Hoofdstuk 1: Morfologie en taxonomie van
bacteriën
1. Inleiding: indeling van de levende wezens
• Levende wezens zijn opgebouwd uit cellen
• Classificatie in twee grote groepen
– Prokaryote cellen: bacteriën
– Eukaryote cellen: fungi (gisten en schimmels), protozoa, wormen, planten en dieren
Cel = een onafhankelijke eenheid die in staat moet zijn om alle of bijna alle functies nodig voor het
overleven uit te voeren.
2. De opbouw van de bacteriële cel
• Grootte van bacteriën: 1um
• Samenstelling van de bacteriële cel:
– cytoplasma met vrij DNA, zonder organellen
– cytoplasma-membraan
– celwand
– externe (uitwendige) structuren
2.1 Het cytoplasma bevat vrij DNA, ribosomen en soms reservegranula
• Cytoplasma:
– nucleoïd: chromosoom en plasmiden (bevat DNA)
– 70S ribosomen (30S + 50S)
– reserve-granules
– stofwisseling-intermediairen
– geen celorganellen
– DNA niet gebonden aan histonen en vormt geen nucleosomen maar opgerold
2.2 Het cytoplasmamembraan: opname van voedingsstoffen, metabool en biosyntheseorgaan
en mitoseapparaat
• Cytoplasmamembraan:
– fosfolipidendubbellaag zonder sterolen → minder rigide en stevig
– complexer dan bij eukaryoten (functies van celorganellen)
– voornaamste metabool orgaan (cytochromen)
– opname van voedingstoffen uit omgeving
• passief : diffusie en gefaciliteerde diffusie (volgens concentratiegradient)
• actief : actief transport en groepstranslocatie (tegen concentratiegradient)
o In cytoplasma vindt ook oxidatief metabolisme plaats dmv cytochromen → neemt rol van
mitochondriën over in eukaryote cellen
o In de binnenzijde: de biosynthese van alle macromoleculen; structurele moleculen (DNA, lipiden,
proteïnen) en proteïnen voor secretie
1
, o Celmembraan : primitief mitoseapparaat. Bacterieel DNA is vastgehecht aan celmembraan
2.3 De celwand geeft vorm, stevigheid, b escherming en helpt in de adherentie
• Celwand:
– geeft stevigheid, vorm en bescherming
– op basis celwand-opbouw kunnen bacteriën onderverdeeld in:
• Gram-positief
• Gram-negatief
• zuurvast
• spirochaeten
• zonder celwand
• Basismolecule van de celwand: peptidoglycaan
– Structuur:
• polysacharide ruggengraat: polymeer van disachariden (NacGlc en NacMur)
• tetrapeptide cross-linking
• tweedimensionale structuur
– Biosynthese:
• aanmaak subunits in cytoplasma
• transport subunits doorheen membraan
• polymerisatie (transglycosylase)
• cross-linking en transpeptidatie door PBP’s
Verschillende groepen antibiotica inhiberen celwandbiosynthese /rol autolysines
Autolysines: constante aanmaak van nieuw peptidoglycaan en afbraak van bestaande
peptidoglycaanketens. Activiteit autolysines bepaalt mee de vorm van de bacterie en is verantwoordelijk
voor het bacteriedodend effect van celwand- synthese- inhiberende antibiotica
2.3.1 Grampositieve bacteriën
→ behouden steeds blauwe kleur bij gramkleuring ondanks toevoeging ontkleurend solvent
• Opbouw celwand
• meerdere lagen peptidoglycaan: stevigheid en bescherming (lysisch,
schadelijke uitwendige stoffen)
• (lipo)teïchoïnezuren: stevigheid en aanhechtingsplaats voor extracellulaire
moleculen (bv adhesines, virulentiefactor!)
Bacterie kan zich vastzetten op de slijmvliezen van gastheer
Lipo “ : in celmembraan
Teïchoïnezuren : in celwand
2.3.2 Gramnegatieve bacteriën
→ behouden de blauwe kleur niet + opbouw celwand complexer
• Peptidoglycaan: dunner en minder dwarsverbindingen dan G+ = minder
stevig en niet zo beschermend
• Buitenmembraan met LPS, fosfolipiden (voornaamste bescherming tegen
schadelijke invloeden) en porines
2
, • Periplasmatische ruimte: peptidoglycaan, enzymen voor voedselverwerking
+ afbraak antibiotica (tussen buitenmembraan en cytoplasmamembraan)
LPS
• Driedelige structuur: lipide A, core and repeating unit
• Lipide A: verankeringsmolecule, stimulator immuunsysteem (endotoxine)
Bestaat uit: disacharide met korte keten vetzuren en fosfaatgroepen
Beperkte doses → koorts ; hoge dosis → intravasculaire coagulatie, shock en zelfs dood
• Core: verbonden met lipide A ; korte keten van suikers meestal identiek in éénzelfde soort
bacterie
• O antigeen: wekt antistoffen op, bescherming (hydrofiele laag) aan de core
Bestaat uit: lange keten van suikers met herhalende units van 4-7 suikers (50-100 units)
→ porines in lipofiele buitenmembraan laat transport van voedingsstoffen toe, grotere
moleculen via permeasen.
