Blok 4
Microbiologie 1
H1 The Microbial World
Micro-organisme is een vorm van leven te klein om met het blote oog bekeken te worden.
Een microbiële cultuur is een verzameling van cellen die in of op een medium (voedingsstof
mengsel met alle nutriënten nodig voor een micro-organisme om te groeien/delen) zijn
gekweekt.Micro-organismen waren al aanwezig op aarde voor er O2 was (eerst dus alleen
anaerobe micro-organismen). Door fototrofe organismen (zoals cyanobacteria) is O2
ontstaan.
Samenstelling micro-organisme
→ bijna alle micro-organismen bevatten dezelfde componenten
- DNA genoom → omvat alle genen in de cel
- Celmembraan → scheidt de inhoud van de van de cel (cytoplasma) van de buitenkant
- Cytoplasma → waterige mix van macromoleculen (eiwitten), kleine organische
moleculen, anorganische moleculen en ribosomen
- Ribosomen → structuur welke verantwoordelijk is voor eiwitsynthese
- Celwand (sommige)
- Ongeveer 1-2 micrometer
Eigenschappen micro-organisme
→ niet alle micro-organismen hebben dezelfde activiteiten. Wat alle micro-organismen doen
is:
- Metabolisme → opnemen van nutriënten en deze omzetten in nieuwe
celcomponenten en afval
- Groei/delen → vormen van nieuwe cellen
- Evolutie → de verandering van de sequentie van DNA over een bepaalde tijd
→ een aantal eigenschappen bezitten niet alle micro-organismen:
- Differentiatie → bijvoorbeeld sporenvorming, aanpassing van de cel
- Communicatie → cellen kunnen op elkaar inwerken door bijvoorbeeld stoffen uit te
scheiden en op te vangen (met receptoren)
- Genetische overdracht → het overdragen van genen
- Beweeglijkheid → sommige cellen kunnen zich voortbewegen (mbv flagellen)
Gebruik van micro-organismen
,→ micro-organismen spelen een belangrijke rol in het menselijke leven
- Bijdrage aan biomassa (stikstof en fosfor)
- Gezondheid → bacteriële infecties zijn (vaak) niet meer dodelijk
- Eten → ze kunnen zorgen voor voedselveiligheid en vergroten de houdbaarheid
- Industrie → vorming enzymen, chemicaliën en antibiotica
- Productie biogas
Geschiedenis
Een aantal mensen zijn belangrijk geweest voor de ontdekking van micro-organismen:
1. Antoni van Leeuwenhoek → uitvinden van de microscoop
a. Hij bekeek zijn eigen tandplak en zag toen de eerste micro-organismen alleen
had hij dit zelf niet door.
2. Louis Pasteur → bewees dat micro-organismen niet spontaan kunnen ontstaan
a. Kolf met lange gebogen hals met daarom gekookt (steriel) bouillon
b. Pasteuriseren → schadelijke bacteriën vernietigen door korte verhitting
3. Robert Koch → heeft een methode ontwikkeld om aan te tonen dat micro-organismen
ziekten kunnen veroorzaken
a. Injecteren van bacteria in gezonde muizen
4. Alexander Fleming → ontdekker van penicilline (antibiotica) door een schimmel
5. Frederick Griffith → bewees dat bacteriën DNA kunnen overdragen
a. Muizen gingen dood door het toedienen van een mengeling van niet
pathogene bacteriën met dode pathogene bacteriën (DNA was hier nog
aanwezig!) = transformatie
6. Watson, Crick en Franklin → uitvinders van de structuur van DNA
7. Carl Woese → plaatste de Archaea in de Tree of Life gebaseerd op rRNA sequenties
Microscopen
→ Antoni van Leeuwenhoek was de eerste man die bacteriën kon zien met zijn zelfgemaakte
microscoop. Dit was een lichtmicroscoop, tegenwoordig onderscheiden wij twee soorten:
1. Lichtmicroscoop
2. Elektronenmicroscoop
Belangrijke eisen bij een microscoop zijn:
- Vergroting → maakt het mogelijk om een object vergroot te laten zien
- Resolutie → mogelijkheid om twee objecten die dicht bij elkaar liggen van elkaar te
onderscheiden
- Wordt bepaald door de golflengte en de numerieke apertuur: d = 0,5λ/NA
- d = de afstand die nog net van elkaar te onderscheiden is
, - Hoe kleiner d, hoe groter de resolutie en andersom
