TULPINA (MICROBIANĂ): CARACTERISTICI, IDENTIFICARE, IZOLARE - BIOLOGIE - 2025

O tulpină microbiană este mulțimea descendenților dintr-o singură izolat microbiană, care este cultivată într-un mediu pur și este de obicei compusă dintr-o succesiune de organisme derivate din aceeași colonie inițială.

O tulpină reprezintă, de asemenea, un set de indivizi ai unei populații dintr-o specie microbiană care împart anumite caracteristici fenotipice și / sau genotipice care o diferențiază ușor de altele din aceeași specie, dar ale căror diferențe nu sunt suficiente pentru a le clasifica ca specii diferite.

Fotografie a unui vas Petri cu mediu solid de cultură suplimentat cu antibiotice unde cresc microbi rezistenți (Sursa: Microrao / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) prin Wikimedia Commons)

Tulpina este „baza” pentru orice studiu microbiologic, deoarece le garantează oamenilor de știință că parametrii și caracteristicile care sunt investigate despre o specie de microb sunt specifice numai acelei specii. În plus, le permite să asigure, într-un anumit fel, reproductibilitatea investigațiilor.

De exemplu, pentru studii taxonomice în microbiologie, primul obiectiv este obținerea „tulpinii” organismului de clasificat, deoarece în acest fel este posibil să se definească cu exactitate care sunt fiecare dintre caracteristicile taxonomice care diferențiază acest subset în cadrul a unei populații dintr-o specie a oricărei alte specii de microbi.

Tulpina permite menținerea în viață și izolarea in vitro a unei specii de microbi pentru perioade lungi de timp, adică departe de mediul său natural. Se pot obține tulpini de mai multe microorganisme de diferite tipuri, cum ar fi bacterii, ciuperci, viruși, protozoare, alge, printre altele.

Pentru menținerea tulpinilor, acestea trebuie păstrate izolat, ceea ce evită ca tulpina să aibă contact cu orice agent contaminant, cum ar fi sporii fungici sau orice agent extern de microorganism.

Caracteristicile tensiunii

Toate tulpinile, indiferent de tipul de microorganism (speciile) pe care le reprezintă, trebuie să îndeplinească câțiva parametri de bază, printre care:

- Trebuie să fie linii genetice stabile sau să aibă o fidelitate genetică ridicată

Este important ca toți indivizii care rămân în mediul de cultură să fie cât mai aproape unul de celălalt, genetic vorbind. Adică toate provin din același individ sau, cel puțin, din aceeași populație.

- Trebuie să fie ușor de întreținut sau de crescut

Persoanele aparținând unei tulpini trebuie să fie ușor de întreținut într-un mediu in vitro. Cu alte cuvinte, nu toți microbii sunt capabili să se izoleze de mediul lor natural. Dacă acestea sunt dificil de cultivat în medii externe, biologia lor poate fi ușor modificată cu modificări minime ale mediului în care sunt ținute izolate în laborator.

- Trebuie să aibă o creștere rapidă și dezvoltare în condiții optime

Dacă microbii izolați nu se dezvoltă rapid în mediul de cultură utilizat în acest scop, ei pot fi dificil de conservat pentru studiu, deoarece pot să epuizeze nutrienții din mediul lor, să schimbe faza sau să-și compromită supraviețuirea în aceste condiții. .

- Trebuie să prezinte caracteristici și parametri definiți

O tulpină de microorganisme izolate trebuie să aibă caracteristici comune care o raportează identic și specific persoanelor care sunt identice cu aceasta. Aceste caracteristici trebuie să fie constante în timp.

- Usor de mânuit

În general, tulpinile utilizate în investigațiile de rutină nu necesită instrumente sau protocoale prea riguroase sau complicate. Acest lucru asigură că atât studenții, cât și noii cercetători pot menține continuitatea studiilor în timp.

ID-ul

Identificare moleculară

Există diferite metode de identificare a unei tulpini nou izolate. Cu toate acestea, în prezent, cea mai precisă, rapidă și simplă tehnică de determinare a identității aproape oricărei specii este analiza câtorva regiuni ale secvențelor genetice care alcătuiesc genomul individului.

De obicei, aceste analize sunt realizate prin amplificarea regiunilor specifice ale ADN-ului cu tehnica PCR (Polimeraza Chain Reaction). Aceste tehnici variază în funcție de margine, familie și tipul de microorganism a cărui identitate este dorită. Aceste regiuni sunt în general:

- Regiunile care codifică ARN ribozomal

- Genele care codifică subunitățile proteice care participă la respirație (mai ales dacă organismul este aerobic)

- Regiunea genetică care codifică microfilamentele de actină (parte a citoscheletului)

- Unele regiuni genetice ale subunităților de cloroplast sau proteine ​​care participă la fotosinteză (pentru unele alge și cianobacterii și pentru toate plantele)

Odată ce aceste fragmente de genom au fost amplificate cu succes, acestea sunt secvențiate pentru a determina ordinea nucleotidelor care alcătuiesc aceste regiuni ale genomului. Acest lucru se realizează prin tehnici NGS (Next Generation Sequencing) cu echipamente specializate cunoscute sub numele de secvențiatori.

