STAMME (MIKROBIEL): EGENSKABER, IDENTIFIKATION, ISOLERING - BIOLOGI - 2025

En mikrobiel stamme er sæt af efterkommere fra et enkelt mikrobielt isolat, der dyrkes i et rent medium og normalt består af en række organismer, der stammer fra den samme oprindelige koloni.

En stamme repræsenterer også et sæt individer af en population af en mikrobiel art, der deler visse fænotype og / eller genotype egenskaber, der let adskiller den fra andre af den samme art, men hvis forskelle ikke er nok til at kategorisere dem som forskellige arter.

Fotografi af en petriskål med fast kulturmedium suppleret med antibiotika, hvor resistente mikrober vokser (Kilde: Microrao / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) via Wikimedia Commons)

Stammen er "grundlaget" for enhver mikrobiologisk undersøgelse, da den garanterer forskere, at parametrene og egenskaberne, der undersøges for en mikrobeartsart, kun er specifikke for denne art. Derudover giver det dem mulighed for på en bestemt måde at sikre reproducerbarheden af ​​undersøgelserne.

For eksempel for taxonomiske undersøgelser i mikrobiologi er det første mål at opnå "stammen" af organismen, der skal klassificeres, da det på denne måde er muligt at præcist definere hver af de taksonomiske karakteristika, der adskiller denne undergruppe inden for af en bestand af en art af enhver anden arter af mikrob.

Stammen tillader, at en arter af mikrober holdes i live og isoleres in vitro i lange perioder, dvs. langt fra dens naturlige miljø. Stammer af mange mikroorganismer af forskellige typer kan fås, såsom bakterier, svampe, vira, protosoer, alger, blandt andre.

For at opretholde stammerne skal de holdes i streng isolering, hvilket undgår, at stammen har kontakt med ethvert kontaminerende middel, såsom svampesporer eller ethvert eksternt mikroorganismeagent.

Stammeegenskaber

Alle stammer, uanset hvilken type mikroorganisme (arten) de repræsenterer, skal opfylde nogle grundlæggende parametre, herunder:

- De skal være stabile genetiske linjer eller have stor genetisk tro

Det er vigtigt, at alle de individer, der forbliver inden for kulturmediet, er så tæt som muligt genetisk set. Det vil sige, de stammer alle fra det samme individ eller i det mindste fra den samme befolkning.

- De skal være lette at vedligeholde eller vokse

Personer, der hører til en stamme, skal være lette at vedligeholde i et in vitro-miljø. Med andre ord er det ikke alle mikrober, der er i stand til at isolere sig fra deres naturlige miljø. Hvis disse er vanskelige at dyrke i eksterne medier, kan deres biologi let ændres med minimale ændringer i miljøet, hvor de holdes isoleret i laboratoriet.

- De skal have hurtig vækst og udvikling under optimale forhold

Hvis isolerede mikrober ikke udvikler sig hurtigt i det kulturmedium, der bruges til dette formål, kan de være vanskelige at bevare til undersøgelse, da de kan udtømme næringsstofferne i deres miljø, ændre fase eller kompromittere deres overlevelse under disse betingelser..

- De skal præsentere definerede egenskaber og parametre

En stamme af isolerede mikroorganismer skal have fælles egenskaber, der relaterer den identisk og specifikt til individer, der er identiske med den. Disse egenskaber skal være konstante over tid.

- Let at håndtere

Generelt kræver de stammer, der anvendes i rutinemæssige undersøgelser, ikke for strenge eller komplicerede værktøjer eller protokoller. Dette sikrer, at både studerende og nye forskere kan bevare kontinuiteten i studier over tid.

ID

Molekylær identifikation

Der er forskellige metoder til at identificere en nyligt isoleret stamme. På nuværende tidspunkt er den mest nøjagtige, hurtige og enkle teknik til at bestemme identiteten af ​​næsten enhver art imidlertid analysen af ​​et par regioner af de genetiske sekvenser, der udgør individets genom.

Normalt udføres disse analyser ved at amplificere specifikke områder af DNA med PCR-teknikken (Polymerase Chain Reaction). Disse teknikker varierer afhængigt af kanten, familien og typen af ​​mikroorganisme, hvis identitet er ønsket. Disse regioner er generelt:

- Regionerne, der koder for ribosomale RNA'er

- De gener, der koder for proteinsubenhederne, der deltager i respiration (især hvis organismen er aerob)

- Den genetiske region, der koder for actinmikrofilamenter (del af cytoskelettet)

- Nogle genetiske regioner i chloroplast- eller proteinunderenhederne, der deltager i fotosyntesen (for nogle alger og cyanobakterier og for alle planter)

Når disse genomfragmenter er blevet amplificeret med succes, sekvenseres de for at bestemme rækkefølgen af ​​nukleotiderne, der udgør disse regioner i genomet. Dette gøres gennem NGS (Next Generation Sequencing) teknikker med specialiseret udstyr kendt som sequencere.

