Microbiologie in het VO Evolutie en biodiversiteit Naomi Brouwer - docent microbiologie Robin Wolfert - docent microbiologie

Wat kunt u verwachten? Er was eens….. “Alles is overal, maar het milieu selecteert” Een diversiteit aan micro-organismen Mutaties Afsluiting

Introduction of bacteria

Er was eens…

Er was eens…. 4,6 miljard jaar geleden: Ontstaan aarde

Er was eens…. 4,6 miljard jaar geleden: Ontstaan aarde 4 miljard jaar geleden – Archeïcum Vanuit een “oersoep” van moleculen ontstond de eerste levensvorm die zich: Kon reproduceren Uit eiwitten en water bestond DNA/RNA bevatte

Er was eens…. 4,6 miljard jaar geleden: Ontstaan aarde 4 miljard jaar geleden – Archeïcum Vanuit een “oersoep” van moleculen ontstond de eerste levensvorm die zich: Kon reproduceren Uit eiwitten en water bestond DNA/RNA bevatte De “Oerbacterie”

Er was eens…. Dramatische voorstellingen van Archeicum…

Er was eens…. Archaea (“oerbacterie”) Archaeabacterien zijn extremofielen: - Extreem thermofiel (>100 grC) Halofiel (zout milieu) Acidofiel (zuur milieu) Alkalifiel (alkalisch of basisch milieu

Er was eens…. Archaea (“oerbacterie”) Ze komen voor in de meest diverse vormen… Ze lijken of gewone bacteriën maar vertonen enkele verschillen: In DNA-replicatie In celmembraan (enkele laag) Flagellum

Er was eens…. Bacillus sp., ook thermofiel! Als overlevingsmechanisme vormt hij een endospore

Ook foto-autotrofe bacteriën Er was eens…. 3 miljard jaar geleden – Archeïcum Ook foto-autotrofe bacteriën cyanobacterien Vorming zuurstof

Er was eens… 2,3 miljard jaar geleden – Proterozoicum Eindelijk zuurstof, maar…. Bacteriën waren andere stoffen gewend zoals nitraten en sulfaten Ademhalen met zuurstof = Waterstofperoxide (H2O2)

Er was eens… Katalase (enzym) Katalase test Neem een reageerbuisje en vul deze met een beetje H2O2 Neem met de blauwe plastic ent oog een beetje van de bacteriekolonie Steek het entoogje in de H2O2 Bubbels = katalase positief! 2 H2O2 → 2 H2O + O2 + warmte

Endosymbiontentheorie Er was eens…. 2 miljard jaar geleden – Proterozoicum Endosymbiontentheorie

Er was eens…. 2 miljard jaar geleden – Proterozoicum Endosymbiontentheorie: Meerdere prokaryoten in symbiose EUKARYOTISCHE CEL De familie van de Rickettsia (tevens vlektyfus) werden de mitochondriën!

Er was eens…. 2 miljard jaar geleden – Proterozoicum De prokaryoten konden niet meer zonder elkaar leven… Eukaryotische cel had meer voordelen: - Meer organellen, dus meer energie DNA was netjes opgeborgen in cel Met mitochondriën, dus aerobe ademhaling met veel ATP

Er was eens…. Fylogenetische boom

Er was eens…. Micro-organismen Bacteriën Schimmels Gisten Protozoa en parasieten Algen Virussen

Een diversiteit aan micro-organismen

Een diversiteit aan micro-organismen We gaan zelf een kijkje nemen… Het microbioom - huidflora Koloniemorfologie - diversiteit binnen families (huidflora/microbioom) - diversiteit binnen geslachten (aureus en epidermidis) - diversiteit binnen een soort

Een diversiteit aan micro-organismen Bloedagar plaat (BA plaat) Agar 5% schapenbloed Geschikt voor kweken huidbacteriën Identificatie dmv hemolyse (afbraak rode bloedcellen Al per 50 stuks te bestellen

hygiene Kweek huidbacteriën Naam op de plaat schrijven Vingers/ ring 1 min op de BA-plaat leggen Dichtplakken met plakband Ondersteboven in een zak 24-48 uur Incuberen bij 37°C NB 1 week bij kamertemperatuur wanneer je geen stoof hebt

