ШТАММ (МИКРОБНЫЙ): ХАРАКТЕРИСТИКА, ИДЕНТИФИКАЦИЯ, ВЫДЕЛЕНИЕ - БИОЛОГИЯ - 2025

Бактериальный штамм представляет собой набор потомков от одного микробного изолята, который выращивает в чистой среде , и обычно состоит из последовательности организмов , полученных из одной и той же начальной колонии.

Штамм также представляет собой набор особей популяции одного вида микробов, которые разделяют определенные фенотипические и / или генотипические характеристики, которые слегка отличают его от других представителей того же вида, но различия которых недостаточны, чтобы отнести их к разным видам.

Фотография чашки Петри с твердой питательной средой, дополненной антибиотиками, на которой растут устойчивые микробы (Источник: Microrao / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) через Wikimedia Commons)

Штамм является «основой» любого микробиологического исследования, поскольку он гарантирует ученым, что параметры и характеристики, которые исследуются в отношении определенного вида микроба, специфичны только для этого вида. Кроме того, это позволяет им определенным образом обеспечивать воспроизводимость исследований.

Например, для таксономических исследований в микробиологии первая цель состоит в том, чтобы получить «штамм» организма, подлежащего классификации, поскольку таким образом можно точно определить, какие из таксономических характеристик, которые дифференцируют эту подгруппу в пределах популяции одного вида любого другого вида микроба.

Штамм позволяет поддерживать жизнь и изолировать вид микробов in vitro в течение длительных периодов времени, то есть вдали от естественной среды обитания. Могут быть получены штаммы многих микроорганизмов разных типов, таких как бактерии, грибы, вирусы, простейшие, водоросли и другие.

Для поддержания штаммов они должны содержаться в строгой изоляции, чтобы избежать контакта штамма с любыми загрязняющими агентами, такими как споры грибов или любые внешние микроорганизмы.

Характеристики штамма

Все штаммы, независимо от типа (вида) микроорганизмов, которые они представляют, должны соответствовать некоторым основным параметрам, среди которых:

- Они должны быть стабильными генетическими линиями или иметь высокую генетическую достоверность.

Важно, чтобы все особи, находящиеся в культуральной среде, были как можно ближе друг к другу с генетической точки зрения. То есть все они происходят от одного человека или, по крайней мере, от одной и той же популяции.

- Их должно быть легко поддерживать или выращивать

Лица, принадлежащие к штамму, должны легко поддерживаться в среде in vitro. Другими словами, не все микробы способны изолироваться от естественной среды обитания. Если их трудно выращивать во внешней среде, их биологию можно легко изменить с минимальными изменениями среды, в которой они содержатся изолированно в лаборатории.

- Они должны быстро расти и развиваться в оптимальных условиях.

Если изолированные микробы не развиваются быстро в культуральной среде, используемой для этой цели, их может быть трудно сохранить для изучения, поскольку они могут истощить питательные вещества в своей среде, изменить фазу или поставить под угрозу свое выживание в этих условиях. ,

- Они должны иметь определенные характеристики и параметры.

Штамм изолированных микроорганизмов должен обладать общими характеристиками, которые идентично связывают его с идентичными ему индивидуумами. Эти характеристики должны быть постоянными во времени.

- Прост в обращении

В общем, штаммы, используемые в рутинных исследованиях, не требуют чрезмерно строгих или сложных инструментов или протоколов. Это гарантирует, что и студенты, и новые исследователи могут поддерживать непрерывность обучения с течением времени.

МНЕ БЫ

Молекулярная идентификация

Существуют разные методы идентификации вновь выделенного штамма. Однако в настоящее время наиболее точным, быстрым и простым методом определения идентичности практически любого вида является анализ нескольких участков генетических последовательностей, составляющих геном человека.

Обычно эти анализы проводят путем амплификации определенных участков ДНК с помощью метода ПЦР (полимеразная цепная реакция). Эти методы различаются в зависимости от края, семейства и типа микроорганизма, идентичность которого требуется. Эти регионы обычно:

- Области, кодирующие рибосомные РНК

- Гены, кодирующие белковые субъединицы, участвующие в дыхании (особенно если организм является аэробным)

- Генетическая область, которая кодирует микрофиламенты актина (часть цитоскелета)

- Некоторые генетические области хлоропластов или белковых субъединиц, которые участвуют в фотосинтезе (для некоторых водорослей и цианобактерий и для всех растений)

После успешной амплификации этих фрагментов генома их секвенируют, чтобы определить порядок нуклеотидов, составляющих эти области генома. Это делается с помощью методов NGS (секвенирование следующего поколения) со специализированным оборудованием, известным как секвенсоры.

