Ziekenhuishygiëne: microbiologie, microbiologie hoofdstuk 1 (morfologie en taxonomie)

1) Opbouw van de bacteriële cel

1.1) Cytoplasma

Wat is het verschil tussen een eukaryote en prokaryote cel?

• Eukaryote cellen hebben een celkern

• Eukaryote cellen hebben celorganellen omgeven door een celmembraan

• Bacteriën hebben geen:

  • Ribosomen (zetten DNA om naar enzymen)

  • Golgi apparaat

  • Endoplasmatisch reticulum

• Bacteriën hebben wel:

  • Stofwisselings-intermediairen

  • Nucleoïd (vrij rondzwevend DNA, wolkjes zijn RNA)

==> dus alle taken van ribosomen, golg-apparaat en endoplasmatisch reticulum vinden plaats in het celmembraan

1) Opbouw van de bacteriële cel

1.2) Cytoplasmamembraan

Cytoplasmamembraan van een bacterie?

• Lipide dubbellaag zonder sterolen (sterolen zorgen voor structuur en stevigheid en worden in ons lichaam door cholesterol aangemaakt)

• Transport van voedingstoffen uit omgeving:

  • Passief: disffusie en gefaciliteerde diffusie

  • Actief: actief transport en groep translocatie

1) Opbouw van de bacteriële cel

1.3) Celwand

Waarom is de celwand belangrijk?

1. Zorgen dat bacterie overleeft

2. Geeft bacterie een vorm

3. Celwand zorgt voor klassificatie

• Gram-positief

• Gram-negatief

• Zuurvaste

• Spirochaeten

• Bacteriën zonder celwand

• Meestal infecties zijn gram positief of negatief

• Classificatie gebruiken we nog iedere dag

4. Celwand is aangrijpingspunt van antibiotica, er zijn er die inwerken op grampositieve en gramnegatieve

5. Filter

1) Opbouw van de bacteriële cel

1.3) Celwand

Waarom werkt er zoveel AB in op de celwand?

Een antibioticum is wat men vroeger noemde ene magic bullet, magic bullet werd gebruikt in 20^ste eeuw, we moeten een magic bullet hebben die alleen de bacteriën treft en niet onze eigen cellen

• Antibiotica mag enkel de bacterïen treffen

Wat zou de voorwaarde moeten zijn die enkel een bacterie treft?

• Iets raken dat meer bij bacterien voorkomt dant bij mensen

• Onze cellen hebben geen celwand

• AB op de celwand werken in op een enzyme, structuur die in onze eigen cellen niet voorkomt

• AB die enkel inwerkt op celwand heeft weinig bijwerkingen

• Veel gebruikt AB die enkel inwerk zijn penecillines

1) Opbouw van de bacteriële cel

1.3) Celwand

Hoe ziet een celwand eruit?

Basismolecule van de celwand peptidoglycaan

• Peptiden

• Glucose, suikers

• Opgebouw uit glucoseketens en aminosuren

Wat zijn natuurlijk voorkomende aminozuren?

• Links en rechts

• In natuur links draaiende

• D-alanine komt niet standaard voor, zijn rechts draaiende

• Deze molecule wordt gemaakt om een 2D structuur te maken

• Rode en beige structuren

• Ruggengraad van suikers, en dwarsverbindingen van aminozuren en elkaar koppelend

• Vormt kippengaas, en die zorgt ervoor dat bacterie niet ontploft

• Wat gebeurt er als je structuur verzwakt? Dan ontploft bacterie

• Bruggen worden gevormd tussen D-ama en L-ala

• Die brugjes die gemaakt worden, gebeurt buiten bacterie, gebeurt buiten cytoplasmamembraan

• Buitenkant= geen energie meer

• Dus bacterien moet energie halen voor dwarsverbinding te krijgen

• Splis D-alanine af, er komt energie hierdoor vrij

Oriëntatie

• Veel discussie rond twee theroieen:

• Layered en scaffold

• Voordeel scaffold, celwand vormt een soort filter

• Celwand is een soort beschermer

• Welk soort zijn gevaarlijk voor cytoplasma?

