KANTA (MIKROBINEN): OMINAISUUDET, TUNNISTAMINEN, ERISTÄMINEN - BIOLOGIA - 2026

Mikrobikantaa on joukko jälkeläiset yhdestä mikrobien isolaatti, joka on kasvatettu puhdas väliaineessa ja on yleensä koostuu peräkkäin organismeja, jotka ovat peräisin samasta alkuperäisestä pesäkkeitä.

Kanta edustaa myös joukko mikrobilajin populaatiossa olevia yksilöitä, joilla on tietyt fenotyyppiset ja / tai genotyyppiset ominaisuudet, jotka erottavat sen hieman muista samoista lajeista, mutta joiden erot eivät riitä luokittelemaan niitä eri lajeiksi.

Valokuva Petri-maljasta, jossa on kiinteä viljelyalusta ja täydennetty antibiooteilla, missä resistentit mikrobit kasvavat (Lähde: Microrao / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) Wikimedia Commonsin kautta)

Kanta on "perusta" mille tahansa mikrobiologiselle tutkimukselle, koska se takaa tutkijoille, että mikrobelajiin tutkitut parametrit ja ominaisuudet ovat ominaisia ​​vain kyseiselle lajille. Lisäksi se antaa heille mahdollisuuden tietyllä tavalla varmistaa tutkimusten toistettavuus.

Esimerkiksi mikrobiologian taksonomisissa tutkimuksissa ensimmäinen tavoite on saada luokiteltavan organismin "kanta", koska tällä tavoin on mahdollista määritellä tarkkaan kaikki taksonomiset ominaisuudet, jotka erottavat tämän alajoukon sisällä minkä tahansa muun mikrobilajin yhden lajin populaatiosta.

Kannan avulla mikrobilaji voidaan pitää hengissä ja eristää in vitro pitkään, ts. Kaukana sen luonnollisesta ympäristöstä. Voidaan saada monen tyyppisiä mikro-organismeja, kuten bakteereja, sieniä, viruksia, alkueläimiä, leviä.

Kannien ylläpitämiseksi ne on pidettävä tiukasti eristettynä, jolloin vältetään kannan kosketus kontaminoivien aineiden, kuten sieni-itiöiden tai minkä tahansa ulkoisen mikro-organismin kanssa.

Kannan ominaisuudet

Kaikkien kantojen, niiden edustamien mikro-organismien tyypistä (lajeista) riippumatta, on täytettävä eräät perusparametrit, kuten:

- Niiden on oltava vakaita geneettisiä linjoja tai niiden on oltava korkea geenitarkkuus

On tärkeää, että kaikki viljelyväliaineessa pysyvät yksilöt ovat geneettisesti ottaen mahdollisimman lähellä toisiaan. Toisin sanoen ne kaikki ovat peräisin samasta yksilöstä tai ainakin samasta väestöstä.

- Niiden on oltava helppo ylläpitää tai kasvattaa

Kantaan kuuluvien yksilöiden on oltava helppo ylläpitää in vitro -ympäristössä. Toisin sanoen kaikki mikrobit eivät kykene eristymään luonnollisesta ympäristöstään. Jos näitä on vaikea kasvattaa ulkoisessa väliaineessa, niiden biologiaa voidaan helposti muuttaa muuttamalla ympäristöä, jossa niitä pidetään eristettynä laboratoriossa, pienin muutoksin.

- Heillä on oltava nopea kasvu ja kehitys optimaalisissa olosuhteissa

Jos eristetyt mikrobit eivät kehity nopeasti tähän tarkoitukseen käytetyssä elatusaineessa, niitä voi olla vaikea säilyttää tutkimusta varten, koska ne voivat tyhjentää ympäristön ravintoaineita, muuttaa vaihetta tai vaarantaa niiden selviytymisen näissä olosuhteissa..

- Niiden on esitettävä määritellyt ominaisuudet ja parametrit

Eristettyjen mikro-organismien kannalla on oltava yhteiset piirteet, jotka liittyvät siihen identtisesti ja spesifisesti yksilöihin, jotka ovat identtisiä sen kanssa. Näiden ominaisuuksien on oltava pysyviä ajan myötä.

- Helppo käsitellä

Yleensä rutiinitutkimuksissa käytettävät kannat eivät vaadi liian tiukkoja tai monimutkaisia ​​työkaluja tai protokollia. Tämä varmistaa, että sekä opiskelijat että uudet tutkijat voivat ylläpitää opintojen jatkuvuutta ajan myötä.

ID

Molekyylin tunnistaminen

Äskettäin eristetyn kannan tunnistamiseksi on olemassa erilaisia ​​menetelmiä. Nykyisin tarkin, nopea ja helppo tekniikka melkein minkä tahansa lajin identiteetin määrittämiseksi on yksilöiden genomin muodostavien geenisekvenssien muutaman alueen analysointi.

Yleensä nämä analyysit suoritetaan monistamalla DNA: n spesifiset alueet PCR-tekniikalla (polymeraasiketjureaktio). Nämä tekniikat vaihtelevat reunan, perheen ja mikro-organismin tyypin mukaan, jonka identiteettiä halutaan. Nämä alueet ovat yleensä:

- Alueet, jotka koodittavat ribosomaalisia RNA: ta

- Geenit, jotka koodaavat hengitykseen osallistuvia proteiiniyksiköitä (varsinkin jos organismi on aerobista)

- Geneettinen alue, joka koodaa aktiinimikrokuituja (osa sytoskeletonia)

- Jotkut kloroplasti- tai proteiini-alayksiköiden geneettiset alueet, jotka osallistuvat fotosynteesiin (joillekin leväille ja syanobakteereille ja kaikille kasveille)

Kun nämä genomifragmentit on monistettu onnistuneesti, ne sekvensoidaan nukleotidien järjestyksen määrittämiseksi, jotka muodostavat nämä genomialueet. Tämä tapahtuu NGS (Next Generation Sequencing) -tekniikoilla, erikoislaitteilla, joita kutsutaan sekvenssereiksi.

