Mirkobiologi- prokaryote

hva er bakterie?

Encellede mikroorganismer som bidrar til sykdom, men også kan være en del av vår normalflora

Hva er sideroforer?

Sideroforer er små, jernbindende molekyler som produseres av mikroorganismer, spesielt bakterier og sopp, for å skaffe seg jern fra miljøet. Sideroforer har ekstremt høy affinitet for jern, spesielt i sin treverdige form (Fe³⁺), som er svært lite løselig under aerobe forhold og dermed vanskelig for mikroorganismer å ta opp direkte.

→ bakterie tar opp mer jern→ kan formere seg mer effektivt.

Hva er patogen

sykdommsfrekallende stoff

Hva er opputrunisk patogen

Mikrober som vanligvis er harmløse, men kan bli sykdomsfremkallende under spesielle forhold (f.eks. svekket immunforsvar)

Hva er virulens?

Hva er virulensfaktor?

Virulens: mål på hvor sykdomsfremkallende et stoff er

Virulensfaktor: Faktor hos mikrorganismer som bidrar til å gi infeksjon ved å spre seg, invadere, formere etc

Eks på faktorer:

Pili
Kapsel
Toksiner
Biofilm
Flageller

hva er oppgavene til mikrorogansimer

Regulere fordøyelse i mage-tarm

Brukes til matsikkerhet og konservering-> melkesyrebakterier/ mat

Produsering av biodrivstoff

Avfallsrensing

Forklar faktorene i detalj

Toksiner: Skader verten ved å produsere giftstoffer som blokkerer dannelsen av nye proteiner i cellene, ødelegger cellemembranen eller hindrer kommunikasjon inne i cellene.

Kapsel: Et lag av polysakkarider eller proteiner som omgir bakterien. Den fungerer som en beskyttelse mot vertens immunsystem, spesielt ved å hindre fagocytose (opptak og nedbrytning av bakterier av immunceller som makrofager). Kapselen kan også bidra til å unngå aktivering av komplement-systemet, som er en del av immunsvaret.

Pili/fimbrier: Bakterier trenger å feste seg til vertens celler for å forårsake infeksjon. Dette skjer gjennom adhesjonsfaktorer som fimbrier (pili), som er proteinstrukturer på bakteriens overflate. Disse strukturene binder seg til spesifikke reseptorer på vertens celler, og tillater bakteriene å overleve og formere seg på vertens overflate. Uten evnen til å feste seg til vertens celler, vil bakteriene bli skylt bort av kroppens forsvarsmekanismer

Biofilm: Kolonier av bakterier som er innkapslet i et slimaktig stoff som de produserer selv. Biofilmer gjør det lettere for bakteriene å feste seg på overflater. Beskytter dem mot vertens immunsystem og antibiotika, og gjør dem mer resistente mot behandling.

Flageller: hårlignende strukturer som gjør at bakterier kan bevege seg. Dette gir dem evnen til å bevege seg mot næringsstoffer eller bort fra skadelige forhold (som giftige substanser). Motilitet hjelper bakteriene med å invadere vertens vev og sprer infeksjonen.

generelt egenskaper ved mikrobielle celler

To hovedkategorier

1. Egenskaper for alle celler

Metabolisme- tar opp næringsstoffer og omdanner dem

Vekst- Næringsstoffene brukes til vekst og replikasjon

Evolusjon- utvikling av nye egenskaper gjennom tid

1. Egenskaper for noen celler

Differensiering: noen kan danne spesielle strukturer som sporer

Kommunikasjon: kjemiske signaler for koordinering av atferd som for eksempel biofilmdannelse

Genetisk utveksling: overføring av gener til hverandre

Bevegelse: bevegelse ved hjelp av flagelle

Hvorfor har prokaryote øvre og nedre grenser?

Nedre grense:

0,2µm

For å ha plass til DNA, proteiner og andre nødvendige cellekomponenter for å overleve

 

Øvre grense:

Stor celle → lite overflate/volum-forhold → ineffektiv transport av næring/avfall.

Små celler utkonkurrerer større celler pga. raskere vekst.

