Biotech & Micro 2025-2026 Leereenheid 1 - deel 1 (1).pptx

# Microbiële diversiteit en indeling Microbiële diversiteit en indeling Dit onderwerp verkent de enorme variëteit aan micro-organismen, hun classificatie binnen de levende wereld en de historische ontwikkeling van hun ontdekking. ## 1. Microbiële diversiteit en indeling Micro-organismen zijn organismen met microscopisch kleine afmetingen, wat betekent dat ze niet met het blote oog zichtbaar zijn en visualisatie met een licht- of elektronenmicroscoop vereisen. Ze omvatten onder andere ééncellige algen, protozoa, schimmels, gisten, bacteriën en virussen. ### 1.1 De drie domeinen van leven Het leven op aarde wordt ingedeeld in drie domeinen: * **Bacteriën**: Prokaryote organismen. * **Archaea**: Prokaryote organismen die zich vaak in extreme omstandigheden bevinden. * **Eukarya**: Organismen met een complexere celstructuur, waartoe protisten, fungi, planten en dieren behoren. ### 1.2 Prokaryote versus eukaryote cellen Het fundamentele verschil tussen prokaryote en eukaryote cellen ligt in hun interne organisatie: #### 1.2.1 Prokaryote cel * **Geen celkern**: Het DNA is los in het cytoplasma gelegen. * **Geen celorganellen**: Afwezigheid van membraangebonden structuren zoals mitochondriën of endoplasmatisch reticulum. * **Celmembraan en celwand**: Beide zijn aanwezig. #### 1.2.2 Eukaryote cel * **Celkern (nucleus)**: Bevat het genetische materiaal, omgeven door een kernmembraan. * **Aanwezigheid van organellen**: Omvat structuren zoals het endoplasmatisch reticulum (ER), mitochondriën, Golgi-apparaat, lysosomen, vacuolen en in plantencellen ook plastiden (zoals chloroplasten). * **Celmembraan**: Aanwezig. Een celwand is aanwezig in plantencellen en fungi, maar afwezig in dierlijke cellen. ### 1.3 Micro-organismen: soorten en kenmerken #### 1.3.1 Fungi (schimmels en gisten) * **Kenmerken**: * Spelen een rol bij de afbraak van organisch materiaal door de synthese van extracellulaire enzymen die biopolymeren (eiwitten, koolhydraten, lignine) degraderen. * Produceren antibiotica. * Voeren geen fotosynthese uit. * Fixeren geen stikstof. * Gebruiken geen anorganische componenten als energiebron (in tegenstelling tot sommige bacteriën). * **Gisten**: Eéncellige fungi, die vaak gladde kolonies vormen en groter zijn dan bacteriën. Belangrijk bij de productie van brood en wijn. * **Schimmels**: Hebben een wollig en dradig uiterlijk. Nuttige schimmels produceren secundaire metabolieten (bv. enzymen, citroenzuur). Schadelijke schimmels kunnen voedselinfecties en -intoxicaties veroorzaken. #### 1.3.2 Bacteriën * **Morfologie**: * **Vorm**: Variërend, onder andere kokken (rond), bacillen (staafvormig), spirillen (spiraalvormig). * **Afmetingen**: Over het algemeen tussen 0,3 en 2 micrometer ($\mu$m). * **Aanhangsels**: Sommige bacteriën bezitten kapsels, slijmlagen en flagellen (voor beweging). * **Voortplanting**: * **Ongeslachtelijk**: Voornamelijk door dwarsdeling (binaire deling), waarbij uit één cel twee identieke dochtercellen ontstaan. De generatietijd (verdubbelingstijd) kan kort zijn, soms rond de 20 minuten. * **Geslachtelijk (sporadisch)**: Uitwisseling van genetisch materiaal via conjugatie, transformatie of transductie. * **Conjugatie**: Rechtstreekse uitwisseling van DNA. * **Transformatie**: Opname van vrij DNA uit de omgeving (vaak via plasmiden). * **Transductie**: Overdracht van genetisch materiaal van de ene bacterie naar de andere via een bacterieel virus (bacteriofaag). * **Groei**: Bacteriële groei verloopt in verschillende fasen, waaronder de exponentiële fase (logfase), waarin de populatie exponentieel toeneemt volgens het principe van $2^n$, waarbij $n$ het aantal generaties is. * **Kolonies**: Zichtbaar met het blote oog en worden aangeduid als kolonievormende eenheden (KVE) of colony forming units (CFU). Een enkele bacterie is niet zichtbaar met het blote oog. #### 1.3.3 Virussen * **Kenmerken**: * Geen levende organismen. * Zeer klein, met afmetingen die kleiner zijn dan bacteriën. * Hebben een gastheercel nodig om zich te vermenigvuldigen. ### 1.4 Classificatie en taxonomie #### 1.4.1 Het rijkensysteem Historisch zijn er verschillende rijkensystemen geweest (bv. het vijf-rijkensysteem van Whittaker). Tegenwoordig wordt de classificatie vaak gebaseerd op de drie domeinen van leven. #### 1.4.2 Systematiek van Linnaeus en nomenclatuur De classificatie van organismen volgt de principes van de systematische taxonomie. * **Indeling**: Gebaseerd op gelijke eigenschappen en kenmerken. * **Systematische eenheden**: * Familia (Familie) * Genus (Geslacht) * Species (Soort) * **Verdere onderverdeling**: * Subspecies (Ondersoort) * Biovar (Biotype): op grond van biochemische eigenschappen. * Serovar (Serotype): op grond van serologische eigenschappen. * Stam: alle individuen van een soort die door deling uit één cel ontstaan zijn. * **Nomenclatuur**: De binaire naamgeving, ontwikkeld door Linnaeus, gebruikt de geslachtsnaam gevolgd door de soortnaam (bv. *Escherichia coli* of *E. coli*). Stammen worden soms verder gespecificeerd (bv. *Salmonella enterica* Typhimurium). > **Tip:** Het correcte gebruik van hoofdletters bij geslachtsnamen en kleine letters bij soortnamen is cruciaal in de microbiologische nomenclatuur. #### 1.4.3 Fenotypische en fylogenetische indeling * **Fenotypische indeling**: Gebaseerd op waarneembare eigenschappen (morfologie, biochemische eigenschappen). Bruikbaar voor studies naar traag veranderende eigenschappen. * **Fylogenetische indeling**: Gebaseerd op evolutionaire verwantschap, vaak via DNA-sequencing. Bruikbaar voor studies naar snel veranderende eigenschappen. ### 1.5 Microbiële ecologie en milieu-eisen Micro-organismen vertonen een enorme variatie in hun milieu-eisen, wat hun verspreiding en groei beïnvloedt. #### 1.5.1 Temperatuur * **Psychrofielen**: Groeien bij lage temperaturen. * **Psychrotrofen**: Groeien bij lage temperaturen maar hebben mesofiele optimumtemperaturen. * **Mesofielen**: Groeien bij gematigde temperaturen (optimaal tussen 20-45 °C). Dit omvat de meeste menselijke pathogenen. * **Thermotrofen**: Groeien bij hogere temperaturen maar hebben mesofiele optimumtemperaturen. * **Thermofilen**: Groeien bij hoge temperaturen. * **Extreem thermofielen**: Groeien bij extreem hoge temperaturen. #### 1.5.2 Zuurstof * **Aeroob**: Vereist zuurstof voor groei. * **Facultatief