Prokaryoten Flashcards
Wat zijn de acht gemeenschappelijke fundamentele eigenschappen van alle levende organismen?
- Cellulaire organisatie
- Gevoeligheid voor stimuli
- Groei
- Ontwikkeling
- Reproductie
- Regulatie
- Homeostase
- Erfelijkheid
Waar gaat de fundamenteel gemeenschappelijke eigenschap ‘cellulaire organisatie’ over?
Elk organismen bestaat uit 1 of meer cellen - complexe georganiseerde assemblages van moleculen ingesloten in een membraan
Waar gaat de fundamenteel gemeenschappelijke eigenschap ‘groei’ over?
Alle levende organismen bouwen energie op en gebruiken deze om orde te onderhouden en te groeien -> metabolisme
Waar gaat de fundamenteel gemeenschappelijke eigenschap ‘ontwikkeling’ over?
Zowel eencellige als meercellige organismen ondergaan systematische gen-gestuurde veranderingen voor hun groei en maturatie
Waar gaat de fundamenteel gemeenschappelijke eigenschap ‘reproductie’ over?
organismen vermenigvuldigen, geven genen door van de ene op de andere generatie
Waar gaat de fundamenteel gemeenschappelijke eigenschap ‘regulatie’ over?
alle organismen zetten regulatorische mechanismen in om interne processen te coördineren
Waar gaat de fundamenteel gemeenschappelijke eigenschap ‘homeostase’ over?
onderhoud van relatief constante interne condities, verschillend van de omgeving
Waar gaat de fundamenteel gemeenschappelijke eigenschap ‘erfelijkheid’ over?
Genetisch systeem gebaseerd op de replicatie van DNA -> laat adaptaties en evolutie toe
Hoe heten de 3-domeinen in de 3-domein fylogenie, gebaseerd op rRNA studies?
Domein Archaea
Domein Bacteria
Domein Eukarya
Eerste twee zijn prokaryoten, de laatste zijn eukaryoten
Welke domeinen (van de 3-domein fylogenie) zijn het meest met elkaar verbonden? en hoe kan dat?
Archaea en Eukarya, NIET Archaea en bacteria, ondanks dat dit beide prokaryoten zijn.
Dit omdat Archaea en eukarya later in de evolutie zijn ontwikkeld
Wat zijn de vier kenmerken van Archaea en Bacteria?
- Oudste vorm van leven
- Meest voorkomende vorm van leven
- Structureel simpele vorm van leven
- Overleven waar eukaryoten niet kunnen overleven
Archaea zijn extremofielen, wat houdt dit in?
Dat ze kunnen (over)leven in extreme omstandigheden, zoals poolijs of bij erg hoge druk
Wat zijn de zeven fundamentele verschillen tussen Prokaryoten en Eukaryoten? (in kernwoorden!)
- Unicellulair
- Celgrootte
- Chromosomen
- Celverdeling en genetische recombinatie
- interne compartimentalisatie
- Flagella
- Metabole diversiteit
Waar gaat het fundamentele verschil tussen Prokaryoten en Eukaryoten ‘unicellulair’ over
Prokaryoten kunnen wel groeperen tot matrix of filament (eiwitdraad) maar blijven individuen. Geen directe interconnecties tussen cytoplasma (dit heeft enkele uitzonderingen)
(Eukaryoten kunnen juist samenwerken/leven/zijn zoals in het menselijk lichaam)
Waar gaat het fundamentele verschil tussen Prokaryoten en Eukaryoten ‘Celgrootte’ over?
Prokaryoten zijn vele malen kleiner dan Eukaryoten (Mitochondria heeft ongeveer de grootte van een prokaryoot, ter vergelijking)
Waar gaat het fundamentele verschil tussen Prokaryoten en Eukaryoten ‘chromosomen’ over?
Prokaryoten hebben een nucleoid regio met 1 circulair DNA + histone-achtige eiwitten en ze hebben plasmiden
Eukaryoten hebben een aparte celkern
Waar gaat het fundamentele verschil tussen Prokaryoten en Eukaryoten ‘celdeling en genetische recombinatie’ over?
Prokaryoten doen celdeling door binaire splijting (vorm van aseksuele reproductie). Gentransfer is mogelijk door horizontale gentransfer (geen vorm van reproductie)
Eukaryoten doen celdeling en genetische recombinatie door mitose, seksuele voortplanting wat betreft vorming van haploïde gameten en diploïde zygoten
Waar gaat het fundamentele verschil tussen Prokaryoten en Eukaryoten ‘interne compartimentalisatie’ over?
