STAMM (MIKROBIELL): EIGENSCHAFTEN, IDENTIFIZIERUNG, ISOLIERUNG - BIOLOGIE - 2025

Ein mikrobieller Stamm ist die Gruppe von Nachkommen eines einzelnen mikrobiellen Isolats, das in einem reinen Medium gezüchtet wird und normalerweise aus einer Reihe von Organismen besteht, die aus derselben ursprünglichen Kolonie stammen.

Ein Stamm repräsentiert auch eine Gruppe von Individuen einer Population einer mikrobiellen Spezies, die bestimmte phänotypische und / oder genotypische Merkmale aufweisen, die ihn geringfügig von anderen derselben Art unterscheiden, deren Unterschiede jedoch nicht ausreichen, um sie als verschiedene Arten zu kategorisieren.

Foto einer Petrischale mit festem Kulturmedium, ergänzt mit Antibiotika, wo resistente Mikroben wachsen (Quelle: Microrao / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) über Wikimedia Commons)

Der Stamm ist die "Basis" für jede mikrobiologische Studie, da er Wissenschaftlern garantiert, dass die Parameter und Eigenschaften, die für eine Mikrobenart untersucht werden, nur für diese Art spezifisch sind. Darüber hinaus können sie in gewisser Weise die Reproduzierbarkeit der Untersuchungen sicherstellen.

Für taxonomische Studien in der Mikrobiologie besteht das erste Ziel beispielsweise darin, "den Stamm" des zu klassifizierenden Organismus zu erhalten, da auf diese Weise jedes der taxonomischen Merkmale, die diese Untergruppe innerhalb unterscheiden, genau definiert werden kann einer Population einer Art einer anderen Mikrobenart.

Der Stamm ermöglicht es, eine Mikrobenart über lange Zeiträume, dh weit entfernt von ihrer natürlichen Umgebung, am Leben zu erhalten und in vitro zu isolieren. Es können Stämme vieler Mikroorganismen verschiedener Typen erhalten werden, wie z. B. Bakterien, Pilze, Viren, Protozoen, Algen.

Zur Aufrechterhaltung der Stämme müssen sie streng isoliert gehalten werden, wodurch vermieden wird, dass der Stamm mit Kontaminationsmitteln wie Pilzsporen oder externen Mikroorganismen in Kontakt kommt.

Dehnungseigenschaften

Alle Stämme, unabhängig von der Art des Mikroorganismus (der Art), die sie darstellen, müssen einige grundlegende Parameter erfüllen, darunter:

- Sie müssen stabile genetische Linien sein oder eine hohe genetische Genauigkeit aufweisen

Es ist wichtig, dass alle Individuen, die im Kulturmedium bleiben, genetisch so nah wie möglich beieinander sind. Das heißt, sie stammen alle von derselben Person oder zumindest von derselben Bevölkerung.

- Sie müssen leicht zu pflegen oder zu wachsen sein

Personen, die zu einem Stamm gehören, müssen in einer In-vitro-Umgebung leicht zu pflegen sein. Mit anderen Worten, nicht alle Mikroben sind in der Lage, sich von ihrer natürlichen Umgebung zu isolieren. Wenn es schwierig ist, diese in externen Medien zu züchten, kann ihre Biologie leicht geändert werden, wobei die Umgebung, in der sie im Labor isoliert aufbewahrt werden, nur minimal verändert wird.

- Sie müssen unter optimalen Bedingungen schnell wachsen und sich entwickeln

Wenn sich isolierte Mikroben innerhalb des für diesen Zweck verwendeten Kulturmediums nicht schnell entwickeln, kann es schwierig sein, sie für Studien zu konservieren, da sie unter diesen Bedingungen Nährstoffe aus ihrer Umgebung verbrauchen, die Phase ändern oder ihr Überleben beeinträchtigen können. .

- Sie müssen definierte Merkmale und Parameter aufweisen

Ein Stamm isolierter Mikroorganismen muss gemeinsame Merkmale aufweisen, die ihn identisch und spezifisch mit Personen identifizieren, die mit ihm identisch sind. Diese Eigenschaften müssen über die Zeit konstant sein.

- Einfach zu bedienen

Im Allgemeinen erfordern die in Routineuntersuchungen verwendeten Stämme keine übermäßig strengen oder komplizierten Werkzeuge oder Protokolle. Dies stellt sicher, dass sowohl Studenten als auch neue Forscher die Kontinuität des Studiums über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten können.

ICH WÜRDE

Molekulare Identifizierung

Es gibt verschiedene Methoden, um einen neu isolierten Stamm zu identifizieren. Gegenwärtig ist die genaueste, schnellste und einfachste Methode zur Bestimmung der Identität fast aller Arten die Analyse einiger Regionen der genetischen Sequenzen, aus denen das Genom des Individuums besteht.

