CEPA (MICROBIANA): CARACTERÍSTICAS, IDENTIFICAÇÃO, ISOLAMENTO - BIOLOGIA - 2024

Uma cepa microbiana é o conjunto de descendentes de um único isolado microbiano, que é cultivado em meio puro e geralmente é composto de uma sucessão de organismos derivados da mesma colônia inicial.

Uma cepa também representa um conjunto de indivíduos de uma população de uma espécie microbiana que compartilha certas características fenotípicas e / ou genotípicas que a diferenciam levemente de outras da mesma espécie, mas cujas diferenças não são suficientes para categorizá-los como espécies diferentes.

Fotografia de uma placa de Petri com meio de cultura sólido suplementado com antibióticos onde micróbios resistentes crescem (Fonte: Microrao / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) via Wikimedia Commons)

A cepa é a "base" de qualquer estudo microbiológico, pois garante aos cientistas que os parâmetros e características investigados sobre uma espécie de micróbio são específicos apenas dessa espécie. Além disso, permite-lhes garantir, de certa forma, a reprodutibilidade das investigações.

Por exemplo, para estudos taxonômicos em microbiologia, o primeiro objetivo é obter "a cepa" do organismo a ser classificado, pois dessa forma é possível definir com precisão cada uma das características taxonômicas que diferenciam este subconjunto dentro de uma população de uma espécie de qualquer outra espécie de micróbio.

A cepa permite que uma espécie de micróbio seja mantida viva e isolada in vitro por longos períodos de tempo, ou seja, longe de seu ambiente natural. Podem ser obtidas cepas de diversos microrganismos de diferentes tipos, como bactérias, fungos, vírus, protozoários, algas, entre outros.

Para a manutenção das cepas, elas devem ser mantidas em estrito isolamento, o que evita que a cepa entre em contato com qualquer agente contaminante como esporos de fungos ou qualquer agente de microrganismo externo.

Características de tensão

Todas as cepas, independentemente do tipo de microrganismo (as espécies) que representam, devem atender a alguns parâmetros básicos, entre os quais estão:

- Devem ser linhagens genéticas estáveis ​​ou ter alta fidelidade genética

É importante que todos os indivíduos mantidos no meio de cultura sejam o mais próximos possível uns dos outros, geneticamente falando. Ou seja, todos eles derivam do mesmo indivíduo ou, pelo menos, da mesma população.

- Devem ser fáceis de manter ou crescer

Indivíduos pertencentes a uma cepa devem ser fáceis de manter em um ambiente in vitro. Em outras palavras, nem todos os micróbios são capazes de se isolar de seu ambiente natural. Se forem difíceis de cultivar em meios externos, sua biologia pode ser facilmente alterada com mudanças mínimas no ambiente em que são mantidos isolados no laboratório.

- Eles precisam ter rápido crescimento e desenvolvimento em condições ideais

Se os micróbios isolados não se desenvolverem rapidamente no meio de cultura usado para esse propósito, eles podem ser difíceis de preservar para estudo, pois podem esgotar os nutrientes de seu ambiente, mudar de fase ou comprometer sua sobrevivência nessas condições..

- Devem apresentar características e parâmetros definidos

Uma cepa de microrganismos isolados deve ter características comuns que a relacionem de forma idêntica e específica a indivíduos que são idênticos a ela. Essas características devem ser constantes ao longo do tempo.

- Fácil de lidar

Em geral, as cepas usadas em investigações de rotina não requerem ferramentas ou protocolos excessivamente rigorosos ou complicados. Isso garante que alunos e novos pesquisadores possam manter a continuidade dos estudos ao longo do tempo.

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Identificação molecular

Existem diferentes métodos para identificar uma cepa recém-isolada. No entanto, atualmente a técnica mais precisa, rápida e simples para determinar a identidade de quase todas as espécies é a análise de algumas regiões das sequências genéticas que constituem o genoma do indivíduo.

Normalmente essas análises são realizadas amplificando regiões específicas do DNA com a técnica de PCR (Polymerase Chain Reaction). Essas técnicas variam de acordo com o limite, a família e o tipo de microrganismo cuja identidade se deseja. Essas regiões são geralmente:

- As regiões que codificam para RNAs ribossômicos

- Os genes que codificam para as subunidades de proteínas que participam da respiração (especialmente se o organismo for aeróbio)

- A região genética que codifica os microfilamentos de actina (parte do citoesqueleto)

- Algumas regiões genéticas do cloroplasto ou subunidades de proteínas que participam da fotossíntese (para algumas algas e cianobactérias e para todas as plantas)

Uma vez que esses fragmentos do genoma foram amplificados com sucesso, eles são sequenciados para determinar a ordem dos nucleotídeos que compõem essas regiões do genoma. Isso é feito por meio de técnicas de NGS (Next Generation Sequencing) com equipamentos especializados conhecidos como sequenciadores.