• Hypofiele moleculen, organische moleculen kunnen zich in cytoplasmamembraan zetten en bacterie metabool verstoren

1) Opbouw van de bacteriële cel

1.3) Celwand

Biosynthese van peptidoglycaan (belangrijk aangezien AB hierop inwerkt)?

Antibiotica werkt in op 4 stappen:

1. Maken basisunit in het cytoplasma

• Aminozuren

• Glucosen

• Linksdraaiende alinen naar rechts draaiende alinen

2. Een transportsysteem om de basisunit over het cytoplasma te krijgen

• Celwand hydrofiel en cytoplasma hypofiel dus een probleem

3. De suikers worden aan elkaar gekoppeld, ruggengraat wordt gemaakt (=transglycosylase)

4. Dwarsverbindingen die gemaakt worden (=transpeptidase)

• En dan heb je een 2D membraan

==> Op elk van die fase AB die erop inwerkt, penicillene werkt in op fase 4 PBP’s= penicilline bindende proteinen

1) Opbouw van de bacteriële cel

1.3) Celwand

Celwand van gram-positieve bacteriën

• Meerdere lagen peptidoglycaan

• (Lipo)teïchoïnezuren:

  • Kleine zijtakjes, aanhechtingsplaats voor adeonisine

  • Adesines zijn moleculen waarmee een bacterie zich kan vasthechten

Hecht zich vast op in receptoren, zit in onze weefsels

• Bij hoesten bvb druppeld uitstoten, je ademt druppeltje in, wat gebeurt er dan bacterie zal in keel proberen vast te hechten

• Hoe doen ze dat?

• Via adesines

• Een bacterie doet hetzelfde als een amerikaans leger, ze hebben eerst in een naburig land gezorgd dat er voldoende materiaal was en dan pas binnengevallen

• Bacteriën zal zich vasthechten vermenigvulden en bij voldoende bacteriën gaan ze aanvallen (hoe weten ze dat er voldoende zijn, systeem noemen ze corumcentrum (corum=bvb 3/5^de van de volksvertegenwoordigers)) Bacteriën kunnen voelen dat ze met voldoende zijn en beginnen dan aan te vallen

• Doen ze via adesines

• Het lipotecholinezuur zit met een lipideanker vast in cytoplasmamembraan terwijl telchoinezuur vast zit aan een celwand 

1) Opbouw van de bacteriële cel

1.3) Celwand

Celwand van gram-negatieve bacteriën

• Enkele lagen peptidoglycaan

• Buitenste membraan met LPS en porines

• Peri-plasmatische ruimte

• Gramnegatieve membraan is complexer 

• Cytoplasmamembraan 

• Pepticoflycogaan laag (5-10 lagen dik), veel dunner dan grampositief. Niet voldoende 

• Dus hebben ze een bijkomende oplossing, en dit noemen we dat buitenste cytoplasmamembraan 

• Je hebt dus binnenste cytoplasmamembvraan en buitenste cytoplasmamemebraan 

• Ook fosfolipidedubbelaag maar met met LPS (lipopolysachariden) 

• Lipiden 

• Polysachariden is suikers 

• Het LPS ziet er van structuur uit als op dia 

• Wat je moet onthouden is dat het LPS opgebouwd is uit drie onderdelen 

• 1. Lipide A= ankerstrsrutcuut waarmee het vast zit in membraan 

• 2. Aal Lipide A is er een suikerstructuur gekoppeld 

• Oligosachariden, een achtal suikers 

• Maakt verbinding met= 

• 3. O antigen 

• Bestaat uit repeting units, 

• Telkens opgebouwd uit één of enkele suikers 

• Tussen en binnen verschillende soorten bacteriën kan de volgorde van die suikers verscillen 

• Dus die repiting units noemen we het o-antigen 

• Wat zijn implicaties LPS? 

