Anledningen till att inkubera vid olika temperaturer i mikrobiologin

Temperaturförändringar kan ha dramatiska effekter på mikroskopiska livsformer. Forskare inkuberar mikrober vid olika temperaturer av flera skäl. En anledning är att olika mikrober växer bäst vid olika temperaturer. En andra anledning är att forskaren försöker generera en temperaturkänslig mutant så att hon kan generera ett muterat protein som lätt kan stängas av via temperaturförändringar. En tredje anledning är att forskaren aktiverar det temperaturkänsliga proteinet så att hon kan studera effekterna av det inaktiverade eller aktiverade proteinet.

Olika bakterier gillar att växa vid olika temperaturer. Således kommer en mikrobiolog att inkubera en viss bakteriestam vid dess optimala temperatur så att han kan studera den när den är frisk. Genom att ändra temperaturen kan han studera bakterierna medan de är stressade. Organismer som växer bäst vid människokroppstemperatur, som är ungefär 37 grader Celsius (98,6 grader Fahrenheit), kallas mesofiler. De som växer i heta temperaturer mellan 40 och 70 grader Celsius (104 till 158 grader Fahrenheit) kallas termofiler. De som växer vid heta temperaturer över 80 grader Celsius är hypertermofiler. De som lever under mycket kalla förhållanden kallas psykrofiler.

Transformation är den process genom vilken bakterier tar upp bitar av DNA från miljön. Transformation sker naturligt, men kan påskyndas i laboratoriet. Det exakta sättet på vilket DNA tas upp i en bakteriecell är okänt, men man tror att kalciumjonerna i lösningen förmedlar interaktioner mellan negativt laddat DNA och den negativt laddade ytan på cellen membran. Uppvärmning av blandningen av bakterier, kalcium och DNA hjälper till att förbättra transformationsprocessen.

Mikrobiologer och genetiker upptäcker nya funktioner för generna i en mikroskopisk organism genom att generera temperaturkänsliga mutanter. Forskaren exponerar mikroorganismer, såsom bakterier, för ett kemiskt medel som orsakar DNA-skada, vilket kan leda till muterade gener. De odlar sedan olika satser av dessa bakterier vid olika temperaturer utanför bakteriens optimala temperatur. En sats behandlade bakterier som dör eller trivs vid en icke-optimal temperatur rymmer sannolikt en muterad gen. Genom att studera vad inuti temperaturkänsliga bakterier har förändrats kan de lära sig om en ny funktion hos den muterade genen.

Mikrober inkuberas vid olika temperaturer inte bara för att generera temperaturkänsliga mutanter utan för att aktivera dem i experiment som använder dem för att svara på en fråga. Inteiner är en sträcka av aminosyror i ett inaktivt protein. Inteins kan skära sig ur proteinet, vilket aktiverar proteinet. Eftersom inteiner smälter samman de lösa ändarna som uppstår efter att de skurit ut sig själva, lämnar de inga spår att de var där. Inteins har blivit användbara för att studera bakterier och jäst, eftersom varje intein bara skär ut sig själv när organismen värms upp till en viss temperatur. Således inkuberas mikrober vid olika temperaturer för att aktivera integrer.