細(xì)胞培養(yǎng)基的種類與基本成分

細(xì)胞培養(yǎng)基是人工模擬細(xì)胞在體內(nèi)生長的營養(yǎng)環(huán)境，是提供細(xì)胞營養(yǎng)和促進細(xì)胞生長增殖的物質(zhì)基礎(chǔ)。培養(yǎng)液或培養(yǎng)基的含義幾乎相同，英文都是medium。當(dāng)它是粉劑時，傾向性地稱為培養(yǎng)基，而將粉劑配成液體后，多稱為培養(yǎng)液。培養(yǎng)液中常常補加血清、抗生素等成分。由于各類微生物對營養(yǎng)的要求不同，培養(yǎng)目的和檢測需要不同，因而培養(yǎng)基的種類很多。我們可根據(jù)某種標(biāo)準(zhǔn)，將種類繁多的培養(yǎng)基劃分為若干類型。

一、根據(jù)對培養(yǎng)基組成物質(zhì)的化學(xué)成分是否*了解來區(qū)分，可以將培養(yǎng)基分為：天然培養(yǎng)基、合成培養(yǎng)基和半合成培養(yǎng)基。
1、天然培養(yǎng)基
天然培養(yǎng)基是指利用各種動、植物或微生物的原料，其成分難以確切知道。用作這種培養(yǎng)基的主要原料有：牛肉膏、麥芽汁、蛋白胨、酵母膏、玉米粉、麩皮、各種餅粉、馬鈴薯、牛奶、血清等。用這些物質(zhì)配成的培養(yǎng)基雖然不能確切知道它的化學(xué)成分，但一般來講，營養(yǎng)是比較豐富的，微生物生長旺盛，而且來源廣泛，配制方便，所以較為常用，尤其適合于配制實驗室常用的培養(yǎng)基。這種培養(yǎng)基的穩(wěn)定性常受生產(chǎn)廠或批號等因素的影響。
2、合成培養(yǎng)基
合成培養(yǎng)基是一類化學(xué)成分和數(shù)量*知道的培養(yǎng)基，它是用已知化學(xué)成分的化學(xué)藥品配制而成。這類培養(yǎng)基化學(xué)成分精確、重復(fù)性強，但價格昂貴，而微生物又生長緩慢，所以它只適用于做一些科學(xué)研究，例如營養(yǎng)、代謝的研究。
3、半合成培養(yǎng)基
在合成培養(yǎng)基中，加入某種或幾種天然成分；或者在天然培養(yǎng)基中，加入一種或幾種已知成分的化學(xué)藥品即成半合成培養(yǎng)基。例如馬鈴薯蔗糖培養(yǎng)基等。這種培養(yǎng)基在生產(chǎn)實踐和實驗室中使用最多。

二、根據(jù)培養(yǎng)基的物理狀態(tài)來區(qū)分，可以分為：固體培養(yǎng)基、液體培養(yǎng)基和半固體培養(yǎng)基。
1、固體培養(yǎng)基
在液體培養(yǎng)基中加入適量的凝固劑即成固體培養(yǎng)基。常用作凝固劑的物質(zhì)有瓊脂、明膠、硅膠等，其中以瓊脂最為常用。固體培養(yǎng)基在實際中用得十分廣泛。在實驗室中，它被用作微生物的分離、鑒定、檢驗雜菌、計數(shù)、保藏、生物測定等。
2、液體培養(yǎng)基
所配制的培養(yǎng)基是液態(tài)的，其中的成分基本上溶于水，沒有明顯的固形物，液體培養(yǎng)基營養(yǎng)成分分布均勻，易于控制微生物的生長代謝狀態(tài)。
3、半固體培養(yǎng)基
如果把少量的凝固劑加入到液體培養(yǎng)基中，就制成了半固體培養(yǎng)基。以瓊脂為例，它的用量在0.2～1%之間。這種培養(yǎng)基有時可用來觀察微生物的動力，有時用來保藏菌種。