• LPS zit in buitenste memebraan 

• Lange suikers steken naar buiten 

• Funcite? 

• 1. Oorspronkelijk bescherming 

• Polysachariden is hydrofiel 

• Die lange suikerketens beschermen tegen hypofiele toxische bestandsdelen 

• 2. Bescherming tegen uitdroging, door extralaag 

• 3. Heel belangrijk voor de geneeskunde, Het LPS noemen we ook het o-antigen. Bij AB inspuiting Antilichamen aanmaken en specifiek voor bacterie. Dan antistoffen isoleren en gebruiken als antiserum. Als we dat gaan gebruiken bij een antiserum en je gebruikt dit bij een bacterie gebeurt er een klontering (weet de naam niet). De antistoffen binden aan bacteriën, kunnen we merken. Dus hierdoor verschillende antiserums om bacterie te herkennen. Diagnostische techniek dus. 

• O-antigen steekt buiten, er worden antistoffen gemaakt aan de buitenkant van de bacterie. Wat zit er aan de buitenkant? Het O-antigen, kan verschillende vormen hebben. Verschilt tussen species. Binnen een soort één bacterie veel soorten. Bvb E.coli è genetisch zeer veranderbare bacterie, kan meer dan 100’den types O-antigen maken. Er kunnen ook gevaarlijkere zijn. Via antiserum kunnen we nagaan of het een gevaarlijke is of niet en leert iets over prognose en bahandeling 

1) Opbouw van de bacteriële cel

1.3) Celwand

Principe gram-kleuring

• Kleuring

• Fixatie

• Ontkleuring

• Tegenkleuring

Kleur vasthouden= grampositief

• Waarom nu gram, meneer die gramkleuring uitvoerde noemde meneer gram 

• Meneer pasteur ontdekte dat afbraak, verroting, fermentatie geen natuurlijk proces is, maar werd veroorzaakt door bacteriën. Jaren 1840. Dat was de ontdekking van rol van bacteriën. 

• Van leeuwenhoeck, jaren 1600, een verkoper van kledingsstukken, en had een eigen microscoop gemaakt voor geweven stoffen. Hij is dat microscoop gaan gebruiken uit wat het allemaal in zn feces en tussen zn tanden zat en zag er allemaal beestjes is. De eerste keer Mo’s gezien 

• Meneer Koch, duitser die een aantal principes heeft vooropgezet en aangetoond dat bacterien oorzaak zijn van infectieziekten. Vroeger dacht men dat het door lucht en dergelijke was.  

• Dus veel gedaan om bacterien zicht te maken 

• Gramkleuring uitgevonden 

• Meneer gram vond als hij in een oplossing bacteriën weekten, en je voegt een kleurstof toe bvb kristalviolet en dan voeg je een stof toe die ontkleurt, een organisch oplosmiddel (alcohol, asceton…). Dan zag hij dat sommige bacteriën de kleur houden en sommige verliezen. Diegene die kleur houdende was grampositief, andere gramnegatief. Natuurlijk wou hij die de kleur verliesden wardt er aan dat draagglaasje ene rode kleurstof toegevoegd. En dat zal de andere bacteriën rood kleuren, de blauwe blijven blauw. Meneer gram wist niet waarom sommige blauwe kleur verloren en waarom sommige behouden. Het is door die peptidoglycogaanlaag.  

• Dat weerspiegelt ook toxinomie, indeling volgens verwantschap. Celwand verschilt, maar ook DNA verschilt enzo… Veel verschil dus tussen grampositief en gramnegatief 

• Als je staal stuurt naar labo, zal het eerste wat er gebeurt de gramkleuring zijn, ervaren laboranten gaan al weten aan gramkleuring wat het is en welk ding enzo. 

