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細(xì)胞培養(yǎng)基成分復(fù)雜，包括鹽類、糖類、維生素、氨基酸、代謝前體、生長(zhǎng)因子、激素和微量元素。對(duì)這些物質(zhì)的需求因細(xì)胞而有差異，這也導(dǎo)致大量的不同培養(yǎng)基配方出現(xiàn)。主要碳源物質(zhì)通常是葡萄糖，有時(shí)也會(huì)使用半乳糖代替，這是因?yàn)榘肴樘堑拇x速度較慢。氨基酸（尤其是 L - 谷氨酰胺）和丙酮酸鹽也可作為碳源。

 

除了營(yíng)養(yǎng)成分，培養(yǎng)基也會(huì)幫助維持培養(yǎng)體系的 pH 和滲透壓。pH 的維持依靠一種或多種緩沖液體系，常見的包括 CO2/NaHCO3、磷酸鹽和 HEPES 等，血清也可以作為*培養(yǎng)基的緩沖液。

1、碳酸氫鈉和 CO2

細(xì)胞的存活和生長(zhǎng)，需要 CO2 同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生少量 CO2。在培養(yǎng)基中加入 CO2 可以與 HCO3^?形成平衡，所以很多種類的培養(yǎng)基會(huì)通過 CO2/HCO3^? 體系平衡 pH。CO2 直接溶解在培養(yǎng)基中并形成 H2CO3。隨著細(xì)胞代謝并產(chǎn)生更多的 CO2，培養(yǎng)基 pH 下降并導(dǎo)致下面的化學(xué)平衡向右移動(dòng)：

 

H2O + CO2←→ H2CO3 ←→H+ + HCO3^? 

 

理想的 pH 范圍是 7.2～7.4，可以通過補(bǔ)充 NaHCO3 和調(diào)節(jié)上層空氣中的 CO2 水平來維持，化學(xué)過程如下：

 

H2O+CO2+NaHCO3←→H⁺+ Na⁺ + 2HCO3^?  

 

組織培養(yǎng)時(shí)，細(xì)胞可能在開放體系中（培養(yǎng)基上層空氣和培養(yǎng)箱中空氣可以自由交換）生長(zhǎng)，也可能在封閉體系中（培養(yǎng)基上層空氣和培養(yǎng)箱中空氣相互隔離）生長(zhǎng)。培養(yǎng)基中的緩沖體系需要與這些培養(yǎng)方式匹配，否則細(xì)胞狀態(tài)會(huì)由于代謝壓力而變差。

 

在開放體系中培養(yǎng)細(xì)胞時(shí)，可通過控制空氣濕度（可以減少培養(yǎng)基蒸發(fā)）和 CO2 的調(diào)節(jié)方式（如果培養(yǎng)基含 NaHCO3）來維持 pH。在開放體系中，需要含更高 NaHCO3 濃度的 Earle's 平衡鹽溶液，并且由培養(yǎng)箱維持 5～10% CO2。通常，1.2～2.2g/L NaHCO3 配合 5% CO2，3.7 g/L NaHCO3 配合 10% CO2。的計(jì)量因培養(yǎng)基配方而不同。

 

除了 Leibovitz's L-15 (ATCC No.30-2008)，ATCC 所有培養(yǎng)基都要匹配 5% CO2。絕大多數(shù) ATCC 培養(yǎng)基含 1.5g/L NaHCO3 以及額外的丙酮酸鈉。而 Gibco Hyclone 很多品牌的培養(yǎng)基里都含有 3.7 g/L NaHCO3，因此應(yīng)該匹配 10% CO2。

2、HEPES

 

HEPES 和其他有機(jī)緩沖液可以有效調(diào)節(jié)培養(yǎng)基 pH，適用于多種細(xì)胞系。實(shí)際上，某些標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)基配方包含 HEPES。但是，HEPES 可能會(huì)有毒性，尤其是對(duì)某些已分化細(xì)胞，所以使用前需首先評(píng)估其效果。

3、酚紅

 

酚紅可作為培養(yǎng)基的 pH 指示劑。酚紅在低 pH 時(shí)顯示黃色，在高 pH 時(shí)則顯示紫色。絕大多數(shù)組織培養(yǎng)時(shí)，pH 為 7.4，應(yīng)顯示為微紅色。 

4、L - 谷氨酸鈉

L - 谷氨酰胺是所有哺乳動(dòng)物細(xì)胞和昆蟲細(xì)胞的必需氨基酸。與其它氨基酸相比，L - 谷氨酰胺在液體培養(yǎng)基中更不穩(wěn)定。因此，為了延長(zhǎng)保質(zhì)期，商品化的液體培養(yǎng)基中經(jīng)常不添加 L - 谷氨酰胺。這種情況下，使用前要先無菌加入 L - 谷氨酰胺。由于在干燥狀態(tài)下比較穩(wěn)定，所以絕大多數(shù)干粉培養(yǎng)基中都已預(yù)添加 L - 谷氨酰胺。

5、非必須氨基酸

 

所有培養(yǎng)基配方包含十種必需氨基酸，同時(shí)包括半胱氨酸、谷氨酰胺和酪氨酸。在一些培養(yǎng)基配方中包含其他非必需氨基酸 (丙氨酸，天冬酰胺，天冬氨酸，甘氨酸，谷氨酸，脯氨酸，絲氨酸)，降低了細(xì)胞的代謝負(fù)擔(dān)，有利于細(xì)胞增殖。

 

培養(yǎng)條件的變化，有可能改變細(xì)胞系的特性。來自于不同廠家的培養(yǎng)基，即使名字相同或類似，配方也略有差異。為了保證培養(yǎng)基一致性，如果購(gòu)買 ATCC 細(xì)胞，建議使用 ATCC 原裝培養(yǎng)基。所以，接下來告訴你一個(gè)好消息。