Nevn former og str på bakterier

hva er en koloni

samling av mikroorganismer synlig for det blåtte øye som stammer fra en opprinnelig celle

Bakteriens oppbygning

Cellemembran: En tynn membran som omslutter bakterien og kontrollerer hvilke stoffer som kan komme inn eller ut av cellen. Den består hovedsakelig av fosfolipider og proteiner.
Cellevegg: Gir støtte og beskyttelse. Den finnes i nesten alle bakterier og kan være sammensatt av peptidoglykan (i gram-positive bakterier) eller en kombinasjon av peptidoglykan og lipopolysakkarider (i gram-negative bakterier). Celleveggen er også viktig for å opprettholde bakteriens form.
Cytoplasma: Den indre væsken i cellen som inneholder alle de nødvendige komponentene for cellens funksjon, som enzymer, ribosomer og DNA. Cytoplasmaet er geléaktig og gir et miljø for kjemiske reaksjoner.
DNA (genetisk materiale): Bakterier har en sirkulær DNA-streng (genom) som ligger i en region kalt nukleoid. Det er ingen membran rundt dette området, som i eukaryote celler. DNA-et inneholder informasjonen som styrer bakteriens livsprosesser.

Ribosomer: Små strukturer i cytoplasmaet som er ansvarlige for proteinsyntese. De leser mRNA og oversetter det til proteiner.
Flageller (hvis til stede): Flageller er hårlignende strukturer som brukes til bevegelse. De fungerer som en motor som lar bakterien bevege seg i en væske (som vann eller slim).
Pili (eller fimbrier): Små proteinstrukturer på overflaten av bakterien som hjelper den med å feste seg til vertens celler, eller som kan brukes til konjugasjon (utveksling av genetisk materiale med andre bakterier).
Kapsel (hvis til stede): En ytre beskyttende struktur som finnes på noen bakterier. Den består ofte av polysakkarider og gir beskyttelse mot vertens immunsystem, spesielt fagocytose.

ikke organeller eller cellekjerne

Hva er kolonisering? Hvorfor er det viktig ved bakterielle infeksjoner?

Kolonisering er prosessen der bakterier etablerer en stabil tilstedeværelse og formerer seg på vertens overflater, uten nødvendigvis å forårsake umiddelbar sykdom. Dette skjer etter at bakteriene har festet seg til vertsceller og begynner å vokse.
Kolonisering er viktig ved bakterielle infeksjoner fordi det gir bakteriene tid til å tilpasse seg vertens miljø og utvikle de nødvendige mekanismene for å forårsake sykdom. I noen tilfeller kan kolonisering føre til at bakteriene blir mer virulente, for eksempel ved å produsere toksiner eller invadere vertens vev. Det kan også gjøre det vanskeligere for immunsystemet å eliminere bakteriene, ettersom de etablerer seg i kroppen.

Beskriv molekylær oppbygning av bakterielle pili/fimbrier og hvordan disse bidrar til adhesjon.

Bakterielle pili (og fimbrier) er trådformede proteinstrukturer som stikker ut fra bakteriens celleoverflate. De består hovedsakelig av et protein kalt pilin, som danner lange filamenter. Pili kan være enkle, eller de kan være sammensatt av flere subenheter av pilin.
Pili bidrar til adhesjon ved at de fungerer som "festepunkter" for bakteriene. De har spesifikke ender som kan binde seg til reseptorer på vertens celleoverflate, som for eksempel glykolipider eller glykoproteiner. Når pili binder seg til disse reseptorene, kan bakteriene feste seg til vertens vev og begynne prosessen med kolonisering. Pili er derfor avgjørende for bakterienes evne til å unngå vertens forsvar og forårsake infeksjon.

Hva er bakterielle endotoksiner og eksotoksiner? Hva er forskjellen mellom dem?

Endotoksiner er giftstoffer som er en del av celleveggen til gram-negative bakterier, spesielt lipopolysakkarider (LPS). Endotoksiner frigjøres når bakteriene dør eller deler seg, og de kan forårsake inflammatoriske reaksjoner, feber og i alvorlige tilfeller sjokk. Eksempler på bakterier som produserer endotoksiner er Escherichia coli og Salmonella.

Eksotoksiner er proteiner som bakteriene aktivt produserer og skiller ut i omgivelsene. De kan forårsake spesifikke skader på vertens celler og vev, for eksempel ved å hemme cellefunksjoner eller ødelegge cellemembraner. Eksempler på bakterier som produserer eksotoksiner er Clostridium botulinum (botulinumtoksin) og Corynebacterium diphtheriae (difteritoksin).
Forskjellen mellom endotoksiner og eksotoksiner er:
Opprinnelse: Endotoksiner er en del av bakterienes cellevegg (gram-negative), mens eksotoksiner produseres og utskilles aktivt av bakteriene.

