細(xì)胞培養(yǎng)基的概念、分類及基本成分

細(xì)胞培養(yǎng)基是人工模擬細(xì)胞在體內(nèi)生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境，并提供細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)和促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)增殖的基礎(chǔ)物質(zhì)。細(xì)胞培養(yǎng)基是細(xì)胞培養(yǎng)的基礎(chǔ)，它為動(dòng)物細(xì)胞的健康快速成長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。所以，只要用到細(xì)胞進(jìn)行生物技術(shù)產(chǎn)品的生產(chǎn)制造，就勢(shì)必少不了細(xì)胞培養(yǎng)基。培養(yǎng)液或培養(yǎng)基，英文都是medium。當(dāng)它是粉劑時(shí)，傾向性地稱為培養(yǎng)基，而將粉劑配成液體后，多稱為培養(yǎng)液。培養(yǎng)液中常需補(bǔ)加血清、抗生素等成分。
培養(yǎng)基主要有：天然細(xì)胞培養(yǎng)基、合成細(xì)胞培養(yǎng)基和無(wú)血清細(xì)胞培養(yǎng)基等。

天然細(xì)胞培養(yǎng)基是人們?cè)缙诓捎玫募?xì)胞培養(yǎng)基，直接取自于動(dòng)物組織提取液或體液，如血漿凝塊、血清、淋巴液、胚胎浸出液等。營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高，但成分復(fù)雜，差異大、不穩(wěn)定，來(lái)源也受限制。水解乳蛋白和膠原是兩種較好的天然培養(yǎng)基，富含氨基酸。血清是天然培養(yǎng)基中最有效和最常用的培養(yǎng)基，但其組成成分復(fù)雜，其中一些成分與功能不明確。血清的來(lái)源有胎牛血清、小�；虺膳Ｑ�清、馬血清、雞血清、羊血清及人血清，最廣泛應(yīng)用的為胎牛血清和小牛血清。

合成細(xì)胞培養(yǎng)基是用化學(xué)成分明確的試劑配制的培養(yǎng)基，組分穩(wěn)定，主要包括糖類、必需氨基酸、維生素、無(wú)機(jī)鹽類等。1950年，Morgan成功研制出具有確定化學(xué)成分的細(xì)胞培養(yǎng)液，即M199培養(yǎng)基，可用于培養(yǎng)多種種屬來(lái)源的細(xì)胞。1951年，Harry Eagle研發(fā)了動(dòng)物細(xì)胞體外生長(zhǎng)的人工合成培養(yǎng)基，即最低必需培養(yǎng)基(MEM培養(yǎng)基)，是目前使用最廣泛的合成細(xì)胞培養(yǎng)基之一。合成細(xì)胞培養(yǎng)基發(fā)展至今已有幾十種，除了沿用半個(gè)世紀(jì)的基礎(chǔ)合成細(xì)胞培養(yǎng)基之外，近年來(lái)還出現(xiàn)了營(yíng)養(yǎng)成分更加豐富的低血清細(xì)胞培養(yǎng)基。

在細(xì)胞培養(yǎng)中，需要根據(jù)細(xì)胞種類和培養(yǎng)條件的不同選擇合適的合成細(xì)胞培養(yǎng)基。目前，在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)中最常用基礎(chǔ)細(xì)胞培養(yǎng)基有BME、MEM、DMEM、RPMI-1640、Ham F12、M199 等。由于天然培養(yǎng)基的一些營(yíng)養(yǎng)成分不能被合成細(xì)胞培養(yǎng)基完全代替，因此一般需在合成細(xì)胞培養(yǎng)基中添加5％～10％的胎牛血清。胎牛血清的加入對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)非常有效，但胎牛血清的成分復(fù)雜，這對(duì)培養(yǎng)產(chǎn)物的分離、純化和檢測(cè)會(huì)帶來(lái)一定的不便，為減少胎牛血清的影響，開(kāi)發(fā)了營(yíng)養(yǎng)成分更加豐富的低血清細(xì)胞培養(yǎng)基，可以將胎牛血清的使用量降低到1～3％。

