---
title: "Bacteriën en antibioticaresistentie"
book: "Biologie bovenbouw"
subject: biology
language: nl
chapter: 18
exercises: 15
source: https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/18-bacterien-en-antibioticaresistentie
---

# Hoofdstuk 18 — Bacteriën en antibioticaresistentie

In 1941 kreeg een politieagent die aan bloedvergiftiging door een schram lag te sterven, de eerste doses penicilline die ooit bij een patiënt zijn gebruikt. Hij herstelde binnen enkele dagen — en kreeg een terugval en stierf toen de voorraad, moeizaam uit schimmel gewonnen, op was. Binnen tien jaar werd penicilline per ton gemaakt en werden infecties die duizenden jaren hadden gedood in een week te genezen. Binnen twintig jaar kwamen bacteriën waar penicilline niets meer tegen deed in elk ziekenhuis voor. Dit hoofdstuk gaat over het waarom: hoe bacteriën variëren, hoe een [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) hen sorteert, en hoe de rekenkunde van een populatie van miljarden een zeldzame [mutatie](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/13-mutaties-en-genetische-variatie#def-g11-mutations-mutation) in een probleem voor een hele afdeling verandert.

![Alexander Fleming aan zijn werktafel in 1943, met de kweekplaten waarop hij vijftien jaar eerder had opgemerkt dat een schimmel de bacteriën eromheen wegnam. Foto, Imperial War Museums, publiek domein.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g11-antibiotic-resistance/img-c314ed25ca0d.jpg)

*Alexander Fleming aan zijn werktafel in 1943, met de kweekplaten waarop hij vijftien jaar eerder had opgemerkt dat een schimmel de bacteriën eromheen wegnam. Foto, Imperial War Museums, publiek domein.*

## 18.1 Hoe bacteriën variëren

**Propositie 18.1 (Voortplanting en variatie bij bacteriën).**

Een bacterie plant zich voort door zich na het kopiëren van haar enige [chromosoom](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/12-de-celcyclus-en-de-mitose#def-g11-cell-cycle-mitosis-chromosome) in tweeën te delen: de dochters zijn, op kopieerfouten na, genetisch gelijk aan de moeder — een *kloon*. In een rijk medium maakt een deling om de 20 minuten van één [cel](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) in tien uur een miljard. Genetische variatie in de kloon komt uit twee bronnen:

- *[mutaties](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/13-mutaties-en-genetische-variatie#def-g11-mutations-mutation)* ( [Hoofdstuk 13](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/13-mutaties-en-genetische-variatie#ch-g11-mutations) ), zeldzaam per deling maar veelvuldig in een populatie van miljarden;
- *horizontale genoverdracht* : [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/3-dna-een-universeel-erfelijk-molecuul#def-g10-universal-dna-information) dat van een andere bacterie wordt ontvangen, van dezelfde of van een andere [soort](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/5-biodiversiteit-op-elke-schaal#def-g10-biodiversity-scales-species) , meestal als *plasmide* — een klein ringetje [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/3-dna-een-universeel-erfelijk-molecuul#def-g10-universal-dna-information) , los van het [chromosoom](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/12-de-celcyclus-en-de-mitose#def-g11-cell-cycle-mitosis-chromosome) , dat enkele [genen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/3-dna-een-universeel-erfelijk-molecuul#def-g10-universal-dna-gene) draagt en via een membraanbrug van [cel](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) naar [cel](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) kan overgaan.

**Bewijs.** *Op dit niveau zonder bewijs aangenomen.* ∎

![Horizontale overdracht. Een plasmide — een klein ringetje DNA dat een weerstandsgen kan dragen — wordt over een brug van de ene bacterie naar de andere gekopieerd, die niet van dezelfde soort hoeft te zijn. De ontvanger, en al haar nakomelingen, krijgen het gen in één stap.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g11-antibiotic-resistance/fig-f82318b7865b.svg)

*Horizontale overdracht. Een plasmide — een klein ringetje [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/3-dna-een-universeel-erfelijk-molecuul#def-g10-universal-dna-information) dat een weerstandsgen kan dragen — wordt over een brug van de ene bacterie naar de andere gekopieerd, die niet van dezelfde [soort](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/5-biodiversiteit-op-elke-schaal#def-g10-biodiversity-scales-species) hoeft te zijn. De ontvanger, en al haar nakomelingen, krijgen het [gen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/3-dna-een-universeel-erfelijk-molecuul#def-g10-universal-dna-gene) in één stap.*

