Curva di crescita dei batteri e caratteristiche delle varie fasi

La crescita di una popolazione microbica può essere studiata in vitro allestendo una coltura in un terreno liquido in un sistema chiuso. Innanzitutto si prepara un terreno di crescita liquido e si versa nelle beute, poi si inocula il ceppo batterico e poi si chiude la beuta con dei tappi di spugna che permettono solo il passaggio dell’aria.

Questo che abbiamo descritto è un sistema chiuso, cioè dove non c’è scambio con l’esterno (non si mette né terreno nuovo né si elimina terreno esausto).

Curva di crescita dei batteri

Caratteristiche della fase di latenza

Nella fase di latenza (fase lag) non c’è un aumento del numero di cellule ma le cellule inoculate nel terreno di coltura adattano il proprio metabolismo alle condizioni chimico-fisiche in cui si trovano. La fase di latenza sarà lunga se:

  • I batteri provengono dal congelamento (perché hanno bisogno di un po’ di tempo per acclimatarsi e per rimettere in moto il metabolismo).
  • I batteri provengono da terreno complesso a li mettiamo in terreno minimo (saranno in grado di sopravvivere ma la fase di latenza sarà lunga).
  • I batteri sono in fase stazionaria.

Se invece i batteri vengono spostati da terreni minimi a terreni complessi la fase lag sarà brevissima.


Caratteristiche della fase esponenziale

Durante la fase esponenziale o logaritmica (fase log) i microrganismi crescono e si dividono alla massima velocità possibile relativamente al loro potenziale genetico, alla natura del terreno e alle condizioni in cui avviene la crescita.

Durante la fase esponenziale la velocità di crescita si mantiene costante, cioè i microrganismi si dividono e raddoppiano di numero a intervalli di tempo regolari. Durante questa fase la popolazione cellulare presenta la massima uniformità in termini di proprietà chimiche e fisiologiche e proprio per questa ragione gli studi biochimici e fisiologici utilizzano di solito colture in fase esponenziale.

Caratteristiche della fase stazionaria e attivazione metabolismo secondario

In una coltura in batch alla fase esponenziale segue la fase stazionaria, durante la quale il numero di cellule non aumenta nel tempo o perché le cellule smettono di crescere e dividersi pur rimanendo metabolicamente attive o perché viene raggiunto un equilibrio tra crescita e morte cellulare. La fase di plateau avviene per via di:

  • Esaurimento di uno o più nutrienti nel terreno.
  • Limitazione dell’ossigeno libero per le specie aerobie.
  • Accumulo di sostanze di rifiuto o di molecole segnale.
  • Elevata densità cellulare.

Le cellule in fase stazionaria subiscono cambiamenti sia morfologici che funzionali. Morfologicamente le cellule tendono ad essere di dimensioni minori rispetto alle stesse cellule in fase esponenziale, a causa di un maggiore compattamento del nucleoide e di una riduzione volumetrica del citoplasma. Funzionalmente la cellula in fase stazionaria è più resistente a vari tipi di stress quali un’alterata osmolarità, temperatura elevata, presenza di radicali liberi.



Nella fase stazionaria si accumulano le proteine da deprivazione nutrizionale (starvation proteins):

  • Proteine che rafforzano i legami crociati del peptidoglicano.
  • Proteine Dps (DNA binding proteins from starved cells) che proteggono il DNA.
  • Chaperonine che impediscono la denaturazione delle proteine e rinaturano le proteine danneggiate.

La fase stazionaria ha anche una rilevanza pratica:

  • Attivazione del metabolismo secondario (microbiologia industriale) che porta alla produzione di antibiotici.
  • Incremento della virulenza in alcuni batteri patogeni (microbiologia medica).

Caratteristiche della fase di morte

Nella fase di morte si osserva una diminuzione del numero di cellule vive nel tempo. Spesso le cellule morte lisano, per cui questa fase può essere agevolmente osservata misurando la torbidità della coltura o con altri metodi che contano le cellule batteriche presenti. I batteri che sono andati incontro a lisi forniscono nutrimento alle cellule ancora vive e ci può essere addirittura un accenno di ripresa.



In altri casi le cellule morte non lisano o rimangono integre a lungo dopo la morte. In questi casi la diminuzione del numero di cellule può essere misurata mediante la conta vitale.

Quando è valida questa curva di crescita?

Questa curva di crescita è valida solo per batteri che si riproducono per scissione binaria, e non è ad esempio valida per batteri filamentosi che hanno compartimenti multinucleati che si dividono per settazione perché in questo caso andamento della curva è diverso.

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