1. No category

Notater/Sammendrag av læreboka i BIO130
Disse notatene oppsummerer kort læreboka og deler av forelesningene. De ble skrevet av Torbjørn
Friborg og Mari Grimstad før eksamen høsten 2011. Vi har prøvd å ta for det det viktigste fra de
fleste kapitlene vi hadde som pensum (i forrige utgave av boka!). Ikke alle kapitlene er behandlet like
nøye, det vi syntes var lett er ikke med, det vi syntes var vanskeligst har vi skrevet mest om. Du vil
raskt se at vi ikke har med noe fra labøvelsene, fordi det vi lærte der satt mye bedre enn teori fra
boka.
Vi håper dette kan være en nyttig ressurs til repetisjon og øving før eksamen. Tips til forbedringer kan
sendes til torbjorn.friborg ( krøllalfa ) student.umb.no
Kapittel 1: Den mikrobielle verden og deg
Bakterier er prokaryote (har ikke kjernemembran) encellede organismer. Bakterier kan ha ulike
former; staver, kokker, spiraler etc. Individuelle bakterier lager gjerne grupperinger; kolonier eller
rekker.
Celleveggen til bakterier er for det meste laget av karbohydrater og peptidoglykan. Bakterier deler
seg med binær fisjon (En blir til to, to blir til fire, fire blir til åtte osv.) De fleste bakteriene bruker
organisk materiale som næringskilde, men noen kan skaffe seg energi ved fotosyntese. Bakterier kan
«svømme» dersom de har flageller.
Archaea er også en prokaryot organisme, men har ikke peptidoglykan i celleveggen (om de har
cellevegg i det hele tatt). Archaea finner vi vanligvis i ekstreme miljøer, og vi deler dem inn i tre
grupper: Eksteme halofile (mye salt), Eksteme termofile (mye varme) og metanogene
(metanproduserende).
Sopp er eukaryote (har kjernemembran som beskytter DNA-et) organismer. Celleveggen består av
kitin eller cellulose. Sopper bruker organisk materiale som næringskilde.
Gjær er encellede organismer. Muggsopp og hattsopper (de du plukker i skogen) er flercellede
organismer, som består av hyfer. Hyfer som «slår seg sammen» danner mycel.
Protozoer er encellede eukaryote organismer. De beveger seg med pseudopodier, cilier eller
flageller. Protozoer absorberer organisk materiale, og lever enten som frittstående organismer eller
parasitter på andre.
Alger er fotosyntetiske eukaryote organismer. Celleveggen er laget av cellulose. Alger krever lys,
vann og karbondioksid for fotosyntesen, men ikke organisk materiale. De produserer oksygen og
karbohydrater (sukker). Dette tas opp av andre organismer, inkludert dyr.
Virus er acellulære, og er så små at de bare kan sees med elektronmikroskopi. De har enten RNA eller
DNA som arvemateriale, som er beskyttet av en proteinkappe. Noen virus har en membran i tillegg.
Virus mangler enzymer for metbolisme, og kan bare formere seg inne i en vert (en celle). I
arvematerialet til viruset er det gener for proteinene i kappen.
Multicellulære parasitter på dyr er eukaryoter, men siden de er multicellulære er de egentlig ikke
mikroorganismer. Likevel kan de være «mikroskopiske» i størrelse i løpet av livssyklusen. Typiske
eksempler: Flatormer og rundormer.
Kapittel 2: Kjemiske prinsipper




Kovalent binding: atomer deler på elektroner
Hydrogenbindinger: skeiv elektronfordeling, polarisering av molekyler
Wan der waalsbindinger: tilfeldige elektriske krefter pga ladningsasymentri
Hydrofobe interaksjoner: hydrofoboe molekyler slår seg sammen i et miljø med vann
Organiske forbindelser inneholder alltid Karbon (C) og Hydrogen (H). Uorganiske forbindelser har ikke
karbon, untatt CO og CO2. Vann utgjør normalt 60-70 % av en celle.



pH: De fleste organismer liker seg i miljøer med pH rundt 7, sopper helst 5-7.
Karbohydrater: Viktige i strukturer og som energikilde
Lipider (fettceller): Hovedkomponenten i cellemembraner, de er upolare og uløselige i vann.
Mettet fett: bare enkeltbindinger mellom karbonatomene. Jo flere mettede forbindelser i en
fettkjede, jo stivere blir for eksempel cellemembranen.
Umettet fett: én eller flere dobbeltbindinger mellom karbonatomene. Gjør fettsyren mykere.
Proteiner: Esensielle i alle former for cellestruktur og funksjon. Enzymer er proteiner som øker
hastigheten på kjemiske reaksjoner, eller som senker energikravet for å få en reaksjon til å skje.
Flageller er proteiner. Transportproteiner fører kjemiske forbindelelser gjennom membranen.
Nukleinsyrer er byggesteinene i DNA, og består av nukleotider. Fire syrer: Adenin, Guanin, Cytosin og
Tymin. De danner parene A-T og C-G. I RNA bindes syren Urasil til Tymin. U-T og C-G.
ATP – adenosintriphosfat består av ribose, adenin og tre fosfatgrupper. ATP dannes ved å tilføre
energi, denne energien kommer fra cellens ulike oksidasjonsreaksjoner, hovedsakelig oksidasjon av
glukose. Ved hydrolyse frigjøres én av fosfatgruppene, og energi frigjøres. ATP kan brukes til å frakte
energi, fordi energi kan lagres til den trengs. ATP er viralt for en celle.
Kapittel 3: Mikroskopiering
Vi bruker immersjonsolje ved 100x forstørring for at lyset ikke skal brytes så mye at det ikke treffer
objektivlinsa. Lyset bøyes mye ved overgangen glass-luft, men ikke så mye ved glass-olje.
Lysfeltmikroskopi: Mørke objekter er synlig mot en lys bakgrunn.
Mørkefeltmikroskopi: Lyse objekter er synlig mot en mørk bakgrunn.
Lys som reflekteres av objektet kommer ikke inn i linsa.
Fasekontrastmikroskopi synliggjør diffraksjon (spredning av lys som passerer en åpning mindre enn
bølgelengden) av lyset som går gjennom objektet. Ulik diffraksjon «omdannes» til kontrast.
Enkel farging gjør ikke forskjell mellom ulike grupper mikroorganismer. Vi bruker basiske fargestoffer
fordi da er kationet (positivt ladet) farget, og kationet vil binde seg til bakterien som er svakt negativt
ladet.
Ved differensiell farging vil organismer med ulik oppbygging farges forskjellig. Mest vanlig er kanskje
gramfarging:
1. Krystallfiolett
2. Jod-Jodkalium
3. Etanol
4. Safranin
Sammen lager disse krystaller som er så store at
de ikke slipper ut igjen gjennom celleveggen.
Vasker vekk jod-jodkalium-krystallene i
celleveggen til gramnegative celler (tynn
peptidoglykanvegg)
Gramnegative celler blir rosa
Grampositive celler blir lilla.
