Mikrobiologi instuderingsfrågor

*Oral Microbiology and Immunology,*2012

Dahlén et al.

ISBN: 978-87-628-1089-1

Prokaryota celler, Kapitel 1 - s 15-52

1. **1.** **Definiera bakterier, archaea, svamp (jäst) och virus**

**Archaea:** prokaryot, lever under extrema förhållanden, svårt att odla i labb

**Virus:** inga ribosomer, parasiter – behöver andra för sin metabolism

**Svamp:** eukaryot men med annan cellvägg än prokaryota. Förökar sig asexuellt via knopping eller sexuellt via sporer.
2. **2.** **Beskriv de morfologiska former av bakterier som finns.**
Coccus (rund)
Stavformiga(bacill)
Coccibacill (mellanform)
Böjda
Spiralformade (spiroketer)
Fusiforma (långa, tunna stavar).

Streptokocker (pärlband), stafylokocker (druvklase).
3. **3.** **Ange funktion, kemisk sammansättning och var den finns:**

**Fimbrier:**ytstrukturer. Gör att bakterier kan fästa på annat – vidhäftningsorgan.
Både på grampositiva och gramnegativa bakterier.
Kan förmedla horisontell genöverföring – konjugation.

**Flagell:** ger cellen möjlighet till rörelse. Sitter på cellväggen.
Består av proteiner. Mest gramnegativa bakterier (spiroketer) har flageller.

**LPS:** lipopolysackarider. Finns i yttermembranet på gramnegativa bakterier. Immunförsvaret känner igen polysackariderna. När yttermembranet förstörs och bakterien dör kan LPS frisättas som endotoxiner. Detta leder till en aktivering av koagulationssystemet.

**Kapsel:** bildas runt bakterier som ett skydd. Polysackarider.
Skyddar mot fagocytos – skyddar proteo glykanerna.
Strep. pneumoniae (lunginflammation)
4. **4.** **Vad är en bakteriespor och varför är det viktigt att känna till dessa?**
Bakteriesporer fungerar som överlevnadsmekanismer. Cellen kan med hjälp av dem ligga i en ”idle state” för att sedan bli vegetativ och börja växa. Sporen har massa höljen och en låg vattenhalt, vilket gör den tuff. Vatten har svårt att tränga in.
Andelen bakteriesporer avgör om något är sterilt, eftersom de kan överleva så länge.
5. **5.** **Vad är en plasmid och varför bör man känna till dessa?**
Plasmider är extrakromosomalt DNA. Dessa kan delta i konjugation, då prokaryota celler, ex. med hjälp av quorom sensing, dockar till varandra och överför plasmid med hjälp av pili. Antibiotika-resistens kan även spridas via plasmider.
6. **6.** **Beskriv de viktigaste stegen i sockernedbrytning**

* Glukos oxideras via glykolysen till pyruvat àomvandlas till acetyl-CoA i cellen hos prokaryota à vidare oxidation i csc.
* Csc oxiderar acetyl-CoA à CO2 + energi i form av elektroner.
	+ § Elektronerna överförs mha koenzymerna NADH & FADH2 till andningskedjan.
	+ § I slutet av andningskedjan reagerar eleketroner med syre & bildar H2O.
	+ o Det bildas totalt 38 ATP / glukos.

Bakterier kan spjälka mycket mer energi än vi kan – de kan använda fler subtrat som energi. Främst har de fakultativa bakterierna behov av energi från socker, eftersom slutprodukten är aerob (koldioxid och vatten) och anaerob (mjölksyra).

1. **7.** **Vad är skillnaden mellan aerob och anaerob metabolism? Hur ser energiutvinningen ut?**
Aerob metabolism är en fullständig nedbrytning av energirika molekyler, där slutprodukterna blir koldioxid och vatten. Mer energi utvinns genom aerob metabolism jämfört med anaerob metabolism.
Anaerob metabolism är en ofullständig nedbrytning av energirika molekyler, där främst mjölksyra bildas. Mindre energi utvinns. Bakterier som har anaerob metabolism växer långsammare.
2. **8.** **Hur går protein nedbrytning hos bakterier till?**
Extracellulära proteolytiska enzymer spjälkar proteinet.
Protein à aminosyra à ammoniak (från aminodelen)
à olika organiska syror (mjölksyra) (från syradelen)

Homofermentativa bakterier – slutprodukten blir mjölksyra.
Heterofermentativa bakterier – slutprodukten blir mjölksyra + koldioxid + ättiksyra/etanol

Det bildas även svavelväte av svavelinnehållande aminosyror. Det är detta svavelväte som är illaluktande vid dålig andedräkt.
3. **9.** **Beskriv tillväxtkurvans stadier och hur de uppkommer.**

**Laggfas** – sker när bakterien replikerar kromosomer och syntetiserar material för transkription och translation.

**Exponentiell fas** **(log-fas)** – då organismen växer som mest. Celldelning sker enligt binary fission. Antalet celler fördubblas vid varje celldelning.

