Bacteriën en Schimmels Prokaryoten en Eukaryoten

Presentatie over: "Bacteriën en Schimmels Prokaryoten en Eukaryoten"— Transcript van de presentatie:

1 Bacteriën en Schimmels Prokaryoten en Eukaryoten
Biologie 1: Bacteriën en Schimmels Prokaryoten en Eukaryoten BMLBIO13 VENUS>stud02>Opleiding>BML>Onderwijsprogramma > Jaar 1>BIO>Bio13 Presentatie titel Rotterdam, 00 januari 2007 Rotterdam, September 2013

2 Wat kan je leren? Niveau Leerdoel / thema Weten Inzien Toepassen
TOTAAL Een relatie leggen tussen microscopische celopbouw en cellulaire eigenschappen die worden gebruikt bij determinatie van bacteriën, gisten en filamenteuze schimmels. 15 % 2. Inzien hoe genetische variatie en selectie leiden tot evolutie van soorten en welke relatie dit heeft met de huidige gehanteerde taxonomie 12,5 % 3. Taxonomie en het system van binomiale nomenclatuur van prokaryoten en schimmels kunnen reproduceren 4. Beschrijven van microscopische analyse technieken voor bacteriën en schimmels 5. Een relatie leggen tussen metabolisme-typen en laboratorium kweekmethoden van micro-organismen Bioveiligheid richtlijnen kunnen toepassen Inzicht in het belang van micro-organismen voor de mens op gebied van milieu, voeding, antibiotica en industrie. 30 % 25 % 45 % 100%

3 Bioveiligheid Presentatie titel Rotterdam, 00 januari 2007
Rotterdam, augustus 2013

4 Beheersniveau De risicoklasse bepaalt welk beheersniveau moet worden toegepast om legaal met het betreffende microorganisme te mogen werken. Die indeling loopt in alle landen ongeveer gelijk. ML: Microbiologisch Laboratorium MI: Microbiologisch Industrie DM: Dier Microbiologisch PKM: Plant Kas Microbiologisch PCM: Plant Cel Microbiologisch Veilig werken … 2009 Nederlandse Vereniging voor Microbiologie, ISBN

5 Beheersmaatregelen bij werken met bacteriën op een laboratorium (deel2)
Maatregelen voor risicoklasse 1: VMT Maatregelen voor risicoklasse 2: VMT met aanvullend : Sluis is enige toegang (géén gebruikte labjassen hier in!) Bioveiligheidscabinet aanwezig Onderdruk in het lab Naden /plinten waterdicht afgewerkt Labjas blijft in lab schoolvariant: labjas bij pauze op kapstok naast de uitgang, na afloop practicum in afgesloten zak mee naar huis en wassen, minimaal 60 ̊C, best 90 ̊C. Alleen noodzakelijke spullen mogen het lab op (geen jas, tas) Informatiebronnen (welke informatie vind je in welke bron?)

6 Informatiebronnen over indeling in risicoklassen en risico’s
De logo’s zijn hyperlinks. NVvM linkt weer door via de Tab “MO Classification”. Info over risicoklasse 1 (soortnamen) vind je alleen bij de Duitse overheid (in het Duits). Open de PDF om de lijst te laten zien zodat ze er later zelf in kunnen zoeken. De site van de Canadese overheid geeft informatie over symptomen, infectieroutes en kwantitatieve infectie risico’s.

7 Even testen hoeveel je al weet . . .

8 Metabolisme in prokaryoten leerdoelen:
Aeroob /anaeroob Heterotroof/ autotroof Chemotroof/ organotroof ‘Ademhaling’/fermentatie

9 Voedings-typen Energiebron Koolstof (C) -bron Zuurstof Licht fototroof
Anorganische verbinding(en) chemo-lithotroof Organische verbinding(en) chemo-organotroof Koolstof (C) -bron CO2 autotroof Organische verbinding heterotroof Zuurstof Kan alleen leven met O2 obligaat aeroob Gaat dood door O2 obligaat anaeroob Kan zowel met- als zonder O2 facultatief anaeroob