anaeroob**: Kan groeien met of zonder zuurstof. * **Anaeroob**: Groeit in afwezigheid van zuurstof. * **Microaerofiel**: Vereist lage concentraties zuurstof. #### 1.5.3 pH * **Neutrofiel**: Groeit optimaal bij neutrale pH. * **Acidofiel**: Groeit optimaal bij lage pH (zure omgeving). * **Alkalifiel**: Groeit optimaal bij hoge pH (alkalische omgeving). #### 1.5.4 Osmotische druk en wateractiviteit * **Osmotische druk**: De concentratie van opgeloste stoffen in de omgeving kan de groei beïnvloeden. * **Wateractiviteit ($a_w$)**: De hoeveelheid vrij water in een product dat beschikbaar is voor micro-organismen. * Optimale groei van bacteriën: $a_w > 0,9$. * Optimale groei van schimmels: $a_w$ tussen 0,65 en 0,8. * Lagere $a_w$-waarden beperken de groei van veel micro-organismen. * **Halotolerant / Halofiel**: Organismen die tolerant zijn voor of gedijen in hoge zoutconcentraties. #### 1.5.5 Extremofielen Dit zijn micro-organismen die groeien onder extreme omstandigheden, zoals hoge of lage temperaturen, hoge zoutconcentraties, extreme pH-waarden, hoge druk, of hoge stralingsniveaus. ### 1.6 Metabolisme en classificatie Micro-organismen kunnen worden geclassificeerd op basis van hun metabolisme, met name hun behoeften aan een koolstofbron en een energiebron. #### 1.6.1 Koolstofbron * **Autotroof**: Gebruikt kooldioxide ($\text{CO}_2$) als koolstofbron. * **Heterotroof**: Gebruikt organische koolstofverbindingen als koolstofbron. #### 1.6.2 Energiebron * **Fototroof**: Gebruikt licht als energiebron (bv. fotosynthese). * **(Chemo)lithotroof**: Gebruikt anorganische elektronendonoren als energiebron. * **(Chemo)organotroof**: Gebruikt organische elektrondonoren als energiebron. #### 1.6.3 Energieproductie * **Respiratie (ademhaling)**: Volledige afbraak van organische moleculen (zoals glucose) tot $\text{CO}_2$ en water, waarbij veel energie vrijkomt. * Chemische reactie voor de volledige afbraak van glucose (aerobe respiratie): $$ \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 \rightarrow 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} + \text{energie (ATP)} $$ * **Fermentatie**: Onvolledige afbraak van organische moleculen in afwezigheid van zuurstof, waarbij minder energie vrijkomt. * Chemische reactie voor de omzetting van glucose in alcohol (ethanolfermentatie): $$ \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \rightarrow 2\text{C}_2\text{H}_5\text{OH} + 2\text{CO}_2 + \text{energie (ATP)} $$ * **Fotosynthese**: Omzetting van lichtenergie in chemische energie, waarbij $\text{CO}_2$ en water worden omgezet in organische stoffen en zuurstof. * Chemische reactie van de fotosynthese: $$ 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{Licht}} \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 $$ > **Tip:** ATP (adenosinetrifosfaat) is de universele energiedrager in cellen. De hydrolyse van ATP levert energie voor cellulaire processen. ### 1.7 Gramkleuring De Gramkleuring is een essentiële biochemische methode voor de classificatie van bacteriën op basis van de samenstelling van hun celwand. * **Doel**: Het classificeren van bacteriën in twee hoofdgroepen (Gram-positief en Gram-negatief). * **Methode**: Een specifieke kleuring gevolgd door een ontkleuringsstap. * **Resultaat**: * **Gram-positieve (G+) bacteriën**: Hebben een dikke celwand bestaande uit een dikke laag peptidoglycaan. Ze kleuren paarsblauw. * **Gram-negatieve (G-) bacteriën**: Hebben een dunnere peptidoglycaanlaag, omgeven door een buitenmembraan (lipopolysachariden en eiwitten). Ze kleuren roos-rood. Dit buitenmembraan biedt weerstand tegen sommige antibiotica en enzymen. ### 1.8 Identificatie van micro-organismen Naast de Gramkleuring worden diverse andere biochemische eigenschappen gebruikt voor de identificatie van micro-organismen: * Celwandsamenstelling. * Stofwisselingseigenschappen (bv. groeiomstandigheden, productvorming, enzymactiviteit). * Ecologische niches (bv. darmbacteriën, bodembacteriën, melkzuurbacteriën). ### 1.9 Actief doden van micro-organismen Het vernietigen van de levensvatbaarheid van micro-organismen is cruciaal in de voedingsindustrie en de medische wereld. Methoden omvatten: * **Pasteurisatie**: Kort verhitten tot een bepaalde temperatuur om de meeste pathogenen te doden. * **Sterilisatie**: Verhitten tot hogere temperaturen gedurende langere tijd om alle micro-organismen te doden. * **Vochtige stoom (autoclaaf)**: Effectief omdat eiwitten in water sneller denatureren. * **Droge hitte**: Vereist hogere temperaturen en/of langere tijden. * **In vlam (verbranding)**. * **Chemische sterilisatie**: Gebruik van chemicaliën. * **Bacteriefilters**: Fysiek verwijderen van bacteriën uit vloeistoffen. * **Straling**: Gamma- of UV-straling kan micro-organismen doden door eiwitten en DNA/RNA te beschadigen. ### 1.10 Antibiotica * **Definitie**: Stoffen geproduceerd door micro-organismen die infecterende organismen doden of hun groei remmen, terwijl ze onschadelijk zijn voor de mens. * **Voorbeeld**: Penicilline, geproduceerd door de schimmel *Penicillium notatum*, is specifiek tegen bacteriën door de opbouw van peptidoglycaan te verhinderen. * **Nadeel**: De ontwikkeling van resistentie (bv. MRSA – meticilline-resistente *Staphylococcus aureus*). ### 1.11 Historische context: Ontdekkers en postulaten * **Anton van Leeuwenhoek**: Pionier in de ontwikkeling van microscopen en de eerste waarnemer van micro-organismen. * **Robert Koch**: Ontwikkelde de postulaten die gebruikt worden om aan te tonen dat een specifiek micro-organisme een specifieke ziekte veroorzaakt. Hij identificeerde ook de veroorzakers van miltvuur (*Bacillus anthracis*), tuberculose (*Mycobacterium tuberculosis*) en cholera (*Vibrio cholera*). * **Reinculturen**: Het isoleren en kweken van één enkele soort micro-organisme is essentieel voor microbiologisch onderzoek. --- **Historische Tijdlijn Microbiologie (Belangrijke Figuren en Ontdekkingen)** * **Anton van Leeuwenhoek**: Ontwikkelde microscopen en observeerde micro-organismen. * **Robert Koch**: Koches postulaten, isolatie van ziekteverwekkers (miltvuur, tuberculose, cholera), concept van reinculturen. * **Alexander Fleming**: Ontdekking van penicilline (de precursor van antibiotica). --- > **Opdracht:** Verklaar hoe het komt dat bacteriën met een buitenmembraan (Gram-negatief) beter bestand zijn tegen antibiotica zoals penicilline