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(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。
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。
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:
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。
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。
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。
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