Med.hro.nl/kamse/EASMHS01K/2013-2014 Microscopische helpers en sluipmoordenaars EASMHS01K Med.hro.nl/kamse/EASMHS01K/2013-2014 Presentatie titel Rotterdam, 00 januari 2007 Rotterdam, november 2013

Login op Socrative Student, Of dowload de App Vragen Login op Socrative Student, Of dowload de App

Bio is/komt overal Biofabricage: Cellen als bouwmateriaal voor voorwerpen en gebouwen.

Bio is/komt overal Biodesign: Hoe de natuur inspireert bij het ontwerpen van producten en kunst

Bio is/komt overal Biosensors: Meetmethoden op basis van biomoleculen of cellen.

Bio is/komt overal Synthetische Biologie: Hoe de synthese van DNA de industrie en gezondheidszorg veranderd

Bio is/komt overal Synthetische Biologie: Hoe de synthese van DNA de industrie en gezondheidszorg veranderd

Bio is/komt overal Synthetische Biologie: Hoe de synthese van DNA de industrie en gezondheidszorg veranderd

De ontdekking van de cel 1667 :Robert Hooke Kurk bestaat uit cellen

1838 Algemene Celtheorie

Microscopie Van Leeuwenhoek (1674)

Bacterie celopbouw: wat ìs een cel? Een cel is een zakje van een half-doorlaatbare celmembraan De gel-achtige vloeistof in een cel heet cytoplasma Een cel is een zakje van een half-doorlaatbare celmembraan. Alleen water, gassen en kleine ongeladen moleculen kunnen hier vanzelf doorheen door diffusie. Alle andere moleculen moeten met behulp van een transporteiwit (meestal in de vorm van een kanaal dat alleen voor één soort molecuul open gaat) naar binnen of buiten worden gebracht. De gel-achtige vloeistof in een cel heet cytoplasma en bevat heel veel opgeloste stoffen. Doordat de celmembraan semi-permeabel is, is een cel gevoelig voor osmose; als de concentratie opgeloste stoffen (osmotische waarde) buiten de cel lager is dan binnen in de cel (wat bijna altijd zo is), dan zal water naar binnen stromen. Zonder tegenkracht gaat dat net zolang door totdat de cytoplasma zo verdund is dat de osmotische waarde gelijk is aan de omgeving, wat bij cellen bijna altijd betekent dat de cel openbarst omdat er simpelweg niet zoveel water in past. Bron : biologiepagina.nl

Bacterie celopbouw: wat ìs een celmembraan? De basis van een celmembraan bestaat uit fosfolipiden: vetstaarten gekoppeld aan een molecuul dat fosfaat bevat. In water vormen fosfolipiden een dubbellaag waarin de vetstaarten naar elkaar toe gericht zijn omdat die water afstoten. Zo ontstaat een ‘binnenkant’ waarin vet-achtige stoffen zitten en een naar de wateromgeving gerichte buitenkant van moleculen die juist in water willen oplossen. Door deze krachten is de celmembraan stabiel. Het is de vette binnekant die ervoor zorgt dat wateroplosbare moleculen niet spontaan de cel in kunnen diffunderen. Als er vet-achtige stoffen van buitenaf in de membraanterechtkomen zullen die daarin ‘gevangen’ blijven. In een celmembraan zitten ook eiwitmoleculen die functies hebben in het transport van stoffen de cel in of uit, en bij het doorgeven van chemische signalen. Aan de buitenkant zitten er ook vaak korte suikerketens (oligo-sacchariden) gekoppeld aan zulke eiwitten of aan de fosfolipiden. Bron tekening : biologiepagina.nl Kanaal (eiwit) Transmembraan eiwit Oligo saccharide (korte suikerketen) Fosfo-lipide (vetketens aan een fosfaat) Cytoplasmatisch membraangebonden eiwit

Een celmembraan is “vloeibaar” De fosfolipiden zitten niet aan elkaar vast. Daardoor bewegen zij ten opzichte van elkaar in het horizontale vlak door de hele membraan heen. De membraan is dus al het ware vloeibaar en kan ook op en neer ‘golven’. De eiwitten ‘drijven’ er dus in. Bron tekening : kennislink.nl

