A mikrobiální kmen je sada potomků jediného mikrobiálního izolátu, který se pěstuje v čistém médiu a je obvykle tvořen řadou organismů, které pocházejí ze stejné počáteční kolonie.
Kmen také představuje soubor jedinců populace mikrobiálního druhu, kteří sdílejí určité fenotypové a / nebo genotypové vlastnosti, které jej mírně odlišují od ostatních stejného druhu, ale jejichž rozdíly nestačí k tomu, aby je bylo možné kategorizovat jako odlišné druhy..
Kmen je „základem“ jakékoli mikrobiologické studie, protože zaručuje vědcům, že parametry a vlastnosti zkoumané u určitého druhu mikrobů jsou specifické pouze pro tento druh. Kromě toho jim umožňuje určitým způsobem zajistit reprodukovatelnost vyšetřování..
Například pro taxonomické studie v mikrobiologii je prvním cílem získání „kmene“ organismu, který má být klasifikován, protože tímto způsobem je možné přesně definovat, které z taxonomických charakteristik odlišují tuto podskupinu v rámci populace jednoho druhu jakéhokoli jiného druhu mikroba.
Kmen umožňuje, aby byl druh mikrobu udržován při životě a izolován in vitro po dlouhou dobu, tj. mimo jejich přirozené prostředí. Lze získat kmeny mnoha mikroorganismů různých typů, jako jsou bakterie, houby, viry, prvoky, řasy a další..
Pro udržení kmenů je nutné je udržovat v přísné izolaci, která zabrání kontaktu kmene s jakýmkoli kontaminujícím činidlem, jako jsou spóry hub nebo s jakýmkoli vnějším činidlem mikroorganismu..
Rejstřík článků
Všechny kmeny, bez ohledu na typ mikroorganismu (druh), který představují, musí splňovat některé základní parametry, mezi které patří:
- Musí to být stabilní genetické linie nebo musí mít vysokou genetickou věrnost
Je důležité, aby všichni jedinci, kteří zůstávají v kultivačním médiu, byli co nejblíže k sobě, geneticky vzato. To znamená, že všechny pocházejí od stejného jedince nebo alespoň ze stejné populace.
- Musí se snadno udržovat nebo růst
Jednotlivci patřící k odrůdě musí být v prostředí snadno udržovatelní in vitro. Jinými slovy, ne všechny mikroby jsou schopné izolovat se od svého přirozeného prostředí. Pokud je obtížné je pěstovat na externích médiích, lze jejich biologii snadno změnit s minimálními změnami prostředí, ve kterém jsou v laboratoři izolováni..
- Musí mít rychlý růst a rozvoj za optimálních podmínek
Pokud se izolované mikroby rychle nerozvíjejí v kultivačním médiu použitém pro tento účel, může být obtížné je uchovat pro studium, protože mohou za těchto podmínek vyčerpat živiny z jejich prostředí, změnit fázi nebo ohrozit jejich přežití..
- Musí představovat definované charakteristiky a parametry
Kmen izolovaných mikroorganismů musí mít společné vlastnosti, které jej vztahují shodně a konkrétně k jednotlivcům, kteří jsou s ním identičtí. Tyto charakteristiky musí být v průběhu času konstantní.
- Snadná manipulace
Obecně kmeny používané při rutinním vyšetřování nevyžadují příliš přísné nebo komplikované nástroje nebo protokoly. Tím je zajištěno, že si studenti i noví vědci mohou v průběhu času zachovat kontinuitu studia..
Existují různé metody k identifikaci nově izolovaného kmene. Avšak v současnosti nejpřesnější, nejrychlejší a nejjednodušší technikou k určení identity téměř jakéhokoli druhu je analýza několika oblastí genetických sekvencí, které tvoří genom jedince..