Sekvensoituja alueita verrataan aikaisemmin jo raportoituihin tämän tyyppisiin mikro-organismien sekvensseihin, mikä on mahdollista käyttämällä esimerkiksi tietokantaa, joka on talletettu GenBank-verkkosivustolle (https: // www. ncbi.nlm.nih.gov/genbank/).

Morfologinen tunnistaminen

Laboratorioissa, joissa ei ole molekyylibiologisia työkaluja geneettisten ominaisuuksien analysoimiseksi, käytetään monia fenotyyppisiä parametreja monien mikro-organismien kantojen tunnistamiseen. Jälleen kerran tutkitut fenotyyppiset ominaisuudet vaihtelevat organismin, perimän, perheen ja tarkasteltavien lajien mukaan. Näistä parametreistä tutkitaan:

- Viljelyalustassa olevan mikrobin morfologiset ominaisuudet. Ominaisuuksia, kuten: väri, muoto, rakenne, kasvutyyppi, huomioidaan muun muassa.

- Metabolisten tuotteiden analyysi biokemiallisin välinein. Toissijaisten metaboliittien, muun muassa erittyvien kemiallisten yhdisteiden, tuotantoa tutkitaan.

- Proteiinien karakterisointi ja kiteytys. Mikro-organismien sisäiset proteiinit uutetaan ja tutkitaan itsenäisesti.

Mikrobiologisissa tutkimuksissa tyypillinen asia on suorittaa kantojen karakterisointi molemmilla tunnistustyypeillä, toisin sanoen sekä morfologisten havaintojen että molekyylianalyysien avulla.

Kantojen eristäminen

Kantojen eristämiseen kuuluu useita tekniikoita, joita käytetään myös erottamaan mikrobeja yksi laji toisesta. Kyky eristää kiinnostavan lajin kanta on välttämätöntä sen määrittelevien ominaisuuksien täsmällisen määrittämiseksi.

Suurin osa kannan eristysmenetelmistä luotiin 1800-luvulla mikrobiologian isien Louis Pasteurin ja Robert Kochin toimesta. Molemmat yrittivät pakkomielle hankkia tutkittujen mikro-organismien puhtaita soluviljelmiä (kantoja).

Lähde: Sentebrinka / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) Wikimedia Commonsin kautta

Näiden soluviljelmien saamiseksi he tutkivat laajaa valikoimaa tekniikoita ja työkaluja, steriilien hammastikkujen käytöstä kasvatusväliaineen koostumuksen variaatioihin, joissa tutkitut mikrobit valmistettiin kasvamaan.

Kannan eristysmenetelmät

Tällä hetkellä kaikki näiden tutkijoiden kehittämät ja käyttämät tekniikat ja jotkut nykyaikaisemmat tekniikat on koottu kuuteen erityyppiseen tyyppiin, jotka ovat:

- Naarmut, naarmut tai naarmut: käyttämällä hienoa ja terävää instrumenttia, kohta, josta mikro-organismi löytyy, kosketaan (etenkin viljelmissä, joita kasvatetaan in vitro kiinteässä väliaineessa). Steriili ravinnepitoinen kiinteä väliaine naarmutetaan sen pään kanssa, jolla mikro-organismia kosketettiin.

- Upotus tai fuusio väliaineeseen: otetaan pieni näyte mikrobista (se voi olla kuin edellisessä tekniikassa otettu) ja se asetetaan kasvualustan sisään nestemäisessä tilassa, agaria lisätään kiinteytymiseen ja odota sen jäähtyvän. Pesäkkeet nähdään vasta, kun mikro-organismi on pitkälle kehittynyttä.

- Sarjalaimennokset: näyte alkuperäisestä alkuperäpaikasta, josta laji kerättiin, laimennetaan peräkkäin steriilissä väliaineessa, jossa ei ole muita mikro-organismeja. Laimennokset "siemennetään" kiinteille väliaineille ja pesäkkeiden odotetaan esiintyvän.

- Yksinoikeudella viljelyalustat: nämä ovat viljelyalustoja, jotka sallivat vain kiinnostavien mikrobien tyypin kasvun; ts. siinä on komponentteja tai ravintoaineita, jotka sallivat vain kannan kasvun eristämisen.

- Manuaalinen tai mekaaninen erottaminen: Pieni näyte eristettävästä mikrobista asetetaan ja mikroskoopin avulla yritetään erottaa yksi lajin yksilö muista yksilöistä, jotka sitä ympäröivät.

Jotkut näistä tekniikoista ovat helpompia käyttää kuin toiset. Tutkijat käyttävät niitä kuitenkin tutkimuslajien biologisten ominaisuuksien mukaan.

Viitteet

1. De Kruif, P. (1996). Mikrobi-metsästäjät. Houghton Mifflin Harcourt.
2. Dijkshoorn, L., Ursing, BM, ja Ursing, JB (2000). Kanta, klooni ja lajit: kommentit kolmeen bakteriologian peruskäsitteeseen. Journal of medical microbiology, 49 (5), 397-401.
3. Marx, V. (2016). Mikrobiologia: tie kannan tason tunnistamiseen. Luontomenetelmät, 13 (5), 401 - 404.
4. Willey, JM, Sherwood, L., ja Woolverton, CJ (2009). Prescottin mikrobiologian periaatteet. Boston (MA): McGraw-Hill -yliopisto.
5. Williams, JA (toim.). (2011). Kannan suunnittelu: menetelmät ja protokollat ​​(osa 765, s. 389 - 407). New York: Humana Press.