Samenvatting MI
Deel 1 – Inleiding Microbiologie
College
Onder micro-organismen vallen bacteriën (prokaryoten), gisten en schimmels (eukaryoten), algen
(eukaryoten), protisten (eencellige eukaryoten); virussen als discussiepunt, delen niet zelfstandig.
MOn bruikbaar voor bestudering doordat deze gebruikmaakt van dezelfde basale principes voor
groei en celdeling als humane cellen (DNA replicatie, transcriptie etc.). MOn zijn makkelijk/snel te
kweken, krijgt veel identieke cellen door klonale deling; werking genen bestuderen door mutanten.
Helft zuurstofproductie door fotosynthetische aquatische MO; essentieel voor cycli nutriënten en
organisch materiaal. Functie als ziekteverwekker en vertering voedsel (darmflora). Produceert
enzymen in voedingsindustrie/wasmiddelen en oplossing milieuproblemen, o.a. plastic. Te verdelen
in fundamentele, medische, milieu en toegepaste microbiologie (= biotechnologie).
Principe 1: Micro-organismen zijn essentieel voor ons leven, o.a. door O2 productie.
Principe 2: Micro-organismen zijn overal, behalve in urine en serum.
Principe 3: Lang niet alle micro-organismen zijn (al) te kweken, door vereiste specifieke condities.
Men heeft enkel goed kennis van kweekbare MOn.
Principe 4: Diversiteit bacteriën is enorm
Principe 5: Bacterie wil (1) overleven, (2) eten, (3)
zich vermenigvuldigen, (4) zijn DNA uitwisselen
d.m.v. plasmiden (conjugatie/horizontal gene
transfer); pathogene bacteriën gevaarlijk, overig niet.
Drie hoofd-domeinen: bacteriën (prokaryoot),
archaea en schimmels (eukaryoot). Schimmels qua
DNA vergelijkbaar met dieren/planten, meer dan
bacteriën met dieren/planten.
Antonie van Leeuwenhoek maakte microscoop, ontdekte eerste MOn, werd eerste microbioloog.
Robin Hooke moderniseerde microscoop. Edward Jenner ontdekte principe vaccinatie door injectie
cowpox ter preventie van smallpox. Louis Pasteur betrokken bij vaccins, pasteurisatie en de rol van
gist; ontdekte Streptococcen, verwierp ‘spontane generatie’ theorie, ontdekte principe sterilisatie.
Robert Koch ontdekte tuberculose en miltvuur, maakte reincultuur, bekend om stellingen van Koch.
Martinus Beijerinck verantwoordelijk voor principe van verrijkingscultuur waardoor selectie MOn
mogelijk werd voor specifieke bacteriën door kweek omstandigheid/medium aan te passen.
Taxonomie van micro-organismen door:
(1) Structuur en morfologie; vorm, grootte, flagellen, gramkleuring, sporen.
(2) Biochemische en biofysische eigenschappen; o.a. groeiomstandigheden
(3) Moderne taxonomie; genoomsequentie
Familie – geslacht – soort, bijv. Enterobacteriaceae Escherichia coli, ofwel E. coli.
1
,Verscheidenheid soorten bacteriën = verscheidenheid vormen en
ordening. Kolonievorm is kenmerkend voor soort bacterie.
MOn maken antibiotica voor concurrentie, nuttig voor medicatief gebruik.
Microbiologische technieken o.a. reinstrijken, cultuur/kolonie verdund om individuele cellen
individuele kolonies te doen vormen, en ophoping, methode gekozen om MOn te isoleren m.b.v.
specifiek medium/incubatiecondities.
Sterilisatie mogelijk op verscheidene manieren:
(1) Vochtige warmte (bij vloeistoffen); standaard autoclaveren bij 120˚ C, pasteuriseren (= niet
volledig steriel) of koken bij 100˚ C
(2) Droge hitte (glaswerk/pipetten); bij 180˚ C
(3) Straling (plastic petrischalen/voedsel); ioniserende straling
(4) Filtratie (hitte-gevoelige oplossingen, bijv. enzymen); bacteriefilter, 0.2 µm
poriën
(5) Afvlammen (entnaald, hals fles)
Bacteriën Bacillus en Clostridium resistent tegen hitte-behandelingen door vorming
endosporen, gespecialiseerde cel met lage hoeveelheid water; resistent tegen hitte,
chemicaliën, celwand afbrekende enzymen, kan 250 miljoen jaar overleven.
