cursus microbiologie I_theorie_blt_2526 (2).pdf

# Indeling en basale kenmerken van micro-organismen Hieronder volgt een gedetailleerde samenvatting over de indeling en basale kenmerken van micro-organismen, speciaal samengesteld voor uw examenstudie. ## 1. Indeling en basale kenmerken van micro-organismen Microbiologie bestudeert micro-organismen, levende wezens die enkel met een microscoop waargenomen kunnen worden en variëren in grootte van nanometers tot micrometers. Deze organismen komen overal voor en spelen cruciale rollen in ecosystemen, zoals bodemvruchtbaarheid, menselijke gezondheid en waterzuivering [6](#page=6). ### 1.1 Groepen van micro-organismen Micro-organismen worden hoofdzakelijk ingedeeld in vijf groepen: bacteriën, algen, protozoa, fungi en virussen. Hoewel ze in grootte variëren en verschillende bestuderingstechnieken vereisen, delen ze het kenmerk dat ze klein zijn [6](#page=6) [7](#page=7). #### 1.1.1 Bacteriën en Archaea Bacteriën zijn prokaryote organismen, wat betekent dat ze geen echte celkern of membraanomgeven organellen bezitten. Sinds 1970 wordt onderscheid gemaakt tussen archaea (oer-bacteriën), vaak gevonden in extreme omgevingen en met een metabolisme dat meer verwant is aan eukaryoten, en (eu)bacteriën (echte bacteriën). Medisch belangrijke bacteriën en die gebruikt in humane toepassingen behoren tot de echte bacteriën. De (eu)bacteriën, archaea en eukaryoten vormen de drie domeinen van het leven, wat de basis is voor de indeling van de 'boom van het leven' die genetische verwantschap aantoont [7](#page=7) [8](#page=8). #### 1.1.2 Algen, Fungi en Protozoa Algen, fungi en protozoa zijn, net als planten en dieren, eukaryote organismen. Dit houdt in dat ze een echte celkern en membraanomgeven organellen hebben [7](#page=7). * **Algen:** Dit zijn diverse eukaryoten met een celwand die aan fotosynthese doen [7](#page=7). * **Protozoa:** Eéncellige eukaryoten zonder celwand die hun organisch materiaal heterotroof verkrijgen (dus niet aan fotosynthese doen) [7](#page=7). * **Fungi (Schimmels):** Deze hebben een celwand van chitine en zijn heterotroof. Ze worden onderverdeeld in ééncellige gisten en meercellige schimmels [7](#page=7). #### 1.1.3 Virussen Virussen zijn strikt genomen geen levende wezens omdat ze geen celstructuur hebben en zich niet zelfstandig kunnen voortplanten. Ze bestaan uit genetisch materiaal (DNA of RNA) omgeven door een eiwitmantel en zijn niet terug te vinden in de 'boom van het leven' [8](#page=8). > **Tip:** De evolutie van eukaryoten uit prokaryoten via endosymbiose is een cruciaal concept. Let op de rol van kernvorming door instulping van de celmembraan en de opname van prokaryoten die mitochondriën en chloroplasten werden [10](#page=10) [11](#page=11). ### 1.3 Prokaryoten versus eukaryoten Het fundamentele verschil tussen prokaryoten en eukaryoten ligt in hun celstructuur en organisatie [9](#page=9). | Kenmerk | Prokaryoot | Eukaryoot | | :------------- | :--------------------------------------------- | :--------------------------------------------------------------------- | | Grootte | Kleiner | Groter | [10](#page=10). | DNA | Eén circulair DNA, los in cytoplasma | Meerdere lineaire DNA-moleculen, aanwezig in de celkern | [10](#page=10). | Organellen | Geen membraanomgeven organellen | Aanwezig, zoals kern, mitochondriën, chloroplasten | [10](#page=10). | Ribosomen | Klein (70S) | Groot (80S) | [10](#page=10). | Celwand | Complex | Eenvoudiger, indien aanwezig (bv. bij planten en fungi) | [10](#page=10). | Groepen | Bacteriën, Archaea | Algen, Protozoa, Fungi, Dieren, Planten | [10](#page=10). De endosymbiose-theorie verklaart het ontstaan van eukaryote celorganellen (mitochondriën en chloroplasten) uit opgenomen prokaryoten, wat ondersteund wordt door hun eigen DNA en 70S-ribosomen [10](#page=10) [11](#page=11). ### 1.4 Nomenclatuur Nomenclatuur, of naamgeving, zorgt voor een eenduidige benaming van levende organismen. Elke soort wordt aangeduid met een dubbele Latijnse naam [11](#page=11): * **Genusnaam:** De eerste naam, met een hoofdletter, verwijst naar het geslacht. Deze kan gebaseerd zijn op de ontdekker, een eigenschap of de vorm (bv. *Escherichia*, *Staphylococcus*, *Vibrio*) [11](#page=11). * **Soortnaam (specific epithet):** De tweede naam, met een kleine letter, is beschrijvend en kan verwijzen naar de vindplaats, kleur of vorm (bv. *aureus*, *coli*, *cholerae*) [11](#page=11). Vaak wordt de genusnaam afgekort tot de eerste letter (bv. *E. coli*, *S. aureus*). Latijnse namen worden in getypte teksten cursief gezet. Naast de wetenschappelijke namen worden in de microbiologie ook triviaalnamen gebruikt (bv. 'gonokok' voor *Neisseria gonorrhoeae*) [11](#page=11). ### 1.5 Taxonomie Taxonomie richt zich op het rangschikken van organismen in groepen op basis van hun gelijkenissen en verschillen. Dit leidt tot een classificatie die de genetische verwantschap weerspiegelt, met de drie domeinen (bacteriën, archaea, eukaryoten) als eerste onderverdeling. Voor verdere classificatie worden verschillende technieken gebruikt [12](#page=12) [8](#page=8): * **Morfologie:** Bestudeert de vorm en structuur van organismen, zowel inwendig als uitwendig, zoals celvorm en de inplanting van zweepdraden. Kleuringen (bv. Gram-kleuring) en het uitzicht van kolonies op voedingsbodems zijn hierbij behulpzaam, maar structurele gelijkenissen wijzen niet altijd op verwantschap [12](#page=12). * **Biochemische testen:** Differentiatie op basis van groeivoorwaarden (bv. zuurstofbehoefte, optimale temperatuur en pH) en biochemische kenmerken (metabolieten, enzymproductie, koolstofbron-voorkeur, fermentatieproducten). Deze testen zijn vaak vereenvoudigd tot kleurreacties of teststrips voor snelle identificatie [12](#page=12). * **Serologie:** Onderzoekt de reactie van organismen met specifieke antistoffen, wat cruciaal is voor identificatie [12](#page=12). * **Genetische analyse (DNA-sequencing):** Spoort specifieke sequenties in het DNA op om genetische overeenkomsten te evalueren. Dit is de meest gebruikte methode om verwantschappen te bepalen en vormt de basis voor fylogenetische bomen [13](#page=13). > **Tip:** Herken dat morfologische kenmerken nuttig zijn, maar dat biochemische en genetische methoden noodzakelijk zijn voor een betrouwbare classificatie vanwege het risico op convergente evolutie. --- # Morfologie, bouw en groei van bacteriën Dit deel behandelt de diverse vormen van bacteriën, de structuur van de bacteriecel (cytoplasma, kernzone, membraan, celwand, flagellen, etc.), hun reproductie via binaire deling, en de verschillende groeifasen in een batch cultuur. ### 2.1 Bacteriële vorm De morfologie bestudeert de vorm van organismen en vereist microscopisch onderzoek. Een standaard lichtmicroscoop is voldoende om bacteriën (1-20 µm) zichtbaar te maken, maar kleuringen zijn nodig voor beter contrast. Enkelvoudige kleuringen visualiseren de algemene vorm en groepering, terwijl differentiële kleuringen zoals de gramkleuring onderscheid maken tussen bacterietypes. Omdat levende cellen niet gekleurd kunnen worden, worden bacteriën meestal gefixeerd met hitte, wat ze doodt maar hun vorm zichtbaar maakt [30](#page=30). Hoewel morfologisch identieke bacteriën sterk kunnen verschillen in eigenschappen, is de morfologische variëteit beperkt. Identificatie gebeurt daarom voornamelijk op basis van metabolisme, met name het energiemetabolisme [30](#page=30). #### 2.1.1 Indeling naar uitwendige vorm Bacteriën worden ingedeeld in vier hoofdcategorieën op basis van hun uitwendige vorm [30](#page=30): * **Kokken:** Bolronde cellen. * **Monokokken:** Alleenstaande bollen [31](#page=31). * **Diplokokken:** Twee bollen, soms met slijmlaag (bv. *Neisseria gonorrhoeae*, *Neisseria meningitidis*) [31](#page=31). * **Streptokokken:** Ketens van bollen (bv. *Streptococcus pyogenes*) [31](#page=31). * **Stafylokokken:** Trossen (bv. *Staphylococcus aureus*) [31](#page=31). * **Tetraden:** Groepen van vier bollen in een vierkant (bv. *Gaffkya*) [32](#page=32). * **Sarcina:** Groepen van acht bollen in een kubus (bv. *Sarcina ventriculi*) [32](#page=32). * **Bacillen:** Staafvormige bacteriën. * **Monobacillen:** Alleenstaande staafjes (meest voorkomend) (bv. *Pseudomonas aeruginosa*, *Escherichia coli*, *Salmonella species*) [32](#page=32). * **Streptobacillen:** Ketens van staafjes (bv. *Bacillus cereus*) [32](#page=32). * **Spiraalvormige bacteriën:** Helicoïdale structuur. * **Spirillen:** Dikker, rigide celwand, uitwendige polaire flagellen (bv. *Campylobacter jejuni*) [33](#page=33). * **Spirochaeten:** Langer, dunner, flexibel, interne zweepdraad (bv. *Treponema pallidum*, *Borrelia burgdorferi*) [33](#page=33). * **Vibrio:** Kommavormig, gedeeltelijke draaiing (bv. *Vibrio cholerae*) [33](#page=33). * **Filamenteuze bacteriën:** Groeien als vertakte filamenten, vergelijkbaar met schimmels. Kunnen uiteenvallen in kokken of bacillen. Belangrijke producenten van antibiotica (bv. *Actinomyces*) [33](#page=33). #### 2.1.2 Afmetingen van bacteriën * Kokken: diameter 1 µm [33](#page=33). * Bacillen: diameter 0.5-1 µm, lengte 1-3 µm [33](#page=33). * Spirillen: diameter 1.5 µm, lengte 15 µm [33](#page=33). * Spirochaeten: diameter 0.15 µm, lengte tot 300 µm [33](#page=33). Bacteriën zijn kleiner dan eukaryoten omdat ze geen kern of celorganellen hebben, wat resulteert in een grotere oppervlakte/volume verhouding voor snellere opname en vermenigvuldiging [33](#page=33). ### 2.2 Bouw van de bacteriecel De bacteriecel bestaat uit het cytoplasma, de kernzone, de cytoplasmatische membraan, de celwand, een eventuele slijmlaag en zweepdraden [34](#page=34). #### 2.2.1 Het cytoplasma Het cytoplasma is een viskeuze, waterige massa (>90% water) omgeven door de membraan en celwand. Het bevat de kernzone, ribosomen, en soms korrels (inclusies/granules) met reservemateriaal (vetten, koolhydraten, fosfaten, zwavel) dat osmotisch inactief is. Het celmetabolisme vindt hier plaats, wat cruciaal is voor identificatie [34](#page=34). ##### 2.2.1.1 Ribosomen Bacteriële ribosomen zijn van het 70S-type, opgebouwd uit 30S en 50S componenten, in tegenstelling tot eukaryote 80S ribosomen. De