Mikrobiologi Flashcards
Hvor mange gange indeholder en menneskekrop bakterier i sammenligning med menneskeceller?
10 gange så meget
Hvor findes de fleste bakterier i menneskekroppen?
I tarmsystemet men også på vores hud og slimhinder
Hvornår er der tale om en infektion?
Når bakterier findes i blod eller væv, hvilket vil sige, at de har gennembrudt kroppens ydre forsvar
Hvilken form har de fleste bakterier?
De er kugleformede (kokker), stavformede (baciller) eller har forskellige former for buet eller snoet form
Hvad hedder er gramfarvning?
En farveteknik til at adskille bakteriearter fra hinanden på baggrund af deres overovrdnede opbygning af deres cellevæg, så de enten fremstår lilla (grampositive) eller røde (gramnegative), når man ser dem i et lysmikroskop.
Hvad betydning har det, at bakterier danner et bestemt enzym?
Bakteriearter er tilpasset forskellige nicher i naturen og kan derfor udføre forskellige biokemiske reaktioner. Hvis bakterier danner et bestemt enzym i et bestemt miljø, kan det udnyttes til at adskille dem fra hinanden.
Hvad betyder det, hvis et bakterie er obligat aerobe?
De kan ikke leve uden oxygen
Hvad betyder det, hvis et bakterie er obligat anaerobe?
De kan kun leve og dyrkes i oxygenfrie miljøer.
Hvad betyder det, hvis et bakterie er fakultativt anaerobe?
De kan leve med og uden oxygen, men de udfører typisk forskellige biokemiske processer i de to miljøer
Hvad kan en bakteries dannelse af enzymer gøre ved substrater?
De kan omdanne dem, så de feks får en anden farve, og det kan bruges til at adskille bakterier
Hvad kan PCR-teiknikken bruges til?
Man kan opformere 16sRNA fra bakterier, som koder for en del af ribosomets opbygning. Pga dets afgørende betydning for organismernes livsfunktioner udvikler genet sig tilpas langsomt til at man kan bruge det til at sammenligne og adskille selv meget fjernt beslægtede bakteriers DNA fra hinanden. Man kan udvinde og opformere DNA fra feks en vand- eller jordprøve og se hvor mange forskellige bakteriers 16sRNA man kan finde. Denne type DNA-prøve kaldes også for eDNA (environmental DNA). Når man analyserer eDNA-prøver, finder man 16sRNA fra mange kendte bakterier, som er nemme at identificere, men man finder også 16sRNA fra ukendte bakterier, så disse bakteriearter kendes på nuværende tidspunkt kun ud fra deres DNA i miljøet.
Hvordan formerer bakterier sig?
Ved ukønnet formering, som minder om mitotiske celledelinger
Hvad er forskellen i bakteriers formering vs eukaryoter?
Eukaryote celler er normalt diploide (kromosompar) og har flere stavformede kromosomer, som først skal kopieres ved DNA-replikation og dernæst fordeles korrekt mellem de to datterceller. Bakterier er normalt haploide (kun et enkelt kromosompar) og har et enkelt cirkulært kromosom. Kromosomet kopieres med start i det såkaldte replikationsstartsted. Når det er kopieret, adskilles de to identiske kromosomer i hver sin ende af cellen, som deles på midten og bliver til to nye bakterier
Hvad afhænger hastigheden af mikroorganismers formering af?
Temperatur, pH og koncentrationen af nødvendige næringsstoffer, plus mikroorganismens egen individuelle evne til at producere nødvendige enzymer og optage næringsstoffer fra mediet. Størrelsen af celler er også vigtig, da optagelsen af næringsstoffer normalt sker ved diffusion. Mindre celler har normalt en større overflade ift deres volumen end store celler, men formen er også vigtig.
“As a cell gets bigger, its volume increases much faster than its surface area. This is because volume grows by the cube, while surface area grows by the square.”
Det er derfor bakterier som Escherichia coli normalt har væsentlig højere vækstrater end feks gærceller, som er meget større.
Hvorfor påvirker temperatur bakteriers væksthastighed?
Ved højere temperaturer bevæger molekyler sig hurtigere, og derfor sker diffusionen også hurtigere. Hastigheden på enzymatiske reaktioner afhænger bl.a. af, hvor hurtigt substrat og enzym binder til hinanden, som også afhænger af molekylernes hastighed. Dvs. mikrorganismernes vækst stiger med øget temperatur, men kun til et punkt. Alle mikroorganismer har et temperaturoptimum, hvor deres væksthastighed er højst muligt - ved højere temperaturer denaturerer mikroorganismernes enzymer nemlig (når proteiner eller DNA mister deres naturlige struktur). Forskellige mikroorganismer er tilpasset livet i forskellige miljøer og dermed også forskellige temperaturer. Vores egne mikroorganismer har typisk et temperaturoptimum ved 37C eller lidt over.