Groei MOn in lab m.b.v. vloeibaar medium (= submerged cultivation) of vast
medium (= solid state cultivation). Benodigde elementen medium gelijk aan
chemische samenstelling bacteriecel. Algemeen: C, O, N, P, S, ook zouten,
sporenelementen en vitamines. Vershil complex medium (bestaat uit eiwitextract)
en synthetisch medium (gemaakt, inhoud precies duidelijk).
Bacteriegroei = exponentieel; vermenigvuldigt door duplicatie en
splitsing. Factoren met invloed op groei (heeft optima) zijn temperatuur,
pH, samenstelling medium en concentratie O 2/afvalstoffen.
Zie groeicurve hieronder: lag phase bevat adaptatie aan medium, waarna
expontentiële groei volgt. Bij stationaire fase raken nutriënten medium
op (= beperkende factor), waarna sterfte door ouderdom/gebrek energie
door gebrek voedingsstoffen. Koolstofbron vaak beperkende factor.
Generatietijd verschilt per
soort, evenals optima.
2
, Extremofiele bacteriën, vaak Archaea, groeien optimaal onder één/meer extreme omstandigheden.
Minimum Optimum Maximum
Hoge temp. (˚ C) Hyperthermofiel 90 106 113
Lage temp. (˚ C) Psychrofiel 0 4 12
Hoge pH Alkalifiel 8.5 10 12
Lage pH Acidofiel <0 0.7 4
Hoge druk (atm) Barofiel 500 700 >1000
Hoog [zout] Halofiel 15% 25% 32%
Hier zijn enzymen aangepast op extreme omstandigheden.
Distinctie aeroob/anaeroob bestaat niet, er bestaan
‘tussenvormen’; zie figuur hiernaast.
Fototroof, haalt energie uit zonlicht, chemotroof, haalt
energie uit chemische verbindingen. Autotroof heeft
anorganische verbinding nodig (CO2), heterotroof heeft
organische verbinding nodig (glucose).
Foto-autotroof (= fotosynthetische Mon),
foto-heterotroof (met licht kan ATP gemaakt
worden, wel organische koolstofverbinding
nodig), chemo-autotroof (chemische energie
uit o.a. H2S en NH3 met CO2 als koolstofbron)
of chemo-heterotroof (energie/koolstof
gemaakt uit organische verbindingen).
Meeste MOn zijn foto-autotroof of chemo-
heterotroof.
Methoden meting groei MOn, zie rechts.
Hiernaast ook flow cytometer:
FACS, fluorescence activated cell sorter:
3
Deel 1 – Inleiding Microbiologie
College
Onder micro-organismen vallen bacteriën (prokaryoten), gisten en schimmels (eukaryoten), algen
(eukaryoten), protisten (eencellige eukaryoten); virussen als discussiepunt, delen niet zelfstandig.
MOn bruikbaar voor bestudering doordat deze gebruikmaakt van dezelfde basale principes voor
groei en celdeling als humane cellen (DNA replicatie, transcriptie etc.). MOn zijn makkelijk/snel te
kweken, krijgt veel identieke cellen door klonale deling; werking genen bestuderen door mutanten.
Helft zuurstofproductie door fotosynthetische aquatische MO; essentieel voor cycli nutriënten en
organisch materiaal. Functie als ziekteverwekker en vertering voedsel (darmflora). Produceert
enzymen in voedingsindustrie/wasmiddelen en oplossing milieuproblemen, o.a. plastic. Te verdelen
in fundamentele, medische, milieu en toegepaste microbiologie (= biotechnologie).
Principe 1: Micro-organismen zijn essentieel voor ons leven, o.a. door O2 productie.
Principe 2: Micro-organismen zijn overal, behalve in urine en serum.
Principe 3: Lang niet alle micro-organismen zijn (al) te kweken, door vereiste specifieke condities.
Men heeft enkel goed kennis van kweekbare MOn.
Principe 4: Diversiteit bacteriën is enorm
Principe 5: Bacterie wil (1) overleven, (2) eten, (3)
zich vermenigvuldigen, (4) zijn DNA uitwisselen
d.m.v. plasmiden (conjugatie/horizontal gene
transfer); pathogene bacteriën gevaarlijk, overig niet.
Drie hoofd-domeinen: bacteriën (prokaryoot),
archaea en schimmels (eukaryoot). Schimmels qua
DNA vergelijkbaar met dieren/planten, meer dan
bacteriën met dieren/planten.
Antonie van Leeuwenhoek maakte microscoop, ontdekte eerste MOn, werd eerste microbioloog.
Robin Hooke moderniseerde microscoop. Edward Jenner ontdekte principe vaccinatie door injectie
cowpox ter preventie van smallpox. Louis Pasteur betrokken bij vaccins, pasteurisatie en de rol van
gist; ontdekte Streptococcen, verwierp ‘spontane generatie’ theorie, ontdekte principe sterilisatie.