- Effect handen wassen/ desinfecteren - Aidsbekerspel met Serratia Ook herkenbaar: Bacillus sp!! Variaties: - Effect handen wassen/ desinfecteren - Aidsbekerspel met Serratia

Een diversiteit aan micro-organismen Koloniemorfologie Kies een losliggende kolonie op de BA plaat Probeer m.b.v. de bijlage de kenmerken in te vullen in de tabel Doe dit met 2 andere kolonies 1 2 3 Grootte Pigmentatie Kolonievorm Oppervlakte Rand Hoogte

Een diversiteit aan micro-organismen Huidbacteriën Staphylococcus aureus Micrococcus luteus Staphylococcus epidermidis Propionibacterium acne E.coli (oeps!)

Preparaten maken Levend preparaat (met of zonder methyleenblauw - Bacteriën - Schimmels - Planten - Dierlijke cellen Gefixeerd preparaat met methyleenblauw - Gisten

Preparaten maken Gefixeerde preparaat Handig filmpje youtube: Simple stain wmv 1. één druppel water op het objectglaasje brengen 2. Een klein beetje van de bacteriekolonie suspenderen in de druppel water. Uitwrijven ter grootte van een euromunt. 3. Het preparaat goed laten drogen aan de lucht. Na het drogen 3 keer met een pincet door de blauwe vlam halen.

Preparaten maken Kleuren 1. Druppel ongeveer 4 druppels methyleenblauw op het preparaat. Laat 2 minuten intrekken 2. Spoel het preparaat met zachtstromend koud water. Houd de straal zo min mogelijk boven de bacterie. 3. Droog het preparaat aan de lucht of dep het voorzichtig droog met een tissue

Preparaten maken Wat kunnen we zien? Vergroting 1000X met immersie-olie Bioplek.org

Preparaten maken Staphylococcus sp Bolvormig in trosjes

Preparaten maken Micrococcus luteus Grote(re) bolvormige cellen per twee- en/of viertal

Preparaten maken Streptococcus sp Bolvormig, in keten.

Preparaten maken Bacillus sp Staafvormig

Preparaten maken E. coli Losse, kleine ovale cellen

Preparaten maken Gistcellen

Preparaten maken Schimmelpreparaat

Preparaten maken Epitheelcellen met bacteriën.

Diversiteit binnen geslachten We vinden ook veel diversiteit binnen één geslacht…. Probeer ook eens de koloniekenmerken van de S. aureus en de S. epidermidis te onderzoeken en vind een cruciaal verschil!

Diversiteit binnen geslachten Koloniemorfologie aureus en epidermidis

Diversiteit binnen geslachten Koloniemorfologie aureus en epidermidis

Diversiteit binnen geslachten Koloniemorfologie aureus en epidermidis

Diversiteit binnen een soort Het fenotype van een Serratia marcescens kan varrieren van rood, roze, tot heel veel kleuren Serratia marcecsens

Diversiteit binnen een soort Serratia marcecsens

“Alles is overal, maar het milieu selecteert” Lourens Baas Becking

“Alles is overal, maar het milieu selecteert”

“Alles is overal, maar het milieu selecteert”

“Alles is overal, maar het milieu selecteert” Ook leuk om zelf te doen… Omgevingsonderzoek - swab-methode Omgevingsonderzoek - contactonderzoek Watermicrobiologie - spreidplaat methode

“Alles is overal, maar het milieu selecteert” Nutrient agar (NA plaat) Basisagar Geschikt voor veel verschillende bacteriën en schimmels Wordt veel op scholen gebruikt Verschillende pigmenten te zien van bacteriën Zelf te gieten met leerlingen Bij kamertemperatuur te incuberen

“Alles is overal, maar het milieu selecteert” Agarplaten gieten Juiste hoeveelheid water en agar bepalen Water en agar verwarmen/ opkoken (In een snelkookpan 20 min hoogste stand met laagje water onderin)* Platen gieten** (+/- 45°C) Platen laten stollen Klaar voor gebruik! *Snelkookpan of autoclaaf gebruiken voor steriele voedingsbodems **Paraplu van de brander gebruiken

“Alles is overal, maar het milieu selecteert” De Swab-methode Wattenstokje nat maken Monster nemen - Met zig-zag beweging op de plaat - 3 – 5 dagen bij kamertemperatuur

“Alles is overal, maar het milieu selecteert” Contactonderzoek: Schrijf je initialen op de onderkant van de rodac Druk gedurende 1 minuut (licht aandrukken) de rodac met de voedingsbodem op een glad oppervlakte Doe de rodac in het zakje Laat deze 3 dagen bij kamertemperatuur incuberen

“Alles is overal, maar het milieu selecteert” Schimmel Vb) Aspergillus Gisten: Vb) Candida albicans Saccharomyces cereviciae

“Alles is overal, maar het milieu selecteert” Bacterie Vb) Bacillus sp. Variatie

“Alles is overal, maar het milieu selecteert” Schimmel!

“Alles is overal, maar het milieu selecteert” Onderzoeksvragen: Waar vinden we de meeste bacteriën? Hoeveel bacteriën zitten er op…..? Hoeveel verschillende bacteriën zitten er op….? Welk schoonmaakmiddel werkt het beste? Hoeveel bacteriën zitten er in 1ml slootwater?

“Alles is overal, maar het milieu selecteert” Wateronderzoek Neem een lege TSA plaat en schrijf op de onderkant je initialen (dus niet op de deksel) Leg de plaat met de deksel naar boven, nog gesloten op tafel Vul de plastc pasteurse pipet met watermonster uit het potje Haal de deksel van de TSA plaat af en doe 1 druppel watermonster op de bodem Pak een glazen spatel en spatel de druppel uit over de bodem Incubeer een week bij kamertemperatuur

“Alles is overal, maar het milieu selecteert” Wateronderzoek Verschillende typen water kunnen onderzocht worden op micro-organismen

“Alles is overal, maar het milieu selecteert” Spreidplaatmethode met gistcellen (bakkersgist)

“Alles is overal, maar het milieu selecteert” Protozoa in slootwater 400x

“Alles is overal, maar het milieu selecteert” Algen uit slootwater

Mutatie & Resistentie

Mutatie & Resistentie Bacteriën worden resistent op verschillende manieren: 1. Verticale overdracht (mutant wint)

Mutatie & Resistentie 2. Horizontale overdracht (plasmiden)

Mutatie & Resistentie Transductie (d.m.v. virus)

Mutatie

Mutatie & Resistentie Remmingszones van een gevoeligheidsbepaling (bacteriesuspensie)

Belangrijk voor in de klas Afvalbakje met afsluitbaar zakje Desinfectiemiddel voor oppervlakten 96% alcohol voor besmette materialen Water & zeep en/of handalcohol

Nog meer tips voor experimenten… Voedingsmiddelenmicrobiologie: - yoghurt maken met starterscultuur - Gemberbier maken Ecologie - Aantal micro-organismen in water (drinkwater, slootwater, rioolwater) Gisten ‘- gistcellen tellen - ballonnetjesproef met gisten Biochemie (erfelijkheid/genetica) DNA uit bacterie (E. coli) Voortplanting - Aidsbekerspel met Serratia

Leveranciers en websites BioTRADING www.biotrading.com Goedkoop, veel kant-en-klaar, korting voor scholen OXOID www.oxoid.com Eurofysica \www.eurofysica.nl Leverancier van educatieve materialen voor het voortgezet onderwijs. Levert ook aan particulieren. Euromex www.euromex.nl Microscopen en toebehoren Outdoor Education www.outdoor-education.n lEen leverancier van allerlei materialen voor schoolpractica. Hier kun je alles vinden dat je hartje begeert. Ze leveren ook aan particulieren. www.microbiologie.com Alles over micro-organismen www.basismicrobiologie.nl Website van het boek Biologie voor het MLO. Met leuke en handige opdrachten en filmpjes. www.thuisexperimenteren.nl Experimenten die betrekking hebben op biologie, biochemie, microscopie, microbiologie, etc. www.bioplek.org

Bedankt! n.brouwer@zadkine.nl Foto: afstudeeronderzoek “Bellende bacteriën” Eerstejaars studenten MBO Laboratoriumonderwijs Met dank aan Zadkine West Laboratoriumonderwijs voor het materiaal