**Stationär fas** – näringskällor är uttömda och toxiska produkter av metabolismen börjar förhindra tillväxt.

**Deklinationsfas –** cellerna dör.

Gramnegativa dör fortare än grampositiva, pga deras ökade känslighet.
4. **10.** **Vad är 16S rDNA och 16S rRNA?**

**16S rDNA:** det som kodar för 16s rRNA. Vissa delar av rDNA är så konserverat att de kan användas för att jämföra gener från olika organismer. Ju mer förändringar som skett inom rDNA – ju mer har de olika organismerna skiljt sig åt under evolutionens gång.

**16S rRNA:** subenhet i ribosomen. Produkten av 16s rDNA. Finns i alla bakterier.
5. **11.** **Vad menas med sequensering?**
Att man fastställer sekvensen på DNA. Man ser om det finns likheter mellan olika organismers DNA.
Pyrosekvensering innebär att nukleotider som binder in till en komplementär DNA-sträng ger upphov till en ljusreaktion. Detta ljus mäts och representeras i en kurva. På så sätt kan man avläsa vilka nukleotider som bundit in, och därmed även sekvensen på DNA:t.
6. **12.** **Vad är**
**DNA-hybridisering:**enkelsträngat DNA som binder till annan sträng mha komplementering.

**Restriktionsenzym:** kan klippa isär dubbelsträngat DNA vid speciella ställen. Ofta är igenkänningssekvensen en palindrom (NATURRUTAN). Kan således klippa ut specifika gener. Man kan även tillsätta vissa gener pga de bildade ”sticky ends” (EcoRI).

**DNA-probe:** enmarkör som binder till en specifik förbestämd sekvens av nukleotider. Kan tex motsvara en viss gen. Vid färgning kan då en viss gen identifieras på den ”okända” DNA-strängen.
7. **13.** **Vad menas med microbiomics, proteomics, metabolomics?**

**Microbiomics:** tittar på den samlade genstrukturen. DNA-uppsättningen. Pyrosekvensering.

**Proteomics:** samlade protein/enzymbildningen. Alla protein som finns samlat i saliv.

**Metabiomics:** metaboliter (nedbrytningsprodukt) som bildas.

Kolla sammansättningen (microbiomics) och vad dem gör (proteo & meta).
8. **14.** **Vad är fenotypisk metodik?**
Man analyserar kolonier. Kolonimorfologi. Grampositiva/gramnegativa. Storlek, form, färg, lukt. Stavar, coccer, spirokiter.
9. **15.** **Beskriv virus uppbyggnad och egenskaper.**
Består av DNA eller RNA. Kan inte utföra metabolism själv, utan är beroende av andra celler för det. Genomet är packat i en kapsid som skyddar viruset från omgivningen och ger den vidhäftningsförmåga. En del virus har även ett ”envelope” runt sig, bestående av lipider från den infekterade cellen. När viruset kommit fram till cellen som ska infekteras sprutas genomet in i cytoplasman.
DNA-virus replikerar och sätts ihop i cellkärnan medan RNA-virus replikerar och sätts ihop i cytoplasman.
10. **16.** **Beskriv jästsvampens uppbyggnad och egenskaper.**
Jästsvampen är eukaryot och encellig, men kan bli flercellig genom att sätta sig på modercellen och elongera som korv-liknande dotterceller, kallade pseudohyphae. De flesta reproducerar asexuellt mha så kallad knoppning (budding).
Knoppnings innebär att mindre dotterceller bryts av från en större modercell, till skillnad från mitos där en modercell leder till två lika stora dotterceller.
Genom fermentering (jäsning – ofullständig oxidation av organiska föreningar i frånvaro av syre) kan exempelvis //Saccharomyces cerevisiae// omvandla kolhydrater till koldioxider och alkoholer. Denna process nyttjas i bakning och för tillverkning av alkohol.
11. **17.** **Beskriv skillnaden mellan jästsvamp och mögelsvamp?**
Ofta är jästsvampar encelliga, medan mögelsvampar är flercelliga.
Medan jästsvampar bryter ner kolhydrater och bildar koldioxider och alkohol, använder jästsvampar sig av enzymer som bryter ner exempelvis stärkelse, cellulosa.
Sättet på vilka de förökar skiljer sig åt. Jästsvamp förökar sig via asexuellt via knoppning. Mögelsvamp använder sig av sporer (som i svampar).
12. **18.** **Vilka funktioner anser man följande bakteriecellstrukturer ha?**

**Cytoplasma** är den vätska som omger ribosomerna och består av salter, peptider och aminosyror. Innehållet mellan cellmembran och kärnmembran.

**LPS (lipopolysackarider)**, immunförsvaret känner igen bakterier med hjälp av LPS. Fri LPS framkallar därför en kraftig immunreaktion.

