细胞培养
细胞培养(Cell culture)是指在体外模拟体内环境(无菌、适宜温度、PH值和某些营养条件),使之生存、生长、一种复制和保持主要结构和功能的方法。细胞培养也叫细胞克隆技术,生物学上的正式术语是细胞培养技术。无论对于整个生物工程技术还是生物克隆技术之一,细胞培养都是必不可少的过程,细胞培养本身就是细胞的大规模克隆。细胞培养技术可以将一个细胞经过大量培养后转化为简单的单细胞或分化很少的多细胞,这是克隆技术必不可少的环节,细胞培养本身就是细胞克隆。细胞培养技术是细胞生物学研究方法中一项重要且常用的技术通过细胞培养,可以获得大量的细胞,可以研究细胞的信号转导、细胞的合成代谢、细胞生长和增殖等。
种类划分 编辑本段
动物细胞培养
在所有的体外细胞培养中,动物细胞培养是最困难的。以下是它需要的特殊条件:
⑴血清:动物细胞的体外培养经常需要血清。最常用的是小牛血清。血清提供生长必需因子,如激素、微量元素、矿物质和脂肪。在这里,血清等于动物细胞体外培养的天然营养液。
⑵支持物:大多数动物细胞都有贴壁的习惯。体外培养常用玻璃塑料等作为支持。
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⑶气体交换:在细胞培养过程中要不断调整二氧化碳和氧气的比例,以维持所需的气体条件。 www.qwbaike.cn
植物细胞培养
⑴光照:体外培养的植物细胞对光照条件要求不高,因为细胞生长所需的物质主要由培养基供给。然而,光不仅与光合作用有关,还与细胞分化有关例如,光周期可以调节性细胞分化和开花,因此在以获得植株为目的的早期植物细胞培养过程中,光照条件尤为重要。通过植物细胞的体外培养获得重要物质如药物的过程,其中大多数细胞在反应器中悬浮培养。
⑵激素:植物细胞的分裂和生长需要植物激素的调节,而促进细胞分裂的生长素和有丝分裂素是最基本的激素。植物细胞的分裂生长分化和个体生长周期受相应的激素调控。相对于动物细胞,植物细胞体外培养的激素需求原理已经了解,其应用技术已经相当成熟,已经有一套可用的培养基。同时解决了植物细胞对水敏感的问题、营养物、激素、渗透压、酸碱度、对微量元素的需求等。 www.qwbaike.cn
微生物细胞培养
微生物多为单细胞生物,野外生存条件较为简单。因此,人工培养微生物的条件比动植物细胞简单得多。其中厌氧微生物的培养比好氧微生物更复杂,因为严格厌氧需要维持二氧化碳等非氧惰性气体的浓度,而好氧微生物只需要通过不断搅拌提供无菌氧气。微生物对培养条件的要求不如动植物细胞和玉米浆、蛋白胨、麦芽汁、酵母膏成为微生物良好的天然培养基。对于一些特殊微生物的营养需求,可以在这些天然培养基的基础上添加。 www.qwbaike.cn
环境条件 编辑本段
环境因素
1.无菌环境
无毒和无菌是细胞体外培养的首要条件。在体内,解毒系统和免疫系统可以抵御微生物或其他有害物质的入侵,但在体外培养过程中,细胞缺乏免疫系统的保护,失去了对微生物的防御能力和对有害物质的解毒能力。为了保证细胞能够在体外生长繁殖,需要保证无菌的工作区域、良好的个人卫生、无菌试剂培养基和无菌操作。
常见的微生物污染是支原体、细菌、真菌。支原体无致死毒性,可与细胞长期共存,对细胞有潜在影响,但体积小,不易鉴定,可通过地衣红或Hoechst33342染色等方法检测。细菌繁殖很快,可以在短时间内放大,产生毒素杀死细胞。真菌种类很多,肉眼可见,漂浮在培养面上,可呈丝状、管状或树枝状等。
2.合适的温度 www.qwbaike.cn
一般哺乳动物和鸟类细胞体外培养的适宜温度为37 ~ 38℃,不适宜的环境温度会影响细胞的生长。细胞对低温的耐受性强于对高温的耐受性低温下,细胞的代谢活性和有丝分裂能力下降。如果温度不低于0℃,细胞代谢虽受影响,但无损伤;在25 ~ 35℃时,细胞生长缓慢;但是如果在40℃下放置几个小时,不仅不利于细胞的存活、成长甚至会导致它的死亡。
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3.适宜的渗透压
高渗溶液或低渗溶液都会导致细胞折叠、肿胀、破裂。因此,渗透压是细胞体外培养的重要条件之一。大多数体外培养的细胞对渗透压都有一定的耐受力,在实际应用中为260~320mmol/L的渗透压适用于大多数细胞。
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4.气体环境与pH www.qwbaike.cn
体外细胞培养需要一个理想的气体环境,氧气、二氧化碳是细胞生存的必要条件。氧气参与了细胞的活动细胞存活的三羧酸循环、新陈代谢和合成提供能量;二氧化碳不仅是细胞的代谢产物,也是细胞生长的必需成分,还与维持培养基的pH值有关。大多数细胞适宜的pH值范围通常是7.2~7.4。在开放文化中,5%二氧化碳气体的比例合适。
营养条件
1.培养基
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细胞培养基含有细胞生长所需的各种营养物质,包括碳水化合物、氨基酸、无机盐、维生素等。根据不同细胞的营养需求,有许多合成培养基可供选择,如EBSS、Eagle、MEM、RPMll640、DMEM等。 www.qwbaike.cn
2.其他添加成分 www.qwbaike.cn
除了各种合成培养基提供的基本营养成分外,还需要根据不同的细胞和不同的培养目的添加血清等其他成分、因子等。
血清提供细胞外基质、胎牛血清常用作生长因子转铁蛋白等重要物质。血清的比例要根据不同的细胞和不同的研究目的来确定。10%~20%血清能维持细胞的快速生长和增殖,称为生长培养基;为了维持细胞的缓慢生长或永生,加2%~5%血清可以称为维持培养基。但血清中也有对细胞生长繁殖有害的物质,如补体、免疫球蛋白和一些生长抑制因子;成分不清影响结果分析;不同动物、不同批次的血清活性差异较大,影响培养效果的稳定性。 www.qwbaike.cn
谷氨酰胺是细胞生长的重要氮源,在细胞生长和代谢过程中起着重要作用但由于谷氨酰胺不稳定,在溶液中易降解,在4℃放置7天,可分解50左右%所以使用前要添加谷氨酰胺。 www.qwbaike.cn
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