dan bacteriën zonder dit buitenmembraan (Gram-positief). > > **Antwoord:** Het buitenmembraan van Gram-negatieve bacteriën vormt een extra barrière die de toegang van antibiotica, zoals penicilline (dat gericht is op de peptidoglycaanlaag), tot de celwand kan bemoeilijken of blokkeren. Penicilline remt de synthese van peptidoglycaan, een essentieel onderdeel van de bacteriële celwand. Bij Gram-negatieve bacteriën kan het buitenmembraan dus voorkomen dat penicilline de doelstructuur effectief bereikt. --- # Kenmerken en voortplanting van bacteriën Dit gedeelte behandelt de fundamentele kenmerken van bacteriën, hun naamgeving, voortplantingsmethoden en groeifasen. ### 2.1 Morfologie en afmetingen van bacteriën Bacteriën zijn eencellige micro-organismen met microscopische afmetingen, typisch variërend van $0,3$ tot $2 \text{ µm}$. Hoewel er uitzonderingen bestaan, zijn ze met het blote oog niet zichtbaar en vereisen ze een licht- of elektronenmicroscoop voor visualisatie. #### 2.1.1 Vormen van bacteriën Bacteriën vertonen diverse vormen, waaronder: * **Kogels (cocci):** Eenzaam of in combinaties zoals diplococcen (twee aan elkaar), tetraden (vier aan elkaar), sarcinae (acht aan elkaar) of ketens (streptococcen) en trossen (stafylococcen). * **Staafjes (bacillen):** Eenzaam of in ketens (streptobacillen). * **Gekromde staafjes (vibrionen):** Geknikt of gedraaid. * **Spiraalvormig (spirillen, spirocheten):** Stijf of flexibel. #### 2.1.2 Aanwezigheid van aanvullende structuren Naast de basale celstructuur kunnen bacteriën additionele structuren bezitten die hun overleving en interactie met de omgeving beïnvloeden: * **Kapsels en slijmlagen:** Deze buitenste lagen kunnen bacteriën beschermen tegen uitdroging, fagocytose door immuuncellen en helpen bij adhesie aan oppervlakken. Een slijmlaag is minder georganiseerd dan een stevig kapsel. * **Flagellen:** Lange, zweepachtige aanhangsels die beweging mogelijk maken. Ze kunnen één of meerdere flagellen hebben, die op verschillende posities aan de cel geplaatst kunnen zijn. * **Spores (endosporen):** Inactieve, resistente structuren die bacteriën kunnen vormen onder ongunstige omstandigheden, zoals extreme temperaturen, uitdroging of gebrek aan voedingsstoffen. Deze sporen kunnen lange periodes overleven en ontkiemen wanneer de omstandigheden verbeteren. ### 2.2 Naamgeving (Nomenclatuur) van bacteriën De naamgeving van bacteriën volgt de principes van de binomiale nomenclatuur van Linnaeus, waarbij elke bacterie een unieke geslachtsnaam (Genus) en soortnaam (species) krijgt. * **Geslacht (Genus):** Wordt met een hoofdletter geschreven. * **Soort (species):** Wordt met een kleine letter geschreven. Deze binominale aanduiding wordt vaak afgekort, waarbij de geslachtsnaam met de eerste letter wordt weergegeven, gevolgd door een punt en de volledige soortnaam (bv. $E$. coli). #### 2.2.1 Verdere onderverdelingen Binnen de soort kunnen verdere onderverdelingen worden gemaakt op basis van specifieke eigenschappen: * **Ondersoort (subspecies) of biovar/biotype:** Gebaseerd op biochemische eigenschappen. * **Serovar/serotype:** Gebaseerd op serologische eigenschappen (reacties met antistoffen). * **Stam:** Alle individuen van een soort die afstammen van één enkele cel en daardoor genetisch identiek zijn. **Voorbeeld:** `Escherichia coli` is het geslacht en de soortnaam. `O157:H7` is een serotype van `Escherichia coli` dat specifieke kenmerken heeft. EHEC is een verzamelnaam voor stammen van `Escherichia coli` die enterotoxinen produceren en ernstige darminfecties kunnen veroorzaken. ### 2.3 Voortplanting van bacteriën Bacteriën planten zich voornamelijk voort via ongeslachtelijke methoden, maar kunnen ook genetisch materiaal uitwisselen. #### 2.3.1 Ongeslachtelijke voortplanting De primaire methode van ongeslachtelijke voortplanting is **dwarsdeling (binaire deling)**. Hierbij repliceert het bacterieel chromosoom zich, waarna de cel zich in twee identieke dochtercellen splitst. * **Generatietijd (verdubbelingstijd):** De tijd die nodig is voor één bacteriecel om te delen en twee nieuwe cellen te vormen. Deze kan zeer kort zijn, rond de $20$ minuten onder optimale omstandigheden. * **Kolonievormende eenheid (KVE/CFU):** Door de snelle deling ontstaan grote aantallen bacteriën, zichtbaar als kolonies op een voedingsbodem. Eén enkele bacteriecel vormt uiteindelijk een zichtbare kolonie. #### 2.3.2 Geslachtelijke voortplanting en genetische uitwisseling Hoewel bacteriën geen werkelijke geslachtelijke voortplanting kennen zoals eukaryoten, kunnen ze wel genetisch materiaal uitwisselen, wat bijdraagt aan hun genetische diversiteit. Dit gebeurt sporadisch via: * **Conjugatie:** Directe uitwisseling van genetisch materiaal (vaak plasmiden) tussen twee bacteriën via een pillaire structuur. Dit is een vorm van rechtstreekse genetische uitwisseling. * **Transformatie:** Opname van vrij DNA uit de omgeving, afkomstig van andere (gestorven) bacteriën. Dit is een onrechtstreekse vorm van genetische uitwisseling. * **Transductie:** Overdracht van genetisch materiaal van de ene bacterie naar de andere door middel van een bacteriofaag (een virus dat bacteriën infecteert). Dit is eveneens een onrechtstreekse vorm van genetische uitwisseling. **Tip:** Het vermogen om genetisch materiaal uit te wisselen, zelfs zonder volledige geslachtelijke voortplanting, is cruciaal voor de adaptatie en evolutie van bacteriën, met name voor de verspreiding van resistentie tegen antibiotica. ### 2.4 Groeifasen van bacteriën De groei van een bacteriële populatie in een gesloten systeem (zoals een kweekbuis met voedingsbodem) doorloopt typisch vier fasen: 1. **Lag-fase (Adaptatiefase):** Bacteriën passen zich aan de nieuwe omgeving aan. Er is weinig tot geen celdeling. 2. **Exponentiële fase (Log-fase):** De bacteriën delen zich met hun maximale snelheid. De populatie groeit exponentieel, wat kan worden weergegeven met de formule $2^n$, waarbij $n$ het aantal generaties is. 3. **Stationaire fase:** De groeisnelheid neemt af doordat voedingsstoffen schaarser worden en afvalstoffen zich ophopen. De geboorte- en sterftecijfers zijn ongeveer gelijk. 