Hvad hedder de bakterier der lever bedst omkring vores kropstemperatur?
Mesofile bakterier
Hvad hedder de bakterier der lever bedst ved høje temperaturer?
Termofile bakterier
Hvilket matematisk udtryk kan eksponentiel vækst hos bakterier beskrives med?
y=b*a^x.
Hvordan defineres y=b*a^x
Y er antallet af bakterier til tidspunktet x, og begyndelsesværdien b er antal bakterier fra start (x=0). a er en konstant, der kaldes for fremskrivningsfaktoren. Den viser hvor mange gange y stiger, hvis x stiger med 1. Fremskrivningsfaktoren kan også skrives som a=1+r (1 repræsenterer den oprindelige mængde), hvor r kaldes for funktionens vækstrate, som angiver hvor stor en procentdel y vokser med (f.eks. 50%), hvis x stiger med 1. Hvis vækstraten f.eks. stiger med 50%, så vil a være 1.5 (100% af det oprindelige + 50% mere). Hvis nu der var tale om en ‘skrupningsrate’, så ville det være a = 1 - r. F.eks. hvis der var et fald med 20%, så ville vi få 0.8 i stedet. Når vi taler om et voksende antal bakterier, er b>0 og a>1 (b er et positivt tal over 0, fordi man ikke kan have ingen bakterier eller minus bakterier, og a er større en 1, fordi hvis det var nul var der ingen vækst, og hvis den var under 1 ville der være et fald).
Hvilken ligning for eksponentiel vækst ser man nogle gange?
y=be^(kx)
Hvad kan man se ved at sammenligne de to ligninger for eksponentiel vækst vha en potensregneregel?
At fremskrivningsfaktoren a i den første ligning (y=ba^x) er lig med e^k i den anden ligning (y=be^(k*x). e er Euler’s tal (2,718) som bruges i kontinuerlige vækstmodeller. k er en vækstrate-konstant (den fortæller hvor hurtigt vækstraten øges). x er tid eller tidsintervaller. Man kan bevise det ved at fjerne b ved at dividere b på begge sider, dernæst lave en potens af x på begge sider med parentes ((a^x = ((e^k)^x)), så man får a=e^k.
Forskellen i brug af de to er at a er bedre til tidshop, som f.eks. når man får sin skat hvert år (diskret vækst) vs en kontinuerlig vækst, hvor man feks fik enhver skattekrone tilbage hver time eller sekund.
Siden man har a=e^k og a feks er 2, så kan man tage den naturlige logaritme (ln) på begge sider (den ophæver specifikt potens på Euler’s tal), dvs. ln(e^k)=ln(2), som så bliver til k=ln(2), og vi får k≈0.693. e forsvinder fordi den naturlige logaritme af e (Eulers tal=2,718) er altid 1 (e^1=e - den naturlige logaritme spørger: hvilken potens af e giver mig e? 1). Sådan kan vi finde den kontinuerlige vækstrate.
Hvordan kan udtrykket i ligning y=b*a^x omskrives til en funktion af antal generationer, hvis vi kender generationstiden for en bakterie og antager, at de alle deler sig samtidigt?
N1=N0*2^t, hvor N0 er antallet af bakterier i første generatio, t er antal af generationer siden start, N1 er antallet af bakterier efter et bestemt antal generationer, og 2 er fremskrivngsfaktoren for fordoblingen
Hvordan udregner man en bakteries generationstid ud fra forsøgsdata? (Dvs. det omvendte af at udregne generationstiden)
Man bruger eksponentiel regression og starter med at beregne fremskrivningsfaktoren a ud fra regressionligningen a=e^k. Hvis vi har en kontinuerlig bakterievækst y=2,464*e^0,0202x (k udregnes ved en besværlig udligning ligesom kapitalvækst, spørg chatGPT), skal vi i stedet have en diskret vækst, som vi får ved at udregne e^0,0202 (e er en special karakter på lommeregneren, som så kan opløftes i potens), og resultatet er 1,020405.
Man udregner derefter vækstraten r. Vi ved at fremskrivningsfaktoren a også kan skrives som 1+r, så for at få r, vender vi ligningen om til r=a-1. Vi indsætter tallet vi fik 1,020405-1 og får 0,020405, som er det samme som 2% (0,02*100). Dvs. at antallet af bakterier i denne ligning i gnmsnit er stedet ca. 2% pr. minut (generationstiden).