De sekventerede regioner sammenlignes med sekvenserne af mikroorganismer af denne type, der allerede er rapporteret tidligere, hvilket er muligt ved f.eks. At bruge databasen, der er deponeret på GenBank-webstedet (https: // www. ncbi.nlm.nih.gov/genbank/).

Morfologisk identifikation

I laboratorier, der ikke har molekylærbiologisk værktøj til analyse af genetiske egenskaber, bruges andre fænotype parametre til at identificere stammer fra mange mikroorganismer. Endnu en gang varierer de fænotype egenskaber, der studeres, afhængigt af organismen, filylen, familien og den betragtede art. Blandt disse parametre undersøges:

- Mikrobens morfologiske karakteristika i kulturmediet. Funktioner såsom: farve, form, tekstur, væksttype, blandt andre aspekter, overholdes.

- Analyse af metabolske produkter ved hjælp af biokemiske værktøjer. Produktionen af ​​blandt andet sekundære metabolitter, udskilles kemiske forbindelser, studeres.

- Karakterisering og krystallisering af proteiner. De interne proteiner i mikroorganismerne ekstraheres og studeres uafhængigt.

Den typiske ting i mikrobiologiske studier er at karakterisere stammerne med begge typer identifikation, det vil sige både gennem morfologiske observationer og molekylær analyse.

Isolering af stammer

Isolering af stammer involverer adskillige teknikker, der også bruges til at adskille den ene arter af mikrob fra en anden. Evnen til at isolere stammen af ​​en art af interesse er afgørende for nøjagtigt at bestemme dens definerende egenskaber.

De fleste stammeisoleringsteknikker blev skabt i det 19. århundrede af fædrene til mikrobiologi Louis Pasteur og Robert Koch. Begge bestræbte sig obsessivt på at opnå rene cellekulturer (stammer) af de mikroorganismer, de studerede.

Kilde: Sentebrinka / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) via Wikimedia Commons

For at opnå disse cellekulturer undersøgte de en lang række teknikker og værktøjer, fra brugen af ​​sterile tandstikker til variationer i sammensætningen af ​​kulturmediet, hvor mikroberne de studerede var rede til at vokse.

Stammeisoleringsteknikker

På nuværende tidspunkt er alle teknikker udviklet og anvendt af disse forskere og nogle mere moderne teknikker samlet i 6 forskellige typer, som er:

- Ridser, ridser eller ridser: ved hjælp af et fint og spidst instrument berøres det sted, hvor mikroorganismen findes (især for kulturer dyrket in vitro i fast medium). Et sterilt næringsrigt fast medium ridses med den ende, hvormed mikroorganismen blev rørt.

- Nedsænkning eller fusion i mediet: en lille prøve mikrober udtages (det kan være som den, der blev taget i den foregående teknik), og det anbringes inden i vækstmediet i flydende tilstand, agar tilsættes for at størkne og vent på, at det køler ned. Kolonier ses kun, når mikroorganismen er meget udviklet.

- Seriefortyndinger: en prøve fra det oprindelige sted, hvor arten blev opsamlet, fortyndes fortløbende i et sterilt medium fri for andre mikroorganismer. Fortyndinger "podes" på faste medier, og kolonier forventes at vises.

- Eksklusive kulturmedier: dette er kulturmedier, der kun tillader vækst af den type mikrob af interesse; det vil sige, det har komponenter eller næringsstoffer, der kun tillader vækst af stammen at blive isoleret.

- Manuel eller mekanisk adskillelse: der placeres en lille prøve af mikroben, der skal isoleres, og gennem et mikroskop forsøges der at adskille et enkelt individ af arten fra resten af ​​individerne, der omgiver den.

Nogle af disse teknikker er lettere at bruge end andre. Imidlertid bruger forskere dem i henhold til de biologiske karakteristika for undersøgelsesarten.

Referencer

1. De Kruif, P. (1996). Mikrobejægere. Houghton Mifflin Harcourt.
2. Dijkshoorn, L., Ursing, BM, & Ursing, JB (2000). Stamme, klon og arter: kommentarer til tre grundlæggende begreber inden for bakteriologi. Tidsskrift for medicinsk mikrobiologi, 49 (5), 397-401.
3. Marx, V. (2016). Mikrobiologi: vejen til identifikation på belastningsniveau. Naturmetoder, 13 (5), 401-404.
4. Willey, JM, Sherwood, L., & Woolverton, CJ (2009). Prescott's principper for mikrobiologi. Boston (MA): McGraw-Hill Higher Education.
5. Williams, JA (red.). (2011). Strain engineering: metoder og protokoller (bind 765, s. 389-407). New York: Humana Press.