細胞培養(yang)基的基本要(yao)求(qiu):
體外培(pei)養(yang)的細胞直接(jie)生(sheng)活(huo)在(zai)培養(yang)基中,因(yin)此(ci)培養(yang)基應能(neng)滿足細胞對營養(yang)成分(fen)、促(cu)生(sheng)長(chang)因子、激素(su)、滲透(tou)壓、pH等(deng)諸(zhu)多方面的(de)要(yao)求(qiu)。
壹(yi)、營養(yang)成分(fen)維(wei)持細胞生長的(de)營養(yang)條件(jian)壹(yi)般(ban)包括(kuo)以(yi)下(xia)幾(ji)個(ge)方面:
1、氨(an)基酸(suan):是(shi)細胞合(he)成(cheng)蛋(dan)白質(zhi)的原(yuan)料(liao)。所(suo)有細胞都需(xu)要(yao)12種必須氨(an)基酸(suan):纈an酸(suan)、亮、異亮、蘇(su)、賴、色(se)、苯(ben)丙、蛋(dan)、組、酪。此(ci)外(wai)還(hai)需(xu)要(yao)谷(gu)氨(an)酰(xian)an,它(ta)在(zai)細胞代謝過(guo)程中(zhong)有重(zhong)要(yao)作用(yong),所(suo)含的氮(dan)是核酸(suan)中(zhong)嘌令和嘧(mi)啶(ding)合(he)成(cheng)的(de)來源,同樣(yang)也是合(he)成(cheng)三(san)、二(er)、壹(yi)磷(lin)酸(suan)酰(xian)苷(gan)所(suo)需要的基本物(wu)質(zhi)。 體外培養(yang)的各種培養(yang)基內都含(han)有必需氨(an)基酸(suan)。
2、單(dan)糖(tang):培(pei)養(yang)中的(de)細胞可以(yi)進(jin)行(xing)有氧(yang)與(yu)無氧(yang)酵(jiao)解(jie),六碳(tan)糖(tang)是(shi)主要能(neng)源。此(ci)外(wai)六(liu)碳糖(tang)也是合(he)成(cheng)某些氨(an)基酸(suan)、脂肪(fang)、核酸(suan)的(de)原(yuan)料(liao)。細胞對葡(pu)萄(tao)糖(tang)的(de)吸(xi)收能(neng)力最高,半乳糖(tang)低(di)。
體(ti)外(wai)培(pei)養(yang)動物(wu)細胞時,幾乎(hu)所(suo)有的(de)培(pei)養(yang)基或(huo)培養(yang)液(ye)中都以(yi)葡(pu)萄(tao)糖(tang)作(zuo)為(wei)必含的(de)能(neng)源物(wu)質(zhi)。
3、維生素(su):主要扮(ban)演(yan)輔(fu)酶(mei)、輔(fu)基的角(jiao)色(se)泛酸(suan)、吡哆(duo)醇(chun)、核黃素(su)、硫胺素(su)、維(wei)生(sheng)素(su)B12都是(shi)培(pei)養(yang)基常有的(de)成(cheng)分。
4、無機(ji)離(li)子與微(wei)量(liang)元(yuan)素(su):細胞生長除(chu)需要鈉、鉀、鈣(gai)、鎂、氮(dan)和磷(lin)等(deng)基本元(yuan)素(su),還(hai)需(xu)要(yao)微(wei)量(liang)元(yuan)素(su),如鐵(tie)、鋅、硒、銅(tong)、錳(meng)、鉬、釩等(deng)。
二(er)、促(cu)生(sheng)長(chang)因子及(ji)激素(su)已(yi)證(zheng)實(shi):各種激素(su)、生(sheng)長(chang)因(yin)子對於維持細胞的功(gong)能(neng)、保持細胞的狀態(分化(hua)或(huo)未(wei)分化(hua))具有十分(fen)重(zhong)要(yao)的作(zuo)用。有些激素(su)對許(xu)多細胞生長有促(cu)生(sheng)長(chang)作用,如胰島素(su),它(ta)能(neng)促(cu)進(jin)細胞利用葡(pu)萄(tao)糖(tang)和氨(an)基酸(suan)。有些激素(su)對某壹(yi)類細胞有明(ming)顯(xian)促(cu)進(jin)作(zuo)用,如CHO₅可促(cu)進(jin)表(biao)皮細胞的生長(chang),泌(mi)乳素(su)有促(cu)進(jin)乳腺(xian)上皮(pi)細胞生長作(zuo)用等(deng)。
三(san)、滲透(tou)壓 細胞必須生(sheng)活(huo)在(zai)等(deng)滲環(huan)境中(zhong),大(da)多數(shu)培養(yang)細胞對滲透(tou)壓有壹(yi)定(ding)耐(nai)受性。人血漿滲透(tou)壓290mOsm/kg, 可(ke)視為(wei)培(pei)養(yang)人體細胞的理(li)想滲透(tou)壓。鼠(shu)細胞滲透(tou)壓在(zai)320mOsm/kg左右(you)。對於大(da)多數(shu)哺乳動(dong)物(wu)細胞,滲透(tou)壓在(zai)260-320mOsm/kg的範(fan)圍(wei)都適宜(yi)。
