Colleges Microbiologie
College 1-2 Introductie
Basisprincipes microbiologie
De groep micro-organismen bestaat uit bacteriën, gisten, schimmels, algen en protozoa
Voor onderzoek naar biologische processen erg handig als modelsysteem:
- makkelijk kweekbaar
- makkelijk te manipuleren
- delen snel, dus ook snel mutaties
- breed inzetbaar
4 Soorten microbiologie
- fundamenteel (genetica)
- medisch
- milieugericht
- toegepast (landbouw, medicatie)
Heel belangrijk voor:
- bodembiologie
- zuurstofproductie
- cyclus van N, P, O, C
- onderdrukken van ziekten
- afbraak van vervuilende producten
Vrijwel overal aanwezig in het lichaam, groot deel van lichaamsgewicht zijn bacteriën. Alleen niet in
bloed en urine (als het goed is).
Veel micro-organismen hebben bepaalde omstandigheden nodig die we niet kennen, dus zijn ze
lastig te kweken en te identificeren. Grootste deel is onschadelijk voor de gezondheid, pathogenen
krijgen meer aandacht.
Geschiedenis microbiologie
- Eerste microscopen in 1665 (Hooke) en 1684 (Leeuwenhoek)
- Edward Jenner (1749-1823) ontdekte het principe van vaccineren door koeienpokken
- Pasteur (1822-1895) verwierp het spontane generatieprincipe en had grote invloed op ideeën over
hygiëne.
- Koch (1843-1910) ontdekte dat veel ziekten veroorzaakt worden door micro-organismen
(postulaten).
- Beijerink (1851-1931) verzon ophoping door media specifiek aan de wensen van één organisme aan
te passen
Indeling micro-organismen
Micro-organismen kunnen ingedeeld worden op verschillende kenmerken:
- structuur
- vorm
- grootte
- flagellen
- gramkleuring
- sporen
,- processen
- biochemische processen
- biofysische eigenschappen
- voorkeuren voor o.a. pH, temperatuur, zuurstofgehalte, producten, voedingsbodem
- opbouw van kolonies
Steriliseren
Autoclaven – natte hitte, voor vloeistof, op 110-120 graden
Pasteuriseren – natte hitte, Voor vloeistof, of 63 graden
Koken – natte hitte, voor vloeistof, op 100 graden
Droge hitte – voor gepropt glaswerk en pipetten, op 180 graden
Straling – voor petrischalen en voedsel, bijv. bij 60 Co
Filtratie – voor hittegevoelige oplossingen, met een filter met poren van 0,2 micrometer
Afvlammen – hals van een fles of entnaald, pincet etc.
Endosporen
Endosporen zijn de eencellige overlevingsstadia van een organisme, als reactie op een ongunstige
omgeving. De bacteriecel sterft af en de spore met het DNA-materiaal blijft over.
- hitte-, chemicaliën- en enzymbestendig
- aerobe bacillus en anaerobe clostridium
Groei van micro-organismen
C, N, P, S en enkele metaalionen nodig voor groei
Heel divers in omstandigheden, dus media kunnen ook divers zijn
Exponentiele groei door celdeling tot voeding op is.
Beperkende factoren op groei zijn
- temperatuur
- pH
- O2
- afvalstoffen
- samenstelling medium
Verschillende fasen in groei
Manier van energiewinning
Autotroof: anorganische verbindingen nodig
Heterotroof: organische verbindingen nodig
,Fototroof: Energie uit licht
Chemotroof: Energie uit chemische verbindingen
Foto-autotroof: fotosynthetische MO (cyanobacteriën)
Foto-heterotroof: met licht kan ATP gemaakt worden met behulp van organische koolstof
Chemo-autotroof: chemische energie uit anorganische verbindingen
Chemo-heterotroof: energie en koolstof uit organische verbindingen
Groei meten
Telkamer: snelle bepaling in suspensie
Telplaten: lange bepaling van levende cellen, verdunningen nodig
Flowcytometer: bij onderscheid tussen veel cellen, ziet verschil in fluorescentie
Membraanfiltratie: bij weinig cellen, duurt lang, concentreren ipv verdunnen
Turbiditeitsmeting: Mate van lichtafketsing evenredig aan aantal bacterien. Afhankelijk van
celgrootte. Alleen bruikbaar voor eencellige organismen.
