Mikrobiologi Flashcards
Størrelse af bakterie
Den gennemsnitlige bakterie er ca. 1 μm, de fleste er et eller andet sted mellem 0,5-4 μm store, hvor den nedre mulige grænse er 0,2 μm (der skal være plads til celleindholdet) og den største bakterie man kender (Thiomargarita namibiensis) er næsten 1 mm stor.
Størrelse af eukaryote celler
10-200 μm store.
Bakterie-morfologi
Kok, stav, spiril, spirokæt, knopskydende, filamentøs -> kok og stav er de mest almindelige. Se F1 for billede.
Nogle bakterier kan skifte morfologi under specielle forhold (fx E.coli fra stav til filamentøs).
Gram-positive bakterier
Har, ud over cytoplasmamembranen, en cellevæg bestående af et tykt lag af peptidoglycan. Farves violette ved gramfarvning og mister ikke farven ved alkoholdehydrering.
Gram-negative bakterier
Har, ud over cytoplasmamembranen, en cellevæg bestående af et tyndt lag peptidoglycan, og en ydre cellemembran. Mellemrummet mellem den ydre og den indre membran hedder periplasma. Farves violette ved gramfarvning, men mister farven ved alkoholdehydrering.
Proton motive force
Spændingsforskel over membranen der dannes når protoner flyttes ud af cellen gennem oxidativ phosphorylering. Driver mange funktioner i cellen fx transport, motilitet og biosyntese af ATP.
Archaeas plasmamembran
I stedet for at have fedtsyrer som sidekæder på glycerolen, er det isopren-moduler . Disse er bundet til glycerolen ved æterbindinger i stedet for esterbindinger (som bakterier har).
Kan både være bilag og monolag (sidekæderne sidder sammen i enderne) -> monolag er mget modstandsdygtige over for varme og er mindre permeabel for protoner
Fluiditetsregulering
- Mg2+ og Ca2+ kan mindske fluditeten i membranen, da de binder til negative ladninger i phospholipider.
- Hopanoider (stive lipider, ligner lidt steroler (fx kolesterol)) afstiver membranen i nogle bakterier
- Dobbeltbindinger kan øge fluiditeten: cis-dobbeltbindinger øger fluiditeten mest ift. trans
Simpel transport (over membran)
Dette er typisk simple kanaler og carriers og man inddeler dem i de velkendte uniporter (passiv transport), symporter og antiporter (sekundær aktiv transport).
Gruppe translokation (over membran)
Her drives translokationen ved at det
transporterede molekyle modificeres
kemisk, fx ved at molekylet får en
phosphatgruppe påhæftet.
ABC transport
ABC står for ATP binding cassette . Denne type transport drives af ATP.
“Kassetten” består af tre dele:
- Det substrat-bindende protein som binder substratet inden det transporteres.
- Transportproteinet som sidder i membranen.
- Et ATP-hydrolyserende protein.
Multidrug efflux pumper
Disse fjerner affaldsstoffer og uønskede stoffer. Dette kan fx være antibiotika.
Translokaser
Dette er enzymer der eksporterer proteiner og fasthæfter proteiner i plasmamembranen. Især vigtige for gram-positive bakterier
Sekretionssystemer
Disse eksporterer enzymer, toksiner, DNA og effektorproteiner.
- Gram-negativ: systemerne I - VI (fx IV og II leder ud i det ekstracellulære; III skaber direkte kontakt mellem celler - ofte exotoksiner)
- Gram-positive: system VII
KOH-test
Ved øvelserne benytter vi KOH til at skelne mellem Gram-positive og Gram-negative celler:
- Gram-negative: Cellevæg opløses af 3% KOH, hvorefter man kan trække DNA ud af cytoplasmaet med en podenål
- Gram-positive: Cellevæg opløses ikke af 3% KOH
Fri Energi
Hvis ΔG er negativ, frigives der energi ved reaktionen, og den er exoterm/exergonisk.
Hvis ΔG er positiv, forbruges der energi ved reaktionen, og den er endoterm/endergonisk.
Elektrondonor
Har et negativt reduktionspotentiale (jo mere negativt jo bedre)
Bliver oxideret i en redoxreaktion
Fx CO2, H2 (oftest organisk materiale)
Elektronacceptor
Har et mere positivt reduktionspotentiale
Bliver reduceret i en redoxreaktion
Fx O2, H2O
Reduktionspotentiale
Jo større et reduktionspotentiale, jo lavere i tårnet, og jo bedre er det specifikkke stof til at acceptere elektroner. Jo lavere (evt. negativt) reduktionspotentiale, jo højere i tårnet, og jo bedre er stoffet til at donere elektroner.