1) Opbouw van de bacteriële cel

1.3) Celwand

Zuurvaste bacteriën

= grampositieve bacteriën met een zure laag

• Ziehl kleuring

1) Opbouw van de bacteriële cel

1.3) Celwand

Spierocheten

• Kurkertrekkerachtigen

• Speciaal eraan is, hebben een binnenste en buitenste membraan zoals gramnegatieven. Maar buitenste membraan verschilt, bvb heel weinig LPS. Tussen spiraal zit er een endoflagel. Endo, in bacterie en flagel betekent zweep. Zweepdraden die beweegelijk zijn, waardoor kurkertrekkerachtige beweging. Beweegt zich voort door endoflagel 

1) Opbouw van de bacteriële cel

1.3) Celwand

Celwandloze bacteriën

• Cytoplamsma-membraan 

• Hebben wel sterolen in cytosplasmamembraan 

1) Opbouw van de bacteriële cel

1.4) Externe structuren

• Kapsel

• Flagellen

• Fimbrae (pili)

Kapsel 

• Bij sommige bacterien 

• Hydraterende slijmlaag, suikerlaag rondom bacterie 

• Waarom? 

• Bescherming uitdroging 

• Bij infecties beschermt kapsel tegen fagocytose 

• Fagocystose 

• Oppeten bacterien door witte bloedcellen 

• Een kapsel maakt dat moelijker 

• Een bacterie met een kapsel is veel moelijker vast te krijgen, te pakken door de fagocytose 

• Invasieve infecties, zijn allemaal omkapselde bacteriën 

• Niet-omkapselde zijn bijna geen invasieve infecties 

• Bvb bij een bacterie (streptococcus pneominiai), wanneer je in die bacterie gen voor kapselvorming uitschakelt dan heb je 100000 keer meer bacteriën nodig om een muis te doden 

• Zeer hoge virulantiefactor voor bacterien 

• Antigen van bacteriiën, k-antigen van kapsel 

• Kunnen tot wel 100 verschillende kapsels maken 

• Pneumocock bvb kan tot 90 verschillende soorten kapsels maken 

• Pneumokok kan je bvb tegen gevaccineerd worden 

• Of mensen met COPD worden ook gevaccineerd, in dat vaccin moeten de meest voorkomende kapseltypes zitten aangezien vaccin gefocust is op kapsel. Huidige vaccin bevat 10, 20 ofwel 30 kapsel soorten 

Flagellen 

• Endo-flagellen bij spierogeten, geven beweegelijkheid enzo 

• Exo-flagellen hebben ook sommige bacterien, hangen aan bacterie en geeft bacterie beweegelijkheid. Sommige hebben er enkele sommige heel veel 

• Beweegelijke bacteriën hebben flagellen, niet allemaal hebben flaggen dus niet allemaal beweegelijk 

• Noemen we ook het H-antigen 

• Ook manier om subtypes te onderscheiden 

Fimbraie (pili) 

• Gramnegatieve bacteriën 

• Voor adherentie, conjugatie 

• Aanhechtplaatsen voor adesines 

• Pili zijn korte uitstekels die uitsteken, voor aanhechting zoals bij grampositieve bacteriën 

• Waarom? 

• Om zicht dus te kunnen vasthechten 

• Een tweede rol: sex-pili, overdracht van genetisch materiaal door conjugatie. Betekent er wordt tussen twee pacteriën een verbinding gemaakt, en plasmiden gaan van het ene naar het andere. In bacterie heb je ergelijk materiaal, het nucleoid. Plasmiden zijn korte stukjes DNA waar ook veel stukjes DNA opzitten. Gebruikt bij antibiotica. Van links naar rechts meestal, links kan zijn genetische informatie delen. Conjugatie wordt dus gebruikt om AB-resistentie te delen 

• Grootste problemen in ziekenhuizen, is dat AB resistentie overgaat van de ene naar de andere 