Drooggewichtbepaling: Biomassa meten, cellen oogsten en dan drogen. Kan bij meercelligen
Gramkleuring
Kleuring die de hoeveelheid peptidoglycaan in een bacteriecelwand laat zien
Positief: veel peptidoglycaan
Negatief: weinig peptidoglycaan (E.coli)
Toegepaste microbiologie
In voedsel alleen een specifieke groep goedgekeurd (Generally Recognized As Safe)
Landbouw:
- biofertilizer/biocontrole: bacteriën die koolstof uit de plant halen en in ruil NH4 maken.
- groeistimulatie door hormoonproductie (auxine)
- agrobacterie tumefaciens brengt tDNA over in het genoom van de plant. Hierdoor ontstaan
tumoren waar de bacterie in kan leven. Door manipulatie kan deze bacterie gunstig gemaakt worden
voor planten, zowel de plant als de bacterie is dan transgeen
Milieu:
- xenobiotica kunnen door MO’s worden gefilterd uit de bodem op twee manieren
- bioremediatie: vervuilde grond of water zuiveren, weinig voeding aanwezig
- rhizomediate: wortelproducten worden gebruikt als voedingsbron
- pseudomenasbacteriën kunnen olie van auto’s afbreken
Gezondheidszorg:
- Doormiddel van de Ames test kunnen kankerverwekkende stoffen opgespoord worden door
bacteriën te testen om DNA wijzigingen bij het inbrengen van de mogelijk mutagene stof
- GMO E.coli kan in de menselijke pancreas insuline aanmaken als behandeling
- probiotica voor darmfunctie
- thermofiele bacteriën zijn een bron voor enzymen die op hoge temperatuur werken
- antibiotica werkt op peptidoglycaan, dus voor mens geen gevaar
Aanvullingen Campbell
- Bacteriën gebruiken fimbriae om dingen vast te pakken
, - slijmlaag helpt bacteriën zichzelf te beschermen en hydrateren
- taxis is de beweging van of naar stoffen door flagellen
- exaptatie is de langzame evolutie van een onderdeel van een organisme
- bacteriën delen door binary fission
- bij anaerobe respiratie loopt het proces vrijwel hetzelfde, echter is er een andere
elektronenacceptor nodig en wordt er minder ATP gevormd
- facultatieve anaeroben kunnen zuurstof gebruiken, maar ook zonder leven
College 1-2 Introductie
Basisprincipes microbiologie
De groep micro-organismen bestaat uit bacteriën, gisten, schimmels, algen en protozoa
Voor onderzoek naar biologische processen erg handig als modelsysteem:
- makkelijk kweekbaar
- makkelijk te manipuleren
- delen snel, dus ook snel mutaties
- breed inzetbaar
4 Soorten microbiologie
- fundamenteel (genetica)
- medisch
- milieugericht
- toegepast (landbouw, medicatie)
Heel belangrijk voor:
- bodembiologie
- zuurstofproductie
- cyclus van N, P, O, C
- onderdrukken van ziekten
- afbraak van vervuilende producten
Vrijwel overal aanwezig in het lichaam, groot deel van lichaamsgewicht zijn bacteriën. Alleen niet in
bloed en urine (als het goed is).
Veel micro-organismen hebben bepaalde omstandigheden nodig die we niet kennen, dus zijn ze
lastig te kweken en te identificeren. Grootste deel is onschadelijk voor de gezondheid, pathogenen
krijgen meer aandacht.
Geschiedenis microbiologie
- Eerste microscopen in 1665 (Hooke) en 1684 (Leeuwenhoek)
- Edward Jenner (1749-1823) ontdekte het principe van vaccineren door koeienpokken
- Pasteur (1822-1895) verwierp het spontane generatieprincipe en had grote invloed op ideeën over
hygiëne.
- Koch (1843-1910) ontdekte dat veel ziekten veroorzaakt worden door micro-organismen
(postulaten).
- Beijerink (1851-1931) verzon ophoping door media specifiek aan de wensen van één organisme aan
te passen
Indeling micro-organismen
Micro-organismen kunnen ingedeeld worden op verschillende kenmerken:
- structuur
- vorm
- grootte
- flagellen
- gramkleuring
- sporen
,- processen
- biochemische processen
- biofysische eigenschappen
- voorkeuren voor o.a. pH, temperatuur, zuurstofgehalte, producten, voedingsbodem
- opbouw van kolonies
Steriliseren
Autoclaven – natte hitte, voor vloeistof, op 110-120 graden
Pasteuriseren – natte hitte, Voor vloeistof, of 63 graden
Koken – natte hitte, voor vloeistof, op 100 graden
Droge hitte – voor gepropt glaswerk en pipetten, op 180 graden
Straling – voor petrischalen en voedsel, bijv. bij 60 Co
Filtratie – voor hittegevoelige oplossingen, met een filter met poren van 0,2 micrometer
Afvlammen – hals van een fles of entnaald, pincet etc.
