KETEGANGAN (MIKROBA): CIRI, PENGENALAN, PENGASINGAN - BIOLOGI - 2025

A strain mikrob adalah set keturunan dari isolat mikrob tunggal, yang ditanam dalam medium berkualiti dan ianya biasanya terdiri daripada berturut-organisma yang berasal dari koloni awal yang sama.

Ketegangan juga mewakili sekumpulan individu dari populasi spesies mikroba yang mempunyai ciri-ciri fenotipik dan / atau genotipik tertentu yang sedikit membezakannya daripada spesies yang sama, tetapi perbezaannya tidak cukup untuk mengkategorikannya sebagai spesies yang berbeza.

Foto hidangan Petri dengan medium kultur padat ditambah dengan antibiotik di mana mikroba tahan tumbuh (Sumber: Microrao / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) melalui Wikimedia Commons)

Ketegangan adalah "asas" untuk sebarang kajian mikrobiologi, kerana ia menjamin para saintis bahawa parameter dan ciri yang diteliti mengenai spesies mikroba hanya khusus untuk spesies tersebut. Di samping itu, ia membolehkan mereka memastikan, dengan cara tertentu, kebolehulangan penyiasatan.

Sebagai contoh, untuk kajian taksonomi dalam mikrobiologi, objektif pertama adalah mendapatkan "ketegangan" organisma yang akan diklasifikasikan, kerana dengan cara ini adalah mungkin untuk menentukan dengan tepat setiap ciri taksonomi yang membezakan subset ini dalam populasi satu spesies spesies mikrob lain.

Ketegangan ini membolehkan spesies mikroba terus hidup dan diasingkan secara in vitro untuk jangka masa yang panjang, iaitu jauh dari persekitaran semula jadi. Strain banyak mikroorganisma dari pelbagai jenis dapat diperoleh, seperti bakteria, kulat, virus, protozoa, alga, antara lain.

Untuk pemeliharaan strain, strain mesti diasingkan dengan ketat, yang mengelakkan strain bersentuhan dengan agen pencemaran seperti spora kulat atau agen mikroorganisma luaran.

Ciri regangan

Semua strain, tanpa mengira jenis mikroorganisma (spesies) yang mereka wakili, mesti memenuhi beberapa parameter asas, antaranya adalah:

- Mereka mesti mempunyai keturunan yang stabil atau mempunyai kesetiaan genetik yang tinggi

Adalah mustahak bahawa semua individu yang berada dalam medium budaya sedekat mungkin antara satu sama lain, secara genetik. Artinya, semuanya berasal dari individu yang sama atau, paling tidak, dari populasi yang sama.

- Mereka mesti mudah dijaga atau tumbuh

Individu yang tergolong dalam strain mestilah mudah dijaga dalam persekitaran in vitro. Dengan kata lain, tidak semua mikroba mampu mengasingkan diri dari persekitaran semula jadi. Sekiranya ini sukar ditanam di media luaran, biologi mereka dapat diubah dengan mudah dengan perubahan minimum terhadap persekitaran di mana ia tetap terpencil di makmal.

- Mereka perlu mempunyai pertumbuhan dan perkembangan pesat dalam keadaan optimum

Sekiranya mikroba terpencil tidak berkembang dengan cepat dalam media kultur yang digunakan untuk tujuan ini, mereka sukar untuk dipelihara untuk belajar, kerana mereka dapat menguras nutrien di persekitaran mereka, mengubah fasa, atau membahayakan kelangsungan hidup mereka dalam keadaan ini. .

- Mereka mesti menunjukkan ciri dan parameter yang ditentukan

Strain mikroorganisma terpencil mesti mempunyai ciri umum yang mengaitkannya secara identik dan khusus dengan individu yang serupa dengannya. Ciri-ciri ini mesti berterusan dari masa ke masa.

- Mudah dikendalikan

Secara umum, tekanan yang digunakan dalam penyelidikan rutin tidak memerlukan alat atau protokol yang terlalu ketat atau rumit. Ini memastikan bahawa kedua-dua pelajar dan penyelidik baru dapat mengekalkan kesinambungan kajian dari masa ke masa.

ID

Pengenalan molekul

Terdapat kaedah yang berbeza untuk mengenal pasti strain yang baru diasingkan. Walau bagaimanapun, pada masa ini teknik yang paling tepat, cepat dan mudah untuk menentukan identiti hampir semua spesies adalah analisis beberapa kawasan urutan genetik yang membentuk genom individu.

Biasanya analisis ini dilakukan dengan menguatkan kawasan tertentu DNA dengan teknik PCR (Polimerase Chain Reaction). Teknik-teknik ini berbeza mengikut kelebihan, keluarga dan jenis mikroorganisma yang identitinya diinginkan. Kawasan-kawasan ini umumnya:

- Kawasan yang memberi kod untuk RNA ribosom

- Gen yang memberi kod untuk subunit protein yang mengambil bahagian dalam pernafasan (terutamanya jika organisma bersifat aerobik)

- Kawasan genetik yang memberi kod untuk mikrofilamen aktin (bahagian sitoskeleton)

- Beberapa kawasan genetik subunit kloroplas atau protein yang mengambil bahagian dalam fotosintesis (untuk beberapa alga dan cyanobacteria dan untuk semua tumbuhan)

Setelah pecahan genom ini berjaya diperkuat, mereka diuraikan untuk menentukan urutan nukleotida yang membentuk kawasan genom ini. Ini dilakukan melalui teknik NGS (Next Generation Sequencing) dengan peralatan khusus yang dikenali sebagai sequencer.

