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细胞培养基介绍

发布时间: 2022-07-14  点击次数: 144次

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细胞培养基的概念 01

细胞培养基是人工模拟细胞在体内生长的营养环境,并提供细胞营养和促进细胞生长增殖的基础物质。细胞培养基是细胞培养的基础,它为动物细胞的健康快速成长提供营养物质。所以,只要用到细胞进行生物技术产品的生产制造,就势必少不了细胞培养基。培养液或培养基,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。培养液中常需补加血清、抗生素等成分。



细胞培养基的分类02

培养基主要有:天然细胞培养基、合成细胞培养基和无血清细胞培养基等。


天然细胞培养基是人们早期采用的细胞培养基,直接取自于动物组织提取液或体液,如血浆凝块、血清、淋巴液、胚胎浸出液等。营养价值高,但成分复杂,差异大、不稳定,来源也受限制。水解乳蛋白和胶原是两种较好的天然培养基,富含氨基酸。血清是天然培养基中有效和常用的培养基,但其组成成分复杂,其中一些成分与功能不明确。血清的来源有胎牛血清、小牛或成牛血清、马血清、鸡血清、羊血清及人血清,*泛应用的为胎牛血清和小牛血清。


合成细胞培养基是用化学成分明确的试剂配制的培养基,组分稳定,主要包括糖类、必需氨基酸、维生素、无机盐类等。1950年,Morgan成功研制出具有确定化学成分的细胞培养液,即M199培养基,可用于培养多种种属来源的细胞。1951年,Harry Eagle研发了动物细胞体外生长的人工合成培养基,即必需培养基(MEM培养基),是目前使用*泛的合成细胞培养基之一。合成细胞培养基发展至今已有几十种,除了沿用半个世纪的基础合成细胞培养基之外,近年来还出现了营养成分更加丰富的低血清细胞培养基。


在细胞培养中,需要根据细胞种类和培养条件的不同选择合适的合成细胞培养基。目前,在动物细胞培养中常用基础细胞培养基有BME、MEM、DMEM、RPMI-1640、Ham F12、M199 等。由于天然培养基的一些营养成分不能被合成细胞培养基完全代替,因此一般需在合成细胞培养基中添加5%~10%的胎牛血清。胎牛血清的加入对细胞培养非常有效,但胎牛血清的成分复杂,这对培养产物的分离、纯化和检测会带来一定的不便,为减少胎牛血清的影响,开发了营养成分更加丰富的低血清细胞培养基,可以将胎牛血清的使用量降低到1~3%。


无血清细胞培养基(serum free medium, SFM)是指在使用中无需添加血清的细胞培养基,且其组成成分不含有任何动物组分。按照其组分分类,还可以分为无动物组分无血清细胞培养基和化学限定无血清细胞培养基,前者组分中可能含有某些植物来源成分,而后者完全由化学成分明确的组分组成。


其中,无动物组分无血清细胞培养基是目前在生物制药行业中应用*泛的,它提高了细胞培养的质量,避免了使用血清带来的麻烦。目前,已有多种无血清培养基上市,如杂交瘤细胞无血清培养基、CHO细胞无血清培养基、Vero细胞无血清培养基和NS0 细胞无血清培养基等。无血清培养基通常添加生长附加成分,如激素与生长因子、低分子营养成分和转铁蛋白等促细胞生长的附加成分,一般包括胰岛素、孕酮、腐胺、转铁蛋白等。



细胞培养基的基本成分03

细胞培养基的主要成分是氨基酸、维生素、碳水化合物、无机盐和其它一些辅助物质。人工合成培养基使用时还需添加一定量的血清使细胞生长和繁殖。


氨基酸:组成蛋白质的基本单位。不同的细胞对氨基酸的需求各异,但几种必需氨基酸细胞自身不能合成,必须依靠培养液提供,如组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸、半胱氨酸、酪氨酸等。其余非必需氨基酸,细胞可以自己合成,或通过转氨作用由其他物质转化而来。绝大部分细胞对谷氨酰胺有较高的要求,因为谷氨酰胺是作为能源及碳源物质同时被细胞利用,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,所以各种培养液中都含有较多的谷氨酰胺。细胞所能利用的氨基酸是L型同分异构体,D型氨基酸不能被利用。


维生素:维持细胞生长的一种生物活性物质,对细胞代谢有重大作用。它们在细胞中大多形成酶的辅基或辅酶,没有它们,酶便没有活性,代谢活动将无法进行。维生素分为水溶和脂溶两大类,培养液中直接采用ATP和辅酶。


葡萄糖:大部分培养基都以葡萄糖作为能量来源之一。


无机盐:维持培养基渗透压平衡,参与细胞的代谢活动。主要有Na+、K+、Ca2+、Mg2+ 等。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+对于激活某些酶是必需的,并在调节细胞内环境的酸碱平衡上也有极重要意义。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。在悬浮培养时,为了减少细胞的聚集和附着,要减少Ca2+的浓度。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有重要作用。


其他成分:表皮生长因子、胰岛素、多肽、核苷、嘌呤等。可帮助细胞的克隆化培养及维持某些特殊细胞系的生长。


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