Endosporen
Endosporen zijn de eencellige overlevingsstadia van een organisme, als reactie op een ongunstige
omgeving. De bacteriecel sterft af en de spore met het DNA-materiaal blijft over.
- hitte-, chemicaliën- en enzymbestendig
- aerobe bacillus en anaerobe clostridium
Groei van micro-organismen
C, N, P, S en enkele metaalionen nodig voor groei
Heel divers in omstandigheden, dus media kunnen ook divers zijn
Exponentiele groei door celdeling tot voeding op is.
Beperkende factoren op groei zijn
- temperatuur
- pH
- O2
- afvalstoffen
- samenstelling medium
Verschillende fasen in groei
Manier van energiewinning
Autotroof: anorganische verbindingen nodig
Heterotroof: organische verbindingen nodig
,Fototroof: Energie uit licht
Chemotroof: Energie uit chemische verbindingen
Foto-autotroof: fotosynthetische MO (cyanobacteriën)
Foto-heterotroof: met licht kan ATP gemaakt worden met behulp van organische koolstof
Chemo-autotroof: chemische energie uit anorganische verbindingen
Chemo-heterotroof: energie en koolstof uit organische verbindingen
Groei meten
Telkamer: snelle bepaling in suspensie
Telplaten: lange bepaling van levende cellen, verdunningen nodig
Flowcytometer: bij onderscheid tussen veel cellen, ziet verschil in fluorescentie
Membraanfiltratie: bij weinig cellen, duurt lang, concentreren ipv verdunnen
Turbiditeitsmeting: Mate van lichtafketsing evenredig aan aantal bacterien. Afhankelijk van
celgrootte. Alleen bruikbaar voor eencellige organismen.
Drooggewichtbepaling: Biomassa meten, cellen oogsten en dan drogen. Kan bij meercelligen
Gramkleuring
Kleuring die de hoeveelheid peptidoglycaan in een bacteriecelwand laat zien
Positief: veel peptidoglycaan
Negatief: weinig peptidoglycaan (E.coli)
Toegepaste microbiologie
In voedsel alleen een specifieke groep goedgekeurd (Generally Recognized As Safe)
Landbouw:
- biofertilizer/biocontrole: bacteriën die koolstof uit de plant halen en in ruil NH4 maken.
- groeistimulatie door hormoonproductie (auxine)
- agrobacterie tumefaciens brengt tDNA over in het genoom van de plant. Hierdoor ontstaan
tumoren waar de bacterie in kan leven. Door manipulatie kan deze bacterie gunstig gemaakt worden
voor planten, zowel de plant als de bacterie is dan transgeen
Milieu:
- xenobiotica kunnen door MO’s worden gefilterd uit de bodem op twee manieren
- bioremediatie: vervuilde grond of water zuiveren, weinig voeding aanwezig
- rhizomediate: wortelproducten worden gebruikt als voedingsbron
- pseudomenasbacteriën kunnen olie van auto’s afbreken
Gezondheidszorg:
- Doormiddel van de Ames test kunnen kankerverwekkende stoffen opgespoord worden door
bacteriën te testen om DNA wijzigingen bij het inbrengen van de mogelijk mutagene stof
- GMO E.coli kan in de menselijke pancreas insuline aanmaken als behandeling
- probiotica voor darmfunctie
- thermofiele bacteriën zijn een bron voor enzymen die op hoge temperatuur werken
- antibiotica werkt op peptidoglycaan, dus voor mens geen gevaar
Aanvullingen Campbell
- Bacteriën gebruiken fimbriae om dingen vast te pakken
, - slijmlaag helpt bacteriën zichzelf te beschermen en hydrateren
- taxis is de beweging van of naar stoffen door flagellen
- exaptatie is de langzame evolutie van een onderdeel van een organisme
- bacteriën delen door binary fission
- bij anaerobe respiratie loopt het proces vrijwel hetzelfde, echter is er een andere
elektronenacceptor nodig en wordt er minder ATP gevormd
- facultatieve anaeroben kunnen zuurstof gebruiken, maar ook zonder leven
