Microbiologie
,Chapter 2: Microbial Cell Structure and Function
2.3 The Cytoplasmic Membrane
Het cytoplasmatisch membraan omringt het cytoplasma. Het is een mengsel van macromoleculen en
kleine moleculen in de cel. Het wordt gescheiden van de omgeving en heeft een selectieve
permeabiliteit (selective permeability). Bij het groeien van een cel zijn voedingstoffen nodig die naar
binnen getransporteerd worden en producten worden naar buiten afgevoerd.
The bacterial Cytoplasmic Membrane
Het cytoplasmatische membraan bestaat uit een fosfolipide dubbellaag (phospholipid bilayer)
bestaande uit ingebedde eiwitten. Een fosfolipide bestaat uit een hydrophobic (water afstotend =
repelling) en hydrophilic (water aantrekken = attracting). Bij een bacterie en eukaryoot bestaat het
hydrofiel deel uit vetzuren en het hydrofoob deel uit glycerol moleculen die een fosfaat en een
functionele groep bevatten. Het binnenste deel reageert met cytoplasmatisch milieu. Het buitenste
deel reageert met omgeving, het wordt ook wel vet laag genoemd (lipid bilayer) of eenheid
membraan (unit membrane) genoemd. Een perifere membraaneiwit (periphal membrane proteins)
zijn losser gehecht. Het zijn soms lipoproteïnen, eiwitten die een hydrofobe lipide staart bevatten die
het eiwit in het membraan verankert.
Cytoplasmic Membrane Function
• Cel permeabilities barrière (cell permeability barrière); het beschermt de passieve lekkage
van opgeloste stoffen in of uit de cel.
• Cytoplasmatisch membraan verankert verschillende eiwitten die een reeks belangrijke cel
functies katalyseren.
• Het cytoplasmatisch membraan van bacteriën en archaea spelen een belangrijke rol bij
energiebesparing en -verbruik.
De meeste substantie komen de cel in en uit door een transport eiwit. De ladingscheiding creëert een
bekrachtigde toestand van het membraan genaamd de protonenmotieve kracht (proton motive
force).
2.4 Bacterial Cell Walls: Peptidoglycan
Cellen van een bacterie kunnen in twee groepen verdeeld worden; gram positieve en gram
negatieve. De gram negatieve celwand of cel envelop bestaat uit twee lagen. De gram positieve
celwand is dikker en bestaat uit een single type van moleculen.
Structure of Peptidoglycan
,De celwand van een bacterie bestaat uit polysacharide genaamd peptidoglycaan (peptidoglycan).
Het bestaat uit herhalingen van twee gemodificeerde glucoseresten, N-acetylglucosamine en N-
acetylmuramic acid samen met de aminozuren; L-alanine, D-alanine, D-glutaminezuur en L-lysine.
Het vormt de glycaan tetrapeptide. Een peptidoglycaan kan vernietigd worden door lysozyme, een
enzym dat de glycosidische binding tussen N-acetylglucosamine en N-acetylmuramic acid splits. Het
verzwakt de peptidoglycaan en kan cellysis veroorzaken. Een lysozym is aanwezig in secreties,
waaronder tranen, speeksel en andere lichaamsvloeistoffen.
Overview of the Gram-Positive Cell Wall
Sommige bacteriën hebben een enkele laag peptidoglycaan. Veel gram positieve bacteriën vormen
meerdere lagen peptidoglycaan op elkaar gestapeld. De gram positieve bacteriën produceren zure
moleculen, die teichoïnezuren (teichoic acids) genoemd worden, in de celwand. Deze zijn
samengesteld uit glycerolfosfaat of ribitolfosfaat met aangehechte moleculen die verbonden worden
door fosfaatgroepen om lange strengen te vormen, covalent gekoppeld aan peptidoglycan. Ca2+ en
Mg2+ binden aan het transport in de cel. Sommige zijn covalent gebonden aan membraanlipiden in
plaats van aan peptioglycan = lipoteichoïnezuren.
2.5 LPS: The Outer Membrane
Bij gram negatieve bestaat de wand uit een buitenste membraan (outer membrane). Het is een
tweede lipide dubbellaag, het bevat een polysacharide die gekoppeld zijn aan lipide =
lipopolysaccharidelaag (lipopolysaccharide =LPS). Het fungeert als een effectieve barrière tegen veel
stoffen zoals lipofiele antibiotica en andere schadelijke middelen die anders in het cytoplasmatische
membraan zouden kunnen doordringen.