Kapittel 4: Funksjonell anatomi til prokaryote og eukaryote celler
Prokaryote:
Eukaryote:
Har ikke kjernemembran
(Har nesten alltid) Cellevegg av peptidoglykan
(kompleks)
Har bare ett kromosom
Har ikke organeller
DNA er innkapslet i en kjernemembran
Celleveggen er enkelt bygd opp, av cellulose eller
kitin.
Flere kromosomer
Har organeller, som mitokondrium, golgieapparat,
lysosomer, (kloroplast)
Formerer seg ved mitose, kromosomer kopieres,
identisk sett til begge cellene.
Har komplekse flageller, pisker
Deler seg ved binær fisjon, DNA kopieres
Har enkle flageller som roterer
Plasmamembran:
Ingen karbohydrater eller steroler
Ribosomer:
Små (70 s)
Har karbohydrater og steroler som fungerer som
reseptorer
Større (80 s). I organellene 70 s.
Egenskap
Gram positive
Gram negative
Cellevegg
Gramfarging
Periplasmisk rom
Ytre membran
Evne til å motstå
fysiske påkjenninger
Penicillin
Streptomycin
Motstand mot
tørking
Teichoic syre
Etanol
Tykt lag peptidoglykan (flere lag)
Lilla (krystallfiolett og jod-jodkalium)
Nei
Nei
God
Ett tynt lag peptidoglykan
Rosa (safrani n)
Ja
Ja (beskytter mot penicillin)
dårlig
Påvirkes
Påvirkes ikke
Høy
Påvirkes ikke
Påvirkes
Lav
Mange har
Etanol tørker ut celleveggen, gjør det
vanskelig for krystallfiolettjodid å
slippe ut.
Ingen har
Etanol løser opp den ytre
membranen. Krystallfiolettjodid
«renner» ut.
Cytoplasmamembranen (cellemembranen) er den indre membranen som ligger innenfor celleveggen
og lukker cytoplasmaet til cellen. Den har som oppgave å kontrollere transporten av stoffer inn/ut av
cellen, og svare på signaler fra omgivelsene. Reseptorer tar imot signaler utenfra. Membranen består
av fosfolipider i to lag, med hydrofobe deler mot hverandre. Alle celler må ha cytoplasmamembran
for å leve, membranen styrer bevegelsen av stoffer ut og inn av cellen.
I en prokaryot celle er denne membranen laget av fosfolipider, men i en eukaryot celle finnes det i
tillegg karbohydrater og steroler. Prokaryotiske plasmamembraner er mindre stive enn eukaryotiske
pga mangelen på steroler. Fosfolipider og proteiner flyter fritt inni membranen. Membranen er
semipermiabel. Det vil si at Fettløselige stoffer (som vitaminer) passer lett, også små molekyler som
H2O, O2, CO2 osv. Vannløselige stoffer slipper ikke inn. Cellemembranen kan ha ulike
transportproteiner som tar seg av transport av vannløselige stoffer og større molekyler. Dersom
cellen vil ha inn større molekyler enn det som går gjennom cellemembranen sender cellen ut
enzymer som bryter ned polymerene, slik at de kan transporteres inn. Dette er spesielt vanlig for
sopp, de bruker ekstracellulære enzymer.
Cellemembranen inneholder enzymer som er nødvendig for å katalysere prosessene som bryter ned
næring og produserer ATP. Mange antibiotiske stoffer angriper plasmamembranen.
Passive prosesser for å få stoffer gjennom cellemembranen:
 Diffusjon (Enkel): Bevegelse av oppløste stoffer fra høy konsentrasjon til lav konsentrasjon
 Diffusjon (fasilitært): Oppløste stoffer binder seg til transportproteiner i
cytoplasmamembranen og blir transportert inn eller ut. Spontan reaksjon.
 Diffusjon av vann (Osmose): Vann går gjennom den semipermiable cellemembranen pga.
konsentrasjonsforskjeller. Osmotisk trykk er trykket som trengs for å stoppe denne
transporten av vann.
Aktive prosesser (krever energi) for å få stoffer gjennom cellemembranen:
Dersom konsentrasjonen er lavest der stoffet føres fra, kreves det energi. Hos prokaryote organismer
finnes noe som heter gruppetransport.
Cytoplasma omgir cellekjernen (hos eukaryote) eller DNA-et (hos prokaryote) innenfor
cellemembranen. Cytoplasma består av en proteinrik, geleaktiv væske, cytosol. Cytosol inneholder
forskjellige typer næringsstoffer, proteiner og oppløste salter i form av ioner. Cytosol opptar ca. 50 %
av volumet til en celle.
Ytre membran (hos G-) dannes av lipopolysakkarider, lipoprotiner og fosfolipider. Lager et
periplastisk rom mellom yttermembranen og cytoplasmamembranen. Membranen beskytter mot
fagocytose, komplement og antibiotika. Proteiner lager porer gjennom membranen.
Endosporer: Mikroorganismer kan lage endosporer dersom de opplever at tilgangen på næring
synker. Endosporer dannes innenfor cellemembranen, og en er «sovende» utgave av cellen. Disse
inneholder lite vann, celleveggen består av flere tykke lag enn den vegetative (den som lever) cellen.
Derfor kan den overleve sterk varme, uttørking, kjemikalier og stråling.
Dannelsen av endosporer tar flere timer (ca 8). DNAet kopieres, og isoleres sammen med noe
cytoplasma av en plasmamembran, men innenfor celleveggen. «Forsporen» kobles nå til celleveggen,
og det dannes en vegg rundt forsporen, men som er mye tykkere enn celleveggen. Et lag av proteiner
legger seg utenpå peptidoglykanlaget, dette laget gjør endosporen resistent mot mange sterke
kjemikalier. Cellen sprekker, eller dør på enn annen måte, og endosporen frigis.
Endosporer driver ikke med metabolisme. Den inneholder nesten bare DNA, og litt av: RNA,
ribosomer, enzymer og noen få viktige molekyler. Ca 10 % av endosporen er kalsium og dipicolinsyre.
Endosporen inneholder altså det den trenger for å starte metabolismen senere.
Spiring av endosporen stimuleres av næring, som får enzymer til å bryte ned det ytre laget med
proteiner. Det er tre steg: Aktivering (tar bare noen minutter), spiring og utvekst. Endosporespiring
fører ikke til økningn i celletallet hos sopp. Endosporer er viktige å tenke på ved sterelisering fordi de
tåler prosesser som dreper vegetative celler.
De eneste bakteriene som kan lage endosporer er Bacillus og Clostridium. Clostridium er fakultativt
anaerob (kan ikke leve i oksygen). Den kan produsere giftstoffer, og er et næringsmiddelproblem
(den kan bl.a. overleve i hermetikk).
Kapitell 5: Mikrobiell metabolisme
(Her er mye fra wikipedia…)
Metabolisme: sett av livsnødvendige kjemiske reaksjoner som skjer i levende celler. Dreier seg om å
nyttiggjøre seg av næringsstoffer, hovedsakelig karbohydrater, proteiner og fett, til vevsbygging og
energi, og å kvitte seg med avfallsstoffer. Metabolisme kan derfor deles inn i anabolisme
(oppbygging) og katabolisme (nedbrytning).