**Voorbeeld 18.2 (De rekenkunde van een populatie).**

Een weerstandsmutatie ontstaat ongeveer één keer per $10^8$ delingen. In een kolf met $10^9$ bacteriën zijn dus, in de delingen die haar hebben voortgebracht, zo’n tien van zulke [mutaties](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/13-mutaties-en-genetische-variatie#def-g11-mutations-mutation) opgetreden; in een besmette wond of een darm, met $10^{12}$ bacteriën, zo’n tienduizend. Elke grote populatie bacteriën bevat, nog vóór er enig [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) wordt gebruikt, [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) die ertegen bestand zijn — de stempelplaten van [Hoofdstuk 13](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/13-mutaties-en-genetische-variatie#ch-g11-mutations) bewezen het.

## 18.2 Antibiotica

**Definitie 18.3 (Antibioticum).**

Een *antibioticum* is een molecuul dat bacteriën doodt of hun groei stillegt, bij concentraties die voor de [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) van de patiënt onschadelijk zijn, doordat het inwerkt op een structuur of een proces dat bacteriën wel en menselijke [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) niet hebben: penicilline en haar verwanten blokkeren de bouw van de bacteriewand; streptomycine en tetracycline blokkeren het bacteriële [ribosoom](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-organelle), dat van het onze verschilt; andere blokkeren de bacteriële [enzymen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/15-enzymen-en-het-fenotype#def-g11-enzymes-and-phenotype-enzyme) van de [DNA-replicatie](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/11-de-verdubbeling-van-het-dna#def-g11-dna-replication-replication). De meeste zijn voor het eerst gevonden in schimmels en bodembacteriën, die ze tegen hun concurrenten maken. Antibiotica hebben geen enkel effect op virussen, die geen van die aangrijpingspunten hebben.

**Propositie 18.4 (Mechanismen van weerstand).**

Een bacterie is *bestand* tegen een [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) wanneer zij groeit bij concentraties die haar gevoelige verwanten stilleggen. Die weerstand heeft een genetische grondslag van een van enkele typen: een [gen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/3-dna-een-universeel-erfelijk-molecuul#def-g10-universal-dna-gene) voor een [enzym](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/15-enzymen-en-het-fenotype#def-g11-enzymes-and-phenotype-enzyme) dat het [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) afbreekt (penicillinases knippen penicilline doormidden); een [mutatie](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/13-mutaties-en-genetische-variatie#def-g11-mutations-mutation) die het aangrijpingspunt van het [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) verandert zodat het middel niet meer bindt (een veranderd ribosoomeiwit); een pomp die het middel uitwerpt; een wand die het niet binnenlaat. Elk daarvan is een [allel](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/3-dna-een-universeel-erfelijk-molecuul#def-g10-universal-dna-gene) of een [gen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/3-dna-een-universeel-erfelijk-molecuul#def-g10-universal-dna-gene), en elk wordt geërfd — verticaal door de kloon en, als het op een plasmide zit, horizontaal door de buren.

**Bewijs.** *Op dit niveau zonder bewijs aangenomen.* ∎

**Methode 18.5 (Een antibiogram lezen).**

Een *antibiogram* toetst de bacteriën van een patiënt tegelijk tegen verscheidene [antibiotica](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic).

1. Strijk de bacteriën gelijkmatig op een plaat uit; leg er papieren schijfjes op die elk met één [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) zijn gedrenkt; laat overnacht bebroeden.
2. Het [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) verspreidt zich uit het schijfje en zijn concentratie daalt met de afstand; de bacteriën groeien uit tot een tapijt, behalve waar de concentratie hen tegenhoudt: een heldere *remmingszone* rond elk schijfje.
3. Meet de doorsnede van elke zone en vergelijk die met de drempelwaarde die voor dat [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) is vastgesteld: een doorsnede boven de drempel betekent gevoelig, eronder bestand.
4. De grootste zones onder de gevoelige uitslagen leiden het voorschrift; een schijfje zonder enige zone is een [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) waar de stam niets van merkt.

