INF 2A Bacteriën

# Algemene kenmerken en anatomie van bacteriën Bacteriën zijn micro-organismen met een eenvoudige celstructuur die zich onderscheiden van eukaryoten en virussen door de afwezigheid van een celkern en organellen, en bezitten een celmembraan, een celwand (meestal) en genetisch materiaal [11](#page=11). ### 1.1 Fundamentele eigenschappen en celstructuur Bacteriën zijn microscopisch klein, met afmetingen variërend van 0,5 tot 10 micrometer, waardoor een microscoop noodzakelijk is voor observatie. Ze kunnen groeien in verschillende omgevingen, gebruikmakend van eenvoudige voedingsbronnen, en sommige soorten zijn gemakkelijk te kweken in een laboratorium, terwijl andere moeilijk te cultiveren zijn. In tegenstelling tot eukaryoten, die een celkern en organellen bezitten, zijn bacteriën prokaryoten. Virussen daarentegen zijn obligate intracellulaire parasieten die afhankelijk zijn van het gastheercelmetabolisme [11](#page=11). #### 1.1.1 Celmembraan Het celmembraan van bacteriën bestaat uit een fosfolipiden bilayer waarin macromoleculen, waaronder glycoproteïnen, zijn ingebed. Deze componenten spelen een cruciale rol bij het contact met de omgeving en bij de uitwisseling van stoffen tussen het intracellulaire en extracellulaire compartiment [12](#page=12). #### 1.1.2 Celwand De meeste bacteriën beschikken over een celwand die buiten het celmembraan is gelegen. De samenstelling van de celwand varieert significant tussen grampositieve en gramnegatieve bacteriën, wat de basis vormt voor de gramkleurbaarheid enverschillen in gevoeligheid voor antibiotica verklaart [13](#page=13). ##### 1.1.2.1 Grampositieve celwand Grampositieve bacteriën hebben een celwand die rijk is aan peptidoglycaan als primair bouwsteen, naast andere macromoleculen die zorgen voor contact en uitwisseling met de omgeving [13](#page=13). ##### 1.1.2.2 Gramnegatieve celwand Gramnegatieve bacteriën hebben een celwand die bestaat uit een dunne laag peptidoglycaan en een tweede lipidenmembraan. Dit buitenste membraan bevat lipopolysacchariden (LPS) [13](#page=13). ###### 1.1.2.2.1 Lipopolysaccharide (LPS) LPS is een essentieel bestanddeel van de celwand van gramnegatieve bacteriën en kent drie onderscheidbare onderdelen. Lipid A en de binnenste polysacchariden (core polysaccharide) zijn relatief constant, terwijl de buitenste suikers, bekend als het O-antigen, variabel zijn en species- of zelfs type-specifiek. Het O-antigen wordt gebruikt voor verdere karakterisering van een species. LPS is een krachtige inductor van inflammatie bij mensen, wat kan leiden tot koorts, activatie van stolling en ontstekingsreacties; het staat ook bekend als endotoxine [14](#page=14). ##### 1.1.2.3 Celwand van mycobacteriën Mycobacteriën onderscheiden zich door een celwand die onder andere is opgebouwd uit een dichte laag lange mycolzuren. Deze samenstelling resulteert in een lange overlevingsduur in de natuur, resistentie tegen veel antibiotica, en zuurvastheid. Bovendien maakt de aanwezigheid van mycolzuren mycobacteriën moeilijk verteerbaar voor macrofagen, waardoor ze kunnen overleven in het fagolysosoom van de macrofaag en moeilijk te bestrijden zijn, wat leidt tot complicaties bij infecties zoals tuberculose, met name bij immuungecompromitteerde personen [19](#page=19). > **Tip:** De celwand speelt een cruciale rol in de vorm van bacteriën en de Gramkleuring is een fundamentele diagnostische techniek die is gebaseerd op de verschillen in celwandsamenstelling. #### 1.1.3 Vorm van bacteriën en Gramkleuring De celwand bepaalt de algemene vorm van de bacterie, die vaak bolvormig (kok) of staafvormig (bacil) is, maar ook meer specifieke vormen kan aannemen zoals fusiform, kommavormig of spirocheet. De Gramkleuring, ontwikkeld door microbioloog Gram, maakt