IZOLACJA MIKROORGANIZMÓW: TECHNIKI I ZNACZENIE - BIOLOGIA - 2025

Izolacja mikroorganizmów obejmuje szereg technik do ekstrakcji i oddzielania gatunków drobnoustrojów zainteresowania z ich naturalnego siedliska in vitro środowisku. Techniki te to zestaw wielu podstawowych i niezbędnych narzędzi do badań mikrobiologicznych.

Większość mikroorganizmów, które są znane i które zostały zdefiniowane przez naukę, to te, które można było izolować i przechowywać w pojemnikach, które częściowo naśladują wewnętrzne warunki miejsc, w których żyją.

Typowy obraz kolonii mikroorganizmów podobnych do bakterii wyizolowanych na stałym podłożu wewnątrz szalki Petriego (Zdjęcie: nadya_il na www.pixabay.com)

Być może jednym z pierwszych ludzi, którzy praktykowali izolację mikroorganizmów, był Anton Van Leeuwenhoek (1632-1723), który zebrał i wyizolował próbki drobnoustrojów z wielu miejsc i ekosystemów, aby dokładnie je obserwować pod setkami zaprojektowanych przez siebie mikroskopów. .

Jednak dopiero za czasów naukowców, Louisa Pasteura i Roberta Kocha, w XIX wieku, zaczęto przeprowadzać rygorystyczne praktyki, które służyły izolacji określonych mikroorganizmów, a wszystko po to, aby móc je szczegółowo zbadać. .

W przeciwieństwie do Leeuwenhoek, badacze ci skupili się na izolowaniu określonych gatunków od innych gatunków drobnoustrojów w środowisku. Poza tym byli zainteresowani jak najdłuższym utrzymaniem ich przy życiu poza ich naturalnym środowiskiem.

Obecnie opracowano precyzyjne techniki izolacji i wzrostu wielu różnych mikroorganizmów pochodzących z niemal każdego środowiska w biosferze.

Techniki izolacji mikroorganizmów

Wszystkie izolacje mikroorganizmów rozpoczynają się od pobrania próbki na wolności, w której znajdują się interesujące mikroorganizmy. Tymi miejscami mogą być rany w tkankach zwierząt lub roślin, glebach lub podłożach, kałużach, morzach, powierzchniach takich jak skóra itp.

Próbkę pobiera się dotykając lub podtrzymując pojemnik, który ma podłoże o odpowiednich wymaganiach dla wzrostu mikroorganizmów na powierzchni, z której ma być izolowana. W tym pojemniku otrzymasz tak zwaną „kulturę” drobnoustrojów.

Ogólnie rzecz biorąc, pierwsza uprawa uzyskiwana z naturalnych siedlisk to niewątpliwie „uprawa mieszana”, czyli składa się z dużej liczby różnych gatunków drobnoustrojów.

Jednak większość gatunków mikroorganizmów można izolować od siebie w laboratorium, dążąc do uzyskania kultur mikroorganizmów, w których rośnie tylko dany gatunek lub, innymi słowy, uzyskując „czyste kultury”.

Zasadniczo proces przeprowadzany w celu uzyskania „czystych kultur” to tak zwana „izolacja mikroorganizmów”.

Istnieje wiele technik izolacji mikroorganizmów, a nawet niektóre są specyficzne, w szczególności dla określonego typu mikroorganizmu. W innych przypadkach możliwe jest uzyskanie czystej kultury tylko poprzez pobranie próbki ze środowiska naturalnego.

Wśród najczęściej stosowanych technik izolacji w celu oddzielenia interesujących gatunków występujących w pożywkach do hodowli mieszanej są:

Zarysowania lub smugi

Być może jest to najczęściej stosowana metoda izolowania mikroorganizmów. Technika ta polega na przygotowaniu sterylnego podłoża stałego zawierającego wszystkie składniki odżywcze niezbędne do wzrostu mikroorganizmu w szklanym pojemniku, takim jak szalka Petriego.

Za pomocą cienkiego narzędzia, zwykle ostro zakończonego, dotyka się mikroorganizmu, który ma być wyizolowany w mieszanej kulturze, a następnie w jałowym stałym podłożu końcówka instrumentu, którym dotykano mikroorganizmu, zaczyna przesuwać się z boku na bok przez cały czas tablica rejestracyjna.

Odbywa się to intensywnie tam iz powrotem po powierzchni stałego lub agarowego podłoża, jak gdyby był to zygzak. Zwykle robi się to do momentu pokrycia około jednej trzeciej średnicy agaru na płytce.

Fuzja z medium lub powłoką

W przypadku tej metody rozcieńczenie pożywki, w której żyją zebrane drobnoustroje, przeprowadza się do momentu, w którym pozostaje tylko kilkaset komórek na każdy mililitr podłoża, w którym zostały rozcieńczone.

Z tego rozcieńczenia pobiera się kilka mililitrów i miesza z pożywką, która zostanie dodana do pojemnika, zanim zestali się. Ponieważ mieszanina jest tworzona między podłożem agarowym a podłożem płynnym, w którym znajdują się mikroorganizmy, pozostają one zanurzone w podłożu i są widoczne tylko do czasu rozmnożenia się jako kolonia.