4. **Doodsfase (Afbraakfase):** De sterftecijfers overtreffen de geboorte- en groeisnelheid. De populatie neemt af. **Tip:** Begrijpen van deze groeifasen is essentieel voor het optimaliseren van microbiële kweekprocessen in biotechnologische toepassingen. ### 2.5 Milieu-eisen en classificatie op basis van groeiomstandigheden Bacteriën vertonen een enorme variatie in hun optimale groeiomstandigheden, wat leidt tot diverse classificaties: #### 2.5.1 Temperatuur * **Psychrofielen:** Groeien optimaal bij lage temperaturen (onder $15 \text{ °C}$). * **Psychrotrofen:** Kunnen groeien bij lage temperaturen, maar groeien optimaal bij gematigde temperaturen. * **Mesofielen:** Groeien optimaal bij gematigde temperaturen (ongeveer $20-45 \text{ °C}$), waaronder de meeste ziekteverwekkers bij de mens. * **Thermotrofen:** Groeien optimaal bij hoge temperaturen, maar kunnen ook bij gematigde temperaturen groeien. * **Thermofielen:** Groeien optimaal bij hoge temperaturen (boven $45 \text{ °C}$). * **Extreem thermofielen:** Groeien bij extreem hoge temperaturen (vaak boven $80 \text{ °C}$). #### 2.5.2 Zuurstof * **Aeroob:** Vereisen zuurstof voor groei. * **Facultatief anaeroob:** Kunnen zowel met als zonder zuurstof groeien, maar groeien beter met zuurstof. * **Anaeroob:** Groeien niet in aanwezigheid van zuurstof; zuurstof kan zelfs toxisch zijn. * **Microaerofiel:** Vereisen een lage concentratie zuurstof voor groei. #### 2.5.3 pH * **Neutrofielen:** Groeien optimaal bij een neutrale pH (rond $7$). * **Acidofielen:** Groeien optimaal bij lage pH (zure omstandigheden). * **Alkalifielen (alkalofielen):** Groeien optimaal bij hoge pH (alkalische omstandigheden). #### 2.5.4 Osmotische druk en wateractiviteit * **Halotolerant:** Kunnen groeien bij een breed scala aan zoutconcentraties, inclusief hoge concentraties. * **Halofiel:** Vereisen hoge zoutconcentraties voor optimale groei. * **Wateractiviteit ($a_w$-waarde):** De beschikbaarheid van water is cruciaal. Een lagere $a_w$-waarde (minder vrij water) beperkt bacteriegroei. Optimale groei van bacteriën vindt plaats bij $a_w > 0,9$, terwijl schimmels kunnen groeien bij lagere $a_w$-waarden (0,65-0,8). **Tip:** Extreme omstandigheden waar bacteriën in kunnen groeien, worden gedefinieerd door de aanwezigheid van **extremofielen**, zoals bacteriën die groeien bij extreem hoge of lage temperaturen, hoge zoutconcentraties, of onder hoge druk. ### 2.6 Classificatie op basis van metabolisme Bacteriën kunnen ook worden geclassificeerd op basis van hun bronnen van koolstof (C) en energie. #### 2.6.1 Koolstofbron * **Autotroof:** Gebruiken koolstofdioxide ($CO_2$) als koolstofbron. * **Heterotroof:** Gebruiken organische koolstofverbindingen als koolstofbron. #### 2.6.2 Energiebron * **Fototroof:** Verkrijgen energie uit licht (bv. fotosynthese). * **(Chemo)lithotroof:** Verkrijgen energie uit de oxidatie van anorganische verbindingen (bv. waterstofsulfide, ammoniak). * **(Chemo)organotroof:** Verkrijgen energie uit de oxidatie van organische verbindingen. **Voorbeeld van combinaties:** * **Foto-autotroof:** Gebruikt licht voor energie en $CO_2$ als C-bron (bv. cyanobacteriën). * **Chemo-heterotroof:** Gebruikt organische verbindingen voor zowel energie als C-bron (bv. de meeste bacteriën en dieren). ### 2.7 Taxonomie en identificatie De classificatie en identificatie van bacteriën maken gebruik van verschillende eigenschappen: * **Celwandsamenstelling:** Cruciaal is de **Gram-kleuring**, die bacteriën verdeelt in Gram-positief (G+) en Gram-negatief (G-). * **Gram-positieve bacteriën:** Hebben een dikke laag peptidoglycaan in hun celwand die de paarse kleurstof vasthoudt. * **Gram-negatieve bacteriën:** Hebben een dunne laag peptidoglycaan en een buitenmembraan met lipopolysachariden (LPS). Zij kleuren rood-roze na de kleuring. * **Stofwisselingseigenschappen:** Groeiomstandigheden, geproduceerde metabolieten, enzymactiviteit en biochemische reacties. * **Fylogenetische analyse:** Gebaseerd op genetisch materiaal (bv. 16S rRNA-sequencing) voor het vaststellen van evolutionaire relaties. **Tip:** Fenotypische indelingen (gebaseerd op waarneembare eigenschappen) zijn nuttig voor snelle identificatie, terwijl fylogenetische indelingen een dieper inzicht geven in evolutionaire verbanden. --- # Milieu-eisen en metabolisme van micro-organismen Dit onderwerp behandelt de omgevingsfactoren die de groei en verspreiding van micro-organismen beïnvloeden, evenals hun diverse metabole processen en voedingsbehoeften. ### 3.1 Omgevingsfactoren die de groei van micro-organismen beïnvloeden Micro-organismen vertonen een grote variatie in hun tolerantie voor verschillende omgevingsfactoren, wat resulteert in een breed scala aan ecologische niches. #### 3.1.1 Temperatuur De temperatuur heeft een significante invloed op de groei van micro-organismen en kan worden ingedeeld op basis van hun optimale groei temperatuur: * **Psychrofiel:** Groeit optimaal bij lage temperaturen (onder 15 graden Celsius). * **Psychrotroof:** Kan groeien bij lage temperaturen, maar heeft een optimale groei bij gematigde temperaturen (boven 20 graden Celsius). * **Mesofiel:** Groeit optimaal bij gematigde temperaturen, doorgaans tussen 20 en 45 graden Celsius. Dit is de grootste groep micro-organismen, waaronder veel ziekteverwekkers. * **Thermofoob:** Groeit optimaal bij hoge temperaturen (45 tot 80 graden Celsius). * **Extreem thermofiel:** Groeit optimaal bij zeer hoge temperaturen (boven 80 graden Celsius). #### 3.1.2 Zuurstof De behoefte aan zuurstof varieert sterk tussen micro-organismen: * **Aeroob:** Vereist zuurstof voor groei. * **Facultatief anaeroob:** Kan groeien met of zonder zuurstof, maar groeit beter in aanwezigheid van zuurstof. * **Anaeroob:** Groeit alleen in afwezigheid van zuurstof. * **Microaerofiel:** Vereist lage concentraties zuurstof voor groei. #### 3.1.3 pH De zuurgraad van het milieu (pH) is ook een kritische factor: * **Neutrofiel:** Groeit optimaal bij neutrale pH-waarden (ongeveer pH 7). * **Acidofiel:** Groeit optimaal bij zure pH-waarden (lage pH). * **Alkalifiel (of alkalofiel):** Groeit optimaal bij alkalische pH-waarden (hoge pH). #### 3.1.4 Osmotische druk en wateractiviteit ($a_w$-waarde) De osmotische druk, gerelateerd aan de concentratie opgeloste stoffen, en de hoeveelheid vrij water ($a_w$-waarde) beïnvloeden de beschikbaarheid van water voor micro-organismen. * **Osmotische druk:** Hogere concentraties opgeloste stoffen in de omgeving kunnen water uit de cel trekken. * **Wateractiviteit ($a_w$-waarde):** Dit is de verhouding tussen het ongebonden (vrije) water