每天在用的完全培养基,你了解多少?
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“完全培养基” 指的是已经添加了各种添加物、含有培养基的所有成分、能够满足某种特定细胞生长所需的培养基。通常是使用限定成分的培养基来配置,一些不稳定的成分——如谷氨酰胺以及各种补充物、血清、生长因子或激素,都在临用前加入。
限定成分的培养基品种繁多,从简单的仅含有必需氨基酸、维生素、无机盐的 Eagle's MEM,到复杂的 M199、F12 等,这些都可被用作一种基础培养基,添加各种不同的特殊物质,以满足许多不同类型细胞的需求。
氨基酸
氨基酸被定义为必需或非必需是依据它们在体内是否可以被合成,而这个概念也被用于培养基,用于定义在体外是必需或非必需。必需氨基酸(即体内不能合成的氨基酸)是培养细胞都需求的,此外还要加上胱氨酸、半胱氨酸、精氨酸、谷氨酰胺及酪氨酸,所以 “必需” 在此也具有了全新的含义。
因为某些特殊细胞类型不能合成,或有些细胞能够合成又在培养基中降解了,此时也需要为其提供非必需氨基酸。这些非必需氨基酸(货号:CSP008)会作为添加物(NEAA)加入培养基,或包含在配方中,如α-MEM 的配方中就含有。
值得注意的是,大多数细胞的生长需要谷氨酰胺(货号:CSP012),但谷氨酰胺在培养基中不稳定,37℃时它的半衰期是 3~5 天,它产生的氨是有毒性的。可以使用 Glutamax(货号:CSP004)作为替代产品,它是一种丙氨酰基谷氨酰胺二肽,稳定并具有二肽酶的生物活性。
维生素
Eagle's MEM 仅含有水溶性维生素(B 族维生素、胆碱类、叶酸、肌醇、烟碱),其他维生素大概可由血清提供。大部分成分复杂的培养基都含有生物素,包括无血清培养基。无血清培养基中的某些维生素(如胆碱和烟碱)的浓度有所增加。与某些氨基酸一样,维生素的需求量是凭借经验的,通常与某个细胞系建系过程中最初使用的培养基有关。
盐类
盐类主要包括:Na+、K+、Mg2+、Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-,它们是维持培养基渗透压平衡的主要化合物。
在悬浮培养时,为了减少细胞的聚集和附着,要减少钙离子。碳酸氢钠的浓度取决于气象中二氧化碳的浓度,碳酸氢钠除了具有缓冲能力以外,还有显著的营养作用。
葡萄糖
大部分培养基都含有葡萄糖作为能量的来源,它的主要代谢途径是通过无氧酵解产生丙酮酸,丙酮酸可能再转变为乳酸盐和乙酰乙酸,然后进入柠檬酸循环被氧化形成二氧化碳和水。
例如 DMEM 培养基,高糖 DMEM(货号:ZQ-100)更适合高密度悬浮细胞培养;低糖 DMEM(货号:ZQ-100D)适于依赖性贴壁细胞培养,特别适用于生长速度快、附着性较差的肿瘤细胞培养。
有机补充物
成分复杂的培养基还含有许多其他化合物,包括蛋白质、多肽、核苷、柠檬酸循环的中间产物、丙酮酸钠及脂类等。已发现当培养基中的血清浓度减少时,这些成分都是必需的。即使在使用血清的情况下,这些成分也可帮助细胞的克隆化培养和维持某些特殊细胞系的生长。
激素和生长因子
激素和生长因子在大多数常规培养基的配方中都没有注明,但在无血清培养基中经常要加入它们。
胰岛素是由胰岛β细胞分泌的一种多肽激素。胰岛素是无血清哺乳动物细胞培养基中的普遍添加物质,在许多细胞活动中发挥重要作用。胰岛素可以促进细胞对葡萄糖和氨基酸的摄取,这可能是由于其本身具备有丝分裂原的作用。重组人胰岛素溶液(货号:CSP001-10)可被按照细胞培养要求酌情添加至培养基中。
生长因子可能存在于血清中,但含量非常少。许多生长因子都以重组蛋白的形式实现了商业化,如人重组碱性成纤维细胞生长因子(货号:CSP030)、人重组表皮细胞生长因子(货号:CSP029)。
抗生素
抗生素,是指由微生物(包括细菌、真菌、放线菌属)或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其他活性的一类次级代谢产物,能干扰其他生活细胞发育功能的化学物质。
在培养基中使用抗生素,是为了减少污染的机会,青霉素和链霉素作为前后依次生产并用于临床的抗生素,是在培养基中最常被添加的抗生素。青霉素- 链霉素混合溶液(货号:CSP006)被称为双抗,青霉素-链霉素-两性霉素 B 溶液(货号:CSP007)被称为三抗。
青霉素能够干扰细菌细胞壁的合成,对革兰阳性菌特别有效;链霉素能够与细菌核糖体 30S 亚单位结合,抑制细菌蛋白质的合成,对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均有效,但对革兰氏阴性菌特别有效;而两性霉素 B 能与真菌细胞膜上的麦角甾醇结合,导致细胞膜受损,通透性提高,细胞内物质外漏,破坏正常代谢而起抑菌作用,但对细菌无效。
血清
完全培养基中一般需要添加血清,占比普遍在 5% - 10%。最常用于组织培养的学期鞥是小牛血清(货号:ZQC500)、胎牛血清(货号:ZQ500-A)、马血清及人血清。小牛血清(CS)和(FBS)的应用最为广泛,尤其是胎牛血清对要求高的细胞系的培养效果很好。人血清有时要用于人细胞系的培养,但使用时要检测病毒。