Hoorcollege 9, prokaryoten II hfst 27
Indeling bacteriën, deze indeling is belangrijk en je moet de namen dan ook weten. Zoals je ziet
wordt de proteobacterie nog verdeeld in alpha, beta, gamma, delta en epsilon. E. coli behoort tot de
proteobacterie gamma en is een belangrijk modelorganisme. Verder is proteobacterie alpha de
voorouder van de mitochondriën en de cyanobacterie de voorouder van de chloroplasten. Deze
indeling is op meerdere eigenschappen gemaakt:
- Vorm, in alle groepen is
de vorm variërend
behalve in de
spirocheten.
- Gram kleuring, de gram
positieven vormen een
groep maar de gram
negatieven zijn te divers
om in een groep te
stoppen. (Zelfs in de gram positieve groep zitten een paar negatieve.)
- Voedingswijze, de cyanobacteriën vormt een groep van oxygene fotosynthese verder is er
geen groep die maar één voedingswijze kent.
Conclusie: vorm, gram kleuring en voedingswijze hebben weinig fylogenetische waarde. Voor de
indeling gebruiken we dus DNA.
Indeling door DNA, hiervoor wordt vooral gekeken naar het 16S RNA gen. Dit is een RNA subunit van
het ribosoom. Dit gen is essentieel en aanwezig in alle organismen (bij archaea 18S RNA), vandaar de
keuze. Verder heeft het zowel geconserveerde als variabele stukken. Zo kan je m.b.v. van de
geconserveerde stukken grote verwantschappen (lang geleden gescheiden) bestuderen omdat ze
langzaam veranderen. In de variabele stukken steden veel meer mutaties op dus die kan je gebruiken
om verwantschappen tussen soorten te bestuderen.
Indeling op basis van moleculaire kenmerken, als je een indeling wil maken op moleculaire
kenmerken is het belangrijk dat je naar kenmerken kijkt die een essentiële functie hebben,
chromosomaal zijn en een kleine kans hebben om horizontaal overgedragen te worden.
Begin evolutie, dit is heel moeilijk om te reconstrueren door de horizontale
genoverdracht. Eerste gebeurde dat namelijk best veel over de verschillende
domeinen, maar tegenwoordig minder.
Archaea, zijn ontdekt als extremofiel, wat wil zeggen dat ze onder extreme
omstandigheden kunnen overleven. Zo kennen we halofielen, thermofielen en
methanogenen. Ze komen echter ook gewoon om algemene plaatsen voor.
Verder zijn ze moeilijk te kweken en weten we er dus ook minder van dan we
van bacteriën weten. (Je hoeft de indeling niet te kennen)
Halofielen, kunnen tegen hele hoge zoutconcentraties.
Thermofielen, kunnen tegen hele hoge temperaturen. (Ook sommige bacteriën kunnen tegen hoge
temperaturen.)
Methanogenen, produceren methaan volgens CO2 + 4 H 2 → CH 4 +2 H 2 O . Ze zijn strikt
anaeroob en komen o.a. voor in de maag van koeien (waar ze 400 liter methaan per dag produceren),
termieten, mensen en moerassen (permafrost). Deze eerst inactieve methanogenen worden nu weer
actief. Methaan is een broeikasgas en archaea dragen dus bij aan de opwarming v/d aarde.
