ЩАМ (МИКРОБЕН): ХАРАКТЕРИСТИКИ, ИДЕНТИФИКАЦИЯ, ИЗОЛАЦИЯ - БИОЛОГИЯ - 2025

А микробен щам е набор от потомството от един микробен изолат, който се отглежда в чиста среда и обикновено се състои от поредица от организми, които произтичат от същото начално колонията.

Един щам също представлява набор от индивиди от популация от микробен вид, които споделят определени фенотипични и / или генотипични характеристики, които леко го разграничават от други от същия вид, но чиито разлики не са достатъчни, за да бъдат категоризирани като различни видове.

Снимка на чашка на Петри със солидна културална среда, допълнена с антибиотици, при които растат устойчиви микроби (Източник: Microrao / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) през Wikimedia Commons)

Щамът е "основата" за всяко микробиологично изследване, тъй като гарантира на учените, че параметрите и характеристиките, които се изследват за един вид микроби, са специфични само за този вид. В допълнение, това им позволява да осигурят по определен начин възпроизводимостта на разследванията.

Например за таксономичните изследвания в микробиологията първата цел е да се получи „щамът“ на организма, който да бъде класифициран, тъй като по този начин е възможно точно да се дефинират всяка от таксономичните характеристики, които диференцират този подмножество в от популация от един вид от всеки друг вид микроби.

Щамът позволява даден вид микроби да се поддържа жив и изолиран in vitro за дълги периоди от време, тоест далеч от естествената му среда. Могат да се получат щамове на много микроорганизми от различни видове, като бактерии, гъбички, вируси, най-различни протозои, водорасли.

За поддържане на щамовете те трябва да се държат в строга изолация, което избягва контакта да има контакт с всяко замърсяващо средство, като гъбични спори или с някакъв външен агент на микроорганизми.

Характеристики на деформация

Всички щамове, независимо от вида на микроорганизма (вида), който представляват, трябва да отговарят на някои основни параметри, сред които са:

- Те трябва да са стабилни генетични линии или да имат висока генетична вярност

Важно е всички индивиди, които остават в културната среда, да са максимално близки един до друг, генетично казано. Тоест, всички те произлизат от един и същ индивид или поне от едно и също население.

- Те трябва да бъдат лесни за поддържане или отглеждане

Хората, принадлежащи към щам, трябва да бъдат лесни за поддръжка в ин витро среда. С други думи, не всички микроби са способни да се изолират от естествената си среда. Ако те са трудни за отглеждане във външни среди, тяхната биология може лесно да бъде променена с минимални промени в средата, в която се държат изолирани в лабораторията.

- Те трябва да имат бърз растеж и развитие при оптимални условия

Ако изолираните микроби не се развиват бързо в културната среда, използвана за тази цел, те могат да бъдат трудни за запазване за изследване, тъй като могат да изчерпват хранителните вещества в средата си, да променят фазата си или да компрометират оцеляването си при тези условия., - Те трябва да представят определени характеристики и параметри

Един щам от изолирани микроорганизми трябва да има общи характеристики, които го свързват идентично и конкретно с индивиди, които са идентични с него. Тези характеристики трябва да са постоянни във времето.

- Лесен за работа

По принцип щамовете, използвани в рутинните изследвания, не изискват прекалено строги или сложни инструменти или протоколи. Това гарантира, че студентите и новите изследователи могат да поддържат непрекъснатостта на обучението във времето.

документ за самоличност

Молекулярна идентификация

Има различни методи за идентифициране на току-що изолиран щам. Понастоящем обаче най-точната, бърза и лесна техника за определяне на идентичността на почти всеки вид е анализът на няколко области от генетичните последователности, съставляващи генома на индивида.

Обикновено тези анализи се извършват чрез амплифициране на специфични участъци от ДНК с PCR техниката (полимеразна верижна реакция). Тези техники варират в зависимост от ръба, семейството и вида на микроорганизма, чиято идентичност е желана. Тези региони обикновено са:

- Регионите, които кодират рибозомни РНК

- Гените, които кодират протеиновите субединици, които участват в дишането (особено ако организмът е аеробен)

- Генетичният регион, който кодира актинови микрофиламенти (част от цитоскелета)

- Някои генетични региони на хлоропласта или протеиновите субединици, които участват във фотосинтезата (за някои водорасли и цианобактерии и за всички растения)

След като тези фрагменти на генома са успешно амплифицирани, те се секвенират, за да се определи редът на нуклеотидите, които съставляват тези области на генома. Това става чрез техники NGS (Next Generation Sequisting) със специализирано оборудване, известно като секвентори.