![Een afgelezen antibiogram. Elk schijfje bevat één antibioticum; de heldere zone is waar de bacteriën niet konden groeien. Vergeleken met de drempel van elk middel delen de doorsnedes de stam in als gevoelig voor A en D, en bestand tegen B, C en E.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g11-antibiotic-resistance/fig-2ea2b8315be7.svg)

*Een afgelezen antibiogram. Elk schijfje bevat één [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic); de heldere zone is waar de bacteriën niet konden groeien. Vergeleken met de drempel van elk middel delen de doorsnedes de stam in als gevoelig voor A en D, en bestand tegen B, C en E.*

![Een antibiogramplaat na een nacht bebroeden: een tapijt bacteriën, en rond elk antibioticumschijfje een heldere zone waarvan de grootte de gevoeligheid van de stam meet. Eén schijfje heeft geen zone.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g11-antibiotic-resistance/img-f3f4e86b8ae8.jpg)

*Een antibiogramplaat na een nacht bebroeden: een tapijt bacteriën, en rond elk antibioticumschijfje een heldere zone waarvan de grootte de gevoeligheid van de stam meet. Eén schijfje heeft geen zone.*

## 18.3 Hoe weerstand zich verbreidt

**Propositie 18.6 (Selectie door het antibioticum).**

Een [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) schept geen bestendige bacteriën; het *selecteert* ze. In een populatie waarin enkele [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) een weerstandsallel dragen, doodt of stopt het middel de gevoelige meerderheid en laat het de bestendige enkelingen zich zonder concurrentie vermenigvuldigen: binnen enkele dagen is de populatie bestendig. Hoe meer een [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) wordt gebruikt — bij patiënten, bij dieren, in het milieu — des te vaker dat sorteren gebeurt, en des te bestendiger de bacteriën van een ziekenhuis, een boerderij of een land worden. Een kuur die niet wordt afgemaakt en die de gevoeligste [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) doodt en de minst gevoelige spaart, selecteert nog het doeltreffendst van al.

**Bewijsmateriaal.** De stempelplaten van Lederberg lieten zien dat de bestendige [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) er vóór de blootstelling al waren. Kweken die een week lang in oplopende concentraties van een [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) groeien, worden op het eind bestand tegen honderd keer de begindosis, en hun weerstand is erfelijk en aan bepaalde [mutaties](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/13-mutaties-en-genetische-variatie#def-g11-mutations-mutation) toe te schrijven. Landen die per inwoner de meeste [antibiotica](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) gebruiken, hebben de hoogste aandelen bestendige stammen; ziekenhuisafdelingen die hun gebruik terugbrengen, zien de weerstand over maanden dalen. Een stam van de huidbacterie *Staphylococcus aureus* die bestand is tegen penicilline verscheen binnen vier jaar na de invoering van het middel en vormt nu de meeste ziekenhuisstammen; de stam die bestand is tegen het vervangende middel volgde die vervanging twee jaar later. ∎

![Selectie tijdens een antibioticumkuur. De gevoelige cellen (blauw) worden binnen enkele dagen gedood; de bestendige enkelingen (rood) vermenigvuldigen zich zonder tegenstand en vormen aan het eind van de week de hele populatie. Stopt de patiënt op dag 3, dan groeien de overlevenden weer aan — nu vrijwel allemaal bestendig.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g11-antibiotic-resistance/fig-71e93e5b6187.svg)

*Selectie tijdens een antibioticumkuur. De gevoelige [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) (blauw) worden binnen enkele dagen gedood; de bestendige enkelingen (rood) vermenigvuldigen zich zonder tegenstand en vormen aan het eind van de week de hele populatie. Stopt de patiënt op dag 3, dan groeien de overlevenden weer aan — nu vrijwel allemaal bestendig.*

**Voorbeeld 18.7 (Van één cel tot een hele afdeling).**

Een patiënt die met penicilline wordt behandeld, draagt onder $10^{10}$ bacteriën honderd bestendige. In drie dagen zijn de gevoelige verdwenen en heeft de bestendige kloon hun plaats ingenomen: $10^{10}$ bestendige [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell). Op de handen van een verpleegkundige, op een bedhek, in de volgende patiënt gaat de kloon verder — en zit haar weerstandsgen op een plasmide, dan geeft zij het onderweg aan andere [soorten](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/5-biodiversiteit-op-elke-schaal#def-g10-biodiversity-scales-species) door. Nergens in die reeks moest het [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) op het [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/3-dna-een-universeel-erfelijk-molecuul#def-g10-universal-dna-information) inwerken; het nam alleen de concurrentie weg.

