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细胞培养基的种类与基本成分

2022-03-07 浏览次数:1262

细胞培养基是人工模拟细胞在体内生长的营养环境,是提供细胞营养和促进细胞生长增殖的物质基础。培养液或培养基的含义几乎相同,英文都是medium。当它是粉剂时,倾向性地称为培养基,而将粉剂配成液体后,多称为培养液。培养液中常常补加血清、抗生素等成分。由于各类微生物对营养的要求不同,培养目的和检测需要不同,因而培养基的种类很多。我们可根据某种标准,将种类繁多的培养基划分为若干类型。

一、根据对培养基组成物质的化学成分是否*了解来区分,可以将培养基分为:天然培养基、合成培养基和半合成培养基。
1、天然培养基
天然培养基是指利用各种动、植物或微生物的原料,其成分难以确切知道。用作这种培养基的主要原料有:牛肉膏、麦芽汁、蛋白胨、酵母膏、玉米粉、麸皮、各种饼粉、马铃薯、牛奶、血清等。用这些物质配成的培养基虽然不能确切知道它的化学成分,但一般来讲,营养是比较丰富的,微生物生长旺盛,而且来源广泛,配制方便,所以较为常用,尤其适合于配制实验室常用的培养基。这种培养基的稳定性常受生产厂或批号等因素的影响。
2、合成培养基
合成培养基是一类化学成分和数量*知道的培养基,它是用已知化学成分的化学药品配制而成。这类培养基化学成分精确、重复性强,但价格昂贵,而微生物又生长缓慢,所以它只适用于做一些科学研究,例如营养、代谢的研究。
3、半合成培养基
在合成培养基中,加入某种或几种天然成分;或者在天然培养基中,加入一种或几种已知成分的化学药品即成半合成培养基。例如马铃薯蔗糖培养基等。这种培养基在生产实践和实验室中使用最多。

二、根据培养基的物理状态来区分,可以分为:固体培养基、液体培养基和半固体培养基。
1、固体培养基
在液体培养基中加入适量的凝固剂即成固体培养基。常用作凝固剂的物质有琼脂、明胶、硅胶等,其中以琼脂最为常用。固体培养基在实际中用得十分广泛。在实验室中,它被用作微生物的分离、鉴定、检验杂菌、计数、保藏、生物测定等。
2、液体培养基
所配制的培养基是液态的,其中的成分基本上溶于水,没有明显的固形物,液体培养基营养成分分布均匀,易于控制微生物的生长代谢状态。
3、半固体培养基
如果把少量的凝固剂加入到液体培养基中,就制成了半固体培养基。以琼脂为例,它的用量在0.2~1%之间。这种培养基有时可用来观察微生物的动力,有时用来保藏菌种。

三、根据培养基的用途来区分,可以分为:选择培养基、增殖培养基和鉴别培养基等。
1、选择培养基
选择培养基利用微生物对某种或某些化学物质的敏感性不同,在培养基中加入这类物质,抑制不需要的微生物生长,而利用所需分离的微生物生长,从而达到分离或鉴别某种微生物的目的,如分离真菌的马丁氏培养基。既有选择作用又有鉴别作用的培养基,如鉴别肠道杆菌的远藤氏培养基。
2、增殖培养基
在自然界中,不同种的微生物常生活在一起,为了分离我们所需要的微生物,在普通培养基中加入一些某种微生物特别喜欢的营养物质,以增加这种微生物的繁殖速度,逐渐淘汰其它微生物,这种培养基称为增殖培养基,这种培养基常用于菌种筛选和选择增菌中。在某种程度上讲,增殖培养基也是一种选择培养基。
3、鉴别培养基
鉴别培养基是一类含有某种特定化合物或试剂的培养基。某种微生物在这种培养基上培养后,它所产生的某种代谢产物与这种特定的化合物或试剂能发生某种明显的特征性反应,根据这一特征性反应可以将某种微生物与其他中微生物区别开来。主要用于不同类型微生物的快速鉴定,如用来检查细菌能否产生硫化氢的醋酸铅培养基。

天然培养基
天然培养基是指来自动物体液或利用组织分离提取的一类培养基,如血浆、血清、淋巴液、鸡胚浸出液等。组织培养技术建立早期,体外培养细胞都是利用天然培养基。但是由于天然培养基制作过程复杂、批间差异大,因此逐渐被合成培养基所替代。