Hvorfor bruger man regression?
I virkeligheden følger bakterievækst ikke en perfekt eksponentiel kurve på grund af naturlige variationer. Så i stedet for manuelt at gætte kurven kan man bruge regression til at beregne den ligning, der bedst passer til dine datapunkter.
Hvilket udtryk kan bruges til at finde fordoblingstiden (T2) for en eksponentiel udvikling?
T2=log(2)/log(a). En bakteries generationstid er det samme som fordoblingstiden, så derfor kan man også bruge denne ligning fra matematik. Dvs. når vi har fundet a via a=e^k, så kan vi finde, hvor lang tid det tager for bakterierne at fordoble.
Med de samme tal fra tidligere, får vi at generationstiden i minutter er t2=log(2)/log(1,020405) = 34,3 minutter.
Hvad står R2 for og hvad betyder det?
R2 er en måling af, hvor godt regressionslinjen passer til data. Hvis r2=1,0000 betyder det, at alle datapunkter ligger præcist på linjen (perfekt fit). Hvis r2=0,9830 betyder det, at regressionsmodellen forklarer 98,3% af variationen i data. I mikrobiologi viser et højt r2-tal, at ens vækstmodel er meget præcis og pålidelig.
Hvad er den mikrobielle vækstkurve?
Bakteriers forløb, når de koloniserer et nyt miljø, hvor der sker eksponentiel vækst, der rammes et plateau og så stilner det af.
Hvad er de fire faser for den mikrobielle vækstkurve?
Nølefasen, den eksponentielle fase, den stationære fase og dødsfasen
Hvad sker der i nølefasen?
Bakterierne danner de nødvendige enzymer og tilpasser deres livsprocesser til det givne miljø. Perioden kan være kort eller lang og er kendetegnet ved, at antallet af bakterier er nogenlunde konstant
Hvad sker der i den eksponentielle fase?
Bakteriepopulationen begynder at vokse i antal og bakterierne deler sig hurtigere, og der dannes flere bakterier end der dør med en nogenlunde konstant vækstrate indtil vækstraten begrænses.
Hvad sker der i den stationære fase?
Væksten begrænses typisk af mangel på ressourcer eller plads, og populationsstørrelsen forbliver nogenlunde konstant, da antallet af nydannede bakterier svarer til antallet der dør. Bakterierne opbruger typisk de sidste næringsstoffer og udskiller forskellige affaldsstoffer.
Hvad er dødsfasen?
Når bakterierne ikke længere kan opretholde deres nødvendige livsprocesser, og antallet af bakterier der dør overstiger antallet af nye, så antallet falder. Nogle bakterier er i stand til at gå i dvaletilstand i stedet for at dø og kan forblive i denne tilstand meget længe, indtil at miljøforholdene eventuelt igen bliver gunstige.
Hvad kan man gøre ved at ændre på dyrkningsforholdene for bakterier, hvis man f.eks. gerne vil have, at de skal producere flere stoffer, som f.eks. enzymer eller hormonet insulin?
Man kan ændre på længden af de forskellige livsfaser i en gæringstank ved f.eks. tilføre næringsstoffer og fjerne affaldsstoffer fra næringsmediet, så man kan opretholde populationen i stationær fase
Hvor mange nyttige metoder er der til koncentrationsbestemmelse af bakterier i en prøve?
Tre: optælling i tællekammer, antal kolonier ved pladeudspredning og absorptions- og turbiditetsmålinger
Hvordan fungerer et tællekammer?
Det er et objektglas til mikroskopi hvorpå der er indridset et præcist optællingsnet med felter med en kendt volumen - med et tyndt stykke glas ovenpå der giver præcist 0,1mm højde indvendigt.
Tællekammeret tilføres en prøve og derefter tælles antallet af bakterier i et antal felter. Hvis der er for mange eller få bakterier i tællekammeret til et præcist mål, må man vælge en anden fortydning af prøven. Med for få bakterier for det nemlig stor betydning hvis man misser et enkelt bakterie og giver derfor en for stor fejlrate. Med for mange bakterier kan de ske at klumpe sammen og dække for hinanden. Man kan stadig finde den rette koncentration ved at forholde sig til fortyndingsfaktoren.
Man kan beregne koncentrationen af bakterier i prøven vha antal baktier, den samlede volumen af de undersøgte felter og fortyndingsfaktoren. Typisk laves flere forskellige tællinger hvorefter man beregner et gennemsnit af målingerne.
Hvordan fortyndes en prøve med faktor 10?
