02A_bacteriën (1).pdf

# Inleiding tot bacteriën en hun eigenschappen Bacteriën zijn microscopische, eencellige organismen met een prokaryote celstructuur, die een breed scala aan metabolische activiteiten en adaptieve strategieën vertonen, essentieel voor zowel ecosystemen als de menselijke gezondheid [12](#page=12) [1](#page=1). ### 1.1 Situering van de bacteriën Bacteriën vormen een zeer grote en diverse groep organismen, met een oude oorsprong en een lange evolutie die geleid heeft tot optimale adaptatie. Ze behoren tot het domein Bacteria (ook wel Eubacteria), distinct van Archaea, die weliswaar omgevingsbacteriën zijn maar ook in de menselijke darmflora worden aangetroffen [5](#page=5). ### 1.2 Anatomie van bacteriën Bacteriën kenmerken zich door een relatief eenvoudige celstructuur in vergelijking met eukaryoten. Ze beschikken over een celmembraan, meestal een celwand, cytoplasma en ribosomen. Centraal staat één circulair genoom, maar ze missen een celkern, mitochondriën en endoplasmatisch reticulum. Virussen daarentegen zijn obligate intracellulaire parasieten die gastheer-metabolisme gebruiken voor hun replicatie. Bacteriën variëren in grootte van 0,5 tot 10 µm, wat microscopische observatie noodzakelijk maakt [12](#page=12). #### 1.2.1 Vorm van bacteriën en Gramkleuring De celwand is bepalend voor de vorm van de bacterie en is de basis voor de Gramkleuring. Bacteriën zijn meestal bolvormig (kok) of staafvormig (bacil), maar kunnen ook fusiforme, kommavormige of spirocheet (kurketrekker) vormen aannemen. De Gramkleuring, genoemd naar microbioloog Gram, onderscheidt Grampositieve (blauw gekleurd) en Gramnegatieve (rood gekleurd na tegenkleuring) bacteriën, wat gebaseerd is op verschillen in de peptidoglycaansamenstelling van hun celwand. Grampositieve bacteriën hebben grote hoeveelheden peptidoglycaan in hun celwand, terwijl Gramnegatieve bacteriën een dunne laag peptidoglycaan hebben, omgeven door een tweede lipidenmembraan met lipopolysacchariden (LPS). Deze verschillen beïnvloeden hun biologie en gevoeligheid voor antibiotica. De vier basale groepen van bacteriesoorten zijn grampositieve en gramnegatieve kokken en staven. Verder kunnen kokken in kettingen (streptokokken) of trosjes (stafylokokken) worden gegroepeerd [14](#page=14) [18](#page=18) [19](#page=19). #### 1.2.2 Celwand van mycobacteriën: een andere samenstelling Mycobacteriën onderscheiden zich door een celwand die onder andere een dichte laag lange mycolzuren bevat. Dit leidt tot een lange overleving in de natuur, resistentie tegen veel antibiotica, en zuurvastheid (toepasbaar in zuurvaste kleuring). Hun celwand maakt ze ook moeilijk verteerbaar voor macrofagen, waardoor ze langdurig in het fagolysosoom kunnen overleven en bestrijding bemoeilijken, wat problemen kan geven bij HIV/AIDS [20](#page=20). #### 1.2.3 Het bacterieel genoom Het bacterieel genoom bestaat uit één circulair, dubbelstrengs DNA-molecuul, dat compact is opgevouwen door middel van supercoiling, gefaciliteerd door gyrase en topisomerase enzymen. Deze enzymen zijn belangrijke doelwitten voor antibiotica zoals chinolonen. Naast het chromosoom kunnen bacteriën ook extra genetisch materiaal in de vorm van circulaire plasmiden bevatten [21](#page=21). #### 1.2.4 Het minimum aantal genen nodig voor een levend wezen Bij prokaryoten is er een direct verband tussen het aantal genen en de grootte van het genoom, in tegenstelling tot eukaryoten die ook coderen voor niet-eiwit-coderend RNA dat belangrijk is voor genexpressieregulatie. Bacteriële genomen variëren van 0,5 tot 10 miljoen nucleotiden en bevatten tussen 500 en 10.000 genen. Mycoplasmata, met ongeveer 500 genen, zijn sterk afhankelijk van eukaryote cellen voor hun overleving. Virale genomen kunnen variëren van slechts 5 coderende eiwitten (HBV) tot meer dan 200 (CMV). Bacteriën met 4-5 duizend genen, zoals *Escherichia coli* en *Mycobacterium tuberculosis*, beschikken over extra genen voor onder andere antibioticaresistentie, overleving onder diverse omstandigheden, virulentiefactoren, en sporevorming, wat hen een groot aanpassingsvermogen verleent [22](#page=22) [23](#page=23). > **Tip:** Het aanpassingsvermogen van bacteriën, mede door genexpressie en de daarbij horende eiwitten, heeft implicaties voor antibioticagevoeligheid en vaccin-effectiviteit [24](#page=24). In en op het menselijk lichaam bevinden zich ongeveer evenveel bacteriën als menselijke cellen en tien keer meer virussen, waardoor het menselijk lichaam op moleculair niveau sterk microbieel is [24](#page=24). #### 1.2.5 Extra structuren * **Kapsel:** Een polysaccharidenlaag rond de celwand die de bacterie beschermt tegen fagocytose [25](#page=25). * **Flagellen:** Zorgen voor beweeglijkheid van de bacterie [25](#page=25). * **Fimbriae:** Aanhechtingsmoleculen die binden op specifieke (cel)receptoren, belangrijk voor kolonisatie en virulentie. De gastheer kan hiertegen neutraliserende antilichamen aanmaken. Antigenen die hieraan gerelateerd zijn, worden aangeduid met K (kapsel), H (flagellair) en O (somatisch) [25](#page=25) [26](#page=26). * **Pilus:** Een structuur die connectie tussen twee bacteriële cellen mogelijk maakt, waarna de donorcel een kopie van een circulair plasmide kan injecteren in de ontvanger cel [28](#page=28). * **Sporen:** Een fysiologische fase waarin de bacterie beschermd is tegen vijandige omstandigheden (warmte, straling, uitdroging) en metabool inactief is voor langere periodes. Bij gunstige omstandigheden kunnen sporen terugkeren naar de vegetatieve vorm. *Clostridium tetani* en *Bacillus anthracis* zijn voorbeelden van sporevormende grampositieve bodembacteriën [28](#page=28). ### 1.3 Metabolisme, celgroei en fenotypische adaptatie Bacteriën zetten organische moleculen om met energieproductie als doel. Ze kunnen de omgeving beïnvloeden via metabolieten, zowel buiten het lichaam (bv. fermentatie in voeding) als binnen het lichaam (bv. zure metabolieten van lactobacillen in de vagina, of neutralisatie van maagzuur door *Helicobacter pylori*) [29](#page=29). #### 1.3.1 Celdeling van bacteriën Bacteriën vermenigvuldigen zich logaritmisch, met een verdubbelingstijd van ongeveer 20-30 minuten onder optimale omstandigheden. De groei verloopt via een lag-fase (adaptatie), een logaritmische toename, een stationaire fase (uitputting van voedingsbronnen), en uiteindelijk afsterven [30](#page=30). #### 1.3.2 Invloed van de omgeving Verschillende omgevingsfactoren beïnvloeden de groei van bacteriën: * **Zuurtegraad (pH):** Bacteriën hebben specifieke pH-voorkeuren, variërend van zuur tot alkalisch [31](#page=31). * **Zuurstof (O2) en koolstofdioxide (CO2):** Bacteriën kunnen obligaat aeroob (zuurstof nodig), facultatief aeroob/anaeroob, of strikt anaeroob zijn (zuurstof toxisch). Capnofiele bacteriën groeien beter bij een hoge CO2-spanning [31](#page=31). * **Temperatuur:** Elke bacterie heeft een optimale groei temperatuur, met minimum- en maximumgrenzen. 'Humane' pathogenen en commensalen groeien het snelst rond 36,5 °C [31](#page=31). Deze fysiologische eisen zijn cruciaal voor kweekomstandigheden in laboratoria en voor het overleven van bacteriën in stalen tijdens transport [31](#page=31). #### 1.3.3 Fenotypische variatie en adaptatie Bacteriën passen hun metabolisme aan de omgevingsomstandigheden aan door middel van genexpressie en de productie van specifieke enzymen. Dit vermogen stelt hen in staat om te schakelen tussen verschillende substraten en te overleven in wisselende omstandigheden. Bijvoorbeeld, mycobacteriën kunnen na infectie overschakelen van een metabool zeer actieve naar een "dormante" staat [24](#page=24) [32](#page=32). #### 1.3.4 Biofilm en quorum sensing Bacteriën kunnen zich organiseren in biofilms, gemeenschappen die bescherming bieden tegen externe factoren. Quorum sensing is een mechanisme waarbij bacteriën communiceren via moleculaire signalen om hun gedrag collectief te reguleren, wat onder andere belangrijk is voor de vorming van biofilms [1](#page=1). #### 1.3.5 Persisters Persisters zijn een subpopulatie van bacteriën binnen een kolonie die metabolisch traag zijn en resistent zijn tegen antibiotica, wat bijdraagt aan het behoud van bacteriële populaties [1](#page=1). #### 1.3.6 Interacties in biofilm In biofilms