Pili (Fimbriae) Celmembraan Celwand Chromosoom Kapsel Sex (F) pilus (circulair DNA) Kapsel Sex (F) pilus Ribosomen (eiwitsynthese) Pili is de verzamelnaam voor alle ‘uitstekels’. Fimbriae zijn uitsteeksels gemaakt van eiwit die per ‘draadje’ aan één ander soort molecuul binden. Vaak is dat een molecuul op het oppervlakte van een gastheer-cel. Eén bacterie cel kan meerdere soorten fimbriae hebben. Het kapsel is een slijmlaag dat bestaat uit suikers. Die suikers houden vocht vast en beschermen de bacterie tegen uitdroging. Ook plakt een kapsel aan allerlei oppervlaktes (niet aan een specifiek iets dus!). Een kapsel zorgt ook voor een veel slechtere herkenning door antilichamen omdat de antilichamen slecht door de slijmlaag heen komen, en als ze er doorheen komen steken de uiteinden niet buiten het kapsel uit. Daardoor kunnen de immuuncellen er niet bij en wordt de bacterie niet herkend als lichaamsvreemd. Ribosomen bestaan uit eiwit en RNA en zijn de ‘machines’ die nieuwe eiwitten maken. De celwand is een starre laag (‘harnas’) om de celmembraan heen. In cellen zijn zoveel stiffen opgelost dat de omgeving bijna altijd een lagere osmotische waarde heeft dan de binnenkant van de cel. Dus zal door osmose water de cel instromen. De celwand voorkomt dat de cel daardoor openbarst. Flagellen zijn om mee te zwemmen en bestaan uit eiwit. Iedere bacterie heeft 1 chromosoom dat bestaat uit een circulair DNA molecuul De F-pilus (ook wel sex-pilus genoemd) bestaat uit eiwit en dient voor de overdrachtvan DNA tussen bacterie-cellen. Bacteriecellen zijn meestal tusssen de 1 en 3 micrometer groot. Flagellen

Bacteriecellen basisvormen kok staaf spiril Voortplanting door celdeling Dit zijn de drie basisvormen die bacterie cellen kunnen hebben. Iedere bacteriesoort heeft één celvorm.

Kokken Morfologie ! Kok Diplokok/ Duplokok Streptokok Stafylokok HLO Sommige kok-vormige bacterie soorten komen voor als losse cellen, anderen als paren van twee cellen (diplokok), of als een ‘kralensnoer’ van cellen (streptokok) of als een tros van cellen (stafylokok). Stafylokok HLO BML

DNA: de drager van erfelijke informatie DNA is een dubbele helix Bouwstenen zijn de nucleotiden G,A,T en C Een gen is een stuk DNA dat codeert voor de aanmaak van een eiwit Bij het kopiëren, of door chemicaliën of straling kan de nucleotiden volgorde veranderen Ribosomen

De informatiestroom in de cel: DNA  mRNA eiwit De volgorde van bouwstenen van DNA wordt afgelezen voor de synthese van een ‘messenger’(boodschapper) RNA. In het mRNA is de volgorde van bouwstenen complementair aan die in het DNA (vergeljkbaar met een ‘negatief’ van een foto.

Eiwit vouwt op Animatie eiwit dat zich vouwt

DNA: de drager van erfelijke informatie Bij het kopiëren, of door chemicaliën of straling kan de nucleotiden volgorde veranderen

Chromosoom: bevat in ieder geval de essentiële genetische informatie Bacterie genoom Chromosoom: bevat in ieder geval de essentiële genetische informatie Plasmide: bevat aanvullende genetische informatie, meestal resistentie tegen chemicaliën of antibiotica Eigenschappen die de mens in laboratoria toevoegd aan bacterien m.b.v. recombinant DNA technieken, worden toegevoegd aan plasmiden. Plasmide: bevat aanvullende genetische informatie, vaak resistentie tegen chemicaliën of antibiotica

Bacterie voortplanting: celdeling Bacteriën planten zich voor door celdeling. Eerst verdubbeld het DNA, dan splitst de cel en krijgt elke dochter cel een DNA kopie en tenslotte strekken de cellen tot hun normale grootte en laten ze los. Bron animatie: Wikipedia

Gram-positieve/Gram-negatieve cel-envelop Gram positieve bacterien hebben een dike celwand Gram negatieve bacterien hebben een dunne celwand met daaromheen een tweede membraan die de buitenmebraan wordt genoemd De functie van een celwand is bescherming tegen openbarsten van de cel door osmose! Opdeze foto’s zie je veel meer detail dan met de gram-kleuring. Dat komt omdat hier een electronen microscoop is gebruikt Peptidoglycaan is het materiaal waaruit de bacteriële celwand is opgebouwd HLO BML Nester et al (2007, 5th ed) Microbiology: A Human Perspective. McGrawHill, New York

