UN ceppo microbico è l'insieme dei discendenti di un singolo isolato microbico, che viene coltivato in un mezzo puro ed è solitamente costituito da una successione di organismi che derivano dalla stessa colonia iniziale.
Un ceppo rappresenta anche un insieme di individui di una popolazione di una specie microbica che condividono determinate caratteristiche fenotipiche e / o genotipiche che lo differenziano leggermente da altri della stessa specie, ma le cui differenze non sono sufficienti per classificarli come specie distinte..
Il ceppo è la "base" per qualsiasi studio microbiologico, poiché garantisce agli scienziati che i parametri e le caratteristiche studiati su una specie di microbo sono specifici solo per quella specie. Inoltre, consente loro di garantire, in un certo modo, la riproducibilità delle indagini..
Ad esempio, per gli studi tassonomici in microbiologia, il primo obiettivo è quello di ottenere "il ceppo" dell'organismo da classificare, poiché in questo modo è possibile definire con precisione quali sono ciascuna delle caratteristiche tassonomiche che differenziano questo sottoinsieme all'interno di un popolazione di una specie di qualsiasi altra specie di microbo.
Il ceppo consente a una specie di microbo di essere mantenuta in vita e isolata in vitro per lunghi periodi di tempo, cioè lontano dal loro ambiente naturale. È possibile ottenere ceppi di molti microrganismi di diversi tipi, come batteri, funghi, virus, protozoi, alghe, tra gli altri..
Per il mantenimento dei ceppi, devono essere tenuti in stretto isolamento, il che evita che il ceppo venga a contatto con qualsiasi agente contaminante come le spore fungine o qualsiasi agente di microrganismi esterni..
Indice articolo
Tutti i ceppi, indipendentemente dal tipo di microrganismo (la specie) che rappresentano, devono soddisfare alcuni parametri di base, tra cui:
- Devono essere linee genetiche stabili o avere un'elevata fedeltà genetica
È importante che tutti gli individui che rimangono all'interno del mezzo di coltura siano il più vicini possibile gli uni agli altri, geneticamente parlando. Cioè, derivano tutti dallo stesso individuo o, almeno, dalla stessa popolazione.
- Devono essere facili da mantenere o crescere
Gli individui appartenenti a un ceppo devono essere facili da mantenere in un ambiente in vitro. In altre parole, non tutti i microbi sono in grado di isolarsi dal loro ambiente naturale. Se questi sono difficili da coltivare in terreni esterni, la loro biologia può essere facilmente alterata con modifiche minime all'ambiente in cui sono tenuti isolati in laboratorio..
- Devono avere una crescita e uno sviluppo rapidi in condizioni ottimali
Se i microbi isolati non si sviluppano rapidamente all'interno del terreno di coltura utilizzato per questo scopo, possono essere difficili da preservare per lo studio, poiché possono esaurire i nutrienti dal loro ambiente, cambiare fase o compromettere la loro sopravvivenza in queste condizioni..
- Devono presentare caratteristiche e parametri definiti
Un ceppo di microrganismi isolati deve avere caratteristiche comuni che lo colleghino in modo identico e specifico a individui ad esso identici. Queste caratteristiche devono essere costanti nel tempo.
- Facile da gestire
In generale, i ceppi utilizzati nelle indagini di routine non richiedono strumenti o protocolli eccessivamente rigorosi o complicati. Ciò garantisce che sia gli studenti che i nuovi ricercatori possano mantenere la continuità degli studi nel tempo..
Esistono diversi metodi per identificare un ceppo appena isolato. Tuttavia, attualmente la tecnica più precisa, veloce e semplice per determinare l'identità di quasi tutte le specie è l'analisi di alcune regioni delle sequenze genetiche che compongono il genoma dell'individuo..
Solitamente queste analisi vengono effettuate amplificando specifiche regioni di DNA con la tecnica PCR (Polymerase Chain Reaction). Queste tecniche variano a seconda del bordo, della famiglia e del tipo di microrganismo di cui si desidera l'identità. Queste regioni sono generalmente:
- Le regioni codificanti per gli RNA ribosomiali
- I geni che codificano per le subunità proteiche che partecipano alla respirazione (soprattutto se l'organismo è aerobico)
- La regione genetica che codifica per i microfilamenti di actina (parte del citoscheletro)
- Alcune regioni genetiche delle subunità dei cloroplasti o delle proteine coinvolte nella fotosintesi (per alcune alghe e cianobatteri e per tutte le piante)
Una volta che questi frammenti del genoma sono stati amplificati con successo, vengono sequenziati per determinare l'ordine dei nucleotidi che compongono queste regioni del genoma. Questo viene fatto attraverso le tecniche NGS. Sequenziamento di nuova generazione) con apparecchiature specializzate note come sequencer.
