זן חיידקים הוא הקבוצה של צאצאים לבודדים חיידקים בודדים, אשר גדל ב מדיום טהור ובדרך כלל מורכבת מרצף של אורגניזמים הנובעים מאותה המושבה ראשונית.
זן מייצג גם קבוצה של פרטים מאוכלוסייה מזן חיידקי החולקים מאפיינים פנוטיפיים ו / או גנוטיפיים המבדילים אותו מעט מאחרים מאותו המין, אך ההבדלים שלהם לא מספיקים כדי לסווג אותם כמינים שונים.
תצלום של צלחת פטרי עם מדיום תרבות מוצק בתוספת אנטיביוטיקה בה גדלים חיידקים עמידים (מקור: Microrao / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) באמצעות Wikimedia Commons)
הזן הוא "הבסיס" לכל מחקר מיקרוביולוגי, מכיוון שהוא מבטיח למדענים כי הפרמטרים והתכונות שנחקרים לגבי מין של חיידק הם ספציפיים רק למין זה. בנוסף, היא מאפשרת להם להבטיח, בדרך מסוימת, את ההחזרות של החקירות.
לדוגמא, עבור מחקרים טקסונומיים במיקרוביולוגיה, המטרה הראשונה היא להשיג את "המתח" של האורגניזם שיש לסווג, שכן בדרך זו ניתן להגדיר במדויק כל אחד מהמאפיינים הטקסונומיים המבדילים תת-קבוצה זו בתוך של אוכלוסייה של מין אחד מכל מין אחר של חיידק.
הזן מאפשר לשמור על מין של חיידק בחיים ומבודד במבחנה במשך תקופות ארוכות, כלומר רחוק מסביבתו הטבעית. ניתן להשיג זנים של מיקרואורגניזמים רבים מסוגים שונים, כמו חיידקים, פטריות, נגיפים, פרוטוזואה, אצות, בין היתר.
לצורך שמירה על הזנים, יש לשמור אותם בבידוד קפדני, אשר מונע מהזן להיות במגע עם כל חומר מזהם כגון נבגים פטרייתיים או כל גורם חיצוני למיקרואורגניזם.
מאפייני זן
כל הזנים, ללא קשר לסוג המיקרואורגניזם (המין) שהם מייצגים, חייבים לעמוד בכמה פרמטרים בסיסיים, ביניהם:
הם חייבים להיות קווים גנטיים יציבים או להיות בעלי אמינות גנטית גבוהה
חשוב שכל האנשים הנשארים במדיום התרבות יהיו קרובים ככל האפשר זה לזה, מבחינה גנטית. כלומר, כולם נובעים מאותו אדם או לפחות מאותה אוכלוסיה.
הם חייבים להיות קלים לתחזוקה או לגידול
אנשים נוחים המשתייכים לזן חייבים להיות קלים לתחזוקה בסביבה חוץ גופית. במילים אחרות, לא כל החיידקים מסוגלים לבודד את עצמם מהסביבה הטבעית שלהם. אם קשה לגדל אותם בתקשורת חיצונית, ניתן בקלות לשנות את הביולוגיה שלהם תוך שינויים מינימליים בסביבה בה הם נשמרים מבודדים במעבדה.
- הם זקוקים לצמיחה והתפתחות מהירה בתנאים אופטימליים
אם חיידקים מבודדים אינם מתפתחים במהירות בתוך מדיום התרבות המשמש למטרה זו, הם יכולים להיות קשים לשימור למחקר, מכיוון שהם יכולים לרוקן את החומרים המזינים בסביבתם, לשנות שלב או לפגוע בהישרדותם בתנאים אלה. .
עליהם להציג מאפיינים ופרמטרים מוגדרים
זן של מיקרואורגניזמים מבודדים חייב להיות בעל מאפיינים משותפים המתייחסים אליו זהה וספציפית לאנשים הדומים לו. מאפיינים אלה חייבים להיות קבועים לאורך זמן.
- קל להתמודד
באופן כללי, הזנים המשמשים בחקירות שגרתיות אינם דורשים כלים או פרוטוקולים קפדניים או מסובכים מדי. זה מבטיח כי סטודנטים וגם חוקרים חדשים יוכלו לשמור על רצף הלימודים לאורך זמן.
תְעוּדַת זֶהוּת
זיהוי מולקולרי
ישנן שיטות שונות לזיהוי זן מבודד זה עתה. עם זאת, נכון לעכשיו הטכניקה המדויקת, המהירה והקלה ביותר לקביעת זהותם של כמעט כל מין היא ניתוח של כמה אזורים ברצפים הגנטיים המרכיבים את הגנום של הפרט.
בדרך כלל ניתוחים אלה מבוצעים על ידי הגברה של אזורים ספציפיים של DNA בטכניקת PCR (תגובת שרשרת פולימראז). טכניקות אלה משתנות בהתאם לקצה, למשפחה ולסוג המיקרואורגניזם שזהותו הרצויה. אזורים אלה הם בדרך כלל:
- האזורים המקודדים ל- RNA של ריבוזומלי
- הגנים המקודדים לתת-יחידות החלבון המשתתפות בהנשמה (במיוחד אם האורגניזם הוא אירובי)
- האזור הגנטי המקודד למיקרופילמנטים של אקטין (חלק משלד הציטוס)
- חלק מהאזורים הגנטיים של יחידות כלורופלסט או חלבון המשתתפים בפוטוסינתזה (עבור חלק מהאצות והציאנו-בקטריות ולכל הצמחים)
לאחר שהוגברו בהצלחה שברי הגנום הללו, הם מורכבים כדי לקבוע את סדר הנוקליאוטידים המרכיבים אזורים אלה בגנום. זה נעשה באמצעות טכניקות NGS (Next Generation Sequencing) עם ציוד מיוחד המכונה רצפים.