Секвенированные области сравниваются с последовательностями микроорганизмов этого типа, о которых уже сообщалось ранее, что возможно при использовании, например, базы данных, размещенной на веб-сайте GenBank (https: // www. ncbi.nlm.nih.gov/genbank/).

Морфологическая идентификация

В лабораториях, не имеющих инструментов молекулярной биологии для анализа генетических характеристик, другие фенотипические параметры используются для идентификации штаммов многих микроорганизмов. И снова изучаемые фенотипические характеристики различаются в зависимости от организма, типа, семейства и рассматриваемых видов. Среди этих параметров изучаются:

- Морфологические характеристики микроба в питательной среде. Наблюдаются такие особенности, как: цвет, форма, текстура, тип роста, среди других аспектов.

- Анализ продуктов обмена с помощью биохимических инструментов. Изучено производство вторичных метаболитов, выделяемых из организма химических соединений.

- Характеристика и кристаллизация белков. Внутренние белки микроорганизмов извлекаются и изучаются независимо.

Типичная вещь в микробиологических исследованиях - это характеристика штаммов с обоими типами идентификации, то есть как с помощью морфологических наблюдений, так и с помощью молекулярного анализа.

Выделение штаммов

Выделение штаммов включает несколько методов, которые также используются для отделения одного вида микроба от другого. Способность изолировать штамм интересующего вида важна для точного определения его определяющих характеристик.

Большинство методов выделения штаммов были созданы в 19 веке отцами микробиологии Луи Пастером и Робертом Кохом. Оба были одержимы стремлением получить чистые культуры клеток (штаммы) изучаемых ими микроорганизмов.

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

Чтобы получить эти культуры клеток, они исследовали широкий спектр методов и инструментов, от использования стерильных зубочисток до вариаций в составе питательной среды, в которой изучаемые ими микробы были подготовлены для роста.

Методы изоляции штаммов

В настоящее время все методы, разработанные и используемые этими исследователями, а также некоторые более современные, собраны в 6 различных типах, а именно:

- Царапины, царапины или царапины : тонким заостренным инструментом прикоснитесь к месту обнаружения микроорганизма (особенно для культур, выращенных in vitro на твердой среде). Стерильную, богатую питательными веществами твердую среду царапают концом, которым касался микроорганизм.

- Погружение или сплавление в среду : берется небольшой образец микробов (он может быть похож на образец, взятый в предыдущем методе), и он помещается в среду роста в жидком состоянии, добавляется агар для затвердевания и подождите, пока он остынет. Колонии будут видны только тогда, когда микроорганизм сильно развит.

- Серийные разведения : образец из исходного места, где был собран вид, последовательно разбавляют в стерильной среде, свободной от других микроорганизмов. Разведения «засевают» на твердую среду, и ожидается появление колоний.

- Эксклюзивные питательные среды: это питательные среды, которые позволяют выращивать только интересующий тип микробов; то есть в нем есть компоненты или питательные вещества, которые позволяют изолировать только рост штамма.

- Ручное или механическое разделение : помещается небольшой образец выделяемого микроба и с помощью микроскопа делается попытка отделить отдельную особь этого вида от остальных людей, которые ее окружают.

Некоторые из этих методов легче использовать, чем другие. Однако исследователи используют их в соответствии с биологическими характеристиками изучаемого вида.

Ссылки

1. Де Круиф П. (1996). Охотники за микробами. Houghton Mifflin Harcourt.
2. Дийксхорн, Л., Урсинг, Б.М., и Урсинг, Дж. Б. (2000). Штамм, клон и виды: комментарии к трем основным концепциям бактериологии. Журнал медицинской микробиологии, 49 (5), 397-401.
3. Маркс В. (2016). Микробиология: путь к идентификации на уровне штаммов. Природные методы, 13 (5), 401-404.
4. Уилли, Дж. М., Шервуд, Л., и Вулвертон, К. Дж. (2009). Принципы микробиологии Прескотта. Бостон (Массачусетс): Высшее образование Макгроу-Хилл.
5. Уильямс, Дж. А. (Ред.). (2011). Штамм-инженерия: методы и протоколы (том 765, стр. 389-407). Нью-Йорк: Humana Press.