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技術(shù)文章

細(xì)胞培養(yǎng)基的幾點(diǎn)基本要求

閱讀:2055          發(fā)布時間:2010-5-25

    現(xiàn)代生物技術(shù)均通過細(xì)胞作為載體來進(jìn)行,無論是基因治療、干細(xì)胞、克隆技術(shù)都在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行的。細(xì)胞的生長需要一定的營養(yǎng)環(huán)境,用于維持細(xì)胞生長的營養(yǎng)基質(zhì)稱為培養(yǎng)基,即指所有用于各種目的的體外培養(yǎng)、保存細(xì)胞用的物質(zhì),就其本意上講為人工模擬體內(nèi)生長的營養(yǎng)環(huán)境,使細(xì)胞在此環(huán)境中有生長和繁殖的能力。它是提供細(xì)胞營養(yǎng)和促進(jìn)細(xì)胞生長增殖的物質(zhì)基礎(chǔ)。細(xì)胞培養(yǎng)基其組成成分主要有:水、氨基酸、維生素、碳水化合物、無機(jī)離子及其他一些入核酸降解物、激素等。

   細(xì)胞培養(yǎng)基的基本要求

   體外培養(yǎng)的細(xì)胞直接生活在培養(yǎng)基中,因此培養(yǎng)基應(yīng)能滿足細(xì)胞對營養(yǎng)成分、促生長因子、激素、滲透壓、pH等諸多方面的要求。

1、營養(yǎng)成分。維持細(xì)胞生長的營養(yǎng)條件一般包括以下幾個方面:
1).氨基酸:是細(xì)胞合成蛋白質(zhì)的原料。所有細(xì)胞都需要12種必須氨基酸:纈氨酸、亮、異亮、蘇、賴、色、苯丙、蛋、組、酪、精氨酸、胱氨酸。此外還需要谷氨酰胺,它在細(xì)胞代謝過程中有重要作用,所含的氮是核酸中嘌令和嘧啶合成的來源,同樣也是合成三、二、一磷酸酰苷所需要的基本物質(zhì)。
體外培養(yǎng)的各種培養(yǎng)基內(nèi)都含有必需氨基酸。
2).單糖:培養(yǎng)中的細(xì)胞可以進(jìn)行有氧與無氧酵解,六碳糖是主要能源。此外六碳糖也是合成某些氨基酸、脂肪、核酸的原料。細(xì)胞對葡萄糖的吸收能力zui高,半乳糖zui低。
體外培養(yǎng)動物細(xì)胞時,幾乎所有的培養(yǎng)基或培養(yǎng)液中都以葡萄糖作為必含的能源物質(zhì)。
3).維生素:主要扮演輔酶、輔基的角色,*。生物素、葉酸、煙酰胺、泛酸、吡哆醇、核黃素、硫胺素、維生素B12都是培養(yǎng)基常有的成分。
4).無機(jī)離子與微量元素:細(xì)胞生長除需要鈉、鉀、鈣、鎂、氮和磷等基本元素,還需要微量元素,如鐵、鋅、硒、銅、錳、鉬、釩等。

2、促生長因子及激素。各種激素、生長因子對于維持細(xì)胞的功能、保持細(xì)胞的狀態(tài)(分化或未分化)具有十分重要的作用。有些激素對許多細(xì)胞生長有促生長作用,如胰島素,它能促進(jìn)細(xì)胞利用葡萄糖和氨基酸。有些激素對某一類細(xì)胞有明顯促進(jìn)作用,如氫化可的松可促進(jìn)表皮細(xì)胞的生長,泌乳素有促進(jìn)乳腺上皮細(xì)胞生長作用等。

3、滲透壓。細(xì)胞必須生活在等滲環(huán)境中,大多數(shù)培養(yǎng)細(xì)胞對滲透壓有一定耐受性。人血漿滲透壓290mOsm/kg, 可視為培養(yǎng)人體細(xì)胞的理想滲透壓。鼠細(xì)胞滲透壓在320mOsm/kg左右。對于大多數(shù)哺乳動物細(xì)胞,滲透壓在260-320mOsm/kg的范圍都適宜。

4、無毒、無污染。體外生長的細(xì)胞對微生物及一些有害有毒物質(zhì)沒有抵抗能力,因此培養(yǎng)基應(yīng)達(dá)到無化學(xué)物質(zhì)污染、無微生物污染(如細(xì)菌、真菌、支原體、病毒等)、無其他對細(xì)胞產(chǎn)生損傷作用的生物活性物質(zhì)污染(如抗體、補(bǔ)體)。對于天然培養(yǎng)基,污染主要來源于取材過程及生物材料本身,應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格選材,嚴(yán)格操作。對于合成培養(yǎng)基,污染主要來源于配制過程,配制所用的水,器皿應(yīng)十分潔凈,配制后應(yīng)嚴(yán)格過濾除菌。

5、pH。氣體也是細(xì)胞生存的必需條件之一,所需氣體豐要是氧和二氧化碳。氧參與三羧酸循環(huán),產(chǎn)生能量供給細(xì)胞生長、增殖和合成各種成分。一些細(xì)胞在缺氧情況下,借糖酵解也可獲取能量,但多數(shù)細(xì)胞缺氧不能生存。在開放培養(yǎng)時,一般置細(xì)胞于95%空氣加5%二氧化碳的混合氣體環(huán)境中培養(yǎng)。二氧化碳既是細(xì)胞代謝產(chǎn)物,也是細(xì)胞所需成分,它主要與維持培養(yǎng)基的pH有直接關(guān)系。動物細(xì)胞大多數(shù)需要輕微的堿性條件,pH值約在7.2~7.4℃在細(xì)胞生長過程中,隨細(xì)胞數(shù)量的增多和代謝活動的加強(qiáng),二氧化碳不斷被釋放,培養(yǎng)液變酸,PH值發(fā)生變化。由于NaHCO3容易分解為二氧化碳,很不穩(wěn)定,致使緩沖系統(tǒng)難以地控制。故這一緩沖系統(tǒng)適合密閉培養(yǎng)。HEPES結(jié)合碳酸氫鈉使用,可提供更有效的緩沖體系,主要是防止pH值迅速變動,但zui大缺點(diǎn)是在開放培養(yǎng)或觀察時難以維持正常的pH值。造成pH波動主要是代謝產(chǎn)生的CO2,在封閉式培養(yǎng)過程中CO2與水結(jié)合產(chǎn)生碳酸,培養(yǎng)基pH很快下降。為解決這一問題,合成培養(yǎng)基中使用了NaHCO3-CO2緩沖系統(tǒng),并采用開放培養(yǎng),使細(xì)胞代謝產(chǎn)生的CO2及時溢出培養(yǎng)瓶,再通過穩(wěn)定調(diào)節(jié)溫箱中CO2濃度(5%),與培養(yǎng)基中的NaHCO3處于平衡狀態(tài)

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