Fakultativt anaerobe
Vil helst være, hvor der er ilt, men kan også lave metabolisme under iltfrie forhold (mindre favorabelt)
Assimilation
Inkorporering af forbindelser i en organisme; fx reduktion og optagelse af svovl til biosyntese
Dissimilation
Når forskellige forbindelser bruges som elektronacceptor for at skaffe energi, men forbindelserne inkorporeres ikke i organismen
Nitrat reduktion
- Anaerob Metabolisme
- Ofte simple organiske molekyler som elektrondonorer
Sulfat reduktion
- Anaerob Metabolisme
- Findes typisk i marine systemer.
- Sulfat som elektronacceptor og H2/simple organiske molekyler som elektrondonorer
CO2 reduktion
- Anaerob Metabolisme
- Siden CO2 står rimelig højt oppe i ‘tårnet’, så har den ikke så mange donorer at vælge imellem, da den skal have én der står endnu højere oppe.
- Ofte H2 som elektrondonor og CO2 som acceptor
Denitrifikation
- Ofte simple organiske molekyler som elektrondonorer
- Nitrat er elektronacceptor
- Findes hos proteobakterier
Acetogener
- Er obligat anaerobe
- Anvender CO2 som elektronacceptor og H2 som elektrondonor
- Får energi fra substrat level phosphorylation og ion-pumper (H+/Na+) gennem acetogenese
- Fx Clostridium og Acetobacterium
Oxidativ phosphorylering
- foregår med en såkaldt ekstern terminal elektronacceptor. Dette vil typisk være ilt, men kan også være sulfat, nitrat og CO2, altså kort sagt er elektronacceptorerne noget der kommer udefra og omgiver os/organismen.
- danner ATP til oxidation
Saccharomyces cerevisiae
Laver alkoholforgæring når forholdene er anoxiske og respirerer når der er O2 (laver så glukosen til CO2)
Aerob og anaerob respiration
Oxidation, hvor O2 er terminal elektronacceptor er aerob respiration.
Oxidation, hvor andet end O2 (fx NO3-, SO42-) er elektronacceptor er anaerob respiration. Mindre energi frigives i anaerob, fordi de ikke har lige så stort reduktionspotentiale.
For begge: kræver elektrontransport, genererer en proton motive force og danner ATP med ATPase.
Mælkesyreforgæring
Producerer mælkesyre via fermentering af sukre.
Udføres kun af gram-positive ikke-sporulerende bakterier - fx Lactobacillus og Streptococcus
- Homofermentative: producerer kun et fermenteringsprodukt i form af mælkesyre
- Heterifermentative: producerer flere fermenteringsprodukter ud over laktat, fx ethanol og CO2
Blandet syre-forgæring
Fermentering af glukose + andre sukre til eddikesyre, mælkesyre og ravsyre (derudover produceres ofte ethanol, CO2 og H2).
Udføres af fx E. coli
Reaktionscenter
Et fotosyntesekompleks der indeholder klorofyl eller bakterieklorofyl samt nogle andre komponenter. Heri sker den initierende elektrontransfer i elektronflowet i fotosyntesen.
Clostridium
Laver smørsyreforgæring og endosporer
Homoacetogenese
- acetat som slutprodukt
- Elektrondonor: H2
- Elektronacceptor: CO2
Metanogenese
- metan som slutprodukt
- Elektrondonor: H2
- Elektronacceptor: CO2
Syntrofi
En metabolsk process hvor to forskellige organismer sammen nedbryder en substans, i en koblet energisk favorabel reaktion (den ene reaktion koster energi og den anden frigiver energi, hvor de til sammen frigiver enerig), men ingen af de to organismer kan nedbryde substansen alene.
- Ofte med H2 forbrug i den ene reaktion og produktion i den anden
- Ses fx i koblingen mellem ethanolforgæring og methanogenese
Ammoniumoxiderende
bakterier og archaea (nitrifikation)
- Elektrondonor: NH4+/NH3
- Elektronacceptor: O2
- Kemolitotrof
- Fx Nitrisomonas
Anammox
Oxidation af ammonium under anaerobe forhold.