Effekt: Endotoksiner forårsaker generelle inflammatoriske reaksjoner (som feber), mens eksotoksiner forårsaker mer spesifikke skader på vertens celler og vev.

Hva er et AB-toksin? Hvordan er det bygget opp?

AB (to-komponent) toksiner produseres av mange ulike bakterier. Toksiner av denne typen består av to komponenter, A og B, med hver sin funksjon. A-komponenten virker som enzym og er den delen som forårsaker skade på vertscellene, mens B-komponenten finner fram til de aktuelle målcellene og hjelper A-komponenten med å komme inn i cellen. Difteritoksin og botulismetoksin er eksempler på to-komponent-toksiner. AB-toksiner kan være bygget som én enkelt enhet (der A og B er koblet sammen), eller som to separate proteiner som virker sammen.

Hva er virkningsmekanismen for tetanus-toksin?

Hva er LPS?

En del av av den ytre membranen i gram-negative bakterier og fungerer som et endotoksin. Det kan utløse sterke immunreaksjoner i kroppen, som feber’

Lipopolysakkaridlag (LPS) er et strukturelt komponent i den ytre membranen til gram-negative bakterier. Det består av tre deler:
Lipid A: Den innerste delen som forankrer LPS til membranen og fungerer som et endotoksin som kan utløse inflammatoriske reaksjoner.
Kjernepolysakkarid: En mellomdel som binder lipid A til O-antigenet.
O-antigen: Den ytre delen som består av polysakkarider og varierer mellom ulike bakteriestammer, og gir antigenisk variasjon.
LPS spiller en viktig rolle i beskyttelsen av bakterien, gjør den mer motstandsdyktig mot miljøstress og angrep fra vertens immunsystem.

Toksinproduksjon: Gram-negative bakterier produserer endotoksiner (LPS), som kan gi alvorlige systemiske reaksjoner som sepsis.

Hva er en bakteriespore?

en hvileform som noen bakterier danner for å overleve ekstreme forhold som varme, tørke, kjemikalier og UV-stråling.
Oppbygning (utenfra og innover):
Sporecoat (sporekappe) - beskyttende lag av proteiner, gir motstandsdyktighet.
Cortex - tykk lag av peptidoglykan, beskytter DNA og bevarer vannbalanse.
Kjerne (core) - inneholder DNA, ribosomer og enzymer i inaktiv form, omgitt av kalsium og dipikolinsyre som stabiliserer DNA.
Sporedannelse skjer hos bl.a. Bacillus og Clostridium, og sporene kan overleve i årevis før de aktiveres igjen.

Kan være dårlig for oss:

Bakteriesporer kan være problematiske i farmasøytisk sammenheng fordi de er ekstremt motstandsdyktige mot varmebehandling, UV-stråling, kjemikalier og desinfeksjonsmidler. Dette gjør dem vanskelige å eliminere under sterilisering og desinfeksjon av medisinsk utstyr, medisiner og produksjonsmiljøer.
Sporene kan føre til kontaminering av produkter, noe som kan forårsake infeksjoner hos pasienter, spesielt i sårbehandling eller ved intravenøs administrering. Eksempler på sporedannende bakterier inkluderer Clostridium botulinum og Bacillus anthracis.

Sporeegenskaper?

Tørrhet: Sporene inneholder svært lite vann, noe som gjør dem mindre utsatt for skade.
Tett beskyttelse: En hard sporekappe og en peptidoglykan-cortex gir fysisk beskyttelse mot ekstreme forhold.
Motstand mot varme og kjemikalier: Sporene kan tåle høye temperaturer, sterke kjemikalier og desinfeksjonsmidler.
Stabilitet: Inaktivt DNA og lav metabolisme gjør sporene i stand til å overleve i årevis eller til og med århundrer.
Aktiveringsevne: Når forholdene blir gunstige, kan sporene gjenopplives og begynne å dele seg igjen.
Disse egenskapene gjør at bakteriesporer kan overleve i tøffe miljøer og kan være utfordrende å eliminere.