Katabolisme: En stoffskifteprosess der molekyler i levende organismer nedbrytes. I katabole
prosesser blir store polymere biomolekyler (polysakkarider, nukleinsyrer og proteiner) nedbrutt til
deres respektive monomere enheter, henholdsvis monosakkarider, nukleotider og aminosyrer.
Anabolisme: en stoffskifteprosess der større molekyler bygges opp fra mindre. Krever energi.
Enzym: Enzymer er proteiner som øker hastigheten på kjemiske reaksjoner, eller som senker
energikravet for å få en reaksjon til å skje. Et enzym kan bestå av bare ett enkelt protein slik som
urease. Mange enzymer må i midlertid ha et annet stoff bundet til proteinet for å kunne virke. Disse
molekylene kaller vi kofaktorer. Dette stoffet kan være et komplisert organisk molekyl som er
midlertidig bundet til proteinet og kalles da et koenzym. De fleste B-vitaminer fungerer som
koenzymer. Stoffet kan også være fast bundet til proteinet og kalles da en prosterisk gruppe.
Gruppen kan være et organisk molekyl som f.eks. hemmolekylet. Den prosteriske gruppen kan også
bestå av organiske ioner.
Faktorer som kan påvirke enzymer:



Temperatur: Hastigheten på reaksjonen øker med temperaturen, opp til
optimumstemperaturen. Der går reaksjonen raskest. Over optimumstemperaturen får vi
denaturering av enzymet (det ødelegges, og prosessen stopper opp).
pH: Vanligvis en bestem pH som fører til størst reaksjonshastighet for enzymaktiviteten. Er
pH lang unna denne får vi denaturering. De fleste enzymer har optimumspH mellom 4-10.
Substratkonsentrasjon: Når det er mye enzym til stede, vil hastigheten på reaksjonene øke
med konsentrasjonen av substrat, inntil det er mer substrat en enzymene kan forbruke.
Dette skyldes at det blir lettere for enzym- og substratmolekylene å reagere når det er mye
substrat til stede.
Enzymhemmere: Enkelte inhibitorer gir irreversibel hemning på enzymet. En slik inhibitor kalles en
enzymgift. Enzymgiften binder seg fast til enzymet og blokkerer det aktive setet. Et eksempel er
kvikksølv.
Oksidasjon: Frigjør energi / fjerning av elektroner
Reduksjon: Krever energi / opptak av elektroner
Glykolysen: En rekke med enzymkatalyserte trinn som ved oksidasjon uten bruk av oksygen
omdanner glukose til pyrovat.
Glykolysen er grunnlaget for all energiproduksjon med utgangspunkt i glukose. Selve glykolysen
krever ikke oksygen. Gjennom spalting av de kjemiske bindingene i glukose-molekylet dannes to
pyrovatmolekyler, samtidig som det dannes to ATP-molekyler. Strengt tatt dannes det fire ATP for
hvert glukosemolekyl, men to av disse går med i pyrovatproduksjonen, slik at nettogevinsten er to
ATP. Under aerobe forhold omsettes pyruvat til CO2 og acetyl-CoA som kan gå inn i Krebs syklus
(sitronsyresyklusen).
Sitronsyresyklusen:
Fra Wikipedia: Sitronsyresyklusen (også kjent som Krebs’ syklus) er en serie kjemiske reaksjoner som
er svært viktige i alle levende celler som nyttegjør seg av oksygen som en del av celleåndingen. I
denne syklusen blir det dannet energibærere i form av NADH, FADH2 og ATP. Hos aerobe organismer
er sitronsyresyklusen en del av den metabolske prosessen som bryter ned karbohydrater, fett og
proteiner til karbondioksid (CO2) og vann (H2O) for å generere energi. Den er den andre av tre
metabolske prosesser som er involvert i katabolismen av næringsstoffer og produksjonen av ATP
(den første er glykolysen, den siste er elektrontransportkjeden).
Det dannes ikke ATP direkte i sitronsyresyklusen, men ett sted dannes det GTP, som er ATP i «en
annen valuta». Vi kan derfor si at det kommer to ATP ut av sitronsyresyklusen. I alle
oksidasjonsreaksjonene (på høyre side i figuren under) dannes det NADH, som bærer med seg
kjemisk energi som senere brukes til å danne ATP under den oksidative fosforyleringen.
TCA-syklus = trikarboksylsyresyklus = sitronsyresyklus
Hentet fra http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/biology/tca.html
Elektrontransportkjeden: Hoveddelen av kroppens energiproduksjon skjer ved oksidativ
fosforylering, og dette foregår i elektrontransportkjeden. Endeproduktene fra nedbrytningen av
glukose, fettsyrer og aminosyrer ender til slutt opp her, og energien som er frigjort overføres til ATPmolekyler.
Oksidativ fosforylering: De elektronbærende molekylene NADH og FADH2 stammer fra
sitronsyresyklusen og fettsyrenedbrytningen. Disse fraktes til den indre membranen i mitokondriene,
der vi finner fem proteinkomplekser som utgjør elektrontransportkjeden. Her gir de fra seg
elektronene de har mottatt i de nevnte prosessene, og energien som frigjøres brukes til å fosforylere
ADP-molekyler til ATP.
Respirasjon: biokjemisk prosess (katabolisme) som foregår i alle levende veller, og som fører til at
energi som er lagret i cellen blir frigjort. Den frigjorte energien kan cellen eller organismen delvis
bruke til forskjellig energikrevende prosesser, f.eks. biosyntese eller vekst. I cellene er energien
knyttet til forskjellige lagringsstoffer, som stivelse, glykogen, fett m.m. Etter spalting av
lagringsstoffene til enklere stoffer, f.eks. sukker, oksideres disse ved respirasjonen. Cellene må
tilføres oksygen, mens sluttproduktet normal er karbondioksid og vann.
Anaerob respirasjon: Uten oksygen (fermentering). Ved anaerob respirasjon nedbrytes substratet
bare delvis, samtidig som det frigjøres vesentlig mindre energi. Hydrogen fjernes fra glukose og
endeproduktene kan være etanol eller melkesyre (laktat). Både uorganiske stoffer og organiske
stoffer kan fungere som elektronakseptor i stedet for oksygen.
Fermentering (i biokjemien) er frigjøring av energi ved indre balansert oksidasjon/reduksjon av
organiske molekyler. Cellen bruker eget organisk molekyl som endelig elektronakseptor. Krever ikke
oksygen. Bruker ikke Krebs syklus (sitronsyresyklusen) eller elektrontransportkjeden. ATP dannes ved
substratnivåfosforylering. Energiutbyttet er mye mindre enn ved respirasjon da fermentering foregår
uten oksygen.
Vi kan også tenke på fermentering som anaerob katabolisme av organiske stoffer som fungerer både
som elektrondonor og elektronakseptor, og kjemisk energi i form av ATP lages ved
substratfosforylering.
Elektrontransportkjeden: Passasje av energirike elektroner gjennom en serie av membranbundne
elektronbærere og protonbærere i kloroplaster og mitokondrier. Elektronakseptor kan være oksygen
(eller f.eks. nitrat). Leder til kjemiosmotisk syntese av ATP.
