细胞培养基

细胞培养基
培养细胞中供给细胞营养和促使细胞生殖增殖的基础物质
细胞培养不仅是培养细胞提供细胞营养和促进细胞生殖增殖的基本物质，也是培养细胞生长繁殖的生存环境。
中文名细胞培养基组成氨基酸等类别无蛋白培养基等必需的溶液平衡盐水等
目录
1基本介绍
2组成及作用
▪氨基酸
▪维生素
▪碳水化合物
▪无机离子
3发展趋势
基本介绍
动物细胞培养必需的溶液
平衡盐水（BSS）：Hanks液和Earle液是常用的BSS基础溶液。PH调整液：3.7%、5.6%、7.4%的NaHCO3溶液、HEPES溶液（二羟乙基哌嗪乙烷磺酸）
细胞消化液:胰蛋白酶溶液、EDTA溶液、胶原酶溶液。
抗生素溶液：
1)青、链霉素，每毫升培养液含100U青霉素和100ug链霉素。
2)卡那霉素：终浓度为50ug/ml培养液。
3）制霉菌素：浓度25U/ml，小瓶分装，每瓶一次用完。
常用的动物血清主要有牛血清和马血清。牛血清分为胎牛血清和犊牛血清，前者来源少，价格高；后者要求刚产下尚未哺乳的小牛，因为哺乳后的小牛血清中可能含有更复杂的成分。血清中已知的成分主要有蛋白质、氨基酸、葡萄糖、激素等。蛋白质主要是白蛋白和球蛋白。
氨基酸是细胞合成蛋白质的基本成分，氨基酸中有12种是细胞本身不合成的，必须由培养液提供。激素有胰岛素、生长激素和多种生长因子如表皮生长因子、成纤维细胞生长因子、增殖刺激因子(MSA)、类胰岛素生长因子(IGFl、IGF2)等。
水解乳蛋白、胶原是另外两种较好的天然培养基成分。水解乳蛋白是乳白蛋白的水解产物，呈蛋黄色粉末状，富含氨基酸。一般配制成0．5%溶液，微酸性。胶原是从动物真皮中提取的，具改善细胞表面特性促使其附着生长的作用。
合成培养基
1951年厄尔开发了供动物细胞体外生长的人工合成培养基(MEM)。合成培养基的种类相当多。合成培养基成分已知，便于对实验条件的控制。但与天然培养基相比，有些天然的未知成分尚无法用已知的化学成分所替代，因此，细胞培养中使用的基础合成培养基还必须加入一定量的天然培养基成分，以克服合成培养基的不足。最普遍的作法是加入小牛血清。
动物血清成分复杂，各种生物大小分子混合在一起，有些成分至今尚未搞清楚。血清对细胞生长很有效，但后期对培养产物的分离、提纯以及检测造会成一定困难。另外高质量的动物血清来源有限，成本高，限制了它的大量使用。
无血清培养基不加动物血清，在基础培养基中加入细胞生长有效因子，激素等。
组成及作用
氨基酸
组成蛋白质的基本单位。不同种类的细胞对氨基酸的要求各异，但有几种氨基酸细胞自身不能合成，必须依靠培养液提供，这几种氨基酸称为必需氨基酸。其中谷氨酰胺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[1]。
必需氨基酸包括L-谷氨酰胺、L-组氨酸、L-异亮氨酸、L-亮氨酸、L-赖氨酸、L-蛋氨酸、L-苯丙氨酸、L-苏氨酸、L-色氨酸、L-缬氨酸等。
维生素
维持细胞生长的生物活性物质，在细胞代谢中起调节及控制作用。在细胞培养中，尽管血清是维生素重要来源，但是许多培养基中添加了各种维生素以适合更多的细胞系生长。
脂溶性维生素如：A、D、E、K。
水溶性维生素如：B1、B2、B6、B12、泛酸、叶酸、生物素、C、烟酰胺等。
许多维生素参与构成各种酶的活性基团的成分，没有它们，酶便没有活性，代谢活动将无法进行。
VA是细胞合成糖蛋白时寡糖基的载体，对上皮细胞有重要的维护作用。VD参与调节钙的吸收。VE是抗氧剂，可防止组成生物膜的磷脂中不饱和脂肪酸被氧化。VK缺乏会引起低凝血酶原及凝血时间延长。
叶酸是合成四氢叶酸的重要原料，四氢叶酸在核酸的生物合成和蛋白质的生物合成过程中起重要作用。
生物素是一些特异羧化酶的组成部分，参与糖代谢和脂肪酸的合成过程。
碳水化合物
碳水化合物是细胞生长主要能量来源，其中有的是合成蛋白质和核酸的成分。主要有葡萄糖、核糖、脱氧核糖、丙酮酸钠和醋酸等。
无机离子
钠、钾、镁、钙、磷等基本的无机离子，这些都是细胞组成所必须并参与细胞的代谢。
培养液中无机盐的主要功能是帮助细胞维持渗透压平衡。此外，通过提供钠，钾和钙离子，帮助细胞调节细胞膜功能。培养液的渗透压是一个非常重要的因素,细胞通常可耐受260mOsm/kg−320mOsm/kg。标准培养液的渗透压在此范围内波动。特别注意：向培养液中加入其它物质有可能会明显改变培养液的渗透压，特别是溶于强酸或强碱中的物质。
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+的对于激活某些酶是必需的，它在调节细胞内环境的酸碱平衡也有极重要意义。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。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的功用是十分广泛而不可缺少。
发展趋势
无血清培养基
用来在无血清条件下促使特殊类型的细胞生长或进行专门应用的培养基。需要添加生长因子和/或细胞因子，含有个别蛋白或大量蛋白组分。其主要优点：
(1)增加确定性;
(2)性能更一致;
(3)容易进行纯化和下游加工;
(4)提高制品安全性和/或产量。
无蛋白培养基
培养基中没有添加蛋白，但仍然可能包含一些动物或植物来源的成分(如低分子量肽的各种水解物)。
化学限定培养基
培养基中不包含有蛋白、水解产物或未知结构的组分，所有的成分均有已知的化学结构。
培养基的品质鉴定
外观
颜色、粉末细度须均匀。
溶解性
培养基完全溶解，可以避免培养基内营养成分的流失。
pH值
哺乳类动物细胞生长需要合适的酸碱度，同时pH值的测定也可以检查培养基的批间差异。
水分
培养基的营养成份很丰富，利于微生物的滋长，因此水分的含量控制可以延长有效期。
冰点渗透压
细胞必须生活在合适的渗透压环境中;同时渗透压值的测定也可以检查培养基的批间差异。
菌落总数
粉末培养基不是无菌制剂，培养基本身的营养成分很丰富，容易滋生微生物，因此菌落的控制可以延长有效期
细胞生长试验
可检查细胞培养基是否有促生长的能力，以及是否有不利细胞生长的毒素。
细菌内毒素
为满足生物制品细菌内毒素的控制要求，作为生物制品生产原料的培养基同样需要细菌内毒素控制。
稳定性
确定产品的储存、运输条件，产品的保质期限。
一致性
验证产品的均一性。