La coltura continua di microrganismi: chemostato e turbidostato

È possibile far crescere le popolazioni microbiche anche in sistemi aperti, cioè caratterizzati da condizioni ambientali costanti grazie alla continua immissione di nutrienti e alla rimozione dei prodotti di rifiuto.

Queste condizioni si possono ottenere in laboratorio nei sistemi per coltura continua. Un tale sistema di coltura consente di mantenere una popolazione microbica nella fase di crescita esponenziale per un tempo indefinito. La popolazione rimane costantemente nella fase esponenziale perché aggiungiamo continuamente nutrienti ed eliminiamo le sostanze di scarto.



I sistemi di coltura continua più comunemente usati sono di due tipi:

  • Chemostato
  • Turbidostato

Leggi anche: curva di crescita dei batteri

Chemostato

È uno strumento costruito in modo che nuovo terreno sterile venga immesso nel recipiente per coltura alla stessa velocità a cui viene rimosso il terreno contenente i microrganismi.

In un chemostato il terreno di coltura contiene un nutriente essenziale in quantità tale da risultare un fattore limitante per la crescita (senza stressare i batteri). Data la presenza di un nutriente limitante il tasso di crescita è determinato dal tasso d’immissione di terreno fresco nella camera di crescita e la densità cellulare finale dipende dalla concentrazione del nutriente limitante.

Nel chemostato la velocità di flusso del terreno attraverso il recipiente è costante e viene regolata in modo da mantenere costante la concentrazione del nutriente limitante. Il flusso in entrata viene regolato dalla valvola di controllo.

Il recipiente deve anche essere rifornito d’aria perché bisogna garantire l’ossigenazione. Ovviamente deve esserci un filtro che impedisce l’ingresso di altri batteri che contaminerebbero la coltura.

Struttura del chemostato

Turbidostato

Non si basa sul concetto di fattore limitante ma si basa sulla misura della torbidità del recipiente di crescita.

Il turbidostato è quindi uno strumento dotato di una fotocellula che misura la torbidità (ad ogni valore di assorbanza corrisponde una densità cellulare) della coltura nel recipiente di crescita. La velocità di flusso del terreno è regolata automaticamente in modo da mantenere un livello predeterminato di torbidità, cioè di densità cellulare.



A differenza del chemostato nel turbidostato la velocità di flusso del terreno varia anziché restare costante e nessun nutriente è a concentrazione limitante.

Applicazioni delle colture continue

  • Studi fisiologici: essendo in fase esponenziale i batteri non hanno alcun tipo di stress e quindi possiamo studiare il loro funzionamento fisiologico.
  • Studi di ecologia microbica: si possono effettuare studi sulla competizione tra due generi batterici diversi, magari anche in presenza di un nutriente limitante.
  • Studi di genetica microbica: si possono studiare i tassi di mutazione per cui sono necessarie moltissime generazioni e, con le colture continue, possiamo decidere noi quante generazioni di batteri produrre.

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