Microbiële diversiteit

Microbiële diversiteit (COO)
Hand-out bij de COO-module, versie 2 oktober 2013
Indeling
1. A. Noem de drie domeinen waarin alle levende organismen worden ingedeeld.
1.
2.
3.
B. Alle levende organismen worden in drie domeinen ingedeeld. Waarop is deze
indeling gebaseerd?
C. Dit moet aanwezig zijn in alle organismen en betrokken zijn bij een proces dat
belangrijk is voor alle levende organismen op aarde. Welk proces is dat?
D. Hoe worden de twee domeinen Bacteria en Archaea samen genoemd?
E. Plaats de groepen micro-organismen hieronder naar de juiste domeinen.
1. ... ... ... ... ... ... ... ...
2. ... ... ... ... ... ... ... ...
3. .... ... ... ... ... ... ... ...
2. A. Waarvoor dienen endosporen?
B. Om een anthrax-besmetting te voorkomen moet je de endosporen doden. Hoe
kun je dat het makkelijkste doen?
Morfologie
3. Je hebt een bacterie waarvan je weet dat het een Gram-negatieve bacillus is.
A. Welke vorm zal deze bacterie hebben?
B. Waaruit bestaat de celwand van deze bacterie?
C. Welke kleur krijgt deze bacterie bij een Gram-kleuring?
D. Hoe groot zou je bacterie ongeveer kunnen zijn?
E. Je bekijkt de gevoeligheid van de bacterie voor antibiotica. Hoe zal de bacterie
groeien op een plaat met penicilline?
F. De bacterie blijkt de Klebsiella pneumoniae, een bacterie die normaal op en in
ons lichaam voorkomt, en soms longontsteking kan veroorzaken. Deze
bacterie heeft een kapsel, pili en een flagel.
Koppel aan elk van deze structuren de juiste omschrijving en functie.
structuur omschrijving
functie
flagel
kapsel
pili
G. Noem twee verschillen tussen de celwand van deze bacterie en een Gramnegatieve bacterie.
1.
2.
Prokaryoten: genetica
4. A. Het genoom van prokaryoten vertoont grote overeenkomsten met die van
eukaryoten. Er zijn echter ook verschillen. Vul de tabel in.
Prokaryoten
Eukaryoten
Structuur chromosoom:
Chromosoom bestaat uit:
Aantal exemplaren per
chromosoom:
B. Sommige prokaryoten bevatten ook kleine circulaire dubbelstrengs DNA
moleculen. Wat is de naam hiervan?
5. Bacteriën vermenigvuldigen zich door deling. E. coli deelt iedere 20 minuten.
Je ent 2 E. coli-bacteriën af in vers medium en groeit de bacterie op.
A. Hoeveel bacteriën zijn er na drie uur groeien?
B. Het antibioticum rifampicine bindt aan het RNA-polymerase en remt
transcriptie. E. coli is gevoelig voor dit antibioticum.
Je groeit de cultuur tot er 5×109 bacteriën per ml in zit. Je brengt 100 µl
hiervan aan op platen met het antibioticum.
Nadat kweek verschijnen er toch 10 kolonies. Hoe verklaar je het verschijnen
van deze kolonies?
6. Door middel van mutaties kunnen bacteriën zich snel aanpassen. Ook bij de
mens komen mutaties regelmatig voor. Toch zijn mensen veel minder adaptief
dan bacteriën.
Noem vier redenen waarom bacteriën zich sneller kunnen aanpassen met behulp
van mutaties.
1.
2.
3.
4.
7. Sommige stammen van de Gram-negatieve bacterie Vibrio cholerae maken een
toxine, het cholera-toxine, terwijl andere stammen dit toxine niet maken.
Je voert experimenten uit met stam A die het toxine maakt, en stam B die het
toxine niet maakt.
Experiment 1
1. Je mengt de twee stammen, en incubeert deze samen een paar uur.
2. Hierna isoleer je de bacteriën van stam B, en test de toxineproductie
Resultaat: Een aantal bacteriën van stam B maakt nu ook het toxine.
Conclusie: het gen dat codeert voor het toxine is overgedragen van stam A naar
stam B
A. Noem de drie mechanismen waarmee het toxine-gen kan zijn overgebracht.
1.
2.
3.
Experiment 2
1. Je scheidt bij stam A de cellen en het medium waarin de cellen zijn
opgegroeid
2. Je mengt stam B met het medium van stam A en incubeert dit samen een paar
uur
3. Je isoleert daarna bacteriën van stam B en bekijkt deze op toixine-productie
Resultaat: Een aantal bacteriën van stam B maakt nu ook weer het toxine.
Conclusie: Het gen dat codeert voor het toxine is overgedragen van stam A naar
stam B
B. Welke van de drie mechanismen kunnen verantwoordelijk zijn geweest voor
die overdracht?
Experiment 3
1. Je scheidt bij stam A de cellen en het medium waarin de cellen zijn opgegroeid
2. Je behandelt het medium met DNAase
3. Je mengt stam B met dit behandelde medium van stam A en incubeert dit
samen een paar uur
4. Je isoleert daarna bacteriën van stam B en bekijkt deze op toixine-productie
Resultaat: Een aantal bacteriën van stam B maakt nu ook weer het toxine.
Conclusie: Het gen dat codeert voor het toxine is overgedragen van stam A naar
stam B
C. Welke van de drie mechanismen kunnen verantwoordelijk zijn geweest voor
die overdracht?