- Contrast → monsters worden zichtbaar door contrast tussen het monster en de
achtergrond
- Kleuringen → voor cellen die van zichzelf geen pigmenten hebben
- Basis kleuring → kleuringen die positief geladen zijn en zo aan de
negatieve componenten in de cel binden en deze kleuren
- Differentiële kleuring → maakt onderscheid tussen verschillende typen
cellen
- Gramkleuring → scheidt gram-positief
(paars) van gram-negatief (roze)
→ kleuringen zijn niet altijd geschikt (cellen gaan dood), daarom zijn er
andere soorten microscopie waardoor een levend micro-organisme
bekeken kan worden:
1. Lichtmicroscopie → hoogste resolutie is 0,2 micrometer (= 200
nm)
a. Fase-contrast → cellen hebben een andere brekingsindex dan het medium,
het faseverschil zorgt voor de zichtbaarheid van het monster
i. Grijs beeld met oplichtende delen
b. Donkervelde → licht komt van de zijkant en wordt door het monster
afgebogen naar de lens
i. Zwarte achtergrond met oplichtende delen
c. Fluorescentie → cellen worden fluorescerend gemaakt door ze van boven
te belichten met licht van een enkele kleur
i. Donkere achtergrond met felle kleuren
d. DIC (differential interference contrast) → gebruik van gepolariseerd licht
i. Grijs beeld met een 3D structuur
e. CSLM (confocal scanning laser microscopie) → het monster wordt in plakjes
bekeken en de computer maakt er een 3D afbeelding van
i. 3D beeld met fluorescerende kleuren
2. Elektronenmicroscopie → hoogste resolutie is 0,2-2 nanometer
Microbiologie 1
H1 The Microbial World
Micro-organisme is een vorm van leven te klein om met het blote oog bekeken te worden.
Een microbiële cultuur is een verzameling van cellen die in of op een medium (voedingsstof
mengsel met alle nutriënten nodig voor een micro-organisme om te groeien/delen) zijn
gekweekt.Micro-organismen waren al aanwezig op aarde voor er O2 was (eerst dus alleen
anaerobe micro-organismen). Door fototrofe organismen (zoals cyanobacteria) is O2
ontstaan.
Samenstelling micro-organisme
→ bijna alle micro-organismen bevatten dezelfde componenten
- DNA genoom → omvat alle genen in de cel
- Celmembraan → scheidt de inhoud van de van de cel (cytoplasma) van de buitenkant
- Cytoplasma → waterige mix van macromoleculen (eiwitten), kleine organische
moleculen, anorganische moleculen en ribosomen
- Ribosomen → structuur welke verantwoordelijk is voor eiwitsynthese
- Celwand (sommige)
- Ongeveer 1-2 micrometer
Eigenschappen micro-organisme
→ niet alle micro-organismen hebben dezelfde activiteiten. Wat alle micro-organismen doen
is:
- Metabolisme → opnemen van nutriënten en deze omzetten in nieuwe
celcomponenten en afval
- Groei/delen → vormen van nieuwe cellen
- Evolutie → de verandering van de sequentie van DNA over een bepaalde tijd
→ een aantal eigenschappen bezitten niet alle micro-organismen:
- Differentiatie → bijvoorbeeld sporenvorming, aanpassing van de cel
- Communicatie → cellen kunnen op elkaar inwerken door bijvoorbeeld stoffen uit te
scheiden en op te vangen (met receptoren)
- Genetische overdracht → het overdragen van genen
- Beweeglijkheid → sommige cellen kunnen zich voortbewegen (mbv flagellen)
Gebruik van micro-organismen
,→ micro-organismen spelen een belangrijke rol in het menselijke leven
- Bijdrage aan biomassa (stikstof en fosfor)
- Gezondheid → bacteriële infecties zijn (vaak) niet meer dodelijk
- Eten → ze kunnen zorgen voor voedselveiligheid en vergroten de houdbaarheid
- Industrie → vorming enzymen, chemicaliën en antibiotica
- Productie biogas
Geschiedenis
Een aantal mensen zijn belangrijk geweest voor de ontdekking van micro-organismen:
1. Antoni van Leeuwenhoek → uitvinden van de microscoop
a. Hij bekeek zijn eigen tandplak en zag toen de eerste micro-organismen alleen
had hij dit zelf niet door.