Svedberg-eenheid (S) geeft de sedimentatiesnelheid aan. Ribosomen, bestaande uit rRNA en eiwitten, zijn de site van eiwitsynthese (translatie). Ze binden aan mRNA om eiwitten te produceren. Antibiotica kunnen de eiwitsynthese remmen door zich aan 70S ribosomen te binden, wat ze nuttig maakt tegen bacteriën maar niet tegen eukaryote cellen [34](#page=34). ##### 2.2.1.2 Koolhydraten en vetten als reserve * **Koolhydraten:** Zetmeel of glycogeen, polymeren van glucose, opgeslagen als korreltjes en kleurbaar met lugol [35](#page=35). * **Vetten:** Poly-β-hydroxyboterzuur bij bacteriën, in tegenstelling tot triglyceriden bij eukaryoten. Zichtbaar als lichtbrekende korrels en kleurbaar met sudanzwart [35](#page=35). Bacteriën slaan óf koolhydraten óf vetten op, soms beide. Actieve cellen hebben weinig reserves, maar bouwen deze op bij groeiremming [36](#page=36). ##### 2.2.1.3 Anorganische granules * **Volutinekorrels:** Bevatten polyfosfaten, energierijke moleculen voor nucleïnezuur- en fosfolipidensynthese. Worden gebruikt voor fosfaatverwijdering uit afvalwater [36](#page=36). * **Zwavelglobules:** Opgehoopte zwavel door oxidatie van sulfide, dient als energiebron. Wordt verder geoxideerd tot sulfaat [36](#page=36). #### 2.2.2 De cytoplasmatische membraan De bacteriemembraan bestaat voor 50% uit fosfolipiden en 50% uit eiwitten. Fosfolipiden hebben een hydrofiele kop en twee hydrofobe staarten, wat de vorming van een dubbellaag mogelijk maakt. Bacteriële membranen bevatten meer en diversere eiwitten dan eukaryote membranen. De 8 nm dikke membraan bepaalt sterk de cel eigenschappen [36](#page=36) [37](#page=37). Functies van de membraan: * **Barrière en transport:** Semi-permeabel, reguleert in- en uitgaande stoffen [38](#page=38). * **Passief transport:** Diffusie door de lipidedubbellaag of via carriers/kanalen (bv. O₂, H₂O, CO₂) [38](#page=38). * **Actief transport:** Tegen concentratiegradiënt in, met ATP-verbruik (bv. H⁺ pomp, Na⁺, glucose) [38](#page=38). * **Energieproductie:** Elektrontransportketen vindt hier plaats, vergelijkbaar met mitochondriën in eukaryoten [39](#page=39). * **DNA-replicatie, lipide- en celwandsynthese:** Deze processen vinden plaats aan de membraan door het ontbreken van specifieke organellen [39](#page=39). Eiwitdenaturerende factoren (alcoholen, detergenten) en sommige antibiotica kunnen de membraanfunctie verstoren [39](#page=39). #### 2.2.3 De kernzone (nucleoïde) Bacteriën missen een echte kern; hun DNA bevindt zich in de kernzone (nucleoïde). DNA is een dubbelstrengs, spiraalvormig molecuul bestaande uit nucleotiden (deoxyribose, fosfaat, stikstofbase: A, T, G, C). De ketens zijn antiparallel, met waterstofbruggen tussen basenparen (AT, GC). Een gen is een DNA-segment dat codeert voor een eiwit [39](#page=39). RNA is enkelstrengig en bestaat uit nucleotiden met ribose, fosfaat en basen A, U, G, C. Er zijn drie typen: mRNA (draagt genetische code voor eiwitsynthese), rRNA (onderdeel van ribosomen) en tRNA (transporteert aminozuren) [40](#page=40). Het bacteriële genoom bestaat meestal uit één circulair chromosoom met maximaal 5.10⁶ basenparen (ca. 5000 genen). DNA-replicatie verloopt via DNA-polymerase vanaf één oorsprongspunt, waarbij helicase de dubbele helix ontwindt en nieuwe complementaire strengen worden gesynthetiseerd. Transcriptie produceert mRNA, gevolgd door translatie op de ribosomen om eiwitten te vormen. DNA-gyrase speelt een cruciale rol bij het opwinden (superhelix) en ontwinden van het DNA voor replicatie, transcriptie en na replicatie. Sommige antibiotica remmen DNA-gyrase. In tegenstelling tot eukaryoten (gewikkeld rond histonen), ligt bacterieel DNA naakt in het cytoplasma [41](#page=41) [42](#page=42). Introns, niet-coderende sequenties, komen voornamelijk bij eukaryoten voor. Bij prokaryoten kunnen transcriptie en translatie gekoppeld optreden omdat het DNA zich in het cytoplasma bevindt [43](#page=43). Naast het chromosoom kunnen bacteriën plasmiden bevatten: kleine, circulaire, extrachromosomale DNA-moleculen met 10-150 genen die speciale eigenschappen coderen, zoals antibioticaresistentie. Plasmiden worden via conjugatie uitgewisseld en zijn van groot belang in de biotechnologie [43](#page=43). Tabel 2: Vergelijking tussen DNA in eu- en prokaryoten [44](#page=44). #### 2.2.4 De celwand Alle prokaryoten (behalve mycoplasma's en sommige archaea) hebben een celwand, die de celvorm, stevigheid en bescherming biedt. Bij bacteriën is peptidoglycaan (mureïne) de basale structuur, een polymeer van N-acetylglucosamine (G) en N-acetylmuraminezuur (M) met peptideketens. Dit vormt een stevig driedimensionaal netwerk dat osmotische druk kan weerstaan. Lysozym kan de glycosidische bindingen hydrolyseren, en penicilline verhindert de vorming van peptidecrosslinks, wat cellysis kan veroorzaken [45](#page=45) [46](#page=46). Het onderscheid tussen grampositieve en gramnegatieve bacteriën is gebaseerd op de celwandsamenstelling [46](#page=46). * **Grampositieve bacteriën:** Dikke peptidoglycaanlaag (20-50 nm) met teichoïnezuur, dat mogelijk dient voor hechting aan de membraan. Lipoteichoïnezuur heeft een vetzuur voor verankering in de membraan [47](#page=47). * **Gramnegatieve bacteriën:** Zeer dunne peptidoglycaanlaag (2-3 nm) omgeven door een buitenmembraan. De periplasmatische ruimte tussen membraan en buitenmembraan bevat de peptidoglycaanlaag en verteringscomponenten. De buitenmembraan bestaat uit een lipide-dubbellaag met fosfolipiden, lipoproteïnen, porines (transport van kleine moleculen) en lipopolysachariden (LPS) [48](#page=48). * **Lipopolysachariden (LPS):** Bestaan uit O-antigen (induceert antistoffen), core polysacharide en Lipide A (endotoxine) [48](#page=48). De gramkleuring, ontwikkeld door Gram, maakt onderscheid mogelijk: 1. Kleuring met kristalviolet. 2. Behandeling met lugol vormt een complex. 3. Ontkleuring met ethanol verwijdert het complex uit gramnegatieven, maar niet uit grampositieven vanwege de dikke peptidoglycaanlaag [50](#page=50). 4. Tegenkleuring met safranine kleurt de gramnegatieven rood; grampositieven behouden hun paarse kleur [51](#page=51). * **Tip:** Oude culturen kunnen hun gramkarakter wijzigen; verse culturen zijn essentieel [52](#page=52). Grampositief: Meeste kokken, sommige bacillen (*Lactobacillus*), filamenteuze bacteriën [52](#page=52). Gramnegatief: Sommige kokken (*Neisseria*), gramnegatieve bacillen (*Enterobacterales*), spiraalvormigen [52](#page=52). * **Mycoplasma:** Geen celwand, fragiel, leven intracellulair. Ze kleuren gramnegatief maar zijn niet te classificeren als kokken of bacillen [52](#page=52). * **Mycobacteriën:** Hebben een specifieke celwand met mycolzuren die gramkleuring verhindert. Ze worden opgespoord met zuurvaste kleuring [53](#page=53). #### 2.2.5 Slijmlaag of kapsel Een viskeuze laag (slijmlaag: flexibel, kapsel: stijf) aan de buitenkant van de celwand, bestaande uit polysachariden of een mengsel van polysachariden en eiwitten [53](#page=53). Functies: * **Bescherming:** Tegen uitdroging, fagocytose [54](#page=54). * **Reservevoedselopslag:** Extracellulair [54](#page=54). * **Hechting:** Helpt aan oppervlakken (bv. *Streptococcus mutans* bij tandcariës) [54](#page=54). * **Biofilmvorming:** Creëert een laag micro-organismen aan een oppervlak [54](#page=54). Diktes >0.2 µm zijn zichtbaar met een lichtmicroscoop, beter na negatieve kleuring met nigrosine. Bacteriën met een kapsel vormen S-type (smooth) kolonies; dunne slijmlagen geven R-type (rough) kolonies. Xanthaan, een verdikkingsmiddel, wordt geïsoleerd uit de slijmlaag van *Xanthomonas campestris* [54](#page=54). #### 2.2.6 Flagellen en fimbriae * **Flagellen (zweepdraden):** Lange, draadvormige uitsteeksels voor beweging, voornamelijk bij staafvormigen en spirillen. Bestaan uit flagelline [55](#page=55). * **Bouw:** Ontspringen uit basale lichaampjes in de celwand en membraan. Roterende beweging als propeller [55](#page=55). * **Aantal en inplanting:** Monotriche (één polaire), amfitriche (één aan elke pool), lofotriche (meerdere polair), peritriche (rondom) [56](#page=56). * **Detectie:** Fasecontrastmicroscopie of specifieke kleuringen. Motiliteit wordt getest in levende preparaten of halfvloeibare agar [56](#page=56). * **Pili (fimbriae, trilharen):** Korte, draadvormige uitsteeksels, voornamelijk bij gramnegatieven. Gemaakt van piline, talrijk, kort en dun [57](#page=57). * **Functies:** Hechting, soms beweging [57](#page=57). * **Sexpili:** Lange pili voor DNA-overdracht (conjugatie) [57](#page=57). * **Detectie:** Elektronmicroscoop [57](#page=57). Sommige bacteriën bewegen via gasvacuolen of door glijden over een oppervlak via secretie van polysachariden. Actieve, gerichte beweging als reactie op een prikkel is taxis (bv. fototaxis, chemotaxis) [58](#page=58). #### 2.2.7 Endosporen Bepaalde bacteriën (vooral grampositieven zoals *Bacillus* en *Clostridium*) kunnen zich omvormen tot endosporen in ongunstige omstandigheden. Dit is een inactieve, niet-reproductieve staat met minimaal metabolisme. Endosporen zijn zeer resistent tegen hitte, koude, droogte en chemicaliën dankzij een dikke sporewand en laag watergehalte. Bij normalisatie van de omstandigheden ontkiemen ze tot vegetatieve cellen. Sporen kunnen uren koken weerstaan en vereisen autoclaveren (120°C, 15 min) voor vernietiging. Tyndalisatie is een alternatief voor hittegevoelige producten [59](#page=59) [60](#page=60). * **Tip:** Endosporen mogen niet verward worden met schimmelsporen, die voortplantingsstructuren zijn [59](#page=59). ### 2.3 Bacteriële deling Bacteriën vermenigvuldigen zich voornamelijk via binaire deling (fissie). De moedercel groeit, verdubbelt haar DNA, en splitst zich in twee identieke dochtercellen. DNA-replicatie vereist relaxatie van de superhelix door DNA-gyrase. De celwand wordt continu bijgemaakt tijdens de deling, wat een doelwit is voor antibiotica zoals penicilline [62](#page=62) [63](#page=63). Het delingsvlak bepaalt de groeperingswijze: deling in hetzelfde vlak leidt tot diplokokken of streptokokken; willekeurige delingen leiden tot stafylokokken [63](#page=63). #### 2.3.1 Generatietijd Onder optimale omstandigheden is