ШТАМ (МІКРОБНИЙ): ХАРАКТЕРИСТИКИ, ІДЕНТИФІКАЦІЯ, ІЗОЛЯЦІЯ - БІОЛОГІЯ - 2025

Бактеріальний штам являє собою набір нащадків від одного мікробного ізоляту, який вирощує в чистому середовищі , і зазвичай передбачає поетапну серію організмів , які випливають з однієї і тієї ж початкової колонії.

Штам також являє собою сукупність особин популяції мікробного виду, які поділяють певні фенотипічні та / або генотипічні характеристики, що дещо відрізняють його від інших того ж виду, але відмінностей яких недостатньо, щоб класифікувати їх як різних видів.

Фотографія чашки Петрі з твердим культуральним середовищем, доповнена антибіотиками, де ростуть стійкі мікроби (Джерело: Microrao / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) через Wikimedia Commons)

Штам є «основою» для будь-якого мікробіологічного дослідження, оскільки він гарантує вченим, що параметри та характеристики, які досліджуються щодо виду мікроба, є специфічними лише для цього виду. Крім того, це дозволяє їм певним чином забезпечити відтворюваність розслідувань.

Наприклад, для таксономічних досліджень в мікробіології першою метою є отримання «штаму» організму, який підлягає класифікації, оскільки таким чином можна точно визначити кожну з таксономічних характеристик, що диференціюють цей підмножина в межах популяції одного виду будь-якого іншого виду мікроба.

Штам дозволяє виду мікроба тримати живий і ізолювати in vitro тривалий час, тобто далеко від природного середовища. Можна отримати штами багатьох мікроорганізмів різних типів, таких як бактерії, грибки, віруси, найпростіші, водорості серед інших.

Для утримання штамів їх слід утримувати в суворій ізоляції, що дозволяє уникнути контакту штаму з будь-яким забруднюючим агентом, таким як грибкові спори або будь-який зовнішній збудник мікроорганізмів.

Характеристики деформації

Усі штами, незалежно від типу мікроорганізму (виду), який вони представляють, повинні відповідати деяким основним параметрам, серед яких:

- Вони повинні бути стабільними генетичними лініями або мати високу генетичну вірність

Важливо, щоб усі особи, які перебувають у культуральному середовищі, були максимально наближені один до одного, генетично кажучи. Тобто всі вони походять від однієї і тієї ж особи або, принаймні, з однієї і тієї ж сукупності.

- Вони повинні бути простими в обслуговуванні або зростанні

Особи, які належать до штаму, повинні легко утримуватися в умовах in vitro. Іншими словами, не всі мікроби здатні ізолюватися від свого природного середовища. Якщо їх важко виростити у зовнішніх середовищах, їх біологію можна легко змінити з мінімальними змінами середовища, в якому їх утримують ізольовано в лабораторії.

- Вони повинні мати швидкий ріст і розвиток в оптимальних умовах

Якщо ізольовані мікроби не розвиваються швидко в культуральному середовищі, використовуваному для цієї мети, їх може бути важко зберегти для дослідження, оскільки вони можуть виснажити поживні речовини в їхньому середовищі, змінити фазу або поставити під загрозу їх виживання в цих умовах. .

- Вони повинні представляти визначені характеристики та параметри

Штам ізольованих мікроорганізмів повинен мати загальні характеристики, які пов'язують його однаково та конкретно з ідентичними йому особами. Ці характеристики повинні бути постійними з часом.

- Легкий в обробці

Взагалі штами, що застосовуються в рутинних дослідженнях, не вимагають надто суворих або складних інструментів чи протоколів. Це гарантує, що і студенти, і нові дослідники можуть підтримувати безперервність навчання з часом.

Посвідчення особи

Молекулярна ідентифікація

Існують різні методи ідентифікації щойно виділеного штаму. Однак на даний момент найбільш точною, швидкою та легкою методикою визначення ідентичності майже будь-якого виду є аналіз кількох областей генетичних послідовностей, що складають геном особини.

Зазвичай ці аналізи проводять шляхом ампліфікації конкретних ділянок ДНК за допомогою методу ПЛР (полімеразна ланцюгова реакція). Ці методи залежать від краю, родини та типу мікроорганізму, особистість якого бажана. Ці регіони, як правило:

- регіони, що кодують рибосомальні РНК

- Гени, що кодують білкові субодиниці, які беруть участь у диханні (особливо якщо організм аеробний)

- Генетична область, кодує мікрофіламенти актину (частина цитоскелету)

- Деякі генетичні райони хлоропласта або білкових субодиниць, які беруть участь у фотосинтезі (для деяких водоростей та ціанобактерій та для всіх рослин)

Після того, як ці фрагменти геному були успішно ампліфіковані, вони секвенуються для визначення порядку нуклеотидів, що складають ці області геному. Це робиться за допомогою методів NGS (Next Generation Sequisting) із спеціалізованим обладнанням, відомим як секвенсери.

