STAM (MIKROBIELL): EGENSKAPER, IDENTIFIERING, ISOLERING - BIOLOGI - 2025

En mikrobiell stam är uppsättningen av ättlingar från ett enda mikrobiellt isolat, som odlas i ett rent medium och består vanligtvis av en följd av organismer som härstammar från samma initial koloni.

En stam representerar också en uppsättning individer i en population av en mikrobiell art som delar vissa fenotypiska och / eller genotypiska egenskaper som något skiljer den från andra av samma art, men vars skillnader inte räcker för att kategorisera dem som olika arter.

Fotografi av en petriskål med fast odlingsmedium kompletterat med antibiotika där resistenta mikrober växer (Källa: Microrao / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) via Wikimedia Commons)

Stammen är "basen" för varje mikrobiologisk studie, eftersom den garanterar forskare att parametrarna och egenskaperna som undersöks om en mikrobart är endast specifika för den arten. Dessutom tillåter det dem att på ett visst sätt säkerställa reproducerbarheten av utredningarna.

Till exempel för taxonomiska studier inom mikrobiologi är det första målet att få "stammen" av organismen som ska klassificeras, eftersom det på detta sätt är möjligt att exakt definiera var och en av de taxonomiska egenskaper som skiljer denna delmängd inom av en population av en art av någon annan art av mikrob.

Stammen gör det möjligt att hålla levande och isolerat in vitro en art av mikrob under långa tidsperioder, det vill säga långt från dess naturliga miljö. Stammar av många mikroorganismer av olika typer kan erhållas, såsom bakterier, svampar, virus, protozoer, alger, bland andra.

För att upprätthålla stammarna måste de hållas i strikt isolering, vilket undviker att stammen kommer i kontakt med vilket som helst förorenande medel, såsom svampsporer eller något externt mikroorganismmedel.

Strain egenskaper

Alla stammar, oavsett typ av mikroorganism (arten) som de representerar, måste uppfylla några grundläggande parametrar, bland vilka är:

- De måste vara stabila genetiska linjer eller ha hög genetisk trohet

Det är viktigt att alla individer som förblir inom kulturmediet är så nära varandra som möjligt, genetiskt sett. Det vill säga, alla härstammar från samma individ eller åtminstone från samma befolkning.

- De måste vara lätta att underhålla eller växa

Individer som tillhör en stam måste vara lätta att underhålla i en in vitro-miljö. Med andra ord, inte alla mikrober kan isolera sig från sin naturliga miljö. Om dessa är svåra att odla i externa media, kan deras biologi lätt förändras med minimala förändringar i miljön där de hålls isolerade i laboratoriet.

- De måste ha snabb tillväxt och utveckling under optimala förhållanden

Om isolerade mikrober inte utvecklas snabbt inom det odlingsmedium som används för detta ändamål kan de vara svåra att bevara för studier, eftersom de kan tappa näringsämnena i sin miljö, ändra fas eller äventyra deras överlevnad under dessa förhållanden. .

- De måste presentera definierade egenskaper och parametrar

En stam av isolerade mikroorganismer måste ha gemensamma egenskaper som relaterar den identiskt och specifikt till individer som är identiska med den. Dessa egenskaper måste vara konstanta över tiden.

- Lätt att hantera

I allmänhet kräver de stammar som används vid rutinundersökningar inte alltför rigorösa eller komplicerade verktyg eller protokoll. Detta säkerställer att både studenter och nya forskare kan upprätthålla kontinuiteten i studier över tid.

ID

Molekylär identifiering

Det finns olika metoder för att identifiera en nyligen isolerad stam. Men för närvarande är den mest exakta, snabba och enkla tekniken för att bestämma identiteten för nästan alla arter en analys av några regioner av de genetiska sekvenserna som utgör individens genom.

Vanligtvis utförs dessa analyser genom att amplifiera specifika DNA-regioner med PCR-tekniken (Polymerase Chain Reaction). Dessa tekniker varierar beroende på kanten, familjen och typen av mikroorganism vars identitet önskas. Dessa regioner är i allmänhet:

- Regionerna som kodar för ribosomala RNA

- De gener som kodar för proteinsubenheterna som deltar i andning (särskilt om organismen är aerob)

- Den genetiska regionen som kodar för aktinmikrofilamenter (del av cytoskeletten)

- Vissa genetiska regioner i kloroplasten eller proteinsubenheterna som deltar i fotosyntes (för vissa alger och cyanobakterier och för alla växter)

När dessa genomfragment har lyckats amplifieras, sekvenseras de för att bestämma ordningen på nukleotiderna som utgör dessa regioner i genomet. Detta görs genom NGS (Next Generation Sequencing) tekniker med specialutrustning känd som sequencers.

