INTRODUCTIE MICROBIOLOGIE - ONZICHTBARE WERELD - College 2 Bacteriën en Archaea

Transcriptie

1 INTRODUCTIE MICROBIOLOGIE - ONZICHTBARE WERELD - College 2 Bacteriën en Archaea

2 Programma 1. Inleiding, celbouw en systematiek 2. Archaea en Bacteriën 3. Amoeboïde eencelligen en overige protisten 4. Gisten, schimmels en slijmzwammen 5. Eencellige wieren 6. Virussen en afsluiting cursus

3 Vraag: Hoeveel cellen hebben Beerdiertjes (Tardigrada): 0,3 1,2 mm groot Maximaal cellen, vaak veel minder. Bijzonder: veel Tardigrada zijn eutelisch (een soort heeft als volwassen dier altijd zelfde aantal cellen).

4 Vragen Monera = in 1969 synoniem voor Prokaryota (met of zonder fotosynthese). Protozoa = een vuilnisbak waar Cavallier-Smith alles in dumpte wat eencellig en eukaryotisch was en hij niet kwijt kon bij de schimmels, planten, dieren, bruinwieren of diatomeeën. Tegenwoordig verdeeld over verschillende supergroepen. Protisten = een begrip uit de 19 e eeuw, op allerlei manieren ingevuld. Eerst was het alles wat geen dier of plant was. In 1998 werd de groep voor het laatst voorgesteld en nu zijn deze eencelligen verdeeld over verschillende supergroepen.

5 Vraag: Microbiële biofilm Extracellulaire bacteriele structuren: 1. Bacterieel kapsel 2. Glycocalyx (slijmlaag) 3. microbiële biofilm bestaande uit extracellulaire polymere stoffen (EPS). EPS = een microfilm bestaat met name uit polysachariden en eiwitten, plat gezegd: een slijmlaag. Soms is er ook extracellulair DNA aanwezig. Het vormt een matrix waarmee o.a. bacteriën en schimmels kunnen samenleven.

6

7 Bacteria 1 gram grond: 40 miljoen bacteriën 1 ml water: 1 miljoen bacteriën Totaal op aarde: 5 x bacteriën = Nog een mooi cijfer: Elk mens: bacteriecellen (aantal lichaamscellen 3,72 x ). Totaal: 1 3 % van ons lichaamsgewicht

8 Grootte: gemiddeld 0,5 5,0 mu ( = 0,0005 0,005 mm) Grootsten: Thiomargarita namibiensis, mu (leeft in sediment op het continentaal plaat Namibië) Epulopiscium fishelsoni, mu, leeft in vissendarm

9 Ultrakleine bacteriën zijn: Rickettsiae 0,1 10 mu zeer veelvormig, bol, staaf of draad Chlamydiae nog kleiner, kunnen zich alleen vermenigvuldigen in cellen van eukaryoten vergelijkbaar met veel virussen

10

11 Agrobacterium tumefaciens Wortelbacterie Kankergroei door overdracht van genetisch materiaal

12 Frankia alni, wortelknolletjes zwarte els

13 Purperbacteriën in opborrelend, ijzerrijk grondwater

14

15

16

17

18 Streptococcus pneumoniae Staphylococcus epidermides Zeer algemeen, in en op dierlijk weefsel Neisseria meningitidis

19 Deinoccus radians veel gebruikt bij onderzoek Naar effecten radio actieve bestraling

20 Kokkoïde bacteriën: Diplokokken: in groepjes van twee Streptokokken: in een keten Tetrakokken: in een groep van vier in een plat vlak Microkkoken / staphylokokken: als een druiventros

21 Ronde vormen ook te zien bij Mycoplasma s Bizarre bacteriën zonder celwand

22 Staafvormige bacteriën: vaak geïsoleerd Ketens streptobacillen Palissade groepjes - Corynebacterium Pseudomonas fluorescens Streptobacillus Bodembewonend, vaak in symbiose met planten, stopt sporenvorming bij parasitaire schimmels Corynebacterium

23 Escherichia coli Salmonella enterica

24 Kommavormige bacteriën (vibrionen) Vibrio cholerae Vibrio fischeri, bioluminesenctie van een Pacifische inktvissoort.

25 Spirochaeten en spirillen Beide in meer vlakken gekromd Spirochaeten buigzame celwand waardoor ze zich in meer vlakken kunnen voortbewegen. Heliobacter pylori alleen pathogeen in mensen

26 Treponema Leeft in darmen van o.a. herbivoren Spirillum sp.

27 Actinomyceten (vroeger straalschimmels genoemd): Sterk vertakte cellen, gelijkend op schimmeldraden

28 Cyanobacteria Autotroof, fotosynthetisch, vooral aquatisch maar ook terrestrisch Polymorf

29 Stromatieten blauwwierkolonies oudste fossiele vondsten 3.5 miljard jaar oud

30 PAUZE

31 Algemene bouw cyanobacteria Phycobillisome: clusters van lichtgevoelige eiwitten, o.a. phycocyanine Carboxysome zijn kleine eiwitenvelopjes gevuld met enzymen voor CO 2 fixatie Thylakoiden: plooien celmembraan waarin voor licht gevoelige eiwitten verankerd ziten

32 Bladgroenkorrels: feitelijk cyanobacteria: Thylakoïde verder ontwikkeld DNA ringvormig Binaire deling

33 Andere kenmerken bacteria Sporenvormers Enkele genera kunnen endosporen vormen - Bacillus, Clostridium etc. 1 7 per cel sporewand ondoordringbaar Geen metabolisme Resistent tegen hoge of lage temperaturen, uitdroging, UV etc.

