STAMME (MIKROBIELL): EGENSKAPER, IDENTIFISERING, ISOLASJON - BIOLOGI - 2026

En mikrobiell stamme er settet med etterkommere fra et enkelt mikrobielt isolat, som dyrkes i et rent medium og vanligvis består av en rekke organismer som stammer fra den samme innledende kolonien.

En stamme representerer også et sett av individer av en populasjon av en mikrobiell art som deler visse fenotypiske og / eller genotype egenskaper som skiller den litt fra andre av samme art, men hvis forskjeller ikke er nok til å kategorisere dem som forskjellige arter.

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

Stammen er "grunnlaget" for enhver mikrobiologisk studie, ettersom den garanterer forskere at parametrene og egenskapene som er undersøkt om en mikrobeartsart kun er spesifikke for den arten. I tillegg tillater det dem å sikre på en viss måte reproduserbarheten av undersøkelsene.

For for eksempel taksonomiske studier i mikrobiologi er det første målet å oppnå "belastningen" av organismen som skal klassifiseres, siden det på denne måten er mulig å presist definere hver av de taksonomiske karakteristikkene som skiller denne undergruppen innenfor av en bestand av en art av en hvilken som helst annen mikrobearter.

Stammen gjør at en art av mikrobe kan holdes i live og isoleres in vitro i lange perioder, det vil si langt fra dets naturlige miljø. Stammer av mange mikroorganismer av forskjellige typer kan fås, for eksempel bakterier, sopp, virus, protosoer, alger, blant andre.

For å opprettholde stammene, må de holdes i streng isolering, noe som unngår at stammen har kontakt med ethvert forurensningsmiddel, så som soppsporer eller noe eksternt mikroorganismemiddel.

Sil egenskaper

Alle stammer, uavhengig av hvilken type mikroorganisme (arten) de representerer, må oppfylle noen grunnleggende parametere, blant dem er:

- De må være stabile genetiske linjer eller ha høy genetisk troskap

Det er viktig at alle individer som holder seg innenfor kulturmediet er så nærme hverandre som mulig, genetisk sett. Det vil si at de alle stammer fra samme individ eller i det minste fra samme befolkning.

- De må være enkle å vedlikeholde eller vokse

Personer som tilhører en stamme, må være enkle å vedlikeholde i et in vitro-miljø. Med andre ord, ikke alle mikrober er i stand til å isolere seg fra sitt naturlige miljø. Hvis disse er vanskelige å dyrke i eksterne medier, kan biologien deres lett endres med minimale endringer i miljøet der de holdes isolert i laboratoriet.

- De må ha rask vekst og utvikling under optimale forhold

Hvis isolerte mikrober ikke utvikler seg raskt i kulturmediet som brukes til dette formålet, kan de være vanskelige å bevare for studier, da de kan tømme næringsstoffer fra omgivelsene, endre fase eller svekke overlevelsen under disse forholdene. .

- De må presentere definerte egenskaper og parametere

En stamme av isolerte mikroorganismer må ha felles egenskaper som forholder den identisk og spesifikt til individer som er identiske med den. Disse egenskapene må være konstante over tid.

- Lett å håndtere

Generelt krever ikke stammene som brukes i rutinemessige undersøkelser, for strenge eller kompliserte verktøy eller protokoller. Dette sikrer at både studenter og nye forskere kan opprettholde kontinuiteten i studiene over tid.

ID

Molekylær identifikasjon

Det er forskjellige metoder for å identifisere en nylig isolert stamme. Imidlertid er den mest nøyaktige, raske og enkle teknikken for å bestemme identiteten til nesten enhver art, analysen av noen få regioner av de genetiske sekvensene som utgjør individets genom.

Vanligvis blir disse analysene utført ved å amplifisere spesifikke regioner av DNA med PCR-teknikken (Polymerase Chain Reaction). Disse teknikkene varierer i henhold til kanten, familien og typen mikroorganisme hvis identitet er ønsket. Disse regionene er generelt:

- Regionene som koder for ribosomale RNA

- Generene som koder for proteinsubenhetene som deltar i respirasjon (spesielt hvis organismen er aerob)

- Den genetiske regionen som koder for aktinmikrofilamenter (del av cytoskjelettet)

- Noen genetiske regioner i kloroplasten eller proteinsubenhetene som deltar i fotosyntesen (for noen alger og cyanobakterier og for alle planter)

Når disse genomfragmentene er blitt amplifisert, blir de sekvensert for å bestemme rekkefølgen på nukleotidene som utgjør disse områdene i genomet. Dette gjøres gjennom NGS (Next Generation Sequencing) teknikker med spesialisert utstyr kjent som sequencers.