Le regioni sequenziate vengono confrontate con le sequenze di microrganismi di questo tipo già segnalate in precedenza, cosa possibile utilizzando, ad esempio, il database depositato sul sito GenBank (https: // www. Ncbi.nlm.nih.gov/ genbank /).
Nei laboratori che non dispongono di strumenti di biologia molecolare per analizzare le caratteristiche genetiche, vengono utilizzati altri parametri fenotipici per identificare i ceppi di molti microrganismi. Ancora una volta, le caratteristiche fenotipiche studiate variano a seconda dell'organismo, del phylum, della famiglia e della specie presi in considerazione. Tra questi parametri vengono studiati:
- Le caratteristiche morfologiche del microbo nel mezzo di coltura. Si osservano tratti come: colore, forma, consistenza, tipo di crescita, tra gli altri aspetti..
- Analisi dei prodotti metabolici mediante strumenti biochimici. Viene studiata la produzione di metaboliti secondari, composti chimici escreti, tra gli altri..
- Caratterizzazione e cristallizzazione delle proteine. Le proteine interne dei microrganismi vengono estratte e studiate indipendentemente.
La cosa tipica negli studi microbiologici è caratterizzare i ceppi con entrambi i tipi di identificazione, cioè sia attraverso osservazioni morfologiche che analisi molecolari..
L'isolamento dei ceppi implica diverse tecniche che vengono utilizzate anche per separare una specie di microbo da un'altra. La capacità di isolare il ceppo di una specie di interesse è essenziale per determinarne accuratamente le caratteristiche che lo definiscono..
La maggior parte delle tecniche di isolamento dei ceppi sono state create nel corso del XIX secolo dai padri della microbiologia Louis Pasteur e Robert Koch. Entrambi cercavano ossessivamente di ottenere colture cellulari pure (ceppi) dei microrganismi che studiavano.
Per ottenere queste colture cellulari, hanno esplorato una grande diversità di tecniche e strumenti, dall'uso di stuzzicadenti sterili alle variazioni nella composizione dei terreni di coltura in cui i microbi studiati erano pronti a crescere..
Allo stato attuale, tutte le tecniche sviluppate e utilizzate da questi ricercatori e alcune più moderne sono state raccolte in 6 diverse tipologie, che sono:
- Graffiato, striature o graffi: utilizzando uno strumento fine e appuntito si tocca il punto in cui si trova il microrganismo (soprattutto per le colture coltivate in vitro in mezzo solido). Con la fine con cui è stato toccato il microrganismo, si graffia un mezzo solido sterile ricco di sostanze nutritive.
- Immersione o fusione nel mezzo: Si preleva un piccolo campione di microbi (può essere come quello preso nell'arte precedente) e si pone all'interno del terreno di crescita allo stato liquido, si aggiunge agar per solidificare e si prevede che si raffreddi. Le colonie saranno osservate solo quando il microrganismo è altamente sviluppato.
- Diluizioni seriali: un campione proveniente dal luogo originale in cui è stata raccolta la specie viene diluito consecutivamente in un mezzo sterile privo di altri microrganismi. Le diluizioni vengono "seminate" su terreni solidi e si prevede la comparsa di colonie..
- Mezzi di cultura esclusivi: sono terreni di coltura che consentono la crescita del solo tipo di microbo di interesse; cioè, ha componenti o sostanze nutritive che consentono solo di isolare la crescita del ceppo.
- Separazione manuale o meccanica: si posiziona un piccolo campione del microbo da isolare e si tenta al microscopio di separare un singolo individuo della specie dal resto degli individui che lo circondano.
Alcune di queste tecniche sono più facili da usare rispetto ad altre. Tuttavia, i ricercatori li utilizzano in base alle caratteristiche biologiche delle specie in studio..
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