## 18.4 Antibiotica werkzaam houden

**Propositie 18.8 (Gevolgen en antwoorden).**

Infecties met bestendige bacteriën duren langer, kosten meer en zijn vaker dodelijk; sommige stammen weerstaan nu elk beschikbaar middel. Omdat de weerstand door het gebruik wordt aangedreven, is het antwoord [antibiotica](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) minder en beter te gebruiken: alleen bij bacteriële infecties (nooit bij virale verkoudheid en griep), waar mogelijk gekozen na een antibiogram, in de volle dosis en gedurende de volle kuur, met het meest gerichte middel dat werkt; hun gebruik in de veehouderij te beperken; infectie te voorkomen (hygiëne, inenting) zodat er minder kuren nodig zijn; en dragers van bestendige stammen in ziekenhuizen te isoleren. Nieuwe [antibiotica](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) kopen tijd; de rekenkunde van de selectie waarborgt dat er tegen elk ervan weerstand zal verschijnen.

**Bewijs.** *Op dit niveau zonder bewijs aangenomen.* ∎

**Opmerking 18.9 (Evolutie in een week).**

[Mutatie](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/13-mutaties-en-genetische-variatie#def-g11-mutations-mutation) die willekeurig variatie levert, een omgeving die haar sorteert, en nakomelingen van de overlevenden die het verschil erven: de bacteriën van dit hoofdstuk doorlopen in een week het proces dat het laatste jaar over miljoenen jaren voor walvissen en eiken zal beschrijven. [Antibioticaresistentie](#prop-g11-antibiotic-resistance-mechanisms) is evolutie door natuurlijke selectie, in werkelijke tijd waargenomen, met de mens als selecterende kracht — en de duidelijkste demonstratie dat het proces geen theorie over het verleden is, maar een feit over elke populatie die varieert en zich voortplant.

## 18.5 Oefeningen

**Oefening 18.1 ★.**

Noem de twee bronnen van genetische variatie in een populatie bacteriën.

**Oplossing van Oefening 18.1.**

[Mutaties](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/13-mutaties-en-genetische-variatie#def-g11-mutations-mutation) die tijdens de delingen van de kloon ontstaan, en [horizontale genoverdracht](#prop-g11-antibiotic-resistance-variation) — [DNA](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/3-dna-een-universeel-erfelijk-molecuul#def-g10-universal-dna-information), meestal een plasmide, dat van een andere bacterie wordt ontvangen.

**Oefening 18.2 ★.**

Wat is een [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic), en waarom schaadt het bacteriën maar niet de [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) van de patiënt? Waarom helpt het niet tegen een verkoudheid?

**Oplossing van Oefening 18.2.**

Een molecuul dat bacteriën doodt of hun groei stillegt door in te werken op een structuur die bacteriën wel en menselijke [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) niet hebben (wand, bacterieel [ribosoom](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-organelle), bacteriële [replicatie-enzymen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/15-enzymen-en-het-fenotype#def-g11-enzymes-and-phenotype-enzyme)). Een verkoudheid is viraal, en virussen hebben geen van die aangrijpingspunten.

**Oefening 18.3 ★.**

Geef drie mechanismen waarmee een bacterie een [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) kan weerstaan.

**Oplossing van Oefening 18.3.**

Een [enzym](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/15-enzymen-en-het-fenotype#def-g11-enzymes-and-phenotype-enzyme) dat het [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) afbreekt; een gemuteerd aangrijpingspunt waaraan het middel niet meer bindt; een pomp die het middel uitwerpt (of een wand die het buitensluit).

**Oefening 18.4 ★.**

In de antibiogramfiguur geeft een nieuw schijfje F een zone van $20\,\mathrm{mm}$ bij een drempel van $18\,\mathrm{mm}$. Gevoelig of bestand? Welk [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) van A tot en met F zou je voorschrijven?

**Oplossing van Oefening 18.4.**

Gevoelig (20 boven 18), maar op het nippertje. D, met de ruimste marge boven zijn drempel, en daarna A.

**Oefening 18.5 ★.**

Veroorzaakt een [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) weerstandsmutaties? Verantwoord dat met de proef uit [Hoofdstuk 13](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/13-mutaties-en-genetische-variatie#ch-g11-mutations).

**Oplossing van Oefening 18.5.**

Nee. Op stempelplaten verschijnen bestendige kolonies op elke antibioticumplaat op dezelfde plaatsen, dus bestonden de bestendige [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) al in de oorspronkelijke kolonies, die het middel nooit ontmoetten. Het [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) onthult en selecteert; het wekt niets op.

**Oefening 18.6 ★★.**

Hoeveel bacteriën zijn er na 10 uur, uitgaande van één bacterie die zich om de 20 minuten deelt? Hoeveel bestendige [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) bevat de kweek waarschijnlijk, als weerstand één keer per $10^8$ delingen ontstaat?

