TÖRZS (MIKROBIÁLIS): JELLEMZŐK, AZONOSÍTÁS, IZOLÁLÁS - BIOLÓGIA - 2025

A mikrobiális törzs az egyetlen mikrobiális izolátum leszármazottainak halmaza, amelyet tiszta tápközegben termesztenek, és általában az azonos kezdeti kolóniából származó organizmusok sorozatából áll.

A törzs egy olyan mikrobiális faj populációjának egy sorát képviseli, amely bizonyos fenotípusos és / vagy genotípusos tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek kissé megkülönböztetik ugyanazon faj többi tagjától, de amelyek különbségei nem elégségesek ahhoz, hogy különféle fajokba sorolják őket.

Fénykép egy Petri-csészéből, szilárd tápközeggel, antibiotikumokkal kiegészítve, ahol rezisztens mikrobák nőnek (Forrás: Microrao / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) a Wikimedia Commons segítségével)

A törzs minden mikrobiológiai vizsgálat "alapja", mivel garantálja a tudósok számára, hogy a mikrobák egy fajával kapcsolatban vizsgált paraméterek és jellemzők csak az adott fajra vonatkoznak. Ezenkívül lehetővé teszi számukra, hogy bizonyos módon biztosítsák a vizsgálatok reprodukálhatóságát.

Például a mikrobiológiai taxonómiai tanulmányok során az első cél az osztályozandó szervezet "törzsének" megszerzése, mivel így pontosan meg lehet határozni azokat az összes taxonómiai jellemzőt, amelyek megkülönböztetik ezt az alcsoportot. az egyik faj populációjából, a többi mikroba fajból.

A törzs lehetővé teszi a mikrobák egy fajának életben tartását és in vitro izolálását hosszú ideig, azaz természetes környezetétől távol. Számos különféle típusú mikroorganizmus törzsét be lehet szerezni, például baktériumokat, gombákat, vírusokat, protozoákat, algákat.

A törzsek fenntartása érdekében azokat szigorúan elszigetelten kell tartani, ezáltal elkerülhető, hogy a törzs érintkezzen bármilyen szennyező anyaggal, például gombás spórával vagy bármilyen külső mikroorganizmus-szerrel.

Törzs jellemzői

Az összes törzsnek, függetlenül az általuk képviselt mikroorganizmus típusától (fajától), meg kell felelnie néhány alapvető paraméternek, köztük a következőknek:

- Stabil genetikai vonalaknak vagy nagy genetikai hűségűnek kell lenniük

Fontos, hogy a tápközegben maradó egyének genetikailag a lehető legközelebb álljanak egymáshoz. Vagyis mind ugyanazon egyénből származnak, vagy legalábbis ugyanabból a népességből származnak.

- Könnyű karbantartani vagy növekedni

A törzshez tartozó egyéneknek in vitro környezetben könnyen karbantarthatónak kell lenniük. Más szavakkal: nem minden mikroba képes elszigetelni magát természetes környezetétől. Ha ezeket nehéz termeszteni külső tápközegben, biológiájuk könnyen megváltoztatható, a környezet minimális változásával, amelyben laboratóriumban elkülönítve tartják őket.

- Optimális feltételek mellett gyors növekedésnek és fejlődésnek kell lennie

Ha az izolált mikrobák nem fejlődnek gyorsan az erre a célra használt tápközegben, akkor nehéz lehet őket megőrizni tanulmányozás céljából, mivel ezek a környezetben leépíthetik a tápanyagokat, megváltoztathatják a fázist, vagy veszélyeztethetik túlélésüket ilyen körülmények között..

- Meg kell adniuk a meghatározott jellemzőket és paramétereket

Az izolált mikroorganizmusok törzsének olyan közös tulajdonságokkal kell rendelkeznie, amelyek azonosak és kifejezetten az azzal azonos személyekhez kapcsolódnak. Ezeknek a jellemzőknek állandóaknak kell lenniük az idő múlásával.

- Könnyen kezelhető

Általában a rutin vizsgálatok során használt törzsek nem igényelnek túl szigorú vagy bonyolult eszközöket vagy protokollokat. Ez biztosítja, hogy mind a hallgatók, mind az új kutatók fenntartják a tanulmányok folyamatosságát az idő múlásával.

ID

Molekuláris azonosítás

Különböző módszerek vannak az újonnan izolált törzs azonosítására. Szinte bármilyen faj azonosságának meghatározására jelenleg a legpontosabb, gyorsabb és legegyszerűbb módszer az egyén genomját alkotó genetikai szekvenciák néhány régiójának elemzése.

Ezeket az analíziseket általában úgy végezzük, hogy a DNS specifikus régióit amplifikáljuk PCR módszerrel (polimeráz láncreakció). Ezek a technikák az él, a család és a kívánt mikroorganizmus típusától függően változnak. Ezek a régiók általában:

- A riboszomális RNS-eket kódoló régiók

- A géneket, amelyek kódolják a légzésben részt vevő fehérje alegységeket (különösen, ha a szervezet aerob)

- Az genetikai régió, amely az aktin mikrofilamentumokat kódolja (a citoszkeleton része)

- A kloroplaszt vagy a fehérje alegységek néhány, a fotoszintézisben részt vevő genetikai régiója (egyes algák és cianobaktériumok, valamint minden növény esetében)

Miután ezeket a genomfragmenseket sikeresen amplifikáltuk, szekvenáljuk azokat a nukleotidok sorrendjének meghatározása céljából, amelyek a genom ezen régióit alkotják. Ezt NGS (Next Generation Sequencing) technikákkal hajtják végre, szekvenderként ismert speciális berendezéssel.

