细胞培养相关——营养物质

细胞培养（cell culture）是指在体外模拟体内环境（无菌、适宜温度、酸碱度和一定营养条件等），使之生存、生长、繁殖并维持主要结构和功能的一种方法。

 
动物细胞培养

动物细胞培养（animal cell culture）就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞（使用胰蛋白酶或胶原蛋白酶）然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和增殖。

将动物各种组织从机体中取出，经各种酶(常用胰蛋白酶)、螯合剂(常用EDTA) 或机械方法处理，分散成单细胞，在合适的培养基中培养，使细胞得以生存、生长和繁殖，这一过程称原代培养。当细胞在培养瓶中长满后就需要将其稀释分种成多瓶，细胞才能继续生长，这一过程就叫传代。

植物细胞培养

植物细胞培养是在离体条件下，将愈伤组织或其他易分散的组织置于 液体培养基中进行震荡培养，得到分散成游离 的悬浮细胞，通过继代培养使 细胞增殖，从而获得大量细胞群体。

微生物细胞培养

微生物培养所培养的微生物通常是病菌、细菌、放线菌、真菌等。微生物多为单细胞生物，野生生存条件比较简单。所以微生物人工培养的条件比动植物细胞简单得多。其中厌氧微生物培养比好氧微生物复杂，因为严格厌氧需要维持二氧化碳等非氧的惰性气体浓度，而好氧微生物则只需要通过不断搅拌提供无菌氧气。微生物对培养条件要求不如动植物细胞那样苛刻，玉米浆、蛋白胨、麦芽汁、酵母膏等成为良好的微生物天然培养基。

培养条件

1. 无菌、无毒的环境：对培养液和所有培养用具进行无菌处理，通常还要在培养液中加入一定量的的抗生素，以防被污染。此外应定期更换培养液，以便清除代谢产物防止细胞代谢产物累积对细胞自身产生危害。

2. 营养物质：无机物（无机盐、微量元素等），有机物（糖、氨基酸、促生长因子等）

3. 血清和血浆 (提供细胞生长必须的营养成份)

4. 温度和pH（5±0.5℃，7.2～7.4）

5. 气体环境（95%的空气+5%CO₂的混合气体）

 
离体培养细胞与体内细胞在营养要求上的主要差别：
·体外长期培养的细胞大多需要血浆、血清或胚胎浸出液。
·在体内血液中许多活性很强的物质只需微量即可维持营养的需要，而在体外培养时无法观测，量多了可能与微量的作用不同，量少了又可能很快就被消耗掉。
·培养细胞是一群离体细胞，而这些细胞有不同的营养要求。这些不同的营养要求在体内由其他器官和组织细胞的活动间接供给，而在培养基中则没有这种供给，也不受其他组织代谢的影响。
·各种组织都有其特殊的营养要求，能适合某一种组织的培养基，不一定就能适合别一种组织的细胞，其差异有时较大。
·在体内的细胞，其新生与衰亡维持一种平衡，而在体外培养时，细胞增殖，体积加大，增殖速度往往高于分化速度，新生细胞比衰亡细胞生长要快，所以营养要求更高。

由此可见，各种不同的细胞具有不同的营养要求。因此，细胞营养的研究在组织细胞培养中非常重要。凡能进入细胞中被细胞所利用，参与细胞代谢活动和维持细胞生存的物质均属营养物质。体外培养细胞的生长所需的基本营养物质，除糖类、氨基酸和脂类三大类营养物质外，也需要一定量的无机盐、维生素和微量元素等。为防止污染，培养基中还需添加一定量的抗生素。

 
细胞培养中的营养物质

• 水

一切营养物质只有溶于水，才易被细胞吸收。代谢产物也需溶于水才能排泄。水还便于溶质物质的转移。水作为一种导热体，对生物体内环境温度的调节起重要作用。水中有溶解氧的存在，可供细胞呼吸，可维持水中有机体的生存。细胞培养用水必须经过2~3次玻璃器皿蒸镏或者用离子交换树脂处理。这样的水含杂质少、纯度高，应用起来安全可靠。

• 糖

细胞靠糖的氧化来获得能量。葡萄糖是机体活动能量的主要来源。故在培养基中应加入一定浓度的葡萄糖（ 1g/100ml），以在生物氧化后供给细胞大量的能量。近年证明谷氨酰胺也是碳的重要来源.葡萄糖的作用与平均细胞容积有直接的关系,而与细胞数的变化关系较小。很多健康胚胎细胞和成体细胞，皆依赖无氧酵解来获得能量，有些细胞也可以经脱氨获得基本能量。

• 氨基酸

氨基酸是组成蛋白质的基本单位。所有培养细胞需要以下12种基本氨基酸：
精氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、苏氨酸、缬氨酸、胱氨酸及酪氨酸。另外尚须谷氨酰胺。

• 维生素

维生素是人类及动物细胞维持生命和生长所需的一种活性物质。许多维生素是酶的辅酶和辅基的组成部分，对细胞的代谢有重大的影响，某些维生素缺乏，短期可引起细胞死亡。

• 无机离子和微量元素

钠、钾、镁、钙、磷、氮等无机离子是细胞生长所必需的，它们参与细胞的代谢，是细胞组成所需要的。此外，微量元素铁、锌、硒等也是细胞生长需要的。细胞培养时用的平衡盐溶液主要含钠、钾、钙、镁等阳离子。

• 血清

血清中含有多种促进细胞生长因子，是体外培养细胞所需生长因子的重要来源。

• 促细胞生长因子

体外培养细胞除需要上述营养成分外，同样需要促进细胞生长的激素类物质，尤其是促细胞生长因子。如胰岛素能促使细胞利用葡萄糖和氨基酸，有促进有丝分裂作用，对很多细胞的增殖生长均有促进作用。氢化可的松对皮肤上皮细胞及乳腺上皮细胞增殖生长有很好的促进作用，还能提高神经胶质细胞和成纤维细胞的克隆形成率。

 
细胞培养的应用

1. 直接观察活细胞的形态结构和生命活动。用于细胞学、遗传学、免疫学、实验医学和肿瘤学等多种学科研究.

2. 直接观察细胞的变化可便于摄影。

3. 研究细胞种类如低等到高等到人类、胚胎到成体、正常组织到肿瘤。

4. 便于使用各种技术：相差、荧光、电镜、组化、同位素标记等方法观察和研究细胞状况。

5. 是分子生物学和基因工程学的研究对象，也是其主要的组成部分。

6. 易于施用物理、化学生物的实验研究。

7. 易于提供大量生物性状相似的实验对象,耗资少比较经济。

8. 成为生物制品单克隆抗体生产和基因工程等的材料来源。

营养物质：

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