de tijd tussen twee delingen constant: de generatietijd (g). Voor *E. coli* is dit 18 minuten, voor *Mycobacterium tuberculosis* 15 uur. Milieuomstandigheden beïnvloeden de generatietijd aanzienlijk [64](#page=64). #### 2.3.2 Bacteriële groei Microbiële groei verwijst naar de toename van het aantal cellen in een populatie [65](#page=65). ##### 2.3.2.1 Groeicurve (batch cultuur) Bij inoculatie in een afgesloten voedingsbodem (batch cultuur) doorloopt de groei vier fasen, zichtbaar door het logaritme van het aantal levende cellen in functie van de tijd [65](#page=65). * **Latente (lag) fase:** Periode tussen inoculatie en start van groei. Geen toename van cellen; bacteriën wennen aan het medium. Duurt kort bij vergelijkbare omstandigheden [66](#page=66). * **Log fase (exponentiële fase):** Cellen groeien aan maximale, constante snelheid bepaald door de generatietijd. Dit wordt weergegeven door de formule $N_t = N_0 \times 2^n$ of $\log N_t = \log N_0 + n \log 2$. Het medium raakt uitgeput en metabolieten stapelen zich op, waardoor deze fase beperkt is [66](#page=66). * **Stationaire fase:** Aantal levende cellen is constant. Geboorte- en sterftecijfers zijn gelijk. Dit gebeurt door voedseltekort en toxische metabolieten. Alleen de sterkste cellen overleven [66](#page=66). * **Log sterfte fase:** Cellen sterven logaritmisch af doordat het medium volledig is uitgeput en reserves zijn opgebruikt [66](#page=66). ### 2.4 Morfologische classificatie Bacteriën worden ingedeeld op basis van vorm en gramtype [61](#page=61): Tabel 3: Indeling van bacteriën op basis van morfologie [61](#page=61). * **Kokken:** * Streptokokken (+), ketens, bv. *Streptococcus pyogenes*. * Stafylokokken (+), trossen, bv. *Staphylococcus aureus*. * Sarcina (+), per 8, bv. *Sarcina lutea*. * *Neisseria* (-), paren, bv. *Neisseria meningitidis*. * *Veillonella* (-), klein, paren/trossen, bv. *Veillonella parvula*. * **Bacillen:** * Zuurvaste bacillen (nvt), bv. *Mycobacterium tuberculosis*. * Grampositieve sporenvormers (+), bv. *Bacillus* (bv. *B. anthrax*), *Clostridium* (bv. *C. tetani*). * Grampositieve niet-sporenvormers (+), bv. *Corynebacterium diphtheriae*, *Lactobacillus*, *Listeria*. * Gramnegatieve bacillen (-), bv. *Pseudomonas*, *Enterobacterales* (bv. *Escherichia coli*, *Salmonella Typhi*). * **Vibrionen:** (-), bv. *Vibrio cholerae*. * **Spirillen:** (-), bv. *Campylobacter jejuni*. * **Spirochaeten:** (-), bv. *Borrelia*, *Treponema*. * **Mycoplasma’s:** (-), bv. *Mycoplasma pneumoniae*. * **Filamenteuze bacteriën:** (+), bv. Actinomyceten. --- # Bacteriële identificatie en metabolisme Dit onderwerp verkent de methoden voor bacteriële identificatie, inclusief morfologische en biochemische kenmerken, en beschrijft de fundamentele metabole processen zoals ademhaling, fermentatie en fototrofie, evenals de invloed van cultuurvoorwaarden [65-118. ### 3.1 Bacteriële groei Microbiële groei wordt gedefinieerd als de toename van het aantal cellen in een populatie. In een batchcultuur (afgesloten medium) doorloopt een bacteriële populatie vier fasen [66](#page=66): * **Latente (lag) fase:** De periode tussen inoculatie en de start van de groei, waarin de bacteriën zich aanpassen aan het nieuwe medium [66](#page=66). * **Log (exponentiële) fase:** Cellen groeien aan een maximale en constante snelheid, bepaald door de generatietijd. Deze fase is kort door uitputting van het medium en opstapeling van metabolieten. De relatie tussen het aantal cellen ($N_t$) op tijdstip $t$, het oorspronkelijke aantal cellen ($N_0$) en het aantal delingen ($n$) wordt gegeven door [66](#page=66): $$N_t = N_0 \times 2^n$$ of in logaritmische vorm: $$ \log N_t = \log N_0 + n \log 2 $$. De generatietijd ($g$) relateert de tijd ($t$) aan het aantal delingen ($n$) door $t = n \cdot g$ [65](#page=65) [66](#page=66). * **Stationaire fase:** Het aantal levende cellen is constant doordat de sterfte gelijk is aan de groei, veroorzaakt door gebrek aan voedingsstoffen en toxische metabolieten [66](#page=66). * **Log sterfte fase:** Cellen sterven logaritmisch af door uitputting van het medium en de opgebruikte reservematerialen [66](#page=66). > **Tip:** De duur van de lagfase wordt beïnvloed door de omstandigheden van de vorige cultuur, de grootte van het inoculum en of het inoculum uit de logfase afkomstig is [66](#page=66). Een continue cultuur, met continue aanvoer van vers medium en afvoer van oud medium, zorgt voor constante, optimale omstandigheden en voortdurende groei aan maximale snelheid [67](#page=67). ### 3.2 Metabolisme Metabolisme omvat alle chemische reacties in een cel en wordt onderverdeeld in anabolisme (opbouw) en katabolisme (afbraak) [68](#page=68). * **Katabolisme:** Afbraak van grote moleculen tot kleinere, waarbij energie wordt vrijgezet en opgeslagen als ATP. Dit gebeurt via de overdracht van elektronen naar een elektronenacceptor [68](#page=68). * **Anabolisme:** Opbouw van grote moleculen uit kleine, waarbij ATP wordt verbruikt [68](#page=68). Organismen worden geclassificeerd op basis van hun koolstofbron en energiebron [69](#page=69) [70](#page=70): * **Koolstofbron:** * **Autotrofen:** Gebruiken anorganische koolstofbronnen, voornamelijk CO$_{2}$ [69](#page=69). * **Heterotrofen:** Gebruiken organische koolstofbronnen zoals suikers, vetten en eiwitten [69](#page=69). * **Energiebron:** * **Fototrofen:** Verkrijgen energie uit licht [69](#page=69). * **Chemotrofen:** Verkrijgen energie uit chemische verbindingen. Chemotrofen worden verder onderverdeeld in [69](#page=69): * **Chemo-organotrofen:** Halen energie uit organische verbindingen door oxidatie, wat leidt tot ATP-aanmaak. Dit kan via aërobe ademhaling, anaërobe ademhaling of fermentatie. Deze zijn altijd heterotroof [70](#page=70). * **Chemo-lithotrofen:** Halen energie uit de oxidatie van anorganische verbindingen (bv. H$_{2}$, H$_{2}$S, NH$_{3}$, Fe$^{2+}$). Dit komt enkel voor bij prokaryoten en ze zijn meestal autotroof [70](#page=70). #### 3.2.1 Oxidatieprocessen Vier hoofdprocessen winnen energie: ademhaling, fermentatie, fototrofie en fotosynthese [72](#page=72). * **Ademhaling (respiratie):** Omzetting van energie uit verbindingen in ATP [72](#page=72). * **Aërobe ademhaling:** Vereist zuurstof (O$_{2}$) als finale elektronacceptor. Elektronen worden via een elektrontransportketen (in het cytoplasmamembraan bij prokaryoten) overgedragen, waarbij protonen over de membraan worden gepompt en ATP wordt gesynthetiseerd via ATP-synthase [72](#page=72). * **Anaërobe ademhaling:** Gebruikt andere finale elektronacceptoren dan O$_{2}$, zoals nitraat, sulfaat of CO$_{2}$. De energieopbrengst is lager dan bij aërobe ademhaling [72](#page=72). * **Fermentatie (gisting):** Een proces waarbij ATP rechtstreeks uit organische bestanddelen (meestal suikers) wordt geproduceerd wanneer externe elektronacceptoren niet beschikbaar zijn. Het organische molecuul dient zowel als elektrondonor als -acceptor. De ATP-opbrengst is veel lager dan bij respiratie. Belangrijke typen zijn [73](#page=73): * Melkzuurfermentatie [74](#page=74). * Gemengde zuurfermentatie [74](#page=74). * Ethanolfermentatie [74](#page=74). * Propionzuurfermentatie [74](#page=74). * **Fototrofie:** Organismen die lichtenergie gebruiken. Pigmentmoleculen absorberen licht, slaan elektronen aan en gebruiken deze energie om een protonengradiënt op te bouwen, wat leidt tot ATP-synthese [74](#page=74). * **Fotosynthese:** Lichtenergie wordt gebruikt om ATP aan te maken, dat vervolgens dient voor de synthese van organische moleculen uit CO$_{2}$ [75](#page=75). * **Oxygene fotosynthese:** Produceert O$_{2}$ (bv. planten, algen, cyanobacteriën) [75](#page=75). * **Anoxygene fotosynthese:** Produceert geen O$_{2}$ (bv. purperen en groene bacteriën), die andere elektrondonoren gebruiken zoals H$_{2}$S [75](#page=75). ### 3.3 Cultuurvoorwaarden Diverse uitwendige factoren beïnvloeden bacteriële groei [75](#page=75). * **Temperatuur:** Elke bacterie heeft een temperatuursinterval (minimum, optimum, maximum) voor groei [75](#page=75). * **Psychrofielen:** Optimum < 20°C [76](#page=76). * **Mesofielen:** Optimum tussen 20-40°C (inclusief menselijke pathogenen) [76](#page=76). * **Thermofielen:** Optimum tussen 40-80°C [76](#page=76). * **Hyperthermofielen:** Optimum > 80°C [76](#page=76). * **Thermotolerante:** Groeien bij lage en hoge temperaturen [76](#page=76). Klinische laboratoria stellen broedstoven vaak in op 37°C [77](#page=77). * **pH:** Bacteriële groei is afhankelijk van het pH-interval. * **Neutrofielen:** Optimum pH 5.5-8.0 [77](#page=77). * **Acidofielen:** Optimum pH < 5.5 [77](#page=77). * **Alkalifielen:** Optimum pH > 8.0 [77](#page=77). De cytoplasmatische pH blijft meestal tussen 6 en 7. Voedingsbodems worden vaak gebufferd om pH-schommelingen te stabiliseren [77](#page=77). * **Zuurstofconcentratie:** Gebaseerd op zuurstofbehoefte worden bacteriën ingedeeld [78](#page=78): * **Obligaat/strikt aërobe:** Hebben zuurstof nodig en doen aan aërobe respiratie. Gevoelig voor H$_{2}$O$_{2}$, bezitten enzymen om dit af te breken. Groeien aan de lucht-water interface [78](#page=78). * **Obligaat/strikt anaërobe:** Kunnen niet groeien in aanwezigheid van zuurstof. Gebruiken fermentatie of anaërobe respiratie. Kunnen H$_{2}$O$_{2}$ niet afbreken en sterven hierdoor. Groeien onderaan in het medium [79](#page=79). * **Facultatief anaërobe:** Groeien met of zonder zuurstof door zowel aërobe als anaërobe metabolisme. Produceren meer ATP via aërobe respiratie, wat leidt tot grotere groei aan de top van de buis. Bezitten H$_{2}$O$_{2}$-neutraliserende enzymen [79](#page=79). * **Micro-aerofiele:** Hebben zuurstof nodig maar te hoge concentraties zijn toxisch. Groeien bij lagere O$_{2}$-concentraties dan in lucht. Bezitten H$_{2}$O$_{2}$-neutraliserende enzymen [79](#page=79). * **Aerotolerante:** Doen aan fermentatie of anaërobe respiratie, maar zijn niet vergiftigd door zuurstof. Groeien overal even sterk en bezitten H$_{2}$O$_{2}$-neutraliserende enzymen [79](#page=79). Superoxide anionen (O$_{2}^{-}$) en waterstofperoxide (H$_{2}$O$_{2}$) zijn toxische bijproducten van zuurstofmetabolisme. Superoxide dismutase zet