Robert Koch ontdekte tuberculose en miltvuur, maakte reincultuur, bekend om stellingen van Koch.
Martinus Beijerinck verantwoordelijk voor principe van verrijkingscultuur waardoor selectie MOn
mogelijk werd voor specifieke bacteriën door kweek omstandigheid/medium aan te passen.
Taxonomie van micro-organismen door:
(1) Structuur en morfologie; vorm, grootte, flagellen, gramkleuring, sporen.
(2) Biochemische en biofysische eigenschappen; o.a. groeiomstandigheden
(3) Moderne taxonomie; genoomsequentie
Familie – geslacht – soort, bijv. Enterobacteriaceae Escherichia coli, ofwel E. coli.
1
,Verscheidenheid soorten bacteriën = verscheidenheid vormen en
ordening. Kolonievorm is kenmerkend voor soort bacterie.
MOn maken antibiotica voor concurrentie, nuttig voor medicatief gebruik.
Microbiologische technieken o.a. reinstrijken, cultuur/kolonie verdund om individuele cellen
individuele kolonies te doen vormen, en ophoping, methode gekozen om MOn te isoleren m.b.v.
specifiek medium/incubatiecondities.
Sterilisatie mogelijk op verscheidene manieren:
(1) Vochtige warmte (bij vloeistoffen); standaard autoclaveren bij 120˚ C, pasteuriseren (= niet
volledig steriel) of koken bij 100˚ C
(2) Droge hitte (glaswerk/pipetten); bij 180˚ C
(3) Straling (plastic petrischalen/voedsel); ioniserende straling
(4) Filtratie (hitte-gevoelige oplossingen, bijv. enzymen); bacteriefilter, 0.2 µm
poriën
(5) Afvlammen (entnaald, hals fles)
Bacteriën Bacillus en Clostridium resistent tegen hitte-behandelingen door vorming
endosporen, gespecialiseerde cel met lage hoeveelheid water; resistent tegen hitte,
chemicaliën, celwand afbrekende enzymen, kan 250 miljoen jaar overleven.
Groei MOn in lab m.b.v. vloeibaar medium (= submerged cultivation) of vast
medium (= solid state cultivation). Benodigde elementen medium gelijk aan
chemische samenstelling bacteriecel. Algemeen: C, O, N, P, S, ook zouten,
sporenelementen en vitamines. Vershil complex medium (bestaat uit eiwitextract)
en synthetisch medium (gemaakt, inhoud precies duidelijk).
Bacteriegroei = exponentieel; vermenigvuldigt door duplicatie en
splitsing. Factoren met invloed op groei (heeft optima) zijn temperatuur,
pH, samenstelling medium en concentratie O 2/afvalstoffen.
Zie groeicurve hieronder: lag phase bevat adaptatie aan medium, waarna
expontentiële groei volgt. Bij stationaire fase raken nutriënten medium
op (= beperkende factor), waarna sterfte door ouderdom/gebrek energie
door gebrek voedingsstoffen. Koolstofbron vaak beperkende factor.
Generatietijd verschilt per
soort, evenals optima.
2
, Extremofiele bacteriën, vaak Archaea, groeien optimaal onder één/meer extreme omstandigheden.
Minimum Optimum Maximum
Hoge temp. (˚ C) Hyperthermofiel 90 106 113
Lage temp. (˚ C) Psychrofiel 0 4 12
Hoge pH Alkalifiel 8.5 10 12
Lage pH Acidofiel <0 0.7 4
Hoge druk (atm) Barofiel 500 700 >1000
Hoog [zout] Halofiel 15% 25% 32%
Hier zijn enzymen aangepast op extreme omstandigheden.
Distinctie aeroob/anaeroob bestaat niet, er bestaan
‘tussenvormen’; zie figuur hiernaast.
Fototroof, haalt energie uit zonlicht, chemotroof, haalt
energie uit chemische verbindingen. Autotroof heeft
anorganische verbinding nodig (CO2), heterotroof heeft
organische verbinding nodig (glucose).
Foto-autotroof (= fotosynthetische Mon),
foto-heterotroof (met licht kan ATP gemaakt
worden, wel organische koolstofverbinding
nodig), chemo-autotroof (chemische energie
uit o.a. H2S en NH3 met CO2 als koolstofbron)
of chemo-heterotroof (energie/koolstof
gemaakt uit organische verbindingen).
Meeste MOn zijn foto-autotroof of chemo-
heterotroof.
Methoden meting groei MOn, zie rechts.
Hiernaast ook flow cytometer:
FACS, fluorescence activated cell sorter:
3