onderscheid mogelijk tussen grampositieve (blauw gekleurd) en gramnegatieve (rood gekleurd na ontkleuring) bacteriën, wat helpt bij hun identificatie [17](#page=17). > **Voorbeeld:** Kokken kunnen bijvoorbeeld in paren (diplokokken) of ketens (streptokokken) voorkomen, terwijl bacillen ook individueel, in palissades of in ketens kunnen voorkomen. #### 1.1.4 Bacterieel genoom Het bacteriële genoom bestaat uit een enkel, circulair, dubbelstrengs DNA-molecuul dat compact is opgevouwen door middel van supercoiling. Enzymen zoals gyrasen en topoisomerasen zijn essentieel voor het openen, ontvouwen en opnieuw sluiten van dit chromosoom en vormen belangrijke doelwitten voor antibiotica zoals chinolonen. Naast het genomische chromosoom kunnen bacteriën ook extra genetisch materiaal bevatten in de vorm van circulaire plasmiden [20](#page=20). #### 1.1.5 Extra structuren Bacteriën kunnen over diverse extra structuren beschikken die hun overleving en pathogeniciteit bevorderen [24](#page=24). ##### 1.1.5.1 Kapsel Een kapsel is een polysaccharidenlaag die de bacterie omringt en deze beschermt tegen fagocytose [24](#page=24). ##### 1.1.5.2 Flagellen Flagellen zijn flagellaire structuren die zorgen voor de beweeglijkheid van bacteriën [24](#page=24). ##### 1.1.5.3 Fimbriae Fimbriae zijn aanhechtingsmoleculen die bacteriën helpen binden aan specifieke receptoren op gastheercellen. Deze structuren zijn van belang bij kolonisatie en virulentie, en kunnen leiden tot de vorming van neutraliserende antilichamen bij de gastheer [24](#page=24). --- # Bacteriële groei, metabolisme en adaptatie Dit deel behandelt de fundamentele processen van bacteriegroei, hun metabolisme en de mechanismen waarmee bacteriën zich aanpassen aan uiteenlopende omgevingsfactoren, inclusief celdeling, reacties op omgevingsfactoren zoals pH en temperatuur, fenotypische variatie, biofilmvorming en quorum sensing. ### 2.1 Bacteriële celstructuur en aanpassingsvermogen Bacteriën zijn essentieel voor een gezond menselijk leven en onze microbiële flora beschermt ons tegen pathogenen. Ze kunnen schakelen tussen hyperactieve, slapende en schijnbaar "dode" staten afhankelijk van de omgevingsvereisten, wat klinische implicaties heeft. Groeiregulatie en groeivereisten zijn cruciaal om te begrijpen hoe bacteriën reageren op antibiotica en hoe ze gedijen in specifieke niches. Naast aanpassingsvermogen hebben bacteriën genetische mechanismen ontwikkeld om snel te muteren, resistentie en virulentie te ontwikkelen [1](#page=1). #### 2.1.1 Celwand: structuur en functie De meeste bacteriën bezitten een celwand buiten het celmembraan, die essentieel is voor hun vorm en structuur. De samenstelling van de celwand verschilt tussen Gram-positieve en Gram-negatieve bacteriën. Sommige soorten, zoals Mycoplasmata en Chlamydiae, hebben echter geen celwand. Dit verschil in celwandsamenstelling beïnvloedt hun biologie, is de basis voor Gram-kleurbaarheid en verklaart de variërende gevoeligheid voor antibiotica. Extra moleculen in de celwand dienen voor contact en uitwisseling met de buitenwereld [13](#page=13). ##### 2.1.1.1 Gram-positieve en Gram-negatieve celwanden * **Gram-positieve bacteriën:** Hebben een dikke celwand met grote hoeveelheden peptidoglycaan als bouwsteen, gelegen buiten het celmembraan [13](#page=13). * **Gram-negatieve bacteriën:** Bezitten een dunnere laag peptidoglycaan, omgeven door een tweede lipidenmembraan dat lipopolysacchariden (LPS) bevat [13](#page=13). ##### 2.1.1.2 Gramkleuring De Gramkleuring, ontwikkeld door microbioloog Gram, onderscheidt bacteriën in Gram-positief (blauw gekleurd) en Gram-negatief (rood gekleurd na ontkleuring en tegenkleuring). Dit onderscheid is gebaseerd op verschillen in de peptidoglycaan-samenstelling van de celwand [17](#page=17). ##### 