Prokaryoten: metabolisme
8. A. Geef hieronder aan wat de energiebron en de koolstofbron is bij de volgende
vormen van trofie.
energiebron
koolstofbron
fotoautotroof
fotoheterotroof
chemoautotroof
chemoheterotroof
B. Al het leven op aarde is gebaseerd op organische verbindingen. Voor dit leven
is een koolstofbron nodig, en een energiebron. Bij mensen is de energiebron
ook de koolstofbron, maar dat geldt niet voor alle organismen.
Welke vormen komen allemaal bij eukaryoten voor?
C. Prokaryoten hebben het unieke vermogen om elementen in organische
verbindingen in te bouwen. Welke elementen kunnen bepaalde prokaryoten
inbouwen?
D. Sommige bacteriën hebben zuurstof nodig;
andere niet. Je laat bacteriën opgroeien in buisjes
met agar. In de agar zit geen lucht, en dus ook
geen zuurstof. De bacteriën groeien zoals
hiernaast afgebeeld.
Geef voor 1, 2 en 3 aan wat de zuurstofbehoefte
is van de bacterie.
1
1.
2.
3.
2
3
9. A. Vrijwel alle rijken van bacteriën hebben vertegenwoordigers met verschillende
voedingswijzen. Er is echter één rijk waar alle bacteriën fotoautotroof zijn.
Welk rijk is dat?
B. Om de fylogenie van bacteriën te bepalen heeft het meestal geen zin te kijken
naar de morfologische eigenschappen. Tegenwoordig worden daarvoor DNAsequenties gebruikt (zoals die coderen voor de kleine ribosomale
subeenheid). Er is echter één rijk van bacteriën waar de indeling op vorm en
op DNA-sequentie wel gelijk is. Welk rijk is dat?
C. Met welke groep van bacteriën is de voorouder van de mitochondriën
verwant?
D. Met welke groep van bacteriën is de voorloper van de chloroplasten verwant?
10. Mensen hebben eiwitten nodig om stikstof op te nemen, vetten of koolhydraten
voor de energie, en daarnaast nog vele andere complexe stoffen. Sommige
bacteriën zijn extreem zelfvoorzienend en kunnen met zeer basale ingrediënten
overleven.
Welke vijf basale ingrediënten heeft bijvoorbeeld een cyanobacterie nodig?
1.
2.
3.
4.
5.
Protisten en oömyceten
11. A. Zijn protisten prokaryoot of eukaryoot?
B. Sommige protisten zijn mixotroof. Wat betekent dat?
C. Hebben de protisten één gemeenschappelijke voorouder, die verschilt van die
van de andere eukaryoten?
12. Oömyceten werden vroeger bij de schimmels ingedeeld. Genetisch onderzoek
heeft uitgewezen dat ze niet erg verwant zijn aan schimmels. De overeenkomsten
waren het gevolg van convergente evolutie. Tegenwoordig horen ze bij de
protisten.
Er zijn ook drie grote verschillen met schimmels, die al voor dit genetisch
onderzoek te zien waren. Noem deze drie.
1.
2.
3.
Schimmels
13. A. Welke voedingswijze komt bij schimmels voor?
B. Hier zie je een gegeneraliseerde
levenscyclus van de schimmels. Zet de
juiste termen in de vakjes.
C. Met welke groep organismen zijn de schimmels het meest verwant?
o Bacteriën
o Oömyceten
o Planten
o Dieren
14. A. Een mycorrhiza is een symbiose tussen een schimmel en plantenwortels. Hoe
noemt men deze vorm van symbiose?
B. Op dit plaatje is nog een mutualistische symbiose te zien,
maar deze keer tussen een schimmel en een alg. Hoe
worden deze samenlevingsvormen genoemd?
C. Een bepaalde groep van Ascomyceten koloniseren de buitenkant van
insecten. Ze krijgen voedingsstoffen van de gastheer en kunnen niet zomaar
opgekweekt worden. De gastheren lijken geen schade maar ook geen
voordeel te ondervinden van deze interactie. Hoe noemen we deze vorm van
symbiose?
D. De schimmel Ophiocordyceps unilateralis nestelt zich in de hersenen van
mieren, waardoor ze veranderen in een soort zombies. Hoe noemen we deze
vorm van symbiose?
15. Sommige schimmels planten zich zowel asexueel als sexueel voort. Bij beide
typen voortplanting worden sporen geproduceerd. Is er verschil tussen de sporen
die bij de asexuele voortplanting en de sexuele voortplanting gevormd worden?
16. Kijk nogmaals naar de gegeneraliseerde levenscyclus van de schimmels (13B). In
welk stadium worden bij de basidiomyceten de paddestoelen gevormd?
17. Oömyceten (slijmzwammen, roest en meeldauw) werden vroeger bij de
schimmels gerekend. Tegenwoordig horen ze bij de protisten, o.a. vanwege de
afwijkende levenscyclus. Hieronder zie je een gegeneraliseerde levenscyclus van
een oömyceet.
Noem de twee belangrijke verschillen met de levenscyclus van de schimmels.
1.
2.
18. Geef aan welke stoffen typisch in de celwanden van onderstaande organismen
voorkomen.
archaea
peptidoglycaan
cellulose
chitine
lipopolysaccharide
glucaan
polysacchariden/eiwit
grampositieve
bacteriën
gramnegatieve
bacteriën
schimmels