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細胞培養術語的解釋

細胞培養

細胞培養技術也叫細胞克隆技術,生物學上的正式術語是細胞培養技術。無論對於整個生物工程技術還是生物克隆技術之壹,細胞培養都是必不可少的過程,細胞培養本身就是細胞的大規模克隆。細胞培養,包括微生物細胞的培養,還包括?去橢圓形辦公室?岸上?參與?納普?細胞培養技術可以將壹個細胞經過大量培養後轉化為簡單的單細胞或分化很少的多細胞,這是克隆技術必不可少的環節,細胞培養本身就是細胞克隆。通過細胞培養獲得大量細胞或其代謝產物。因為生物制品都來源於細胞,所以可以說細胞培養技術是生物技術中最核心、最基礎的技術。

細胞的生長需要壹定的營養環境,用來維持細胞生長的營養基質稱為培養基。根據物理狀態,介質可分為液體介質和固體介質。液體培養基用於大規模工業生產和生理代謝等基礎理論的研究。液體培養基是加入某種凝固劑(如瓊脂)或固體培養物(如麩皮、大米)制成的。固體培養基為細胞生長提供了營養和通風的表面,在這種營養表面上產生的細胞可以形成單菌落。因此,固體培養基在細胞分離、鑒定和計數中起著非常重要的作用。為了從多細胞生物中分離出需要的細胞,並在體外轉化細胞,首先要解決體外細胞培養的問題。與微生物細胞培養的難度相比,從多細胞生物,尤其是動物細胞中培養單細胞的難度更大。

1,細胞培養的壹般條件

簡而言之,細胞可以提供它們需要的任何東西。真正做到這壹點是需要時間的。到目前為止,人們對細胞的生命周期控制機制還不夠了解。雖然癌細胞也來自正常細胞,但他們仍然不知道為什麽癌細胞很難停止已經開始的有害分裂。盡管如此,人們長期的研究結果表明,細胞體外培養所需的基本條件是以下細胞生理條件。

(1)溫度

溫度過低,細胞生長緩慢,甚至不生長。冷凍保存細胞可以保持細胞原有的分裂和分化能力。溫度過高會導致細胞死亡。這主要是由酶和蛋白質需要的最適溫度決定的。大部分生物大分子遇到高溫後容易改變或失去空間結構(變性)。細胞膜在高溫下容易變形。自然界中,既有耐高溫細胞,也有耐低溫細胞。研究生物在極端條件下生長以應對極端環境的機理,在生物進化、農業、環境保護和發酵工業中具有重要意義。

(2)酸堿度

過量的酸或堿會導致細胞死亡。這主要與蛋白質的變性和細胞膜的結構損傷有關。

(3)滲透壓

細胞內外水溶性物質的比例和種類決定了細胞的膨脹和收縮程度,因為細胞膜是半透膜,只允許對其有利的物質通過。同壹物質在細胞內外的分布量是不同的。當某種水溶性物質在細胞外濃度過高時,可能導致細胞枯萎死亡,而當這些物質在細胞內濃度過高時,可能導致細胞過度吸水膨脹。細胞膜調節滲透壓的能力是有限的。

(4)營養素

營養物質和水壹起也稱為細胞培養液,其中含有細胞增殖和生長所需的各種物質。營養素包括:N源和C源,與提供能量有關;無機鹽、維生素、激素,與代謝調控有關。細胞培養基的設計壹直是體外細胞培養技術的關鍵。理想的細胞培養液能夠滿足體外細胞培養對pH、滲透壓、營養物質和調節物質的全部需求。在幹細胞分化的研究和應用中,關鍵是找到壹種營養液,使幹細胞分化成需要的細胞和組織。同樣的人體幹細胞,放入不同的營養液中分化培養出各種人體器官,這個過去的夢想開始變成現實。植物細胞組織培養技術已基本完善。隨著植物細胞和組織培養技術的不斷提高,如名貴花卉、中草藥、脫毒馬鈴薯、組培蓮苗等,特別是由於組培液的商品化,已被農民廣泛接受。

(5)水

水是細胞所需的最大物質,不同物種、不同部位、不同生長期,細胞的含水量差異很大。幹燥的植物細胞含水量高達90%。對水的需求通常與細胞培養液壹起考慮。

(6)無菌條件

體外細胞培養只是培養所需要的細胞,而環境(如空氣)中有各種其他微生物,所以所需要的細胞必須分離培養,不含雜菌。無菌條件是體外細胞培養最基本的條件。

(7)光線

植物細胞和壹些細菌需要利用光來進行光合作用。

(8)天然氣

動物細胞需要持續供氧和排除二氧化碳,而植物細胞則相反。

2.動物細胞培養的特殊條件

在所有的體外細胞培養中,動物細胞培養是最困難的。以下是它需要的特殊條件。

(1)血清:動物細胞體外培養經常需要血清。最常用的是小牛血清。血清提供生長必需的因子,如激素、微量元素、礦物質和脂肪。有壹天人們真的學會了配制和血清壹樣的培養液,然後血清就可以替代了。在這裏,血清等於動物細胞體外培養的天然營養液。

(2)支持:大多數動物細胞都有貼壁的習慣。體外培養通常使用玻璃和塑料作為支持物。

(3)氣體交換:細胞培養過程中要不斷調整二氧化碳和氧氣的比例,不斷維持所需的氣體條件。每次開箱操作後快速恢復設備的難度有多大?因此,動物細胞體外培養設備要求高,投資大。

3.植物細胞培養的特殊條件

(1)光照:離體培養的植物細胞對光照條件要求並不嚴格,因為細胞生長所需的物質主要由培養基供給。然而,光不僅與光合作用有關,還與細胞分化有關。例如,光周期可以調節性細胞分化和開花,因此在以獲得植株為目的的早期植物細胞培養過程中,光照條件尤為重要。通過植物細胞的體外培養獲得重要物質(如藥物)的過程,其中大部分細胞懸浮在反應器中。

(2)激素:植物細胞的分裂和生長需要植物激素的調節,促進生長的生長素和有絲分裂素是最基本的激素。植物細胞的分裂、生長、分化和個體生長周期受相應的激素調控。相對於動物細胞,植物細胞體外培養的激素需求原理已經了解,其應用技術已經相當成熟,壹套培養基已經作為商品廣泛使用。同時解決了植物細胞對水、營養、激素、滲透壓、pH、微量元素的需求。

4.微生物細胞培養的特殊條件

微生物多為單細胞生物,野外生存條件較為簡單。因此,人工培養微生物的條件比動植物細胞簡單得多。其中厭氧微生物的培養比好氧微生物更復雜,因為嚴格厭氧需要維持二氧化碳等非氧惰性氣體的濃度,而好氧微生物只需要通過不斷攪拌提供無菌氧氣。微生物對培養條件的要求不如動植物細胞,玉米漿、蛋白腖、麥芽汁、酵母膏成為微生物良好的天然培養基。對於壹些特殊微生物的營養需求,可以在這些天然培養基的基礎上添加。