en de totale hoeveelheid water in een product. De maximale $a_w$-waarde is 1. * Optimale groei van bacteriën vindt plaats bij $a_w > 0,9$. * Optimale groei van schimmels ligt tussen $a_w = 0,65$ en $a_w = 0,8$. * Drogere voedingsmiddelen (lagere $a_w$-waarde) bieden minder kans op bacteriegroei. #### 3.1.5 Extremofielen Sommige micro-organismen, **extremofielen** genoemd, kunnen groeien onder extreme omstandigheden die voor de meeste andere organismen dodelijk zijn, zoals extreme temperaturen (hoge en lage), extreem hoge zoutconcentraties, of extreme pH-waarden. ### 3.2 Metabolisme van micro-organismen Het metabolisme van micro-organismen verwijst naar de chemische processen die plaatsvinden binnen de cel om energie te produceren en biomassa op te bouwen. Micro-organismen worden geclassificeerd op basis van hun koolstofbron en energiebron. #### 3.2.1 Koolstofbron De koolstofbron is essentieel voor de opbouw van organische moleculen: * **Autotroof:** Gebruikt koolstofdioxide ($CO_2$) als koolstofbron. * **Heterotroof:** Gebruikt organische koolstofverbindingen als koolstofbron. #### 3.2.2 Energiebron De energiebron bepaalt hoe micro-organismen energie verkrijgen: * **Fototroof:** Verkrijgt energie uit licht. * **(Chemo)lithotroof:** Verkrijgt energie uit anorganische elektronendonoren. * **(Chemo)organotroof:** Verkrijgt energie uit organische elektronendonoren. #### 3.2.3 Combinaties van koolstof- en energiebronnen De combinatie van koolstof- en energiebronnen leidt tot verschillende metabole typen: | Metabool type | Koolstofbron | Energiebron | Voorbeelden van processen | | :------------------ | :----------- | :------------------- | :------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- | | **Fotoautotroof** | $CO_2$ | Licht | Fotosynthese (bv. cyanobacteriën, algen) | | **Fotoheterotroof** | Organisch C | Licht | Fotosynthese met organische verbindingen als elektronendonor (bv. bepaalde bacteriën) | | **Chemoautotroof** | $CO_2$ | Anorganische e-donor | Oxidatie van anorganische verbindingen zoals $H_2$, $NH_3$, $H_2S$ (bv. nitrificerende bacteriën) | | **Chemoheterotroof**| Organisch C | Organische e-donor | **Respiratie:** Volledige afbraak van organische moleculen tot $CO_2$ en $H_2O$. **Fermentatie:** Onvolledige afbraak van organische moleculen in afwezigheid van zuurstof. Dit is de meest voorkomende categorie. | **Tip:** De meeste pathogene bacteriën zijn chemoheterotroof. #### 3.2.4 Energieproductie (Respiratie en Fermentatie) * **Respiratie/Ademhaling:** Een proces waarbij organische koolstofmoleculen volledig worden afgebroken tot koolstofdioxide ($CO_2$) en water ($H_2O$), waarbij veel ATP wordt geproduceerd. Dit vereist meestal zuurstof als eindelektronacceptor. * De volledige afbraak van glucose kan worden weergegeven door: $$C_6H_{12}O_6 + 6 O_2 \rightarrow 6 CO_2 + 6 H_2O + Energie$$ * **Fermentatie:** Een proces waarbij organische moleculen onvolledig worden afgebroken in afwezigheid van zuurstof. Dit levert minder ATP op dan respiratie, maar maakt wel energieproductie mogelijk onder anaerobe omstandigheden. * Een voorbeeld van glucose omzetting in alcohol (fermentatie): $$C_6H_{12}O_6 \rightarrow 2 C_2H_5OH + 2 CO_2 + Energie$$ * **Fotosynthese:** Een anabolisch proces waarbij lichtenergie wordt gebruikt om energierijke verbindingen op te bouwen. * De algemene chemische reactie van fotosynthese is: $$6 CO_2 + 6 H_2O \xrightarrow{Licht} C_6H_{12}O_6 + 6 O_2$$ **Tip:**ATP (adenosinetrifosfaat) is de universele energiedrager in cellen. Energie uit de afbraak van organische stoffen wordt opgeslagen in ATP en kan vervolgens worden gebruikt voor celprocessen. #### 3.2.5 Koolhydraten, Eiwitten en Vetten Micro-organismen kunnen diverse organische moleculen gebruiken als bron van koolstof en energie, waaronder koolhydraten, eiwitten (proteïnen) en vetten (lipiden). Het herkennen van de chemische structuren van deze macromoleculen is belangrijk. ### 3.3 Taxonomie en Identificatie Micro-organismen worden geclassificeerd op basis van hun eigenschappen, waaronder hun metabolisme en celwandsamenstelling. #### 3.3.1 Indeling op basis van voedingsbehoeften De indeling in auto- en heterotroof, en photo- en chemotrofe behoeften is cruciaal voor de classificatie en het begrijpen van de ecologie van micro-organismen. #### 3.3.2 Gramkleuring De Gramkleuring is een belangrijke biochemische eigenschap die gebruikt wordt voor de classificatie van bacteriën. Het verschil in kleuring is te wijten aan de verschillende structuren van hun celwand: * **Gram-positieve (G+) bacteriën:** Hebben een dikke celwand bestaande uit een dikke laag peptidoglycaan. Ze kleuren paarsblauw na de Gramkleuring. * **Gram-negatieve (G-) bacteriën:** Hebben een dunnere peptidoglycaanlaag omgeven door een buitenmembraan. Ze kleuren roos-rood na de Gramkleuring. Dit buitenmembraan kan G- bacteriën resistenter maken tegen bepaalde antibiotica en enzymen. **Tip:** De Gramkleuring is een snelle methode voor de initiële identificatie van bacteriën. #### 3.3.3 Andere biochemische eigenschappen Naast de celwandsamenstelling worden ook stofwisselingseigenschappen, zoals groeiomstandigheden, productvorming en enzymactiviteit, gebruikt voor de determinatie van onbekende micro-organismen. ### 3.4 Bacteriën in Cultuur Het kweken van micro-organismen in een gecontroleerde omgeving (cultuur) is essentieel voor hun studie en toepassing. Dit kan op vaste of vloeibare voedingsbodems. ### 3.5 Actief doden van micro-organismen Het vernietigen van micro-organismen, of het onschadelijk maken ervan, is cruciaal in sectoren zoals de voedingsindustrie en de geneeskunde. Methoden omvatten: * **Pasteurisatie:** Behandeling met verhoogde temperatuur gedurende een bepaalde tijd om pathogenen te doden zonder het product te beschadigen. * **Sterilisatie:** Behandeling met hogere temperaturen en/of langere tijden om alle micro-organismen te doden. Dit kan gebeuren met vochtige stoom (autoclaaf), droge hitte of door verbranding. * **Chemische sterilisatie:** Gebruik van chemicaliën. * **Bacteriefilters:** Fysieke verwijdering van micro-organismen uit vloeistoffen. * **Straling:** Gebruik van gamma- of UV-straling om micro-organismen te doden of te inactiveren. #### 3.5.1 Antibiotica Antibiotica zijn stoffen, vaak geproduceerd door micro-organismen zelf, die infectieuze organismen doden of hun groei remmen. Ze zijn