Microbiologie: Bacteriële Structuren en Functies

Levensprocessen van Organismen

• Alle levende organismen bezitten tenminste vier eigenschappen: groei, voortplanting, responsiviteit (reactie op prikkels) en stofwisseling (metabolisme).

Kenmerken van Leven en hun Verdeling in Microben

• Groei: Zowel bacteriën, archaea als eukaryoten vertonen groei. Virussen kennen geen groei.
• Voortplanting: Bacteriën, archaea en eukaryoten planten zich voort. Virussen planten zich voort door de gastheercel te gebruiken.
• Responsiviteit (Reactie op Milieu): Bacteriën, archaea en eukaryoten reageren op hun omgeving. Virussen vertonen een beperkte reactie op hun omgeving, voornamelijk door reacties met gastheercellen.
• Stofwisseling (Metabolisme): Bacteriën, archaea, eukaryoten en virussen vertonen stofwisseling. Virussen gebruiken de stofwisseling van de gastheercel.

Prokaryotische en Eukaryotische Cellen

• Alle levende wezens zijn opgebouwd uit één of meerdere cellen. De kleinste levende organismen zijn eencellige micro-organismen.
• Cellen worden ingedeeld als prokaryotisch of eukaryotisch.

Prokaryoten

• Bacteriën en Archaea zijn prokaryoten.
• Prokaryoten hebben geen celkern.
• Prokaryoten hebben geen interne structuren die omgeven zijn door een fosfolipidemembraan.
• Gemiddelde diameter is 1µm of kleiner.

Externe Structuren van Bacteriële Cellen

• Glycocalyces (Kapsel of Slijmlaag): Gelatineachtig materiaal om de cel; kapsel = georganiseerd, slijmlaag = ongeorganiseerd. Functien: bescherming tegen uitdroging, aanhechting (biofilms), bescherming tegen immuuncellen, virulentiefactor.
• Flagellen (Sierhaar): Filamenteuze structuren die de beweging (motiliteit) mogelijk maken. Bestand uit een filament, haak en basaal lichaam. Veranderlijk aantal flagellen en aanhechtingspatronen.
• Fimbriae: Korte, dunne projecties die gebruikt worden voor aanhechting aan oppervlakken en andere cellen (bv biofilmvorming).
• Pili (Sierhaar): Lange projecties die gebruikt worden voor aanhechting en DNA-overdracht (conjugatie) tussen bacteriën.

Axiale Filamenten

• Spirocheten hebben axiale filamenten (ook endoflagellen genoemd). Deze geven de bacterie een spiraalvormige voortbeweging. Voorbeelden zijn Treponema pallidum (syfilis) en Borrelia burgdorferi (Lyme).

Manieren van Flagellatie

• Monotrich (een flagel), amphitrich (een flagel aan beide zijden), lofotrich (bundel flagellen/haren aan één kant), peritrich (flagellen over de hele cel).

Functie van Flagellen

• Geven bacteriën de mogelijkheid om zich te verplaatsen in reactie op externe prikkels, zoals licht (fototaxis) of chemische stoffen (chemotaxis). De beweging is "run" (zwaaien) of "tumble" (omkeren/wervelen).

Fimbriae & Pili

• Veel archaea bezitten fimbriae. Sommige bezitten hami.
• Pili zijn een specifiek type fimbriae
• Pilus zorgt voor DNA-transfer (conjugatie).

Bacteriële Celwand

• De bacteriële celwand geeft bacteriën hun karakteristieke vormen.
• Beschermt de cel tegen osmotische lysis.
• Samengesteld uit peptidoglycaan.
• 2 soorten bacteriële celwanden: gram-positief en gram-negatief.

Bacteriële Morfologie (Vorm)

• Cellen kunnen diverse vormen hebben: kok (ronde cellen), bacil (staafvormige cellen), kokkobacillen (korte staafjes), vibrio (kommavormig), spiril (spiraalvormige cellen) en spirocheet (lang, flexibele spiraalvormige cellen).
• Groeperingen van bacteriën: paren (diplo-), ketens (strepto-), groepjes van 4 (tetraden), groepjes van 8 (sarcinae), clusters (stafylo-).

LPS (Lipopolysaccharide)

• LPS vind je bij gram-negatieve bacteriën.
• Bestaat uit 3 delen: Lipide A (verankert), core polysacharide (structuur), O-polysaccharide (antigen).

Gram-positieve Celwand

• Bevat een relatief dikke peptidoglycaanlaag (~80%).
• Bevat teichoïnezuur en lipoteichoïnezuur (binden aan celwand en membraan).

Gram-negatieve Celwand

• Bevat een relatief dunne peptidoglycaanlaag (~10%).
• Heeft een buitenmembraan (O-LPS).

Bacteriën Zonder Celwand

• Enkele bacteriën hebben geen celwand, vb. Mycoplasma.

Bacteriële Cytoplasmatische Membranen

• Fosfolipide dubbellaag met geassocieerde eiwitten.
• Vloeibaar mozaïkmodel beschrifft membraanstructuur.
• Transport van substanties. Selectief permeabel.