**Oplossing van Oefening 18.6.**

30 delingen: $2^{30} \approx 10^9$ [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell). Ongeveer $10^9$ delingen brachten ze voort: gemiddeld zo’n 10 bestendige [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) — meer als de [mutatie](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/13-mutaties-en-genetische-variatie#def-g11-mutations-mutation) vroeg viel.

**Oefening 18.7 ★★.**

Op welke dag worden bestendige [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) volgens de selectiefiguur de meerderheid van het totaal? Hoe groot is de totale populatie op dag 6 in het geval van de streepjeslijn, en waaruit bestaat zij?

**Oplossing van Oefening 18.7.**

Rond dag 3, wanneer de gevoelige [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) tot ongeveer 0.2% zijn gedaald en de bestendige tot ongeveer 1% zijn gestegen. Op dag 6 is het totaal van de streepjeslijn terug op 100%, vrijwel geheel uit bestendige [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) (de gevoelige overlevenden van dag 3 groeiden ook aan, maar vanaf een kleinere basis).

**Oefening 18.8 ★★.**

Leg uit waarom een weerstandsgen op een plasmide zich sneller verbreidt dan een [gen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/3-dna-een-universeel-erfelijk-molecuul#def-g10-universal-dna-gene) op het [chromosoom](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/12-de-celcyclus-en-de-mitose#def-g11-cell-cycle-mitosis-chromosome).

**Oplossing van Oefening 18.8.**

Een [gen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/3-dna-een-universeel-erfelijk-molecuul#def-g10-universal-dna-gene) op het [chromosoom](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/12-de-celcyclus-en-de-mitose#def-g11-cell-cycle-mitosis-chromosome) gaat alleen naar de nakomelingen van de kloon; een plasmide gaat ook horizontaal over, naar niet-verwante [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) en andere [soorten](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/5-biodiversiteit-op-elke-schaal#def-g10-biodiversity-scales-species), en één overdracht geeft een [cel](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) meteen weerstand, zonder op een [mutatie](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/13-mutaties-en-genetische-variatie#def-g11-mutations-mutation) te wachten.

**Oefening 18.9 ★★.**

Een patiënt voelt zich na drie dagen van een kuur van zeven dagen beter en stopt. Leg met de figuur uit wat er de volgende dagen gebeurt en waarom de terugval moeilijker te behandelen is.

**Oplossing van Oefening 18.9.**

Op dag 3 zijn de gevoelige [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) tot een fractie van een procent gedaald, terwijl de bestendige stijgen; zonder het middel groeien alle overlevenden weer aan, en de populatie die terugkeert is veel rijker aan bestendige [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) dan de oorspronkelijke. De terugval reageert niet meer op hetzelfde middel.

**Oefening 18.10 ★★.**

Waarom is het aandeel bestendige stammen in ziekenhuizen hoger dan in de algemene bevolking?

**Oplossing van Oefening 18.10.**

Ziekenhuizen gebruiken [antibiotica](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) intensief bij veel patiënten die dicht bij elkaar liggen: de selectie is onafgebroken en de geselecteerde stammen gaan via handen en oppervlakken van patiënt op patiënt over.

**Oefening 18.11 ★★.**

Leg uit waarom een [mutatie](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/13-mutaties-en-genetische-variatie#def-g11-mutations-mutation) die een ribosoomeiwit verandert een bacterie bestand kan maken tegen streptomycine, en waarom zo’n bacterie vaak wat langzamer groeit dan haar gevoelige verwanten.

**Oplossing van Oefening 18.11.**

Streptomycine werkt door aan een ribosoomeiwit te binden; aan een veranderd [eiwit](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/14-van-gen-tot-eiwit#def-g11-gene-expression-protein) bindt het niet meer en gaat de [translatie](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/14-van-gen-tot-eiwit#prop-g11-gene-expression-translation) door. Maar die verandering verstoort ook het gewone werk van het [ribosoom](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-organelle) een beetje, zodat de eiwitsynthese, en dus de groei, wat trager verloopt — een prijs van de weerstand.

**Oefening 18.12 ★★★.**

Er worden twee [antibiotica](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) met verschillende aangrijpingspunten samen gegeven. Schat de kans dat een [cel](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) door onafhankelijke [mutaties](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/13-mutaties-en-genetische-variatie#def-g11-mutations-mutation) tegen beide bestand is (elk één op $10^8$), en leg uit waarom bij trage, lange infecties zoals tuberculose een combinatiebehandeling wordt gebruikt.