2. Louis Pasteur → bewees dat micro-organismen niet spontaan kunnen ontstaan
a. Kolf met lange gebogen hals met daarom gekookt (steriel) bouillon
b. Pasteuriseren → schadelijke bacteriën vernietigen door korte verhitting
3. Robert Koch → heeft een methode ontwikkeld om aan te tonen dat micro-organismen
ziekten kunnen veroorzaken
a. Injecteren van bacteria in gezonde muizen
4. Alexander Fleming → ontdekker van penicilline (antibiotica) door een schimmel
5. Frederick Griffith → bewees dat bacteriën DNA kunnen overdragen
a. Muizen gingen dood door het toedienen van een mengeling van niet
pathogene bacteriën met dode pathogene bacteriën (DNA was hier nog
aanwezig!) = transformatie
6. Watson, Crick en Franklin → uitvinders van de structuur van DNA
7. Carl Woese → plaatste de Archaea in de Tree of Life gebaseerd op rRNA sequenties
Microscopen
→ Antoni van Leeuwenhoek was de eerste man die bacteriën kon zien met zijn zelfgemaakte
microscoop. Dit was een lichtmicroscoop, tegenwoordig onderscheiden wij twee soorten:
1. Lichtmicroscoop
2. Elektronenmicroscoop
Belangrijke eisen bij een microscoop zijn:
- Vergroting → maakt het mogelijk om een object vergroot te laten zien
- Resolutie → mogelijkheid om twee objecten die dicht bij elkaar liggen van elkaar te
onderscheiden
- Wordt bepaald door de golflengte en de numerieke apertuur: d = 0,5λ/NA
- d = de afstand die nog net van elkaar te onderscheiden is
, - Hoe kleiner d, hoe groter de resolutie en andersom
- Contrast → monsters worden zichtbaar door contrast tussen het monster en de
achtergrond
- Kleuringen → voor cellen die van zichzelf geen pigmenten hebben
- Basis kleuring → kleuringen die positief geladen zijn en zo aan de
negatieve componenten in de cel binden en deze kleuren
- Differentiële kleuring → maakt onderscheid tussen verschillende typen
cellen
- Gramkleuring → scheidt gram-positief
(paars) van gram-negatief (roze)
→ kleuringen zijn niet altijd geschikt (cellen gaan dood), daarom zijn er
andere soorten microscopie waardoor een levend micro-organisme
bekeken kan worden:
1. Lichtmicroscopie → hoogste resolutie is 0,2 micrometer (= 200
nm)
a. Fase-contrast → cellen hebben een andere brekingsindex dan het medium,
het faseverschil zorgt voor de zichtbaarheid van het monster
i. Grijs beeld met oplichtende delen
b. Donkervelde → licht komt van de zijkant en wordt door het monster
afgebogen naar de lens
i. Zwarte achtergrond met oplichtende delen
c. Fluorescentie → cellen worden fluorescerend gemaakt door ze van boven
te belichten met licht van een enkele kleur
i. Donkere achtergrond met felle kleuren
d. DIC (differential interference contrast) → gebruik van gepolariseerd licht
i. Grijs beeld met een 3D structuur
e. CSLM (confocal scanning laser microscopie) → het monster wordt in plakjes
bekeken en de computer maakt er een 3D afbeelding van
i. 3D beeld met fluorescerende kleuren
2. Elektronenmicroscopie → hoogste resolutie is 0,2-2 nanometer