四(si)、pH 氣體也是細胞生存的(de)必需條(tiao)件(jian)之壹(yi),所(suo)需氣體豐(feng)要是(shi)氧和二(er)氧化(hua)碳。氧參與(yu)三(san)羧酸(suan)循(xun)環(huan),產(chan)生能(neng)量(liang)供給(gei)細胞生長、增殖(zhi)和合(he)成(cheng)各種成分。壹(yi)些細胞在(zai)缺氧(yang)情(qing)況下(xia),借(jie)糖(tang)酵(jiao)解(jie)也可獲(huo)取(qu)能(neng)量(liang),但多數(shu)細胞缺氧不(bu)能(neng)生存(cun)。在(zai)開(kai)放培(pei)養(yang)時,壹(yi)般(ban)置(zhi)細胞於95%空氣(qi)加5%二(er)氧化(hua)碳的混合(he)氣(qi)體(ti)環(huan)境中(zhong)培養(yang)。二(er)氧化(hua)碳既是細胞代謝產(chan)物(wu),也是細胞所(suo)需成分,它(ta)主要與(yu)維(wei)持培養(yang)基的pH有直接(jie)關(guan)系。動(dong)物(wu)細胞大(da)多數(shu)需要(yao)輕(qing)微(wei)的(de)堿性條(tiao)件,pH值約(yue)在(zai)7.2~7.4℃在(zai)細胞生長過(guo)程中,隨細胞數(shu)量(liang)的增多和代謝活(huo)動(dong)的(de)加強(qiang),二(er)氧化(hua)碳不(bu)斷(duan)被(bei)釋放(fang),培養(yang)液(ye)變酸(suan),PH值發(fa)生變化(hua)。由(you)於NaHCO3容易分解(jie)為(wei)二(er)氧化(hua)碳,很(hen)不(bu)穩(wen)定(ding),致(zhi)使緩(huan)沖系統(tong)難(nan)以(yi)精(jing)確地控(kong)制(zhi)。故這(zhe)壹(yi)緩(huan)沖系統(tong)適合(he)密(mi)閉(bi)培(pei)養(yang)。HEPES結合(he)NaHCO₃使(shi)用(yong),可(ke)提供更(geng)有效(xiao)的(de)緩(huan)沖體系,主要是(shi)防(fang)止pH值迅速變(bian)動(dong),但最大(da)缺點是在(zai)開(kai)放培(pei)養(yang)或(huo)觀察(cha)時難以(yi)維(wei)持正常的(de)pH值。造成(cheng)pH波(bo)動主要是(shi)代(dai)謝產(chan)生的(de)CO2 ,在(zai)封閉(bi)式(shi)培(pei)養(yang)過程(cheng)中(zhong)CO2與(yu)水(shui)結合(he)產(chan)生碳(tan)酸(suan),培(pei)養(yang)基pH很(hen)快(kuai)下(xia)降。為(wei)解(jie)決這(zhe)壹(yi)問(wen)題,合(he)成(cheng)培(pei)養(yang)基中使(shi)用(yong)了NaHCO3-CO2緩(huan)沖系統(tong),並(bing)采(cai)用開(kai)放培(pei)養(yang),使細胞代謝產(chan)生的(de)CO2及(ji)時溢(yi)出(chu)培(pei)養(yang)瓶(ping),再(zai)通(tong)過(guo)穩(wen)定(ding)調(tiao)節溫箱(xiang)中CO2 濃(nong)度(du)(5%),與培(pei)養(yang)基中的(de)NaHCO3處(chu)於平衡(heng)狀態。
五、無毒(du)、無汙(wu)染 體(ti)外(wai)生長的(de)細胞對微(wei)生(sheng)物(wu)及(ji)壹(yi)些有害(hai)有毒(du)物(wu)質(zhi)沒有抵抗(kang)能(neng)力,因(yin)此(ci)培(pei)養(yang)基應達(da)到(dao)無化(hua)學物(wu)質(zhi)汙(wu)染、無微(wei)生(sheng)物(wu)汙(wu)染(如細菌(jun)、真(zhen)菌(jun)、支原(yuan)體、病毒(du)等(deng))、無其(qi)他對細胞產(chan)生損(sun)傷作(zuo)用的(de)生物(wu)活(huo)性物(wu)質(zhi)汙(wu)染(如抗(kang)體、補體)。對於天(tian)然(ran)培(pei)養(yang)基,汙(wu)染主要來源於取(qu)材過(guo)程及(ji)生(sheng)物(wu)材料(liao)本身(shen),應(ying)當(dang)嚴(yan)格(ge)選材,嚴格(ge)操(cao)作。對於合(he)成(cheng)培(pei)養(yang)基,汙(wu)染主要來源於配制(zhi)過程,配制(zhi)所(suo)用的水(shui),器皿(min)應十分(fen)潔(jie)凈,配制(zhi)後應嚴格過濾除(chu)菌(jun)。