kunnen bacteriën diverse interacties aangaan, zowel met elkaar als met de omgeving, wat hun overleving en virulentie beïnvloedt [1](#page=1). --- # Variatie en interactie binnen bacteriële populaties Dit deelonderwerp verkent de genotypische variatie bij bacteriën, de mechanismen van genetische uitwisseling, en hoe deze variatie wordt toegepast in classificatiesystemen zoals serotypering en genotypering, evenals de rol van interacties binnen bacteriële gemeenschappen, met name in biofilms en via quorum sensing. ### 2.1 Biofilm en quorum sensing Bacteriën kunnen zich in de natuur niet altijd in een planktonische vorm bevinden, zoals vaak wordt bestudeerd in laboratoriumomstandigheden. In realistische scenario's bevinden ze zich vaak in gemengde populaties, onder suboptimale omstandigheden, of in een metabolisch inactieve toestand. Dit kan leiden tot fenotypische variaties, waarbij bacteriën zich anders gedragen dan voorspeld uit laboratoriumkweek. Een belangrijk aspect hiervan is de vorming van biofilms en het fenomeen van quorum sensing [34](#page=34). #### 2.1.1 Biofilm vorming Een biofilm is een driedimensionale structuur waarin bacteriën zich aan een oppervlak hechten en omgeven zijn door een slijmerige matrix die ze zelf produceren. Deze matrix, die vaak bestaat uit polysaccharide, eiwitten en nucleïnezuren, biedt bescherming aan de bacteriële gemeenschap. Biofilms spelen niet alleen een rol bij infecties gerelateerd aan lichaamsvreemde voorwerpen, maar ook bij vele weefselinfecties [35](#page=35) [37](#page=37). #### 2.1.2 Quorum sensing Quorum sensing is een communicatiemechanisme waarbij bacteriën signaleringsmoleculen produceren die, bij het bereiken van een kritische concentratie door de dichtheid van de populatie, leiden tot veranderingen in het metabolisme. Dit kan resulteren in een veranderd metabolisme met minder celdeling, meer toxineproductie, of verhoogde slijmproductie. Deze veranderingen maken biofilms minder gevoelig voor antibiotica en moeilijker te elimineren door macrofagen [35](#page=35). #### 2.1.3 Persisters Persister-cellen zijn bacteriën die, door een veranderde metabole toestand, ongevoelig zijn voor antibiotica. Dit is geen passief proces, maar eerder een actieve reactie van bacteriën die een lange evolutionaire selectie hebben doorstaan. Antibiotica doden bacteriën in een logaritmisch proces, maar persisters overleven en kunnen later weer metabool actief worden. Dit fenomeen wordt nader besproken in het hoofdstuk over antibiotica [34](#page=34) [38](#page=38). #### 2.1.4 Interacties in biofilms Bacteriën binnen een biofilm kunnen elkaar op verschillende manieren beïnvloeden. Positieve interacties omvatten bijvoorbeeld het creëren van aanhechtingsplaatsen voor andere soorten of de productie van metabolieten die nuttig zijn voor andere species. Negatieve interacties kunnen voortkomen uit competitie om ruimte en voedsel, de modificatie van de omgeving door metabolieten, of de productie van antibacteriële middelen zoals bactericines. Deze interacties helpen de normale flora zich te beschermen tegen kolonisatie door pathogenen. Interacties met het menselijk lichaam worden in andere hoofdstukken behandeld [39](#page=39). ### 2.2 Naamgeving en taxonomie van bacteriën De naamgeving en taxonomie van bacteriën, net als bij andere levende organismen, is historisch gebaseerd op fenotypische kenmerken. De moderne taxonomie steunt echter meer op genetische gelijkenis, waarbij men aanneemt dat evolutionaire verschillen geleidelijk optreden. De mate van verschil in genetisch materiaal is omgekeerd evenredig aan de taxonomische verwantschap [40](#page=40). #### 2.2.1 Ribosomaal RNA als leidraad Hoewel de vergelijking van het totale DNA nuttig is voor het bestuderen van verwantschap, is het gen voor het ribosomale 16S-RNA een ideale sequentie. Dit RNA heeft een belangrijke structurele functie in het ribosoom en is vitaal, waardoor structurele veranderingen (mutaties) een kritische impact kunnen hebben op de functie. Mutaties in bepaalde regio's van het 16S-RNA gebeuren langzaam, terwijl andere regio's minder kritisch zijn en grotere variatie