meestal specifiek tegen bacteriën en werken bijvoorbeeld door de opbouw van de celwand te verhinderen. Een nadeel is de ontwikkeling van resistentie. ### 3.6 Nomenclatuur en Taxonomie De classificatie en naamgeving van micro-organismen volgt de principes van de Linneaanse taxonomie. * **Binominale nomenclatuur:** Geslachtsnaam (met hoofdletter) gevolgd door de soortnaam (met kleine letter), bijvoorbeeld *Escherichia coli*. * **Systematische eenheden:** Familie (-aceae), Geslacht (Genus), Soort (species). * Variaties binnen een soort kunnen worden aangeduid met subspecies, biovar (biotype) of serovar (serotype). * Een **stam** omvat alle individuen van een soort die door celdeling uit één enkele cel zijn ontstaan. **Voorbeeld:** *Pseudomonas putida* en *Pseudomonas fluorescens* behoren tot hetzelfde geslacht (*Pseudomonas*), maar zijn verschillende soorten. **Voorbeeld:** Bij *Salmonella enterica* Typhimurium is *Salmonella* het geslacht, *enterica* de soortnaam, en Typhimurium een serotype dat specifiek de ziekte veroorzaakt. *Escherichia coli* O157:H7 is een specifiek serotype van *E. coli* dat bekend staat om zijn pathogeniciteit. EHEC is een verzamelnaam voor verschillende stammen die enterohaemorragische infecties kunnen veroorzaken. --- # Taxonomie, karakterisering en bestrijding van micro-organismen Dit onderwerp behandelt de classificatie en identificatie van micro-organismen, methoden om ze te doden, en de rol van antibiotica. ### 4.1 Indeling en karakterisering van micro-organismen Micro-organismen zijn organismen met microscopisch kleine afmetingen, meestal in het bereik van micrometers ($ \mu m $). Ze zijn zichtbaar te maken met een licht- of elektronenmicroscoop. De indeling van micro-organismen is complex en evolueert voortdurend. Historisch zijn er verschillende rijken-systemen voorgesteld, waarbij de nadruk ligt op de fundamentele verschillen tussen prokaryote en eukaryote cellen. #### 4.1.1 Prokaryote cellen Prokaryote cellen, waartoe bacteriën en archaea behoren, missen een celkern en zijn daardoor eenvoudiger van structuur. Hun genetisch materiaal (DNA) ligt los in het cytoplasma. Ze beschikken wel over een celmembraan en een celwand. * **Morfologie van bacteriën:** Bacteriën variëren in vorm, zoals bolvormig (cocci), staafvormig (bacillen) en spiraalvormig. Ze kunnen uitwendige structuren hebben zoals kapsels, slijmlagen en flagellen die bijdragen aan hun eigenschappen en overlevingskansen. De afmetingen van bacteriën variëren typisch van 0,3 tot 2 $ \mu m $, hoewel er uitzonderingen bestaan. * **Voortplanting van bacteriën:** Bacteriën vermenigvuldigen zich hoofdzakelijk ongeslachtelijk door middel van binaire deling (dwarsdeling). Na replicatie van het DNA deelt de cel zich in twee identieke dochtercellen. De generatietijd, of verdubbelingstijd, kan kort zijn, bijvoorbeeld ongeveer 20 minuten. Dit proces kan leiden tot de vorming van zichtbare kolonies op voedingsbodems. Hoewel binaire deling de standaard is, kunnen bacteriën ook genetisch materiaal uitwisselen via sporadische geslachtelijke processen zoals conjugatie (directe uitwisseling), transformatie (opname van vrij DNA) en transductie (via bacteriële virussen). * **Groei:** Bacteriële groei doorloopt verschillende fasen, waaronder een exponentiële fase (logfase) waarin het aantal cellen zich snel vermenigvuldigt volgens het principe van $ 2^n $, waarbij $ n $ het aantal generaties is. * **Milieu-eisen:** Bacteriën vertonen een grote variatie in hun optimale groeiomstandigheden. Belangrijke factoren zijn temperatuur (psychrofiel, mesofiel, thermofiel), zuurstofbehoefte (aeroob, anaeroob, facultatief anaeroob), pH (neutrofiel, acidofiel, alkalifiel), en osmotische druk/wateractiviteit ($ a_w $-waarde). Extremofiele bacteriën kunnen groeien onder extreme omstandigheden van temperatuur, zoutconcentratie, etc. De $ a_w $-waarde, de fractie vrij water in een product, is cruciaal voor microbiële groei; optimale groei van bacteriën vereist een $ a_w $-waarde boven 0,9, terwijl schimmels kunnen groeien bij lagere waarden. * **Metabolisme:** Classificatie op basis van metabolisme houdt rekening met de bron van koolstof (C-bron) en de energiebron. * **C-bron:** Autotrofen gebruiken $ CO_2 $, terwijl heterotrofen organische koolstofbronnen nodig hebben. * **Energiebron:** Fototrofen gebruiken lichtenergie, terwijl chemotrofen hun energie halen uit chemische reacties. Binnen de chemotrofen onderscheiden we lithotrofen (gebruik van anorganische elektronendonoren) en organotrofen (gebruik van organische elektronendonoren). #### 4.1.2 Eukaryote cellen Eukaryote cellen, zoals die van gisten, schimmels, planten en dieren, zijn complexer. Ze bezitten een celkern met een kernmembraan en diverse celorganellen zoals het endoplasmatisch reticulum, mitochondriën en het Golgi-apparaat. * **Gisten:** Eéncellige fungi die vaak gladde kolonies vormen en groter zijn dan bacteriën. Ze zijn belangrijk in de productie van brood en alcoholische dranken. * **Schimmels:** Kenmerken zich door een wollig en dradig uiterlijk. Nuttige schimmels produceren secundaire metabolieten zoals enzymen en citroenzuur. Schadelijke schimmels kunnen voedselinfecties en -intoxicaties veroorzaken. #### 4.1.3 Taxonomie en nomenclatuur Taxonomie is de wetenschap van classificatie en identificatie. Voor micro-organismen worden diverse eigenschappen gebruikt: * **Biochemische eigenschappen:** Dit omvat de samenstelling van de celwand (bv. Gram-positief of Gram-negatief), stofwisselingseigenschappen (groeiomstandigheden, productvorming, enzymactiviteit). * **Gramkleuring:** Een essentiële kleuringstechniek voor de classificatie van bacteriën op basis van hun celwandsamenstelling. * **Doel:** Classificatie van bacteriën in twee hoofdgroepen. * **Resultaat:** Gram-positieve bacteriën kleuren paarsblauw, terwijl Gram-negatieve bacteriën rood-roos kleuren. Dit verschil is te wijten aan de structuur van de celwand. Gram-positieve bacteriën hebben een dikke laag peptidoglycaan, terwijl Gram-negatieve bacteriën een dunnere laag hebben, omgeven door een buitenmembraan. * **Systematiek van Linnaeus:** Indeling op basis van gedeelde eigenschappen. De hiërarchie omvat: Familie, Geslacht (Genus) en Soort (species). Verdere onderverdelingen zijn ondersoorten (subspecies), biovars en serovars. * **Nomenclatuur:** De gangbare naamgeving is binair, bestaande uit