Oppsummering: Nedbrytning av karbohydrater frigjør energi i:
Glykosen (Glykose - > pyrovat) 2 ATP
Sitronsyresyklusen
2 ATP
Elektrontransportkjeden
34 ATP
De ulike typene energiproduksjon:
Fermentering
2 ATP pr mol glukose
Aerob respirasjon:
36 (eukaryote) / 38 (prokaryote) ATP pr mol glukose
Anaeriob respirasjon: 20-30 ATP pr mol glukose
Eukaryote organismer må frakte pyrovaten (fra glykolysen) inn i mitokondriene, dette «koster» to
ATP, derfor er utbyttet to ATP lavere enn for prokaryote organismer.
Produksjon av ATP krever:
1. Energikilde (elektrondonor). Solenergi, Glukose, Svovel, Ammonium
2. Elektrontransportører [NADP+] eller [NAD+ og FAD]
3. Endelig elektronakseptor. Enten eller:
a. O2 (aerob respirasjon)
b. NO3- og SO42- (anaerob respirasjon)
c. Organisk forbindelse (fermentering)
Metabolsk diversitet:
Foto Lys som energikilde
Kjemo Kjemisk energi som energikilde
Auto Uorganisk karbonkilde
Hetero Organisk karbonkilde
Noen eksempler på bakterier i de ulike gruppene:
Fotoheterotrof
Grønne og purpur ikkesvovelbakterier
Kjemoheterotrof
De aller fleste
Fotoautotrof
Alger
Cyanobakterier
Kjemoautotrof
Nitrosomonas
Kapittel 6: Mikrobiell vekst
Kjemiske vekstkrav:
Karbon: Utgjør ca. 50 % av tørrvekten til cellene. Etter vann er karbon det viktigste elementet for
vekst. Organismene kan benytte enten en organisk C-kilde (heterotrof) eller en uorganisk C-kilde
(autotrof, benytter CO2 og/eller karbonat)
Nitrogen: Nitrogen utgjør ca. 14 % av tørrvekten. N er en nødvendig komponent i en rekke
biomolekyler (f.eks. aminosyrer). N kommer fra nedbrytningen av organisk materiale, fra nitrat,
ammonium og ved fiksering av N2 (gass). NB: Fiksering kan bare utføres av noen få prokaryote
organismer. De kan være frittlevende eller de kan lever i symbiose med planter.
Fosfor og svovel utgjør til sammen ca. 4 % av cellenes tørrvekt. Fosfor er en viktig byggestein i
nukleinsyrene og i ATP. Også meget viktig i signaloverføring. Svovel er bestanddeler i noen
aminosyrer.
Sporelementer (mikroelementer): Fe, Cu, Mo, Zn og andre. Disse er nødvendige for enzymfuksjoner
(ofte som kofaktorer), men i svært små mengder. Behovet for sporelementene kan ofte dekkes i
mikrobiologisk arbeid ved å benytte springvann i vekstmediene.
Organiske vekstfaktorer: organiske forbindelser som er nødvendig i små mengder (vitaminer,
aminosyrer, purines, pyrimidines). NB: alle må ha vekstfaktorene, forskjellen er om de kan
syntetisere disse selv eller må få de tilført i «maten».
Kapittel 7: Kontroll av vekst
Sterilisering: dreping eller fjerning av alle levende organismer og deres virus
Kommersiell sterilisering: Oppvarming tilstrekkelig til å drepe Clostridium botulinum i hermetikk
Desinfeksjon (koking): En prosess som eliminerer nesten alle patogene mikroorganismer (vegetative
celler)
Antiseptisk middel: Antimikrobielle forbindelser som brukes for å drepe eller hemme vekst av
mikroorganismer på levende vev.
Degerminering: reduksjon av mengden mikroorganismer på et lite område, f.eks. med sprit
Sanitization: Minsker antall mikroorganismer tilstrekkelig for å hindre smittespredning.
Kapittel 8: Mikrobiell genetikk
Den første delen av kap. 8 er egentlig ikke pensum, men ingen av oss kunne noe særlig om genetikk
fra før, derfor har vi tatt det med.
Replikasjon: en «replikasjonsnøkkel» går gjennom DNAet etter at enzymer har rettet det ut. Frie
nukleotider i kjernen pares med ledige plasser på DNAet, tymin med adenin og cytosin med guanin.
«Kontrollenzymer» går over og sjekker at prosessen er gjort riktig, eventuelt byttes feil base ut med
den riktige (vanligvis er det én feil per 1010 basepar etter dette). DNA-replikasjon krever mye energi,
dette får cellen ved at to fosfatgrupper på nukleotidmolekylet frigjøres når molekylet fester seg til
DNAet.
De to rekkene med DNA er antiparallelle, dvs. at de vokser i hver sin retning når DNAet repliseres. De
to nye kromosomene fester seg til hver sin pol i membranen. Når cellen er klar til å dele seg i to, får
begge cellene hver sin kopi av DNAet, der den ene tråden i hver celle er fra det originale DNAet.
Transkripsjon er dannelse av RNA fra DNA. RNA brukes videre i translasjonen. Tre typer RNA kan
lages:



mRNA (meldings-RNA)
tRNA (transport-RNA)
rRNA (ribosomalt-RNA)
mRNA inneholder koden for å danne et protein. Koden finnes som en del av DNAet, men «kopieres»
til et mRNA av et enzym, RNA-polymerase. Dette enzymet løsner trådene i DNAet fra hverandre, og
en mRNA-tråd kommer inn og får kopiert informasjonen. RNA-nukleotider finnes i kjernen, og brukes
for å danne mRNAet. Disse er G-C og A-Urasil. Den originale DNA-tråden legges tilbake etter hvert
som RNA-polymerasen beveger seg fremover, og løsner trådene lenger fremme. Når hele genet er
kopiert, har vi et enkelttrådet meldings-RNA, som fungerer som mellomlagring av informasjonen som
trengs for å lage et protein, mellom det permanente DNAet og translasjonen.
Translasjon er syntetisering av proteiner. I prosessen dekodes språket med nukleidsyrer i mRNAtråden til «proteinspråket». «mRNA-språket» er 3 baser etter hverandre som hører til en aminosyre.
Det er 64 ulike måter å sette sammen kombinasjoner av fire ulike bokstaver, men bare 20
aminosyrer. Flere koder for samme syre. Tre koder er «stopp-koder». «Start-koden» er den samme
som for syren methionin.
Denne translasjonen skjer i ribosomene. Tre bokstaver leses opp, tRNAet kjenner igjen koden og
setter én aminosyre på proteinet. tRNAet består av en aminosyre i den ene enden, og en
komplimentær (den motsatte) koden til aminosyren i andre enden. mRNAet og tRNAet pares derfor
når aminosyren er satt på proteinet. Når aminosyrene kommer på rekke dannes det peptidbindinger
mellom dem. Dette blir en polypeptidkjede, og er et ferdig protein når stopp-koden nås.