vertonen. Het verschil in deze regio's weerspiegelt de evolutieduur en dus de taxonomische verwantschap, wat gebruikt kan worden voor indeling in genera en soorten, en dus voor identificatie [41](#page=41). #### 2.2.2 Nieuwe taxonomische inzichten en classificatie Nieuwe taxonomische bevindingen leiden tot veranderingen in classificatie en naamgeving. Voorbeelden hiervan zijn de herclassificatie van *Actinobacillus actinomytemcomitans* naar *Aggregatibacter actinomycetemcomitans*, *Haemophilus aphrophilus* naar *Aggregatibacter aphrophilus*, en *Pseudomonas maltophilia* die via *Xanthomonas maltophilia* nu *Stenotrophomonas maltophilia* heet. Ook werden veel anaerobe gramnegatieve staven die voorheen tot het genus *Bacteroides* behoorden, nu ingedeeld in geslachten zoals *Bacteroides*, *Prevotella*, *Porphyromonas* en *Tannerella*. Verder werd *Pneumocystis carinii* geclassificeerd als de fungus *Pneumocystis jerevecii* [42](#page=42). #### 2.2.3 Schrijfwijze van bacterienamen Voor wetenschappelijke namen van bacteriën geldt de Latijnse schrijfwijze: de genusnaam wordt met een hoofdletter geschreven en cursief, en de soortnaam wordt met een kleine letter geschreven en ook cursief. Voorbeelden zijn *Staphylococcus aureus*. Bij aanduiding van meerdere soorten binnen een genus wordt "spp." gebruikt, wat niet cursief is, zoals *Pseudomonas* spp.. Een uitzondering hierbij is wanneer een naam geen soort aanduidt, maar bijvoorbeeld een serovar, zoals *Salmonella* Panama. Virussen worden in het Nederlands zonder cursivering geschreven, bijvoorbeeld mazelen virus, terwijl in het Latijn de genusnaam cursief is, zoals *Paromoxyvirus* [43](#page=43). ### 2.3 Genotypische variatie bij bacteriën Genetische variatie bij bacteriën ontstaat niet alleen door mutatie en selectie, maar ook door de uitwisseling van grote stukken erfelijk materiaal. Variatie binnen bacteriële soorten is daardoor aanzienlijk groter dan binnen diersoorten. Deze variatie leidt tot de ontwikkeling van stammen met afwijkende fenotypische en fysiologische kenmerken, waaronder de productie van toxines, een betere aanpassing aan de gastheer, of verhoogde resistentie tegen antibiotica. Dit staat los van fenotypische variatie, die het gevolg is van verschillen in genexpressie van in principe hetzelfde genoom [44](#page=44). Het basisgenoom van een bacteriesoort kan aangevuld worden met chromosomale of extrachromosomale elementen. Sommige van deze genetische pakketten worden "pathogenicity islands" genoemd, een verzameling genen die de bacterie helpen overleven, adhereren, en ziekte veroorzaken door de productie van toxines [44](#page=44). #### 2.3.1 Mechanismen van genetische uitwisseling Er zijn diverse mechanismen waardoor bacteriën genetisch materiaal kunnen uitwisselen: * **Transformatie:** Dit is de spontane opname van DNA uit de omgeving, vaak van verwante species, en de inbouw ervan in het eigen chromosoom [45](#page=45). * **Transductie:** Hierbij worden genen overgebracht via virussen, specifiek bacteriofagen [45](#page=45). * **Conjugatie:** Genen worden overgedragen via plasmiden, wat extrachromosomaal DNA is. Deze genen bevinden zich vaak op transposons, kleine mobiele genetische elementen die kunnen verplaatsen en integreren op andere locaties, vaak op specifieke genetische regio's [45](#page=45). * **Transfectie:** Dit is een techniek, voornamelijk *in vitro*, om cellen genetisch materiaal te laten opnemen [45](#page=45). Al deze mechanismen van genetische uitwisseling kunnen *in vivo* plaatsvinden [45](#page=45). #### 2.3.2 Belang van genotypische verschillen De grote diversiteit binnen bacteriën van dezelfde soort maakt verdere onderscheid mogelijk, wat om verschillende redenen nuttig is [46](#page=46). * **Pathogeniteit:** Bepaalde types bacteriën kunnen meer pathogeen zijn dan andere [46](#page=46). * **Epidemiologie:** Genotypering helpt bij het traceren van de verspreiding van bacteriën in de gemeenschap, het monitoren van stammen bij patiënten, en het volgen van hun oorsprong, bijvoorbeeld bij internationale overdrachten [46](#page=46). * **Vaccinatie:** Voor de ontwikkeling van vaccins die