O$_{2}^{-}$ om in H$_{2}$O$_{2}$, en katalase zet H$_{2}$O$_{2}$ om in water en O$_{2}$ [80](#page=80). * **Osmotische effecten:** Beïnvloed door de concentratie aan opgeloste stoffen [81](#page=81). * **Isotone oplossing:** Gelijke concentratie aan opgeloste stoffen [81](#page=81). * **Hypertone oplossing:** Hogere concentratie in medium, leidt tot waterverlies en celkrimp (plasmolyse) [81](#page=81). * **Hypotone oplossing:** Lagere concentratie in medium, leidt tot wateropname en zwelling van de cel. Bacteriën zijn beter bestand tegen lysis dan dierlijke cellen door hun celwand [82](#page=82). Halofiele micro-organismen vereisen hoge zoutconcentraties, terwijl halotolerante micro-organismen bij zowel standaard als hogere zoutconcentraties groeien. Osmosiele micro-organismen groeien goed in hoge suikerconcentraties [81](#page=81). ### 3.4 Voedingsbodems Voedingsbodems voorzien micro-organismen van noodzakelijke nutriënten voor groei [83](#page=83). * **Ingrediënten:** * **Koolstofbron:** Essentieel voor celcomponenten [83](#page=83). * **Stikstofbron:** Kan anorganisch (bv. NH$_{4}^{+}$, NO$_{3}^{-}$, N$_{2}$) of organisch (aminozuren, nucleïnezuren) zijn. Stikstoffixatie is het proces waarbij N$_{2}$ wordt gereduceerd tot ammonium. Peptonen zijn gezuiverde stikstofbronnen [83](#page=83) [84](#page=84). * **Groeifactoren:** Organische componenten nodig voor specifieke organismen (bv. vitamines) [83](#page=83). * **Gistextract:** Rijke bron van aminozuren, peptiden, vitamines, koolhydraten en zouten [84](#page=84). * **Koolhydraten:** Gebruikt als energiebron en om groei te versnellen. Koolhydraatvergisting is belangrijk voor differentiatie [84](#page=84). * **Bloed en serum:** Nodig voor moeilijk te kweken micro-organismen, toegevoegd na sterilisatie van het medium [85](#page=85). * **Buffers:** Stabiliseren de pH [85](#page=85). * **NaCl:** Gebruikt voor gepaste osmotische druk [85](#page=85). * **Vaste en vloeibare bodems:** * **Vloeibaar medium (bouillon):** Stoffen zijn opgelost; groei zichtbaar als neerslag, vlies of troebeling. Gebruikt voor snelle kweek of bestudering van mobiliteit en zuurstofbehoefte [86](#page=86). * **Vast medium:** Groei zichtbaar als kolonies (zichtbare celhopen uit één moedercel). Gebruikt voor identificatie, het verkrijgen van reinculturen en tellingen. Typische kenmerken van kolonies zijn vorm, dikte, kleur, rand en consistentie. Vaste media worden verkregen door toevoeging van waterbindende stoffen zoals agar (polysacharide, smelt bij 90°C) of gelatine (eiwit, smelt bij 22°C). Silica-gel wordt gebruikt voor autotrofe bacteriën. Vaste media kunnen als agarplaat, schuine agarbodem (slant) of rechte agarbodem (stab, deep) worden aangeboden [86](#page=86) [87](#page=87). * **Halfvast medium:** Bevat 0.5% agar, gebruikt voor bepaling van motiliteit en zuurstofbehoefte [88](#page=88). * **Indeling voedingsbodems op basis van samenstelling:** * **Gedefinieerd medium:** Exact gekende chemische samenstelling [89](#page=89). * **Complex medium:** Exacte samenstelling onbekend door toevoeging van extracten [89](#page=89). * **Algemene/universele voedingsbodem:** Rijk medium voor groei van een breed scala aan micro-organismen (bv. nutriëntagar, bloedagar) [89](#page=89). * **Selectieve voedingsbodem:** Onderrukt groei van specifieke bacteriën om andere te isoleren (bv. MacConkey agar, Mannitol Salt Agar) [89](#page=89). * **Differentiële voedingsbodem:** Maakt onderscheid tussen bacteriesoorten met behulp van indicatoren (bv. MacConkey agar, Mannitol Salt Agar, bloedagar) [89](#page=89). * **MacConkey agar:** Selectief (remt grampositieve bacteriën) en differentiërend (onderscheid tussen lactose-fermentoren (roze kolonies) en non-fermentoren (witte kolonies)) [89](#page=89) [90](#page=90). * **Mannitol Salt agar (MSA):** Selectief (hoge zoutconcentratie remt gramnegatieven, selecteert stafylokokken) en differentiërend (mannitolfermentatie: gele kolonies; geen fermentatie: rode kolonies) [91](#page=91) [92](#page=92). * **Bloedagar:** Universeel en differentiërend (hemolyse: α-groen/bruin, β-helder, γ-geen verkleuring) [91](#page=91) [93](#page=93). ### 3.5 Aanleggen van een reincultuur Een uitzuiveringsent op een vaste bodem leidt tot gescheiden kolonies, die gebruikt worden voor het aanleggen van een reincultuur [93](#page=93). ### 3.6 Kweken van anaerobe bacteriën Speciale technieken zijn nodig om zuurstof uit te sluiten of te verminderen, zoals volledig gevulde, luchtdicht afgesloten media, toevoeging van reductoren (bv. thioglycolaat), of gebruik van anaerobe containers (bv. Gaspack systeem) [94](#page=94). ### 3.7 Bewaren van bacteriën * **Koelkast (4°C):** Enkele weken houdbaar [95](#page=95). * **Invriezen (-20°C tot -80°C):** Gebruik van cryoprotectanten zoals glycerol (20%) beschermt tegen vriesbeschadiging. Vloeibare stikstof (-196°C) voor lange bewaartijden [96](#page=96). * **Vriesdrogen (lyofilisatie):** Langdurige bewaring (jaren) met speciale apparatuur en cryoprotectanten (bv. sucrose) [96](#page=96). ### 3.8 Teltechnieken * **Telkamer:** Directe microscopische telling in een volume-eenheid. Nadeel: dode cellen worden meegeteld [97](#page=97). * **Kiemgetal:** Aantal levende micro-organismen per volume/gewicht (CFU). Gebruikt verdunningen en plating (spreid- of gietplaatmethode). Betrouwbaar resultaat tussen 30-300 kolonies per plaat [97](#page=97) [98](#page=98). * **Microbiële oppervlakteanalyses:** * **RODAC plaat:** Voor vlakke oppervlakken, drukplaat met agar [98](#page=98). * **Swabbing:** Met een bevochtigde swab voor onregelmatige oppervlakken, gevolgd door resuspensie en plating [99](#page=99). ### 3.9 Bacteriële identificatie Identificatie verloopt in stappen: reincultuur, groeiwijze kolonies, gramkleuring, morfologische kenmerken (vorm, grootte) en enzymtesten (katalase, oxidase) . #### 3.9.1 Groeiwijze van bacteriën kolonies Het uiterlijk en de geur van kolonies zijn typerend voor bacteriesoorten. Groei in vloeibaar of halfvloeibaar medium geeft informatie over zuurstofbehoefte en motiliteit . #### 3.9.2 Gramkarakter en andere morfologische kenmerken * **Gramkleuring:** Grampositief kleurt blauwpaars, gramnegatief roze/rood. Bepaalt ook vorm, grootte en onderlinge ligging (kokken, bacillen, spiraalvormigen) . * **Aminopeptidase test:** Opspoort aminopeptidase, aanwezig in gramnegatieve bacteriën, om onderscheid te maken indien gramkleuring onduidelijk is . * **Sporenkleuring:** Detecteert sporen, karakteristiek voor geslachten als *Bacillus* en *Clostridium* . De eerste indeling van bacteriën is gebaseerd op gramkarakter en morfologie (Tabel 4) . #### 3.9.3 Biochemische sneltesten * **Katalase test:** Detecteert het enzym katalase, aanwezig in aërobe en facultatief anaërobe bacteriën die H$_{2}$O$_{2}$ afbreken. Positieve reactie met gasbelvorming bij toevoeging van H$_{2}$O$_{2}$. Gebruikt om onderscheid te maken tussen grampositieve genera . * **(Cytochroom)oxidase test:** Detecteert cytochroom c oxidase, een enzym in de elektronentransportketen van aërobe ademhalers. Belangrijk voor differentiatie van gramnegatieve bacteriën (bv. *Pseudomonas* (positief) vs. *Enterobacterales* (negatief)). Reageert met dimethyl-para-fenyleendiamine en α-naftol tot een blauwpaars indofenol . * **Coagulase test:** Detecteert het enzym coagulase dat fibrinogeen omzet in fibrine, wat leidt tot bloedstolling. Gebruikt om *Staphylococcus aureus* (positief) te onderscheiden van coagulasenegatieve stafylokokken. Kan via slide test (gebonden coagulase), tube test (vrij coagulase) of latex-agglutinatie test . #### 3.9.4 Indeling op basis van koolhydraatfermentatie * **Fenol Red Broth (FRB):** Test of een bacterie een koolhydraat kan fermenteren met zuur- en/of gasproductie. Fenolrood dient als pH-indicator . * **Resultaten:** Geel met gas (zuur+gas), geel zonder gas (zuur, anaërogeen), rood zonder gas (geen fermentatie), roze zonder gas (alkalische producten uit peptonen) . * **Gebruik:** Differentiatie van gramnegatieve bacteriën, met name *Enterobacterales* . * **Kligler ijzer agar (KIA):** Combinatietest die fermentatie van glucose (0.1%) en lactose (1%), gasvorming en H$_{2}$S productie onderzoekt . * **Principe:** Fenolrood als indicator. Thiosulfaat wordt gereduceerd tot H$_{2}$S, wat met ijzerzouten een zwarte neerslag (FeS) vormt . * **Interpretatie:** * Niet-vergister: stomp en helling blijven rood . * Alleen glucose vergist: stomp geel, helling rood (non-lactose fermentor) . * Glucose en lactose vergist: hele buis geel (coliforme bacteriën) . * Gasproductie: gasbellen in stomp, scheuren of omhoog duwen van medium . * H$_{2}$S productie: zwarte stomp . * **Triple Sugar Iron agar:** Analoog aan KIA, maar bevat ook sucrose . #### 3.9.5 Korte (bonte) reeks Combinatie van tests (Kligler, MIU, citraattest) voor snelle inschatting van *Enterobacterales* . * **Mobiliteit-Indol-Urease test (MIU):** Multitestmedium in halfvast agar . * **Mobiliteit:** Groei alleen op de steeklijn (negatief) of zijdelings/troebel (positief) . * **Urease test:** Detecteert urease dat ureum splitst tot ammoniak en CO$_{2}$. Positief resultaat door roze kleuromslag (pH > 8.2) . * **Indol test:** Detecteert tryptofanase dat tryptofaan hydrolyseert tot indol. Positief resultaat met rode kleur bij toevoeging van Kovacs reagens . * **Citraat test (Simmons citraat):** Test de mogelijkheid tot groei op citraat als enige koolstofbron. Broomthymolblauw is de indicator . * **Interpretatie:** Groei en blauwe kleuromslag (positief) of geen groei/groen (negatief) . * **Gebruik:** Onderscheid tussen fecale en niet-fecale coliformen . #### 3.9.6 Nitraatreductie test Detecteert of bacteriën nitraat kunnen reduceren tot nitriet (als terminale elektronacceptor) . * **Principe:** Nitraat reductase zet NO$_{3}^{-}$ om in NO$_{2}^{-}$. Sommige bacteriën zetten nitriet verder om tot ammoniak (NH$_{3}$) of stikstofgas (N$_{2}$) . * **Detectie:** Toevoeging van Griess reagentia detecteert nitriet. Zinkpoeder wordt toegevoegd om eventueel resterend nitraat te reduceren tot nitriet, waardoor een rode kleur ontstaat als de reductie door de bacterie niet voltooid was. Een rode kleur na zinktoevoeging betekent