CEPPO (MICROBICO): CARATTERISTICHE, IDENTIFICAZIONE, ISOLAMENTO - BIOLOGIA - 2025

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 derivati ​​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 diverse.

Fotografia di una capsula di Petri con terreno di coltura solido integrato con antibiotici dove crescono microbi resistenti (Fonte: Microrao / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) tramite Wikimedia Commons)

Il ceppo è la "base" per qualsiasi studio microbiologico, in quanto garantisce agli scienziati che i parametri e le caratteristiche che vengono 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 una 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 suo 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.

Caratteristiche del ceppo

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 l'uno all'altro, 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 mezzi 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 nel 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.

ID

Identificazione molecolare

Esistono diversi metodi per identificare un ceppo appena isolato. Tuttavia, attualmente la tecnica più accurata, 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 che codificano 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 ​​che partecipano alla 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 tecniche NGS (Next Generation Sequencing) 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 che viene depositato sul sito web di GenBank (https: // www. ncbi.nlm.nih.gov/genbank/).

Identificazione morfologica

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 delle specie considerate. Tra questi parametri vengono studiati:

- Le caratteristiche morfologiche del microbo nel mezzo di coltura. Si osservano caratteristiche 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 in modo indipendente.

La cosa tipica negli studi microbiologici è quella di eseguire la caratterizzazione dei ceppi con entrambi i tipi di identificazione, cioè sia attraverso osservazioni morfologiche che analisi molecolari.

Isolamento dei ceppi

L'isolamento dei ceppi comporta 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 durante il XIX secolo dai padri della microbiologia Louis Pasteur e Robert Koch. Entrambi cercavano ossessivamente di ottenere colture cellulari pure (ceppi) dei microrganismi studiati.

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

Per ottenere queste colture cellulari, hanno esplorato un'ampia varietà 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.

Tecniche di isolamento del ceppo

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:

- Graffi, graffi o graffi : utilizzando uno strumento fine e appuntito si tocca il punto in cui si trova il microrganismo (specialmente per colture coltivate in vitro in mezzo solido). Un mezzo solido sterile ricco di sostanze nutritive viene graffiato con l'estremità con cui è stato toccato il microrganismo.

- Immersione o fusione nel terreno : si preleva un piccolo campione di microbi (può essere come quello della tecnica precedente) e si pone all'interno del terreno di coltura allo stato liquido, si aggiunge agar per solidificare e aspetta che si raffreddi. Le colonie saranno visibili solo quando il microrganismo è altamente sviluppato.

- Diluizioni seriali : un campione 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.

- Terreni di coltura esclusivi : sono mezzi 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 tramite un microscopio si cerca 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.

Riferimenti

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