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细胞培养的必要条件(细胞培养需要具备的条件)

2023-05-01 10:34:17
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  (1)温度

  温度过低时细胞生长缓慢甚至不生长。利用冷冻保藏细胞可保持细胞的原有分裂分化能力。温度过高导致细胞死亡。这主要是由酶和蛋白质所需要的Z适温度决定的。多数生物大分子遇到高温后容易导致空间结构改变或者丧失(变性)。细胞膜遇到高温后容易变态。在自然界,既有耐高温的细胞,也有耐低温的细胞。在端情况下生长的生物对付端环境的机制研究在生物进化和农业、环保、发酵工业中意义重大。

  (2)pH

  过酸或过碱可导致细胞死亡。这主要与蛋白质的变性和细胞膜的结构受损有关。

  (3)渗透压

  细胞内外可溶于水的物质比例和种类决定细胞的膨胀与收缩程度,因为细胞膜是半透膜,只允许对自己有利的物质通过。同一物质在细胞内外的分布的数量不同,当某一种溶于水的物质在细胞外浓度过大时,有可能导致细胞干瘪死亡,这些物质在细胞内过多时导致细胞过量吸水膨胀。细胞膜调节渗透压的能力是有限的。

  (4)营养物

  营养物和水一起,又叫细胞培养液,培养液中含有细胞增殖和生长所需要的各种物质。营养物包括:N源、C源,这些物质与提供能量有关;无机盐、维生素、激素,这些物质与代谢调节控制有关。细胞培养液的设计一直是细胞离体培养技术的关键。理想的细胞培养液可以同时解决细胞离体培养所需要的pH、渗透压、营养物、调节物质的全部需要。在干细胞分化研究与应用中,关键是找到一种使干细胞分化成为所需细胞和组织的营养液。相同的人干细胞,放在不同的营养液中分化培养出人的各种脏器,这个昔日的梦想已经开始成为现实。植物细胞的组织培养技术已经基本完善配套。名贵花卉、中草药、脱毒马铃薯、组织培养莲菜苗等植物细胞与组织培养技术的不断完善,特别是由于组织培养液的商品化已经被广大农民普遍接受。

  (5)水

  水是细胞需要数量Zda的物质,不同的物种、不同部位、不同生长,期的细胞含水量差别相当大。干旱植物细胞的含水量高达90%。水的需求量一般随同细胞培养液一起考虑。

  (6)无菌条件

  体外细胞培养仅仅是对所需的细胞进行培养,但环境中(如空气)有各种其他微生物,必须对所需细胞进行无杂菌的隔离培养。无菌条件是细胞离体培养Z基本的条件。

  (7)光

  植物细胞和少数细菌需要利用光进行光合作用。

  (8)气体

  动物细胞需要不断供给氧气和排除二氧化碳,植物细胞与此相反。

  二氧化碳的作用:调节pH,有缓冲作用,没有刺激动物细胞呼吸的功能

  一、动物细胞培养的特殊条件

  在所有的细胞离体培养中,Z困难的是动物细胞培养。下面是它所需要的特殊条件。

  (1)血清:动物细胞离体培养常常需要血清。Z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。有一天人们真正学会了配制和血清一样的培养液,那时血清才可被取代。在这里,血清等于是动物细胞离体培养的天然营养液。

  (2)支持物:大多数动物细胞有贴壁生长的习惯。离体培养常用玻璃,塑料等作为支持物。

  (3)气体交换:二氧化碳和氧气的比例要在细胞培养过程中不断进行调节,不断维持所需要的气体条件,每一次开箱操作后的快速恢复对设备的要求可想而知有多难?由此决定了动物细胞离体培养设备要求高、投资大。

  二、植物细胞培养的特殊条件

  (1)光照:离体培养的植物细胞对光照条件不甚严格,因为细胞生长所需要的物质主要是靠培养基供给的。但光照不但与光合作用有关,而且与细胞分化有关,例如光周期可对性细胞分化和开花调控作用,所以以获得植株为目的的早期植物细胞培养过程中,光照条件特别重要。以植物细胞离体培养方式获得重要物质,如药物的过程,植物细胞大多是在反应器中悬浮培养。

  (2)激素:植物细胞的分裂和生长特别需要植物激素的调节,促进生长的生长素和促进细胞分裂的分裂素是Z基本的激素。植物细胞的分裂,生长,分化和个体生长周期都有相应的激素参与调节。和动物细胞相比,植物细胞离体培养对激素要求的原理已经了解,其应用技术也已相当成熟,已经有一套广泛作为商品使用的培养液。同时解决了植物细胞对水、营养物、激素、渗透压、酸碱度、微量元素等的需求。

  三、微生物细胞培养的特殊条件

  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。对于一些特殊微生物的营养条件要求,可以在这些天然培养基的基础上额外添加。

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