Prokaryoten hebben geen membraan omgeven organellen dus geen kern, mitochondriën, ER Golgi apparaat en lysosomen
wél hebben prokaryoten ribosomen (maar structureel verschillend)
Eukaryoten hebben wel membraan omgeven organellen
Waar gaat het fundamentele verschil tussen Prokaryoten en Eukaryoten ‘flagella’ over?
Prokaryoten hebben een simpele flagella, die bestaat uit 1 vezel opgebouwd uit flagelline. Ziet er propeller-achtig uit voor voortbeweging en hebben pili voor het binden/plakken aan een oppervlakte en aan elkaar.
Eukaryoten hebben een 9 + 2 structuur microtubuli
Waar gaat het fundamentele verschil tussen Prokaryoten en Eukaryoten ‘metabole diversiteit’ over?
Prokaryoten hebben twee types fotosynthese: zuurstof producerend en niet-zuurstof producerend. Daarnaast zijn ze ook chemolithotroof.
Eukaryoten hebben mitochondria voor metabolisme (toch?)
Wat is biofilm?
De meeste bacteriën kunnen onder normale omstandigheden complexe gemeenschappen bouwen, bestaande uit verschillende species
Wat is plasmide?
Cirkelvormige streng DNA, buiten het chromosomale DNA. Dit genetische element kan worden overgedragen tussen Prokaryoten cellen
Wat zijn de vier sleuteldomeinen voor de verschillen tussen bacteria en Archaea?
- Plasmamembraan
- Celwand
- DNA replicatie
- Genexpressie
Op welke manier zijn lipiden gelinkt op het glycerol skelet bij Archaea?
Met een etherbindingen
Op welke manier zijn lipiden gelinkt op het glycerol skelet bij Bacteria?
Met een esterbinding
Wat is het verschil tussen een etherbinding (Archaea) en een esterbinding (Bacteria)?
De esterbinding heeft buiten de glycerolbinding een extra C = O (koolstofbinding)
Hoe ziet de glycerolbinding eruit?
CH2 - CH - CH2
| | |
OH O O.
(tussen CH - O is de ether verbinding, bij de esterverbinding komt onder de O nog C = O )
Wat kunnen lipiden bij Archaea wat ze niet bij Bacteriën kunnen?
Lipiden kunnen bij Archaea vertakken, dat komt niet voor bij Bacteriën
Wat is een tetraether?
Elke verbinding die vier functionele ethergroepen bevat
Wat kan een tetraether maken?
Een monolayer (mono = 1, layer = laag, dus 1 laag fosfolipiden. Wel een bolletje aan beide kanten)
O~O
O~O
Waar kan een monolayer bij helpen?
Een voorbeeld is dat een monolayer weerstand biedt tegen hoge temperaturen (dit is bij hypterthermofielen)
Zowel Bacteria als Archaea hebben een celwand over de plasmamembraan, maar wat is het verschil?
Bacteria: celwand bestaand uit peptidogylcan
Archaea: celwand zonder peptidoglycaan, soms wel pseudopeptidoglycan
Wat is het verschil in DNA replicatie wat betreft Archaea en Bacteriën?
Bij Archaea is de initiatie van DNA replicatie meer gelijkend op die van Eukaryoten (ze staan dichter bij elkaar in de levensboom)
(Celdeling voor Prokaryoten door binaire splijting, en gentransfer mogelijk door horizontale gentransfer)
Wat is het verschil in genexpressie? (eukaryoten en prokaryoten)
Transcriptie en translatie bij Archaea lijkt meer op die van Eukaryoten. Meer dan 1 RNA polymerase zoals en gelijkend op die van Eukaryota.
(Er staat niet bij hoe Bacteria doen aan genexpressie)
O.b.v. welke eigenschappen kan een eerste classificatie van Prokaryoten worden gemaakt? (5x ‘vs.’)
- Fotosynthese vs geen fotosynthese
- Bewegend vs sessiel
- Unicellulaire vs filamenteus
- vorming sporen vs divisie via binaire splijting
- pathogeen voor de mens vs niet pathogeen voor de mens
Wat is de moleculaire aanpak voor de classificatie van prokaryoten? (not sure of we dit ook helemaal moeten kennen)
- Analyse van AA sequenties van sleutelproteïnen
- Analyse van de nucleïnezuur sequentie o.b.v. G - C inhoud
- Nucleïnezuur hybridisatie - bepaling an de graad van bassparing tussen enkelstrengig DNA van twee species
- Gen/RNA sequencing met speciale aandacht voor rRNA
- Genoom sequencing
Welke drie soorten celvorm kan een prokaryoot hebben?
