CELMS (MIKROBS): RAKSTURLIELUMI, IDENTIFIKĀCIJA, IZOLĀCIJA - BIOLOĢIJA - 2025

Mikrobu celms ir kopa pēcnācējiem no vienas mikrobu izolāta, kas tiek audzētas tīrā nesējā un parasti sastāv no vairākiem secīgiem organismiem, kas izriet no tā paša sākotnējā kolonijā.

Celms apzīmē arī tādu mikrobu sugu populācijas indivīdu kopumu, kuriem ir noteiktas fenotipiskās un / vai genotipiskās īpašības, kas to nedaudz atšķir no citiem tās pašas sugas dzīvniekiem, bet kuru atšķirības nav pietiekamas, lai klasificētu tos kā dažādas sugas.

Fotoattēls ar Petri trauku ar cietu barotni, kas papildināta ar antibiotikām, kur aug rezistenti mikrobi (Avots: Microrao / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0), izmantojot Wikimedia Commons)

Celms ir jebkura mikrobioloģiskā pētījuma "pamats", jo tas zinātniekiem garantē, ka parametri un raksturlielumi, kurus izmeklē attiecībā uz mikrobu sugu, ir raksturīgi tikai šai sugai. Turklāt tas viņiem ļauj noteiktā veidā nodrošināt izmeklēšanas atkārtojamību.

Piemēram, taksonomijas pētījumos mikrobioloģijā pirmais mērķis ir iegūt klasificējamā organisma “celmu”, jo tādā veidā ir iespējams precīzi definēt katru no taksonomijas īpašībām, kas atšķir šo apakškopu no vienas sugas jebkuras citas mikroba sugas populācijas.

Celms ļauj mikrobu sugas ilgstoši uzturēt dzīvus un izolēt in vitro, tas ir, tālu no dabiskās vides. Var iegūt daudzu dažādu veidu mikroorganismu celmus, piemēram, baktērijas, sēnītes, vīrusus, vienšūņus, aļģes.

Celmu uzturēšanai tie jāuztur stingri izolēti, izvairoties no tā, ka celms nonāk saskarē ar jebkādiem piesārņotājiem, piemēram, sēnīšu sporām vai citiem ārējiem mikroorganismu ierosinātājiem.

Celma raksturojums

Visiem celmiem neatkarīgi no mikroorganismu veida (sugām), kurus tie pārstāv, jāatbilst dažiem pamatparametriem, starp kuriem ir:

- tām jābūt stabilām ģenētiskām līnijām vai ar augstu ģenētisko ticamību

Ir svarīgi, lai visi indivīdi, kas paliek barotnē, būtu pēc iespējas tuvāk viens otram, ģenētiski runājot. Tas ir, viņi visi nāk no viena indivīda vai vismaz no vienas populācijas.

- Viņiem jābūt viegli kopjamiem vai audzējamiem

Indivīdiem, kas pieder pie celma, jābūt viegli uzturējamiem in vitro vidē. Citiem vārdiem sakot, ne visi mikrobi spēj izolēties no savas dabiskās vides. Ja tos ir grūti audzēt ārējā vidē, to bioloģiju var viegli mainīt, veicot minimālas izmaiņas vidē, kurā tos laboratorijā tur izolēti.

- Viņiem ir jābūt straujai izaugsmei un attīstībai optimālos apstākļos

Ja šim mērķim izmantotajā barotnē izolēti mikrobi ātri neattīstās, tos var būt grūti saglabāt pētījumiem, jo ​​šajos apstākļos tie var novākt barības vielas no apkārtējās vides, mainīt fāzi vai apdraudēt to izdzīvošanu. .

- Tiem jāsniedz noteikti raksturlielumi un parametri

Izolētu mikroorganismu celmam jābūt kopīgām īpašībām, kas to saista identiski un īpaši ar indivīdiem, kuri tam ir identiski. Šīm īpašībām laika gaitā jābūt nemainīgām.

- viegli apstrādājams

Parasti rutīnas izmeklēšanā izmantotajiem celmiem nav nepieciešami pārāk stingri vai sarežģīti rīki vai protokoli. Tas nodrošina, ka gan studenti, gan jaunie pētnieki laika gaitā var saglabāt studiju nepārtrauktību.

ID

Molekulārā identifikācija

Jaunizolēta celma identificēšanai ir dažādas metodes. Tomēr šobrīd visprecīzākais, ātrākais un vieglākais paņēmiens gandrīz jebkura sugas identitātes noteikšanai ir dažu ģenētisko secību reģionu analīze, kas veido indivīda genomu.

Parasti šīs analīzes veic, amplificējot specifiskus DNS reģionus ar PCR metodi (polimerāzes ķēdes reakcija). Šīs metodes atšķiras atkarībā no malas, ģimenes un mikroorganismu veida, kuru identitāte ir vēlama. Šie reģioni parasti ir:

- Reģioni, kas kodē ribosomālas RNS

- gēni, kas kodē olbaltumvielu apakšvienības, kas piedalās elpošanā (īpaši, ja organisms ir aeroba)

- ģenētiskais reģions, kas kodē aktīna mikrošķiedras (daļa no citoskeleta)

- Daži hloroplastu vai olbaltumvielu apakšvienību ģenētiskie reģioni, kas piedalās fotosintēzē (dažām aļģēm un zilaļģēm un visiem augiem)

Kad šie genoma fragmenti ir veiksmīgi pastiprināti, tie tiek sakārtoti, lai noteiktu nukleotīdu secību, kas veido šos genoma reģionus. Tas tiek darīts, izmantojot NGS (Next Generation Sequencing) paņēmienus ar specializētu aprīkojumu, kas pazīstams kā sekvenci.