Normalerweise werden diese Analysen durchgeführt, indem bestimmte DNA-Regionen mit der PCR-Technik (Polymerase Chain Reaction) amplifiziert werden. Diese Techniken variieren je nach Rand, Familie und Art des Mikroorganismus, dessen Identität gewünscht wird. Diese Regionen sind im Allgemeinen:

- Die Regionen, die für ribosomale RNAs kodieren

- Die Gene, die für die Proteinuntereinheiten kodieren, die an der Atmung beteiligt sind (insbesondere wenn der Organismus aerob ist)

- Die genetische Region, die für Aktin-Mikrofilamente kodiert (Teil des Zytoskeletts)

- Einige genetische Regionen der Chloroplasten oder Proteinuntereinheiten, die an der Photosynthese beteiligt sind (für einige Algen und Cyanobakterien sowie für alle Pflanzen)

Sobald diese Genomfragmente erfolgreich amplifiziert wurden, werden sie sequenziert, um die Reihenfolge der Nukleotide zu bestimmen, aus denen diese Regionen des Genoms bestehen. Dies erfolgt durch NGS-Techniken (Next Generation Sequencing) mit speziellen Geräten, die als Sequenzer bekannt sind.

Die sequenzierten Regionen werden mit den bereits zuvor gemeldeten Sequenzen von Mikroorganismen dieses Typs verglichen, was beispielsweise unter Verwendung der Datenbank möglich ist, die auf der GenBank-Website (https: // www. ncbi.nlm.nih.gov/genbank/).

Morphologische Identifizierung

In Labors ohne molekularbiologische Instrumente zur Analyse genetischer Merkmale werden andere phänotypische Parameter verwendet, um die Stämme vieler Mikroorganismen zu identifizieren. Auch hier variieren die untersuchten phänotypischen Merkmale je nach Organismus, Stamm, Familie und Art. Unter diesen Parametern werden untersucht:

- Die morphologischen Eigenschaften der Mikrobe im Kulturmedium. Merkmale wie: Farbe, Form, Textur, Art des Wachstums, unter anderen Aspekten werden beobachtet.

- Analyse von Stoffwechselprodukten mit biochemischen Instrumenten. Die Produktion von Sekundärmetaboliten, unter anderem ausgeschiedenen chemischen Verbindungen, wird untersucht.

- Charakterisierung und Kristallisation von Proteinen. Die internen Proteine ​​der Mikroorganismen werden unabhängig extrahiert und untersucht.

Das typische Ziel mikrobiologischer Studien ist die Charakterisierung der Stämme mit beiden Arten der Identifizierung, dh sowohl durch morphologische Beobachtungen als auch durch molekulare Analysen.

Isolierung von Stämmen

Die Isolierung von Stämmen umfasst mehrere Techniken, die auch verwendet werden, um eine Mikrobenart von einer anderen zu trennen. Die Fähigkeit, den Stamm einer interessierenden Spezies zu isolieren, ist wesentlich, um ihre definierenden Eigenschaften genau zu bestimmen.

Die meisten Techniken zur Stammisolierung wurden im 19. Jahrhundert von den Vätern der Mikrobiologie Louis Pasteur und Robert Koch entwickelt. Beide waren besessen davon, reine Zellkulturen (Stämme) der von ihnen untersuchten Mikroorganismen zu erhalten.

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

Um diese Zellkulturen zu erhalten, untersuchten sie eine Vielzahl von Techniken und Werkzeugen, von der Verwendung steriler Zahnstocher bis hin zu Variationen in der Zusammensetzung der Kulturmedien, in denen die von ihnen untersuchten Mikroben für das Wachstum vorbereitet wurden.

Dehnungsisolationstechniken

Gegenwärtig wurden alle von diesen Forschern entwickelten und verwendeten Techniken sowie einige modernere in 6 verschiedenen Typen zusammengefasst:

- Kratzer, Kratzer oder Kratzer : Mit einem feinen und spitzen Instrument wird die Stelle, an der sich der Mikroorganismus befindet, berührt (insbesondere bei Kulturen, die in vitro in festem Medium gezüchtet wurden). Ein steriles nährstoffreiches festes Medium wird mit dem Ende zerkratzt, mit dem der Mikroorganismus berührt wurde.

- Eintauchen oder Verschmelzen in das Medium : Es wird eine kleine Probe von Mikroben entnommen (es kann wie bei der vorherigen Technik sein) und es wird in flüssigem Zustand in das Wachstumsmedium gegeben, Agar wird hinzugefügt, um sich zu verfestigen und Warten Sie, bis es abgekühlt ist. Kolonien werden nur gesehen, wenn der Mikroorganismus hoch entwickelt ist.

- Reihenverdünnungen : Eine Probe vom ursprünglichen Ort, an dem die Spezies gesammelt wurde, wird nacheinander in einem sterilen Medium verdünnt, das frei von anderen Mikroorganismen ist. Verdünnungen werden auf festen Medien "ausgesät" und es wird erwartet, dass Kolonien auftreten.

- Exklusive Kulturmedien : Dies sind Kulturmedien, die nur das Wachstum der interessierenden Mikroben ermöglichen. Das heißt, es enthält Komponenten oder Nährstoffe, mit denen nur das Wachstum des Stammes isoliert werden kann.

- Manuelle oder mechanische Trennung : Eine kleine Probe der zu isolierenden Mikrobe wird platziert und durch ein Mikroskop wird versucht, ein einzelnes Individuum der Spezies von den übrigen Individuen, die es umgeben, zu trennen.

Einige dieser Techniken sind einfacher anzuwenden als andere. Die Forscher verwenden sie jedoch entsprechend den biologischen Eigenschaften der untersuchten Spezies.

Verweise

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