2.1.1.3 Vormen van bacteriën De meeste bacteriën hebben een bolvormige (kok) of staafvormige (bacil) vorm. Andere, meer specifieke vormen zijn fusiform, kommavormig en spirocheet (kurketrekkervorm) [17](#page=17). ##### 2.1.1.4 Celwand van mycobacteriën De celwand van mycobacteriën kenmerkt zich door een dichte laag lange mycolzuren. Dit leidt tot [19](#page=19): * Lange overleving in de natuur, weerstand tegen droogte en andere omgevingsfactoren [19](#page=19). * Besmettelijkheid en ziekteverwekkendheid doordat ze moeilijk verteerbaar zijn door macrofagen, waardoor ze in het fagolysosoom overleven. Dit vereist hulp van lymfocyten en cytokines, wat problemen kan veroorzaken bij hiv/aids [19](#page=19). * Resistentie tegen veel antibiotica [19](#page=19). * Zuurvastheid, wat wordt toegepast in zuurvaste kleuringen [19](#page=19). #### 2.1.2 Genetische basis voor aanpassing ##### 2.1.2.1 Minimaal aantal genen voor leven Bacteriën zoals *Escherichia coli* en *Mycobacterium tuberculosis* hebben 4-5 duizend genen, inclusief genen voor antibioticaresistentie, overleving onder verschillende condities (operonregulatie), virulentiefactoren (aanhechting, kapsel, toxines), sporevorming en persistentie. Dit stelt hen in staat te ontsnappen aan vijandige omstandigheden. Bacteriën hebben een enorm aanpassingsvermogen nodig om te overleven in wisselende omgevingen, zoals van warm en vochtig naar droog en koud, met zonlicht, mechanische stress en uitdroging [22](#page=22). ##### 2.1.2.2 Genoomgrootte en regulatiemechanismen Kleine genomen bestaan voornamelijk uit genen voor DNA-replicatie, translatie en energieproductie. Grotere genomen bevatten ook regulatiemechanismen die via signaaltransductie de gen transcriptie sturen, waardoor bacteriën zich kunnen aanpassen. Mycobacteriën kunnen na infectie bijvoorbeeld omvormen van metabool zeer actieve bacteriën tot "dormant" bacteriën, met een compleet ander patroon van genexpressie en eiwitten. Dit beïnvloedt antibioticagevoeligheid en vaccin-effectiviteit [23](#page=23). > **Tip:** Het menselijk lichaam is moleculair gezien overwegend microbieel. Om het functioneren van het menselijk lichaam te begrijpen, is het cruciaal om micro-organismen mee te nemen in de analyse [23](#page=23). ### 2.2 Metabolisme, celgroei en fenotypische adaptatie Bacteriën en andere micro-organismen kunnen de omgeving beïnvloeden door de productie van metabolieten. Dit vindt plaats zowel buiten het lichaam, bijvoorbeeld bij voedselfermentatie (yoghurt, bier, kaas), als in het lichaam, zoals de zure metabolieten van lactobacillen die de vaginale pH reguleren. *Helicobacter pylori* neutraliseert lokaal maagzuur door ammoniakproductie, waardoor het op de maagmucosa kan leven. Bacteriën produceren ook enzymen en toxines die gastheercellen of andere bacteriën kunnen beschadigen [28](#page=28). #### 2.2.1 Celdeling van bacteriën Bacteriële groei verloopt door celdeling, waarbij de populatie zich logaritmisch vermenigvuldigt. Onder optimale omstandigheden kan een deling elke 20-30 minuten plaatsvinden. De groeicurve kent verschillende fasen: een lagfase (adaptatie), een logaritmische toename, een stationaire fase door uitputting van voedingsstoffen, en uiteindelijk een fase van afsterven [29](#page=29). #### 2.2.2 Omgevingsinvloeden op groei ##### 2.2.2.1 Invloed van zuurgraad (pH) De groei van bacteriën wordt sterk beïnvloed door de pH. Sommige bacteriën, zoals *Streptococcus mutans* (veroorzaker van cariës), gedijen in zure omgevingen, terwijl anderen de voorkeur geven aan alkalische omstandigheden [30](#page=30). ##### 2.2.2.2 Invloed van zuurstof (O2) en koolstofdioxide (CO2) * **Obligaat aeroob:** Hebben zuurstof nodig voor groei, bv. *Mycobacterium tuberculosis* [30](#page=30). * **Facultatief