Tyto analýzy se obvykle provádějí amplifikací specifických oblastí DNA technikou PCR (Polymerase Chain Reaction). Tyto techniky se liší podle okraje, rodiny a typu mikroorganismu, jehož identita je požadována. Těmito regiony jsou obecně:
- Kódující oblasti pro ribozomální RNA
- Geny kódující proteinové podjednotky, které se účastní dýchání (zejména pokud je organismus aerobní)
- Genetická oblast, která kóduje aktinová mikrofilamenta (součást cytoskeletu)
- Některé genetické oblasti chloroplastů nebo proteinových podjednotek zapojených do fotosyntézy (u některých řas a sinic a u všech rostlin)
Jakmile jsou tyto fragmenty genomu úspěšně amplifikovány, jsou sekvenovány, aby se určilo pořadí nukleotidů, které tvoří tyto oblasti genomu. To se děje pomocí technik NGS. Sekvenování další generace) se specializovaným vybavením známým jako sekvencery.
Sekvenované oblasti jsou porovnávány se sekvencemi mikroorganismů tohoto typu, které již byly dříve uvedeny, což je možné například pomocí databáze uložené na webu GenBank (https: // www. Ncbi.nlm.nih.gov/ genbank /).
V laboratořích, které nemají nástroje molekulární biologie k analýze genetických charakteristik, se k identifikaci kmenů mnoha mikroorganismů používají jiné fenotypové parametry. Studované fenotypové charakteristiky se opět liší v závislosti na uvažovaném organismu, kmeni, rodině a druhu. Mezi těmito parametry jsou studovány:
- Morfologické vlastnosti mikrobu v kultivačním médiu. Jsou pozorovány rysy jako: barva, tvar, struktura, typ růstu, mimo jiné..
- Analýza metabolických produktů pomocí biochemických nástrojů. Studuje se mimo jiné produkce sekundárních metabolitů, vylučovaných chemických sloučenin..
- Charakterizace a krystalizace proteinů. Vnitřní proteiny mikroorganismů jsou extrahovány a studovány samostatně.
Typická věc v mikrobiologických studiích je charakterizovat kmeny pomocí obou typů identifikace, to znamená jak prostřednictvím morfologických pozorování, tak pomocí molekulární analýzy..
Izolace kmenů zahrnuje několik technik, které se také používají k oddělení jednoho druhu mikrobu od druhého. Schopnost izolovat kmen sledovaného druhu je nezbytná pro přesné určení jeho definujících charakteristik..
Většina technik izolace kmenů byla vytvořena v průběhu 19. století otci mikrobiologie Louisem Pasteurem a Robertem Kochem. Oba se posedle snažili získat čisté buněčné kultury (kmeny) mikroorganismů, které studovali.
Aby získali tyto buněčné kultury, prozkoumali velkou rozmanitost technik a nástrojů, od použití sterilních párátků až po variace ve složení kultivačního média, kde byly připraveny růst studované mikroby..
V současné době byly všechny techniky vyvinuté a používané těmito vědci a některé modernější shromážděny v 6 různých typech, kterými jsou:
- Poškrábaný, pruhy nebo škrábance: pomocí jemného a špičatého nástroje se dotýká místa, kde se mikroorganismus nachází (zejména u pěstovaných kultur in vitro v pevném médiu). Na konci, kterým se mikroorganismus dotkl, se vytvoří sterilní pevné médium bohaté na živiny.
- Ponoření nebo fúze uprostřed: Odebere se malý vzorek mikrobů (může to být jako vzorek odebraný ze stavu techniky) a umístí se do růstového média v kapalném stavu, přidá se agar ke ztuhnutí a očekává se ochlazení. Kolonie budou pozorovány pouze tehdy, když je mikroorganismus vysoce rozvinutý.
- Sériová ředění: vzorek z původního místa, kde byl druh odebrán, se postupně ředí ve sterilním médiu bez dalších mikroorganismů. Ředění jsou „naočkována“ na pevném médiu a očekává se, že se objeví kolonie..
- Exkluzivní kultivační média: jsou to kultivační média, která umožňují růst pouze požadovaného typu mikrobů; to znamená, že má složky nebo živiny, které umožňují izolovat pouze růst kmene.
- Ruční nebo mechanické oddělení: umístí se malý vzorek izolovaného mikrobu a pomocí mikroskopu se pokusí oddělit jednoho jednotlivce druhu od zbytku jedinců, kteří jej obklopují.
Některé z těchto technik se používají snadněji než jiné. Vědci je však používají podle biologických charakteristik studovaného druhu..
Zatím žádné komentáře