10 Organisch: Van biologisch (levend) materiaal
Ten minste één koolstof- en één waterstof atoom

11 Fermentatie en cellulaire ademhaling

12 (drager van electronen uit voeding)
Fig. 9-16 Eiwitcomplex Van electron dragers H+ Cyt c Q    V FADH2 FAD NAD+ NADH (drager van electronen uit voeding) Electronen transport keten 2 H+ + 1/2O2 H2O ADP + P i ATP synthase ATP 1

13 Reductie van een ander molecuul dan zuurstof = anaerobe ademhaling
Fig. 9-16 Eiwitcomplex Van electron dragers H+ Cyt c Q    V FADH2 FAD NAD+ NADH (drager van electronen uit voeding) Electronen transport keten 2 H+ + 1/2O2 H2O ADP + P i ATP synthase ATP 1 Reductie van een ander molecuul dan zuurstof = anaerobe ademhaling

14 Energie in protonengradiënt drijft bijvoorbeeld transport van moleculen over de membraan en rotatie van flagel HLO BML

15 YouTube: INTERMEMBRANE SPACE H+ Stator Rotor Internal rod Cata- lytic
knob ADP + P ATP i MITOCHONDRIAL MATRIX

16 Andere organische C-bronnen

17 Metabolisme van schimmels
schimmels zijn net als dieren heterotroof uitgescheiden enzymen breken grote complexe moleculen (het substraat) af in kleine verbindingen die vervolgens worden opgenomen schimmels groeien op een grote verscheidenheid aan substraten enzymen substraat kleinere moleculen

18 Schimmels schimmels komen praktisch overal voor; diverse substraten kunnen worden gekoloniseerd V.l.n.r.: paddenstoelen op hout (gevallen tak), op buffelmest, zelfs waargenomen dat bij hoge luchtvochtigheid en temperatuur een Geotrichum soort groeide op CD’s! Onder: schimmelgroei op muur(verf). Hoeveel organische voeding kan daar in zitten? Celdeling gaat dan heel zelden.

19 Anorganische energie-bronnen
HLO BML

20 Samenstelling van kweekmedia leerdoelen:
Algemeen/ gedefinieerd medium Principiële samenstelling Ophoping / selectie Structuur en functie van agar in voedingsbodems

21 Media Complex Gistextract, vlees-extract, pepton (eiwit-hydrolysaat)
Gedefinieerd medium Vogel-Bonner (zouten en sporelementen) C-bron (glucose) HLO BML

22 Media HLO BML Algemene Nutrient bouillon
Verrijkings/ophoping groeivoordeel voor het gewenste microorganisme McConkey Selectief alleen groei van gewenste microorganisme en afsterving van ongewenste microorganismen antibiotica Identificatie/detectie herkenning van gewenste/interessante microorganisme McConkey HLO BML

23 Selectief/electief medium
MacConkey: Galzure zouten Lactose pH indicator

24 Werking van Penicilline en Streptomycine
Op welk proces grijpt het aan? Welke organismen zijn er gevoelig voor? Hoe worden organismen resistent?

25 Resistentiemechanismen (algemeen)

26 Disc-Diffusie methode

27 Aangrijpingspunten (targets) bacterie
Streptomycine Penicilline

28 Celwand synthese Penicillines:
Voorkomen het maken van een nieuwe celwand, Tijdens celdeling moet de celwand worden opengeknipt om nieuwe moleculen in te kunnen voegen. Penicilline voorkomt het vastmaken van nieuwe bouwstenen en dus zal in aanwezigheid van Penicilline bij een delende bacterie een gat in de celwand openblijven. Door osmose zal de bacterie nu openbarsten omdat er onvoldoende celwand is om dat tegen te houden.

29 Celbouw van Eukaryoten

30 Prokaryoten en Eukaryoten
Prokaryoten èn eukaryoten hebben: Selectief plasmamembraan Cytosol DNA Ribosomen

31 Verschillen prokaryote cellen en eukaryote cellen
Prokaryoten: 1-5 µm Mycoplasma 0,1-1 µm Weinig variatie qua vorm Zeer veel variatie qua stofwisseling DNA in nucleoïed Ribosomen (maar iets anders van structuur dan eukaryoten) Eukaryote cellen: µm DNA in kern In cytosol liggen organellen

32 Prokaryote cel / Eukaryote cel
We gaan nu de opbouw van eukaryote cellen behandelen. Eerst de dierlijke cel vanuit de kern naar ‘buiten’ toe.