aeroob/anaeroob:** Kunnen zowel met als zonder zuurstof groeien [30](#page=30). * **Anaeroob:** Zuurstof is toxisch voor deze bacteriën; gevoeligheid varieert van strikt anaeroob tot het verdragen van enige zuurstof (bv. in abcessen) [30](#page=30). * **Capnofiel:** Groeien beter in een omgeving met een hoge CO2-spanning, bv. *Haemophilus* [30](#page=30). > **Belang voor de geneeskunde:** De fysiologische eisen van bacteriën zijn cruciaal voor kweekomstandigheden in het laboratorium en voor het overleven van bacteriën in monsters tijdens transport [30](#page=30). ##### 2.2.2.3 Invloed van temperatuur Elke bacterie heeft een optimale temperatuur, een minimum en maximum temperatuur, en een temperatuurbereik voor groei. Humane pathogenen en commensalen groeien het snelst rond 36,5 °C. Koorts kan de groeisnelheid van bacteriën vertragen, terwijl lage temperaturen (koelkast) nog langzame groei mogelijk maken [30](#page=30). #### 2.2.3 Fenotypische variatie en adaptatie Bacteriën passen hun metabole capaciteiten aan de omgevingsomstandigheden aan. Wanneer een substraat uitgeput raakt, worden nieuwe substraten aangeboord waarvoor nieuwe enzymen nodig zijn. Dit leidt tot een knik in de groeicurve, wat de tijd representeert die nodig is om bijvoorbeeld het lactose-operon te activeren [31](#page=31). ##### 2.2.3.1 Het operonmodel voor genexpressieregulatie Het operonmodel beschrijft hoe genexpressie wordt gereguleerd. Als glucose aanwezig is, wordt dit eerst verbruikt, zelfs als andere suikers zoals lactose ook beschikbaar zijn. Zodra glucose opgebruikt is, wordt lactose gebruikt als energiebron, indien aanwezig. Het lactosemetabolisme wordt gestuurd door een feedbackmechanisme in een repressor-activatorsysteem. Bij activatie wordt de transcriptie van lactosekatabole enzymen gestimuleerd. Bij repressie (door aanwezigheid van glucose of afwezigheid van lactose) kan RNA-polymerase niet binden, waardoor transcriptie stopt en de lactosekatabole enzymen verdwijnen. De repressor LacI wordt geïnactiveerd door lactose. De bacteriële cel past dus zijn metabole wegen aan op basis van de omgevingscondities [32](#page=32). ##### 2.2.3.2 Planktonische vs. sessiele bacteriën Klassiek worden bacteriën bestudeerd in proefbuisjes, in planktonische vorm, in reincultuur en in de exponentiële fase. In de praktijk bevinden bacteriën zich echter vaak in gemengde culturen, onder suboptimale of vijandige omstandigheden, of in een metabool inactieve staat. Soms zijn ze sessiel in plaats van planktonisch. Dit kan leiden tot ander gedrag *in vivo* of *in loco*, zoals verhoogde virulentie of resistentie tegen antibiotica [33](#page=33). Verschillende verschijnselen illustreren fenotypische variaties: * **Persisters:** Bacteriën die minder metabool actief zijn en daardoor ongevoelig voor antibiotica. Dit is een actief proces met evolutionaire selectie [33](#page=33). * **Sporen:** Bacteriële structuren voor overleving [33](#page=33). * **Fenotypisch switchen ('bet hedging'):** Een populatie bestaat uit subpopulaties die voorbereid zijn op verschillende omgevingsuitdagingen, wat risicospreiding dient [33](#page=33). * **Biofilm en quorum sensing:** Zie hierna [33](#page=33). #### 2.2.4 Biofilm en quorum sensing ##### 2.2.4.1 Quorum sensing Quorum sensing is een mechanisme waarbij bacteriën de densiteit van hun populatie detecteren via boodschappermoleculen. Wanneer een kritische concentratie is bereikt, worden metabole pathways aangepast, wat resulteert in een veranderd metabolisme (bv. minder celdeling, meer toxines, slijmproductie). Dit maakt de bacteriële gemeenschap minder gevoelig voor antibiotica en moeilijker te elimineren door macrofagen [34](#page=34). ##### 2.2.4.2 Biofilm Een biofilm is een vorm van een bacteriële populatie met drastisch veranderde