**Oplossing van Oefening 18.12.**

$10^{-8} \times 10^{-8} = 10^{-16}$ per deling: met $10^{12}$ bacteriën is het onwaarschijnlijk dat er ook maar één [cel](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) beide draagt. Bij tuberculose duurt de behandeling maanden en tellen de bacteriën miljarden, dus wordt weerstand tegen één middel zeker geselecteerd; twee middelen tegelijk laten geen overlevende over om te selecteren.

**Oefening 18.13 ★★★.**

Een boerderij mengt lage doses van een [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) door het veevoer om de groei te versnellen. Voorspel de gevolgen voor de bacteriën van de dieren, voor de medewerkers van de boerderij en voor de geneeskunde, met behulp van selectie en horizontale overdracht.

**Oplossing van Oefening 18.13.**

Lage doses selecteren bestendige stammen in de darm van de dieren zonder de populatie te doden; de medewerkers krijgen ze door contact; plasmiden dragen de [genen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/3-dna-een-universeel-erfelijk-molecuul#def-g10-universal-dna-gene) over in menselijke ziekteverwekkers en, via de mest, in het milieu. De weerstand tegen het middel, en tegen verwante middelen voor mensen, neemt in de geneeskunde toe.

**Oefening 18.14 ★★★.**

Een afdeling halveert haar antibioticumvoorschriften; binnen een jaar daalt het aandeel bestendige stammen. Leg uit waarom weerstand kan teruglopen, met behulp van de prijs die de weerstand de bacterie kost en van de concurrentie.

**Oplossing van Oefening 18.14.**

Weerstand kost de bacterie vaak iets (een tragere [ribosoom](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-organelle), een [enzym](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/15-enzymen-en-het-fenotype#def-g11-enzymes-and-phenotype-enzyme) dat moet worden gemaakt): zonder het middel groeien gevoelige [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) iets sneller en verdringen zij de bestendige over vele generaties. Het aandeel daalt — maar de weerstandsgenen blijven in lage frequentie in de populatie, klaar om opnieuw te worden geselecteerd.

**Oefening 18.15 ★★★.**

"Bacteriën worden bestendig omdat zij aan het [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) wennen." Herschrijf die zin correct, in een korte alinea, met [mutatie](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/13-mutaties-en-genetische-variatie#def-g11-mutations-mutation), selectie en erfelijkheid.

**Oplossing van Oefening 18.15.**

Bacteriën passen zich niet afzonderlijk aan. In elke grote populatie dragen enkele [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell), door een willekeurige [mutatie](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/13-mutaties-en-genetische-variatie#def-g11-mutations-mutation) of door een plasmide die zij van een andere [cel](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) hebben ontvangen, een [allel](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/3-dna-een-universeel-erfelijk-molecuul#def-g10-universal-dna-gene) dat hen bestendig maakt. Het [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) doodt de andere; de bestendige [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) vermenigvuldigen zich en geven het [allel](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/3-dna-een-universeel-erfelijk-molecuul#def-g10-universal-dna-gene) aan hun nakomelingen door. De populatie wordt bestendig omdat zij is gesorteerd, niet omdat haar leden iets hebben geleerd.

## 18.6 Probleem: De afdeling

**Probleem 18.1.**

Weekendprobleem — een uitbraak op een ziekenhuisafdeling gevolgd vanaf één gemuteerde cel: de rekenkunde van een kolonie, een afgelezen antibiogram, een afgebroken kuur, en het beleid dat de verspreiding stopt

De wond van een patiënt is besmet met $10^{10}$ bacteriën van één [soort](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/5-biodiversiteit-op-elke-schaal#def-g10-biodiversity-scales-species). De bacteriën delen zich om de 30 minuten; een [mutatie](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/13-mutaties-en-genetische-variatie#def-g11-mutations-mutation) die weerstand tegen het [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) amoxicilline geeft, treedt één keer per $10^8$ delingen op. Het [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) doodt elke 6 uur 90% van de gevoelige [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) en raakt de bestendige [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) niet, die zich blijven delen.