33 Opbouw van de cel kern Kernmembraan Nucleolus/nucleoli Kernporiën
Kernlamina

34 Nuclear envelope DNA Pre-mRNA mRNA Ribosome Polypeptide
Fig. 17-3b-3 Nuclear envelope DNA TRANSCRIPTION Pre-mRNA RNA PROCESSING mRNA TRANSLATION Ribosome Polypeptide (b) Eukaryotic cell

35 Besturing van de cel DNA (informatie opslag in kern/nucleoid)
(messenger) RNA (mobilisatie van de informatie/ naar cytoplasma) Eiwitten (zorgen voor kenmerken/activiteit van de cel)

36 Vrije of gebonden ribosomen Complex van RNA en eiwit Eiwitsynthese
Plaats/ functie eiwitten

37 Ribosomen Bij de eiwitsynthese zijn altijd meerdere ribosomen tegelijk actief. Polyribosomen Bestemming: cytosol zelf, kern, mitochondrieën, plastiden (chloroplasten).

38 Amino acids tRNA with amino acid attached Ribosome tRNA Anticodon 5
Fig Amino acids Polypeptide tRNA with amino acid attached Ribosome Trp Phe Gly tRNA Anticodon 5 Codons 3 mRNA

39 Celorganellen

40 Endoplasmatisch reticulum
Endoplasmatisch = in het (cyto)plasma Reticulum = netje Dus; netje in het cytoplasma

41 ER-gebonden en vrije ribosomen

42 De synthese van eiwitten op het ruwe ER.

43 Golgi apparaat (-systeem)

44 Lysosomen Lysosomen ontstaan uit blaasjes (vesicles) van het Golgisysteem Ze zorgen voor afbraak van allerlei macromoleculen via hydrolyse. Ze hebben een zeer lage pH

45 Mitochondriën Geen onderdeel van endomembraan systeem. Twee membranen
Binnenin “soort cytoplasma” met daarin DNA en ribosomen = matrix Functie = ATP synthese cristae

46 Mitochondriën: ATP synthese lijkt op bacteriën !
Maar … is verdeeld over twee compartimenten

47 Cytoskelet Het cytoskelet is een netwerk van draden door de hele cel.
Functies: Vorm (behoud) van de cel Organellen op z’n plaats houden Enzymen op hun plaats houden Cytoskelet

48 Microfilamenten (Actine)
Cytoskelet elementen Microtubuli Microfilamenten (Actine) Intermediaire filamenten

49 filmpje Beweging in de cel (tijdens mitose bv.) Beweging van de cel
Stroming plasma in plantencellen filmpje

50 Functies: Microtubuli Zorgen voor de vorm van de cel
Vormen transportbanen in de cel, bv. om blaasjes van het Golgi naar de celmembraan te brengen Helpen de chromosomen naar de polen te trekken tijdens de Mitose en de meiose Voorbeelden van bewegingen in de cel

51 Bundle of muscle fibers Muscle
Single muscle fiber (cell) Nuclei Z lines Plasma membrane Myofibril Sarcomere TEM Thick filaments (myosin) M line Z line Thin filaments (actin) Sarcomere 0.5 µm Voorbeeld van beweging in de cel Fig a

52 Microtubuli in ciliën en flagellen
Cilia zijn kleine uitsteeksels van de cel ( 2 – 20 μm). Ze spelen bv. een rol bij het verwijderen van slijm uit de luchtwegen. Per cel is er vaak maar 1 flagel ( μm), die voor de voortbeweging van de cel zorgt (bv. Spermacel) Voorbeelden van bewegingen van de cel

53 Celmembranen 1915 Membranen zijn opgebouwd uit lipiden en eiwitten
1950 Membranen zichtbaar gemaakt met EM. 1972 “Fluid Mosaic” model