**Den egentliga cellväggen** ger cellen dess form och stabilitet och består av peptidoglukaner.

**Fimbrier** är vidhäftningsstrukturer på bakteriers cellyta och innehåller fimbrillin (ett protein).

**Flagell** är ett rörelseorgan och innehåller flagellin (ett protein).

**Kapsel** är hårt bundna extracellulära polysackarider och kan sägas vara en del av bakterier. Ger skydd åt bakterien inuti.

**Glykokalyx** är löst bundna extracellulära polysackarider.

**Sporer** kallas strukturer hos vissa levande celler som gör att de klarar uttorkning mycket bra och kan överleva mycket långa perioder.

Kapitel 4 - s 135-173

1. **1.** **Beskriv huvuddragen av näringsutvinning av salivglukoproteiner.**
Låg metabolism à bakterier under svält à bildas ättiksyra, myrsyra, alkohol.
Glukoproteiner bryts ner à bildas sulfat à gynnar sulfatreducerande bakterier à bildas vätesulfid.
pH < 7.
2. **2.** **Beskriv huvuddragen av näringsutvinning av sackaros.**
Hög sackarolytisk metabolism à gynnar bla Strep. Mutans och lactobaciller à bildas mjölksyra, ättiksyra och etanol.
Sker en demineralisation av emaljen. Kan leda till karies i långa loppet. pH < 5.
3. **3.** **Beskriv huvuddragen av näringsutvinning av proteiner (gingivalexudat).**
Hög protelytisk metabolism à gynnar P. gingivalis och Treponema à bildas ammoniak, flyktiga svavelprodukter.
Sker en mineralisation. Kan leda till tandsten i långa loppet. pH > 7.
4. **4.** **Beskriv skillnader och mekanismerna bakom syretolerans hos olika mikroorganismer.**
Vissa mikroorganismer är inte syretåliga och trivs hellre i basiska miljöer – alkaline-loving. Andra innehar en tolerans mot syra. Hos Strep. Mutans fungerar det genom att en F0F1 ATPase (protonpump) kan hålla pH-värdet inne i cellen runt 7.5. Dessutom använder Strep. Mutans sig av ett agmatine deaminas system som kan släppa ut ammoniak och därmed skydda cellen från syror.
5. **5.** **Vad är quorom sensing och ge några exempel på detta i placket.**
Quorom sensing är cell-till-cell signalering. Reglerar genexpression, vilket resulterar i att vissa nya gener, med nya egenskaper, kommer uttrycka. Det här kan då säkerställa bakteriens överlevnad, men även orsaka sjukdom. Bakterier kan på så sätt känna igen signaler som skickas från olika bakterier i en biofilm.

AI-2 i synnerhet kan reglera ned- och uppreglering av genexpression och därmed påverka strukturen av biofilmen och motståndskraften mot antibiotika.

CSP är inblandat i bacteriocin produktion och syratålighet hos Strep. Mutans.

Feromoner kan produceras, som stimulerar cell-cell kontakten som behövs för konjugation.
6. **6.** **Ange och motivera de faktorer som gör att den mikrobiologiska homeostasen kan komma ur balans och leda till sjukdom?**
En balans som finns mellan bakterier i biofilmen. Mikrobiell stabilitet som upprätthålls & bibehålls mellan mikroorganismer i den inneboende floran trots en ständigt förändrad omgivande miljö.

Kan regleras med immunologiska faktorer (immunoglobulinbrist, farmaka) eller muntorrhet, lågt pH och dentala material.
**Immunoglobulinbrist** kan ge möjlighet för opportunistiska infektioner.
**Farmaka** kan hämma immunförsvaret och därmed också ge möjlighet för opportunistiska infektioner.
**Muntorrhet och lågt pH** kan också ändra på den omkringliggande miljön och därmed även påverka kompositionen av den orala mikrofloran. Tex. Genom att gynna syratåliga Strep. Mutans.
**Dentala material** kan både gynna och hämma olika sorters mikroorganismer genom att agera nisch. På så sätt kan bakterier som orsakar infektioner och sjukdomar etablera sig.
7. **7.** **Förklara de olika plaque hypoteserna**

 **Ospecifika plaque hypotesen**

(sammankopplat till oral munhälsa),

snarare än kvalitén av placket (kompositionen)

Fortfarande basen för förebyggande och behandling av parodontala sjukdomar

Delvis övergiven när det kommer till utvecklingen av karies
 **Specifika plaque hypotesen**

P. gingivalis och Aggregatibacter actino. i parodontit

Antibiotika mot bakterier associerade till parodontit

(P. gingivalis och Aggregati actino.)

Delvis övergiven när det kommer till behandling av parodontit

Sköljning med klorhexidin mot mutans streptokocker

Används delvis för behandling mot karies
 **Ekologiska plaque hypotesen**

Karies beror på metabolism av socker, syra produktion och lågt pH

Parodontit beror på ökat flöde av gingivalexudat,

vilket gynnar proteolytisk metabolism och produktionen av toxiska metaboliter

och metabolismen av socker / protein mha inhibitorer

Återställa den mikrobiella homeostasen mha probiotika