kenmerken. Het is een driedimensionale structuur met veel slijmproductie, en is ongevoelig voor antibiotica en macrofagen. Af en toe worden mobiele bacteriën losgelaten, mogelijk met een persister-fenotype. Biofilms spelen een rol bij infecties door lichaamsvreemde voorwerpen, maar ook bij veel weefselinfecties [34](#page=34) [36](#page=36). ##### 2.2.4.3 Interacties in biofilm In een biofilm beïnvloeden bacteriën elkaar zowel positief (bv. door aanhechtingsplaatsen te verschaffen) als negatief (competitie voor ruimte en voedsel, 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 besproken [38](#page=38). #### 2.2.5 Persisters Persisters zijn bacteriële cellen die ongevoelig zijn voor antibiotica vanwege een andere metabole toestand. Antibiotica doden bacteriën in een logaritmisch proces, maar persisters overleven dit en kunnen weer metabool actief worden. Dit fenomeen en de consequenties ervan worden verder besproken in het hoofdstuk over antibiotica [37](#page=37). --- # Genetische variatie en identificatie van bacteriën Dit onderwerp bespreekt de oorzaken van genetische diversiteit bij bacteriën en de methoden die worden gebruikt om bacteriën te identificeren en te classificeren. ### 3.1 Genetische variatie bij bacteriën Genetische variatie bij bacteriën ontstaat door mechanismen zoals mutatie en de uitwisseling van grote stukken erfelijk materiaal. Deze variatie is cruciaal omdat bacteriën van dezelfde soort niet identiek zijn; de variatie binnen bacteriesoorten is significant groter dan binnen diersoorten. Deze genetische verschillen kunnen leiden tot varianten met veranderde uiterlijke en fysiologische kenmerken, evenals stammen die toxines produceren, beter aangepast zijn aan een specifieke gastheer, of resistenter zijn tegen antibiotica. Dit staat in contrast met fenotypische variatie, die het gevolg is van verschillen in genexpressie van in principe hetzelfde genoom [43](#page=43). #### 3.1.1 Mechanismen van genetische uitwisseling Er zijn verschillende belangrijke mechanismen voor de uitwisseling van genetisch materiaal bij bacteriën: * **Transformatie**: Dit is de "spontane" opname van DNA uit de omgeving, afkomstig van verwante species, en de integratie ervan in het eigen chromosoom [44](#page=44). * **Transductie**: Hierbij worden genen overgebracht via virussen, specifiek bacteriofagen [44](#page=44). * **Conjugatie**: Dit proces omvat de overdracht van genen die zich op extrachromosomaal DNA, zoals plasmiden, bevinden. De genen bevinden zich vaak op transposons, wat kleine, mobiele genetische elementen zijn die van plaats kunnen veranderen en zich op specifieke locaties kunnen integreren [44](#page=44). * **Transfectie**: Dit is een techniek die voornamelijk in vitro wordt toegepast om cellen genetisch materiaal te laten opnemen [44](#page=44). Alle bovengenoemde mechanismen komen ook *in vivo* voor [44](#page=44). #### 3.1.2 Genetische "pakketten" Het basisgenoom van een bacteriesoort kan aangevuld worden met diverse chromosomale of extrachromosomale elementen. Sommige van deze genetische pakketten worden "pathogenicity islands" genoemd; dit is een verzameling genen die een stam beter in staat stellen te overleven, te adhereren, en ziekte te veroorzaken door middel van toxines [43](#page=43). ### 3.2 Identificatie en classificatie van bacteriën De identificatie en classificatie van bacteriën, ook wel taxonomie genoemd, heeft zich ontwikkeld van fenotypische kenmerken naar genetische analyses. #### 3.2.1 Taxonomie en naamgeving van bacteriën Traditioneel was de naamgeving en taxonomie van levende organismen, inclusief bacteriën, gebaseerd op fenotypische kenmerken, een systeem dat door Linnaeus voor macroscopische organismen werd opgesteld. Moderne taxonomie steunt echter meer op genetische