STAM (MICROBIEEL): KENMERKEN, IDENTIFICATIE, ISOLATIE - BIOLOGIE - 2026

Een microbiële stam is de reeks afstammelingen van een enkel microbieel isolaat, dat wordt gekweekt in een puur medium en gewoonlijk is samengesteld uit een opeenvolging van organismen die afkomstig zijn van dezelfde oorspronkelijke kolonie.

Een stam vertegenwoordigt ook een reeks individuen van een populatie van een microbiële soort die bepaalde fenotypische en / of genotypische kenmerken deelt die hem enigszins onderscheiden van andere van dezelfde soort, maar waarvan de verschillen niet voldoende zijn om ze als verschillende soorten te categoriseren.

Foto van een petrischaal met vast kweekmedium aangevuld met antibiotica waar resistente microben groeien (Bron: Microrao / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) via Wikimedia Commons)

De stam is de "basis" voor elke microbiologische studie, aangezien het wetenschappers garandeert dat de parameters en kenmerken die worden onderzocht over een soort microbe alleen specifiek zijn voor die soort. Bovendien kunnen ze op een bepaalde manier de reproduceerbaarheid van de onderzoeken verzekeren.

Voor taxonomische studies in de microbiologie is het eerste doel bijvoorbeeld het verkrijgen van "de stam" van het te classificeren organisme, aangezien het op deze manier mogelijk is om nauwkeurig elk van de taxonomische kenmerken te definiëren die deze subset differentiëren binnen van een populatie van één soort van een andere soort microbe.

Door de stam kan een microbe-soort in leven worden gehouden en gedurende lange tijd in vitro worden geïsoleerd, dat wil zeggen ver van zijn natuurlijke omgeving. Er kunnen stammen van veel verschillende soorten micro-organismen worden verkregen, zoals onder andere bacteriën, schimmels, virussen, protozoa, algen.

Voor de instandhouding van de stammen moeten ze strikt geïsoleerd worden gehouden, waardoor wordt voorkomen dat de stam in contact komt met enig verontreinigend middel zoals schimmelsporen of een extern micro-organisme.

Stam kenmerken

Alle stammen, ongeacht het type micro-organisme (de soort) dat ze vertegenwoordigen, moeten voldoen aan enkele basisparameters, waaronder:

- Het moeten stabiele genetische lijnen zijn of een hoge genetische betrouwbaarheid hebben

Het is belangrijk dat alle individuen die in het kweekmedium verblijven, genetisch gezien zo dicht mogelijk bij elkaar staan. Dat wil zeggen, ze zijn allemaal afkomstig van hetzelfde individu of, in ieder geval, van dezelfde populatie.

- Ze moeten gemakkelijk te onderhouden of te kweken zijn

Personen die tot een stam behoren, moeten gemakkelijk te onderhouden zijn in een in vitro-omgeving. Met andere woorden, niet alle microben zijn in staat zichzelf te isoleren van hun natuurlijke omgeving. Als deze moeilijk te kweken zijn in externe media, kan hun biologie gemakkelijk worden gewijzigd met minimale veranderingen in de omgeving waarin ze geïsoleerd worden gehouden in het laboratorium.

- Ze hebben een snelle groei en ontwikkeling nodig onder optimale omstandigheden

Als geïsoleerde microben zich niet snel ontwikkelen in het kweekmedium dat voor dit doel wordt gebruikt, kunnen ze moeilijk te bewaren zijn voor studie, omdat ze de voedingsstoffen in hun omgeving kunnen uitputten, van fase kunnen veranderen of hun overleving in gevaar kunnen brengen onder deze omstandigheden. .

- Ze moeten gedefinieerde kenmerken en parameters hebben

Een stam van geïsoleerde micro-organismen moet gemeenschappelijke kenmerken hebben die hem identiek en specifiek relateren aan individuen die er identiek aan zijn. Deze kenmerken moeten in de tijd constant zijn.

- Makkelijk te gebruiken

Over het algemeen vereisen de stammen die bij routineonderzoeken worden gebruikt geen al te rigoureuze of gecompliceerde hulpmiddelen of protocollen. Dit zorgt ervoor dat zowel studenten als nieuwe onderzoekers de continuïteit van studies in de tijd kunnen behouden.

ID kaart

Moleculaire identificatie

Er zijn verschillende methoden om een ​​nieuw geïsoleerde stam te identificeren. Op dit moment is de meest nauwkeurige, snelle en gemakkelijke techniek om de identiteit van bijna elke soort vast te stellen, de analyse van enkele regio's van de genetische sequenties waaruit het genoom van het individu bestaat.

Meestal worden deze analyses uitgevoerd door specifieke DNA-gebieden te amplificeren met de PCR-techniek (Polymerase Chain Reaction). Deze technieken variëren naargelang de rand, de familie en het type micro-organisme waarvan de identiteit gewenst is. Deze regio's zijn over het algemeen:

- De regio's die coderen voor ribosomale RNA's

- De genen die coderen voor de eiwitsubeenheden die deelnemen aan de ademhaling (vooral als het organisme aëroob is)

- De genetische regio die codeert voor actine-microfilamenten (onderdeel van het cytoskelet)

- Sommige genetische regio's van de chloroplast of eiwitsubeenheden die deelnemen aan fotosynthese (voor sommige algen en cyanobacteriën en voor alle planten)

Zodra deze genoomfragmenten met succes zijn geamplificeerd, wordt de sequentie ervan bepaald om de volgorde van de nucleotiden te bepalen waaruit deze regio's van het genoom bestaan. Dit wordt gedaan door middel van NGS-technieken (Next Generation Sequencing) met gespecialiseerde apparatuur die bekend staat als sequencers.

