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song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：

氨基酸：

维生素：

血清：

抗生素：

消化酶：

其他辅助产品：

耗材：