dat bacteriën nitraat niet reduceren. Kleurloos blijven betekent dat de reductie wel plaatsvond en verder is gegaan. Durhambuisje kan gasvorming (N$_{2}$) opvangen . --- # Bestrijding en controle van micro-organismen Dit deel beschrijft de verschillende fysische en chemische technieken voor het bestrijden van micro-organismen, inclusief de terminologie rond sterilisatie en ontsmetting, en de evaluatie van antimicrobiële middelen zoals antibiotica en hun resistentie. ### 8.1 Terminologie Micro-organismen kunnen voedselbederf en infectieziekten veroorzaken, waardoor selectieve bestrijdingstechnieken noodzakelijk zijn. Het is essentieel dat de gebruikte techniek enkel het beoogde micro-organisme vernietigt zonder het omringende medium aan te tasten . * **Sterilisatie:** Het doden of verwijderen van alle levende organismen, waardoor een object volledig vrij is van leven . * **Ontsmetten (desinfecteren):** Het zo veel mogelijk doden of verwijderen van ongewenste micro-organismen . Er wordt een onderscheid gemaakt tussen: * **Fysische bestrijdingstechnieken:** Methoden die geen chemische stoffen gebruiken, zoals warmte, koude, straling, filtratie, droging en hoge osmotische druk . * **Chemische bestrijdingsmiddelen:** Chemische stoffen die worden gebruikt om micro-organismen te bestrijden . Bacteriën worden als dood beschouwd wanneer ze geen groei meer vertonen. Technieken die de vermenigvuldiging remmen, zijn **bacteriostatisch**, terwijl technieken die bacteriën doden, **bactericide** werken. Bij schimmels spreekt men van fungistatisch/fungicide, en bij virussen van viristatisch/viricide. De effectiviteit hangt af van factoren zoals het type micro-organisme, temperatuur, tijd, pH en concentratie . Het afsterven van micro-organismen verloopt logaritmisch in functie van de tijd; een constant percentage van de nog levende cellen sterft per tijdseenheid af . * **Decimale reductietijd (D-waarde):** De tijd die nodig is om 90% van een bacteriepopulatie te vernietigen . > **Tip:** De D-waarde is afhankelijk van de temperatuur, het type en de fysiologische toestand van de bacterie, en de aanwezigheid van andere stoffen . ### 8.2 Fysische bestrijdingstechnieken #### Warmte Bij verhitting sterven micro-organismen af door denaturatie van hun macromoleculen, met name eiwitten, waardoor metabolische reacties stoppen. De meeste ziekteverwekkers worden gedood bij 60-70°C, maar endosporen zijn thermoresistent. Warmtebehandeling is eenvoudig, effectief, relatief goedkoop en dringt door in het product . Er wordt onderscheid gemaakt tussen vochtige en droge warmte: ##### a. Droge warmte * Gebruikt in droogsterilisators (ovens) voor het steriliseren van glaswerk, metaal, poeders en oliën . * Niet geschikt voor materialen zoals rubber en plastic die degraderen bij hoge temperaturen . * Warmteoverdracht via droge lucht is langzaam . * **Temperaturen en tijden:** * 140°C gedurende 3 uur * 160°C gedurende 2 uur * 170°C gedurende 1 uur * 180°C gedurende ½ uur * Stapelmethoden zijn belangrijk om de luchtcirculatie te garanderen . * Leidt tot een volledig steriel product, inclusief het doden van endosporen . ##### b. Vochtige warmte * Stoom is een veel betere warmtegeleider dan droge lucht, waardoor lagere temperaturen en kortere tijden mogelijk zijn . * Wordt meestal uitgevoerd in een autoclaaf (hogedrukketel) . * **Typische condities:** * 120°C gedurende 20 minuten (met 1 atmosfeer overdruk) * 121°C gedurende 15 minuten (met 1 atmosfeer overdruk) * 144°C gedurende 5 minuten * Opwarmtijd moet in rekening worden gebracht . * Producten moeten afgesloten gesteriliseerd worden . * Leidt tot een volledig steriel product, inclusief het doden van endosporen . ##### c. Tyndallisatie * Een verouderde techniek met vochtige warmte, gebruikt voor warmtegevoelige voedingsbodems . * Herhaaldelijk koken (100°C) op 3 opeenvolgende dagen . * Dag 1: Doden vegetatieve vormen. * Dag 2: Doden nieuw ontwikkelde vegetatieve vormen uit achtergebleven sporen. * Dag 3: Geeft volledige zekerheid. ##### d. Pasteurisatie * Kort verwarmen van producten op een specifieke temperatuur gedurende een bepaalde tijd . * Gebruikt voor voedingsmiddelen die hoge temperaturen niet verdragen en waarbij eiwitdenaturatie vermeden moet worden . * Vermindert het aantal ziekteverwekkende, niet-sporulerende bacteriën, wat de houdbaarheid verlengt . * **Methoden:** * Batch pasteurisatie: 30 minuten op 60°C. * UHT (ultra high temperature) pasteurisatie: 2 seconden op 135°C (minder smaakverlies, langere houdbaarheid) . ##### e. Voorbereiding van sterilisatie * **Keuze van sterilisatietechniek:** Gebaseerd op de hittebestendigheid van materialen. Hittebestendige materialen (glas, metaal) voor droge warmte of autoclaaf. Warmtegevoelig plastic (polyethyleen, polystyreen) vereist technieken zoals gammastraling of ethyleenoxide. Polypropyleen en teflon zijn autoclafeerbaar. Rubber is autoclafeerbaar, maar degradeert na herhaaldelijk gebruik. Voedingsbodems worden meestal in de autoclaaf gesteriliseerd, tenzij warmtegevoelige bestanddelen aanwezig zijn, dan is tyndallisatie of membraanfiltratie een optie . * **Wassen en spoelen:** Zorgvuldige reiniging is essentieel om sporen van detergenten te vermijden. Glaswerk met micro-organismen moet eerst gesteriliseerd worden. Vloeibare bodems met schadelijke stoffen moeten apart worden opgevangen . * **Verpakken van het te steriliseren materiaal:** Flessen met schroefdoppen: dop één slag terugdraaien om overdruk te voorkomen. Erlenmeyers en kolven: afdekken met watten en aluminiumfolie. Proefbuizen: in metalen dozen of mandjes. Metalen instrumenten: in aluminiumdozen . ##### f. Bewaren van gesteriliseerd materiaal * Gesteriliseerd materiaal moet droog bewaard worden om micro-organismegroei te remmen . * Materiaal dat langer dan 2 maanden geleden gesteriliseerd is, wordt veiligheidshalve als niet steriel beschouwd . ##### g. Kwaliteitscontrole sterilisatie * **Methoden:** * Temperatuurssensor . * Indicatoren die van kleur veranderen (bv. autoclaaftape). Deze controleren enkel de temperatuur, niet de duur . * Strips met sporen van *Bacillus stearothermophilus*, die bij 120°C gedurende 12 minuten bestand zijn. Inc Ruben na sterilisatie om groei te detecteren . #### Afkoeling * Beneden de minimum temperatuur sterven bacteriën traag af . * Een koude shock kan massale celdood veroorzaken . * Koelen op 4°C remt de groei van de meeste bacteriën (pathogenen zijn mesofiel), met uitzondering van *Listeria monocytogenes*. Psychrofiele bacteriën groeien wel op 4°C maar zijn niet gevaarlijk . * Snel invriezen kan celdood veroorzaken door ijskristalvorming en denaturatie van eiwitten . * Voor langdurige bewaring worden cellen ingevroren met DMSO of glycerol om eiwitten te beschermen . #### Drogen * Drogen door verdamping of sublimatie (lyofilisatie/vriesdrogen) wordt gebruikt in de levensmiddelenindustrie . * Beschadigt de celmembraan en stopt het celmetabolisme door gebrek aan vrij water . * Lyofilisatie verwijdert water via sublimatie, waardoor chemische veranderingen worden vermeden. Gebruikt voor het bewaren van eiwitten, bloedproducten en bacterieculturen . #### Osmotische druk * Hoge concentraties zout of suiker creëren een hypertone omgeving die water aan micro-organismen onttrekt, waardoor hun metabolisme stilvalt . #### Filtratie * Gebruikt voor vloeistoffen en gassen die geen hoge temperatuur verdragen . * **Niet-steriliserend:** filters kunnen virussen niet tegenhouden . * Gebruikt in het labo voor temperatuurgevoelige media en oplossingen, en in de farmaceutische industrie voor medicijnen en vaccins . * **Membraanfilters:** Dunne vliezen met poriën (meestal 0.22 µm diameter), vervaardigd uit celluloseacetaat. Vangen micro-organismen aan het oppervlak op. Houdt bijna alle micro-organismen tegen, behalve virussen en enkele zeer kleine bacteriën . * **Dieptefilters:** Gebruikt als voorfilter om grote deeltjes te verwijderen en membraanfilters te beschermen . * **HEPA (high efficiency particulate air) filters:** Gebruikt om lucht bacterievrij te maken voor ziekenhuiskamers met immuungedeprimeerde patiënten . * **LAF-kasten (Laminaire Air Flow):** Beschermen materialen in de kast door laminaire luchtstroom na filtering via HEPA . * **Bioveiligheidskasten:** Beschermen de gebruiker en omgeving van pathogenen door uitblazende lucht te filteren met HEPA, en hebben een inwaartse luchtstroom . #### Straling Elektromagnetische straling met golflengtes kleiner dan zichtbaar licht is celdodend . ##### UV-straling * Gebruikt met golflengtes tussen 220 en 300 nm voor maximale bacteriedodende werking. DNA absorbeert UV-licht bij 265 nm, wat DNA-schade veroorzaakt . * **Beperkt doordringingsvermogen:** Enkel geschikt voor oppervlakken en ruimtes (bv. operatiekamers) . * Schadelijk voor huid en ogen; lampen mogen enkel in werking zijn wanneer er geen personeel aanwezig is . * UV-lampen verslijten snel en moeten regelmatig vervangen worden . * Gebruikt voor waterbehandeling door een dun waterlaagje langs de lampen te laten stromen . ##### Gammastralen * Radioactieve stralen met golflengte kleiner dan 0.01 nm . * **Sterk penetratievermogen** . * Ioniserend: ioniseert cellulair materiaal, wat leidt tot de vorming van ionen en radicalen die eiwitten en DNA aantasten . * Relatief goedkoop, aangemaakt vanaf radioactief ⁶⁰Co . * Gebruikt in de industrie voor het steriliseren van voorverpakte medische wegwerpproducten, petrischalen, medicijnen en voedsel . ### 8.3 Chemische bestrijdingstechnieken Ontsmetten (desinfecteren) bestrijdt ongewenste micro-organismen met ontsmettingsmiddelen. Werking hangt af van micro-organisme, concentratie, inwerkingsduur en temperatuur . * **Antiseptica:** Gebruikt om levend weefsel te ontsmetten . * **Desinfectantia:** Gebruikt om levenloze oppervlaktes te ontsmetten . * Mechanismen: eiwitdenaturatie, oxidatie, membraanschade . #### Fenolen * Bevatten een hydroxylgroep op een benzeenring . * Krachtige denaturerende stoffen voor eiwitten en enzymen, reageren ook met vetten . * Vernietigen primair de cytoplasmatische membraan . * Medische toepassingen zijn beperkt door toxiciteit voor de opperhuid . * Derivaten zoals chloroxylenol (dettol) worden in laboratoria gebruikt voor materialen en tafelbladen . #### Alcoholen * Vetoplossend en eiwitdenaturerend . * Gebruikte alcoholen in West-Europa: ethanol en isopropanol . * **Ideale concentratie: 70%**; lagere en hogere concentraties verminderen de antiseptische werking . * Actief tegen bacteriën en schimmels . * Onvoldoende activiteit tegenover bepaalde virussen en endosporen; niet geschikt voor ontsmetting van chirurgische instrumenten . * Gebruikt voor huidontsmetting, kleine apparatuur, tafelbladen . * Alcogel wordt gebruikt voor handhygiëne om verspreiding van resistente bacteriën tegen te gaan . #### Halogenen * Oxiderende reagentia die enzymen inactiveren door functionele groepen te oxideren . * **Chloor:** Gebruikt in diverse vormen (chloor, hypochloriet, organische chlooraminen) . * **Chloorgas:** Corroderend en irriterend, reageert met organische stof . * **Hypochloriet (NaClO):** Actieve stof in bleekmiddelen (javel), gebruikt in de voedingsindustrie en ziekenhuizen. Goede keuze voor het ontsmetten van werkzones bij schimmels . * **Chlooramine T:** Organisch chlooramine gebruikt in de medische sector . * **Jood:** Gebruikt als waterige oplossing van KI₃. Gebruikt om de huid te desinfecteren (bv. joodtinctuur, 1-2% in alcoholische oplossing). Jodofoor (bv. isobetadine) bevat gebonden jood en komt geleidelijk vrij. Weinig gebruikt in het labo vanwege sterke kleuring . #### Waterstofperoxide * H₂O₂ is een oxiderend antisepticum . * Een 3% oplossing wordt gebruikt voor wonddesinfectie . * Effectief tegen endosporen en voor het ontsmetten van vuile straatwonden . * Gebruikt voor desinfectie van medische apparatuur en zachte contactlenzen . * Bruist bij contact met weefsel door afbraak door katalase en peroxidase tot zuurstof en water . #### Zware metalen * Kwik- en zilverzouten (bv. mercurochroom, zilvernitraat) werden gebruikt als ontsmettingsmiddel . * Reageren met -SH groepen van eiwitten en enzymen . * Worden nog maar weinig gebruikt vanwege toxiciteit voor eukaryote cellen . #### Chloorhexidine * Veel gebruikt voor huidontsmetting (wonden, injecties) . * Gebruikt als mondwater en bewaarmiddel in farmaceutische producten . * Denatureert de plasmamembraan . #### Detergenten * Oppervlakte-actieve stoffen met een hydrofiel en hydrofoob deel die micellen vormen in water . * Beschadigen de bacteriële membraan en hebben een reinigend effect . * Verwijderen olieachtige lagen op de huid die bacteriën bevatten . * Regelmatig handen wassen met detergenten voorkomt infecties . * **Onderverdelingen:** * **Anionische detergenten:** Natrium-/kaliumzouten van vetzuren en sulfonaatzepen . * **Kationische detergenten:** Kwaternaire ammoniumzouten, hebben de beste desinfecterende werking . * **Niet-ionische detergenten:** Geen lading, hydrofiel deel lost op door waterstofbruggen (bv. alcoholethoxylaten) . * **Zwitterion detergenten:** Dragen zowel een positieve als negatieve lading . #### Gassen * Gebruikt voor producten die geen hoge temperatuur of vocht verdragen . * **Ethyleenoxide:** Kleurloos, reukloos, giftig, brandbaar en explosief gas met sterk doordringende en steriliserende eigenschappen, doodt ook sporen. Duur; gebruikt in industrie en grote ziekenhuizen voor plastic en rubber. Vereist lange ventilatie na sterilisatie vanwege resterend toxisch gas . * **Formaldehyde:** Gebruikt als gas of oplossing (formol). Gas voor desinfectie van ruimtes en reactoren. Oplossing voor weefselconservering, vaccins en vernietiging van bacterieculturen . #### Zuren en basen * De meeste pathogenen groeien bij neutrale pH . * De werking is gebaseerd op pH-daling of -stijging, wat leidt tot eiwitdenaturatie, groeiremming en celdood . * **Zuren:** SO₂, propionzuur, azijnzuur. Organische zuren (melkzuur, propionzuur, sorbinezuur, parabenen) worden gebruikt als conserveermiddelen . * **Basen:** KOH, NaHCO₃ . #### Kleurstoffen * Antiseptische werking door reactie met eiwitten . * Eosine is een gekend, maar weinig effectief voorbeeld . #### Evaluatie van antiseptica * **MIC-waarde (minimale inhibitorische concentratie):** De laagste concentratie van een antisepticum die bacteriegroei remt. Bepaald door verdunningen in cultuurmedium te testen. Strikte standaardisatie is nodig voor vergelijking . * **Disk diffusie methode (schijfjesmethode):** Bacteriecultuur wordt aangebracht op agarmedium, gevolgd door papieren schijfjes met antisepticum. Een inhibitiezone rond het schijfje geeft aan waar de bacterie niet groeit. Strikte standaardisatie is vereist voor correcte interpretatie. Resultaten worden vergeleken met richtwaarden (EUCAST, CLSI) om gevoeligheid of resistentie te bepalen . #### Antimicrobiële geneesmiddelen Chemische stoffen die aan de mens worden toegediend bij een infectie . * **Antibiotica:** Middelen tegen bacteriën . * **Antifungale geneesmiddelen:** Middelen tegen schimmels . * **Antivirale middelen:** Middelen tegen virussen . Een ideaal antimicrobieel geneesmiddel heeft **selectieve toxiciteit**, wat betekent dat het selectief processen bij micro-organismen verstoort zonder de menselijke cellen aan te tasten. Het antibioticum moet een specifiek doelwit (target) in de bacteriële stofwisseling verstoren, zoals de celwand of 70S ribosomen . Het onderscheid tussen "antibiotica" (uit levende organismen) en synthetische producten is vervaagd. Veel antibiotica worden nu via totaalsynthese of semisynthese geproduceerd . * **Werkingsspectrum:** De reeks bacteriën waartegen een antibioticum actief is . * **Breed spectrum:** Actief tegen een grote verscheidenheid aan grampositieve en gramnegatieve bacteriën . * **Smal spectrum:** Actief tegen slechts één of enkele bacteriesoorten . Antibiotica worden ingedeeld naar chemische structuur en werkingsmechanisme . ##### a. Sulfonamiden * Synthetische producten die de synthese van foliumzuur in bacteriën remmen. Foliumzuur is essentieel voor de aanmaak van nucleïnezuren . * Minder gebruikt vanwege neveneffecten . ##### b. Fluoroquinolones * Synthetische antibacteriële middelen die de werking van DNA-gyrase inhiberen . * DNA kan niet meer ontward worden, wat transcriptie en replicatie verhindert . * Eukaryote cellen bevatten geen DNA-gyrase, waardoor ze niet worden gestoord . ##### c. β-lactam antibiotica * Inclusief penicillines en cefalosporines . * Verstoren de vorming van de celwand bij nieuwe cellen door de brugvorming tussen peptidoglycaanpeptiden te hinderen . * De celwand wordt verzwakt en de bacteriën lyseren door osmotische druk; ze zijn dus **bactericide** . * Eukaryote cellen hebben geen peptidoglycaan, dus zij worden niet gestoord . * Werken over het algemeen tegen zowel grampositieve als gramnegatieve bacteriën . ##### d. Eiwitsynthese remmers * Inclusief chloramphenicol, macroliden, aminoglycosides en tetracyclines . * Inhiberen eiwitsynthese door binding aan 70S ribosomen . * Bacteriën kunnen geen eiwitten meer aanmaken en groeien niet meer; deze antibiotica zijn dus **bacteriostatisch** . * Eukaryote cellen hebben 80S ribosomen en ondervinden geen hinder . ##### e. Celmembraan verstoorders * Inclusief polymyxine . * Werken op de buiten- en cytoplasmatische membraan van gramnegatieve bacteriën, waardoor deze gaat lekken of gestoord wordt in zijn werking . * Worden weinig voorgeschreven vanwege toxiciteit voor de mens, aangezien prokaryote en eukaryote cellen hetzelfde membraantype hebben. Voornamelijk gebruikt als laatste redmiddel bij resistentie of voor lokale huidaandoeningen . ##### f. Nevenwerkingen * Antimicrobiële middelen kunnen toxische effecten hebben . * **Tetracyclines:** Worden opgeslagen in been- en tandweefsel, wat kan leiden tot verkleuring van tanden of groeiremming . * **Allergische effecten:** Reactie op een chemische stof na voorafgaande sensitisatie (vorming van antistoffen). Kan variëren van huidirritatie tot anafylactische shock. Vaak voorkomend bij penicilline, streptomycine of tetracycline . ##### g. Resistentie * Resistentie betekent dat een bacterie ongevoelig is geworden voor een antibacterieel middel . * Bijna alle pathogenen hebben resistentie ontwikkeld tegen één of meerdere antibiotica. MRSA (methicilline-resistente *Staphylococcus aureus*) is resistent tegen bijna alle antibiotica . ###### Ontstaan van resistentie * **Natuurlijke resistentie:** De bacterie is altijd al resistent geweest (bv. mycoplasma's missen celwand en zijn dus ongevoelig voor β-lactam antibiotica) . * **Verworven resistentie:** Resistentie ontwikkeld door mutatie of overdracht van een plasmide . ###### Mechanismen van resistentie: * **Ontbrekende structuur:** Het antibioticum heeft geen aangrijpingspunt (bv. mycoplasma's missen celwand) . * **Ondoorlaatbaarheid:** De bacterie is ondoorlaatbaar voor het antibioticum . * **Deactivatie van het antibioticum:** De bacterie produceert enzymen die het antibioticum afbreken (bv. β-lactamase breekt β-lactam antibiotica af) . * **Verandering van het doelwit:** Mutaties in het doelwit (bv. DNA-gyrase, ribosoom) voorkomen binding van het antibioticum . * **Ontwikkeling van een resistente biochemische pathway:** Directe opname van foliumzuur uit de omgeving leidt tot resistentie tegen sulfonamides . * **Efflux:** Het antibioticum wordt snel naar buiten gepompt . --- # Andere micro-organismen en hun eigenschappen Dit deel van de studiehandleiding behandelt virussen, fungi, protozoa en prionen, waarbij hun structurele kenmerken, voortplantingsmethoden en interacties met andere organismen worden uitgediept. ### 5.1 Virussen Virussen zijn extreem eenvoudige entiteiten, bestaande uit genetisch materiaal (nucleïnezuur) verpakt in een eiwitmantel. Ze variëren in grootte van 25 tot 300 nanometer en bevatten 10 tot 300 genen, wat onvoldoende is voor een zelfstandig leven. Virussen zijn obligaat intracellulaire parasieten; ze vertonen geen metabole activiteit en kunnen zich niet zelfstandig voortplanten, waardoor ze afhankelijk zijn van levende gastcellen voor reproductie, waarbij ze gebruik maken van het metabolisme van de gastcel. Ze kunnen daarom alleen in gastcellen worden gekweekt, niet op standaard voedingsbodems. Vrijwel alle levende wezens zijn vatbaar voor virale infecties, hoewel virussen