Secinātie reģioni tiek salīdzināti ar šāda veida mikroorganismu sekvencēm, par kurām jau ziņots iepriekš, un tas ir iespējams, izmantojot, piemēram, datu bāzi, kas tiek glabāta GenBank vietnē (https: // www. ncbi.nlm.nih.gov/genbank/).

Morfoloģiskā identifikācija

Laboratorijās, kurās nav molekulārās bioloģijas instrumentu ģenētisko īpašību analizēšanai, daudzu mikroorganismu celmu identificēšanai izmanto citus fenotipiskos parametrus. Atkal pētītās fenotipiskās īpašības mainās atkarībā no organisma, sugas, ģimenes un apskatītajām sugām. Starp šiem parametriem tiek pētīti:

- Mikroba morfoloģiskās īpašības barotnē. Starp citiem aspektiem tiek novērotas tādas īpašības kā krāsa, forma, faktūra, augšanas veids.

- Metabolisma produktu analīze, izmantojot bioķīmiskos rīkus. Cita starpā tiek pētīta sekundāro metabolītu, izdalīto ķīmisko savienojumu, ražošana.

- olbaltumvielu raksturojums un kristalizācija. Mikroorganismu iekšējie proteīni tiek ekstrahēti un pētīti neatkarīgi.

Mikrobioloģiskos pētījumos tipiska lieta ir veikt celmu raksturošanu ar abiem identifikācijas veidiem, tas ir, gan veicot morfoloģiskos novērojumus, gan veicot molekulāro analīzi.

Celmu izolēšana

Celmu izolēšana ietver vairākas metodes, kuras arī izmanto, lai atdalītu vienas mikrobu sugas no citām. Spēja izolēt interesējošās sugas celmu ir būtiska, lai precīzi noteiktu tā raksturīgās īpašības.

Lielāko daļu celmu izolēšanas paņēmienu 19. gadsimtā radīja mikrobioloģijas tēvi Luiss Pasteurs un Roberts Kohs. Abi obsesīvi centās iegūt tīras šūnu kultūras (celmus) no pētītajiem mikroorganismiem.

Avots: Sentebrinka / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0), izmantojot Wikimedia Commons

Lai iegūtu šīs šūnu kultūras, viņi izpētīja visdažādākos paņēmienus un instrumentus, sākot ar sterilu zobu bakstāmo izmantošanu un beidzot ar barotnes sastāva izmaiņām, kur tika sagatavoti audzētie mikrobi.

Celmu izolācijas metodes

Šobrīd visi šo pētnieku izstrādātie un izmantotie paņēmieni, kā arī daži modernāki paņēmieni ir apkopoti 6 dažādos veidos, kas ir:

- Skrambas, skrambas vai skrambas : izmantojot smalku un smailu instrumentu, tiek pieskarta mikroorganismu atrašanas vieta (īpaši kultūrām, kuras audzē in vitro cietā barotnē). Sterila barības vielām bagāta cieta barotne tiek saskrāpēta ar galu, ar kuru tika pieskāries mikroorganisms.

- Iegremdēšana vai saplūšana barotnē : ņem nelielu mikrobu paraugu (tas var būt līdzīgs iepriekšējam paņēmienam) un ievieto augšanas barotnē šķidrā stāvoklī, pievieno agaru, lai sacietētu un pagaidiet, kamēr tas atdziest. Kolonijas redzēs tikai tad, kad mikroorganisms būs augsti attīstīts.

- Sērijas atšķaidījumi : paraugu no oriģinālās vietas, kur suga tika savākta, pēc kārtas atšķaida sterilā barotnē, kurā nav citu mikroorganismu. Atšķaidījumi tiek "iesēti" uz cietas barotnes, un paredzams, ka parādīsies kolonijas.

- ekskluzīvi barotnes: tie ir barotnes, kas ļauj izaudzēt tikai interesējošos mikrobus; tas ir, tajā ir sastāvdaļas vai barības vielas, kas tikai ļauj izolēt celma augšanu.

- Manuāla vai mehāniska atdalīšana : ievieto nelielu izdalāmā mikroba paraugu un ar mikroskopa palīdzību mēģina atdalīt atsevišķu sugas indivīdu no pārējiem indivīdiem, kas to ieskauj.

Dažus no šiem paņēmieniem ir vieglāk izmantot nekā citus. Tomēr pētnieki tos izmanto atbilstoši pētījuma sugas bioloģiskajām īpašībām.

Atsauces

1. De Kruifs, P. (1996). Mikrobu mednieki. Houghton Mifflin Harcourt.
2. Dijkshoorn, L., Ursing, BM, & Ursing, JB (2000). Celms, klons un sugas: komentāri par trim bakterioloģijas pamatjēdzieniem. Medicīniskās mikrobioloģijas žurnāls, 49 (5), 397-401.
3. Markss, V. (2016). Mikrobioloģija: ceļš uz celma līmeņa noteikšanu. Dabas metodes, 13 (5), 401–404.
4. Vilejs, JM, Šervuds, L., un Vulvertons, CJ (2009). Preskota mikrobioloģijas principi. Bostona (MA): McGraw-Hill augstākā izglītība.
5. Viljamss, JA (Red.). (2011). Celmu inženierija: metodes un protokoli (765. sēj., 389. – 407. Lpp.). Ņujorka: Humana Press.