gelijkenis, met de aanname dat evolutionaire verschillen geleidelijk optreden. De mate van genetisch verschil is omgekeerd evenredig met de taxonomische verwantschap. Nieuwe taxonomische inzichten hebben geleid tot aanpassingen in de indeling van bacteriën in genera en taxa, wat resulteert in veranderde soortnamen in vergelijking met oudere literatuur [39](#page=39). ##### 3.2.1.1 Ribosomaal RNA als leidraad Het gen voor het ribosomale 16S-RNA is een uitstekende sequentie voor het bestuderen van taxonomische verwantschap. Dit RNA-molecuul heeft een belangrijke structurele functie in het ribosoom en is vitaal. Structurele veranderingen (mutaties) kunnen leiden tot kritieke functionele verschillen, waardoor sommige gebieden van het 16S-RNA nauwelijks muteren. De veranderingen vinden traag plaats; sommige regio's zijn minder kritisch en bevatten meer variatie dan conservatieve regio's. Verschillen in deze regio's weerspiegelen de evolutionaire duur en daarmee de verwantschap, wat gebruikt kan worden voor taxonomische indeling, inclusief de classificatie in genus en species, en dus voor identificatie [40](#page=40). ##### 3.2.1.2 Wijzigingen in classificatie en naamgeving Nieuwe taxonomische inzichten hebben geleid tot aanpassingen in de classificatie en naamgeving van bacteriën. Voorbeelden hiervan zijn [41](#page=41): * *Actinobacillus actinomycetemcomitans* werd hernoemd tot *Aggregatibacter actinomycetemcomitans* [41](#page=41). * *Haemophilus aphrophilus* werd *Aggregatibacter aphrophilus* [41](#page=41). * *Pseudomonas maltophilia* werd eerst *Xanthomonas maltophilia* en vervolgens *Stenotrophomonas maltophilia* [41](#page=41). * *Pseudomonas cepacia* werd *Burkholderia cepacia* [41](#page=41). * Veel anaerobe gramnegatieve staven die voorheen tot het genus *Bacteroides* behoorden, worden nu ingedeeld in diverse genera zoals *Bacteroides*, *Prevotella*, *Porphyromonas*, en *Tannerella* [41](#page=41). * Er zijn ook vele andere voorbeelden bij streptokokken en corynebacteriën [41](#page=41). * *Pneumocystis carinii* werd geclassificeerd als een schimmel (*Pneumocystis jerevecii*) [41](#page=41). ##### 3.2.1.3 Schrijfwijze van bacterienamen De schrijfwijze van namen voor bacteriën, gisten, schimmels, protozoa en diersoorten volgt specifieke regels. In het Latijn worden genusnamen cursief geschreven (bijvoorbeeld *Paromoxyvirus*), terwijl Nederlandse en Engelse namen zoals "mazelen virus" of "measles virus" niet cursief worden geschreven. Nederlandse benamingen zoals "streptokokken" (*Streptococcus*) en "stafylokokken" (*Staphylococcus*) worden gebruikt. In het Latijn wordt het genus *Staphylococcus* cursief geschreven. De volledige Latijnse naam, zoals *Staphylococcus aureus*, wordt cursief geschreven, waarbij de genusnaam met een hoofdletter en de soortnaam met een kleine letter begint. Voor meervoudige soorten wordt "spp." gebruikt, zoals *Pseudomonas spp.* (Pseudomonas soorten), waarbij "spp." niet cursief wordt geschreven. Een uitzondering is *Salmonella Panama*, waarbij "Panama" geen speciesnaam is, maar een serovar, aangeduid door serologische testen [42](#page=42). #### 3.2.2 Belang van genotypische verschillen De diversiteit binnen bacteriën van dezelfde soort is aanzienlijk en kan gebruikt worden voor verdere onderscheidingen. Dit is nuttig om verschillende redenen [45](#page=45): * **Pathogeniciteit**: Bepaalde types bacteriën kunnen meer pathogeen zijn dan andere [45](#page=45). * **Epidemiologie**: Het traceren van de verspreiding van bacteriën in een gemeenschap, het bepalen of stammen in een populatie identiek zijn, of ze overeenkomen met stammen bij verschillende patiënten, en of ze vanuit andere landen worden geïntroduceerd [45](#page=45). * **Vaccinatie**: Voor vaccinatie, met name wanneer een