A szekvenált régiókat összehasonlítják az ilyen típusú mikroorganizmusok szekvenciáival, amelyeket korábban már beszámoltak, ami például a GenBank weboldalán tárolt adatbázis felhasználásával lehetséges (https: // www. ncbi.nlm.nih.gov/genbank/).

Morfológiai azonosítás

Azokban a laboratóriumokban, amelyek nem rendelkeznek molekuláris biológiai eszközökkel a genetikai tulajdonságok elemzésére, sok fenotípusos paramétert használnak sok mikroorganizmus törzseinek azonosításához. A fenotípusos tulajdonságok, amelyeket megvizsgálunk, ismét a organizmustól, a fajtától, a családtól és a figyelembe vett fajtól függően változnak. Ezen paraméterek között vizsgáltam:

- A mikroba morfológiai tulajdonságai a tápközegben. Megfigyelhetők többek között a szín, forma, textúra, növekedés típusa.

- A metabolikus termékek elemzése biokémiai eszközökkel. Vizsgálják a másodlagos metabolitok, többek között a kiválasztott kémiai vegyületek képződését.

- A fehérjék jellemzése és kristályosodása. A mikroorganizmusok belső fehérjéit extrahálják és egymástól függetlenül vizsgálják.

A mikrobiológiai vizsgálatokban tipikus szempont a törzsek jellemzése mindkét típusú azonosítással, azaz mind morfológiai megfigyelésekkel, mind molekuláris elemzéssel.

A törzsek izolálása

A törzsek elkülönítése számos technikát foglal magában, amelyeket szintén elkülönítenek az egyik mikrobafajt a másiktól. Az érdekes faj törzsének izolálásának képessége elengedhetetlen annak meghatározó jellemzőinek pontos meghatározásához.

A legtöbb törzsszigetelési technikát a 19. században Louis Pasteur és Robert Koch mikrobiológia atyái hozták létre. Mindkettő rögeszmésen igyekezett megszerezni a vizsgált mikroorganizmusok tiszta sejttenyészeteit (törzseit).

Forrás: Sentebrinka / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) a Wikimedia Commonson keresztül

Ezen sejttenyészetek előállításához technikák és eszközök széles skáláját fedezték fel, a steril fogpiszkálótól kezdve a tápközeg összetételének változtatásáig, ahol a vizsgált mikrobák felkészültek a növekedésre.

Törzs elszigetelési technikák

Jelenleg az összes kutató által kifejlesztett és alkalmazott technológiák, valamint néhány modernabb, 6 különféle típusban vannak összegyűjtve, amelyek a következők:

- Karcolások, karcolások vagy karcolások: Finom és hegyes műszer használatával megérinti a mikroorganizmus megtalálásának helyét (különösen az in vitro szilárd közegben termesztett kultúrák esetén). Steril tápanyagban gazdag szilárd táptalajt megkarcolunk azzal a véggel, amellyel a mikroorganizmust megérintettük.

- Bemerítés vagy fúzió a tápközegbe: egy kis mintát vesznek a mikrobákból (ez hasonló lehet az előző módszerhez), és folyékony állapotban helyezzük a tápközegbe, agart adunk hozzá, hogy megszilárduljon és várja meg, amíg lehűl. A telepek csak akkor láthatók, ha a mikroorganizmus magasan fejlett.

- Soros hígítások: a faj begyűjtésének eredeti helyéről származó mintát egymást követően, más mikroorganizmusoktól mentes, steril közegben hígítják. A hígításokat "beoltják" szilárd táptalajon, és várhatóan a kolóniák megjelennek.

- Exkluzív táptalajok: ezek olyan táptalajok, amelyek csak az érdeklődésre számot tartó mikrobák típusának növekedését teszik lehetővé; vagyis tartalmaz olyan összetevőket vagy tápanyagokat, amelyek csak a törzs növekedését teszik lehetővé.

- Kézi vagy mechanikus elválasztás: az elkülönítendő mikrobából kis mintát helyeznek, és mikroszkóp segítségével megkísérelik elválasztani a faj egyediségét a többi, az azt körülvevő egyedtől.

Ezeknek a technikáknak a némelyike ​​könnyebben használható, mint mások. A kutatók azonban a vizsgált faj biológiai tulajdonságai szerint használják őket.

Irodalom

1. De Kruif, P. (1996). Mikroba vadászok. Houghton Mifflin Harcourt.
2. Dijkshoorn, L., Ursing, BM, & Ursing, JB (2000). Törzs, klón és fajok: a bakteriológia három alapfogalmának megjegyzése. Journal of medical microbiology, 49 (5), 397-401.
3. Marx, V. (2016). Mikrobiológia: a törzs szintű azonosítás útja. Természetes módszerek, 13 (5), 401-404.
4. Willey, JM, Sherwood, L. és Woolverton, CJ (2009). Prescott mikrobiológiai alapelvei. Boston (MA): McGraw-Hill Felsőoktatás.
5. Williams, JA (Szerkesztő). (2011). Törzsmérnök: módszerek és protokollok (765. évfolyam, 389–407. Oldal). New York: Humana Press.