Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723)

Met een bijzonder kleine microscoop legde Van Leeuwenhoek een compleet nieuwe wereld bloot, een wereld die nog nooit iemand had gezien. Rijksmuseum Boerhaave opent opnieuw deze wereld, die Antoni van Leeuwenhoek 350 jaar geleden ontdekte. De verbluffende microwereld wordt zichtbaar in de tijdelijke tentoonstelling OnvoorstelbaarHoe Antoni van Leeuwenhoek de microwereld ontdekte.

Van Leeuwenhoek ontdekte in 1676 bacteriën toen hij monsters nam van verschillende stoffen, waaronder water en tandplak. Hij gebruikte hiervoor een door hem zelf ontworpen microscoop met een vergroting van meer dan 200 keer. Van Leeuwenhoek noemde deze micro-organismen “animalcules” en beschreef hun vorm en bewegingen nauwkeurig in zijn brieven aan de Royal Society in Londen. Deze ontdekking werd later beschouwd als een mijlpaal in de ontwikkeling van de microbiologie.

Van Leeuwenhoek tekende in 1683 deze tandplakbacteriën (uit eigen mond). De beweging van de bacteriën gaf hij weer met stippellijntjes.

Antoni van Leeuwenhoek ontwierp en gebruikte zijn eigen microscopen om micro-organismen te observeren en te bestuderen. Zijn microscopen waren enkelvoudige microscopen, wat betekent dat ze slechts één lens hadden. Ze waren gemaakt van messing en hout en hadden een zeer kleine lens, die een vergroting tot ongeveer 200 keer mogelijk maakte. Van Leeuwenhoek ontwikkelde ook een speciale techniek om monsters voor te bereiden en te onderzoeken, waarbij hij de monsters op een naald plaatste en deze vervolgens voor de lens van de microscoop bracht. Door deze techniek te perfectioneren en zijn eigen microscopen te bouwen, was Van Leeuwenhoek in staat om microscopische organismen te observeren die nog niet eerder waren gezien, waaronder bacteriën, protozoa en spermatozoa.

De microscopen waren zo klein en handig dat Van Leeuwenhoek ze op zijn borst kon dragen en overal mee naartoe kon nemen

In zowel Basisvaardigheden Biologie als Basisvaardigheden Microbiologie is een hoofdstuk Microscopie opgenomen. Daarin worden de theoretische principes van lichtmicroscopie beschreven. Elk werkboek bevat meerdere experimenten in het praktisch gebruik van microscopen om cellen van (micro-)organismen zichtbaar te maken. Studenten kunnen hun kennis van de microscopie testen met zelftests.

Tentoonstelling Onvoorstelbaar in Rijkmuseum Boerhaave, Leiden.

Urease breekt ureum af tot ammoniak

Ammoniak is een gasvormige verbinding van stikstof en waterstof (NH3 ). Een overmatige hoeveelheid ammoniak kan schadelijk zijn voor de natuur door de verzuring van bodem en water. Dit kan leiden tot een vermindering van de biodiversiteit, doordat bepaalde plantensoorten niet meer kunnen overleven in zure bodems. Ook kan een overschot aan ammoniak leiden tot eutrofiëring van water, wat betekent dat er te veel voedingsstoffen in het water zitten. Dit kan leiden tot een overmatige groei van algen, die op hun beurt zuurstof uit het water halen waardoor vissen en andere waterdieren sterven.
Bovendien kan ammoniak in de atmosfeer terechtkomen en bijdragen aan verzuring van regenwater. Dit kan schadelijk zijn voor planten en bomen en kan leiden tot verminderde groei en sterfte van bladeren.

Daarom worden in de intensieve veehouderij maatregelen getroffen om de emissie van ammoniak tegen te gaan. Innovatieve vloersystemen en ‘koeientoiletten’ voorkomen dat urine en mest intensief met elkaar in contact komen. Immers, de bacteriën in de mest zetten ureum in de urine om tot ammoniak. Met het versneld afvoeren van urine en het wegschuiven van de mest naar de mestkelder kan de emissie van ammoniak in stallen worden gereduceerd. Ook worden urease-remmers gebruikt om de emissie van ammoniak te reduceren. Het enzym urease wordt gemaakt door bacteriën en versnelt de reactie van ureum naar ammoniak (principe emissiereductie).

(NH2)2CO + H2O  →  CO2 + 2NH3
(ureum → ammoniak)

In Basisvaardigheden Microbiologie is een experiment opgenomen om de aanwezigheid van het enzym urease aan te tonen (exp. 29 Ureasetest).
In dit experiment wordt gebruik gemaakt van ureumagar. Ureumagar is een voedingsmedium dat speciaal gebruikt wordt om soorten van het geslacht Proteus te onderscheiden van andere niet-lactose vergisters (onder andere de ziekteverwekkende Salmonella).
De aanwezigheid van urease is aantoonbaar in ureumagar waaraan de pH-indicator fenolrood is toegevoegd. Als het substraat ureum afgebroken wordt, veroorzaakt de productie van ammoniak een kleuromslag van fenolrood naar een felroze kleur. Dit geeft een positieve reactie aan. De afwezigheid van een felroze kleur geeft een negatieve reactie aan.

Experiment 29 Ureasetest uit Basisvaardigheden Microbiologie
Positieve ureasetest (rechts) en negatieve ureasetest (links).