1) Opbouw van de bacteriële cel

1.4) Externe structuren

Basteriële spore

• Bacterie die een andere vorm aanneemt 

• De bacterie vormt om tot een spore 

• Zeer resistente overlevingsvorm 

• Kan jaren zo overleven 

• Zal omvormen wanneer leefomstandigheden ongunstig zijn, en kan zo 1000’en jaren overleven en kan ontkiemen terug bij gunstige omstandigheden 

• Bvb mummi’s heeft men tussen de windsel waarmee ze omwindelt waren, mummis zijn gewassen lichamen ofzo. Heeft het dus terug tot leven gebracht 

• 2 soorten die gekend zijn 

• Clostridium (klem, tetanus) (bvbBotolinum (verlamt spieren)) 

• Bacillus, voedselvergiftiging, grampositieve staafjes 

• Clostridium anaoroob, bacillus aoroob 

2) Identificatie van bacteriën

• Gram-kleuring

• Vorm van bacteriën

  • Coccus, bacillus, spirochaet

• Ligging van bacteriën

  • Ketens, trossen

3) Classificatie van bacteriën

Classificatie levende wezens op basis van rRNA

• Bacteriën

• Eukaryoten

• Archaea

Waarschijnlijk gezien dat levende wezens worden onderverdeeld in 4 koninkrijken, maar nu zijn er 3 domeinen van levende wezens. Dus je hebt eukaryoten, bestaan uit een cel met een kern. Daarnaast nog twee andere domeinen. Bacteriën, waar wij het voornamelijk over hebben. Dan zijn er nog archaea bacteriën, dit betekent oud, oude bacteriën. Je hebt thermofillen, kunnen leven in extreem warme omstandigheden. Halophilen, zeer zoutige omstandigheden. Archea vermoedelijk als eerste op aarde 4 miljard jaar, wanneer eerste leven 2,3 miljard, dat waren die archea bacteriën. Dan later de normalebacteriën en de eukaryoten. Homo sapiens hoelang op aarde (80 000 jaar geleden). Vind je nog terug in heel diepe omstandigheden, water enzo, en ook in de darm maar tot nu geen infectieveroorzaker. Ze zien er anders uit dan gewone bacteriën. Maar bvb waspoeder wat zit daar in? Geen zeep meer, maar nu onder andere enzymes, die vetten vernietigen. Normale enzymes worden gedenatureerd, terwijl archea bacterien hebben enzymes die wel overleven. Archea bacterien zijn de oorsprong van eukaryoten.

/

/

4) Fysiologie van bacteriën

• Autotraofe bacteriën

  • Chemosynthetisch, fotosynthetisch

• Heterotrofe bacteriën

  • Saprofyten tot obligaat intracellulaire bacteriën

  • Kweek van bacteriën op rijke en arme voedingsbodems

De meeste bacterien die infecties veroorzaken zijn heterogete beacteiren (breken organische bestandsdelen af, daaruit energie en bestandsdelen halen die gebruiken om nieuwe cellen opt bouwen en te overleven.

Obligaat cellulair, overleven alleen maar in de cel. Veel pathogenen bacterien hebben heel hoge voedingsvereisten

Maar dan heb je er nog in de omgeving, bvb pseudomonas, maar zie je vaak als infectie op IZ, brandwonden. Pseudomonas leven in omgeving en zijn met heel weinig tevreden. Voedingsarme, maar als mens immunologisch verzwakt is, dan infectie. Saprofieten noemen we dit

Dan hebben we nog autotrogfe bacterien, leven in omgeving en op basis van zonlicht organische bestandsdelen maken. Geen infectieziekten veroorzaken.

4) Fysiologie van bacteriën

Energieproductie bij bacteriën

• Aërobe respiratie

• Anaërobe respiratIe

• Fermentatie en putrefactie

Dan nog iets over aeroob en anaeroob. Manier waarop ze energie produceren

3 manieren:

-Aerobe respiratie

-Anaeërobe respiratie, eindreceptor protonen is niet zuurstof

Fermentatie en putrefactie, is een soort onvolledige afbraak

Bij anaeoroob, stikstof, zwavel, wat krijg je ammoniak, metaangas…

Belangrijkste manier van bacterien die infecties veroorzaken zijn fermentatie, ze vormen zuren. Fermentatie is het vormen van zuren, alcoholen door fermeneter bacterien.