Секвенционираните региони се сравняват с вече описаните по-горе последователности от микроорганизми, което е възможно чрез използване например на базата данни, която е депозирана на уебсайта на GenBank (https: // www. ncbi.nlm.nih.gov/genbank/).

Морфологична идентификация

В лаборатории, които нямат инструменти за молекулярна биология за анализ на генетични характеристики, се използват други фенотипни параметри за идентифициране на щамовете на много микроорганизми. За пореден път изследваните фенотипни характеристики варират в зависимост от организма, тила, семейството и разглежданите видове. Сред тези параметри се изучават:

- Морфологичните характеристики на микроба в хранителната среда. Наблюдават се функции като: цвят, форма, текстура, вид растеж, наред с други аспекти.

- Анализ на метаболитни продукти с помощта на биохимични инструменти. Изучава се производството на вторични метаболити, отделени химически съединения.

- Характеризиране и кристализация на протеини. Вътрешните протеини на микроорганизмите се извличат и изучават независимо.

Характерното в микробиологичните изследвания е да се характеризират щамовете с двата вида идентификация, тоест както чрез морфологични наблюдения, така и чрез молекулен анализ.

Изолация на щамовете

Изолирането на щамовете включва няколко техники, които също се използват за отделяне на един вид микроби от друг. Способността да се изолира щамът на даден вид от значение е от съществено значение за точното определяне на неговите определящи характеристики.

Повечето техники за изолация на щама са създадени през 19 век от бащите на микробиологията Луи Пастьор и Робърт Кох. И двамата обсесивно се стремяха да получат чисти клетъчни култури (щамове) на изследваните от тях микроорганизми.

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

За да получат тези клетъчни култури, те изследвали голямо разнообразие от техники и инструменти, от използването на стерилни клечки за зъби до вариации в състава на хранителната среда, където микробите, които са изследвали, са били подготвени да растат.

Техники на изолация на щама

В момента всички техники, разработени и използвани от тези изследователи и някои по-модерни, са събрани в 6 различни типа, които са:

- драскотини, драскотини или драскотини: с помощта на фин и заострен инструмент се докосва мястото, където се намира микроорганизмът (особено за култури, отглеждани in vitro в твърда среда). Стерилна богата на хранителни вещества твърда среда се надраска с края, с който е докосван микроорганизмът.

- Потапяне или сливане в средата: взема се малка проба микроби (може да е като тази, взета в предишната техника) и се поставя вътре в растежната среда в течно състояние, добавя се агар за втвърдяване и изчакайте да изстине. Колониите ще се наблюдават само когато микроорганизмът е силно развит.

- Серийни разреждания: проба от първоначалното място, където е събран видът, се разрежда последователно в стерилна среда без други микроорганизми. Разтворите се "посяват" върху твърди среди и се очаква да се появят колонии.

- Изключителни културни медии: това са културни медии, които позволяват растеж само на вида на микроба от интерес; тоест той има компоненти или хранителни вещества, които само позволяват да се изолира растежът на щама.

- Ръчно или механично разделяне: поставя се малка проба от микроба, който трябва да бъде изолиран, и чрез микроскоп се прави опит за отделяне на един индивид от вида от останалите индивиди, които го заобикалят.

Някои от тези техники са по-лесни за използване от други. Изследователите обаче ги използват според биологичните характеристики на изследваните видове.

Препратки

1. De Kruif, P. (1996). Ловци на микроби. Хауфтън Мифлин Харкорт.
2. Dijkshoorn, L., Ursing, BM, & Ursing, JB (2000). Щам, клониране и видове: коментари за три основни понятия от бактериологията. Списание за медицинска микробиология, 49 (5), 397-401.
3. Маркс, В. (2016). Микробиология: пътят към идентифициране на ниво щам. Природни методи, 13 (5), 401-404.
4. Willey, JM, Sherwood, L., & Woolverton, CJ (2009). Прескот принципи на микробиологията. Бостън (Масачузетс): McGraw-Hill Висше образование.
5. Williams, JA (Ed.). (2011 г.). Щамово инженерство: методи и протоколи (том 765, стр. 389-407). Ню Йорк: Humana Press.