BADANIA BIOCHEMICZNE: RODZAJE, DO CZEGO SŁUŻĄ I ZNACZENIE - BIOLOGIA - 2025

Badania biochemiczne w mikrobiologii to zestaw badanych substancji chemicznych przenoszonych do mikroorganizmów obecnych w próbce w celu ich identyfikacji; Te mikroorganizmy to zwykle bakterie. Mikrobiolog ma do dyspozycji wiele testów biochemicznych.

Jednak wybór tych testów opiera się na wstępnych ustaleniach, takich jak wzór barwienia Grama i cechy wzrostu, które pozwalają na przypisanie bakterii do określonej kategorii. Testy biochemiczne opierają się głównie na właściwościach metabolicznych każdego rodzaju bakterii.

Nie wszystkie bakterie mają takie same właściwości, dlatego bada się, czy mają one określony enzym, dodając substrat i czekając na zajście reakcji. Zwykle to oznaczenie jest wynikiem zmiany koloru lub pH w pożywce hodowlanej.

Często potrzeba mniej niż 15 testów biochemicznych do niezawodnej identyfikacji bakterii aż do poziomu gatunku. Wykonywanie większej liczby testów biochemicznych może zwiększyć pewność identyfikacji.

Większość z tych testów biochemicznych przeprowadza się na surowicy lub osoczu krwi. Można je jednak wykonywać również na innych biologicznych wydzielinach, takich jak między innymi: mocz, płyn mózgowo-rdzeniowy, płyn opłucnowy i kał.

Klasyfikacja

Testy biochemiczne można podzielić na 3 grupy:

uniwersalny

Są to testy, które można wykonać na dowolnej próbce i które stanowią wskazówkę dla mikrobiologa w zakresie następujących testów biochemicznych, które należy wykonać, aby uzyskać wiarygodną identyfikację.

Przykład

Test katalazy i oksydazy.

Różnice

Są to testy przeprowadzane w celu identyfikacji mikroorganizmów obecnych w próbce aż do poziomu gatunku.

Identyfikacja jest dokonywana na podstawie wyników kombinacji testów, ponieważ indywidualne wyniki nie są wystarczające do identyfikacji.

Przykład

Testy IMViC i testy wykorzystania cukru.

Konkretny

Są to testy specyficzne dla określonego zestawu gatunków lub dla podtypu gatunku. Testy te są zwykle wykonywane w celu potwierdzenia lub identyfikacji na poziomie podgatunku. Poszczególne testy same w sobie mają charakter informacyjny.

Przykład

Test aminopeptydazy γ-glutamylowej.

Rodzaje testów biochemicznych

Test katalazy

Test katalazy jest testem wykazującym obecność enzymu katalazy poprzez rozkład nadtlenku wodoru na tlen i wodę. Niewielką ilość bakterii dodaje się do kropli nadtlenku wodoru (3%) na szkiełku.

Test katalazy jest prostym testem używanym przez mikrobiologów do pomocy w identyfikacji gatunków bakterii i określeniu zdolności niektórych drobnoustrojów do rozkładania nadtlenku wodoru przez wytwarzanie enzymu katalazy.

Jeśli obserwuje się pęcherzyki tlenu, oznacza to, że bakterie mają enzym katalazę, ponieważ katalizuje on rozkład nadtlenku wodoru na tlen i wodę. Mówi się wtedy, że organizm jest katalazododatni (np. Staphylococcus aureus).

Test oksydazy

Test ten służy do identyfikacji mikroorganizmów zawierających enzym oksydazę cytochromową (ważny w łańcuchu transportu elektronów). Jest powszechnie używany do rozróżniania rodzin z rodziny Enterobacteriaceae i Pseudomadaceae.

Oksydaza cytochromowa przenosi elektrony z łańcucha transportu elektronów do tlenu (ostatecznego akceptora elektronów) i redukuje go do wody. W teście oksydazy są dostarczane cząsteczki sztucznego donora i akceptora elektronów.

Kiedy donor elektronów jest utleniany przez działanie oksydazy cytochromowej, podłoże zmienia kolor na ciemnofioletowy i jest uważany za wynik dodatni. Przykładem bakterii oksydazododatniej jest drobnoustrój Pseudomonas aeruginosa.

Test z solonym agarem mannitolowym (MSA)

Ten rodzaj testu jest zarówno selektywny, jak i różnicowy. MSA wybierze organizmy zdolne do życia w środowiskach o wysokim stężeniu soli, takie jak gatunek Staphylococcus w przeciwieństwie do gatunku Streptococcus, którego wzrost jest zahamowany w tych warunkach.