Regiunile secvențiate sunt comparate cu secvențele de microorganisme de acest tip deja raportate anterior, ceea ce este posibil folosind, de exemplu, baza de date care este depusă pe site-ul GenBank (https: // www. ncbi.nlm.nih.gov/genbank/).

Identificarea morfologică

În laboratoarele care nu au instrumente de biologie moleculară pentru a analiza caracteristicile genetice, se folosesc alți parametri fenotipici pentru identificarea tulpinilor multor microorganisme. Încă o dată, caracteristicile fenotipice care sunt studiate variază în funcție de organism, filum, familie și speciile luate în considerare. Printre acești parametri sunt studiați:

- Caracteristicile morfologice ale microbului în mediul de cultură. Sunt observate caracteristici precum: culoarea, forma, textura, tipul de creștere, printre alte aspecte.

- Analiza produselor metabolice folosind instrumente biochimice. Se studiază producția de metaboliți secundari, compuși chimici excretați, printre altele.

- Caracterizarea și cristalizarea proteinelor. Proteinele interne ale microorganismelor sunt extrase și studiate independent.

Lucrul tipic în studiile microbiologice este de a realiza caracterizarea tulpinilor cu ambele tipuri de identificare, adică atât prin observații morfologice cât și analize moleculare.

Izolarea tulpinilor

Izolarea tulpinilor implică mai multe tehnici care sunt de asemenea folosite pentru a separa o specie de microb de alta. Capacitatea de a izola tulpina unei specii de interes este esențială pentru a determina cu exactitate caracteristicile ei definitorii.

Majoritatea tehnicilor de izolare a tulpinilor au fost create în secolul al XIX-lea de către părinții microbiologiei Louis Pasteur și Robert Koch. Ambele s-au străduit obsesiv să obțină culturi de celule pure (tulpini) ale microorganismelor studiate.

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

Pentru a obține aceste culturi de celule, au explorat o mare varietate de tehnici și instrumente, de la utilizarea de scobitori sterili la variații ale compoziției mediilor de cultură unde microbii studiați erau pregătiți să crească.

Tehnici de izolare a tulpinilor

În prezent, toate tehnicile dezvoltate și utilizate de către acești cercetători și unele mai moderne au fost adunate în 6 tipuri diferite, care sunt:

- zgârieturi, zgârieturi sau zgârieturi : folosind un instrument fin și îndreptat, locul în care se găsește microorganismul este atins (în special pentru culturile cultivate in vitro în mediu solid). Un mediu solid bogat în nutrienți este zgâriat la capătul cu care a fost atins microorganismul.

- Imersiune sau fuziune în mediu : se prelevează un mic eșantion de microbi (poate fi ca cel luat în tehnica anterioară) și se plasează în mediul de creștere în stare lichidă, se adaugă agar pentru a se solidifica și așteptați să se răcească. Coloniile vor fi văzute doar atunci când microorganismul este puternic dezvoltat.

- Diluții seriale : un eșantion din locul inițial în care a fost colectată specia este diluat consecutiv într-un mediu steril, fără alte microorganisme. Diluțiile sunt „însămânțate” pe medii solide și se așteaptă să apară colonii.

- Medii de cultură exclusive : acestea sunt medii de cultură care permit creșterea numai a tipului de microb de interes; adică are componente sau nutrienți care permit izolarea creșterii tulpinii.

- Separarea manuală sau mecanică : este plasată o mică probă de microb care trebuie izolată și printr-un microscop se încearcă separarea unui singur individ din specie de restul indivizilor care îl înconjoară.

Unele dintre aceste tehnici sunt mai ușor de utilizat decât altele. Cu toate acestea, cercetătorii le folosesc în funcție de caracteristicile biologice ale speciilor studiate.

Referințe

1. De Kruif, P. (1996). Vânători de microbi. Houghton Mifflin Harcourt.
2. Dijkshoorn, L., Ursing, BM, & Ursing, JB (2000). Tulpina, clona și speciile: comentarii asupra a trei concepte de bază ale bacteriologiei. Journal of medical microbiology, 49 (5), 397-401.
3. Marx, V. (2016). Microbiologie: calea către identificarea nivelului tulpinilor. Metode de natură, 13 (5), 401-404.
4. Willey, JM, Sherwood, L., & Woolverton, CJ (2009). Principiile Prescott ale microbiologiei. Boston (MA): McGraw-Hill Învățământ superior.
5. Williams, JA (Ed.). (2011). Ingineria tulpinii: metode și protocoale (Vol. 765, p. 389-407). New York: Humana Press.