- Staafvormig
- Rond/ovaal
- Helicaal (spiraalvormig)
Waardoor wordt de celvorm bepaald bij een Prokaryoot?
Vorm wordt bepaald door de celwand
Wat gebeurt er met de vorm als een Prokaryoot geen celwand heeft?
Dan heeft het geen vaste vorm (zoals bv bij mycoplasma)
Waaruit bestaat de celwand van prokaryoten?
Het is meestal complex opgebouwd uit vele lagen.
Bij Bacteria bestaat het uit minimum van peptidoglycan
Wat is Peptidoglycan?
Polysaccharide ketens verbonden via peptide zijketens
Waar dient peptidoglycaan voor in de celwand van Bacteria?
Het behoudt vorm, beschermt tegen zwellen en scheuren in een hypotone omgeving (Bacteriën overleven niet gemakkelijk in een hypertone omgeving)
Wat is een hypertone omgeving?
Een omgeving met hoge suiker of zout concentraties (Bacteriën overleven hier niet gemakkelijk in)
Wat is een hypotone omgeving?
Een omgeving met een relatief lage osmotische waarde
Wat houdt gram positief in?
Dat er veel peptidoglycaan in de celwand zit
Wat houdt gram negatief in?
Dat we weinig peptidoglycaan in de celwand zit
Hoe kun je testen of er de bacteriën gram positief of gram negatief zijn? (Doorloop de stappen van de test!)
- Kristal violet wordt toegevoegd aan de bacteriën, celwanden houden de verf vast
- Grams’ iodine wordt toegevoegd, Kristal violet en iodine complex wordt gevormd in de cel, waardoor de gehele cel (niet alleen de wand) paars wordt
- Alcohol wordt toegevoegd, alcohol zal niet door dringen bij gram positief, wel doordringen bij gram negatief (waardoor de gram negatief bacteriën weer kleurloos worden)
- Er wordt safranin (rode verf) toegevoegd. Dit heeft geen effect op gram positief (want die is al paars) en wel op gram negatief
Gram positief -> paars
Gram negatief -> rood
Waartussen zit (een dunne laag) peptidoglycaan bij gram negatieve bacteriën?
Tussen plasmamembraan en een tweede buitenste membraan dat is opgebouwd uit lipopolysacchariden (LPS)
Wat doet LPS?
Levert resistentie tegen antibiotica die interfereren met celwand synthese van gram positieve bacteriën
Wat zijn de vier externe lagen/structuren bij prokaryoten?
S laag, Capsule, Flagella en Pili
Wat is de S laag en waar speelt het een rol in?
Een buitenste rigide parakristallijn oppervlakte (proteïne of glycoproteïne).
Bij sommige bacteriën en bij bijna alle Archaea.
Speelt een rol bij adhesie en protectie.
Wat is de capsule? En waar biedt het bescherming tegen?
Extra gelatineuze laag bij sommige bacteriën.
Biedt bescherming tegen fagocytose -> dus helpt om immuunrespons te omzeilen en ziekte te verwekken.
Daarnaast helpt het bij de vasthechting van de bacterie aan oppervlak of andere cellen.
Waaruit bestaan flagella? en hoe werkt het?
Flagella bestaan uit flagelline (eiwit)
Het ligt verankerd in de celwand, levert rotatiebeweging die de bacterie als een soort propeller voortstuwt.
Bacteriën zonder flanel kunnen niet zwemmen
(3-12 um lang, 10 a 20 nm dik)
Wat is een pili? waarin speelt het een rol?
Het is een haarachtige structuur op gram negatieve prokaryoten, het speelt een rol in adhesie en uitwisseling van genetische informatie via conjugatie
(ze zijn kort en slechts 7.5 tot 10 nm dik)
Hoe ziet de interne organisatie van prokaryoten eruit?
Simpel, ze hebben geen compartimentalisatie zoals bij eukaryoten
Waaruit bestaan de interne structuren van prokaryoten?
Interne membranen, nucleoid regio, plasmiden, ribosomen en endosporen vorming
Waaruit bestaan de interne membranen in prokaryoten, en waarvoor dienen ze?
Invaginaties van de plasmamembraan, hebben een rol in de ademhaling en fotosynthese
Hoe ziet de nucleoid regio eruit?
Het is geen kern, geen lineaire chromosomen, maar wel een circulair ds DNA ring (het heeft er geen plasmamembraan omheen) + condens
Wat zijn plasmiden?
Klein, onafhankelijk vermenigvuldigend circulair DNA (extra DNA om door te kunnen geven)
Hoe zien de ribosomen eruit bij prokaryoten cellen? en waarvoor zijn ze een target?