Membraanpermeabiliteit

• Passieve processen: Difussie, gefaciliteerde difussie, osmose
• Actieve processen: Uniport, antiport, gekoppeld transport.

Cytoplasma van Bacteriën

• Cytosol: vloeibare deel van cytoplasma.
• DNA in nucleoïde structuur.
• Plasmiden: circulair DNA buiten het chromosoom.
• Inclusies: opslagplaatsen voor lipiden, zetmeel, etc.

Endosporen

• Endosporen zijn dormante, resistente structuren die sommige bacteriën vormen als reactie op onfavorabel milieu.
• Sporulatie: endospoorvorming.
• Ontkieming: terugkeer naar vegetatieve cel.

Non-membraneuze Organellen

• Ribosomen: Plaatsen van eiwitsynthese.
• Prokaryotische ribosomen = 70S, Eukaryotische ribosomen = 80S
• Cytoskelet: Structuur van de cel; microfilamenten (actin), microtubulen (tubuline), intermediaire filamenten (verschillende eiwitten).
• Centriolen en Centrosomen: Spelen een rol bij mitose en celdeling.

Nucleus (Celkern)

• Grootste organel.
• Bevat het meeste DNA van de cel.
• DNA is gecomplexeerd met histonen tot chromatine, tijdens celdeling/mitose: chromosomen.
• Semivloeibare vloeistof = nucleoplasma.
• Omgeven door een dubbele membraan.

Endoplasmatisch Reticulum (ER)

• Netwerk van buisjes en zakjes: transport systeem in de cel.
• Glad ER: vetsynthese en transport.
• Ruw ER: ribosomen voor eiwitsynthese en transport.

Golgi Apparaat

• Afgeplatte zakjes die betrokken zijn bij bewerking en transport van eiwitten en vetten.
• Vormt secretorische vesikels voor exocytose.

Lysosomen, Peroxisomen, Vacuolen en Vesikels

• Opslag en transport van chemische elementen.
• Lysosomen: katabole enzymen.
• Peroxisomen: afbraak giftige stoffen.
• Vacuoles: veel voorkomende opslagplaatsen.

Mitochondriën

• Energie centrale van de cel; ATP productie.
• Dubbel membraan: binnenste membraan = cristae; matrix = DNA en 70S ribosomen.

Chloroplasten

• Licht capterende structuren voor fotosynthese.
• Bezitten eigen DNA en 70S ribosomen.

Exocytose en Endocytose

• Transportmechanismen voor substanties binnen en buiten de cel.

Externe Structuren van Archaea

• Glycocalyx: Rol in biofilms en aanhechting.
• Flagellen (archeaal): Verschillen in structuur en werking ten opzichte van bacteriële flagellen.
• Fimbriae en Hami: Rol in aanhechting aan oppervlakken.

Archaea Celwanden en Cytoplasmatische Membranen

• Archaea celwanden zijn niet opgebouwd uit peptidoglycaan, maar bestaan uit andere polysachariden of proteïnen.
• Cytoplasmatische membranen lijken sterk op die van eukaryoten. Ze gebruiken ether-verbindingen tussen lipiden.

Cytoplasma van Archaea

• Cytoplasma vertoont gelijkenissen met bacterieel cytoplasma (70S ribosomen, circulair DNA, etc.).
• Verschillen: andere ribosomale eiwitten en metabole enzymen, ook genetische code.

Externe Structuren van Eukaryotische Cellen

• Glycocalyx: Niet zo georganiseerd als prokaryotische kapsels; bij cellen zonder celwand. Helpt bij cel-cel herkenning en communicatie, bescherming tegen uitdroging.

Eukaryotische Celwanden en Cytoplasmatische Membranen

• Bevatten polysachariden (bv. cellulose bij planten; chitine bij fungi).
• Cytoplasmatische membranen bij eukaryoten lijken op die van prokaryotische cellen. Sterolen (vb. cholesterol) als componenten van eukaryotische membraansystemen.

(Cyto)plasmamembraan

• Aanwezig in alle eukaryotische cellen.
• Selectieve permeabiliteit door middel van transportmechanismes
• Gelijkende functie als prokaryotische membranen (transport van stoffen, difussie, osmose, actief transport, etc.).
• Endocytose (fagocytose, pinocytose) en exocytose.

Organellen zonder Membraan

• Ribosomen: plaats van eiwitsynthese, 80S voor eukaryoten.
• Cytoskelet: netwerk van vezels.
• Centriolen en centrosoom: rol in celdeling en celorganisatie.

Flagellen en Cilia

• Flagellen: langere uitstulpingen.
• Cilia: kortere en talrijkere uitstulpingen; zowel voortbeweging als transport.

Test je kennis over de structuren en functies van bacteriële cellen. Dit quiz behandelt belangrijke concepten zoals gram-positieve en gram-negatieve bacteriën, teichoïnezuur, lipopolysacharide en prokaryote versus eukaryote cellen. Ontdek essentiële kenmerken van bacteriën en hun unieke structuren.