de geslachtsnaam gevolgd door de soortnaam (bv. *Escherichia coli*). #### 4.1.4 Karakterisering Karakterisering kan fenotypisch (gebaseerd op waarneembare eigenschappen) of fylogenetisch (gebaseerd op evolutionaire verwantschap) zijn. ### 4.2 Bestrijding van micro-organismen Het actief doden van micro-organismen is cruciaal in diverse sectoren, met name de voedingsindustrie en de medische wereld. Het doel is om de levensvatbaarheid van micro-organismen te vernietigen, meestal door het aantasten van hun eiwitten en nucleïnezuren (DNA/RNA). * **Sterilisatie en pasteurisatie:** * **Pasteurisatie:** Verhitting tot een specifieke temperatuur gedurende een bepaalde tijd om pathogene micro-organismen te doden, maar niet alle. * **Sterilisatie:** Vernietiging van alle micro-organismen. Methoden omvatten: * **Vochtige stoom in autoclaaf:** Denatureert eiwitten efficiënt in een waterige omgeving. * **Droge sterilisatie:** Vereist hogere temperaturen en langere tijden. * **In vlam:** Directe verhitting. * **Chemische sterilisatie:** Gebruik van chemicaliën. * **Bacteriefilter:** Fysieke verwijdering van micro-organismen. * **Straling (gamma of UV):** Beschadigt DNA en RNA. #### 4.2.1 Antibiotica Antibiotica zijn stoffen die infectieuze micro-organismen doden of hun groei remmen, terwijl ze voor de mens onschadelijk zijn. * **Productie:** Veel antibiotica worden geproduceerd door andere micro-organismen, zoals schimmels (bv. penicilline door *Penicillium notatum*). * **Werkingsmechanisme:** Penicilline werkt bijvoorbeeld door de opbouw van de bacteriële celwand te verhinderen. * **Resistentie:** Een significant nadeel is de ontwikkeling van antibioticaresistentie bij micro-organismen (bv. MRSA – meticilline-resistente *Staphylococcus aureus*). #### 4.2.2 Koches postulaten Koches postulaten zijn een reeks criteria die worden gebruikt om de causale relatie tussen een specifiek micro-organisme en een specifieke ziekte aan te tonen. Ze vereisen de isolatie van het micro-organisme in een reincultuur, inoculatie in een gastheer, en het opnieuw isoleren van hetzelfde micro-organisme uit de geïnfecteerde gastheer. Dit proces is essentieel voor het aantonen van de rol van bacteriën bij ziekte. --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Prokaryote cel | Een cel die geen celkern bevat; het DNA bevindt zich los in het cytoplasma en er zijn geen afgesloten celorganellen. | | Eukaryote cel | Een cel die wel een celkern (nucleus) en andere membraangebonden organellen bevat, zoals het endoplasmatisch reticulum en mitochondriën. | | Microbiële diversiteit | De verscheidenheid aan verschillende soorten micro-organismen die op aarde voorkomen, inclusief bacteriën, archaea, schimmels en virussen. | | Whittaker | Een wetenschapper die een indeling van levende organismen in vijf rijken (Monera, Protista, Fungi, Plantae, Animalia) voorstelde. | | Filament | Een draadvormige structuur, vaak gebruikt om de morfologie van bacteriën, schimmels of algen te beschrijven. | | Kapsel (bacterieel) | Een slijmerige laag rondom de celwand van sommige bacteriën, die bescherming biedt tegen uitdroging en fagocytose. | | Flagel | Een zweepachtige aanhangsel dat veel micro-organismen gebruiken voor voortbeweging. | | Sporen (bacterieel) | Inactieve, resistente structuren gevormd door bepaalde bacteriën om barre omstandigheden te overleven; ze zijn niet voor voortplanting bedoeld. | | Fungi (schimmels) | Een groep eukaryote organismen die zich voeden door absorptie, inclusief gisten, schimmels en paddenstoelen. | | Gisten | Eéncellige fungi die zich voornamelijk vermenigvuldigen door knopvorming en een belangrijke rol spelen in fermentatieprocessen. | | Celwand | Een structurele laag die zich buiten het celmembraan van een cel bevindt, en die bescherming en stevigheid biedt. De samenstelling verschilt sterk tussen prokaryoten en eukaryoten. | | Cytoplasma | Het celplasma, de gel-achtige substantie die de organellen omringt binnen de celmembraan, exclusief de celkern. | | Organellen | Gespecialiseerde structuren binnen een cel die specifieke functies uitvoeren, zoals mitochondriën voor energieproductie of ribosomen voor eiwitsynthese. | | Linnaeussystematiek | Een classificatiesysteem dat organismen indeelt op basis van hun morfologische en anatomische kenmerken, zoals gebruikt door Carl Linnaeus. | | Binaire naamgeving | Het systeem van wetenschappelijke naamgeving waarbij elke soort wordt aangeduid met twee namen: de geslachtsnaam gevolgd door de soortaanduiding. | | Genus (geslacht) | Een taxonomische rang die een groep van nauw verwante soorten omvat. | | Species (soort) | De basiseenheid van de taxonomische classificatie, bestaande uit organismen die zich onderling kunnen voortplanten en vruchtbare nakomelingen kunnen produceren. | | Biovar (biotype) | Een groep organismen binnen een soort die vergelijkbare biochemische eigenschappen vertonen. | | Serovar (serotype) | Een groep organismen die door middel van serologische tests als identiek kunnen worden aangetoond, vaak gebaseerd op de aanwezigheid van specifieke antigenen. | | Stam | Alle individuen van een soort die ontstaan zijn uit één enkele cel door deling; dit zijn genetisch identieke klonen. | | Dwarsdeling | De primaire methode van aseksuele voortplanting bij bacteriën, waarbij de cel zich in tweeën splitst na verdubbeling van het genetisch materiaal. | | Generatietijd | De tijd die een bacterie nodig heeft om zich één keer te delen, wat resulteert in een verdubbeling van het aantal cellen. | | Kolonievormende eenheid (KVE) | Een term die gebruikt wordt om het aantal levende micro-organismen in een monster te kwantificeren, gebaseerd op het aantal zichtbare kolonies dat ontstaat na inoculatie op een voedingsbodem. | | Conjugatie | Een proces waarbij genetisch materiaal wordt overgedragen van de ene bacterie naar de andere door direct cel-tot-cel contact, vaak via een plasmide. | | Transformatie | Het proces waarbij een bacterie genetisch materiaal uit de omgeving opneemt en in zijn eigen genoom integreert. | | Transductie | Het proces waarbij genetisch materiaal van de ene bacterie naar de andere wordt overgedragen via een bacteriofaag (een virus dat bacteriën infecteert). | | Psychrofiel | Een organisme dat optimaal groeit bij lage temperaturen, meestal rond de 15°C of lager. | | Mesofiel | Een organisme dat optimaal groeit bij gematigde