Hva er gramfarging?

Gramfarging:

Brukes til å differensiere mellom ulike bakterie i to hovedgrupper ut ifra forskjeller på celleveggens struktur

Før dette må de festes til objektglasset med varmefiksering

Krystallfiolett er første farging hvor alle bakteriene farges lilla

Festes med lugols løsning- jod for å holde fargen

 

Bruker etanol til å fjerne fargingen:

Gramnegative-mister fargen fordi tynn peptidoglykancellevegg og en ytre lipidmembran

Grampositive beholder fargen fordi de har en tykk peptidoglykancellevegg uten den ytre lipidmembranen

 

Farges på nytt med safarin:

Gram-negative bakterier tar opp den rosa/røde gjenfargingen.

Gram-positive bakterier forblir lilla.

 

Egenskap	Gram-positive bakterier	Gram-negative bakterier
Farge etter farging	Lilla/blå	Rosa/rød
Cellevegg	Tykk peptidoglykanlag	Tynn peptidoglykan + ytre lipidmembran
Eksempler	Staphylococcus, Streptococcus	E. coli, Salmonella

Hva kan sporer benyttes til i en farmasøytisk sammenheng?

I farmasøytisk sammenheng benyttes sporer hovedsakelig innen sterilitetstesting og validering av steriliseringsprosesser. Sporer kan også brukes for å fremstille antibiotika, og i produksjon av probiotika, hvor blant annet Lactobacillus Sporogenes brukes som mikroorganisme.

Hva er forskjellen på en bakteriespore og en vegetativ bakteriecelle?

Bakteriespore: Er en hvilende, inaktiv form som dannes av visse bakterier for å overleve ekstreme forhold. Den har en beskyttende sporekappe og er motstandsdyktig mot varme, tørke og kjemikalier.
Vegetativ bakteriecelle: Er den aktive, vekst- og delende formen av bakterien. Den er metabolsk aktiv, kan formere seg og er følsom for miljøpåvirkninger som varme og desinfeksjonsmidler.
Sporen er en overlevelsesmekanisme, mens den vegetative cellen er den normale form for bakteriell vekst og reproduksjon.

hva er et bakterietoksin?

giftig stoff produsert av bakterier som kan skade vertens celler og vev.
Toksinene kan:
Forstyrre normale cellefunksjoner
Ødelegge cellemembraner
Utløse betennelsesreaksjoner
Det finnes to hovedtyper:
Eksotoksiner: Utskilles aktivt av bakteriene (ofte proteiner)
Endotoksiner: Frigjøres når gram-negative bakterier dør (f.eks. lipopolysakkarid)

Beskriv virkningsmekanismen for botulintoksin

Forskjell på gramnegative og grampositive bakterier

Gramnegative	Grampositive
Tynn peptidoglykavegg	Tykk cellevegg
Petidoglykan og periplasma (rom mellom membraner med enzymer)	Celle membran-> peptidglycan
Yttermembran-> lipopolysakkarid og proteiner   LPS struktur: Endotoksin som utløser feber Aktiverer Toll like reseptorer i immunforsvaret Lipid A som aktiverer medfødte immunsystemet, forårsaker feber, sjokk og inflammasjon O antigen: spesifikk immunrespons til ulike O-spesfike oligosakkarider	Teikonsyre (fosfatrik polymer) bundet til celleveggen eller til lipidmembranen (lipoteikonsyre) Består av glyserolfosfat eller ribtolfosfat (lange kjeder) bundet til D-glukose eller D-alanin Opprettholder celleveggens integritet i cellevekst og deling, kan binde til vertceller
Mer resistente pga den ytre cellemembranen

Hvordan er peptidglykanlaget satt opp:

Peptidoglykan, som utgjør celleveggen hos bakterier, består av lange, vekslende kjeder av to sukkermolekyler: N-acetylglukosamin (NAG) og N-acetylmuraminsyre (NAM). Disse molekylene er koblet sammen til lineære polysakkaridkjeder, der hver NAM-enhet er kryssbundet til andre NAM-enheter via korte peptidkjeder. Denne strukturen gir bakteriecellen en stiv og robust cellevegg, som beskytter mot osmotisk trykk og gir cellen sin form.