Послідовні регіони порівнюють із вже повідомленими раніше послідовностями мікроорганізмів цього типу, що можливо, використовуючи, наприклад, базу даних, яка розміщена на веб-сайті GenBank (https: // www. ncbi.nlm.nih.gov/genbank/).

Морфологічна ідентифікація

У лабораторіях, які не мають засобів молекулярної біології для аналізу генетичних характеристик, використовуються інші фенотипічні параметри для ідентифікації штамів багатьох мікроорганізмів. Ще раз фенотипічні характеристики, які вивчаються, змінюються залежно від організму, складу, родини та розглянутих видів. Серед цих параметрів вивчаються:

- Морфологічні характеристики мікроба в культуральному середовищі. Серед інших аспектів спостерігаються такі особливості, як: колір, форма, фактура, тип росту.

- Аналіз продуктів обміну речовин за допомогою біохімічних засобів. Вивчається виробництво вторинних метаболітів, виділених хімічних сполук, серед інших.

- Характеристика та кристалізація білків. Внутрішні білки мікроорганізмів витягуються та вивчаються самостійно.

Типовим для мікробіологічних досліджень є проведення характеристик штамів з обома типами ідентифікації, тобто як шляхом морфологічних спостережень, так і молекулярного аналізу.

Виділення штамів

Виділення штамів передбачає кілька методик, які також використовуються для відділення одного виду мікроба від іншого. Здатність виділяти штам цікавого виду має важливе значення для точного визначення його визначальних характеристик.

Більшість методів ізоляції штамів були створені в 19 столітті батьками мікробіології Луї Пастером та Робертом Кохом. Обидва нав'язливо прагнули отримати чисті клітинні культури (штами) мікроорганізмів, які вони вивчали.

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

Для отримання цих клітинних культур вони досліджували широкий спектр методів та інструментів, від використання стерильних зубочисток до варіацій складу культурального середовища, де мікроби, які вони вивчали, були готові вирощувати.

Техніки ізоляції штамів

В даний час всі методи, розроблені та використані цими дослідниками та деякі більш сучасні, були зібрані у 6 різних типів, які є:

- Подряпини, подряпини або подряпини : за допомогою тонкого і загостреного інструменту торкаються місця, де виявляється мікроорганізм (особливо для культур, вирощених in vitro в твердому середовищі). Стерильним твердим середовищем, багатим поживними речовинами, подряпано кінець, яким торкнувся мікроорганізм.

- Занурення або злиття в середовищі : береться невелика проба мікробів (може бути подібно до попередньої методики) і поміщається всередину ростового середовища в рідкий стан, додається агар для затвердіння і зачекайте, поки воно охолоне. Колонії побачать лише тоді, коли мікроорганізм сильно розвинений.

- Серійні розведення : зразок з початкового місця, де був зібраний вид, розводять послідовно у стерильному середовищі, не містить інших мікроорганізмів. Розчини «засіваються» на тверді середовища і очікується поява колоній.

- Ексклюзивні культурні засоби масової інформації: це засоби масової інформації, які дозволяють вирощувати лише тип мікроба, що цікавить; тобто в ній є компоненти або поживні речовини, які дозволяють лише виділити ріст штаму.

- ручне або механічне розділення : поміщається невеликий зразок мікроба, який повинен бути виділений, і за допомогою мікроскопа робиться спроба відокремити одну особину виду від решти особин, які її оточують.

Деякі з цих прийомів простіші у використанні, ніж інші. Однак дослідники використовують їх відповідно до біологічних особливостей досліджуваного виду.

Список літератури

1. Де Кройф, П. (1996). Мисливські мисливці. Хафтон Міфлін Харкорт.
2. Діджкхорн, Л., Урсінг, БМ, І Урсінг, Дж. Б. (2000). Штам, клон та види: коментарі до трьох основних понять бактеріології. Журнал медичної мікробіології, 49 (5), 397-401.
3. Маркс, В. (2016). Мікробіологія: шлях до ідентифікації на деформаційному рівні. Природні методи, 13 (5), 401-404.
4. Willey, JM, Sherwood, L., & Woolverton, CJ (2009). Прескоттські принципи мікробіології. Бостон (Массачусетс): вища освіта МакГрау-Хілл.
5. Williams, JA (Ed.). (2011 р.). Штам-інженерія: методи та протоколи (т. 765, с. 389-407). Нью-Йорк: Humana Press.