For prokaryote celler skjer transaksjonen i cytoplasma, og translasjonen skjer i samme retning som
mRNAet dannes, derfor kan translasjonen starte allerede før transkripsjonen er ferdig. I eukaryote
celler skjer transkripsjonen i kjernen. For eukaryoter må hele transkripsjonen være ferdig og mRNAet
transportert ut av kjernen før translasjonen kan starte. DNAet hos de eukaryote cellene inneholder
områder som ikke koder for proteiner, men det finnes små proteiner som tar vekk disse områdene
og setter sammen delene som uttrykker proteinet før mRNAet forlater cellekjernen.
En mutasjon er en arvelig forandring i det genetiske materialet. Det er en endring i base-rekkefølgen
i DNAet. Om det aktuelle genet som er forandret koder for noe (enzym, protein etc.) kan cellen
påvirkes. Mutasjoner kan være nøytral (får ingen betydning for cellen), fordelaktig eller negativ for
cellen. Som vi har sett er det mange ledd av tre baser som koder for samme aminosyre. Derfor kan
det hende at det nye genet koder for samme aminosyre som det gamle genet. Kanskje forandres ikke
proteinet av at bare én aminosyre byttes ut.
Den vanligste mutasjonen er basesubstitusjon. En base plasseres på DNAet i stedet for en annen, og
når cellen deler seg, er baseparet feil (AT i stedet for CG eller omvendt). Feilen kan føre til feilkoding
for proteiner:


Missensmutasjon: én aminosyre forandres
Nonsensmutasjon: Det kodes for stoppkoden for tidlig, proteinet blir ikke ferdig
Ved frameskiftmutasjon mistes ett eller flere basepar i DNAet, slik at kodene (kodonene = tre baser
etter hverandre) for aminosyrene forskyves ett eller flere hakk. En slik mutasjon fører som regel til et
innaktivt gen. Som regel kommer stoppkoden før proteinet er ferdigkodet. Vi kan også få
framskiftmutasjon dersom et basepar settes inn i DNAet (huntings sykdom).
Mutagen: agent som forårsaker mutasjon. Spontane mutasjoner foregår i fravær av mutagener. Alle
stoffer som reagerer med DNA kan potensielt være mutagen. Noen mutasjoner fører til økt resistans
mot antibiotika eller endret patogenitet (evne til å fremkalle sykdom).
Noen mutagener:





HNO2 reagerer med adenin slik at den parer med cytosin i stedet for tymin. En av
«avkommet» vil ha CG-par i stedet for AT-par. Basesubstitusjon
Basenukleosid analoger:
o 5-bromuracil
o 2-amonipurine
o Begge disse to påvirker paringen av basepar, baseparsubstitusjon
Benzpyrener som finnes i røyk og sot fører til sletting av en base eller basepar.
Frameskiftmutasjon. Kan gi kreft.
Stråling (gammastråling og røngtenstråling) kan være mutagener fordi de har evnen til å
ionisere atomer og molekyler, det fører til dannelse av fri radikaler (atomer med uparede
elektroner, svært reaktive) som kan reagere med baser i DNAet. Dette gir feil i DNAreplikasjonen eller DNA-reperasjonen, slik at vi får en mutasjon.
UV-lys fører til kovalente bindinger mellom to baser som ligger på samme streng i DNA-et.
Dette kan føre til at DNA-et ikke kan replikiseres. Mikroorganismer har enzymer som kan
reparere UV-strålingsskade. Photolase bruker synlig lys som energikilde for å dele basene.
Andre enzymer «klipper ut» den skadede området og legger inn nye baser.
Spontane reaksjoner skjer normalt for hver 10-7-10-11 basepar, men mutagener kan øke frekvensen
10-1000 ganger. Har vi en kultur på 1010 celler, vil normalt noen mutere i hver generasjon. Denne
muteringen kan være nøytral, positiv eller negativ.
Fenotype: Viser de uttrykte egenskapene hos en organisme
Genotype: det genetiske potensialet hos en organisme
Det er lettere å oppdage mutasjoner hos prokaryoter enn hos eukaryoter, fordi p. bare har én
versjon av et gen pr celle, slik at mutasjonen kommer til syne hver gang.


Positiv seleksjon: Vi dyrker organismene på en slik måte at bare mutantene er levedyktige
Negativ seleksjon: Vi «oppdager» organismer (fordi de ikke er der) som ikke er i stand til å
utføre en spesiell operasjon. Vi dyrker en eksakt kopi av kulturen på to ulike medier, og ser
om vi har ulike kolonier. Der vi har forskjell i vekst vet vi at vi har mutanter. Det er viktig å
merke platene med opp og ned, slik at man kan sammenligne platene. Siden mutasjoner er
sjeldne, må mange slike forsøk gjennomføres før vi kanskje ser noen forskjeller.
o Replikasjonsplatemetoden brukes for å selektere organismer som krever én eller
flere nye vekstfaktorer. Prototrof: Kan produsere den aktuelle vekstfaktoren selv.
Auxotrof: Må ha tilført vekstfaktoren (mutant)
Kjemiske karsinogener er mutagener (kjemiske) som fører til kreft hos mennesker og dyr.
Amestesten bruker bakterier som karsinogenindikator. Dersom en mutant utsettes for mutagenet på
nytt, vil kanskje noen organismer mutere tilbake fra auxotrof til prototrof. Man sammenligner
veksten hos bakterier som vokser med og uten det mulige karsinogenet tilstede.
Dersom antall muterte celler er høyt i forhold ved tilstedeværelse av mutagenet i forhold til spontan
reaksjon, er mutagenet et potensielt karsinogen. Vi må tilsette leverekstrakt i en slik test fordi mange
stoffer blir kreftfremkallende i leveren, fordi leveren inneholder mange enzymer som gjør kjemiske
stoffer aktive (aktiveringsenzymer). Det er vanlig å bruke Salmonella bakterier som mangler
muligheten til å syntetisere histidin i Ames-testen. Disse bakteriene er i utgangspunktet mutanter.
Testen kan kjøres sammen med substrater av blod, mat vin etc. 90 % av tilfellene som gir utslag i
Ames-testen har vist seg å være kreftfremkallende i dyr.
Genetisk overføring og rekombinasjon
Rekombinasjon er overføring av gener mellom to DNA-molekyler, og bidrar til mangfold i en arts
genetiske diversitet, slik som mutasjoner også gjør. Rekombinasjoner fører oftere til gunstige
variasjoner, fordi rekombinasjoner sjelden ødelegger gener, men kombinerer egenskaper.
Vertikal genoverføring: fra mor til døtre (planter og dyr). Bakterier har i tillegg muligheten til å
utveksle gener mellom organismer i samme generasjon, det kalles horisontal overføring. Donorcellen
gir noe av sitt DNA til mottakercelle. Slik overføring er sjelden, kanskje 1 % av hele populasjonen.
Transformasjon: Overføring av «nakent» DNA mellom bakterier. Mottakercellen tar opp DNA, og
rekombinerer det med sitt eget. Proteinet RecA binder DNAene sammen. Selv en liten bit DNA er et
stort molekyl, og vanskelig å få gjennom cellemembranen. Når en celle er i en slik situasjon at den
har mulighet for å ta inn DNA-molekyler sier vi at den er kompetent.
Konjugasjon: Overføring av plasmider (selvreplikerende små deler av DNAet) mellom celler.