Antibiotika som penicilliner og andre betalaktamantibiotika virker ved å hemme enzymene som danner disse peptidbroene, noe som svekker celleveggen. Uten en intakt cellevegg vil bakteriecellen ikke kunne opprettholde sin form eller motstå det høye indre trykket, noe som fører til at cellen sprekker (lyserer) og dør.

Hva er flageller

Bakteriens motor

Lange trådliknende strukturer som hjelper bakterien med roterende bevegelse (svømming)

Polymer av et enkelt protein

Lokalisering på cellen:

Polar (enden)

Bipolar (begge ender)

Peritrichous (hele cellen)

Hvordan er flagellmaskineret satt opp

Flere proteiner lager en basis som er en slags motor i celleveggen

Drevet av protongradient eller noen tilfeller natriumioner

Propell som driver bakterier gjennom væsker

Filament (propellbladet): Hoveddelen av flagelltråden er en polymer av flagellin

Krok: Består av protein og kobler sammen filament og basalkroppen. Justerer vinkel for optimal bevegelse

 

Basalkropp (motor) sitter gjennom cellemembraen og celleveggen:

Rotor (MS-ring og C-ring):

MS-ring: Sitter i cellemembranen og roterer.

C-ring: Kontrollerer rotasjonsretning (med hjelp av signalproteiner).

 

Stator (MotA/MotB eller PomA/PomB):

Fungerer som en ionkanal som bruker H⁺/Na⁺-strømmen til å generere dreiemoment.

Fester seg til celleveggen og virker som et "anker" for rotoren.

 

Eksportapparat:

Transporterer flagellin-proteiner ut for å bygge filamentet.

Forklar de tre formene for eksotoksiner

Eksotoksiner kan deles inn i tre hovedgrupper, etter hvilken måte de påvirker miljøet rundt seg:

cytotoksiske toksiner→ Cytotoksiske toksiner (CT) er løselige proteiner som skilles ut av mange sykdomsframkallende bakterier, blant annet Streptococcus pyogenes. De virker som enzymer og ødelegger cellemembranen hos vertscellene og forårsaker celledød.

AB- eller to-komponent toksiner

superantigen-toksiner→ proteiner som setter i gang en unormalt sterk immunrespons hos verten. Toksinene stimulerer T-cellene i immunsystemet som i sin tur setter i gang blant annet en overproduksjon av cytokiner som fører til betennelse, oppkast, diaré og sjokk.

Nevn årsaker til hvorfor det er viktig å forstå forskjellen på gram-negative og gram-positive?

Noen antibiotika virker kun på én type. For eksempel er penicillin mer effektivt mot gram-positive bakterier.
Resistensmekanismer: Gram-negative bakterier har en ytre membran som hindrer mange antibiotika i å trenge inn, og har oftere komplekse resistensmekanismer.
Toksinproduksjon: Gram-negative bakterier produserer endotoksiner (LPS), som kan gi alvorlige systemiske reaksjoner som sepsis.
Diagnostikk og behandling: Riktig klassifisering hjelper med raskere og mer presis behandling av infeksjoner.

hvordan virker bevegelsen til flagell

Flagell fungerer som propeller og roterer for å drive bakterien i væsker. Bevegelsen er retningsbestemt og kontrollert av miljø

Flagellmotoren roterer enten:

Mot klokka-> flagell buntes sammen-> bakterie svømmer rett frem

Mot klokka-> flagell spres ut-> bakterien snurrer kaotisk

Den er drevet av enten protoner eller na ioner som strømmer gjennom statorproteiner

Type taxis	Signal	Respons	Eks
Aerotaksis	Oksygen	Mot oksygen	Pseudomonas i lunger
Chemotaxis	Kjemikaler	Mot næring Vekk fra gift	E coli
Fototaxis	Lys	Mot lys Vekk fra skadelig stråling	Cyanobakterie

Hva er sporulering og germinering

Spourulering: dannelse av næring under dårlige tilstander. DNA pakkes tett sammen med SASP, senker pH og beskytter den. Den fungerer som energikilde ved germinering Cellemembranen krympes og vann fjernes-> øker varmeresistensen

 

Germinering: Når en spore vekkes fra hviletilstand

Sporen finner tilfeldig et fint næringsområde som gjør at den svelger vann og sveller opp

Bryter ned beskyttelseslag med enzymer

DNA aktiveres igjen