De sekvenserte regionene blir sammenlignet med sekvensene av mikroorganismer av denne typen som allerede er rapportert tidligere, noe som er mulig ved å bruke for eksempel databasen som er deponert på GenBank nettsted (https: // www. ncbi.nlm.nih.gov/genbank/).

Morfologisk identifikasjon

I laboratorier som ikke har molekylærbiologisk verktøy for å analysere genetiske egenskaper, brukes andre fenotypiske parametere for å identifisere stammene til mange mikroorganismer. Nok en gang varierer de fenotypiske egenskapene som blir studert avhengig av organismen, filylen, familien og arten som er vurdert. Blant disse parametrene er studert:

- De morfologiske egenskapene til mikroben i kulturmediet. Funksjoner som: farge, form, tekstur, veksttype, blant andre aspekter blir observert.

- Analyse av metabolske produkter ved hjelp av biokjemiske verktøy. Produksjonen av blant annet sekundære metabolitter, utskilt kjemiske forbindelser, studeres.

- Karakterisering og krystallisering av proteiner. De indre proteiner av mikroorganismer ekstraheres og studeres uavhengig.

Den typiske tingen i mikrobiologiske studier er å utføre karakterisering av stammene med begge typer identifikasjon, det vil si både gjennom morfologiske observasjoner og molekylær analyse.

Isolering av stammer

Stammeisolering innebærer forskjellige teknikker som også brukes til å skille en art av mikrob fra en annen. Evnen til å isolere stammen av en art av interesse er avgjørende for nøyaktig å bestemme dens definerende egenskaper.

De fleste stammeisolasjonsteknikker ble opprettet i løpet av 1800-tallet av fedrene til mikrobiologien Louis Pasteur og Robert Koch. Begge prøvde obsessivt å oppnå rene cellekulturer (stammer) av mikroorganismer de studerte.

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

For å oppnå disse cellekulturene utforsket de en rekke teknikker og verktøy, fra bruk av sterile tannpirkere til variasjoner i sammensetningen av kulturmediene der mikrober de studerte var forberedt på å vokse.

Stammeisolasjonsteknikker

For tiden er alle teknikkene utviklet og brukt av disse forskerne og noen mer moderne teknikker blitt samlet i 6 forskjellige typer, som er:

- Riper, riper eller riper : ved hjelp av et fint og spiss instrument berøres stedet der mikroorganismen er funnet (spesielt for kulturer dyrket in vitro i fast medium). Et sterilt, næringsrikt fast medium blir riper med enden som mikroorganismen ble berørt med.

- Fordypning eller fusjon i mediet : en liten prøve av mikrober blir tatt (det kan være som den som ble tatt i forrige teknikk) og den blir plassert inne i vekstmediet i flytende tilstand, agar blir tilsatt for å stivne og vent på at den blir avkjølt. Kolonier vil bare bli sett når mikroorganismen er høyt utviklet.

- Seriefortynninger : en prøve fra det opprinnelige stedet der arten ble samlet, fortynnes fortløpende i et sterilt medium fritt for andre mikroorganismer. Fortynninger blir "seedet" på faste medier og kolonier forventes å vises.

- Eksklusive kulturmedier : dette er kulturmedier som tillater vekst av bare den type mikrob av interesse; det vil si at den har komponenter eller næringsstoffer som bare lar veksten av stammen isoleres.

- Manuell eller mekanisk separasjon : en liten prøve av mikroben som skal isoleres plasseres, og gjennom et mikroskop blir det forsøkt å skille et enkelt individ av arten fra resten av individene som omgir den.

Noen av disse teknikkene er lettere å bruke enn andre. Imidlertid bruker forskere dem i henhold til de biologiske egenskapene til undersøkelsesarten.

referanser

1. De Kruif, P. (1996). Mikrobejegere. Houghton Mifflin Harcourt.
2. Dijkshoorn, L., Ursing, BM, & Ursing, JB (2000). Stamme, klon og arter: kommenterer tre grunnleggende begreper innen bakteriologi. Journal of medisinsk mikrobiologi, 49 (5), 397-401.
3. Marx, V. (2016). Mikrobiologi: veien til belastningsidentifisering. Naturmetoder, 13 (5), 401-404.
4. Willey, JM, Sherwood, L., & Woolverton, CJ (2009). Prescott sine prinsipper for mikrobiologi. Boston (MA): McGraw-Hill Higher Education.
5. Williams, JA (red.). (2011). Strain engineering: metoder og protokoller (Vol. 765, s. 389-407). New York: Humana Press.