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Generalmente i terreni di coltura sono delle soluzioni solide o liquide contenenti sostanze nutritive casuali addizionali in base ai batteri usati, su cui è possibile crescere cellule eucariote e procariote. I terreni di coltura batterici, cioè quelli su cui è possibile crescere colonie batteriche e altri procarioti, sono più semplici di quelli eucariotici.
Per microrganismi autotrofi fotolitotrofi come i cianobatteri, la componente principale di un terreno di coltura è ad esempio la CO2. Un terreno può essere reso solido semplicemente aggiungendo agar agar all'1,5%. L'agar è un polisaccaride strutturale, estratto da un'alga rossa, che funge da agente solidificante trasformando il terreno in gelatina, e che non viene digerito dai batteri primari e secondari . È molto utile quando occorre coltivare microrganismi in superficie. Se sappiamo quale organismo dobbiamo isolare e conosciamo il suo metabolismo, possiamo allestire il terreno di coltura con tutti i nutrienti di cui il microrganismo ha bisogno; per una corretta preparazione del terreno di coltura non sono da trascurare altri fattori quali il pH, l'osmolarità e la temperatura.
Gli elementi fondamentali per la crescita dei microrganismi sono: C, H, O, N, S, P (contenuti in amminoacidi, zuccheri ed acidi nucleici); ci sono altri elementi che non sono facilmente solubili e devono essere aggiunti sotto forma di sale (forma più solubile di tali elementi): N, P, S, Mg; altri ancora sono aggiunti solo in tracce: Fe, Ca, Co, Mn (che fungono da cofattori enzimatici di alcune reazioni).