temperaturen, meestal tussen 20°C en 45°C. | | Thermotroof | Een organisme dat groeit bij verhoogde temperaturen, maar niet per se extreem hoog. | | Thermofiel | Een organisme dat optimaal groeit bij hoge temperaturen, meestal boven de 45°C. | | Aeroob | Een organisme dat zuurstof nodig heeft voor zijn stofwisseling. | | Anaeroob | Een organisme dat niet in aanwezigheid van zuurstof kan groeien, of waarbij zuurstof schadelijk is voor zijn stofwisseling. | | Facultatief anaeroob | Een organisme dat zowel in aanwezigheid van zuurstof als in afwezigheid daarvan kan groeien, maar de voorkeur geeft aan zuurstof. | | Microaerofiel | Een organisme dat zuurstof nodig heeft voor zijn stofwisseling, maar alleen bij lage concentraties (minder dan atmosferische concentraties). | | pH | Een maat voor de zuurgraad of alkaliteit van een oplossing, gemeten op een schaal van 0 tot 14. | | Neutrofiel | Een organisme dat optimaal groeit bij een neutrale pH, rond de 7. | | Acidofiel | Een organisme dat optimaal groeit bij lage pH-waarden (zure omstandigheden). | | Alkalifiel (alkalofiel) | Een organisme dat optimaal groeit bij hoge pH-waarden (alkalische omstandigheden). | | Osmotische druk | De druk die nodig is om de osmose van water over een semipermeabel membraan te stoppen; gerelateerd aan de concentratie van opgeloste stoffen aan beide zijden. | | Wateractiviteit ($a_w$-waarde) | De hoeveelheid "vrij" water in een product dat beschikbaar is voor microbiële groei, uitgedrukt als een fractie van de wateractiviteit van zuiver water (waarbij 1 de maximale waarde is). | | Halotolerant | Een organisme dat enige tolerantie heeft voor hoge zoutconcentraties, maar niet noodzakelijkerwijs optimaal groeit bij deze omstandigheden. | | Halofiel | Een organisme dat zout vereist voor optimale groei en zich heeft aangepast aan hoge zoutomgevingen. | | Extremofiel | Een organisme dat gedijt onder extreme omgevingsomstandigheden, zoals extreem hoge of lage temperaturen, hoge zoutgehaltes of hoge druk. | | Metabolisme | De totale chemische processen die plaatsvinden in een levend organisme om leven te ondersteunen. | | Koolstofbron (C-bron) | Een stof die koolstof levert voor de synthese van organische moleculen in een organisme. | | Energiebron | Een stof of proces dat de energie levert die nodig is voor metabole activiteiten. | | Autotroof | Een organisme dat zijn eigen organische verbindingen kan synthetiseren uit anorganische bronnen, zoals CO2, en daarbij energie haalt uit licht of chemische reacties. | | Heterotroof | Een organisme dat zijn koolstof en energie verkrijgt uit de consumptie van organische verbindingen. | | Fototroof | Een organisme dat licht gebruikt als energiebron voor zijn metabolisme. | | Lithotroof | Een organisme dat anorganische stoffen als elektronendonor gebruikt voor zijn metabolisme. | | Organotroof | Een organisme dat organische stoffen als elektronendonor gebruikt voor zijn metabolisme. | | Taxonomie | De wetenschap die zich bezighoudt met de classificatie, benoeming en ordening van organismen. | | Gramkleuring | Een differentiële kleuringstechniek die bacteriën onderverdeelt in twee hoofdgroepen (Gram-positief en Gram-negatief) op basis van de samenstelling van hun celwand. | | Gram-positief (G+) | Bacteriën die de Gram-kleurstof vasthouden en paarsblauw kleuren, gekenmerkt door een dikke laag peptidoglycaan in hun celwand. | | Gram-negatief (G-) | Bacteriën die de Gram-kleurstof niet vasthouden en rozerood kleuren na ontkleuring, gekenmerkt door een dunne laag peptidoglycaan omgeven door een buitenmembraan. | | Peptidoglycaan | Een polymeer dat een cruciaal bestanddeel vormt van de celwanden van de meeste bacteriën, en dat stevigheid en bescherming biedt. | | Fenotypische indeling | Classificatie van organismen op basis van waarneembare eigenschappen (fenotype), zoals morfologie, biochemische reacties en fysiologische kenmerken. | | Fylogenetische indeling | Classificatie van organismen gebaseerd op hun evolutionaire verwantschap en genetische geschiedenis. | | Sterilisatie | Een proces waarbij alle micro-organismen, inclusief sporen, worden gedood of verwijderd, meestal door hitte of chemische middelen. | | Pasteurisatie | Een hittebehandeling die wordt toegepast op vloeistoffen om schadelijke micro-organismen te doden en de houdbaarheid te verlengen, zonder het product drastisch te veranderen. | | Autoclaaf | Een apparaat dat stoom onder druk gebruikt om materialen te steriliseren. | | Bacteriofaag | Een virus dat specifiek bacteriën infecteert. | | Antibiotica | Medicijnen die worden gebruikt om bacteriële infecties te bestrijden door bacteriën te doden of hun groei te remmen. | | Penicilline | Een antibioticum dat oorspronkelijk werd geproduceerd door de schimmel Penicillium en effectief is tegen veel bacteriën door de synthese van peptidoglycaan te verstoren. | | Resistentie (antibiotica) | Het vermogen van micro-organismen om de effecten van een antibioticum te weerstaan, waardoor het medicijn minder of niet effectief is. | | Koch-postulaten | Vier criteria opgesteld door Robert Koch om een oorzakelijk verband aan te tonen tussen een specifiek micro-organisme en een bepaalde ziekte. | | Reincultuur | Een kweek van micro-organismen die alleen uit één enkele soort of stam bestaat. | | Voedingsbodem | Een medium dat voedingsstoffen bevat die nodig zijn voor de groei van micro-organismen in een laboratoriumkweek. | | ATP (adenosinetrifosfaat) | Een energiedragermolecuul in cellen dat een sleutelrol speelt bij energieoverdracht in metabole processen. | | Hydrolyse | Een chemische reactie waarbij water wordt gebruikt om een verbinding te splitsen in twee of meer kleinere moleculen. | | Glycolyse | Het metabole pad dat glucose afbreekt tot pyruvaat, waarbij ATP en NADH worden geproduceerd. | | Fotosynthese | Het proces waarbij organismen, zoals planten en algen, lichtenergie gebruiken om koolstofdioxide en water om te zetten in glucose en zuurstof. | | Katabolisch pathway | Een reeks biochemische reacties die complexe moleculen afbreken tot eenvoudigere, waarbij energie vrijkomt. | | Anabolisch pathway | Een reeks biochemische reacties die eenvoudige moleculen opbouwen tot complexere, waarbij energie wordt verbruikt. | | Fermentatie | Een metabool proces dat anaeroob verloopt en waarbij organische moleculen onvolledig worden afgebroken om energie te produceren. |