hoofdstuk 19 - audesirk
TRANSCRIPT
The Diversity of Prokaryotes and Viruses
Hoofdstuk 19
2010/2011
PROKARYOTENDeel 1
2
Bacteriën leven overal
• Bacteriën leven in alle ecosystemen
– op planten & dieren
– in planten & dieren
– in de bodem
– in de diepzee
– in extreme kou
– in extreme hitte
– in extreem zoute omstandigheden
– op levende organismen
– on dode organismen
3
Diversiteit
4
Structuur
• Eencellig
– bacilli, coccen, spirocheten
• Grootte
– 1/10 van een eukaryote cel• 1 micron (1um)
• Interne structuur
– geen interne compartimenten• geen membraangebonden organellen
• alleen ribosomen
– circulair chromosoom, naakt DNA• niet opgerold rondom eiwitten
5
Prokaryoot vs. Eukaryoot chromosoom
dubbele helix
Prokaryoot
Eukaryoot
6
Interne structuur
interne membranenvoor fotosynthesezoals in een chloroplast(thylakoid)
interne membranenvoor respiratiezoals in een mitochondrium(cristae)
mitochondrium
cyanobacterie(met fotosynthese)
chloroplast
aerobe bacterie
7
Structuur celwand
eiwitketens
celwandpeptidoglycaan
plasmamembraan
eiwit
Gram-positieve bacterie
Gram-negatieve bacterie
peptidoglycaan
plasmamembraan
buitenmembraan
buitenmembraan van lipopolysacchariden
celwand
peptidoglycaan = polysacchariden + aminozurenlipopolysacchariden = lipiden + polysacchariden
8
Metabolisme
• Hoe vergaren bacteriën energie & nutrienten?– fotoautotroof
• fotosynthetiserende bacteriën
– chemoautotroof• oxideren inorganische verbindingen
– stikstof, zwavel, waterstof…
– heterotroof• leven op planten & dieren
• reducenten & pathogenen
9
Genetische variatie in bacteriën
• Mutaties
– bacteriën kunnen elke 20 minuten reproduceren• binaire fissie (= insnoering)
– fouten in het kopieren van DNA• 1 op elke 200 bacteriën heeft een mutatie
• miljarden E. coli in je darmen!
– mutatie biedt mogelijkheden!
• Genetische recombinatie
– bacteriën wisselen genen uit• plasmiden
– klein, additioneel DNA
• conjugatie– directe uitwisseling van DNA 10
Bacteriën als pathogenen
• Ziekteverwekkers
– plant• bacterievuur, watermerkziekte,
vetvlekkenziekte, geelziek
– dier• cariës
• miltvuur, botulisme
• pest, lepra, vleesetende bacterie
• SOA’s: gonorroe, chlamydia
• tyfus, cholera
• tuberculose, longontsteking
• ziekte van Lyme
11
Nuttige bacteriën
• Bacteriën zijn noodzakelijk op aarde
– reducenten• recyclen van nutrienten
– stikstoffixatie• enige organismen die N uit de atmosfeer kunnen fixeren
– nodig voor de synthese van eiwiten nucleïnezuren
– wortelknolletjes
– vertering (E. coli)• breken cellulose af voor herbivoren
• produceren vitamine K & B12 voor de mens
– produceren voedsel & medicijnen• van yoghurt tot insuline
12
VIRUSSENDeel 2
13
Griep: epidemie 1918
• 20-100 miljoen doden
RNA virus
14
Pokken
• Uitgeroeid ca. 1978
15
Opkomende virussen
• Virussen die van gastheer verwisselen
– Ebola, SARS, vogelgriep, hantavirus
SARS
Ebola hantavirus 16
Wat is een virus? Leeft het?
• DNA of RNA in een eiwitkapsel
• Virussen zijn geen cellen
• Geen enzymen voor metabolisme
• Geen ribosomen voor eiwitsynthese
17
“A piece of bad news wrapped in protein”
– Peter Medawar
Grootte
• Vergelijking:
– eukaryote cel
– bacterie
– virus
18
Structuur
• Van buiten naar binnen
– Een envelop (alleen bij dierlijke virussen)
– Een eiwitmantel (= capside)
– Het nucleïnezuur (DNA of RNA)
19
Envelop
• Lipide dubbelmembraan verbergtde eiwitmantel
– envelop gebaseerd op celmembraangastheer• glycoproteïne op het oppervlak
HIV 20
Eiwitmantel
• Capside
– beschermt DNA/RNA
– bepaalt welke celgeïnfecteerd kan worden
– 1-2 type eiwitten• bv. griep
– hemagglutine
– neuraminidase
21
Nucleïnezuur
• Viraal nucleïnezuur– DNA
• enkelstrengs
• dubbelstrengs
– RNA• enkelstrengs
• dubbelstrengs
– Lineair of circulair
22
Levenscyclus
• Binnendringen– viraal DNA/RNA dringt gastheercel
binnen
• Assimilatie– viraal DNA/RNA neemt gastheer over
– gastheercel maakt viralenucleïnezuren en eiwitten
• Zelfassemblage– nucleïnezuren & eiwitten vormen
zelf nieuwe virusdeeltjes
– verlaten cel
23
Symptomen virusinfectie
• Koppeling tussen infectie en symptomen niet eenduidig
– doodt cellen door lysis
– geïnfecteerde cel maakt toxine• koorts, pijn, bloedingen…
– componenten kunnen toxisch zijn• envelop
• Schade?
– wellicht…• longepitheel herstelt na verkoudheid
• schade aan neuronen door polio is permanent
24
Bacteriofaag
• Virussen die bacteriën infecteren
– kop bevat DNA
– eiwitstaart koppelt aan gastheer en injecteert het DNA van de bacteriofaag in de gastheer
25
Levenscyclus bacteriofaag
• Lytische cyclus
– faag kopieert in bacterie
– bacteriecel zwelt op en barst, faag komt vrij
• Lysogene cyclus
– viraal DNA wordt ingebouwd in bacterieel DNA
– reproduceert met bacterie
26
Lytische cyclus
27
Lysogene cyclus
28
RNA virus
• Retrovirus– moeten viraal RNA kopiëren in DNA van de gastheer
• enzym = reverse transcriptase
• RNA DNA mRNA
– transcriptie van viraal DNA in viraal mRNA• mRNA codeert voor virale componenten
• ribosomen van gastheer produceren nieuwe virale eiwitten
eiwitRNADNA
transcriptie translatie
replicatie 29
Retrovirussen
• HIV
– Human ImmunoDeficiency Virus
– veroorzaakt AIDS
• Acquired ImmunoDeficiencySyndrome
– envelop met glycoproteïnenom te binden aan specifieke WBC
– capside bevat 2 RNA strengen & 2x reverse transcriptase
30
HIV infectie
• HIV dringt gastheercel binnen
– macrofaag & WBC
• receptor op celmembraan
– reverse transcriptase maakt dubbelstrengs DNA van viraal RNA
• Transcriptie produceert meer kopiënvan viraal RNA
– vertaald in virale eiwitten
– eiwitten en viraal RNA vormen zelf nieuwe virusdeeltjes
– verlaat cel door “budding” of door lysis
31
Prionen
• Abnormaal gevouwen eiwit
– infectieus
– neuronen sterven
32
Eiwit als informatie molecuul
• Prionen gaan in tegen het “Centrale Dogma”
– draagt informatie over op andere eiwitten
Stanley PrusinerUC School of Medicine
proteinaceous infectious molecule
Pn
Pd
33
Einde