Kleiner dan die van Eukaryoten, verschillende eiwit/RNA inhoud. Het is een target voor antibiotica (herkennen specifiek prokaryoten ribosoom en blokkeren proteïnesynthese)
Wat is endosporen vorming?
Aanleg van een dikke wand rond kleine hoeveelheid cytosol en genetisch materiaal, release via cel lysis (dood van de cel).
Wanneer er terug gunstige omstandigheden zijn: opstart normale celdeling t.v.v. nieuwe individuen (kan jaren, zelfs eeuwen duren)
1 endospore per bacterie.
Hoe is er transfer van DNA mogelijk tussen Prokaryoten?
Via horizontale gentransfer
Welke drie manieren van horizontale gentransfer zijn er?
transformatie, transactie, conjugatie
Waarbij zijn deze manieren van horizontale transfer voornamelijk waargenomen?
Bij Archaea, maar vooral onderzocht bij bacteria, E. coli
Beschrijf het verloop van transformatie
- Celdood, vrijstelling van DNA fragmenten
- DNA fragmenten opgenomen door andere levende cel
- DNA wordt geïntegreerd door dubbele homologen recombinatie
- Cel bevat DNA van dode donor cel
Bij welke cellen komt transformatie voor?
Bij gram positieve en gram negatieve bacteriën, berust volledig op de werking van bacteriële proteïne
Wat is dubbele homologen recombinatie?
Type genetische recombinatie waarbij genetische info wordt uitgewisseld door vergelijkbare of identieke moleculen, met dubbelstrengse nucleïnezuren
Wat is transductie?
Horizontale gentransfer dat door een faag (bacterieel virus) wordt overgedragen van de ene naar de andere bacterie (het is eigenlijk een ongelukje)
Waarvan is de DNA lengte afhankelijk bij transductie?
Van de afmeting van de faagkop
Welke twee manieren van transductie zijn er?
Algemene transductie
gespecialiseerde transductie
Wat is algemene transductie? en bij welke fagen komt het voor?
Wanneer zowat alle genen worden getransfereerd tussen de cellen, komt voor bij sommige fagen van het lytische type
Wat is gespecialiseerde transductie? Bij welke fagen komt het voor?
Wanneer slechts enkele genen worden getransfereerd, dit komt voor bij fagen met een lysogene cyclus
Beschrijf het verloop van algemene transductie
- Faag adhesie aan cel
- Faag injecteert DNA in cel
- Faag DNA replicatie en gastheer DNA degradatie (afbraak)
- Fagen pakketjes met DNA worden vrijgelaten (+ dood van de cel, dus Lytisch)
Beschrijf het verloop van gespecialiseerde transductie
- Transducerende faag bindt aan cel
- Faag injecteert chromosomaal DNA
- DNA wordt geïncorporeerd door dubbele homogene recombinatie
- Cel bevat nu DNA van de donor (Lysogeen -> latent en doodt niet)
Wat is conjugatie? en waar is het afhankelijk van?
DNA overdracht waarbij een enkele streng uit de ene cel rolt naar de andere cel, het is afhankelijk van de aanwezigheid van conjugatie plasmide
Wat is het best bestudeerde voorbeeld voor conjugatie?
F plasmide (fertiliteitsfactor) bij E. coli
Wat is F plasmide? Waar zijn zij afhankelijk van?
Onafhankelijke genetische entiteit, wel cel-afhankelijk voor de replicatie (F+ cellen en F- cellen)
Wat is een holle pilus?
Conjugatiebrug
Beschrijf het verloop van een F plasmide transfer (conjugatie)
- F plasmide start replicatie en start kopiëren van het DNA t.h.v. het bindingspunt
- De ss streng (enkelstrengig) beweegt naar de andere cel
- Complementaire streng wordt toegevoegd aan nieuw stabiel F plasmide (de ss streng heeft de F- cel bereikt, en is nu F+)
Waarmee toont de recombinatie tussen F plasmide en gastheer chromosoom gelijkenis?
Recombinatie vertoont gelijkenissen met crossing over voor de uitwisseling van materiaal tussen chromosomen tijdens meiose bij eukaryoten
Wat is homologe recombinatie (conjugatie)?
Recombinatie tussen twee circulaire DNA’s levert 1 groter circulair DNA (integratie)
Wat is integratie in context van F plasmide en E. coli?
Wanneer F plasmide wordt opgenomen door E. coli chromosomen
Waardoor wordt de integratie van F plasmide in E. coli gemedieerd? Waar maakt het gebruik van? en wat creëert het?
Door gastheer gecodeerde proteïne, en het maakt gebruik van insertie sequentie op het F plasmide (transposon).