Gram kleuring (ca 1880) HLO BML Gram-positieve bacterien kleuren paars in een Gram-kleuring Gram-negatieve bacterien kleuren roze in een Gram-kleuring Op de foto zie je hoe weinig detail je ziet in een bacteriecel met een lichtmicroscoop. fuchsine HLO BML Nester et al (2007, 5th ed) Microbiology: A Human Perspective. McGrawHill, New York

Gram-positieve cel-envelop Dikke peptidoglycaan laag De dikke celwand van Gram positieve bacterien bevat uit meerdere lagen van lange suikerketens (polysacchariden) die onderling gekoppeld zijn met dwarsverbindingen van eiwit. Elke laag heeft daardoor een ‘kippengaas’ structuur. Samen heet dit ‘peptidoglycaan’. Speciale moleculen lopen als een stok van boven naar beneden door die lagen kippengaas heen waardoor de lagen ook nog eens vast zitten aan elkaar. HLO BML

Gram-negatieve cel-envelop Dunne peptidoglycaan laag Periplasmatische ruimte Buitenmembraan met als buitenste laag het LPS De buitenmembraan lijkt erg op de celmembraan, maar de buitenste laag van de buitenmembraan bestaat NIET uit fosfolipiden maar uit lipo-polysacchariden (een vetzuur met een redelijk korte suikerketen). HLO BML

Lipopolysaccharide Samenstelling en structuur van het LPS is afhankelijk van de bacterie-soort : O-antigen De suikerketens in LPS worden door ons immuunsysteem herkend als lichaamsvreemd en worden ook wel O-antigenen genoemd. Die suikerketen is voor iedere gram-negatieve bacteriesoort anders en vaak zelfs anders bij de verschillende stammen van één soort. HLO BML

Kapsel: K-antigen Het kapsel bestaat uit LPS en soms ook uit exopolysaccharide (EPS), ook wel “capsular polysaccharides” (CPS) Functie is hechting, en bescherming tegen uitdroging Zie tekst op slide HLO BML

Flagellen structuur Structuur van het flageleiwit is afhankelijk van de bacterie-soort : H-antigen Flagellen zijn zwemstaarten. Ze staan ‘aan’ of ‘uit’. Als ze ‘aan’ staan draaien ze om hun als en werken zo als propellors. Flagellen zijn opgebouwd uit eiwitten. Bij iedere bacteriesoort zijn dat iets andere eiwitten. Het immuunsysteem herkend flageleiwit als lichaamsvreemd, daarom wordt het flageleiwit ook wel bacterieel H-antigen genoemd. HLO BML

Flagellen functie is zwemmen Zwemmende bacterie Zonder speciale signalen wisselt een flagel steeds na een vaste tijd van ‘uit’ naar ‘aan’ en terug. Als een bacterie tijdens de zwemfase merkt dat hij een goede richting op gaat (meer voeding, een prettiger milieu) dan wordt de tijd dat de flagel actief is, verlengd en blijft de tijd dat de flagel ‘uit’ staat gelijk. Zo beweegt de bacterie zich uiteindelijk de gewenste kant op. HLO BML Nester et al (2007, 5th ed) Microbiology: A Human Perspective. McGrawHill, New York

Voedingsbodem Een voedingsmedium dat, door er agar bij >98 °C in op te lossen, vast wordt bij afkoeling < 45 °C Vroeger werd gelatine gebruikt, maar dat wordt door veel bacteriën en schimmels afgebroken Agar is een complex suikermolecuul uit roodwieren Wikipedia, Y tambe's file, 13 november 2009

Koloniemorfologie HLO BML Als twee kolonies er anders uit zien, zijn ze (bijna) altijd gevormd door twee verschillende bacterie-soorten. Maar pas op! Andersom geldt het niet !! Er zijn veel verschillende bacterie soorten die kolinies vormen die er hetzelfde uitzien. E. Kamst, 2008, compost extract op Trypticase Soja Agar HLO BML

En nu… Bacteriën op je mobiel Let op : Namen Vormen Voedingsbodem Waar komen die bacteriën vandaan?