Putrefactie is afbreken van proteinen, onvolledige afbraak

4) Fysiologie van bacteriën

Gedrag van bacteriën tegenoven zuurstof

• Onderverdeling:

  • (Strikt) aëroob

  • (Strikt) anaëroob

  • Facultatief, aëro-tolerant, micro-aërofiel

• Zuurstof genereert toxische nevenproducten

  • Detoxificatie via catalase of SOD

Maar dan is er ook het gedrag van bacterien tov zuurstof

De mogelijkheid van overleven heeft te maken met aanwezigheid enzymes die nevenrpoducten van zuurstof detoxiceren. Zuurstof in water reageert. Moeten zich beschermen, dat is catalesa en super oxide dismutatie, dan superanionen afbreken. Dus als ze dat hebben kunnen ze overleven in omgeving zuurstof.

Aeroob: strikt aerobe respiratie, fermentatieve en

Dan zijn er die dan niet hebben, kunnen als energiebron. Alleen in strikt anaerobe respiratie of fermentatie

Facultatieve met strikt fermentatieve

Strikt anaeroob in onze darm bvb

Micro-aerofiel licht zuurstof

Aero-tolerant, geringe zuurstofverdeling verdragen

5) Genetica van bacteriën

1. Het genetisch materiaal

Bacterien kleinst overlevende, virussen leven niet

Extrachromosomale elemeneten, andere plaatsopslag genetisch materiaal dan in het chromosoom

Stukjes dna in het chromossom afkomstig van virussen

Belangrijk één chromossom, maar ook plasmiden

2. Gen-expressie en regulatie

Hoe genoom bacterien zijn

Ze liggen in operon, alle genen bepaald proces in een operon

Bacterie maakt slechts enzymen aan wanneer nodig is

3. Mutaties, transposons en horizontale uitwisseling

Genetica, al gezien hoe het genoom eruit ziet

Bacterien muteren voortdurend, dat is de reden wrm abcterien lang aanwezig zullen zijn

Puntmutatie, is er één basepaar die wijzigt. Bacterien ondergaan voortdurend puntmutaties, deelt voortdurend. Chromosoom kopieren. In 20 minuten chromossom kopieren, maar maakt fouten. Sommige zijn letaal, sommige hebben geen enkel effect. Sommige hebben een effect. Een bepaals enzym sneller of midner snel, celwand kleiner dikker dunner… Is mathematisch te voorspellen. Horizontale genoverdracht, bacterien kunnen plats in een generatie volledig nieuwe eigenschappen ontwerpen. Belangrijk in pathogeneciteit en ab resistentie. Is voornamelijk horizontale overdracht, de meest ingrijpende

5) Genetica van bacteriën

Conjugatie via sex-pillus

5) Genetica van bacteriën

Transductie via bacteriofagen

Hoe overdragen, injecteren in bacterien. Het gebruik van virussen om DNA oevr te zetten

5) Genetica van bacteriën

Transformatie via naak DNA

Sommige bacterien natuulijk competent, dna opnemen uit omgeving en corporen in het genoom. Lange stukjes DNA binnen te trekken. Kan gebruiken als voedingsstof, maar ook in chromossom steken.

5) Genetica van bacteriën

Insertie-sequenties en transposons

Laatste zijn transposons. Jumping jeans. Stukjes DNA die in en uit chromosoom kunnen gaan. Via transposons. Van chromossom in plasmide, en dan in plasmide van andere bacterie en dan terug in plasmide en dan terug in chromosoom

6) Gebruik van detectie, analyse van bacteriën

Hoe nagaan van ene bacterie naar andere? Via genoom controleren