Agar und Agarose sind zwei Formen fester Wachstumsmedien, die für die Kultur von Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, verwendet werden. Sowohl Agar als auch Agarose dienen der Verfestigung von Nährstoffen, die sonst in Lösung bleiben würden. Sowohl Agar als auch Agarose können sich verflüssigen, wenn sie ausreichend erhitzt werden, und beide kehren beim Abkühlen in einen Gelzustand zurück.
Feste Nährböden werden durch Erhitzen der Agar- und Nährstoffkomponenten hergestellt, so dass eine Lösung entsteht. Die Lösung wird dann sterilisiert, in der Regel in einem Dampf-Wärme-Gerät, dem Autoklaven. Das sterile Medium wird dann in eine Hälfte von sterilen Petriplatten gegossen und der Deckel auf die noch heiße Lösung gelegt. Wenn die Lösung abkühlt, wird der Agar oder die Agarose gelartig, wodurch das Medium halbfest wird. Wenn die Bakterien mit der Oberfläche des Mediums in Berührung kommen, können sie die Nährstoffe aus dem Medium extrahieren und als Kolonien wachsen.
Die Verwendung von Agar- und Agarose-Festmedien ermöglicht die Isolierung von Bakterien durch eine Streifenplattentechnik. Eine ähnliche Unterscheidung einer Bakterienart von einer anderen ist in flüssigen Wachstumsmedien nicht möglich. Außerdem ermöglichen einige feste Nährböden Reaktionen, die in flüssigen Nährböden nicht möglich sind. Das bekannteste Beispiel ist Blutagar , bei dem die vollständige oder teilweise Zerstörung der roten Blutkörperchen durch die charakteristischen hämolytischen Reaktionen nachgewiesen werden kann.
Agar ist ein ungeladenes Netzwerk von Strängen einer Verbindung namens Gelactose. Diese Verbindung besteht aus zwei Polysacchariden namens Agarose und Agaropektin. Gelaktose wird aus einer Algenart namens Gelidium comeum gewonnen. Die Alge wurde nach dem französischen Botaniker benannt, der als Erster das gallertartige Material entdeckte, das aus dem Seetang extrahiert werden kann. Ein anderer Seetang namens Gracilaria verrucosa kann ebenfalls eine Quelle für Agar sein.
Agarose wird durch Reinigung des Agars gewonnen. Die Agarose-Komponente von Agar besteht aus sich wiederholenden Galaktopyranose-Molekülen. Die Seitengruppen, die aus der Galaktopyranose herausragen, sind so angeordnet, dass zwei benachbarte Ketten sich zu einer Helix verbinden können. Die Ketten wickeln sich so eng umeinander, dass Wasser im Inneren der Helix eingeschlossen werden kann. Wenn immer mehr Helices gebildet und vernetzt werden, entsteht ein dreidimensionales Netz aus wasserhaltigen Helices. Die gesamte Struktur hat keine Nettoladung.
Die Geschichte von Agar und Agarose reicht Jahrhunderte zurück, und der Nutzen der Verbindungen ist eng mit der Entstehung und Entwicklung der Mikrobiologie verbunden. Die gelartigen Eigenschaften von Agar wurden angeblich erstmals von einem chinesischen Kaiser in der Mitte des 16. Bald darauf wurde in Japan eine florierende Agar-Herstellungsindustrie aufgebaut. Die japanische Dominanz im Handel mit Agar endete erst mit dem Zweiten Weltkrieg. Nach dem Zweiten Weltkrieg verbreitete sich die Herstellung von Agar in anderen Ländern rund um den Globus. In den Vereinigten Staaten zum Beispiel haben die reichhaltigen Algenbestände entlang der südkalifornischen Küste die Gegend um San Diego zu einer Hochburg der Agarherstellung gemacht. Heute ist die Herstellung und der Verkauf von Agar lukrativ und hat eine wettbewerbsfähige Industrie hervorgebracht.
Die Wurzeln von Agar als Hilfsmittel für mikrobiologische Studien reichen bis ins späte neunzehnte Jahrhundert zurück. Jahrhunderts zurück. 1882 berichtete der bekannte Mikrobiologe Robert Koch über die Verwendung von Agar als Mittel zur Anzucht von Mikroorganismen. Seit dieser Entdeckung hat sich die Verwendung von Agar zu einer der grundlegenden Techniken in der Mikrobiologie entwickelt. Inzwischen gibt es Hunderte von verschiedenen Formulierungen von Nährböden auf Agar-Basis. Einige sind unspezifisch und enthalten ein Spektrum von Komponenten. Andere Medien sind definiert und enthalten genaue Mengen einiger weniger festgelegter Stoffe. Auch die Verwendung von Agarose hat sich bei elektrophoretischen Techniken als äußerst nützlich erwiesen. Durch Manipulation der Formulierungsbedingungen kann die Agarosematrix Poren oder Tunnel durch die Agarosestränge aufweisen, die unterschiedlich groß sein können. So kann die Agarose wie ein Sieb wirken, um Moleküle aufgrund ihrer Größe zu trennen. Die ungeladene Beschaffenheit der Agarose ermöglicht es, einen Strom durch sie hindurch zu leiten, der die Bewegung von Proben wie z. B. Stücke von Desoxyribonukleinsäure (DNA ) von einem Ende einer Agaroseplatte zum anderen antreiben kann. Die Geschwindigkeit der Molekülbewegung hängt auch von der Molekülgröße ab (die größten Moleküle bewegen sich am wenigsten).
In der nicht-mikrobiologischen Welt haben Agar und Agarose auch eine Verwendung als Stabilisatoren in Eiscreme, Instant-Sahne-Schlagsahne und Dessert-Gelatine gefunden.
Siehe auch Bakterielles Wachstum und Teilung; Labortechniken in der Mikrobiologie