De gesequentieerde regio's worden vergeleken met de reeds eerder gerapporteerde sequenties van micro-organismen van dit type, wat bijvoorbeeld mogelijk is door gebruik te maken van de database die is gedeponeerd op de website van GenBank (https: // www. ncbi.nlm.nih.gov/genbank/).

Morfologische identificatie

In laboratoria die geen moleculaire biologie-instrumenten hebben om genetische kenmerken te analyseren, worden andere fenotypische parameters gebruikt om de stammen van veel micro-organismen te identificeren. Nogmaals, de fenotypische kenmerken die worden bestudeerd, variëren afhankelijk van het organisme, het phylum, de familie en de beschouwde soort. Onder deze parameters worden bestudeerd:

- De morfologische kenmerken van de microbe in het kweekmedium. Kenmerken zoals: kleur, vorm, textuur, type groei, onder andere aspecten worden waargenomen.

- Analyse van metabolische producten met behulp van biochemische hulpmiddelen. De productie van secundaire metabolieten, onder meer uitgescheiden chemische verbindingen, wordt bestudeerd.

- Karakterisering en kristallisatie van eiwitten. De interne eiwitten van de micro-organismen worden onafhankelijk geëxtraheerd en bestudeerd.

Het typische bij microbiologische studies is om de karakterisering van de stammen uit te voeren met beide soorten identificatie, dat wil zeggen zowel door morfologische waarnemingen als door moleculaire analyse.

Isolatie van stammen

Het isoleren van stammen omvat verschillende technieken die ook worden gebruikt om de ene soort microbe van de andere te scheiden. Het vermogen om de stam van een soort van belang te isoleren, is essentieel om de bepalende kenmerken ervan nauwkeurig te bepalen.

De meeste technieken voor het isoleren van stammen werden in de 19e eeuw bedacht door de vaders van de microbiologie Louis Pasteur en Robert Koch. Beiden streefden obsessief naar pure celculturen (stammen) van de micro-organismen die ze bestudeerden.

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

Om deze celculturen te verkrijgen, verkenden ze een breed scala aan technieken en hulpmiddelen, van het gebruik van steriele tandenstokers tot variaties in de samenstelling van de kweekmedia waar de microben die ze bestudeerden, werden voorbereid om te groeien.

Stamisolatietechnieken

Momenteel zijn alle technieken die door deze onderzoekers zijn ontwikkeld en gebruikt, en enkele modernere technieken verzameld in 6 verschillende typen, namelijk:

- Krassen, krassen of krassen : met een fijn en puntig instrument wordt de plaats aangeraakt waar het micro-organisme wordt aangetroffen (vooral voor culturen die in vitro in vast medium worden gekweekt). Een steriel voedingsrijk vast medium wordt bekrast met het uiteinde waarmee het micro-organisme werd aangeraakt.

- Onderdompeling of fusie in het medium : er wordt een klein monster van microben genomen (het kan lijken op degene die in de vorige techniek is genomen) en het wordt in vloeibare toestand in het groeimedium geplaatst, agar wordt toegevoegd om te stollen en wacht tot het is afgekoeld. Kolonies worden alleen gezien als het micro-organisme sterk ontwikkeld is.

- Seriële verdunningen : een monster van de oorspronkelijke plaats waar de soort werd verzameld, wordt achtereenvolgens verdund in een steriel medium dat vrij is van andere micro-organismen. Verdunningen worden "gezaaid" op vaste media en er wordt verwacht dat er kolonies verschijnen.

- Exclusieve kweekmedia : dit zijn kweekmedia die de groei van alleen het type microbe van interesse mogelijk maken; dat wil zeggen, het bevat componenten of voedingsstoffen die alleen de groei van de stam toelaten om geïsoleerd te worden.

- Handmatige of mechanische scheiding : een klein monster van de te isoleren microbe wordt geplaatst en door een microscoop wordt geprobeerd om een ​​enkel individu van de soort te scheiden van de rest van de individuen die eromheen staan.

Sommige van deze technieken zijn gemakkelijker te gebruiken dan andere. Onderzoekers gebruiken ze echter volgens de biologische kenmerken van de onderzochte soort.

Referenties

1. De Kruif, P. (1996). Microbe-jagers. Houghton Mifflin Harcourt.
2. Dijkshoorn, L., Ursing, BM, & Ursing, JB (2000). Stam, kloon en soort: commentaar op drie basisconcepten van bacteriologie. Journal of medical microbiology, 49 (5), 397-401.
3. Marx, V. (2016). Microbiologie: de weg naar identificatie op stamniveau. Nature-methoden, 13 (5), 401-404.
4. Willey, JM, Sherwood, L., en Woolverton, CJ (2009). Prescott's principes van microbiologie. Boston (MA): McGraw-Hill Higher Education.
5. Williams, JA (Ed.). (2011). Stamtechniek: methoden en protocollen (Vol. 765, pp. 389-407). New York: Humana Press.