54 Basisstructuur: fosfolipiden dubbellaag
Ieder membraan bevat fosfolipiden, moleculen met een hydrofiele (polaire) kop en hydrofobe (apolaire) staarten. De dubbellaag in een membraan heeft daardoor een hydrofobe binnenkant en twee hydrofiele buitenkanten. Hydrofiel lost goed op in water Hydrofoob lost slecht op in water (goed in vet/olie)

55 Het membraan is vloeibaar.
Onverzadigde vetzuren verhogen de vloeibaarheid, verzadigde vetzuren verlagen deze. Cholesterol “buffert”. De fosfolipiden kunnen in het laterale vlak bewegen (107/sec) Heel af en toe verandert een fosfolipide van laag (flip-flop) = 1/maand

56 Selectief permeabel Membranen zijn selectief permeabel (semi-permeabel). Suikers, aminozuren en andere nutriënten moeten de cel in. Afvalstoffen moeten de cel uit. Hoe komen al die polaire en/of geladen stoffen door het hydrofobe deel van het membraan?????? Daar zijn verschillende transportsystemen voor: Passieve diffusie Actieve of gefaciliteerde diffusie (door kanaaleiwitten) Actief transport (door carrier eiwitten) Cotransport Via blaasjes (vesicles)

57 Diffusie Diffusie is transport van kleine moleculen of ionen door het membraan dat geen energie kost Een molecuul diffundeert van een omgeving met een hoge concentratie naar een omgeving met een lage concentratie tot er een evenwicht is bereikt. Concentratie gradiënt Passief transport

58 Diffusie Vb. van diffusie van watermoleculen door een semi-permeabel membraan. Dit wordt osmose genoemd.

59 Toniciteit Isotoon Hypertoon Hypotoon Turgor Plasmolyse Lysis

60 Eiwitten bewegen in de fosfolipidelaag
Eiwitten bewegen in het membraan maar worden soms in hun beweging beperkt door het cytoskelet of door de extracellulaire matrix. youtube link!

61 Membraaneiwitten: integraal of perifeer

62 Membraan erythrocyt In het membraan van rode bloedcellen
zijn 50 verschillende eiwitten gevonden. Ieder membraan (van een cel of organel) heeft een specifiek aantal eiwitten (en specifieke eiwitten), die gekoppeld zijn aan de functie(s) van het membraan.

63 Functies van membraan eiwitten
Transport Enzymen Signaal transductie Cel-cel herkenning Intercellulaire binding Binding aan extracellulaire matrix of cytoskelet.

64 Celbedekkingen Bij dierlijke cellen komt de zg. ECM voor = extracellulaire matrix. Collageen draden, proteoglycaan complex, fibronectine en integrines.

65 Planten cellen (schimmels doen we in een latere les)

66 Middenlamel (pectines) plasmodesmata
Celwand Primaire celwand Sec. celwand Middenlamel (pectines) plasmodesmata De celwand zorgt voor de vorm van de cel, beschermt de cel, voorkomt overmatige wateropname en houdt de plant stevig.

67 Planten celwand plantencelwand o.a.: cellulose hemicellulose pectine

68 Celverbindingen bij planten
Plasmodesmata

69 Chloroplasten Geen onderdeel van endomembraan systeem. Drie membranen
Binnenin “soort cytoplasma” met daarin DNA en ribosomen = stroma Functie = ATP vorming Thylakoid membranen

70 ATP vorming in chloroplasten
Dit proces wordt bij een Biochemie module in detail behandeld. Het lijkt op proton-motive force in bacteriën en mitochondrien; electronen komen hier vrij uit WATER onder invloed van licht

71 Vacuole In plantencellen komen de grote centrale vacuolen voor.
Ze ontstaan uit blaasjes afkomstig van het ER en het Golgi-complex. De oplossing in de vacuole wordt celsap genoemd.

72 Vacuole Opslag (reserve) organische verbindingen
Bevat veel K+ en Cl- -ionen Opslag afvalstoffen Kan kleurpigment bevatten Kan giftige stoffen bevatten Beïnvloedt de grootte van de cel Andere vacuoles zijn: Contractievacuoles in eencelligen voedselvacuoles