vaccin beschermende antilichamen tegen een kapsel moet opwekken, is het essentieel om deze kapsels te kennen, te onderscheiden en epidemiologisch op te volgen [45](#page=45). Technieken zoals serotypering en genotypering, waaronder "fingerprinting" (met een hoog discriminerend vermogen) en volledige genoomsequencing, worden hiervoor gebruikt. Stammen die sterk op elkaar lijken worden klonaal verwante stammen genoemd, en identieke stammen worden een kloon genoemd [45](#page=45). #### 3.2.3 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 lipolysacharide (LPS), dat somatische of O-antigenen bevat. Zowel grampositieve als gramnegatieve bacteriën kunnen een kapsel hebben (K-antigenen). Sommige soorten bezitten flagellen voor voortbeweging, die H-antigenen worden genoemd. Deze antigenen variëren per soort, en ook binnen een soort. Een serotype van een species heeft een identieke antigenformule [46](#page=46). * **Voorbeelden**: * *Escherichia coli* O157:H7 of *E. coli* O111:K58:H6. Deze types zijn sterk suggestief voor de aanwezigheid van specifieke (enteropathogene) pathogenicity islands [46](#page=46). * Bij meningokokken heeft de meerderheid van de pathogene stammen een kapsel met één van de drie varianten: type A, B of C. Bescherming door antilichamen tegen kapsel A biedt geen bescherming tegen B en C. Vaccinaties zijn niet gericht tegen alle drie, maar slechts tegen één kapseltype. De drie serotypes hebben elk een eigen epidemiologie, en de keuze voor vaccinatie is daarop gebaseerd [46](#page=46). Bacteriën van hetzelfde serotype kunnen nog steeds aanzienlijk divers zijn. Verdere opdeling is mogelijk door extra serotyperingen of genotypering, zelfs tot op individueel stamniveau (fingerprinting). Plasmiden en transposons (met virulentie- en resistentiegenen) kunnen verdere onderverdelingen mogelijk maken [46](#page=46). #### 3.2.4 Moleculaire fingerprinting of genotypering Moleculaire fingerprinting, of genotypering, is gebaseerd op specifieke DNA-sequenties van verschillende 'klonen'. Deze worden aangetoond met behulp van primers en PCR, wat resulteert in amplicons van verschillende lengtes. Alternatief kunnen ze worden 'geknipt' door restrictie-enzymen, of een combinatie van amplificatie gevolgd door restrictie digestie. Tegenwoordig wordt steeds vaker next-generation sequencing (NGS) gebruikt voor de karakterisering van bacteriën, waaronder whole genome sequencing [47](#page=47). --- ## 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 celkern (prokaryoten), die essentieel zijn voor veel ecologische processen en een rol spelen in de gezondheid en ziekte van de mens. | | Virussen | Obligate intracellulaire parasieten die genetisch materiaal bevatten, omgeven door een eiwitmantel, en zich alleen kunnen vermenigvuldigen binnen levende gastheercellen. | | Immuunsysteem | Het biologische systeem dat een organisme beschermt tegen ziekteverwekkers, door het herkennen en vernietigen van vreemde indringers zoals bacteriën en virussen. | | Antimicrobiële middelen | Stoffen die de groei van micro-organismen remmen of ze doden, waaronder antibiotica (tegen bacteriën) en antivirale middelen. | | Microbiële flora | De gemeenschap van micro-organismen, voornamelijk bacteriën, die van nature op en in het menselijk lichaam leven en bijdragen aan de gezondheid. | | Pathogenen | Micro-organismen die ziekte kunnen veroorzaken. | | Groeiregulatie | Het proces waarmee de groei en voortplanting van bacteriën wordt gecontroleerd, beïnvloed door omgevingsfactoren en interne mechanismen. | | Exponentiële groei | Een snelle, continue vermenigvuldiging van bacteriën waarbij de populatiegrootte exponentieel toeneemt onder optimale omstandigheden. | | Quorum sensing | Een communicatiemechanisme tussen bacteriën waarbij zij signalen