無(wú)血清細(xì)胞培養(yǎng)基（serum free medium， SFM）是指在使用中無(wú)需添加血清的細(xì)胞培養(yǎng)基，且其組成成分不含有任何動(dòng)物組分。按照其組分分類，還可以分為無(wú)動(dòng)物組分無(wú)血清細(xì)胞培養(yǎng)基和化學(xué)限定無(wú)血清細(xì)胞培養(yǎng)基，前者組分中可能含有某些植物來(lái)源成分，而后者完全由化學(xué)成分明確的組分組成。
其中，無(wú)動(dòng)物組分無(wú)血清細(xì)胞培養(yǎng)基是目前在生物制藥行業(yè)中應(yīng)用最廣泛的，它提高了細(xì)胞培養(yǎng)的質(zhì)量，避免了使用血清帶來(lái)的麻煩。目前，已有多種無(wú)血清培養(yǎng)基上市，如雜交瘤細(xì)胞無(wú)血清培養(yǎng)基、CHO細(xì)胞無(wú)血清培養(yǎng)基、Vero細(xì)胞無(wú)血清培養(yǎng)基和NS0 細(xì)胞無(wú)血清培養(yǎng)基等。無(wú)血清培養(yǎng)基通常添加生長(zhǎng)附加成分，如激素與生長(zhǎng)因子、低分子營(yíng)養(yǎng)成分和轉(zhuǎn)鐵蛋白等促細(xì)胞生長(zhǎng)的附加成分，一般包括胰島素、孕酮、硒酸鈉、腐胺、轉(zhuǎn)鐵蛋白等。
 
細(xì)胞培養(yǎng)基的主要成分是氨基酸、維生素、碳水化合物、無(wú)機(jī)鹽和其它一些輔助物質(zhì)。人工合成培養(yǎng)基使用時(shí)還需添加一定量的血清使細(xì)胞生長(zhǎng)和繁殖。

氨基酸：組成蛋白質(zhì)的基本單位。不同的細(xì)胞對(duì)氨基酸的需求各異，但幾種必需氨基酸細(xì)胞自身不能合成，必須依靠培養(yǎng)液提供，如組氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、色氨酸、纈氨酸、半胱氨酸、酪氨酸等。其余非必需氨基酸，細(xì)胞可以自己合成，或通過(guò)轉(zhuǎn)氨作用由其他物質(zhì)轉(zhuǎn)化而來(lái)。絕大部分細(xì)胞對(duì)谷氨酰胺有較高的要求，因?yàn)楣劝滨０肥亲鳛槟茉醇疤荚次镔|(zhì)同時(shí)被細(xì)胞利用，是細(xì)胞合成核酸和蛋白質(zhì)必需的氨基酸，在缺少谷氨酰胺時(shí)，細(xì)胞生長(zhǎng)不良而死亡，所以各種培養(yǎng)液中都含有較多的谷氨酰胺。細(xì)胞所能利用的氨基酸是L型同分異構(gòu)體，D型氨基酸不能被利用。

維生素：維持細(xì)胞生長(zhǎng)的一種生物活性物質(zhì)，對(duì)細(xì)胞代謝有重大作用。它們?cè)诩?xì)胞中大多形成酶的輔基或輔酶，沒(méi)有它們，酶便沒(méi)有活性，代謝活動(dòng)將無(wú)法進(jìn)行。維生素分為水溶和脂溶兩大類，培養(yǎng)液中直接采用ATP和輔酶A。

葡萄糖：大部分培養(yǎng)基都以葡萄糖作為能量來(lái)源之一。

無(wú)機(jī)鹽：維持培養(yǎng)基滲透壓平衡，參與細(xì)胞的代謝活動(dòng)。主要有Na+、K+、Ca2+、Mg2+ 等。Na+是細(xì)胞外液中最主要的陽(yáng)離子，對(duì)維持滲透壓的恒定有決定性的作用。K+主要分布在細(xì)胞內(nèi)液，細(xì)胞內(nèi)K+對(duì)于激活某些酶是必需的，并在調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的酸堿平衡上也有極重要意義。Ca2+在細(xì)胞外液中的作用是將組織內(nèi)部細(xì)胞之間相互粘著，在細(xì)胞內(nèi)參與許多重要的細(xì)胞生理活動(dòng)，如傳導(dǎo)、參與肌肉細(xì)胞收縮等。在懸浮培養(yǎng)時(shí)，為了減少細(xì)胞的聚集和附著，要減少Ca2+的濃度。Mg2+是構(gòu)成細(xì)胞間質(zhì)的重要成分，對(duì)于細(xì)胞間相互穩(wěn)定結(jié)合有很重要的意義。磷的化合物對(duì)細(xì)胞物質(zhì)代謝和生理功能調(diào)控有重要作用。

其他成分：表皮生長(zhǎng)因子、胰島素、多肽、核苷、嘌呤等�？蓭椭�細(xì)胞的克隆化培養(yǎng)及維持某些特殊細(xì)胞系的生長(zhǎng)。
 
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