Eigenschap Domein
Bacteriën Archaea Eukarya
Kern Afwezig Afwezig Aanwezig
Membraamomgeven organellen Afwezig Afwezig Aanwezig
Peptidoglycaan in de celwand Aanwezig Afwezig Afwezig
Membraan lipiden Onvertakte Een paar vertakte Onvertakte koolwaterstoffen
koolwaterstoffen koolwaterstoffen
, RNA-polymerase Een soort Meerdere soorten Meerdere soorten
Eerste aminozuur waarmee de Formylmethionine Methionine Methionine
eiwitsynthese begint
Intronen Erg zeldzaam Aanwezig in sommige Aanwezig in heel veel genen
genen
Gevoeligheid antibiotica die aan- Groei is niet meer Groei kan gewoon verder Groei kan gewoon verder
grijpt op translatie (ribosoom)* mogelijk (geen deling)
Histonen in DNA Afwezig Aanwezig in sommige Aanwezig
soorten
Circulair chromosoom Aanwezig Aanwezig Afwezig
Groei bij temperaturen > 100 °C Nee (max ±80 °C) Sommige soorten Nee
*, je ziet dat deze antibiotica wel werkzaam zijn bij bacteriën, maar niet bij archaea en eukarya. Dan
zijn de ribosomen van bacteriën dus anders.
Genoomplasticiteit, bij een hoge genoomplasticiteit kunnen genen snel veranderen.
Genoomplasticiteit prokaryoten, ze hebben meestal 1 circulair chromosoom, maar dat kan sterk in
grootte verschillen. Als je in een gastheer woont heb je altijd een constante omgeving bv 37 °C,
bepaalde vochtigheid etc. voor zo’n kleine niche heb je niet zo veel genen nodig. Maar leef je bv in de
bodem waar de omgeving best veranderlijk is, moet je veel verschillende processen kunnen activeren
en gebruiken en heb je dus meer genen nodig. Dus hoe groter de niche, hoe groter het genoom (en
hoe meer functies en processen). Als je kijkt naar de eukaryoten zie je dat ze vaak een veel groter
genoom hebben, maar niet eens zo heel veel meer genen. Dat komt omdat E. coli bv 90% coderend
DNA heeft terwijl bij de mens meer dan 90% niet coderend is.
Complexiteit hangt dus niet samen met het aantal genen, maar met de manier waarop deze
gereguleerd worden.
Synthetisch genoom, bij de bacterie met het kleinste genoom (517 genen) hebben we het DNA
helemaal synthetisch nagemaakt. Het enige verschil met het wildtype is dat die een eiwit aanmaakt
wat blauw kleurt bij een bepaald substraat. In 2010 hebben ze het genoom zelf verkleint tot 473
genen om te kijken met hoe weinig genen een organisme kan overleven. Van 149 van die genen is de
functie nog niet bekend omdat je deze werking niet kan bekijken door ze uit te schakelen (dan dood).
E. coli EHEC, is een pathogene bacterie, met profagen die voor toxines coderen, die maar liefst 25%
verschilt met E. coli K12. Deze twee stammen van dezelfde soort verschillen meer dan alle soorten
binnen het dierenrijk.
Soorten bij bacteriën, hierop kan je niet het BSC toepassen. In plaats daarvan wordt gekeken of 95%
van het 16S RNA overeenkomt. Ook wordt er nog naar andere eigenschappen gekeken, als deze te
veel verschillen, worden ze toch als andere soorten beschouwd.
Voorbeeld adaptie -, bacteriën kunnen zich heel snel aanpassen. Zo zijn heel veel bacteriën
tegenwoordig resistent voor penicilline terwijl dat in 1980 nog niet zo was.
Voorbeeld adaptatie +, in het griftpark zit een giftige stof in de bodem die we eerst niet af konden
breken, maar ondertussen zijn er bacteriën die daar wel toe in staat zijn.
Adaptieve vermogen prokaryoten, het grote adaptieve vermogen van prokaryoten komt o.a. door:
- Mutaties
o Grote aantallen
o Korte generatietijd
o Haploïd
o Ongeslachtelijke voortplanting
- Horizontale genoverdracht
- Hoge selectiedruk versnelt het proces (overmatig gebruikt antibiotica)
Als je je antibioticakuur niet helemaal afmaakt, zorg je voor stapsgewijze selectie van die bacteriën
die net iets resistenter zijn dan de andere.