**Deel I — Vóór de behandeling.**

1. Hoeveel delingen hebben de $10^{10}$ bacteriën uit de eerste [cel](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) voortgebracht? (Tel het aantal [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) .)
2. Schat het aantal bestendige [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) dat er vóór enig [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) aanwezig is.
3. Leg uit waarom de infectie van de patiënt op het antibiogram toch als "gevoelig" wordt beschreven.
4. Het antibiogram toont zones van $24\,\mathrm{mm}$ voor amoxicilline (drempel 17), $12\,\mathrm{mm}$ voor erytromycine (drempel 20) en geen zone voor penicilline. Leg de drie uitslagen uit.
5. De arts schrijft 7 dagen amoxicilline voor. Waarom geen penicilline, en waarom niet het middel met de grootste zone als een ervan groter was geweest?

**Deel II — Tijdens de behandeling.**

6. Hoeveel gevoelige [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) blijven er na 1 dag over? En na 3 dagen?
7. Hoeveel bestendige [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) zijn er na 1 dag, uitgaande van je antwoord op vraag 2 en als zij zich zonder beperking om de 30 minuten verdubbelen? (Gebruik $2^{48} \approx 2.8 \times 10^{14}$ .) Waarom is dat getal onrealistisch, en wat begrenst het?
8. Stel dat de bestendige kloon beperkt is tot de ruimte die de gevoelige [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) vrijmaken, zodat hij niet boven $10^{10}$ kan komen. Wanneer vult hij die ruimte ruwweg?
9. Schets, of beschrijf, de krommen van de gevoelige, de bestendige en alle [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) over de 7 dagen.
10. In werkelijkheid ruimt het afweersysteem van de patiënt de laatste paar miljoen [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) van welke [soort](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/5-biodiversiteit-op-elke-schaal#def-g10-biodiversity-scales-species) dan ook binnen enkele dagen op. Leg uit waarom de afloop ervan afhangt of de bestendige kloon sneller groeit dan het afweersysteem hem opruimt.

**Deel III — De afgebroken kuur.**

11. De patiënt stopt na 2 dagen, omdat hij zich goed voelt. Hoeveel gevoelige [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) blijven er over, en welk deel van de overgebleven populatie is bestendig?
12. De bacteriën groeien de volgende dagen weer aan tot $10^{10}$ . Welk deel is nu bestendig, als bestendige en gevoelige [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) even snel groeien?
13. De patiënt krijgt een terugval en krijgt opnieuw amoxicilline. Voorspel het resultaat.
14. Een antibiogram van de terugval toont geen zone voor amoxicilline. Verklaar de verandering ten opzichte van het eerste antibiogram.
15. Het weerstandsgen zit op een plasmide. Welk extra risico brengt dat voor de afdeling mee?

**Deel IV — Het beleid van de afdeling.** De afdeling behandelt 400 patiënten per jaar met amoxicilline; 30% van de infecties die op de afdeling worden gevonden is nu bestendig, tegen 5% in de stad.

16. Verklaar het verschil tussen de afdeling en de stad in termen van selectiedruk.
17. De afdeling besluit: een antibiogram vóór elk voorschrift, volle kuren, handhygiëne, en isolatie van dragers van bestendige stammen. Zeg op welk mechanisme uit dit hoofdstuk elke maatregel inwerkt.
18. Na twee jaar is de weerstand op de afdeling 12%. Leg uit waarom zij is gedaald, en waarom zij niet tot 5% is teruggekeerd.
19. Waarom zou een nieuw [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) , op de afdeling ingevoerd, het probleem niet langer dan enkele jaren oplossen?
20. Geef het resultaat: het aantal bestendige [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) dat de wond droeg vóór enig middel, de dag waarop zij haar erfden, en de ene gewoonte van de patiënt die een geneesbare infectie in een uitbraak veranderde.

**Oplossing van Probleem 18.1.**

**1.** Ongeveer $10^{10}$ delingen (één per voortgebrachte [cel](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell)).

**2.** $10^{10} \times 10^{-8} = 100$ bestendige [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell), gemiddeld.

**3.** Honderd [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) op tien miljard zijn op een plaat onzichtbaar: het tapijt gedraagt zich als gevoelig omdat 99.999999% ervan dat is.

**4.** Amoxicilline: gevoelig (24 boven 17). Erytromycine: bestand (12 onder 20). Penicilline: volledig bestand, geen enkele remming.

**5.** Penicilline haalt bij deze stam niets uit. Bij de keuze tussen gevoelige middelen wegen ook de bijwerkingen en de breedte mee; het meest gerichte werkzame middel heeft de voorkeur, om de overige bacteriën van de patiënt te sparen.