34 Flagellen van prokaryoten: bestaat uit twee eiwitten, geen microtubuli Aangedreven door een wieltje - beweging parallel aan de as van de flagel

35

36 Gram kleuring (1884 Hans Christian Gram) Kristalviolet-Jodium kleuring, daarna wassen met ethanol, vaak nakleuren met fuchsine (gramnegatieve bacteriën worden rood) Staphylococcus aureus, gram positief

37 Opbouw celwand

38 Grampositieve celwand: veel lagen mucopeptide met veel peptide-dwarsverbindingen. In de grampositieve celwand liggen teichonzuren ingebed. Deze geven celwand een negatieve lading en spelen daarmee en rol in ionen transport

39

40 Metabolisme 1. Fototroof - energiebron: zonlicht koolstofbron: organische stof of koolstof fixatie (foto-autotroof) Voorbeelden: Cyanobacteriën, groene zwavelbacteriën, purperbacteriën 2. Lithotroof - energiebron: anorganische stof (H, CO, S, Fe, NH 3) koolstofbron: organische stof of koolstof fixatie (litho-autotroof) Voorbeelden: Thermedesulfobacteria, Nitrospirae 3. Organotroof - energiebron: organische stof koolstofbron: organische stof of koolstof fixatie (organo-autotroof) Voorbeeld: Bacillus, Clostridium

41 Daarnaast nog een indeling in aeroob en anaerobe bacteriën: Aerobe bacteriën: gebruiken zuurstof voor elektronenoverdracht bij de verbranding / ademhaling Anaerobe bacteriën: gebruiken NO 3 CO 2 SO 4

42 Microbiële ecologie: Predatoren: eten of vermeerderen zich in andere bacteriën Symbionten: bijv. anaerobe bodembacteriën die leven op organische zuren maar waterstof als afval produceren. Dit wordt vervolgens gebruikt door Archaea waarmee de cirkel rond is. Andere voorbeelden: stikstoffixatie, darmflora etc. Parasieten: ziekteverwekkers

43

44

45

46

47

48

49

50 F- factor = fertiliteitsfactor In een plasmide

51 F- factor = fertiliteitsfactor Ingebouwd in het bacteriële chromosoom

52

53

54 Phylogenetische boom met de relaties tussen: Archaea (groen) Bacteria (blauw) Eukaryota (rood). Ciccarelli et al. (2006)

55 (Ecocyte = oude naam voor Crenarchaeota) In 2015 werd Lokiarchaeum gevonden met intermediaire kenmerken Tussen Eukaryota en Archaea.

56 Herkomst Archaea: Mogelijk ontstaan uit Gram-positieve bacteriën (zijn resistent tegen antibiotica geproduceerd door deze bacteriën). Vervolgens zijn ze uitgegroeid tot superspecialisten op locaties die voor anderen onbereikbaar waren

57 Intron = niet coderend DNA, door RNA niet gebruikt voor eiwitsynthese Histon = 4 soorten eiwitten die samen DNA dragen

58 Archaea Ontdekt in 1977 door Carl Woese en George Fox Veel soorten al bekend van extreme leefmilieus maar in 1977 bleek een deel van hun ribosomale RNA verschillend van alle andere bacteria. Halobacterium Grootte: 0,1 15 mu (tot draden van cellen die 200 mu lang kunnen worden Bol, staaf, spiraal, met of zonder lobben Haloquadratum walsbyi In hypersalien water

59 Grand Prismatic Spring (Yellowstone), hete bron omringd door feloranje algen en Archaea Geiser met gekleurde Archaea

60 Archaea niet alleen in extreme milieus: 2 % van alle bodembacteriën zijn Archaea % van in zee levende bacteriën zijn Archaea Verschillende methaan producerende organismen in darmen van zoogdieren zijn Archaea Bij mensen geen ziekteverwekkers.

61 Archaea: Kunnen allerlei stoffen als energiebron gebruiken (suikers, metalen, ammoniak, waterstof etc.) Enkele zouttolerante soorten gebruiken zonlicht als energiebron en anderen kennen koolstof- Fixatie (nooit gecombineerd zoals bij cyanobacteria en planten). Archaea vertonen veel horizontaal genen transfer (conjugatie) soortdefinitie uiterst lastig.

62 Informatie: G.A. Harrewijn: Elementaire microbiologie, deel 1 en Archaea - Bacteria - Meet Loki, your closest known prokaryote relative Microbial Ecology

63 Dank voor uw aandacht