Konjugasjon krever direkte kontakt mellom cellene. Donorcellen inneholder plasmidet,
mottakercellen gjør det normalt ikke. Plasmidet replikiserer seg selv, slik at begge cellene inneholder
plasmidet etter overføringen.
Gram-negative celler: Plasmidet koder for en sex-pilus som lages og oppsøker en annen celle.
Gram-positive celler: Plasmidet koder for en slibrig overflate som en annen celle fester seg til.
Transduksjon: Overføring av DNA med virus (en fag). Generell transduksjon: Fag-DNA og fagproteiner syntetiseres av vertscellen, som er infisert. Men det er mulig at fag-DNAet byttes ut med
bakterie-DNA, plasmid-DNA eller DNA fra et annet virus før fagen sendes ut. Spesiell transduksjon:
Bare noen gener fra bakterien.
Plasmider og transposoner er genetiske elementer som gir muligheter for genetisk endring. De finnes
i både prokaryote og eukaryote celler. Den følgende teksten om plasmider og transposoner gjelder
for prokayote celler:
Plasmider er selvreplikiserende, inneholder gener og er normalt 1 -5 % av størrelsen til et kromosom.
Noen plasmider kan inneholde gener som gjør at cellen dør (gjør den auxotrof), eller dødelig for
andre. Et eksempel er Escherichia coli, som normalt er ufarlig, men om den inneholder plasmider
som koder for giftproduksjon, kan det føre til diaré/sykdom. Resistansfaktorer er plasmider som gjør
cellen resistent mot vanlige motmidler (antibiotika). Viktig i medisinsk sammenheng; andelen
resistente bakterier bare øker og øker.
Transposoner er små biter av DNA som kan overføres innad i DNAet. «Transposonering»
forekommer ca. like ofte som mutasjoner av DNAet, størrelsesorden 10-5 – 10-7 pr generasjon.
Transposoner kan plassere seg selv midt i et gen, og ødelegge. Transposoner inneholder alle kodene
for å lage enzymer for «transposonering». De kan da spres via plasmider og virus mellom celler.
Kapittel 10: Klassifisering av mikroorganismer
All klassifisering er i dag basert på molekylære teknikker.
Taksonomi er vitenskapen om klassifisering (av levende organismer). Taksonomi brukes også til å
identifisere organismer som allerede er klassifisert. Taksonomi er et språk, som brukes når vi omtaler
organismer.
Opp gjennom tidene har det vært store forandringer i hvordan man klassifiserte organismer, men i
dag tre hovedgrupper (med eksempler):
Bakterier
G+
GCyanobakterier
Mitokondrier
Kloroplaster
Archaea
Ekstremt halofile (salt)
Hypertermofile (vame)
Metanogene (produserer metan)
Eukaryoter
Planter
Dyr
Sopp
Navnsetting: Alle organismer har to navn. Familie (substantiv) og art (adjektiv).
Virus klassifiseres ikke i en av de tre gruppene over, fordi virus ikke er laget av celler, og bruker andre
celler til å formere seg.
Metoder for klassifisering:
Morfologiske tester sammenlikner bakteriene i mikroskopet. Dessverre er mange av bakteriene
veldig like, men vi kan skille noen strukturer (endosporer, flageller).
Differensiell farging kan avsløre forskjeller i cellevegg
Biokjemiske tester avslører forskjeller i enzymer (og dermed hva cellen kan forbruke av næring).
Dette kan skille bakterier fra hverandre. Stoffer man kan teste er bl.a. oksygen, nitrogen og svovel.
Man kan redusere testens tidsforbruk med å velge medium med omhu. Det finnes en mengde
hurtigtester som tester flere ting på én gang. Dessverre kan mutasjoner og plasmidrekombinasjoner
gjøre at ikke alle testene gir riktig resultat.
Artsbegrepet hos ulike grupper:
Eukaryote: Nær beslektet som kan pare seg med hverandre
Prokaryote: Populasjon av celler med liknende karakteristikk
Virus: Populasjon av virus med liknende egenskaper og som okkuperer en spesiell økologisk nisje.
Kapittel 12: Eukaryote mikroorganismer (Sopp og lav)
Mykologi er studiet om sopp.
Hyfer er lange tråder, én celle tykke, mange celler etter hverandre. Disse utgjør soppens kropp. Hyfer
kan være med (septatehyfer) eller uten (coenocytisk) tverrvegger. Den delen av hyfen som tar opp
næring er vegetativ, mens en annen del (reproduktiv del) tar seg av formering.
Hyfer i nettverk danner mycel. Mycel er som regel flerårig. Hyfer kan bli flere kilometer lange. I 1 cm3
jord finnes det flere kilometer med hyfer! En dimorf sopp kan vokse både som gjær og hyfesopp,
avhengig av vekstbetingelsene. Gjærsopp er encellede sopper.
Sopp er heterotrofe organismer, de lever av å bryte ned dødt organisk materiale. Soppceller er
ganske like våre menneskeceller, derfor kan det være vanskelig å behandle soppsykdommer.
Livssyklus: Soppene formerer seg med aseksuelle eller seksuelle sporer. Ulikt endosporen til
bakterier, så brukes soppsporen til reproduksjon. Seksuelle sporer dannes når en + og en – sopp
«smelter» sammen. Aseksuelle sporer dannes at ett soppindivid.
Sopp absorberer næring i stedet for å spise. De fordøyer maten på utsiden av cellen.
Sopp (vs. bakterier):
 Gror bedre ved lav pH
 Mugg er anaerobe, gjær er fakultativt anaerobe (vokser både med og uten). Bakterier er for
det meste aerobe.
 Tåler høyt osmotisk trykk og lave næringsstoffkonsentrasjoner, klarer seg med mindre
nitrogen
Sopper er viktig blant annet pga:
 Produksjon av antibiotika
 «Matlaging»: Blåmuggost, bakegjær (Saccharomyces sereviciae)
 Hepatitt B-vaksine
Noen typer sopp:
Zygomycota er coenocytisk mugg (har ikke tverrvegger). Mange kjerner pr. celle. Telemorf, dvs. kan
formere seg både aseksuelt og seksuelt.
Ascomycota er sekksporesopp, har tverrvegger. Produserer aseksuelle sporer som løsner lett, og
flykter som støv i luften. Ascomycota kan også produsere seksuelle sporer, der er derfor en telemorf
sopp.
Basidomycota er stilksporesopp (hattesoppene vi finner i skogen er en gruppe i denne kategorien).
Mest vanlig er aseksuell reproduksjon, men vi kan likevel få seksuell reproduksjon (det er betingelsen
for å få dannet en hatt).
Oomycota har cellulose cellevegger. Flercellet sopp. Eksempler: Sopp på fisk, tørråte på potet,
nedbrytere og planteparasitter.
Lav er en symbiose mellom alge (eller cyanobakterie) og en sopp. Lav kategoriseres i soppriket.
Soppen sørger for feste, og algen/cyanobakterien produserer karbohydrater til dem begge vha.
fotosyntese. Lav kan vokse der hverken bakterier/alger eller sopp (alene) kan vokse. Derfor er lav den
første til å vokse i et område der isen har trukket seg tilbake. Når algen vokser i symbiose, frigjøres
en større del av karbohydratene fra fotosyntesen enn om algen levde alene.
