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Terreni di coltura

I terreni di coltura: tipologia e caratteristiche

Un terreno di coltura non è altro che un mezzo, ossia una sostanza, in cui o su cui è possibile far crescere una colonia di microrganismi.

Può sembrare qualcosa di banale, ma il primo esperimento in cui si riuscì a coltivare dei batteri al di fuori di un organismo vivente fu realizzato solo nel 1876, ad opera di Roberto Koch. Da quel momento il mondo della scienza iniziò ad esplorare una nuova disciplina: la microbiologia.

In realtà neppure la scoperta dei terreni di coltura fu sufficiente a permettere di osservare e studiare l'intero mondo dei microrganismi viventi. Moltissimi batteri, infatti, non possono essere coltivati e di essi non si conosceva nulla fino all'avvento delle più moderne tecniche di sequenziamento automatico del DNA.

Dalla nascita di questi sistemi, è stato possibile analizzare il contenuto di acidi nucleici di un campione per determinare quali specie batteriche vi siano presenti.

Molti dei microorganismi così rilevati appartengono a specie di cui si sa ben poco e che erano del tutto sconosciute fino a poco tempo fa, perché impossibili da determinare attraverso la crescita in terreni di coltura.

Semina su terreni di coltura in piastre Petri

Operazione di semina su terreni di coltura in piastre Petri.

Come è composto un terreno di coltura?

Un terreno di coltura è quindi costituito da un'aliquota di materiale che abbia le caratteristiche necessarie a consentire la crescita dei microorganismi.

In alcuni casi, oltre alle caratteristiche necessarie per la crescita di uno specifico ceppo, il terreno contiene sostanze che ne consentono l'identificazione. Tale identificazione si basa sulla capacità del terreno di permettere una crescita selettiva dei vari ceppi batterici oppure mediante la presenza di sostanze in grado di far risaltare lo svolgimento di reazioni chimiche specifiche di un determinato ceppo.

Terreni di coltura solidi e liquidi

Dal punto di vista dello stato fisico in cui si trova il mezzo, distinguiamo terreni liquidi e terreni solidi.

I terreni di coltura liquidi sono stati i primi ad essere realizzati e sono composti banalmente da un recipiente contenente una certa quantità di soluzione acquosa in cui sono disciolti i nutrienti e le altre sostane necessarie. Nel liquido viene inoculato lo starter e da lì, se le condizioni di preparazione sono state eseguite nella maniera corretta, si potrà osservare lo sviluppo della coltura.

I terreni di coltura solidi invece sono substrati mediamente duri, di solito costituiti da una base di acqua a cui sono aggiunti i nutrienti ed un composto dalle proprietà solidificanti. Il più utilizzato è l'Agar, un carboidrato estratto da alcune alghe marine.

L'Agar ha la capacità, una volta disciolto in acqua, di presentarsi allo stato liquido quando la temperatura è superiore agli 85°C e di solidificarsi quando scende al di sotto dei 45°C.

Il terreno così composto viene miscelato in fase liquida, portando ad ebollizione l'acqua in cui sono sciolti i nutrienti.

Dopo aver versato la polvere di Agar e mescolato a sufficienza, il terreno viene semplicemente lasciato raffreddare. Alla fine si ottiene un composto dalla consistenza gelatinosa su cui è possibile inoculare il preparato contenente lo starter per avviare la coltura.

Preparazione di un terreno di coltura

Preparazione di un terreno di coltura in gel di Agar.

Classificazione dei terreni di coltura in base alle sostanze nutritive

In base alla tipologia di sostanze disciolte distinguiamo i seguenti tipi di terreni di coltura:

  • terreni di base (minimi, sintetici o complessi)
  • terreni arricchiti
  • terreni selettivi
  • terreni differenziali

I terreni di base contengono una miscela di sostanze nutritive che sono utilizzate da tutti i microorganismi e pertanto sono adeguati a tutte le tipologie di colture.

Questi terreni sono però in genere poveri di alcune sostanze necessarie per la crescita di specifici ceppi, e di solito vengono quindi utilizzati come punto di partenza per la preparazione di terreni speciali, attraverso l'aggiunta di altri componenti.

I terreni di base possono essere minimi, quando contengono solo sali inorganici di Azoto, Fosforo, Carbonio e Zolfo, e sono utilizzati per la crescita esclusiva di microorganismi autotrofi.

Nei terreni di base sintetici le sostanze nutritive utilizzate sono dosate in quantità note e misurate sulle specifiche esigenze nutrizionali delle specie in coltura, mentre nei terreni complessi, che sono i più largamente utilizzati, la composizione dei vari elementi non è nota a priori. Questi terreni si preparano mediante l'utilizzo di estratti di carne o altri derivati di origine animale.

I terreni arricchiti (o terreni elettivi) invece contengono, in aggiunta al contenuto dei terreni di base, sostanze specifiche che consentono ai microorganismi di nostro interesse di crescere più rapidamente degli altri.

Sono quindi utilizzati per consentire una discriminazione  del ceppo batterico di interesse tra quelli presenti in una miscela plurimicrobica sulla base della velocità di crescita delle colonie.

I terreni selettivi, invece, contengono sostanze batteriostatiche che inibiscono la crescita di tutti i batteri tranne quelli appartenenti ai ceppi che si desidera isolare. Spesso l'isolamento dei ceppi batterici viene realizzato utilizzando terreni di coltura che sono allo stesso tempo selettivi ed arricchiti.

I terreni differenziali, infine, contengono sostanze indicatrici di specifiche reazioni chimiche in atto. Ad esempio è possibile evidenziare la presenza di reazioni fermentative dei carboidrati o altre vie metaboliche specifiche, perché la sostanza indicatrice cambia colore in presenza del prodotto della reazione ricercata.

Quali sostanze deve contenere un terreno di coltura?

Ogni terreno di coltura deve essere provvisto di adeguate fonti di azoto, fosforo e carbonio, oltre a sali minerali contenti calcio, magnesio, potassio, iodio e manganese.

Azoto e Carbonio sono spesso somministrai sotto forma di Peptone, un composto derivato dall'idrolisi acida delle proteine, facilmente utilizzabile da tutti i batteri.

Perché la coltura abbia successo, inoltre, vanno monitorati attentamente la presenza di ossigeno, il pH, le temperatura e il grado di umidità.

Il terreno inoltre deve essere sterile al momento dell'inoculo e deve essere mantenuto in condizioni che ne impediscano la contaminazione.

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