Structure and Activity of LPS
De structuur van LPS van verschillende bacteriën is bekend en er zijn heel veel variaties. Het
polysacharidegedeelte van LPS bestaat uit twee componenten, het kernpolysacharide (core
polysaccharide) en het O-specifieke polysacharide (O-specific polysaccharide). Het lipide gedeelte
van LPS, lipide A, is geen typisch glycerollipide; vetzuren zijn verbonden door aminegroepen van een
disacharide samengesteld uit glucosamine fosfaat. Toxiciteit is specifiek gekoppeld aan LPS laag, aan
, lipide A. Endotoxine verwijst naar de toxische component van LPS. Het veroorzaken gewelddadige
symptomen bij de mens, waaronder gas, diarree en braken.
The Periplas mand Porins
Het buitenmembraan is ondoordringbaar voor eiwitten en andere zeer grote moleculen.
Extracellulaire eiwitten bevinden zich in het periplasma. Gelegen buiten het buitenoppervlak van het
cytoplasmatische membraan en het binnen oppervlak van het buitenmembraan. Het periplasma
bevat verschillende klassen van eiwitten, deze omvatten hydrolytische enzymen die functioneren bij
de initiële afbraak van polymere stoffen:
• Bindende eiwitten, die het transportproces van substraten beginnen.
• Chemoreceptoren, dat zijn eiwitten die de chemotaxis- respons regelen.
• Eiwitten die extracellulaire structuren construeren (zoals peptidoglycaan en het
buitenmembraan) van voorlopermoleculen die worden uitgescheiden door cytoplasmatische
membranen. De meeste periplasmatische eiwitten bereiken het periplasma via een eiwit-
exporterend systeem dat aanwezig is in het cytoplasmatische membraan.
Buitenmembraan is relatief permeabel voor kleine moleculen vanwege eiwitten die porinen worden
genoemd, die fungeren als kanalen voor de in- en uitgang van opgeloste stoffen. Er zijn specifieke en
niet specifieke klassen. Niet specifieke klassen vormen met water gevulde kanalen waardoor vrijwel
kleine hydrofiele substantie kunnen passeren. Specifieke porines een bindingsplaats voor een of een
,Chapter 2: Microbial Cell Structure and Function
2.3 The Cytoplasmic Membrane
Het cytoplasmatisch membraan omringt het cytoplasma. Het is een mengsel van macromoleculen en
kleine moleculen in de cel. Het wordt gescheiden van de omgeving en heeft een selectieve
permeabiliteit (selective permeability). Bij het groeien van een cel zijn voedingstoffen nodig die naar
binnen getransporteerd worden en producten worden naar buiten afgevoerd.
The bacterial Cytoplasmic Membrane
Het cytoplasmatische membraan bestaat uit een fosfolipide dubbellaag (phospholipid bilayer)
bestaande uit ingebedde eiwitten. Een fosfolipide bestaat uit een hydrophobic (water afstotend =
repelling) en hydrophilic (water aantrekken = attracting). Bij een bacterie en eukaryoot bestaat het
hydrofiel deel uit vetzuren en het hydrofoob deel uit glycerol moleculen die een fosfaat en een
functionele groep bevatten. Het binnenste deel reageert met cytoplasmatisch milieu. Het buitenste
deel reageert met omgeving, het wordt ook wel vet laag genoemd (lipid bilayer) of eenheid
membraan (unit membrane) genoemd. Een perifere membraaneiwit (periphal membrane proteins)
zijn losser gehecht. Het zijn soms lipoproteïnen, eiwitten die een hydrofobe lipide staart bevatten die
het eiwit in het membraan verankert.
Cytoplasmic Membrane Function
• Cel permeabilities barrière (cell permeability barrière); het beschermt de passieve lekkage
van opgeloste stoffen in of uit de cel.
• Cytoplasmatisch membraan verankert verschillende eiwitten die een reeks belangrijke cel
functies katalyseren.
• Het cytoplasmatisch membraan van bacteriën en archaea spelen een belangrijke rol bij
energiebesparing en -verbruik.
De meeste substantie komen de cel in en uit door een transport eiwit. De ladingscheiding creëert een
bekrachtigde toestand van het membraan genaamd de protonenmotieve kracht (proton motive
force).