Kawasan yang diuraikan dibandingkan dengan urutan mikroorganisma jenis ini yang telah dilaporkan sebelumnya, yang mungkin dilakukan dengan menggunakan, misalnya, pangkalan data yang disimpan di laman web GenBank (https: // www. ncbi.nlm.nih.gov/genbank/).

Pengenalan morfologi

Di makmal yang tidak mempunyai alat biologi molekul untuk menganalisis ciri genetik, parameter fenotipik lain digunakan untuk mengenal pasti ketegangan banyak mikroorganisma. Sekali lagi, ciri fenotipik yang dikaji berbeza-beza bergantung pada organisma, filum, keluarga dan spesies yang dipertimbangkan. Antara parameter ini dikaji:

- Ciri morfologi mikroba dalam medium budaya. Ciri-ciri seperti: warna, bentuk, tekstur, jenis pertumbuhan, antara aspek lain diperhatikan.

- Analisis produk metabolik menggunakan alat biokimia. Pengeluaran metabolit sekunder, sebatian kimia yang dikeluarkan, antara lain, dikaji.

- Pencirian dan penghabluran protein. Protein dalaman mikroorganisma diekstrak dan dikaji secara bebas.

Perkara khas dalam kajian mikrobiologi adalah melakukan pencirian strain dengan kedua-dua jenis pengenalan, iaitu melalui pemerhatian morfologi dan analisis molekul.

Pengasingan regangan

Pengasingan strain melibatkan beberapa teknik yang juga digunakan untuk memisahkan satu spesies mikroba dari yang lain. Keupayaan untuk mengasingkan ketegangan spesies yang menarik adalah penting untuk menentukan ciri-ciri penentu dengan tepat.

Sebilangan besar teknik pengasingan regangan dibuat pada abad ke-19 oleh bapa mikrobiologi Louis Pasteur dan Robert Koch. Kedua-duanya berusaha secara obsesif untuk mendapatkan kultur sel tulen (strain) mikroorganisma yang mereka kaji.

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

Untuk memperoleh kultur sel ini, mereka menjelajahi berbagai teknik dan alat, dari penggunaan tusuk gigi steril hingga variasi komposisi media kultur di mana mikroba yang mereka kaji siap tumbuh.

Teknik pengasingan regangan

Pada masa ini, semua teknik yang dikembangkan dan digunakan oleh para penyelidik ini dan beberapa yang lebih moden telah dikumpulkan dalam 6 jenis yang berbeza, iaitu:

- Goresan, calar atau calar : menggunakan alat halus dan runcing, tempat di mana mikroorganisma dijumpai disentuh (terutama untuk budaya yang tumbuh secara in vitro dalam medium padat). Medium pepejal kaya nutrien steril digores dengan hujung mikroorganisma disentuh.

- Perendaman atau peleburan dalam medium : sampel mikroba kecil diambil (ia boleh seperti yang diambil dalam teknik sebelumnya) dan ia diletakkan di dalam medium pertumbuhan dalam keadaan cair, agar ditambahkan untuk memantapkan dan tunggu sehingga sejuk. Koloni hanya akan dapat dilihat apabila mikroorganisma sangat berkembang.

- Pencairan bersiri : sampel dari tempat asal spesies dikumpulkan dicairkan berturut-turut dalam medium steril yang bebas daripada mikroorganisma lain. Pencairan "disemai" pada media padat dan koloni dijangka muncul.

- Media budaya eksklusif : ini adalah media budaya yang membenarkan pertumbuhan hanya jenis mikroba yang berminat; iaitu, ia mempunyai komponen atau nutrien yang hanya membiarkan pertumbuhan strain diasingkan.

- Pemisahan manual atau mekanikal : sampel kecil mikroba yang akan diasingkan diletakkan dan melalui mikroskop usaha dilakukan untuk memisahkan satu individu spesies dari individu lain yang mengelilinginya.

Sebilangan teknik ini lebih senang digunakan daripada yang lain. Walau bagaimanapun, penyelidik menggunakannya mengikut ciri biologi spesies kajian.

Rujukan

1. De Kruif, P. (1996). Pemburu mikroba. Houghton Mifflin Harcourt.
2. Dijkshoorn, L., Ursing, BM, & Ursing, JB (2000). Strain, klon dan spesies: komen mengenai tiga konsep asas bakteriologi. Jurnal mikrobiologi perubatan, 49 (5), 397-401.
3. Marx, V. (2016). Mikrobiologi: jalan menuju pengenalpastian tahap ketegangan. Kaedah semula jadi, 13 (5), 401-404.
4. Willey, JM, Sherwood, L., & Woolverton, CJ (2009). Prinsip mikrobiologi Prescott. Boston (MA): Pendidikan Tinggi McGraw-Hill.
5. Williams, JA (Ed.). (2011). Kejuruteraan regangan: kaedah dan protokol (Vol. 765, hlm. 389-407). New York: Humana Press.