小牛血清
用于细胞培养的血清主要是牛血清,培养某些特殊细胞也用人血清、马血清等。选择用牛血清培养细胞的原因主要是来源充足、制备技术成熟、经过长时间的应用考验人们对其有比较深入的理解。牛血清分为小牛血清、新牛血清、胎牛血清。小牛血清取自出生10~30 天的小牛;新牛血清取自出生24小时之内的新生牛;胎牛血清应取自剖腹产的胎牛。显然,胎牛血清是品质zui高的,因为胎牛还未接触外界,血清中所含的抗体、补体等对细胞有害的成分最少。牛血清对绝大多数哺乳动物细胞都是适合的,但并不排除在培养某种细胞时使用其他动物血清更合适。牛血清中含有丰富的细胞生长必须的营养成份,具有极为重要的功能。

血清主要作用
(1) 提供基本营养物质:氨基酸、维生素、无机物、脂类物质、核酸衍生物等,是细胞生长必须的物质。
(2) 提供激素和各种生长因子:胰岛素、肾上腺皮质激素(氢化可di松、地塞米松)、类固醇激素(雌二醇、睾酮、孕酮)等。生长因子如成纤维细胞生长因子、表皮生长因子、血小板生长因子等。
(3) 提供结合蛋白:结合蛋白作用是携带重要的低分子量物质,如白蛋白携带维生素、脂肪、以及激素等,转铁蛋白携带铁。结合蛋白在细胞代谢过程中起重要作用
(4) 提供促接触和伸展因子使细胞贴壁免受机械损伤,对培养中的细胞起到某些保护作用。

组成及作用
氨基酸
组成蛋白质的基本单位。不同种类的细胞对氨基酸的要求各异,但有几种氨基酸细胞自身不能合成,必须依靠培养液提供,这几种氨基酸称为必需氨基酸。其中谷氨酰胺是细胞合成核酸和蛋白质必需的氨基酸,在缺少谷氨酰胺时,细胞生长不良而死亡[1] 。
必需氨基酸包括L-谷氨酰胺、L-组氨酸、L-异亮氨酸、L-亮氨酸、L-赖氨酸、L-蛋氨酸、L-苯丙氨酸、L-苏氨酸、L-色氨酸、L-缬氨酸等。

维生素
维持细胞生长的生物活性物质,在细胞代谢中起调节及控制作用。在细胞培养中,尽管血清是维生素重要来源,但是许多培养基中添加了各种维生素以适合更多的细胞系生长。
脂溶性维生素如:A、D、E、K。
水溶性维生素如:B1、B2、B6、B12、泛酸、叶酸、生物素、C、烟酰胺等。
许多维生素参与构成各种酶的活性基团的成分,没有它们,酶便没有活性,代谢活动将无法进行。
VA是细胞合成糖蛋白时寡糖基的载体,对上皮细胞有重要的维护作用。VD参与调节钙的吸收。VE是抗氧剂,可防止组成生物膜的磷脂中不饱和脂肪酸被氧化。VK缺乏会引起低凝血酶原及凝血时间延长。
叶酸是合成四氢叶酸的重要原料,四氢叶酸在核酸的生物合成和蛋白质的生物合成过程中起重要作用。
生物素是一些特异羧化酶的组成部分,参与糖代谢和脂肪酸的合成过程。

碳水化合物
碳水化合物是细胞生长主要能量来源,其中有的是合成蛋白质和核酸的成分。主要有葡萄糖、核糖、脱氧核糖、丙酮酸钠和醋酸等。

无机离子
钠、钾、镁、钙、磷等基本的无机离子,这些都是细胞组成所必须并参与细胞的代谢。
培养液中无机盐的主要功能是帮助细胞维持渗透压平衡。此外,通过提供钠,钾和钙离子,帮助细胞调节细胞膜功能。培养液的渗透压是一个非常重要的因素, 细胞通常可耐受260mOsm/kg ?320 mOsm/kg。标准培养液的渗透压在此范围内波动。特别注意:向培养液中加入其它物质有可能会明显改变培养液的渗透压,特别是溶于强酸或强碱中的物质。

Na+是细胞外液中最主要的阳离子,对维持渗透压的恒定有决定性的作用。K+主要分布在细胞内液,细胞内K +的对于激活某些酶是必需的,它在调节细胞内环境的酸碱平衡也有极重要意义。Ca2+ 在细胞外液中的作用是将组织内部细胞之间相互粘着,在细胞内参与许多重要的细胞生理活动,如传导、参与肌肉细胞收缩等。Mg2+ 是构成细胞间质的重要成分,对于细胞间相互稳定结合有很重要的意义。磷的化合物对细胞物质代谢和生理功能调控的功用是十分广泛而*。

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