E. coli en experimenten, E. coli is meestal erg geschikt voor een experiment omdat ze in grote
aantallen voorkomen, een korte generatietijd hebben (20 minuten), haploïd zijn en ongeslachtelijk
Indeling bacteriën, deze indeling is belangrijk en je moet de namen dan ook weten. Zoals je ziet
wordt de proteobacterie nog verdeeld in alpha, beta, gamma, delta en epsilon. E. coli behoort tot de
proteobacterie gamma en is een belangrijk modelorganisme. Verder is proteobacterie alpha de
voorouder van de mitochondriën en de cyanobacterie de voorouder van de chloroplasten. Deze
indeling is op meerdere eigenschappen gemaakt:
- Vorm, in alle groepen is
de vorm variërend
behalve in de
spirocheten.
- Gram kleuring, de gram
positieven vormen een
groep maar de gram
negatieven zijn te divers
om in een groep te
stoppen. (Zelfs in de gram positieve groep zitten een paar negatieve.)
- Voedingswijze, de cyanobacteriën vormt een groep van oxygene fotosynthese verder is er
geen groep die maar één voedingswijze kent.
Conclusie: vorm, gram kleuring en voedingswijze hebben weinig fylogenetische waarde. Voor de
indeling gebruiken we dus DNA.
Indeling door DNA, hiervoor wordt vooral gekeken naar het 16S RNA gen. Dit is een RNA subunit van
het ribosoom. Dit gen is essentieel en aanwezig in alle organismen (bij archaea 18S RNA), vandaar de
keuze. Verder heeft het zowel geconserveerde als variabele stukken. Zo kan je m.b.v. van de
geconserveerde stukken grote verwantschappen (lang geleden gescheiden) bestuderen omdat ze
langzaam veranderen. In de variabele stukken steden veel meer mutaties op dus die kan je gebruiken
om verwantschappen tussen soorten te bestuderen.
Indeling op basis van moleculaire kenmerken, als je een indeling wil maken op moleculaire
kenmerken is het belangrijk dat je naar kenmerken kijkt die een essentiële functie hebben,
chromosomaal zijn en een kleine kans hebben om horizontaal overgedragen te worden.
Begin evolutie, dit is heel moeilijk om te reconstrueren door de horizontale
genoverdracht. Eerste gebeurde dat namelijk best veel over de verschillende
domeinen, maar tegenwoordig minder.
Archaea, zijn ontdekt als extremofiel, wat wil zeggen dat ze onder extreme
omstandigheden kunnen overleven. Zo kennen we halofielen, thermofielen en
methanogenen. Ze komen echter ook gewoon om algemene plaatsen voor.
Verder zijn ze moeilijk te kweken en weten we er dus ook minder van dan we
van bacteriën weten. (Je hoeft de indeling niet te kennen)
Halofielen, kunnen tegen hele hoge zoutconcentraties.
Thermofielen, kunnen tegen hele hoge temperaturen. (Ook sommige bacteriën kunnen tegen hoge
temperaturen.)
Methanogenen, produceren methaan volgens CO2 + 4 H 2 → CH 4 +2 H 2 O . Ze zijn strikt
anaeroob en komen o.a. voor in de maag van koeien (waar ze 400 liter methaan per dag produceren),
termieten, mensen en moerassen (permafrost). Deze eerst inactieve methanogenen worden nu weer
actief. Methaan is een broeikasgas en archaea dragen dus bij aan de opwarming v/d aarde.
Eigenschap Domein
Bacteriën Archaea Eukarya
Kern Afwezig Afwezig Aanwezig
Membraamomgeven organellen Afwezig Afwezig Aanwezig
Peptidoglycaan in de celwand Aanwezig Afwezig Afwezig
Membraan lipiden Onvertakte Een paar vertakte Onvertakte koolwaterstoffen
koolwaterstoffen koolwaterstoffen
, RNA-polymerase Een soort Meerdere soorten Meerdere soorten
Eerste aminozuur waarmee de Formylmethionine Methionine Methionine
eiwitsynthese begint
Intronen Erg zeldzaam Aanwezig in sommige Aanwezig in heel veel genen
genen
Gevoeligheid antibiotica die aan- Groei is niet meer Groei kan gewoon verder Groei kan gewoon verder
grijpt op translatie (ribosoom)* mogelijk (geen deling)
Histonen in DNA Afwezig Aanwezig in sommige Aanwezig
soorten
Circulair chromosoom Aanwezig Aanwezig Afwezig
Groei bij temperaturen > 100 °C Nee (max ±80 °C) Sommige soorten Nee
*, je ziet dat deze antibiotica wel werkzaam zijn bij bacteriën, maar niet bij archaea en eukarya. Dan
zijn de ribosomen van bacteriën dus anders.