Het creëert een Hfr cel.
Wat is een Hfr cel?
Hoge frequentie can recombinatie, transfer van plasmide houdt transfer van chromosomaal DNA in (dus het E coli chromosoom heeft ook de plasmide, F+ cel met geïntegreerd plasmide)
Waar vindt de transfer (bij conjugatie) plaats?
Midden in de plasmide regio
Wanneer wordt de transfer (bij conjugatie) beëindigd? en hoelang duurt dit?
Wanneer heel de plasmide is overgebracht, dit duurt 100 minuten
Wat als de brug (holle pilus, bij conjugatie) eerder breekt?
Dan is er een gedeeltelijke transfer van chromosomaal DNA
Wat is excisie (in context van conjugatie)? en hoe wordt dit ook wel genoemd?
Wanneer een hfr cel terug een F+ cel wordt. Dit wordt ook wel inverse integratie genoemd.
Heeft de F+ cel na de excisie F plasmide opgepikt?
Nee
Op welke drie manieren kan er metabolisme bij prokaryoten plaatsvinden?
Autotroof, Heterotroof en saprotroof
Hoe werkt autotrofische metabolisme?
Die prokaryoten halen koolstof uit anorganisch CO2
Welke twee manieren van autotroof metabolisme zijn er?
Foto-autotrofisch en chemolithoautotrofisch
Hoe werkt foto-autotrofische metabolisme?
Er wordt energie uit licht gehaald (fotosynthese)
Hoe werkt chemolithoautotrofische metabolisme?
Behalen energie door oxidatie van anorganische moleculen
Hoe werkt heterotrofische metabolisme?
Die prokaryoten behalen koolstof uit organisch materiaal (zoals bv glucose).
Voeden zich met levende organismen, waarbij ze deze ofwel beschadigen (ziekten) ofwel voordeel bieden.
Hoe werkt saprotrofische metabolisme?
Bacteriën halen organische verbindingen uit dode organismen
Wat is een organische stof?
Een stof afkomstig van organismen of producten van organismen, moet zeker een C-atoom (koolstof) en H-atoom (waterstof) bezitten.
Hoe heet een stof die geen C- of H-atoom bezit?
Een anorganische stof
De meeste bacteriën (en planten en dieren) hebben atmosferische zuurstof nodig voor ademhaling, hoe wordt dit ookwel genoemd?
Aëroob
Hoe heet het als een bacterie ook anaërobisch kan overleven?
Facultatief anaëroob
Hoe heet het als een bacterie al gedood wordt bij een lage concentratie zuurstof?
obligaat anaëroob
Hoe kunnen pathogene bacteriën het lichaam binnen dringen? en wat moeten ze doen om ziekte te kunnen verwekken?
d.m.v voedsel, lucht, beschadigde huid of door contact met geïnfecteerde organismen.
Ze moeten in aantallen toenemen en de competitie winnen met gewone bacteriën en het immuunsysteem.
Wat zijn exotoxines?
Product van pathogene bacteriën die sterk giftig zijn. Toxine (en niet de bacterie) veroorzaakt ziekte maar kan geneutraliseerd worden door te koken.
(Veroorzaken verschillende symptomen)
Wat zijn endotoxines?
Bestanddelen van de celwand van de meeste gram negatieve bacteriën. Worden niet afgebroken met koken. Worden alleen schadelijk wanneer de bacterie sterft en ze vrijlaat.
Binden aan macrofagen die dan substanties produceren die koorts en infectiesymptomen veroorzaken (steeds deze zelfde symptomen)
Waarvoor zijn prokaryoten cruciaal?
voor chemische recyclage
Wat is decompositie?
Vrijstelling van atomen uit dode organismen
Hoe heet de fixatie van koolstof in suikers?
Fotosynthese
Wat is stikstof fixatie?
Via reductie van N2 tot NH3 (ammonia): nodig voor de bouw AZ (aminozuur?)
Op welke drie manieren kunnen prokaryoten in symbiose leven met eukaryoten? (+ leg uit)
Mutualisme -> beide partijen hebben voordeel
Commensalisme -> 1 organisme heeft voordeel, het andere heeft geen voor- of nadeel
parasitisme -> 1 organisme heeft voordeel, het andere heeft nadeel
Waar kunnen bacteriën in worden aangezet door genetic engineering?
Ze kunnen aangezet worden tot de productie van humane eiwitten, zoals insuline maar ook vitamine, antibiotica etc
Wat is bioremediëring?
Verwijderen van polluenten uit water, lucht en grond (zoals bij waterzuiveringsstations of opruiming van olievervuiling)
