis van transmissie.
Epidemische uitbraken heeft te maken met slechte socio-economische
condities, te weinig informatie van infecties.
Pathogenese: virulentie factoren zijn nodig om als pathogeen in de
gastheercel te bijven om ziekte te veroorzaken en vermijdt defensie van
de gastheer.
Om schade toe te brengen wordt er gebruik gemaakt van enzymen en
toxines (door bacterie) en virulent deeltjes (door virus).
2
,Infectie bestrijden leidt tot inflammatie dit kan schade aan de cel
toebrengen.
Verdedigen van de gastheercel: is belangrijk bij bestrijden van de infectie.
Immuunsysteem:
- Innate (niet specifiek, eerste linie)
- Adaptief (wel specifiek, tweede linie, geheugen opbouwen)
Antibiotica richt zich op peptidoglycan (is onderdeel van bacterie).
Behandelen van virussen is lastig, want bevinden zich in onze cellen.
Preventie is de beste manier om infecties te bestrijden.
Micro-organsimen worden gebruikt om water te recyclen. Het afval wordt
als energie gebruikt . Daarnaast worden ze gebruikt bij landbouw als
pesticiden bestrijders. En ze worden gebruikt in de biotechnologie.
3
, H2 Fundamental chemistry for microbiology
Atomen moleculen cellen weefsel. Atomen binden aan elkaar om
zo moleculen te vormen. Vervolgens binden moleculen aan elkaar om
cellen te vormen.
Atomen bestaan uit:
- Protonen: zitten in de kern. Zijn positief geladen. Atoomnummer is
gelijk aan aantal protonen.
- Neutronen: zitten in de kern, zijn neutraal. Atomisch gewicht is
protonen + neuronen.
- Elektronen: zitten in de schil. Zijn negatief geladen. In neutraal
(ongeladen) atoom is het aantal elektronen gelijk aan protonen.
De eerste schil 2 elektronen
De tweede schil 8 elektronen
Derde schil 18 elektronen
Als een atoom onstabiel is (niet vol met elektronen) kan het bindingen
aangaan (=ionbinding).
Voorbeeld: chlorine = 17 atoomnummer
1ste schil = 2
2de schil = 8
3de = 7 niet stabiel
Sodium daarentegen heeft een elektron over. Dus chlorine en sodium
kunnen samen binding aangaan.
Ion is sodium en chlorine
- Kation is ion dat elektron verliest en daardoor meer positief wordt
- Anion is ion dat elektron krijgt en meer negatief wordt.
Ionbinding is aantrekking tussen kation en anion.
Covalente binding zit in biologische moleculen.
- Nonpolar covalent: elektronen tussen twee atomen is gelijk
- Polar covalent: twee waterstof is gebonden aan één zuurstof
Waterstofbruggen zitten in moleculaire structuren.
Water:
- Oplosbaarheid: moleculen kunnen oplossen in water.
- Reactiviteit: chemische reactie ontstaan in water, maar water kan
ook rolspelen in reactie. Dehydration is verwijderen van water.
4
, - Hitte capaciteit: kan zorgen voor absorptie en vasthouden van hitte.
Biologische moleculen:
- Carbohydraten: planten produceren cellulose en worden opgegeten
door dieren die energie opgeslagen als glycogen. Uit koolstof,
zuurstof en waterstof.
- Lipiden: vetten, fosfolipiden en steroids. Lossen niet op in water.
o Vetten: zijn drie glycerol en één of meer vetzuren. Figuur 2.11.
kunnen verzadig of onverzadigd zijn (afhankelijk van dubbele
binding).
o Fosfolipiden: lipiden die vast zitten aan carbohydrate of
fosfaat. Plasmamembraan fundering.
o Steroids: vierring koolstof. Voorbeeld cholestrol, niet oplosbaar
in water.
- Eiwitten zijn opgebouwd uit aminogroep (NH2) en carboxylgroep
(COOH). Zijn betrokken in vormen peptide binding. Veel aminozuren
bij elkaar is peptiden. Aminozuren vormen disulfide bruggen
(belangrijk voor vouwing eiwit)
o Primair: aminozuurketen
o Secundair: vouwing polypeptiden (helix)
o Tertiair: vouwing van meerdere subunits
- Nucleïnezuur: DNA of RNA. Er zitten covalente binding tussen fosfaat
van nucleotide en suiker van de volgende. De binding van A aan T
en C en G is complementaire base paren. Waterstofbruggen worden
gevormd met andere delen van structuur hierdoor ontstaan
helixvormen.
- ATP is nodig voor alle processen in de cel. Bevat adenosine, ribose
suiker en keten van drie fosfaatgroepen gebonden aan de suiker.
ADP ontstaat als buitenste fosfaat groep afbreekt. Kan vervolgens
weer gerecyled worden om ATP te maken (kost energie). Energie kan
ook gehaald worden uit AMP maar dat is wel minder.
5
, H3 Essentials of metabolism
Metabolisme is het produceren van energie. Autotrofie is zelf voeding van
de organisme.
- Foto autotroof: nemen energie op uit zonlicht
- Chemo autotroof: energie uit chemische reacties (nitraat, sulfaat).
Heterotroof is energie uit andere organisme halen.
- Foto heterofroof: energie van zonlicht, omzetten in chemische
energie
- Chemo heterotroof: energie uit afbraak van organische
componenten
Metabolsime kan worden opgedeeld in:
- Catabolisme: moleculen worden afgebroken en energie komt vrij (uit
de bindingen). Bevat elektronen transfer. Onderdeel van oxidatie en
reductie.
o Oxidatie: ion/molecuul verliest elektronen
o Reductie: krijgen meer elektronen
Komen altijd samen voor in redox reactie.
- Anabolisme: energie uit catabolsime wordt gebruikt om grotere
moleculen te maken (uit kleine)
Respiratie is de uitwisseling tussen koolstofdioxide en zuurstof in longen
(macroscopisch). En catabolische proces (cellulair).
- Aerobische respiratie: gebruik van zuurstof (38ATP aanmaken)
- Anaerobische respiratie: zonder zuurstof
- Facultatieve anaeroben: kunnen beide
Glucose + zuurst koolstofdioxide + water + ATP
(C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6 H2O + ATP)
Metabolische pathway, elke stap wordt uitgevoerd door enzyme.
Katalysator die versneld chemische reactie, maar verander zelf niet. Er is
een bepaalde hoeveelheid energie nodig om substraat in product te
veranderen. Op de plek waar de enzymatische activiteit is van het eiwit
wordt het active site genoemd.
Active site bindt aan substraat en dit is het enzyme-substrate complex.
Substraat ondergaat een verandering hierdoor, waardoor de product
veranderd (figuur 3.3).
Enzymen zijn zeer specifiek. Het katalyseert dus maar één type reactie.
Enzymen hebben andere substanties nodig bij katalysatie.
6
approach
H1 What is microbiology and why does it matter?........................................................2
H2 Fundamental chemistry for microbiology.................................................................4
H3 Essentials of metabolism..........................................................................................6
H4 An introduction to cell structure and host-pathogen relationships..........................9
H5 Requirements for infection.....................................................................................12
H6 Transmission of infection, the compromised host, and epidemiology....................16
H7 Principles of disease...............................................................................................20
H8 Emerging and re-emerging infectious diseases.....................................................23
H9 The clinical significance of bacterial anatomy.......................................................26
H10 Bacterial growth...................................................................................................31
H11 Microbial genetics and infectious disease............................................................34
H12 The structure and infection cycle of viruses........................................................41
H13 Viral pathogenesis................................................................................................46
H14 Parasitic and fungal infections.............................................................................49
H15 The innate immune response...............................................................................56
H16 The adaptive immune response...........................................................................63
H17 Failures of the immune response.........................................................................68
H18 Control of microbial growth with disinfectants and antiseptics............................73
H19 Antibiotics.............................................................................................................77
H20 Antibiotic resistance.............................................................................................81
H21 Infections of the respiratory system.....................................................................84
H22 Infections of the digestive system.......................................................................88
H23 Infections of the genitourinary system................................................................93
H24 Infections of the central nervous system.............................................................96
H25 infection of the blood...........................................................................................98
H26 Infections of the skin and eyes...........................................................................100
, H1 What is microbiology and why does it matter?
Microbiologie is relevant in het alledaagse leven. Door reizen over de
wereld kunnen infectieziekten snel verspreiden over de wereld. In de
gezondheidszorg is het belangrijk om te weten hoe een pathogeen een
ziekte kan veroorzaken.
Tegenwoordig keren ziekten terug die we onder controle dachten te
hebben. Daarnaast is er een dreiging van bioterrorisme.
Virulentie is potentieel om ziekten te veroorzaken.
Veel bacteriën en sommige schimmels behoren tot de microbiale flora. In
de meeste gevallen zijn onschadelijk. Ze kunnen ook vitamines afgeven. In
sommige gevallen worden ze pathogeen maar ze zijn wel zwak virulent.
Bekijken hoe een pathogeen een ziekte kan veroorzaken door:
- Epidemiologie (studie naar de frequentie en distributie van ziekten)
- Pathogenese (hoe de studie ontwikkeld)
- Verdediging van de gastheer
Epidemiologie: pathogeen moet vijf stappen door lopen om ziekten te
veroorzaken
- In de gastheercel komen
- In de gastheercel blijven
- De gastheercel verslaan
- Schade aan gastheercel brengen
- Infectie overbrengen naar andere gastheercellen
Classificaties op basis van transmissie.
Epidemische uitbraken heeft te maken met slechte socio-economische
condities, te weinig informatie van infecties.
Pathogenese: virulentie factoren zijn nodig om als pathogeen in de
gastheercel te bijven om ziekte te veroorzaken en vermijdt defensie van
de gastheer.
Om schade toe te brengen wordt er gebruik gemaakt van enzymen en
toxines (door bacterie) en virulent deeltjes (door virus).
2
,Infectie bestrijden leidt tot inflammatie dit kan schade aan de cel
toebrengen.
Verdedigen van de gastheercel: is belangrijk bij bestrijden van de infectie.
Immuunsysteem:
- Innate (niet specifiek, eerste linie)
- Adaptief (wel specifiek, tweede linie, geheugen opbouwen)
Antibiotica richt zich op peptidoglycan (is onderdeel van bacterie).
Behandelen van virussen is lastig, want bevinden zich in onze cellen.
Preventie is de beste manier om infecties te bestrijden.
Micro-organsimen worden gebruikt om water te recyclen. Het afval wordt
als energie gebruikt . Daarnaast worden ze gebruikt bij landbouw als
pesticiden bestrijders. En ze worden gebruikt in de biotechnologie.
3
, H2 Fundamental chemistry for microbiology
Atomen moleculen cellen weefsel. Atomen binden aan elkaar om
zo moleculen te vormen. Vervolgens binden moleculen aan elkaar om
cellen te vormen.
Atomen bestaan uit:
- Protonen: zitten in de kern. Zijn positief geladen. Atoomnummer is
gelijk aan aantal protonen.
- Neutronen: zitten in de kern, zijn neutraal. Atomisch gewicht is
protonen + neuronen.
- Elektronen: zitten in de schil. Zijn negatief geladen. In neutraal
(ongeladen) atoom is het aantal elektronen gelijk aan protonen.
De eerste schil 2 elektronen
De tweede schil 8 elektronen
Derde schil 18 elektronen
Als een atoom onstabiel is (niet vol met elektronen) kan het bindingen
aangaan (=ionbinding).
Voorbeeld: chlorine = 17 atoomnummer
1ste schil = 2
2de schil = 8
3de = 7 niet stabiel
Sodium daarentegen heeft een elektron over. Dus chlorine en sodium
kunnen samen binding aangaan.
Ion is sodium en chlorine
- Kation is ion dat elektron verliest en daardoor meer positief wordt
- Anion is ion dat elektron krijgt en meer negatief wordt.
Ionbinding is aantrekking tussen kation en anion.
Covalente binding zit in biologische moleculen.
- Nonpolar covalent: elektronen tussen twee atomen is gelijk
- Polar covalent: twee waterstof is gebonden aan één zuurstof
Waterstofbruggen zitten in moleculaire structuren.