האזורים המורצבים מושווים לרצפי המיקרואורגניזמים מסוג זה שכבר דווחו קודם לכן, דבר אפשרי על ידי שימוש, למשל, בבסיס הנתונים המופקד באתר GenBank (https: // www. ncbi.nlm.nih.gov/genbank/).
זיהוי מורפולוגי
במעבדות שאין בהן כלים לביולוגיה מולקולרית לניתוח מאפיינים גנטיים, משתמשים בפרמטרים פנוטיפיים אחרים לזיהוי זני מיקרואורגניזמים רבים. שוב המאפיינים הפנוטיפיים הנחקרים משתנים בהתאם לאורגניזם, הפילום, המשפחה והמינים הנחשבים. בין הפרמטרים הללו נחקרים:
- המאפיינים המורפולוגיים של החיידק במדיום התרבות. נצפים תכונות כמו: צבע, צורה, מרקם, סוג הגידול, בין היבטים אחרים.
- ניתוח של מוצרים מטבוליים באמצעות כלים ביוכימיים. ייצור של מטבוליטים משניים, בין השאר תרכובות כימיות המופרשות, נחקר.
- אפיון והתגבשות חלבונים. החלבונים הפנימיים של המיקרואורגניזמים מופקים ונחקרים באופן עצמאי.
הדבר האופייני במחקרים מיקרוביולוגיים הוא לבצע את אפיון הזנים עם שני סוגי הזיהוי, כלומר הן באמצעות תצפיות מורפולוגיות והן באמצעות ניתוח מולקולרי.
בידוד זנים
בידוד זנים כרוך במספר טכניקות המשמשות גם להפרדת מין חיידק אחד לאחר. היכולת לבודד את זן המין המעניין הוא חיוני בכדי לקבוע במדויק את מאפייניו המגדירים.
רוב טכניקות בידוד המתח נוצרו במהלך המאה ה -19 על ידי אבות המיקרוביולוגיה לואי פסטר ורוברט קוך. שניהם חתרו באופן אובססיבי להשיג תרבויות תאים טהורים (זנים) של המיקרואורגניזמים שהם חקרו.
מקור: Sentebrinka / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) דרך Wikimedia Commons
כדי להשיג תרבויות תאים אלה, הם בחנו מגוון רחב של טכניקות וכלים, החל משימוש בקיסמים שיניים סטריליים וכלה בווריאציות בהרכב מדיות התרבות בהן המיקרובים שלמדו היו מוכנים לגדול.
טכניקות בידוד זן
נכון לעכשיו, כל הטכניקות שפיתחו ומשתמשות על ידי חוקרים אלה וכמה מודרניות יותר נאספו בשישה סוגים שונים, שהם:
- שריטות, שריטות או שריטות : באמצעות מכשיר עדין ומחודד, נגע במקום בו נמצא המיקרואורגניזם (במיוחד לתרביות הגדלות במבחנה במדיום מוצק). חומר מוצק עשיר בתזונה סטרילית נשרט בסופו איתו נגע המיקרואורגניזם.
- טבילה או איחוי במדיום : נלקחת דגימה קטנה של חיידקים (זה יכול להיות כמו זה שנלקח בטכניקה הקודמת) והיא ממוקמת בתוך מדיום הגידול במצב נוזלי, אגר מתווסף להתמצקות ו חכה שיתקרר. מושבות ייראו רק כאשר המיקרואורגניזם מפותח מאוד.
- דילולים סדרתיים : מדגם מהמקום המקורי בו נאסף המין מדולל ברציפות במדיום סטרילי ללא מיקרואורגניזמים אחרים. דילולים "זרעים" בתקשורת מוצקה ומושבות צפויות להופיע.
- מדיה תרבותית בלעדית : מדובר בתקשורת תרבות המאפשרת לגדול רק את סוג החיידק המעניין; כלומר יש לו רכיבים או חומרים מזינים שמאפשרים רק לבודד את צמיחת הזן.
- הפרדה ידנית או מכנית : מניחים דגימה קטנה של החיידק המיועד לבידוד ובאמצעות מיקרוסקופ נעשה ניסיון להפריד בין יחיד בודד מהמין לבין שאר האנשים המקיפים אותו.
חלק מהטכניקות הללו קלות יותר לשימוש מאשר אחרות. עם זאת, החוקרים משתמשים בהם על פי המאפיינים הביולוגיים של מין המחקר.
הפניות
- De Kruif, P. (1996). ציידי מיקרובים. הוטון מפלין הארקורט.
- Dijkshoorn, L., Ursing, BM, & Ursing, JB (2000). זן, שיבוט ומינים: הערות לשלושה מושגים בסיסיים של בקטריולוגיה. כתב העת למיקרוביולוגיה רפואית, 49 (5), 397-401.
- Marx, V. (2016). מיקרוביולוגיה: הדרך לזיהוי ברמת המתח. שיטות טבע, 13 (5), 401-404.
- Willey, JM, Sherwood, L., & Woolverton, CJ (2009). עקרונותיו של פרסקוט למיקרוביולוגיה. בוסטון (תואר שני): השכלה גבוהה מקגרוב-היל.
- וויליאמס, ג'יי"א (עורכת). (2011). הנדסת זן: שיטות ופרוטוקולים (כרך 765, עמ '389-407). ניו יורק: Humana Press.