Genoomplasticiteit, bij een hoge genoomplasticiteit kunnen genen snel veranderen.
Genoomplasticiteit prokaryoten, ze hebben meestal 1 circulair chromosoom, maar dat kan sterk in
grootte verschillen. Als je in een gastheer woont heb je altijd een constante omgeving bv 37 °C,
bepaalde vochtigheid etc. voor zo’n kleine niche heb je niet zo veel genen nodig. Maar leef je bv in de
bodem waar de omgeving best veranderlijk is, moet je veel verschillende processen kunnen activeren
en gebruiken en heb je dus meer genen nodig. Dus hoe groter de niche, hoe groter het genoom (en
hoe meer functies en processen). Als je kijkt naar de eukaryoten zie je dat ze vaak een veel groter
genoom hebben, maar niet eens zo heel veel meer genen. Dat komt omdat E. coli bv 90% coderend
DNA heeft terwijl bij de mens meer dan 90% niet coderend is.
Complexiteit hangt dus niet samen met het aantal genen, maar met de manier waarop deze
gereguleerd worden.
Synthetisch genoom, bij de bacterie met het kleinste genoom (517 genen) hebben we het DNA
helemaal synthetisch nagemaakt. Het enige verschil met het wildtype is dat die een eiwit aanmaakt
wat blauw kleurt bij een bepaald substraat. In 2010 hebben ze het genoom zelf verkleint tot 473
genen om te kijken met hoe weinig genen een organisme kan overleven. Van 149 van die genen is de
functie nog niet bekend omdat je deze werking niet kan bekijken door ze uit te schakelen (dan dood).
E. coli EHEC, is een pathogene bacterie, met profagen die voor toxines coderen, die maar liefst 25%
verschilt met E. coli K12. Deze twee stammen van dezelfde soort verschillen meer dan alle soorten
binnen het dierenrijk.
Soorten bij bacteriën, hierop kan je niet het BSC toepassen. In plaats daarvan wordt gekeken of 95%
van het 16S RNA overeenkomt. Ook wordt er nog naar andere eigenschappen gekeken, als deze te
veel verschillen, worden ze toch als andere soorten beschouwd.
Voorbeeld adaptie -, bacteriën kunnen zich heel snel aanpassen. Zo zijn heel veel bacteriën
tegenwoordig resistent voor penicilline terwijl dat in 1980 nog niet zo was.
Voorbeeld adaptatie +, in het griftpark zit een giftige stof in de bodem die we eerst niet af konden
breken, maar ondertussen zijn er bacteriën die daar wel toe in staat zijn.
Adaptieve vermogen prokaryoten, het grote adaptieve vermogen van prokaryoten komt o.a. door:
- Mutaties
o Grote aantallen
o Korte generatietijd
o Haploïd
o Ongeslachtelijke voortplanting
- Horizontale genoverdracht
- Hoge selectiedruk versnelt het proces (overmatig gebruikt antibiotica)
Als je je antibioticakuur niet helemaal afmaakt, zorg je voor stapsgewijze selectie van die bacteriën
die net iets resistenter zijn dan de andere.
E. coli en experimenten, E. coli is meestal erg geschikt voor een experiment omdat ze in grote
aantallen voorkomen, een korte generatietijd hebben (20 minuten), haploïd zijn en ongeslachtelijk
