{"id":2641,"date":"2006-06-28T00:00:00","date_gmt":"2006-06-27T22:00:00","guid":{"rendered":""},"modified":"-0001-11-30T00:00:00","modified_gmt":"-0001-11-29T22:00:00","slug":"2641","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/2641\/","title":{"rendered":"Cosa si intende per colture in batch, fed-batch, continue.\r\nInoltre potete dirmi che cinetica di crescita hanno i microorganismi in tali colture. Grazie"},"content":{"rendered":"

I microorganismi, sia Procarioti (batteri) che Eucarioti
\n(funghi e lieviti, ad esempio) sono sfruttati dall\u2019uomo per produrre composti
\ndi interesse industriale. I processi produttivi che prevedono l\u2019uso di un
\nagente biologico sono in generale chiamati fermentazioni; le colture cellulari avvengono
\nall\u2019interno di apparati fermentativi chiamati\u00a0
\n<\/span>bioreattori o fermentatori. \u00c9 importante chiarire che in questo caso il termine \u201cfermentazione\u201d non si riferisce a quei processi metabolici di produzione dell\u2019energia in condizioni anaerobie (come la fermentazione alcoolica, da cui si ricava l\u2019etanolo), ma ad un qualunque\u00a0
\n<\/span>processo produttivo in cui sono coinvolti agenti biologici.<\/p>\n

Esistono tre tipi principali di colture cellulari, a seconda delle modalit\u00e0 con cui viene fornito il nutrimento alle cellule: colture in batch, in continuo, in fed-batch.<\/p>\n

La coltura in batch \u00e8 un sistema chiuso, in quanto all\u2019inizio della coltura vengono forniti tutti i nutrienti necessari alla crescita cellulare (detti nel loro complesso terreno di coltura) senza aggiunte successive. La cinetica di crescita \u00e8 caratterizzata da quattro fasi: <\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0
\n<\/span><\/span>fase di latenza, durante la quale le cellule si adattano al terreno, perci\u00f2 non si ha un incremento della biomassa (massa complessiva delle cellule);<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0
\n<\/span><\/span>fase di crescita esponenziale, nella quale le cellule si dividono molto rapidamente, secondo appunto un andamento esponenziale del tipo y= 2x<\/sup>, dove y \u00e8 il numero di cellule e x il numero di generazioni;<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0
\n<\/span><\/span>fase stazionaria, durante la quale la crescita rallenta man mano che i nutrienti scarseggiano, fino ad arrestarsi;<\/p>\n

–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0
\n<\/span><\/span>fase di letalit\u00e0, nella quale la scarsit\u00e0 di nutrienti \u00e8 tale da causare la diminuzione della biomassa, poich\u00e8 muoiono pi\u00f9 cellule di quelle che si generano, determinando la fine della coltura.<\/p>\n

Complessivamente, la coltura in batch \u00e8 un sistema
\nvantaggioso per ottenere rapidamente un\u2019alta quantit\u00e0 di biomassa, tanto che
\nspesso \u00e8 usata come pre-coltura per altri processi\u00a0 <\/span>fermentativi; d\u2019altro canto, non pu\u00f2 essere applicata per tempi medio-lunghi.<\/p>\n

\"\"

<\/p>\n

\n

La coltura in continuo \u00e8 invece un sistema aperto, in cui nuovo terreno di coltura \u00e8 immesso costantemente, mentre quello che si \u00e8 esaurito \u00e8 eliminato, generalmente attraverso due pompe. Prevede tre fasi: la prima \u00e8 una fase in batch, con entrambe le pompe non funzionanti, necessaria per raggiungere un\u2019adeguata biomassa. Al termine della crescita esponenziale,
\ncomincia la fase di start-up, in cui le cellule vengono alimentate e si assiste ad un ulteriore aumento della biomassa. L\u2019ultima \u00e8 invece la fase stazionaria, nella quale la biomassa resta costante e i flussi in entrata e in uscita non
\ncambiano. <\/p>\n

\n

I vantaggi delle colture in continuo sono lo stato
\nfisiologico della biomassa uniforme, la produzione di biomassa costante nel
\ntempo, l\u2019assenza di tempi morti, la possibilit\u00e0 di controllare il processo fermentativo regolando i flussi (se si vuole terminare la coltura, \u00e8 sufficiente aumentare
\nil flusso in uscita pi\u00f9 di quello in entrata; il contrario se si vuole
\naccumulare il terreno di coltura). Lo\u00a0
\n<\/span>svantaggio principale \u00e8 la delicatezza del sistema, visto che la
\nmedia-lunga durata del processo pu\u00f2 portare a contaminazione, cos\u00ec come le
\nnumerose e ripetute divisioni cellulari possono portare all\u2019accumulo di mutazioni nelle cellule, fattore non irrilevante trattandosi di organismi selezionati. <\/p>\n

\n

\"\"<\/p>\n

\n

Infine, esiste la coltura in fed-batch. Si tratta di un sistema semi-aperto, in quanto \u00e8 aperto solo in entrata, ma non in uscita, perci\u00f2 \u00e8 anche detto a volume variabile. Anch\u2019esso \u00e8 diviso in pi\u00f9 fasi:
\ninizialmente si ha una fase in batch, poi, una volta raggiunta adeguata
\nbiomassa, inizia il processo fed-batch. La biomassa aumenta in proporzione ai nutrienti forniti, fino a che non sono altri fattori a causare un rallentamento della crescita, come ad esempio la scarsit\u00e0 di ossigeno; a questo punto \u00e8 conveniente rallentare il flusso di nutriente fino ad arrestare il sistema. La coltura in fed-batch, sebbene di breve durata (alcune decine di ore), previene problemi di inibizione da prodotti del metabolismo cellulare tossici e l\u2019accumulo di mutazioni, oltre a diminuire la possibilit\u00e0 di contaminazione;
\ninoltre, consente di recuperare la biomassa per iniziare un nuovo processo.<\/p>\n

<\/p>\n

\"\"
La scelta del tipo di coltura dipende da vari fattori. Uno su tutti \u00e8 la fase del metabolismo in cui \u00e8 prodotto il composto d’interesse. Se la sua produzione segue le fasi di crescita cellulare, cio\u00e8 rientra in quello che \u00e8 definito metabolismo primario, la maggior parte sar\u00e0 ottenuta nella fase di crescita esponenziale, detta trofofase.
\nDiversamente, la biosintesi del prodotto pu\u00f2 iniziare quando \u00e8 terminata la crescita esponenziale, cio\u00e8 questa sostanza fa parte del
\nmetabolismo secondario, pertanto la produzione maggiore si ha nella
\nfase stazionaria o idiofase.<\/p>\n

<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

[…]<\/p>\n","protected":false},"author":283,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[33],"tags":[],"class_list":["post-2641","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-microbiologia"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2641","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/users\/283"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=2641"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2641\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=2641"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=2641"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=2641"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}