Kapittel 13: Virus og prioner
Viktige egenskaper ved virus:




inneholder enten DNA eller RNA
omgitt av en proteinkappe som omslutter arvematerialet
formerer seg inne i andre celler, ved å bruke de prosessene som vertscellen bruker til vanlig
forårsaker syntetisering av strukturer som kan spre viralt («virusisk») arvemateriale til nye
celler (nye virus).
Virus kan ikke ta opp næring (inneholder få eller ingen enzymer). De er avhengige av vertsceller for å
formere seg. Virus blir ikke regnet som levende organismer når de ikke er inne i en vertscelle.
Viruser som angriper bakterier kalles bakteriofag (eller bare fag). Virus er spesifikke i hvilke celler de
kan angripe. Kanskje kan vi bruke virus til å bekjempe bakteriesykdommer?
Et viron er en fullt utvikler «sykdomsspreder» som er utenfor vertscellen. Den består av
arvemateriale og proteinkappe. Forskjeller i proteinkappene er en av egenskapene vi ser på ved
klassifisering. Kappen kalles kapsid, og utgjør størstedelen av massen til viruset. Noen virus har en
membran som omgir kapsidet.
Når verten blir infiltrert prøver immunforsvaret å produsere antistoffer som reagerer med
overflateproteinene til viruset, for å stoppe viruset. Dessverre kan virus muttere, og angripe på nytt
(denne gangen er det resistent mot antistoffene).
Virus kan forårsake flere typer sykdommer, det nytter ikke å klassifisere dem etter det. Dagens
klassifiseringssystem baserer seg på følgende faktorer (i prioritert rekkefølge):
1. Nukleinsyretype (DNA eller RNA)
2. Strategi for replikasjon
3. Morfologi (arkitektur på kapsidet)
Dykring, kvantifisering: Virus må dyrkes i levende celler. Dyr og mennesker er vanskelig å forske på,
det meste av vår viten om virus er fra bakteriofager.
Vi kan dyrke virus i bakterieløsning eller i bakterier på fast (solid) medium. Plaque-metoden: Vi
blander bakteriofager, bakterier og smeltet agar, heller det i en petriskål med litt stivnet agar i fra
før. Et virus vil angripe én bakterie, formere seg, og sende ut hundrevis av nye virus, som angriper én
bakterie hver. Imens formerer de friske bakteriene seg, og danner en bakterieplen på skålen. Der vi
har virusinfeksjon blir det ikke dannet «plen», men et hull/plaque. Ett virus har gitt opphav til ett
hull. Vi kan telle PFU (plaque-forming units).
Ved dyrking av dyrevirus dyrker man enten i levende dyr, befruktet egg (man sjekker om embryoet
dør, skades eller får forandringer i membranen) eller cellekulturer (omtrent som med PFU på
bakterieplen). Aids kan dessverre bare testen på mennesker, derfor er det vanskelig å jobbe med
HIV-viruset.
Identifikasjon av virus:



Elektronmikroskopi
Immunologe tester (tester med antistoffer)
Molekylære teknikker
Viral vekst:
Virus er helt avhengige av enzymer (til proteinsyntese), ribosomer, tRNA og energiproduksjon fra
vertscellen. Et virus har bare noen få gener, disse brukes til syntetisering av nye virus. Viruset må
invadere vertscellen og ta over det metabolske maskineriet for å formere seg.
Bakteriofager formerer seg på to måter; lytisk syklus eller lysogenisk syklus.
Lytisk syklus:
1. Festing til vertscellen. Proteiner i halen til T-fagen fester seg til reseptorer på vertscellen.
2. Inntrengning. DNA/RNA overføres til verten, ved at faghalen slipper ut enzym som bryter ned
noe av bakteriens cellevegg. Virusets kapsid forblir utenfor vertscellen.
3. Biosyntese. Vertens proteinsyntese stoppes, virus-spesifikke enzymer produseres. Det lages
mange kopier av virusets genom, delene til proteinkappen lages. Lenge er det bare mange
løse deler av virus i cellen.
4. Modning. DNA/RNA og proteinkappe settes sammen, evt. også membranen rundt kappen.
Denne sammensetningen skjer ofte på grunn av spontane reaksjoner, som gjør det
unødvendig med spesielle gener.
5. Frigjøring (lysis). Et enzym som kodes for i virusets genom produseres, og bryter ned
celleveggen innenfra. Cellen sprekker, og nye virus frigjøres. Vertscellen er helt ødelagt.
I figuren over viser vi hvordan antall virus utvikler seg i de ulike fasene. Først er det bare ett virus, som dør for å lage flere.
Ved frigjøringen kan det være over 100 virus som slippes ut. Merk at det er logaritmisk skala på andreaksen.
Lysogen syklus: Noen virus fører ikke til ødeleggelse av vertscellen ved formering, disse kalles
lysogene fager.
1. Festing og inntrengning.
2. Virus-DNA er i utgangspunktet lineært, men blir en sirkel
3. Enten eller:
a. Sirkelen rekombineres med vertens DNA. Fag-DNAet kalles nå en profag. Cellen
kalles en temperat fag Denne cellen danner utgangspunktet for steg 4 og 5.
b. DNA kopieres, nye virus lages. Cellen sprekker, virus slippes løs lytisk syklus (går ut
av lysogen syklus)
4. Hver gang cellen deler seg kopieres også profagen, mange celler med profag dannes pga.
normal celledeling.
5. Ved sjeldne anledninger (UV-lys / stråling) kan profagen «løsne» fra DNA-et, og starte en
lytisk syklus.
Figuren gir en enkel oversikt over mulighetene ved innsprøyting av DNA fra virus.
Hentet fra http://www.mining.ubc.ca/cerm3/phage.html
Tre viktig egenskaper ved lysogeni:
1. Cellen er immun mot infeksjoner fra samme type fag (men ikke andre typer).
2. Cellen kan få nye egenskaper, noen bakterier produserer gift om de er infisert av en spesiell
fag.
3. Mulighet for transduksjon (overføring ved virus), bare noen få typer gener pakkes inn i fagen.
Hvordan detektere en temperat fag (lysogen syklus):


Prøve å infisere med ny fag av samme type
Prøve å starte lytisk syklus med stråling / UV-lys
Kurering av en bakteriestamme for virus er å behandle dem så sterkt med f.eks. stråling av alle
overlevende celler er frie for profag.
Prioner er infeksiøse proteiner som ikke har nok DNA til å reprodusere seg selv. De gir opphav til
sykdommer som kugalskap, skrapesyke på sau, Alzheimers m.fl. Disse sykdommene er arvelige, og
kan overføres ved mat, operasjonsinstrumenter etc.
Kapittel 14: Kochs postulater
1. Den samme organismen må være konstant til stede i alle tilfeller av sykdommen, men ikke i
friske individer.
2. Organismen må kunne dyrkes i renkulturer utenfor individet
3. En slik renkultur må føre til den samme sykdommen hver gang den injiseres inn i et friskt
individ.