2.4 Bacterial Cell Walls: Peptidoglycan
Cellen van een bacterie kunnen in twee groepen verdeeld worden; gram positieve en gram
negatieve. De gram negatieve celwand of cel envelop bestaat uit twee lagen. De gram positieve
celwand is dikker en bestaat uit een single type van moleculen.
Structure of Peptidoglycan
,De celwand van een bacterie bestaat uit polysacharide genaamd peptidoglycaan (peptidoglycan).
Het bestaat uit herhalingen van twee gemodificeerde glucoseresten, N-acetylglucosamine en N-
acetylmuramic acid samen met de aminozuren; L-alanine, D-alanine, D-glutaminezuur en L-lysine.
Het vormt de glycaan tetrapeptide. Een peptidoglycaan kan vernietigd worden door lysozyme, een
enzym dat de glycosidische binding tussen N-acetylglucosamine en N-acetylmuramic acid splits. Het
verzwakt de peptidoglycaan en kan cellysis veroorzaken. Een lysozym is aanwezig in secreties,
waaronder tranen, speeksel en andere lichaamsvloeistoffen.
Overview of the Gram-Positive Cell Wall
Sommige bacteriën hebben een enkele laag peptidoglycaan. Veel gram positieve bacteriën vormen
meerdere lagen peptidoglycaan op elkaar gestapeld. De gram positieve bacteriën produceren zure
moleculen, die teichoïnezuren (teichoic acids) genoemd worden, in de celwand. Deze zijn
samengesteld uit glycerolfosfaat of ribitolfosfaat met aangehechte moleculen die verbonden worden
door fosfaatgroepen om lange strengen te vormen, covalent gekoppeld aan peptidoglycan. Ca2+ en
Mg2+ binden aan het transport in de cel. Sommige zijn covalent gebonden aan membraanlipiden in
plaats van aan peptioglycan = lipoteichoïnezuren.
2.5 LPS: The Outer Membrane
Bij gram negatieve bestaat de wand uit een buitenste membraan (outer membrane). Het is een
tweede lipide dubbellaag, het bevat een polysacharide die gekoppeld zijn aan lipide =
lipopolysaccharidelaag (lipopolysaccharide =LPS). Het fungeert als een effectieve barrière tegen veel
stoffen zoals lipofiele antibiotica en andere schadelijke middelen die anders in het cytoplasmatische
membraan zouden kunnen doordringen.
Structure and Activity of LPS
De structuur van LPS van verschillende bacteriën is bekend en er zijn heel veel variaties. Het
polysacharidegedeelte van LPS bestaat uit twee componenten, het kernpolysacharide (core
polysaccharide) en het O-specifieke polysacharide (O-specific polysaccharide). Het lipide gedeelte
van LPS, lipide A, is geen typisch glycerollipide; vetzuren zijn verbonden door aminegroepen van een
disacharide samengesteld uit glucosamine fosfaat. Toxiciteit is specifiek gekoppeld aan LPS laag, aan
, lipide A. Endotoxine verwijst naar de toxische component van LPS. Het veroorzaken gewelddadige
symptomen bij de mens, waaronder gas, diarree en braken.
The Periplas mand Porins
Het buitenmembraan is ondoordringbaar voor eiwitten en andere zeer grote moleculen.
Extracellulaire eiwitten bevinden zich in het periplasma. Gelegen buiten het buitenoppervlak van het
cytoplasmatische membraan en het binnen oppervlak van het buitenmembraan. Het periplasma
bevat verschillende klassen van eiwitten, deze omvatten hydrolytische enzymen die functioneren bij
de initiële afbraak van polymere stoffen:
• Bindende eiwitten, die het transportproces van substraten beginnen.
• Chemoreceptoren, dat zijn eiwitten die de chemotaxis- respons regelen.
• Eiwitten die extracellulaire structuren construeren (zoals peptidoglycaan en het
buitenmembraan) van voorlopermoleculen die worden uitgescheiden door cytoplasmatische
membranen. De meeste periplasmatische eiwitten bereiken het periplasma via een eiwit-
exporterend systeem dat aanwezig is in het cytoplasmatische membraan.
Buitenmembraan is relatief permeabel voor kleine moleculen vanwege eiwitten die porinen worden
genoemd, die fungeren als kanalen voor de in- en uitgang van opgeloste stoffen. Er zijn specifieke en
niet specifieke klassen. Niet specifieke klassen vormen met water gevulde kanalen waardoor vrijwel
kleine hydrofiele substantie kunnen passeren. Specifieke porines een bindingsplaats voor een of een