Man overfører 1mL af en opblandet prøve til 9mL væske og får 1:10 (det er ligegyldigt om startprøven er 7ml eller 3.5, det ændrer ikke på koncentrationen at man tager 1mL af en forskellige volumen). Det kan man så gøre igen, så man får 1:100, igen så man får 1:1000, osv. Oplysningsfaktor = total volumen/prøvevolumen = 1mL+9mL/1mL=10 (prøven er 1 ud af de totale 10). prøvevolumen/totalvolumen= 1mL/10mL= 1/10 - prøven udgør 1:10 af den totale mængde væske.
Hvordan kan man beregne koncentrationen vha et tællekammer?
Felterne er 0,25mm bredde og lange (standard Neubauer kammer) og 0,1mm høje. Et felt har derfor en volumen på V=0,1mm*(0,25mm)^2=0,00625mm^3.
Hvis der nu er 22 bakterier i felt 5, kan bakteriekoncentrationen udregnes ved: 22bakterier/0,00625mm^3 = 3.520 bakterier/mm^3.
Da der går 1000 mm^3 på 1 mL, giver det: 3.520.000 bakterier/mL = 3,5210^6 baktier/mL. (1/0,00625mm^3 vil vise, at der er 160felter per mm^3, og ved udregningen sker der teknisk det at man ganger 221mm^3/0.00625mm^3 = 3520 bakterier/mm^3. Man skipper bare divisionen med 1mm^3, da 22 jo ganges ind i brøken med 1).
Der går 1000mm^3 på 1 mL (1mL er 1cm^3 - der er 10mm på 1cm, så en kube’s volumen er 101010=1000mm^3). Det giver 3.520.000 bakterier/mL (det ganges med 1000. 1mL er det samme som 1cm^3), som er det samme som hvis skrevet 3,52*10^6 bakterier/mL (man flytter kommaet 6 gange til højre når 3,52 ganges med 10^6).
Hvis bakteriekoncentrationen er fra en fortyndet prøve skal man gange med fortyndingsfaktoren, om det er 10 eller 100,000. Hvis det var 100,000, ville man gange 3,520 med 100,000 og få 352.000.000.000 bakteriar/mL.
Hvad gør man ved en pladeudspredning?
Man laver en pladeudspredning af flere forskellige fortyndinger af prøven, indtil man finder en fortynding, der giver et passende antal kolonier, der er let at tælle. Der må dog ikke være så få, at det giver for stor usikkerhed. Når man kender den tilførte volumen af prøven og fortyndingsfaktoren kan man regne sig frem til hvor mange bakterier der er i prøven. Som med tællekammermetoden laves der typisk flere målinger hvorefter man tager et gennemsnit af målingerne. Pladeudspredningsmetoden kan kun give brugbare målinger hvis man kan dyrke bakterierne på det valgte medie.
Hvad kan man gøre hvis man vil følge væksten i en flydende kultur af mikroorganismer?
Man kan benytte et spektrofotometer eller en turbiditetsmåler. Det grundlæggende princip i de to metoder er meget ens, men apparaterne der benyttes er lidt forskellige og måler lidt forskellige ting.
Hvad gør man ved en pladeudspredning for at få det mest præcise resultalt når man skal koncentrationsbestemme?
Man vælger en plade med mellem 30 til 300 kolonier, hvilket FEKS opnås ved en fortyndingsfaktor på 1:10.000, hvor der kan være 38 synlige kolonier. Koncentrationen findes så ved at dividere antallet af fundne kolonier med fortyndingsfaktoren.
Koncentration = 38bakterier/(1/10.000mL - fortyndingsfaktoren) = 380.000 bakterier/mL.
Hvad gør et spektrofotometer?
Det måler absorbansen af lys ved en bestemt bølgelængde. Da der er en sammenhæng ml antallet af mikroorganismer i prøven og hvor meget lys der bliver absorberet, kan man løbende måle på væksten i en flydende kultur ved at udtage prøver. For at kalibere målingerne benyttes typisk pladeudspredning eller tællekammermetoden på enkelte målinger.
Hvad gør turbiditetsmålinger?
De måler spredningen (ikke absorbansen) af lys, der sendes ind i prøven. Jo flere mikroorganismer i prøven lyset kan ramme, jo mere spredes lyset, og ved at måle hvor meget lys der rammer en detektor, fås et mål der korrelerer med antallet af mikroorganismer i prøven. Her er det også vigtigt at kalibrere målingerne med feks pladeudspredning eller tællekammermetoden, hvis man ønsker en absolut koncentration og ikke bare relative målinger. Ved begge metoder kan det være en god idé at benytte en fortyndingsrække for at få præcise målinger og også her bør man lave flere parallelle forsøg og tage et gennemsnit.