uitwisselen om de dichtheid van hun populatie te meten en gezamenlijke gedragingen te coördineren. | | Biofilm | Een gestructureerde gemeenschap van micro-organismen, ingebed in een zelfgeproduceerde matrix van extracellulaire substanties, die zich hecht aan oppervlakken. | | Gramkleuring | Een differentiële kleuringstechniek die bacteriën verdeelt in twee hoofdgroepen op basis van hun celwandsamenstelling: Gram-positief (kleurt blauw/paars) en Gram-negatief (kleurt rood/roze). | | Peptidoglycaan | Een polymeer dat een essentieel bestanddeel vormt van de celwanden van de meeste bacteriën, en dat zorgt voor structurele integriteit. | | Lipopolysacchariden (LPS) | Complexe moleculen die deel uitmaken van de buitenmembraan van Gram-negatieve bacteriën en die een krachtige ontstekingsreactie bij de mens kunnen veroorzaken. | | Endotoxine | Een toxische component van de celwand van Gram-negatieve bacteriën, voornamelijk LPS, die koorts en andere inflammatoire reacties kan uitlokken. | | Genetisch materiaal | De drager van erfelijke informatie, in bacteriën meestal in de vorm van een circulair chromosoom van DNA, en eventueel plasmiden. | | Plasmiden | Kleine, circulaire dubbelstrengs DNA-moleculen die los van het chromosoom voorkomen in bacteriën en vaak genen bevatten voor resistentie tegen antibiotica of andere voordelige eigenschappen. | | Genoom | Het complete genetische materiaal van een organisme, inclusief alle genen. | | Metabolisme | Het geheel van chemische processen in een organisme dat nodig is voor instandhouding van het leven, inclusief stofwisseling en energieproductie. | | Fenotypische adaptatie | Het vermogen van een bacterie om zijn uiterlijke kenmerken en functionele eigenschappen aan te passen als reactie op omgevingsveranderingen, zonder dat het onderliggende genoom verandert. | | Persisters | Een subpopulatie van bacteriële cellen binnen een grotere populatie die, ondanks blootstelling aan antibiotica, in een metabool inactieve toestand verkeren en daardoor ongevoelig zijn voor deze middelen. | | Taxonomie | De wetenschap van het classificeren en benoemen van organismen op basis van gedeelde kenmerken en evolutionaire relaties. | | Ribosomaal RNA (rRNA) | Een type RNA dat deel uitmaakt van de ribosomen, de celonderdelen die verantwoordelijk zijn voor eiwitsynthese. rRNA is cruciaal voor bacteriële taxonomie vanwege zijn relatieve stabiliteit en evolutionaire variatie. | | Genotypering | Een techniek die wordt gebruikt om de genetische samenstelling van een organisme te bepalen, vaak met als doel de identificatie en classificatie van specifieke stammen. | | Serotypering | Een methode om bacteriële stammen te identificeren en te classificeren op basis van hun antigenen, de moleculen op het celoppervlak die een immuunrespons kunnen opwekken. | | Antigeen | Een molecuul dat een immuunrespons kan opwekken, zoals de productie van antilichamen. | | Kapsel | Een slijmerige laag van polysachariden of polypeptiden die sommige bacteriën buiten hun celwand omhult, vaak ter bescherming tegen fagocytose of uitdroging. | | Flagellen | Zweepachtige aanhangsels op het oppervlak van veel bacteriën die zorgen voor beweeglijkheid. | | Fimbriae | Korte, draadachtige uitsteeksels op het oppervlak van bacteriën die worden gebruikt voor aanhechting aan oppervlakken of andere cellen. | | Sporen | Zeer resistente, inactieve vormen die door sommige bacteriën worden geproduceerd om te overleven onder ongunstige omgevingsomstandigheden zoals extreme temperaturen, uitdroging of gebrek aan voedingsstoffen. | | Virulentiefactoren | Moleculen of mechanismen die door bacteriën worden geproduceerd om infecties te veroorzaken of te verergeren, zoals toxines, enzymen die weefsels afbreken, of structuren die aanhechting bevorderen. |