As regiões sequenciadas são comparadas com as sequências de microrganismos desse tipo já relatadas anteriormente, o que é possível usando, por exemplo, o banco de dados que está depositado no site do GenBank (https: // www. ncbi.nlm.nih.gov/genbank/).

Identificação morfológica

Em laboratórios que não possuem ferramentas de biologia molecular para analisar características genéticas, outros parâmetros fenotípicos são usados ​​para identificar as cepas de diversos microrganismos. Mais uma vez, as características fenotípicas estudadas variam de acordo com o organismo, o filo, a família e as espécies consideradas. Entre esses parâmetros são estudados:

- As características morfológicas do micróbio no meio de cultura. São observadas características como: cor, forma, textura, tipo de crescimento, entre outros aspectos.

- Análise de produtos metabólicos utilizando ferramentas bioquímicas. É estudada a produção de metabólitos secundários, compostos químicos excretados, entre outros.

- Caracterização e cristalização de proteínas. As proteínas internas dos microrganismos são extraídas e estudadas de forma independente.

O típico em estudos microbiológicos é realizar a caracterização das cepas com os dois tipos de identificação, ou seja, tanto por meio de observações morfológicas quanto por análises moleculares.

Isolamento de cepas

O isolamento de cepas envolve várias técnicas que também são usadas para separar uma espécie de micróbio de outra. A capacidade de isolar a cepa de uma espécie de interesse é essencial para determinar com precisão suas características definidoras.

A maioria das técnicas de isolamento de cepas foi criada durante o século 19 pelos pais da microbiologia Louis Pasteur e Robert Koch. Ambos estavam se esforçando obsessivamente para obter culturas de células puras (cepas) dos microrganismos que estudavam.

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

Para obter essas culturas de células, eles exploraram uma ampla variedade de técnicas e ferramentas, desde o uso de palitos de dente esterilizados até variações na composição dos meios de cultura onde os micróbios que estudaram foram preparados para crescer.

Técnicas de isolamento de tensão

Atualmente, todas as técnicas desenvolvidas e utilizadas por esses pesquisadores e algumas mais modernas estão reunidas em 6 tipos diferentes, que são:

- Arranhões, arranhões ou arranhões: com um instrumento fino e pontiagudo, toca-se o local onde se encontra o microrganismo (especialmente para culturas cultivadas in vitro em meio sólido). Um meio sólido rico em nutrientes estéril é riscado com a extremidade com a qual o microrganismo foi tocado.

- Imersão ou fusão no meio: uma pequena amostra de micróbios é retirada (pode ser como a retirada da técnica anterior) e é colocada dentro do meio de crescimento no estado líquido, é adicionado ágar para solidificar e espere esfriar. As colônias só serão vistas quando o microrganismo estiver altamente desenvolvido.

- Diluições seriadas: uma amostra do local de origem onde a espécie foi coletada é diluída consecutivamente em meio estéril livre de outros microrganismos. As diluições são "semeadas" em meio sólido e espera-se que apareçam colônias.

- Meios de cultura exclusivos: são meios de cultura que permitem o crescimento apenas do tipo de micróbio de interesse; ou seja, possui componentes ou nutrientes que apenas permitem o isolamento do crescimento da cepa.

- Separação manual ou mecânica: é colocada uma pequena amostra do micróbio a ser isolado e, por meio de um microscópio, tenta-se separar um único indivíduo da espécie dos demais indivíduos que o circundam.

Algumas dessas técnicas são mais fáceis de usar do que outras. No entanto, os pesquisadores os utilizam de acordo com as características biológicas das espécies em estudo.

Referências

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2. Dijkshoorn, L., Ursing, BM e Ursing, JB (2000). Cepa, clone e espécie: comentários sobre três conceitos básicos da bacteriologia. Journal of medical microbiology, 49 (5), 397-401.
3. Marx, V. (2016). Microbiologia: o caminho para a identificação do nível de tensão. Métodos da natureza, 13 (5), 401-404.
4. Willey, JM, Sherwood, L., & Woolverton, CJ (2009). Princípios de microbiologia de Prescott. Boston (MA): McGraw-Hill Higher Education.
5. Williams, JA (Ed.). (2011). Engenharia de deformação: métodos e protocolos (Vol. 765, pp. 389-407). Nova York: Humana Press.