Water:
- Oplosbaarheid: moleculen kunnen oplossen in water.
- Reactiviteit: chemische reactie ontstaan in water, maar water kan
ook rolspelen in reactie. Dehydration is verwijderen van water.
4
, - Hitte capaciteit: kan zorgen voor absorptie en vasthouden van hitte.
Biologische moleculen:
- Carbohydraten: planten produceren cellulose en worden opgegeten
door dieren die energie opgeslagen als glycogen. Uit koolstof,
zuurstof en waterstof.
- Lipiden: vetten, fosfolipiden en steroids. Lossen niet op in water.
o Vetten: zijn drie glycerol en één of meer vetzuren. Figuur 2.11.
kunnen verzadig of onverzadigd zijn (afhankelijk van dubbele
binding).
o Fosfolipiden: lipiden die vast zitten aan carbohydrate of
fosfaat. Plasmamembraan fundering.
o Steroids: vierring koolstof. Voorbeeld cholestrol, niet oplosbaar
in water.
- Eiwitten zijn opgebouwd uit aminogroep (NH2) en carboxylgroep
(COOH). Zijn betrokken in vormen peptide binding. Veel aminozuren
bij elkaar is peptiden. Aminozuren vormen disulfide bruggen
(belangrijk voor vouwing eiwit)
o Primair: aminozuurketen
o Secundair: vouwing polypeptiden (helix)
o Tertiair: vouwing van meerdere subunits
- Nucleïnezuur: DNA of RNA. Er zitten covalente binding tussen fosfaat
van nucleotide en suiker van de volgende. De binding van A aan T
en C en G is complementaire base paren. Waterstofbruggen worden
gevormd met andere delen van structuur hierdoor ontstaan
helixvormen.
- ATP is nodig voor alle processen in de cel. Bevat adenosine, ribose
suiker en keten van drie fosfaatgroepen gebonden aan de suiker.
ADP ontstaat als buitenste fosfaat groep afbreekt. Kan vervolgens
weer gerecyled worden om ATP te maken (kost energie). Energie kan
ook gehaald worden uit AMP maar dat is wel minder.
5
, H3 Essentials of metabolism
Metabolisme is het produceren van energie. Autotrofie is zelf voeding van
de organisme.
- Foto autotroof: nemen energie op uit zonlicht
- Chemo autotroof: energie uit chemische reacties (nitraat, sulfaat).
Heterotroof is energie uit andere organisme halen.
- Foto heterofroof: energie van zonlicht, omzetten in chemische
energie
- Chemo heterotroof: energie uit afbraak van organische
componenten
Metabolsime kan worden opgedeeld in:
- Catabolisme: moleculen worden afgebroken en energie komt vrij (uit
de bindingen). Bevat elektronen transfer. Onderdeel van oxidatie en
reductie.
o Oxidatie: ion/molecuul verliest elektronen
o Reductie: krijgen meer elektronen
Komen altijd samen voor in redox reactie.
- Anabolisme: energie uit catabolsime wordt gebruikt om grotere
moleculen te maken (uit kleine)
Respiratie is de uitwisseling tussen koolstofdioxide en zuurstof in longen
(macroscopisch). En catabolische proces (cellulair).
- Aerobische respiratie: gebruik van zuurstof (38ATP aanmaken)
- Anaerobische respiratie: zonder zuurstof
- Facultatieve anaeroben: kunnen beide
Glucose + zuurst koolstofdioxide + water + ATP
(C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6 H2O + ATP)
Metabolische pathway, elke stap wordt uitgevoerd door enzyme.
Katalysator die versneld chemische reactie, maar verander zelf niet. Er is
een bepaalde hoeveelheid energie nodig om substraat in product te
veranderen. Op de plek waar de enzymatische activiteit is van het eiwit
wordt het active site genoemd.
Active site bindt aan substraat en dit is het enzyme-substrate complex.
Substraat ondergaat een verandering hierdoor, waardoor de product
veranderd (figuur 3.3).
Enzymen zijn zeer specifiek. Het katalyseert dus maar één type reactie.
Enzymen hebben andere substanties nodig bij katalysatie.
6