- Elektrondonor: NH4+/NH3
- Elektronacceptor: NO2-
- Kulstofkilde: CO2
Svovloxiderende bakterier
- Elektrondonor: H2S
- Elektronacceptor: O2, NO3-
- Det endelig produkt er oftest SO42-
- Kemolitotrof
- Fx Thiobacillus
Nitritoxiderende bakterier
- Elektrondonor: NO2-
- Elektronacceptor: O2
- Kemolitotrof
- Fx Nitrobacter
Fototrof
Energikilde: lys
Kemotrof
Energikilde: kemisk
Litotrof
Elektrondonor: H2, NH3, H2O, H2S, FE2+ (uorganisk)
Organotrof
Elektrondonor: organisk materiale
Autotrof
Kulstofkilde: CO2
Heterotrof
Kulstofkilde: organisk C
Oxygenisk fotosyntese
Fotosyntese hvor der bruges vand som elektrondonor, hvilket genererer ilt; udføres af planter, alger og cyanobakterier. Indeholder de to fotosystemer.
Anoxygenisk fotosyntese
Fotosyntese hvor der ikke bruges vand som elektrondonor, men fx Svovlforbindelser i stedet og der dermed genereres sulfat - udføres af purpurbakterier ,
grønne svovlbakterier og grønne non-svovlbakterier . I forhold til oxygenic fototrofe udgør de en forsvindende lille del. Indeholder ét fotosystem.
Bakterieklorofyl
Fotosyntesepigment der kan, ligesom normalt klorofyl absorbere synligt lys, men kan også absorbere ultraviolet og infrarødt lys som ligger hhv. lige under og over det synlige lys.
Findes hos grønne og purpur bakterier, dvs. anoxygene fototrofer.
Chlorosom
Alternativet til en kloroplast i grønne svovlfikserende og ikke-svovlfiskerende bakterier. Indeholder forskellige bakterieklorofyller.
Phycobiliproteiner
Lysabsorberende pigementer i cyanobakterier og rødalger
Hydrogenase
Enzym der katalyserer H2 oxidation med O2 - nogle bakterier kan udnytte H2 som elektrondonor og få energi den vej, hvis der ikke er brugbar organiske forbindelser til stede (de er fakultativt kemolitotrofe).
Virus (overordnet)
- Obligate parasitter
- Arvemasse: RNA eller DNA + enkelt eller dobbeltstrenget (vira opdeles ofte efter hvilket de har) -> har overlappende gener
- Værtsspecifikke
- Under 1 μm små
- Kan opdeles i dyrevirus, plantevirus og bakterievirus/fager
Kapsid
en kapsel om viras genom, som kan bestå af en polymer, for vira kaldt kapsomere , af samme eller flere forskellige proteiner. Nogle vira vil have enzymer placeret i kaspidet.
Membran hos vira
Nogle vira kan have en lipidmembran, disse kaldes membranomsluttede vira.
Membranomsluttede vira angriber oftest dyr, og vira uden membraner, nøgne vira, angriber oftest bakterier.
Retrovirus
Har to enkeltstrengede RNA-strenge som presses ind i værtscellen. Inde i
cellen benyttes revers transkriptase til at danne DNA, som så inkorporeres i værtscellens DNA. Translation af retrovirus-DNA fører til dannelse af nye vira.
+ eller - konfiguration af vira arvemateriale
mRNA er altid + konfiguration -> DNA eller RNA med samme orientering som mRNA vil også have + konfiguration.
RNA eller DNA med modsat orientering ift. mRNA vil have - konfiguration
(Dobbeltstrengede vil altid have både + og -)
-> Arvematerialet skal være dobbeltstrenget før det kan transkriberes (derfor er dette relevant)
Icosahedral kapsid
- Rumlig struktur med 20 trekantede sider.
- fx Polio, herpes og parvovirus
Rørformet kapsid
- Hult rør med proteinvæg
- fx Rabies, mæslinger og tubulovirus
Kompleks kapsid
- Består typisk af flere dele, kan fx både have en rørformet del og en icosahedral del.
- fx influenza, T4-fag, kopper (smallpox)
Enzymer i vira
- Polymeraser: Nogle vira har egne RNA polymeraser til replikation og transkription.
- Revers transkriptase: laver RNA til DNA (findes kun i retrovira)
- Lysozymer: Et enzym der bruges til at lave hul i peptidoglykan, og er derfor meget effektivt mod Gram-positiv bakterier.
PFU
= plaque forming units
-> bruges når man skal tælle antal vira, da lyserende vira danner plaques
Titer
Antallet af vira der kan inficere til stede i en given volume væske.
Virulente livscyklus
- > Lytisk livscyklus
- Kun genomet kommer ind i værtscellen, bliver replikeret, transkriberet og translateret, virus-komponenterne assembles til nye vira, og cellen lyserer
MS2
Fag med kun fire gener, og den er RNA+ (enkeltstrenget +RNA). De fire gener er generne for replicase , kapsidet, maturationsprotein og lysosym.