gericht zijn op specifieke oppervlakkige moleculen (zoals capsules), is het noodzakelijk om deze structuren te kennen, te onderscheiden en epidemiologisch op te volgen [46](#page=46). Technieken zoals serotypering en genotypering worden gebruikt om deze verschillen te karakteriseren. Genotypering kan leiden tot "fingerprinting" met een groot discriminerend vermogen, of zelfs tot volledige genoomsequencing. Stammen die sterk op elkaar lijken worden klonaal verwante stammen genoemd, en identieke stammen worden een kloon genoemd [46](#page=46). #### 2.3.3 Serotypering van bacteriën Serotypering is gebaseerd op het gebruik van specifieke antilichamen die binden aan specifieke (oppervlakkige) moleculen van het micro-organisme. Gramnegatieve bacteriën hebben een buitenmembraan met lipopolysacchariden (LPS) die somatische of O-antigenen bevatten. Zowel grampositieve als gramnegatieve bacteriën kunnen een kapsel hebben, wat leidt tot K-antigenen. Sommige soorten hebben flagellen voor voortbeweging, de zogenaamde H-antigenen. Deze antigenen variëren niet alleen per soort, maar ook binnen een soort. Een serotype van een species heeft een gelijke antigenenformule [47](#page=47). Voorbeelden zijn *Escherichia coli* O157:H7 of *E. coli* O111:K58:H6, die sterk kunnen wijzen op de aanwezigheid van specifieke (enteropathogene) pathogenicity islands. Bij meningokokken hebben de meeste pathogene stammen een kapsel van type A, B of C. Bescherming door antilichamen tegen kapsel A biedt geen bescherming tegen B of C. Vaccinaties richten zich dan ook niet op alle drie de typen, maar slechts op één kapseltype, gebaseerd op hun epidemiologie [47](#page=47). Het is belangrijk op te merken dat bacteriën van hetzelfde serotype nog steeds aanzienlijk kunnen verschillen. Verdere onderverdeling via extra serotyperingen of genotypering is mogelijk, zelfs tot op individueel stamniveau ("fingerprinting"). Plasmiden en transposons die virulentie- en resistentiegenen dragen, kunnen deze verdere onderverdeling bewerkstelligen [47](#page=47). #### 2.3.4 Moleculaire fingerprinting of genotypering Moleculaire fingerprinting, of genotypering, is gebaseerd op het aantonen van specifieke DNA-sequenties in verschillende "klonen". Dit kan gebeuren met behulp van primers en PCR, wat resulteert in amplicons van verschillende lengte, of door het "knippen" van het DNA met restrictie-enzymen. Een combinatie van amplificatie gevolgd door restrictiedigestie wordt ook toegepast. Tegenwoordig wordt steeds meer gebruik gemaakt van next-generation sequencing voor de karakterisering van bacteriën, waaronder whole genome sequencing [48](#page=48). --- # Virussen: classificatie, structuur en levenscycli Dit gedeelte behandelt de classificatie, structuur en levenscycli van virussen, inclusief hun interactie met gastheercellen. ## 3 Virussen: classificatie, structuur en levenscycli Virussen vormen een aparte categorie van biologische entiteiten die afhankelijk zijn van gastheercellen voor hun replicatie en levenscyclus. In tegenstelling tot bacteriën, die zelfstandig kunnen leven en zich vermenigvuldigen, zijn virionen inactief buiten een gastheercel. De studie van virussen omvat hun classificatie, de structuur van het virion, hun unieke eigenschappen en de verschillende stadia van hun levenscyclus [1](#page=1) [22](#page=22) [3](#page=3). ### 3.1 Classificatie van virussen De classificatie van virussen is een complex systeem dat gebaseerd is op verschillende kenmerken, waaronder de aard van hun genetisch materiaal (DNA of RNA), de structuur van het virion, en hun replicatiestrategieën [3](#page=3). ### 3.2 Structuur van een virion Een virion is de volledige, infectieuze virale deeltje dat buiten de gastheercel bestaat. De algemene structuur van een virion omvat [22](#page=22): * **Nucleïnezuur:** Dit is het genetische materiaal van het virus, dat kan bestaan uit DNA of RNA. Het genetisch materiaal kan enkelstrengs of dubbelstrengs zijn [3](#page=3). * **Capside:** Een eiwitschaal die het nucleïnezuur beschermt. De capside is opgebouwd uit subeenheden genaamd capsomeren. De vorm van de capside kan variëren, leidend tot verschillende virale symmetrieën zoals icosaëdrisch, helisch of complex [3](#page=3). * **Envelop (optioneel):** Sommige virussen hebben een buitenste lipidenlaag, de envelop, die afkomstig is van de gastheercelmembraan tijdens het vrijkomen van het virus. Virussen zonder envelop worden 'naakte virussen' genoemd, terwijl virussen met een envelop 'enveloped virussen' heten [3](#page=3). ### 3.3 Eigenschappen van virussen #### 3.3.1 Eigenschappen van naakte virussen Naakte virussen bestaan uit een nucleïnezuur omgeven door een capside. Ze zijn over het algemeen stabieler in het milieu en resistenter tegen uitdroging en hitte dan enveloped virussen [3](#page=3). #### 3.3.2 Eigenschappen van enveloppe virussen Enveloped virussen bezitten een lipidenenvelop die is ingebed met virale eiwitten, waaronder glycoproteïnen die vaak betrokken zijn bij de binding aan gastheercellen. Deze envelop is relatief fragiel en gevoelig voor uitdroging, hitte en detergentia [3](#page=3). #### 3.3.3 RNA virussen RNA virussen zijn virussen waarbij het genetisch materiaal bestaat uit RNA. Deze kunnen verder worden onderverdeeld op basis van de polariteit van het RNA (positief-sense of negatief-sense) en of het enkelstrengs of dubbelstrengs is [3](#page=3). #### 3.3.4 Aantonen van virussen Het aantonen van virussen kan plaatsvinden via verschillende methoden, waaronder microscopie, serologische tests en moleculaire technieken [3](#page=3). ### 3.4 Levenscycli van virussen De virale levenscyclus beschrijft de reeks stappen die een virus doorloopt om zich te repliceren in een gastheercel. Dit proces is essentieel voor het begrijpen van virale infecties en de ontwikkeling van antivirale therapieën. De belangrijkste fasen omvatten [1](#page=1) [3](#page=3): #### 3.4.1 Virale levenscyclus: adsorptie Adsorptie is de eerste stap waarbij het virus zich bindt aan specifieke receptoren op het oppervlak van de gastheercel. Deze binding is hoogst specifiek en bepaalt mede welk type cel of organisme een virus kan infecteren [3](#page=3). #### 3.4.2 Virale levenscyclus: penetratie Na adsorptie penetreert het virus de gastheercel. Dit kan gebeuren via verschillende mechanismen, zoals fusie van de virale envelop met het celmembraan, of endocytose van het virus door de cel [3](#page=3). #### 3.4.3 Virale levenscyclus: expressie en replicatie Zodra het virale genoom in de cel is binnengedrongen, neemt het virus de celapparatuur over om zijn eigen eiwitten te synthetiseren en zijn genetisch materiaal te repliceren. De manier waarop dit gebeurt, hangt sterk af van het type virus (DNA of RNA virus) en de aard van het genetisch materiaal [3](#page=3). #### 3.4.4 RNA en DNA sensors: Pathogen recognition receptor voor virussen en bacteriën Cellen beschikken over specifieke sensoren, de zogenaamde pathogen recognition receptors (PRRs), die virale en bacteriële componenten kunnen herkennen en zo een immuunrespons kunnen activeren [3](#page=3). #### 3.4.5 Innate immune effector mechanism: interferon stimulated genes (ISG) Na herkenning van een virale infectie, worden de zogenaamde interferon-gestimuleerde genen (ISG's) geactiveerd. Deze genen produceren eiwitten die de virale replicatie remmen en de cel in een antivirale staat brengen [3](#page=3). #### 3.4.6 Virale levenscyclus: virion productie Gerepliceerd viraal genetisch materiaal en gesynthetiseerde virale eiwitten worden geassembleerd tot nieuwe virionen binnen de gastheercel [3](#page=3). #### 3.4.7 Virale levenscyclus: release De nieuw gevormde virionen worden uit de gastheercel vrijgegeven, hetzij door lyse (celvernietiging) of door exocytose (uitstooting), waarna ze weer nieuwe cellen kunnen infecteren [3](#page=3). #### 3.4.8 Virale levenscyclus: lytische levenscyclus bacteriofaag Bij de lytische levenscyclus van een bacteriofaag (een virus dat bacteriën infecteert), domineert de replicatie van het virus. De cel wordt uiteindelijk vernietigd om nieuwe virionen vrij te laten [3](#page=3). #### 3.4.9 Virale levenscyclus: temperate bacteriofaag Een temperate bacteriofaag kan een lysogene cyclus doorlopen, waarbij het virale genoom integreert in het bacteriële genoom en als profaag wordt meegeërfd bij celdeling. Onder bepaalde omstandigheden kan de profaag geactiveerd worden en de lytische cyclus starten [3](#page=3). #### 3.4.10 Virale levenscyclus: bacteriofaag Dit punt verwijst naar de algemene levenscycli van bacteriofagen, wat zowel de lytische als de lysogene cyclus kan omvatten [3](#page=3). #### 3.4.11 Virale levenscyclus: dierlijk virus Dit behandelt de specifieke levenscycli van virussen die dierlijke cellen infecteren, inclusief mechanismen van entry, replicatie en release [3](#page=3). #### 3.4.12 Virale levenscyclus: expressie en replicatie HCV Hier wordt gedetailleerd ingegaan op de specifieke mechanismen voor expressie en replicatie van het Hepatitis C virus (HCV), een RNA virus [3](#page=3). #### 3.4.13 Virale levenscyclus: HIV Dit onderdeel beschrijft de gedetailleerde levenscyclus van het Human Immunodeficiency Virus (HIV), een retrovirus, inclusief stappen zoals reverse transcriptie en integratie in het gastheergenoom [1](#page=1) [3](#page=3). ### 3.5 Aantonen van virussen Deze sectie herhaalt het belang van methoden om virussen te detecteren en te identificeren, wat cruciaal is voor diagnostiek en onderzoek [3](#page=3). > **Tip:** Onthoud dat virussen een zeer klein genoom kunnen hebben, soms coderend voor slechts een handvol eiwitten (zoals bij HBV), of juist voor honderden eiwitten (zoals bij CMV). Dit illustreert de enorme diversiteit in virale complexiteit [22](#page=22). --- # Medische microbiologie en de rol van micro-organismen Dit gedeelte behandelt de algemene effecten van micro-organismen op de menselijke gezondheid binnen de medische microbiologie, inclusief de microbiële flora, infectieprocessen en strategieën om met micro-organismen om te gaan. ### 4.1 De impact van micro-organismen op de menselijke gezondheid Micro-organismen hebben een significante invloed op de menselijke gezondheid, zowel positief als negatief. De afwezigheid van bacteriën kan leiden tot afwijkingen in organen zoals de darmen en longen [7](#page=7). #### 4.1.1 De invloed van micro-organismen op orgaanfuncties Infecties veroorzaakt door micro-organismen kunnen de normale functie van organen belemmeren. Dit kan leiden tot weefselversterf (necrose) na een infectie. Een voorbeeld hiervan is necrose na een infectie met *Streptococcus pyogenes* [8](#page=8). #### 4.1.2 De microbiële flora en overdracht De microbiële flora, de verzameling micro-organismen die van nature op en in het lichaam leven, wordt van de moeder overgedragen op het kind. Dit proces verschilt tussen een vaginale bevalling en een keizersnede [9](#page=9). #### 4.1.3 Potentiële pathogenen in de flora De flora kan micro-organismen bevatten die potentieel pathogeen zijn. Een voorbeeld is sepsis bij baby's die wordt veroorzaakt door bacteriën uit de vaginale flora van de moeder [10](#page=10). ### 4.2 Leren omgaan met micro-organismen Een cruciaal aspect van medische microbiologie is het ontwikkelen van strategieën om effectief om te gaan met micro-organismen. Dit omvat het begrijpen van hun aard, hun effecten en methoden om infecties te voorkomen of te behandelen [11](#page=11). > **Tip:** Het begrijpen van de interactie tussen mens en microbioom is essentieel voor het behandelen van vele ziekten. De studie van "BUG" (waarschijnlijk een acroniem of specifieke term binnen de context van het document) is hierbij relevant [11](#page=11). --- ## 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 | |------|------------| | Bacteriën | Eencellige micro-organismen zonder kernmembraan (prokaryoten) die essentieel kunnen zijn voor een gezond menselijk leven, maar ook infecties kunnen veroorzaken. Ze hebben een celmembraan en meestal een celwand, een circulair genoom, maar geen kern, mitochondriën of endoplasmatisch reticulum. | | Virussen | Obligate intracellulaire parasieten die gastheer-metabolisme gebruiken voor hun expressie en vermenigvuldiging. Ze zijn kleiner dan bacteriën en bestaan typisch uit genetisch materiaal (DNA of RNA) omgeven door een eiwitmantel (capside), soms met een extra lipidenenvelop. | | Microbiële flora | De gemeenschap van