Gdy rozwijają się jako kolonia, łatwiej jest je oddzielić od reszty mikroorganizmów innymi metodami, takimi jak na przykład drapanie.

Seryjne rozcieńczenia

Ta metoda polega na wykonywaniu seryjnych rozcieńczeń podłoża, w którym znajdują się mikroorganizmy. Przykładem tego są rozcieńczenia, które mają na celu oczyszczenie Lactococcus lactis lub Lactobacillus acidophilus, bakterii odpowiedzialnych za produkcję sera i jogurtu.

Około 1 mililitr jest pobierane z probówki zawierającej kwaśne mleko lub uprzednio sfermentowany jogurt i ten mililitr jest zaszczepiany sterylnym mlekiem bez mikroorganizmów. Później pobiera się około mililitra wspomnianego mleka i proces powtarza.

Powtarza się to około trzy lub cztery razy z rzędu, co sprawia, że ​​bardzo prawdopodobne jest uzyskanie Lactococcus lactis lub Lactobacillus acidophilus w pożywce wyizolowanej z zanieczyszczeń, które mogą reprezentować inne drobnoustroje.

Szczegółowe zdjęcie stanowiska i typowych materiałów do izolacji mikroorganizmów (Zdjęcie: Sintija Valucka na www.pixabay.com)

Procedura wzbogacania

Metodologię tę osiąga się przez hodowlę mikroorganizmów w pożywkach hodowlanych w warunkach, które stymulują lub ułatwiają wzrost interesującego gatunku oraz, w wielu przypadkach, w warunkach, które hamują wzrost innych mikroorganizmów zanieczyszczających.

Bakterie z rodzaju Salmonella rosną w pożywkach hodowlanych wzbogaconych selenitem, ponieważ mikroorganizmy te przekształcają selenit w selen, aby go metabolizować. Znajdujący się w pożywce selenin utrudnia przyswajanie składników odżywczych przez inne mikroorganizmy niż salmonelle.

Unikalna lub ekskluzywna technika

Jest to prawdopodobnie najtrudniejsza i najmniej skuteczna technika izolacji drobnoustrojów. Obejmuje to umieszczenie kropli pożywki (próbki), w której mikroorganizmy są umieszczone na jałowym szkiełku nakrywkowym, a następnie umieszczenie jej na stoliku mikroskopowym.

Później, podczas obserwacji, pojedynczą komórkę usuwa się za pomocą sterylnej mikropipety. Kropla jest umieszczana na innym jałowym szkiełku nakrywkowym, który jest inkubowany w temperaturze odpowiedniej dla mikroorganizmu. Wreszcie, ponownie obserwuje się pod mikroskopem, aby pokazać wzrost.

Jeśli podczas ponownej obserwacji z pojedynczej pobranej komórki rozwinęły się nowe komórki, dodaje się je do jałowej pożywki hodowlanej w celu uzyskania w pełni izolowanej czystej kultury.

Techniki niestandardowe

Na Ziemi istnieje niezliczona ilość różnych mikrobów, które są rozproszone po prawie wszystkich znanych ekosystemach. Niektóre mikroorganizmy znane są jako ekstremofile i wymagają wyjątkowych warunków do rozwoju i wzrostu.

Te ekstremalne warunki są zarówno korzystne, jak i niekorzystne dla izolacji, ponieważ chociaż pozwalają one tylko na wzrost tych mikroorganizmów, ich odtworzenie in vitro może być trudne.

Znaczenie

Izolacja mikroorganizmów stanowi jeden z najważniejszych postępów w nauce i medycynie. Umożliwiło to ludzkości badanie i opracowywanie skutecznych metod leczenia różnych patogenów drobnoustrojów.

Obecnie wiadomo z całą pewnością, że mikroorganizmy stanowią istotną część wszystkich ekosystemów, dlatego osiągnięcie izolacji niektórych z nich o względnym znaczeniu dla człowieka pozwala badaczom na intensywne ich badanie w celu dogłębnego zrozumienia jego rolę w każdym ekosystemie.

Bibliografia

1. De Kruif, P. (1996). Łowcy mikroorganizmów. Houghton Mifflin Harcourt.
2. López, MJ, Nichols, NN, Dien, BS, Moreno, J. i Bothast, RJ (2004). Izolacja mikroorganizmów do biologicznej detoksykacji hydrolizatów lignocelulozowych. Applied Microbiology and Biotechnology, 64 (1), 125-131.
3. Spigno, G., Tramelli, L., Galli, R., Pagella, C. i De Faveri, DM (2005). Biofiltracja par dichlorometanu: izolacja mikroorganizmów.
4. Tresner, HD i Hayes, JA (1970). Ulepszona metodologia izolacji mikroorganizmów glebowych. Appl. Otaczać. Microbiol. , 19 (1), 186-187.
5. Willey, JM, Sherwood, L. i Woolverton, CJ (2009). Zasady mikrobiologii Prescotta. Boston (MA): McGraw-Hill Higher Education.