Virulent livscyklus.
T4
Virulent livscyklus.
Fag som inficerer E. coli , har icosahedral opbygning,
dobbeltstrenget DNA. Indeholder sigmafaktor der kan regulere værtens syntese.
Lysogen livscyklus
Fagens genom inkorporeres i værtcellens DNA, og kaldes nu en profag . Herved vil fagens genom
replikeres afhængigt af værtscellens egen replikation, og vil sidde som profag, indtil den træder
ud af en lysogene cyklus, og indtræder i den virulente cyklus.
-> Fx Lambda (har både lysogen og lytisk)
Latent periode i virus-infektion
Perioden fra infektionen til at man kan detekterer vira. Består af:
- Formørkelsesfasen: lige vira sætter sig på en receptor og kommer sit arvemateriale ind i target cellen. Når virussen har sat sig på receptoren kan den ikke skifte target celle.
- Modningsfasen: opformering af virulent arvemateriale og pakning i kapsider.
Konsekvenser ved virus infektion i dyreceller
- Virulent infektion: lytisk
- Latent infektion: virus DNA replikeres ikke, men virussen gemmer sig inde i værtscellen
- Vedvarende infektioner: vira lyserer ikke værtscellen, men vira kommer ud ved en slags ‘knopskydning’
- Transformation: virus DNA inkorporeres ind i værtscellens DNA - kan blive til en tumor-celle
Viroider
Små, cirkulære enkeltstrengede RNA molekyler der ikke har kapsider, og ofte angriber planter. Kan ikke eksistere ekstracellulært.
Prioner
Består udelukkende af protein. Kan ikke eksistere ekstracellulært. Er identisk med et eksisterende protein i cellen, men har en anden konformation. Prionet får det lignende protein til at skifte konformation, så det har samme konformation som prionet (kan derefter være skadeligt).
Bakteriebiota hos mennesker
Domineres af rækkerne Firmicutes og Bacteriodetes, og i mindre grad Actinobakterier og Proteobakterier.
Tyktarmen har den største biota (mest dominante slægter er Clostridium og Bacteroides).
Jo længere igennem fordøjelseskanalen man kommer, jo højere bliver pH (i maven er pH=2, i tyndtarmen er pH=4-5 og i tyktarmen er pH=7).
Tarmbiotaens funktioner
- Nedbrydning af fremmedstoffer fx stoffer vi ikke kan tåle
- Produktion af næringsstoffer fx vitamin B og K
- Fænotypisk fleksibilitet: Bakterierne kan udvikle nye egenskaber hurtigere end vi selv kan, da de grundet deres hurtige turnover har en større evolutionær
Fleksibilitet - Modulering af immunforsvaret
- Stimulering af tarmcelleudvikling
- Beskyttelse mod patogener: besat fasthæftningssteder, monopol på næringsstoffer (fx jern), udskiller antibakterielle stoffer, sænker pH lokalt i tyktarmen, stimulerer produktionen af affaldsstoffer
Probiotiske bakterier
Bakterier som man indtager med føde. Det er mælkesyrebakterier (herunder Lactobacillus spp, Streptococcus spp, Enterococcus spp og Bifidobacterium bifidum) og mange af dem kan godt klare turen gennem mavesækken, men har svært ved at etablere sig i tarmen - evt. grundet manglende fasthæftningsplads
Præbiotika
Molekyler (fx fruktooligosakkarider (FOS), galaktooligosakkarider (GOS) og xylooligosakkarider (XOS )) som vi kan indtage, men ikke fordøje, men som ernærer de ‘gode’ bakterier i tarmen.
Det menneskelige mikrobiom
Det menneskelige mikrobiom omfatter alle de steder på kroppen der er beboet af mikroorganismer.
Er meget individuel fra person til person. Ændres gennem livet.
Sygdomsforløb
Smitte → Fasthæftning → (invasion) → Toksicitet, vævsskade → sygdom
Inkubationstid (her)
Hvor lang tid der går fra smitte til sygdom
Obligate patogene bakterier
Kan kun forårsage sygdomme og gør ikke andet. Fx Treponema pallidum (syfilis), Borrelia burgdorferi (borreliosis), Chlamydia spp.
Patogene generalister
Kan inficere flere værtsarter (de fleste bakterier hører til her)
Opportunistiske patogene bakterier
Kan forårsage sygdomme på uheldige tidspunkter, men ofte er de ufarlige. Fx Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes