Hoofdstuk 27: Microbial interaction with humans

Samenvatting Microbiologie 2
Hoofdstuk 8: Regulatie metabolisme
Gen regulatie is het verminderen of vermeerderen van gen expressie. De meeste eiwitten voor gen
regulatie zijn enzymen. De hoeveelheid eiwitten wordt hierdoor gereguleerd door synthese en
afbraak. Constitutieve genen zijn genen waar geen controle plaats vindt. Regulatie vindt plaats in:
- Na de eiwit synthese, posttranslationele enzym activiteit;
- Transcriptie niveau, geen mRNA;
- Translatie niveau, geen eiwit.
De half-life van mRNA in prokaryoten is heel kort, er is dus een snelle response nodig op
veranderingen in de omgeving. Er worden geen onnodige eiwitten gemaakt.
Regulatoire eiwitten:
- zijn transcriptie factoren;
- Bindt aan DNA;
- Zijn vaak Di-meren;
- Herkennen vaak inverted repeats;
- Binden vaak in Major grooves;
- Vorming van hairpin.
Er zijn 3 soorten bindings eiwitten:
- Helix-turn-Helix, 2α-helices, helix 1 herkent DNA en de tweede stabiliseert. De turn bestaat
uit glycine, dit aminozuur breekt de 2α-helix. (LAC en TRP repressor).
- Zinc-Finger, bind zink ionen. De finger is een α-helix en de herkenningssite is een major
groove. Er zitten meerdere Zinc-Fingers in één eiwit.
- Leucine-zipper, De leucine zipper heeft om de 7 aminozuren een leucine, de zipper
stabiliseerd en dit eiwit heeft 2 herkennings helices die binden aan het DNA.
Negatieve-regulatie operons worden gereguleerd door repressie en positieve-regulatie operons
worden gereguleerd door inductie. Het Lac operon wordt repressed, maar deze repressor kan
worden geïnduceerd om los te laten, dit is een negative inducible operon. Bij het Arg operon kan de
repressor aan worden gezet, dit is een negative repressable operon. Een repressor eiwit is
allosterisch en veranderd van conformatie, daarna kan deze aan het operon binden.
Het Maltose operon kan aan worden gezet door een activator, dit is een positive inducible
operon. Een positieve repressible operon is een operon waarbij de inductie wordt uitgezet. De plek
waarop een activator bindt is de activator binding site.
Een regulon zijn meerdere operons die door dezelfde activator eiwitten geinduceerd worden.
Voorbeelden zijn Maltose en Arginine operons.
Begrippen:





Inducer, Substatie dat transcriptie induceert;
Co-repressor, Substantie dat transcriptie onderdrukt;
Operator, plek waar de repressor bindt;
Polycistronisch, meerdere genen op 1 mRNA;
Sine-Dalgarno, mRNA volgorde waar een ribosoom binnenkomt, (alleen prokaryoten).
Global control betekend dat glucose eerst wordt gebruikt voordat andere suikers gebruikt worden.
Glucose is dus een kataboliet repressor. Glucose is een kataboliet. Kataboliet repressie is een vorm
van positieve regulatie. CAP is het kataboliet activator eiwit. Bij aanwezigheid van genoeg glucose
bindt cAMP niet met CAP waardoor het RNA polymerase niet goed kan binden. Glucose inhibeerd
cAMP synthese en bevorderd cAMP transport de cel uit.
Regulatie van eiwitten kan ook op RNA basis. Antisense RNA in prokaryoten, dus niet in eukaryoten,
is een stukje non-coding RNA dat aan een mRNA bind dat dan deels dubbelstrengs wordt. Hierdoor
stopt de translatie. Antisense is belangrijk bij bacteriofagen, Bacteriën slaan stukjes RNA van virussen
op en wanneer het virus nog een keer komt bindt dit antisense RNA aan virus mRNA en stopt dus
met translatie.
Heat shock eiwitten worden gemaakt als de cel in hitte stress of UV komt. Door hitte denatureren
eiwitten, HSP eiwitten zorgen dat deze weer renatureren. Het is een chaperonne eiwit. Eiwitten:
- HSP70 = DnaK, voorkomt ophoping, stabiliseert een gedenatureerd eiwit.
- HSP60 = GroEL, en HSP10 = GroES kataliseren correcte vouwing van verkeerd gevouwde
eiwitten.
DnaK wordt altijd een beetje gemaakt, aan dit eiwit zit een sigma factor 32 namelijk RpoH(32). RpoH
is een alternatieve factor nodig voor transcriptie door RNA Pol. Wanneer er een Heatshock response
plaatsvindt, splitsen DnaK en RpoH. DnaK zal dan binden aan gedenatureerde eiwitten en RpoH zal
zorgen dat er meer HSP eiwitten worden gemaakt.
Signaal transductie wordt vaak gedaan door fosforylatie van moleculen door kinasen. Sensor kinasen
zitten in het membraan en fosforyleren response regulator eiwitten in het cytoplasma.
Quorum sensing is de manier waarop bacteriën hun omgeving herkennen. Bacteriën meten hoeveel
bacteriën aanwezig zijn om et weten wanneer ze toxinen vrij kunnen laten. Deze bacteriën hebben
specifieke signaal moleculen namelijk autoinducers.
Autoinducer zijn moleculen als Acyl homserine lactone (AHL). AHL difusseerd vrij in de cel envelop,
als er veel cellen zijn die dit molecule maakt verhoogt de concentratie en worden de quorum
responsive genen afgeschreven.
Chemotaxis is de manier van bewegen van prokaryoten. Prokaryoten kunnen naar een attractand
toe en van een repellant “afzwemmen”. Prokaryoten herkennen geen ruimtelijke concentratie, daar
zijn ze te klein voor, maar een gradiënt over tijd.
Prokaryoten gebruiken het twee-componenten systeem voor de regulatie van flagella. Het
Methyl-accepting Chemotaxis Proteïn (MCP) veranderd van conformatie door CheW en maakt van
CheA  CheA-(P).
CheA-(P) forsforyleerd CheY en wordt CheY-(P).
CheY-(P) zorgt voor CW (tumble).
CheZ defosforyleerd CheY-(P), de clockwise rotation wordt CCW (run).
CheR methyleerd MCPs en CheB demethyleerd MCPs.
CheB-(P) verhoogde activiteit.
CheA-(P) fosforyleerd CheB wanneer CheB en CheY gefosforyleerd zijn is de beweging CCW.
CW = Clockwise, CCW = counter clockwise.
Wanneer de concentratie CheY-(P) en CheB-(P) hoog is, is er tumble en MCP gemethyleerd.
Wanneer de concentratie CheY-(P) en CheB-(P) laag is, is er run en MCP niet gemethyleerd.
Hoofdstuk 9: Viruses (introduction)
Een Virion is een vrij virus (nucleïnezuren met eiwitten er omheen), een virion is ongeveer 20-300
nm groot. De eiwitten om de nucleïnezuren zijn de capside eiwitten. De capsomeren zijn de
verschillende eiwitten die de capside vormen en deze vouwen door zelf-assemblage.
Een nucleocapside zijn nucleïnezuren met capside eiwitten er om heen. Een icosahedron is
een regelmatig 20-vlak met een 5-3-2 symetry. Een virus kan enveloped zijn op naakt. Wanneer een
virus enveloped is heeft deze nog een glycoproteïne laag met een lipide bi-laag. (dit is vaak het geval
bij dierlijke cellen om makkelijk te integreren met het membraan)
Dierlijke virussen hebben geen vaste vorm. Een faag, bacterie infecterend virus, heeft vaak
lysozym mee om de celwand kapot te maken.
De virus titer is het aantal virussen aanwezig. Dit kan bepaald worden door een plaque assay. Er
wordt bij een plaque assay een beetje nutriënt agar(NA), daar wordt dan agar met bacteriën en
fagen aan toegevoegd en een paar dagen geïncubeerd. Door incubatie ontstaan door lysis, plaques.
Het aantal plaques is het aantal virus geïnfecteerde units.
De lytische cycle van een faag:
1.
2.
3.
4.
Hechting van het virion aan de host;
Injecteren van de nucleïnezuren;
Synthese van genoom en eiwitten;
Assemblage van capside en andere membraan componenten en het pakken in nieuwe
virionen (volwassen worden)
5. Uit de cel gaan door lysis van de cel.
Stappen 2,3 en 4 zijn de latente periode en de stappen 4 en 5 zijn de maturation stappen.
Het virus bindt aan een onderdeel van de cel bijvoorbeeld: membraan eiwit, glycoproteïne, vet of
lipoproteïne. Een Permissive cel is een cel waar een virus kan repliceren. Een virus kan de cel binnen
komen door endocytosis, of ongecoat door het cel membraan.
Een Bacteriofaag T4 heeft tailfibers die contact maken met polysaccharide laag
van gram negatieve bacteriën. De tailfibers trekken in en de kern van de tail
maakt contact met de celwand en laat lysozym-achtige enzymen los. Deze cormen een pori waar het
virale genoom doorheen gaat.
Planten en dieren hebben RNAinterferentie als immuun en bacterien hebben CRISPR. RNAi knipt
dsRNA (dat normaal niet aanwezig is) met een dicer in korte stukjes die worden opgeruimd door
macrofagen.
CRISPR staat voor clustered regularly interspaced short palindromic repeats. Het is een virus
databank voor bacteriën. CAS eiwitten herkennen viraal DNA en integreert dit in het eigen genoom.
Vervolgens wordt dit afgelezen en CASII maakt crRNA’s. Dan target CAS het crRNA tegen viraal dna
en inactiveert het.
Klasse Omschrijving
I
dsDNA genoom
II
ssDNA genoom
III
dsRNA genoom
IV
ss+RNA genoom
V
ss-RNA genoom
VI
ssRNA genoom met DNA intermediair
VII
dsDNA genoom met RNA intermediair
Kennen!!!
+RNA codeert direct voor eiwitten (=mRNA).
Bacterie virus
Lambda, T4
X147
6
MS2
Dierlijk virus
Herpes, Pox
Waterpokken
Reovirus
Polio
Influenza, hondsdolheid
Retrovirussen
Hepatitis B
DNA afhankelijk DNA polymerase
DNA afhankelijk RNA polymerase
RNA afhankelijk DNA polymerase
RNA afhankelijk RNA polymerase
Het Retrovirus is het virus dat AIDS veroorzaakt, dit is een ss+RNA virus met DNA intermediair. Om
van RNA, DNA te maken brengt dit virus RNA afhankelijk DNA transcriptase met zich mee. Het AIDS
virus brengt nog 3 belangrijke eiwitten met zich mee, GAG: dit is het nucleocapside eiwit, POL: dit zijn
de enzymen en ENV: voor de envelop eiwitten. Het retrovirus bevat een long terminal repeat(LTR) en
bevat een promotor geïntegreerd in het DNA.
De vroege eiwitten zijn de eerste eiwitten die uit het virus komen, deze zijn nodig voor replicatie van
het virus.
De late eiwitten zijn de virus coat en de trigger van infectie.
De T4 Faag is een bacteriofaag, de T staat voor Tail. Dit is een dsDNA virus dat een lineair genoom
heeft, dit DNA bevat stukken voor eigen tRNA. De T4 heeft niet elk genoom gelijk, dit komt door
Circulair permutase. Om te zorgen dat het DNA niet korter wordt gebruikt de T4 een manier van
delen dat concatameer vorming heet. Er past net iets meer in een kop van een T4 dan het genoom
lang is. Er wordt steeds DNA gekopieerd en er wordt een “head full” van geknipt. Het genoom kan
van volgorde veranderen maar bevat alle essentiële eiwitten.
De T4 heeft 5-hydroxymethylcytosine in plaats van cytosine waardoor het resistent is tegen bijna elk
restrictie enzym. De T4 heeft ook verschillende genen, vroeg, middel en late DNA genen. De vroege
eiwitten zorgen ervoor dat de promotors van de host uitgeschakeld worden, dit komt door een
antisigma factor. Door de remming van host DNA synthese gaat eigen synthese sneller. De eind stap
bij een bacteriofaag is altijd lysis van de host.
De Lambda faag is een gematigde faag, deze faag kan de lysogene route in. Dit betekend dat het
virus DNA zich in het host DNA vestigt waardoor bij deling van de host cel, het DNA van het virus ook
gedeeld wordt. Dit gebeurt op een specifieke site in het DNA. De Lambda faag deelt zich door middel
van rolling cycle replication. Bij dit soort replicatie is er een DNA strand die cyclisch wordt en de
heletijd non stop wordt afgeschreven. Daarna worden er primers geplaatst op het complementaire
DNA strand om zo het DNA weer dubbelstrengs te maken.
Om lysogeen te worden moet het maken van de late eiwitten geïnhibeert worden en het Lambda
genoom moet geïntegreerd zijn in het host DNA.
Het verschil van prokaryote virussen tegenover eukaryote virussen is dat bij eukaryote virussen het
virion zich geheel integreerd met de cel, bij prokaryoten alleen het Genoom. Bij eukaryoten kunnen
de virussen zich in de nucleus repliceren.
Een infectie van een eukaryote cel kan meerdere effecten hebben. Virussen zoals het Polio virus
zorgen voor cel fusie. Virussen zoals Herpes en HIV blijven een lange tijd in de cel (latend infection)
en gaan dan soms door naar de lytische cyclus. De persistent infection is een infectie waarbij de cel
niet kapot gaat maar het virus steeds blijft delen binnen de cel en uiteindelijk uit de levende cel gaat.
De cel kan transformeren in een tumor cel door bijvoorbeeld HPV en zorgt voor transformatie bij de
cel. Maar de meeste virussen zorgen voor deling binnen de cel en daarna de lysis van de cel om alle
virus partikels vrij te laten.
Een defective virus is een satelliet virus omdat het afhankelijk is van ander type virussen voor
infectie. De faag T4 heeft P2 nodig om capside eiwitten te maken. In dieren cellen heeft het AdenoAssociated Virus (AAV) een adenovirus nodig om te repliceren.
Viroiden hebben een klein genoom met infectieus RNA zonder eiwit coat. Het genoom is circulair
ssRNA ten grote van ongeveer 246 tot 399 basen. Viroiden bestaan alleen in planten, niet in dieren of
mensen.
Hoofdstuk 21: Viral Diversity
De Bacteriofagen zijn de best bestudeerde virussen, bijvoorbeeld T4 en de Lambda faag. De T7 faag is
ook een bacterie infecterend virus. Dit virus heeft dsDNA, dus baltimore klasse I, en infecteerd E.coli
en Shigella. Dit virus maakt eerst anti-restrictie enzymen zodat het dsDNA niet kapot geknipt wordt.
Het virus neemt ook T7 RNA polymerase mee en polymerase inhibitors voor de host cel.
Het virus repliceerd zijn genoom door één origin of replication (alleen aan de “left” end),
hierdoor ontstaat eerst een “oog” vorm en daarna een Y vorm, waarna het dna helemaal
gerepliceerd is. Hierna worden concatemeren gevormd en kan DNA polymerase het DNA afmaken,
het DNA in elk virus is gelijk.
Het Polio virus is een picorna virus, dit is een heel klein virus. Pico = klein, RNA. Het is een ss+RNA
dus groep IV. Dit virus is bijna uitgeroeid. Het virus draagt zelf geen enzymen mee maar wel Vpg
eiwitten, dit lijkt op het CAP complex en werkt als primer. Het genoom van dit virus is lineair en is
monocistronisch. Dit betekend dat het mRNA codeerd voor één eiwit waarnaar proteases deze poly
proteïne zal knippen in kortere stukjes.
Het Corona virus is een groot virus met een envelop, het genoom is ss+RNA dus klasse IV. SARS en
verkoudheid zijn corona virussen. Het mRNA in een coronavirus draagt al een CAP voor translatie. Als
eerste wordt er een replicase gemaakt, deze replicase maakt daarna –RNA. Van dit –RNA wordt
mRNA gemaakt en kopieën van het genoom. De virionen worden gemaakt in het Golgi van een cel.
ss-RNA virussen zijn niet bekend onder bacteriofagen of archea infecterende virussen. Deze soort
virussen nemen altijd eigen RNA afhankelijk RNA polymerase mee om –RNA om te zetten in mRNA
(+RNA met CAP en poly A staart). Het Rhabdovirus (hondsdolheid) is een voorbeeld van dit soort
virussen. Deze virussen hebben een membraam van de host cel met glycoproteïne spikes die naar
buiten steken en een nucleocapside die een helix symmetrie heeft.
Het Influenza virus is ook een ss-RNA virus met een genoom dat bestaat uit 8 segmenten. Dit virus
heeft extra neuramidase en hemagglutinine. H hecht aan sialic acid en N maakt sialic acid kapot. De
RNA endonuclease is een CAP snatcher en steelt de primes van de host, dit gebeurt in de nucleus.
Belangrijk bij dit virus is dat er antigenic shift end drift plaatsvind. Antigenic shift betekend
dat twee influenza virussen in 1 cel zitten en het genoom kunnen uitwisselen. Antigenic drift
betekend dat er langzamen veranderingen zijn door mutaties door RNA polymerase.
Herpes is een virus met een lineair dsDNA genoom, klasse I virus. Het genoom van dit virus is relatief
groot. De replicatie van dit virus gaat met behulp van het rollinc cycle model. Het veroorzaakt herpes
simplex type 1 en 2. 1 zijn koortsbultjes en 2 zijn genitale herpes. Voorbeelden zijn Epstein-Barr virus
(pfeiffer en kanker), gordelroos of waterpokken.
Het Adeno virus is een virus geïsoleerd uit een adeno (klier), het is een dsDNA virus en maakt
gebruikt van een unieke terminal proteïn. Dit is een eiwit dat als primer dient. Binnen het genoom
zijn er veel inverted repeats. Door een speciaal replicatie mechanisme wordt er geen lagging strand
gemaakt. Het genoom bevat een +en- strand, als eerst wordt er een extra – strand gemaakt
waardoor de originele – strand er vanaf valt. Deze strand wordt circulair en maakt +strand DNA.
Het Retro virus is een ss+RNA met een intermediair van DNA, dus klasse VI. Dit wordt gedaan door
RNA afhankelijk DNA polymerase, reverse transcriptase, dit wordt meegedragen in het virion. Het
RNA is een + strand maar wordt dus niet direct gebruikt als mRNA.
De replicatie is complex. Het RNA wordt afgelezen en omgezet in ssDNA door RT. Daarna
wordt het RNA kapot gemaakt door RNAseH. RT maakt dan dan ssDNA, dsDNA. De primer gebruikt is
gestolen tRNA. De LTR sequenties zijn niet 1 op 1 in het virale genoom.
De laatste type virus is het Hepadna virus, Hepa is lever en DNA. Het virus heeft een vreemd genoom,
een partieel dsDNA genoom die bij elkaar worden gehouden door waterstofbruggen. DNA wordt pas
volledig dsDNA nadat de virus de cel binnen dringt. Eerst wordt er in de nucleus van de host RNA
gemaakt, daarna maakt RT er DNA van, dit DNA gaat het virion weer in.
Hoofdstuk 26: Microbial growth control
De decimale reductietijd (Dt) is de tijd die nodig is om de aantal bacteriën te verminderen bij een
factor 10. Dus van 52380 bacteriën naar 5238 bacteriën. Om te berekenen hoeveel bacteriën er dood
gaan over een bepaalde tijd wordt de volgende formule gebruikt:
Waarin N0 de begin aantal bacteriën zijn, Nt de aantal bacteriën over een bepaalde tijd, Dt is de
decimale reductietijd, de A is Afstervingssnelheid en t de tijd. A en Dt hebben een verband namelijk:
dus
. Als er 1000 bacteriën per liter aanwezig zijn en de Dt is 5 minuten. Wanneer
bevat de oplossing 0.000001 bacteriën per liter?
Sterilisatie wordt gedaan bij 121 graden Celsius om ook endosporen die tegen hoge temperaturen
kunnen, te vermoorden. De Dt van endosporen bij 121C is 5 minuten. De Dt van een vegatieve cel is
0.1-0.5 minuten bij 65 graden Celsius.
Pasteurisatie vermindert het aantal bacteriën sterk, vooral pathogenen gaan dood. Door het
pasteuriseren van voedingswaren blijven deze langer houdbaar. Pasteuriseren wordt gedaan door
kort gecontroleerd te verwarmen en daarna snel af te koelen.
De minimum inhibitory concentration (MIC) is de minimale concentratie antibiotica die de groei van
bacteriën inhibeerd. Er wordt een serie verdunning gemaakt met verschillende concentraties
antibiotica, en de buis waar geen bacterie groei te zien is, is de MIC.
Antibiotica worden geselecteerd op toxiciteit. Groeifactor analogen bootsen een groeifactor maar
niet de functie, dus stopt de cel met groeien. Sulfadrugs blokkeren de foliumzuursynthese, nodig
voor nucleotide opbouw, en wordt synthetisch gemaakt (dus geen antibiotica want dat wordt
gemaakt door microorganimen). Veel micro-organismen zijn resistent tegen sulfadrugs omdat deze
ook foliumzuur kunnen opnemen uit hun omgeving.
Beta(β) lactam antibiotica zijn penicillines die een beta-lactam ring bevatten. De beta-lactam ring
wordt herkent door transpeptidases die de D-Ala D-Ala bindingen breekt. Wanneer deze antibiotica
herkend wordt door transpeptidase kan deze niet knippen en zal de transpeptidase aan het
antibiotica blijven hangen. Vancomicine schermt de D-AlaD-Ala binding af zodat de transpeptidase
hier niet meer knipt.
Penicilline werkt goed tegen gram+ bacteriën maar niet tegen gram- . Dit komt doordat er bij
Gram- bacteriën een buitenmembraan om de celwand zit. Amoxicilline is meer polair dan penicilline
en komt wel bij het peptidoglycan. Amoxicilline is wel gevoelig voor beta-lactamasen en wordt vaak
in combinatie met clavulaanzuur gebruikt, de inhibitor van lactamasen. Maar sommige bacteriën
produceren weer beta-lactamasen die niet gevoelig zijn voor clavulaanzuur.
Aminoglycosides bijvoorbeeld streptomycine inhiberen 30S units van ribosomen. Prokaryoten
hebben 30S en 50S, Eukaryoten hebben 40S en 60S. Een ribosoom van een Eukaryoot wordt dus niet
geinhibeerd. Macrolides bijvoorbeeld Erythromycine inhiberen 50S unit ribosomen. Deze worden
veel gebruikt bij patiënten die allergische reacties vertonen op beta-lactam antibiotica.
Tetracyclines als tetracycline of doxycycline zijn antibiotica voor breed spectrum en wordt veel
gebruikt tegen de ziekte van lyme. Deze antibiotica inhiberen het 30S unit van een ribosoom.
Tetracycline wordt ook veel gebruikt in moleculaire biologie als inductie van een synthetische
promotor.
De toekomst van antibiotica is Daptomycine, dit is een cyclische lipopeptide die een pore in een
membraan maakt waar ionen in en uit kunnen lekken. Het nieuwe antibioticum is effectief tegen
MRSA en inhibeerd de vetzuur synthese voor cel membranen. Het is niet toxisch voor mensen maar
in vivo niet makkelijk toe te dienen.
Er bestaan veel resistente bacteriën, de genen voor resistentie komen waarschijnlijk uit bacteriën die
antibiotica aanmaken. Deze genen kunnen namelijk makkelijk uitgewisseld worden. Een aantal
resistentie meganismen:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Ontbreken van structuur waar antibiotica tegen gericht is;
Impermeabel voor antibiotica;
Bacterie kan antibiotica inactiveren;
Bacterie kan target van antibiotica veranderen;
Resistentie via biochemische route;
Antibiotica weer uit de cel pompen.
Hoofdstuk 27: Microbial interaction with humans
Bacteriën die zich op de huid bevinden zijn vaak gram+ omdat de huid droog is. De meeste bacteriën
bevinden zich om diezelfde reden in de zweetklieren. De voedingsstoffen voor deze bacteriën zitten
in zweet: Urea, melkzuren, zouten, aminozuren en vetten.
Bacteriën die zich in de mondholte begeven leven van voedsel dat gegeten wordt. De meeste
bacteriën zijn heel reactief voor zuurstof en zullen hierdoor doodgaan. Speeksel bevat ook lysozym
wat peptidoglycan afbreekt. En lactoperoxidase dat Reactive Oxygen Species(ROH) maakt.
De bacteriën bevinden zich vooral in de holtes tussen tand en tandclees. Er zijn bacteriën die
tandplak veroorzaken door een dunne laag glycoproteïne te vormen zodat de bacteriën die gevoelig
zijn voor zuurstof niet doodgaan. De bacteriën binnen deze biofilm maken zuren die gaatjes
veroorzaken. Gaatjes zijn dus infectie ziekten.
Bacteriën zijn overal aanwezig maar de meeste zijn onschuldig. Er is een verschil tussen toxiciteit en
invasiveness. Een bacterie die bijvoorbeeld niet invasief is maar wel tixisch is de Clostridium tetani,
deze is strikt anaeroob en produceerd een sterke toxine. Een bacterie die heel invasief is maar niet
toxisch is de Streptococcus pneumoniae, deze verspreidt snel en heeft een kapsol (daardoor is het
lastig voor fagocyten om te eten).
Pathogenese is het ziek worden. Eerst is de blootstelling aan pathogenen. Deze gaan dan aan de huid
of slijmvlies zitten. Daarna gaan ze door het epitheel zitten en koloniseren. Daarna worden de
bacteriën toxisch of invasief. Wanneer ze invasief zijn zullen ze meer en meer cellen infecteren.
Dedarmen hebben het MALT waar zich M Cellen bevinden. Dit zijn cellen gespecialiseerd in het
doorlaten van micro-organismen. In de M cel bevinden zich immuun cellen om deze doorgelaten
bacteriën te onderzoeken.
Adherence of aankleven is specifiek voor bacteriën, bijvoorbeeld de Neisseria gonorrhoeae bindt
alleen aan urogenitale epitheel cellen. Bijvoorbeeld opacity associated proteïn(OPA) bindt CD66 op
humane epitheel cellen.
Vaak is het aantal bacteriën te laat om schade toe te brengen, hierdoor moet de bacterie
gaan koloniseren en groeien. Soms zijn er niet genoeg groeifactoren en gebeurt dit niet. Brucella
abortus heeft erythritol nodig, dit groeit alleen goed in de placenta omdat daar veel erythritol
aangemaakt wordt.
Virulentie verschilt heel erg per bacterie. Er zijn verschillende factoren onder te verdelen in
Exotoxinen: geproduceerd door microorganismen maar geven schade aan omliggend weefsel,
Enterotoxinen: Exotoxinen die schade aan de darm toebrengen en Endotoxinen: onderdeel van de
bacteriecel, wordt niet uitgescheiden door de bacterie (LPS bijvoorbeeld).
Er zijn drie typen exotoxinen, Superantigen toxinen, cytolytische toxinen en AB toxinen.
Superantigen toxinen activeren T-cellen zonder specificiteit, hierdoor wordt er wel cytokines
gereleased, dit leidt het immuun systeem af.
Cytolitische toxinen zijn toxinen die cellen lyseren. Eenvoudig vast te stellen met lysis test op bloed
agar plaat. Het staphylococcus alfa-toxine lijkt qua werking veel op het MAC complex.
AB toxines bestaan uit twee fragmenten. Bijvoorbeeld de toxine van de Corynebacterium
diphtheriae, 1 toxine molecule kan een cel doden, er is ongeveer 7 μg nodig om een mens te doden.
Fragment B helpt A de cel in, en fragment A inhibeert eiwit synthese door binding aan tRNA, dit stopt
de groeiende eiwitketen. Het difterie toxine inhibeert de elongatiefactor 2a.
De Clostridium botulinum toxine is de giftigste AB toxine ooit gevonden, 1.5μg kan een mens doden.
Het is een neurotoxine die de acetylcholine release synapse blokkeerd. Het gevolg hiervan is geen
spier contractie meer. De gevaren zijn vooral het hart en de longen. Clostridium botulinum is niet
invasief.
Tetanus werkt omgekeerd, deze bacterie blokkeert juist de ontspanning van de spiereen door
de neurotransmitter van glycine uit te zetten.
Het Enterotoxine heeft effect op het darmstelsel en zorgt vaak voor diarrhee. Enterotoxinen zijn
exotoxinen die dus uitgescheiden worden door bacteriën. Een voorbeeld is het vibrio cholerae
toxine, dit is een AB toxine waardoor een mens zeer veel vocht gaat verliezen, 10-20 Liter per dag. De
B-toxine bindt aan GM1 ganglioside (een glycolipide in het cytoplasma membraan enterocyt) zodat A
naar binnen kan. Het A-deel bindt dan aan adenlylate cyclase en maakt heel veel cAMP. cAMP brengt
chloride transporter op hol cystic fibrose transmembrane conductance regulator(CFTR).
Een voorbeeld van een Endotoxine is lipopolysaccharide, LPS is onderdeel van een celmembraan.
Deze toxines komen vrij wanneer een bacterie gelyseert wordt. Met behulp van een Limulus
Amebocyte Lysate(LAL) test kan LPS aangetoont worden. Er worden Amebocyten uit degenkrabben
gehaalt deze amebocyten agglutineren door LPS en kunnen spectrofotometrisch bepaald worden.