micro-organismen (bacteriën, schimmels, virussen) die van nature op of in het menselijk lichaam leven en vaak een symbiotische of commensale relatie aangaan, met beschermende en metabolische functies. | | Pathogenen | Micro-organismen die ziekte kunnen veroorzaken bij een gastheer door invasie, toxineproductie of het verstoren van normale fysiologische processen. | | Antimicrobiële middelen | Stoffen die gebruikt worden om micro-organismen, zoals bacteriën, virussen, schimmels en parasieten, te doden of hun groei te remmen. Antibiotica zijn een voorbeeld dat specifiek gericht is op bacteriën. | | Exponentiële groei | Een groeipatroon waarbij de populatie zich in een vast tempo verdubbelt over een bepaalde periode, wat resulteert in een snelle, logaritmische toename van het aantal cellen onder optimale omstandigheden. | | Quorum sensing | Een communicatiemechanisme bij bacteriën, waarbij ze de dichtheid van hun populatie detecteren via signaalmoleculen. Wanneer een kritische concentratie wordt bereikt, worden collectieve gedragingen zoals biofilmvorming of toxineproductie geactiveerd. | | Biofilm | Een gestructureerde gemeenschap van micro-organismen, meestal bacteriën, die aan een oppervlak is gebonden en ingebed in een zelfgeproduceerde extracellulaire matrix van polysacchariden, eiwitten en nucleïnezuren. Biofilms bieden bescherming tegen antibiotica en het immuunsysteem. | | Gramkleuring | Een differentiële kleuringstechniek die bacteriën verdeelt in twee hoofdcategorieën: Gram-positief (die paars blijven na de kleuring) en Gram-negatief (die roze worden na tegenkleuring). Dit is gebaseerd op de samenstelling van hun celwand, met name de hoeveelheid peptidoglycaan. | | Lipopolysacchariden (LPS) | Een belangrijk bestanddeel van de buitenmembraan van Gram-negatieve bacteriën. Het fungeert als een endotoxine en kan een sterke immuunrespons, waaronder koorts en ontstekingen, veroorzaken bij de mens. | | Genoom | Het volledige erfelijk materiaal van een organisme, bestaande uit DNA. Bij bacteriën is dit meestal een enkel circulair chromosoom, vaak aangevuld met plasmiden. | | Plasmiden | Kleine, circulaire DNA-moleculen die los van het hoofd-chromosoom in het cytoplasma van bacteriën voorkomen. Ze bevatten vaak genen die voordelen bieden, zoals antibioticaresistentie of de productie van toxines. | | Fenotypische variatie | Veranderingen in de waarneembare kenmerken (fenotype) van een organisme, die kunnen optreden als gevolg van veranderingen in genexpressie zonder dat het onderliggende genoom verandert. Dit stelt bacteriën in staat zich aan te passen aan veranderende omgevingsomstandigheden. | | Persisters | Een subpopulatie van bacteriën binnen een kolonie die metabool veel minder actief is en daardoor ongevoelig is voor antibiotica. Ze overleven blootstelling aan antibiotica en kunnen na verbetering van de omstandigheden weer actief worden. | | Taxonomie | De wetenschap van het classificeren en benoemen van organismen. In de microbiologie omvat dit de indeling van bacteriën en virussen op basis van hun genetische, morfologische en fysiologische kenmerken. | | Serotypering | Een methode om bacteriën of virussen te typeren op basis van hun antigenen, die specifieke moleculen op het celoppervlak zijn. Antilichamen worden gebruikt om deze antigenen te detecteren, wat helpt bij epidemiologische studies en classificatie. | | Genotypering | Een methode die gebruikt wordt om bacteriën te typeren op basis van hun DNA-sequenties. Technieken zoals PCR, restrictie-enzymanalyse en whole genome sequencing worden gebruikt om genetische verschillen tussen stammen te identificeren. | | Lytische levenscyclus (bacteriofaag) | Een cyclus in de replicatie van bacteriële virussen (bacteriofagen) waarbij de gastheercel wordt geïnfecteerd, gekopieerd, en uiteindelijk wordt vernietigd (lyse) om nieuwe virionen vrij te geven. | | Temperate bacteriofaag | Een type bacteriële virus (bacteriofaag) dat een lysogenische cyclus kan doorlopen, waarbij zijn genoom zich integreert in het bacteriële chromosoom van de gastheer en zich vermenigvuldigt met de bacterie, zonder de cel direct te doden. |