meestal soortspecifiek zijn. Virussen die bacteriën infecteren worden bacteriofagen genoemd. Bekende voorbeelden van humane virussen zijn HIV (AIDS), influenzavirus (griep), rhinovirussen (verkoudheid), mazelenvirus en hepatitisvirussen . #### 5.1.1 Bouw van een virion Een virion is de extracellulaire vorm van een viruspartikel en bestaat uit het genoom, het capside, het tegument en de enveloppe. In tegenstelling tot cellulaire organismen bezitten virussen óf DNA óf RNA als genoom. De genetische informatie kan worden opgeslagen in vijf vormen: dubbelstrengs DNA (dsDNA), enkelstrengs DNA (ssDNA), dubbelstrengs RNA (dsRNA), enkelstrengs positief RNA (ss(+)RNA) of enkelstrengs negatief RNA (ss(-)RNA). Elk virus bevat slechts één type nucleïnezuur, dat lineair of circulair kan zijn. Retrovirussen, zoals HIV, bevatten ss(+)RNA dat in de gastcel wordt omgezet naar dsDNA via reverse transcriptie en vervolgens geïntegreerd wordt in het genoom van de gastcel . De eiwitmantel, het capside, is opgebouwd uit capsomeren, die van één of meerdere typen kunnen zijn. Sommige capsides bevatten ook glycoproteïnes die essentieel zijn voor de adsorptie en het binnendringen van de gastcel. Capsomeren kunnen op twee manieren rond het nucleïnezuur worden gerangschikt : * **Helicale structuur:** Capsomeren zijn op een spiraalvormige manier gestapeld, wat resulteert in langwerpige virussen . * **Icosahedrale structuur:** Capsomeren vormen een twintigvlakkige structuur met twaalf hoekpunten, waarbij elk vlak uit gelijkzijdige driehoeken bestaat. Deze worden vaak als bolvormig omschreven . Virussen met andere structuren worden complexe virussen genoemd. Het capside heeft antigene eigenschappen en kan de aanmaak van specifieke antistoffen bij de gastheer stimuleren . Sommige virussen, zoals influenza, hepatitis en HIV, zijn omgeven door een lipoïde membraan, de **enveloppe**. Deze membraan bevat glycoproteïnes voor adsorptie en toegang tot de gastheercel, en is de structuur waartegen immuniteit wordt opgebouwd. Virussen met een enveloppe worden geënveloppeerde virussen genoemd, terwijl virussen zonder enveloppe naakte virussen zijn. De enveloppe is een deel van de celmembraan van de gastheercel dat het virus meeneemt bij het verlaten van de cel. Geënveloppeerde virussen zijn gevoelig voor apolaire, vetoplossende solventen zoals alcohol. Bij geënveloppeerde virussen verbinden eiwitten de enveloppe met het capside en vormen ze het **tegument** . > **Tip:** Het onderscheid tussen naakte en geënveloppeerde virussen is belangrijk voor het begrip van hun gevoeligheid voor omgevingsfactoren en desinfectiemiddelen. #### 5.1.2 Virale replicatie Virale replicatie vindt plaats in levende en gevoelige gastcellen en verloopt in meerdere fasen : 1. **Adsorptie:** Het virus hecht zich aan de gastcel via oppervlakteproteïnes die interageren met specifieke receptoren op het celmembraan . 2. **Infiltratie:** Het virus dringt de gastcel binnen. Naakte virussen worden via endocytose opgenomen, terwijl geënveloppeerde virussen hun membraan laten versmelten met dat van de gastcel . 3. **Ontmanteling:** Het capside valt uiteen, waardoor het virale nucleïnezuur vrijkomt . 4. **Replicatiefase:** De bouwstenen voor nieuwe virussen (nucleïnezuren en eiwitten) worden aangemaakt, met specifieke mechanismen afhankelijk van het type virusgenoom . 5. **Assemblage:** Nieuwe virions worden gevormd door het omhullen van de nucleïnezuren met een eiwitmantel . 6. **Vrijzettingsfase:** Virussen verlaten de gastcel via exocytose, lysis (celafbraak) of budding (uitgroeien) . > **Tip:** Begrijp de verschillende replicatiestadia om te snappen hoe antivirale medicijnen kunnen ingrijpen in het proces. ### 5.2 Fungi Fungi zijn eukaryote organismen die voorkomen als eencellige gisten of meercellige schimmels. Ze bezitten een celwand, meestal opgebouwd uit chitine, een polymeer van N-acetylglucosamine . #### 5.2.1 Structuur van fungi Meercellige fungi, de schimmels, zijn opgebouwd uit hyfen: lange, continue of vertakte draden. Deze hyfen kunnen uit één cel met meerdere kernen bestaan, of uit afzonderlijke cellen gescheiden door septa. Het netwerk van hyfen wordt het **mycelium** of zwamvlok genoemd. Paddenstoelen zijn voortplantingsstructuren (vruchtlichamen) van bepaalde fungi, bestaande uit ineengeweven hyfen. Gisten zijn eencellig en kunnen pseudo-hyfen vormen door onvolledige knopvorming . #### 5.2.2 Voedselinname Fungi zijn chemo-organotrofe en heterotrofe organismen. Ze verkrijgen voedsel door verteringsenzymen uit te scheiden naar hun omgeving en de resulterende organische moleculen te absorberen; dit proces heet externe vertering. Het uitgebreide hyfennetwerk biedt een groot oppervlak voor nutriëntenabsorptie. Op basis van de oorsprong van hun voedsel worden fungi ingedeeld in parasieten, mutualisten en saprofieten . #### 5.2.3 Voortplanting De meeste fungi, met uitzondering van gisten, planten zich voort via sporen, die in grote aantallen, vaak via de wind, worden verspreid. Sporen kunnen ook worden verspreid door dieren, insecten of water. Bij geschikte omstandigheden ontkiemen sporen en vormen ze een nieuw mycelium . Fungi zijn gedurende de meeste levensfasen haploïd. De meeste fungi kunnen zich zowel seksueel als aseksueel voortplanten, maar doen dit hoofdzakelijk aseksueel. Seksuele voortplanting vindt doorgaans plaats onder minder gunstige omgevingsomstandigheden . * **Aseksuele voortplanting:** Nakomelingen worden gevormd uit één ouder door mitose. Voorbeelden zijn knopvorming (budding) bij gisten, waarbij een dochtercel loskomt van de oudercel . * **Seksuele voortplanting:** Dit omvat cel Fusie van twee ouders, gevolgd door meiose . #### 5.2.4 Voorbeelden van fungi * **Penseelschimmel (Penicillium sp.):** Een veelvoorkomende witte of blauwe schimmel, voorkomend als saprofiet in de bodem of als plantenpathogeen. Ze vormen penseelvormige voortplantingsstructuren met sporen . * Wordt gebruikt voor de productie van penicilline (P. chrysogenum, P. notatum) en kaas (P. roqueforti, P. camemberti) . * Sommige soorten kunnen voedselvergiftigingen veroorzaken . * **Kwastschimmel (Aspergillus sp.):** Leeft voornamelijk op plantenresten en vormt kwastvormige voortplantingsstructuren . * Sommige soorten zijn parasieten bij mens en dier, veroorzaken huid- en haarziekten of infecteren de sinussen/longen (aspergillose) . * A. flavus produceert aflatoxinen en kan voedselvergiftigingen veroorzaken . * A. niger wordt industrieel gebruikt voor de productie van citroenzuur . * **Gisten (bijv. Saccharomyces cerevisiae):** Eencellige organismen, rond tot ovaal met een diameter van 10 µm . * **Industriële toepassingen:** * **Aeroob milieu:** Suikers worden omgezet in CO₂ en H₂O, met veel energie vrijkomend, wat snelle vermenigvuldiging bevordert . * **Anaeroob milieu:** Suikers worden afgebroken tot CO₂ en ethanol (C₂H₅OH), met minder energie vrijkomend, wat leidt tot trage groei. Dit proces wordt gebruikt bij de productie van bier en brood (biergist/bakkersgist) . * **Candida-soorten:** De meest voorkomende veroorzaker van schimmelinfecties bij de mens. Ze komen voor als commensaal op huid, darmen en vagina. Overwoekering kan leiden tot infecties in keel, mond of vagina, bekend als candidiase . > **Tip:** Het onderscheid tussen gisten en schimmels is belangrijk, net als hun diverse rollen in de natuur en biotechnologie. ### 5.3 Protozoa (De verstrekte documentatie bevat geen specifieke details over protozoa binnen de gevraagde paginaregio's [4, 9-10, 150-162. Daarom kan hierover geen informatie worden opgenomen.) ### 5.4 Prionen (De verstrekte documentatie bevat geen specifieke details over prionen binnen de gevraagde paginaregio's [4, 9-10, 150-162. Daarom kan hierover geen informatie worden opgenomen.) --- ## 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 | |---|---| | Microbiologie | De wetenschap die zich bezighoudt met de studie van micro-organismen, hun eigenschappen, groei en interactie met hun omgeving. | | Micro-organismen | Levende wezens die zo klein zijn dat ze enkel met een microscoop zichtbaar zijn en variëren in grootte van kleiner dan een micrometer tot enkele nanometer. | | Prokaryoten | Cellen die geen echte celkern of membraanomgeven organellen bevatten, zoals bacteriën en archaea. | | Eukaryoten | Cellen die wel een echte celkern en membraanomgeven organellen bevatten, zoals planten, dieren, fungi en protozoa. | | Nomenclatuur | Het systeem van naamgeving van levende organismen, waarbij een dubbele Latijnse naam wordt gebruikt (genus en soort). | | Taxonomie | De wetenschap die zich bezighoudt met de classificatie, ordening en naamgeving van organismen op basis van hun overeenkomsten en verschillen. | | Spontane generatie | Een oude theorie die stelde dat levende wezens spontaan konden ontstaan uit dode materie. | | Kiemtheorie | Het principe, geformuleerd door Robert Koch, dat stelt dat een specifiek micro-organisme een specifieke ziekte kan veroorzaken. | | Symbiose | Het samenleven van organismen van verschillende soorten, waarbij ten minste één van de organismen voordeel ondervindt. | | Mutualisme | Een symbiotische relatie waarbij beide samenlevende soorten voordeel ondervinden. | | Commensalisme | Een symbiotische relatie waarbij de ene soort voordeel ondervindt en de andere soort neutraal blijft. | | Parasitisme | Een symbiotische relatie waarbij de ene soort (de gastheer) nadeel ondervindt van de andere soort (de parasiet). | | Pathogeen | Een micro-organisme dat ziekte kan veroorzaken. | | Incubatieperiode | De tijd tussen de besmetting met een ziekteverwekker en het optreden van de eerste ziekteverschijnselen. | | Virulentie | De mate waarin een micro-organisme ziekte kan veroorzaken. | | Toxine | Een giftige stof die door micro-organismen wordt geproduceerd en schade kan toebrengen aan de gastheer. | | Immuniteit | Het vermogen van het lichaam om zich te verdedigen tegen ziekteverwekkers. | | Fagocytose | Het proces waarbij bepaalde cellen (fagocyten) ziekteverwekkers omsluiten en vernietigen. | | Verworven immuniteit | Immuniteit die gedurende het leven wordt opgebouwd door blootstelling aan ziekteverwekkers. | | Antigen | Een