4. Organismen må kunne reisoleres fra det syke dyret, dyrkes i laboratoriet til en ny renkultur,
og fremdeles være den samme organismen.
Unntak:
Ikke alle patogene organismer lar seg dyrke i laboratoriet, fordi de krever helt spesielle vekstforhold.
Noen sykdommer kan komme av flere typer organismer. Noen organismer kan også føre til flere
typer sykdommer.
Kapittel 20: Antimikrobielle drugs
1928: Alexander Flemming oppdager Penicillium.
1940: Florey og Chain tester klinisk penicillin.
Det er ikke vanskelig å finne nye antibiotika, men de fleste har bivirkninger. Vi leter nå etter nye
antibiotika ved kjemisk modifikasjon.
En antibiotikakur slår ut bakteriekulturen i tarmene. Legen må vite om det er en G+ eller G- bakterie.
Penicillin hindrer dannelsen av cellevegg i delingsfasen for en bakterie. Bakterien sprekker. Virker
bare på G+.
Antimikrobielle antibiotika som skader plasmamembranen: Polypeptid-antibiotika forandrer
permeabiliteten (gjennomtrengningsevnen) til membranen
Det er vanskelig å behandle soppsykdommer, fordi cellene våre ligner på soppceller.
MIC-verdi: Minste konsentrasjon som hemmer veksten.
Resistens spres ofte med transposoner og R-plasmider. Resistens oppstod spontant før antibiotika
ble tatt i bruk, men bruk av antibiotika fører til seleksjon (større andel resistente bakterier).
Multiresistens (mot flere antibiotika) er et økende problem.
Synergisme oppstår når effekten av to midler er større enn midlene hver for seg.
Antagonisme er når et middel slår ut et annet
Kapittel 27: Miljømikrobiologi
En biofilm er et mikrobielt samfunn som normalt legger seg som et slimlag på en overflate. Kan være
bare én type organisme eller flere. Biofilmer er viktige for bakteriene fordi:




Bakteriene er mindre utsatt for antibiotika og det normale immunforsvaret enn når de flyter
fritt omkring
Bakteriene organiserer seg
Bakteriene deler på næringsstoffer og beskytter hverandre
Bakteriene kan overføre genetisk materiale, for eksempel ved konjugasjon (kontakt mellom
celler)
Økologi: Studiet av organismer i deres naturlige omgivelser
Parasitisme: En organisme snylter på en annen
Mutualisme: Fordel for begge parter. Eksempler:
 Lav (sopp og fotosyntetisk bakterie)
 Mycorrhiza
 Sopprot (Sopp lever i samliv med planterøtter. Soppen får sukker fra planten som driver
fotosyntese, og planten får utvidet rotnettverket og økt tilgang på næringsstoffer.)
Organismene i jord bryter ned dødt organisk materiale, slik at det blir mineralisert.
Karbonsyklusen:
Viktigst for mikroorganismene er C i landplanter og i dødt organisk materiale. Svært ulik
halverings(nedbrytnings)tid for ulike organiske forbindelser. Karbon- og oksygensyklusen er nært
forbundet. Det er en netto positiv balanse mellom fiksering og respirasjon.
Nitrogensyklusen:
Det er 78 % N2-gass i lufta, men nitrogen er ikke lett tilgjengelig likevel. Vi kan fiksere nitrogen på
fabrikker. Mikroorganismer på kløverplanter og noen bakterier som ikke lever i symbiose kan fiksere
nitrogen. Plantene tar opp nitrat eller ammonium, det kalles assimilasjon. Plantene trenger ikke å
bruke energi på utnytte nitrogen i ammonium, men nitrat må reduseres (tilførsel av energi) før
nitrogenet kan brukes.
Denitrifikasjon er en anaerob prosess (anaerob respirasjon, nitrogen er elektronakseptor)
Nitrogenfiksering (omdanning av N2 (gass) til organisk nitrogen:
 Kan bare utføres av prokaryote organismer
 Organismen må ha enzym for dette
 Svært energikrevende prosess
Bakterier som driver nitrogenfiksering:



Frittlevende (lever i nærheten av røttene, der plantene sender ut overskudd av energi)
o Azotabakterier
o Cyanobakterier
o Clostridium
Symbiotiske bakterier
o Rhizobium på belgplanter (i Norge: kløverplanter)
o Frankia på Or
o Anedena azolla i symbiose med algen azola i rismarker
o Cyanobakterier i symbiose med lav
Løse assosiasjoner (bakterier på utsiden av røttene)
o Cyanobakterier og mose (viktig i arktiske strøk)
Forholdet mellom karbon og nitrogen:
I cellen:
15 C / 1 N
I kosten til celler:
30 C / 1 N
I halm:
100 C / 1 N
Nedbrytning av halm fører til nitrogenunderskudd i jorda. I en graskompost blir det også underskudd
på nitrogen.
Svovelsyklusen:
Døde organismer nedbrytes, H2S frigjøres ved nedbrytning av aminosyrer.
Sur nedbør: SO2 frigjøres fra forbrenning av olje og reagerer med vann og omdannes til H2SO3. Dette
kan gi nødvendig gjødsling med svovel i skogen, men forsurer vannet i innsjøer. Sur nedbør løser opp
marmor og korroderer metall.
Fosforsyklusen:
PO43- er eneste fosforkilde i naturen, ofte bundet til mineraler.
Bioredeminering: Bruke mikroorganismer til å bryte ned noe vi ikke ønsker
Kompostering: Behandle organisk avfall slik at mikrobiell degradering stimuleres. Bør tilføre nitrogen
og røre (holde komposten aerob).
BOD, biological oxygen demand, er hvor mye oksygen som forbrukes ved nedbrytning av det
organiske materialet i vannet. Brukes for å sammenligne ulike avløp, men også å vite om et evt.
utslipp vil føre til anaerobe forhold (oksygenet brukes opp til nedbrytning).
Kapittel 28: Anvendt og industriell mikrobiologi
Sukker og salt holder på mye av vannet i matvarer, slik at det ikke er grunnlag for mikrobiell vekst.
I hermetisering må vi bruke så mye varme at clostridium dør. Man bruker 12D-behandling, dvs. at for
hver 1012 bakterie skal det overleve maks 1. Hermetikk kan ødelegges av for lav temperatur eller
lekkasje i boksen. En hermetikkboks som buler inneholder mest sannsynlig clostridium. Ikke spis!
Sopp som mat:
Vi spiser fruktlegemene. For å produsere champinjong poder man organisk jord med mycel, legger ut
«casting soil» for å stimulere fruktlegemedanning. Sopp har lav næringsverdi men god aroma.
Krav til industriorganismer:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Må produsere det vi vil
Må være tilgjengelig i renkultur
Må være genetisk stabil
Må kunne dyrkes i stor skala
Må kunne dyrkes på billige medier
Bør helst produsere sporer
Må være lett å fjerne organismen fra produktet til slutt
Må ikke produsere toksiske metabolitter
Må ikke være patogen (sykdomsfremkallende)
Må være mulig å modifisere genetisk
Fermentering (industrispråk) er å dyrke mikroorganismer i store tanker, både aerobt og anaerobt.