**6.** Vier perioden van 6 uur per dag: $10^{10} \times 0.1^4 =
10^6$ na 1 dag; $10^{10} \times 0.1^{12} = 0.01$ na 3 dagen — in wezen geen enkele.

**7.** $100 \times 2^{48} \approx 2.8 \times 10^{16}$: onzinnig, meer dan de wond kan bevatten. De groei wordt begrensd door ruimte, voedingsstoffen en het afweersysteem.

**8.** Van 100 [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) naar $10^{10}$ vergt $\log_2 10^8 \approx 27$ verdubbelingen, ongeveer 13 uur; in de praktijk komt de ruimte in de eerste dag vrij, dus heeft de bestendige kloon rond dag 1 tot 2 de gevoelige populatie vervangen.

**9.** Gevoelig: elke 6 uur een factor 10 lager, tot niets op dag 3. Bestendig: van 100 omhoog tot de ruimte binnen een dag of twee is gevuld, en daarna vlak op $10^{10}$. Totaal: een dip tijdens dag 1, en dan terug op $10^{10}$, nu volledig bestendig.

**10.** Ruimt het afweersysteem [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) sneller op dan de honderd bestendige zich kunnen vermenigvuldigen, dan eindigt de infectie ondanks hen; groeit de kloon sneller dan het opruimen, dan wordt de infectie bestendig. [Antibiotica](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) werken samen met het afweersysteem, niet in plaats ervan.

**11.** Gevoelig na 2 dagen: $10^{10} \times 0.1^8 = 100$. Bestendig: ongeveer $10^{10}$ als de kloon de ruimte heeft gevuld, of ten minste vele duizenden: de overlevenden zijn vrijwel allemaal bestendig.

**12.** Even snel groeien behoudt de verhouding: in wezen 100% bestendig.

**13.** Geen effect: de bestendige kloon trekt zich niets van amoxicilline aan.

**14.** De eerste plaat bevatte de oorspronkelijke populatie, voor 99.999999% gevoelig; de plaat van de terugval bevat de geselecteerde kloon, volledig bestendig, zodat het tapijt tot aan het schijfje groeit.

**15.** Het [gen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/3-dna-een-universeel-erfelijk-molecuul#def-g10-universal-dna-gene) kan overgaan op andere [soorten](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/5-biodiversiteit-op-elke-schaal#def-g10-biodiversity-scales-species) die andere patiënten of personeelsleden bij zich dragen, zodat de andere ziekteverwekkers van de afdeling bestendig kunnen worden zonder op hun eigen [mutatie](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/13-mutaties-en-genetische-variatie#def-g11-mutations-mutation) te wachten.

**16.** Op de afdeling sorteren 400 kuren per jaar in een kleine gesloten populatie de bacteriën onafgebroken, en gaan de geselecteerde stammen van patiënt op patiënt over; in de stad wordt de selectie over veel mensen en [soorten](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/5-biodiversiteit-op-elke-schaal#def-g10-biodiversity-scales-species) verdund.

**17.** Antibiogrammen: kies een middel dat de stam niet kan weerstaan, zodat er geen kloon wordt geselecteerd. Volle kuren: geen afgebroken kuur die de bestendige overlevenden laat aangroeien. Hygiëne: geen overdracht van de geselecteerde kloon tussen patiënten. Isolatie: geen horizontale of verticale verspreiding vanuit dragers.

**18.** Minder selectie liet gevoelige stammen, die iets sneller groeien, terrein terugwinnen, en de overdracht van bestendige stammen werd afgesneden. Zij keerde niet naar 5% terug omdat de bestendige stammen en hun plasmiden in lage frequentie blijven bestaan en door elke resterende kuur opnieuw worden geselecteerd.

**19.** Elke grote populatie bacteriën bevat [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) die door een toevallige [mutatie](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/13-mutaties-en-genetische-variatie#def-g11-mutations-mutation) bestand zijn tegen het nieuwe middel; het gebruiken selecteert hen, en binnen enkele jaren is de bestendige stam algemeen, zoals bij elk [antibioticum](#def-g11-antibiotic-resistance-antibiotic) dat tot nu toe is ingevoerd.

**20.** Ongeveer honderd bestendige [cellen](https://one-course.com/books/biology/2/nl/chapter/2-cellen-de-gemeenschappelijke-eenheid-van-het-leven#def-g10-cells-common-unit-cell) op tien miljard vóór enig middel; op de tweede dag van de behandeling erfden zij de wond; de kuur te vroeg staken maakte van de geneesbare infectie een bestendige die zich verbreidde.