De sekvenserade regionerna jämförs med sekvenserna av mikroorganismer av denna typ som redan rapporterats tidigare, vilket är möjligt genom att till exempel använda databasen som deponeras på GenBank-webbplatsen (https: // www. ncbi.nlm.nih.gov/genbank/).

Morfologisk identifiering

I laboratorier som inte har molekylärbiologiska verktyg för att analysera genetiska egenskaper används andra fenotypiska parametrar för att identifiera stammarna från många mikroorganismer. Återigen varierar de fenotypiska egenskaperna som studeras beroende på organismen, filylen, familjen och de arter som beaktas. Bland dessa parametrar studeras:

- De morfologiska egenskaperna hos mikroben i odlingsmediet. Funktioner som: färg, form, struktur, tillväxtart, bland andra aspekter observeras.

- Analys av metabola produkter med hjälp av biokemiska verktyg. Produktion av sekundära metaboliter, bland annat utsöndrade kemiska föreningar, studeras.

- Karakterisering och kristallisering av proteiner. De interna proteinerna i mikroorganismerna extraheras och studeras oberoende.

Det typiska i mikrobiologiska studier är att utföra karakteriseringen av stammarna med båda typerna av identifiering, det vill säga både genom morfologiska observationer och molekylanalys.

Isolering av stammar

Isolering av stammar involverar flera tekniker som också används för att separera en art av mikrob från en annan. Förmågan att isolera stammen av en art av intresse är avgörande för att exakt bestämma dess definierande egenskaper.

De flesta stammisoleringstekniker skapades under 1800-talet av fäderna till mikrobiologi Louis Pasteur och Robert Koch. Båda strävade obsessivt att få rena cellkulturer (stammar) av de mikroorganismer som de studerade.

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

För att få dessa cellkulturer undersökte de en mängd olika tekniker och verktyg, från användning av sterila tandpetare till variationer i sammansättningen av odlingsmediet där mikroberna de studerade var beredda att växa.

Stammisoleringstekniker

För närvarande har alla tekniker utvecklats och använts av dessa forskare och några mer moderna tekniker samlats i 6 olika typer, som är:

- Repor, repor eller repor : med ett fint och spetsigt instrument berörs den plats där mikroorganismen hittas (särskilt för kulturer som odlas in vitro i fast medium). Ett sterilt näringsrikt fast medium repas med slutet med vilken mikroorganismen berördes.

- Nedsänkning eller fusion i mediet : ett litet prov av mikrober tas (det kan vara som det som tagits i den tidigare tekniken) och det placeras i tillväxtmediet i flytande tillstånd, agar tillsätts för att stelna och vänta på att det svalnar. Kolonier kommer endast att ses när mikroorganismen är högt utvecklad.

- Serieutspädningar : ett prov från den ursprungliga platsen där arten samlades ut späds i följd i ett sterilt medium fritt från andra mikroorganismer. Utspädningar "utsädes" på fasta media och kolonier förväntas dyka upp.

- Exklusiva kulturmedier : det här är kulturmedier som endast tillåter tillväxt av typen av intresse; det vill säga den har komponenter eller näringsämnen som endast gör det möjligt att isolera stamens tillväxt.

- Manuell eller mekanisk separering : ett litet prov av mikroben som ska isoleras placeras och genom ett mikroskop försöker man separera en enskild individ av arten från resten av individerna som omger den.

Vissa av dessa tekniker är lättare att använda än andra. Men forskare använder dem enligt de biologiska egenskaperna hos studiens arter.

referenser

1. De Kruif, P. (1996). Mikrojägare. Houghton Mifflin Harcourt.
2. Dijkshoorn, L., Ursing, BM, & Ursing, JB (2000). Stam, klon och art: kommenterar tre grundläggande begrepp i bakteriologi. Journal of medical microbiology, 49 (5), 397-401.
3. Marx, V. (2016). Mikrobiologi: vägen till stamnivåidentifiering. Naturmetoder, 13 (5), 401-404.
4. Willey, JM, Sherwood, L., & Woolverton, CJ (2009). Prescotts principer för mikrobiologi. Boston (MA): McGraw-Hill Higher Education.
5. Williams, JA (red.). (2011). Strain engineering: metoder och protokoll (vol. 765, s. 389-407). New York: Humana Press.