lichaamsvreemde stof die een immuunreactie uitlokt. | | Antistof (Immunoglobuline) | Een eiwit dat door het immuunsysteem wordt geproduceerd om specifieke antigenen te neutraliseren. | | Humorale immuniteit | Immuniteit die wordt gemedieerd door antistoffen in het bloed en andere lichaamsvloeistoffen. | | Cellulaire immuniteit | Immuniteit die wordt gemedieerd door cellen van het immuunsysteem, zoals T-cellen. | | Morfologie | De studie van de vorm en structuur van organismen. | | Gramkleuring | Een differentiële kleuringstechniek die bacteriën verdeelt in grampositieve en gramnegatieve groepen op basis van hun celwandstructuur. | | Peptidoglycaan | Een complex polymeer dat een essentieel bestanddeel is van de celwand van bacteriën. | | Lipopolysachariden (LPS) | Componenten van de buitenmembraan van gramnegatieve bacteriën, die als endotoxine kunnen fungeren. | | Endosporen | Robuuste, slapende vormen van bepaalde bacteriën die bestand zijn tegen extreme omstandigheden. | | Bacteriële groei | De toename van het aantal bacteriële cellen in een populatie. | | Generatietijd | De tijd die een bacterie nodig heeft om zich te verdubbelen door celdeling. | | Groeicurve (Batch cultuur) | Grafische weergave van de verschillende fasen van bacteriële groei in een gesloten systeem (lag, log, stationaire en sterftefase). | | Metabolisme | Het geheel van chemische processen die plaatsvinden in een cel om energie te verkrijgen en biomoleculen op te bouwen. | | Anabolisme | De opbouw van complexe moleculen uit eenvoudigere, waarbij energie wordt verbruikt. | | Katabolisme | De afbraak van complexe moleculen tot eenvoudigere, waarbij energie wordt vrijgezet. | | Autotrofen | Organismen die hun eigen organische voedsel produceren uit anorganische bronnen, zoals CO2. | | Heterotrofen | Organismen die afhankelijk zijn van externe organische bronnen voor voeding. | | Fototrofen | Organismen die energie uit licht halen. | | Chemotrofen | Organismen die energie uit chemische verbindingen halen. | | Ademhaling (Respiratie) | Een proces waarbij energie wordt vrijgezet uit organische of anorganische verbindingen door middel van een elektronentransportketen. | | Fermentatie (Gisting) | Een proces waarbij energie wordt vrijgezet uit organische verbindingen in afwezigheid van een externe elektronacceptor. | | Fotosynthese | Een proces waarbij lichtenergie wordt gebruikt om CO2 om te zetten in organische stoffen. | | Psychrofiele | Bacteriën die optimaal groeien bij lage temperaturen (onder 20°C). | | Mesofiele | Bacteriën die optimaal groeien bij gematigde temperaturen (20-40°C), zoals lichaamstemperatuur. | | Thermofiele | Bacteriën die optimaal groeien bij hoge temperaturen (40-80°C). | | Neutrofiele | Bacteriën die optimaal groeien bij een neutrale pH (5.5-8.0). | | Acidofiele | Bacteriën die optimaal groeien in een zuur milieu (pH < 5.5). | | Alkalifiele | Bacteriën die optimaal groeien in een alkalisch milieu (pH > 8). | | Obligaat aeroob | Micro-organismen die uitsluitend in aanwezigheid van zuurstof kunnen groeien. | | Obligaat anaeroob | Micro-organismen die uitsluitend in afwezigheid van zuurstof kunnen groeien. | | Facultatief anaeroob | Micro-organismen die zowel in aanwezigheid als in afwezigheid van zuurstof kunnen groeien. | | Osmose | De verplaatsing van water door een semi-permeabel membraan van een gebied met lage concentratie opgeloste stoffen naar een gebied met hoge concentratie. | | Hypertone oplossing | Een oplossing met een hogere concentratie opgeloste stoffen dan de cel, wat leidt tot waterverlies uit de cel. | | Hypotone oplossing | Een oplossing met een lagere concentratie opgeloste stoffen dan de cel, wat leidt tot wateropname in de cel. | | Voedingsbodem (Medium) | Een substraat dat de nodige voedingsstoffen bevat voor de groei van micro-organismen. | | Reincultuur | Een cultuur die slechts één type micro-organisme bevat. | | Mengcultuur | Een cultuur die meerdere types micro-organismen bevat. | | Kolonie | Een zichtbare massa van micro-organismen op een vaste voedingsbodem, ontstaan uit één enkele cel. | | Sterilisatie | Het proces waarbij alle levende micro-organismen, inclusief sporen, worden gedood of verwijderd. | | Ontsmetting (Desinfectie) | Het proces waarbij het aantal ongewenste micro-organismen wordt gereduceerd. | | Bacteriostatisch | Een middel dat de groei van bacteriën remt. | | Bactericide | Een middel dat bacteriën doodt. | | D-waarde (Decimale reductietijd) | De tijd die nodig is om 90% van een bacteriepopulatie te vernietigen bij een specifieke temperatuur. | | Autoclaaf | Een apparaat dat gebruikmaakt van stoom onder druk om materialen te steriliseren bij hoge temperaturen (meestal 121°C). | | Pasteurisatie | Een warmtebehandeling waarbij micro-organismen worden gedood of geïnhibeerd, maar niet alle organismen worden vernietigd. | | Lyofilisatie (Vriesdrogen) | Een methode om materialen te conserveren door invriezen gevolgd door sublimatie van water onder vacuüm. | | Filtratie | Een methode om vloeistoffen en gassen te zuiveren van micro-organismen door ze door een filter met kleine poriën te leiden. | | UV-straling | Ultraviolet licht dat gebruikt kan worden voor desinfectie door DNA-schade te veroorzaken. | | Gammastraling | Ioniserende straling met een sterk penetratievermogen, gebruikt voor sterilisatie van medische producten en voedsel. | | Antisepticum | Een middel dat gebruikt wordt om levende weefsels te ontsmetten. | | Desinfectans | Een middel dat gebruikt wordt om levenloze oppervlakken te ontsmetten. | | MIC-waarde (Minimale Inhibitorische Concentratie) | De laagste concentratie van een antimicrobieel middel die de groei van een micro-organisme remt. | | Disk-diffusie methode | Een laboratoriumtest om de gevoeligheid van bacteriën voor verschillende antibiotica te bepalen door het meten van inhibitiezones rond geïmpregneerde schijfjes. | | Antibiotica | Geneesmiddelen die bacteriële infecties bestrijden door de groei van bacteriën te remmen of ze te doden. | | Resistentie | Het vermogen van een micro-organisme om ongevoelig te zijn voor een antimicrobieel middel. | | Virussen | Zeer eenvoudige, obligaat intracellulaire parasieten die bestaan uit nucleïnezuur omgeven door een eiwitmantel. | | Virion | Een volledig virusdeeltje buiten de gastcel. | | Capside | De eiwitmantel die het genetisch materiaal van een virus omringt. | | Enveloppe | Een lipoïde membraan die sommige virussen omgeeft en afkomstig is van de gastheercel. | | Virale replicatie | Het proces waarbij een virus zich vermenigvuldigt binnen een gastcel. | | Fungi (Schimmels) | Eukaryote micro-organismen die als gisten (eencellig) of schimmels (meercellig met hyfen) voorkomen en een celwand van chitine hebben. | | Hyfen | Lange, draadvormige structuren die het mycelium van schimmels vormen. | | Mycelium | Het netwerk van hyfen dat het vegetatieve lichaam van een schimmel vormt. | | Protozoa | Eencellige, heterotrofe, eukaryote micro-organismen zonder celwand, die zich voortbewegen met behulp van flagellen, cilia of amoeboïde beweging. | | Prionen | Infectieuze eiwitten zonder genetisch materiaal die hersenaandoeningen kunnen veroorzaken door abnormale vouwing en aggregatie. | | Enterobacterales | Een orde van gramnegatieve, staafvormige bacteriën die vaak in het spijsverteringskanaal van dieren en mensen voorkomen. | | Staphylococcus | Een geslacht van grampositieve, kokvormige bacteriën die vaak in trossen voorkomen en diverse infecties kunnen veroorzaken. | | Streptococcus | Een geslacht van grampositieve, kokvormige bacteriën die in ketens voorkomen en diverse infecties kunnen veroorzaken, zoals keelontsteking. | | Mycobacterium | Een geslacht van zuurvaste, staafvormige bacteriën, waaronder de verwekker van tuberculose. | | Neisseria | Een geslacht van gramnegatieve diplokokken, waaronder de verwekkers van gonorroe en hersenvliesontsteking. | | Clostridium | Een geslacht van grampositieve, staafvormige, anaërobe bacteriën die endosporen vormen en toxines produceren die ernstige ziekten veroorzaken zoals tetanus en botulisme. | | Bacillus | Een geslacht van grampositieve, facultatief anaërobe bacteriën die endosporen vormen en vaak in de bodem voorkomen. | | Lactobacillus | Een geslacht van grampositieve, staafvormige melkzuurbacteriën die belangrijk zijn voor de darmflora en de productie van zuivelproducten. | | Listeria monocytogenes | Een grampositieve bacil die voedselvergiftiging kan veroorzaken, vooral gevaarlijk voor zwangere vrouwen en mensen met een verzwakt immuunsysteem. | | Fenol Red Broth (FRB) | Een voedingsbodem met fenolrood als pH-indicator, gebruikt om de fermentatie van koolhydraten door bacteriën te testen. | | Kligler ijzer agar (KIA) | Een combinatie medium dat de fermentatie van glucose en lactose, gasproductie en waterstofsulfideproductie test. | | MIU test | Een multitestmedium voor het gelijktijdig testen van mobiliteit, indolproductie en urease-activiteit van bacteriën. | | Citraattest (Simmons citraat) | Een medium met natriumcitraat als enige koolstofbron, gebruikt om de citraatbenutting door bacteriën te testen. | | Nitraatreductie test | Een test die aangeeft of bacteriën nitraat kunnen reduceren tot nitriet. | | Modificaties | Tijdelijke veranderingen in de fenotypische eigenschappen van een organisme als gevolg van omgevingsfactoren, die niet erfelijk zijn. | | Mutaties | Permanente veranderingen in de genetische code (DNA) van een organisme, die erfelijk zijn. | | Transposons | Mobiele genetische elementen die van de ene plaats in het genoom naar de andere kunnen springen. | | Genetische recombinatie | Het proces waarbij genetisch materiaal wordt uitgewisseld tussen verschillende DNA-moleculen. | | Transformatie | Het opnemen van vrij DNA uit de omgeving door een bacteriecel. | | Transductie | De overdracht van bacterieel DNA van de ene cel naar de andere via een bacteriofaag (virus). | | Conjugatie | De overdracht van genetisch materiaal tussen bacteriën via direct contact, meestal via een plasmide en een sexpilus. | | Plasmide | Kleine, circulaire, extrachromosomale DNA-moleculen die genen bevatten voor speciale eigenschappen zoals antibioticaresistentie. |