2.3.3 Zuurvaste bacteriën
Dikke en complexe celwand: zelfs met zure oplossing geen ontkleuring : myobacteriën
• dikke peptidoglycaanlaag
• laag met polysachariden (arabinose en galactose)
• wasachtige laag: mycolzuurlaag
• glycolipiden
Doorheen de lagen: lipiden, glycolipiden en peptidoglycolipiden
– kleuring met speciale methode
sterke beschermende functie en maakt de bacteriën resistent tegen veel toxische stoffen MAAR zorgt
ook voor tragere groei
2.3.4 Spirocheten
• celwandopbouw gelijkaardig aan Gram-negatieven, maar moeilijk kleurbaar met Gram-
kleuring (dun!)
• peptidoglycaanlaag omgeeft het cytoplasmamembraan en daarrond buitenste laag
• geen LPS in buitenste membraan
• endoflagellen : tussen buitenste laag en peptidoglycaanlaag, verankerd aan één uiteinde van
de bacterie en windt zich longitudinaal rondom de bacterie.
2.3.5 Bacteriën zonder celwand
• Mycoplasmata
• cytoplasma-membraan met sterolen
• alle vormen aannemen + niet gevoelig voor antibiotica die ingrijpen op celwand
2.4 Kapsels, pili en flagellen
• Externe structuren:
– Kapsel of slijmlaag
• polysaccharide of polypeptide (K-antigeen) → kan verschillen bij eenzelfde
soort
3
, • virulentiefactor omwille van anti-fagocytair effect
• kan penetratie antibiotica verhinderen
• adherentie vergemakkelijken
– Flagellen opgebouwd uit proteïnen (H-antigeen als onderscheiding tss bacteriën):
• Chemotaxis
• Energie voor bewegen door membraanpotentiaal
• Externe structuren van bacteriën zijn sterke antigenen voor ons lichaam
• Zowel bij gram – als gram + en 1 of meerdere flagellen
• Gelokaliseerd aan uiteinden van bacterie of verspreid over het hele opp
• Chemotaxis : verplaatsen in richting van voedingsbestanddelen of weg van
de schadelijke
– Fimbriae (pili) opgebouwd uit proteïne-subunits (pilin)
• dunner dan flagellen, niet bewegelijk
• vooral gram – en verspreid over heel opp
• adherentie, anti-fagocytair, conjugatie (sex-pili)
• virulentie van de bacteriën
2.5 Endosporen
→ wanneer bepaalde soorten bacteriën groeiomstandigheden ongunstig worden, ontwikkeling
endosporen
• Alleen G+: Clostridium en Bacillus
• Functie : resistente overlevingsvorm (koude, droogte, straling, toxische agentia)
• Cryptobiotisch: geen metabole activiteit, maar kunnen ontwaken bij gunstige
groeiomstandigheden
• Twee fasen: normale vegetatieve fase en slaap- of gesporuleerde fase (sporulatie-
germinatie)
Opbouw spore :
Kern : bevat chromosoom en al wat nodig is om proteïnen aan te maken bv. Ribosomen
Integumentum : lagen
• Rond kern binnenste membraan ( = opbouw cytoplasmamebraan)
• Cortex : dikke concentrisch opgebouwde laminaire peptidoglycaanlaag
• Membraan met keratineachtige proteïnelaag geeft hoge resistentie tegen toxische chemicaliën
• Sommige exosporium = losse proteïnen- lipidenlaag
2.6 Vergelijking tussen de morfologie van bacteriën en eukaryoten cellen
Prokaryote cellen Eukaryote cellen
• DNA zweeft in cytoplasma, 1 circulair • Erfelijk materiaal bijeen in kern,
chromosoom, ook extrachromosomale meerdere chromosomen
elementen • Celorganellen in cytoplasma (ER, golgi-
• Geen celorganellen in cytoplasma apparaat en mitochondriën)
• 70S ribosomen • 80S ribosomen
• Cytoplasmamembraan: geen sterolen • Cytoplasmamembraan: sterolen
• Complexe celwand • Zelden celwand (cellulose/chitine)
4