Składnikiem różnicowym w tym teście jest cukier mannitol. Organizmy zdolne do wykorzystania mannitolu jako źródła pożywienia będą wytwarzać produkty uboczne fermentacji, które są kwaśne, a tym samym obniżają pH pożywki.

Kwasowość pożywki powoduje żółknięcie wskaźnika pH, czerwieni fenolowej. Przykładami gatunków bakterii, które można rozróżnić tą metodą są: Staphylococcus aureus (pozytywny, ponieważ fermentuje mannitol) i Staphylococcus epidermidis (negatywny, ponieważ nie fermentuje mannitolu).

Test koagulazy

Koagulaza to enzym, który pomaga w krzepnięciu osocza krwi. Test ten jest wykonywany na gatunkach bakterii Gram-dodatnich i katalazy dodatnich w celu identyfikacji Staphylococcus aureus (koagulazo-dodatniego). W rzeczywistości koagulaza jest czynnikiem zjadliwości tego gatunku bakterii.

Tworzenie się skrzepu wokół infekcji wywołanej przez tę bakterię prawdopodobnie chroni ją przed fagocytozą. Ten test jest bardzo przydatny, gdy chcesz odróżnić Staphylococcus aureus od innych gatunków Staphylococcus, które są koagulazo-ujemne.

Test ureazy

Test ten służy do identyfikacji bakterii zdolnych do hydrolizy mocznika przy użyciu enzymu ureazy. Jest powszechnie używany do odróżnienia rodzaju Proteus od innych bakterii jelitowych.

Hydroliza mocznika powoduje powstanie amoniaku jako jednego z jego produktów. Ta słaba zasada zwiększa pH pożywki powyżej 8,4, a wskaźnik pH (czerwień fenolowa) zmienia się z żółtego na różowy. Przykładem bakterii ureazo-dodatnich jest Proteus mirabilis.

Do czego służą testy biochemiczne?

Testy biochemiczne w mikrobiologii służą do diagnozowania chorób wywoływanych przez drobnoustroje oraz do monitorowania stosowanych metod leczenia. Dodatkowo są wykorzystywane do badań przesiewowych chorób zakaźnych i ich prognozowania.

Biochemiczna identyfikacja mikroorganizmów daje wyobrażenie o tym, do czego te mikroorganizmy są zdolne, umożliwiając rozróżnienie różnych szczepów tego samego gatunku na podstawie określonych profili biochemicznych.

Różnice w aktywności poszczególnych enzymów wpływają na ekologię, fizjologię lub naturalne środowisko mikroorganizmu, co w niektórych przypadkach można uznać za ważną informację.

Znaczenie

Strukturalne różnice w kształcie, wielkości i rozmieszczeniu bakterii w niewielkim stopniu pomagają w procesie identyfikacji, ponieważ istnieje wiele gatunków bakterii o podobnym kształcie, rozmiarze i rozmieszczeniu.

Z tego powodu identyfikacja bakterii opiera się ostatecznie przede wszystkim na różnicach w ich aktywności biochemicznej.

Każdy gatunek bakterii ma dobrze zdefiniowany zestaw czynności metabolicznych różniących się od wszystkich innych gatunków. Te biochemiczne „odciski palców” są właściwościami kontrolowanymi przez enzymy bakteryjne.

Dlatego badania biochemiczne są ważne, ponieważ pomagają badaczowi w prawidłowej identyfikacji patogenów obecnych w próbce, a tym samym w zaleceniu pacjentowi odpowiedniego leczenia.

Bibliografia

1. Beckett, G., Walker, S. i Rae, P. (2010). Clinical Biochemistry (8th ed.). Wiley-Blackwell.
2. Clarke, PH i Cowan, ST (1952). Biochemiczne metody bakteriologiczne. Journal of General Microbiology, 6 (1952), 187–197.
3. Gaw, A., Murphy, M., Srivastava, R., Cowan, R., St, D. & O'Reilly, J. (2013). Clinical Biochemistry (5 wyd.). Elsevier Health Sciences.
4. Goldman, E. i Green, L. (2008). Praktyczny podręcznik mikrobiologii (wyd. 2). CRC Press.
5. Harrigan, W. (1998). Laboratory Methods in Food Microbiology (3rd ed.). Academic Press.
6. Vasanthakumari, R. (2009). Praktyczna Mikrobiologia. BI Publications Pvt Ltd.