三、根據(jù)培養(yǎng)基的用途來區(qū)分，可以分為：選擇培養(yǎng)基、增殖培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基等。
1、選擇培養(yǎng)基
選擇培養(yǎng)基利用微生物對某種或某些化學(xué)物質(zhì)的敏感性不同，在培養(yǎng)基中加入這類物質(zhì)，抑制不需要的微生物生長，而利用所需分離的微生物生長，從而達到分離或鑒別某種微生物的目的，如分離真菌的馬丁氏培養(yǎng)基。既有選擇作用又有鑒別作用的培養(yǎng)基，如鑒別腸道桿菌的遠藤氏培養(yǎng)基。
2、增殖培養(yǎng)基
在自然界中，不同種的微生物常生活在一起，為了分離我們所需要的微生物，在普通培養(yǎng)基中加入一些某種微生物特別喜歡的營養(yǎng)物質(zhì)，以增加這種微生物的繁殖速度，逐漸淘汰其它微生物，這種培養(yǎng)基稱為增殖培養(yǎng)基，這種培養(yǎng)基常用于菌種篩選和選擇增菌中。在某種程度上講，增殖培養(yǎng)基也是一種選擇培養(yǎng)基。
3、鑒別培養(yǎng)基
鑒別培養(yǎng)基是一類含有某種特定化合物或試劑的培養(yǎng)基。某種微生物在這種培養(yǎng)基上培養(yǎng)后，它所產(chǎn)生的某種代謝產(chǎn)物與這種特定的化合物或試劑能發(fā)生某種明顯的特征性反應(yīng)，根據(jù)這一特征性反應(yīng)可以將某種微生物與其他中微生物區(qū)別開來。主要用于不同類型微生物的快速鑒定，如用來檢查細(xì)菌能否產(chǎn)生硫化氫的醋酸鉛培養(yǎng)基。

天然培養(yǎng)基
天然培養(yǎng)基是指來自動物體液或利用組織分離提取的一類培養(yǎng)基，如血漿、血清、淋巴液、雞胚浸出液等。組織培養(yǎng)技術(shù)建立早期，體外培養(yǎng)細(xì)胞都是利用天然培養(yǎng)基。但是由于天然培養(yǎng)基制作過程復(fù)雜、批間差異大，因此逐漸被合成培養(yǎng)基所替代。

小牛血清
用于細(xì)胞培養(yǎng)的血清主要是牛血清，培養(yǎng)某些特殊細(xì)胞也用人血清、馬血清等。選擇用牛血清培養(yǎng)細(xì)胞的原因主要是來源充足、制備技術(shù)成熟、經(jīng)過長時間的應(yīng)用考驗人們對其有比較深入的理解。牛血清分為小牛血清、新牛血清、胎牛血清。小牛血清取自出生10～30 天的小牛；新牛血清取自出生24小時之內(nèi)的新生牛；胎牛血清應(yīng)取自剖腹產(chǎn)的胎牛。顯然，胎牛血清是品質(zhì)zui高的，因為胎牛還未接觸外界，血清中所含的抗體、補體等對細(xì)胞有害的成分最少。牛血清對絕大多數(shù)哺乳動物細(xì)胞都是適合的，但并不排除在培養(yǎng)某種細(xì)胞時使用其他動物血清更合適。牛血清中含有豐富的細(xì)胞生長必須的營養(yǎng)成份，具有極為重要的功能。

血清主要作用
(1) 提供基本營養(yǎng)物質(zhì)：氨基酸、維生素、無機物、脂類物質(zhì)、核酸衍生物等，是細(xì)胞生長必須的物質(zhì)。
(2) 提供激素和各種生長因子：胰島素、腎上腺皮質(zhì)激素（氫化可di松、地塞米松）、類固醇激素（雌二醇、睪酮、孕酮）等。生長因子如成纖維細(xì)胞生長因子、表皮生長因子、血小板生長因子等。
(3) 提供結(jié)合蛋白：結(jié)合蛋白作用是攜帶重要的低分子量物質(zhì)，如白蛋白攜帶維生素、脂肪、以及激素等，轉(zhuǎn)鐵蛋白攜帶鐵。結(jié)合蛋白在細(xì)胞代謝過程中起重要作用
(4) 提供促接觸和伸展因子使細(xì)胞貼壁免受機械損傷，對培養(yǎng)中的細(xì)胞起到某些保護作用。

組成及作用
氨基酸
組成蛋白質(zhì)的基本單位。不同種類的細(xì)胞對氨基酸的要求各異，但有幾種氨基酸細(xì)胞自身不能合成，必須依靠培養(yǎng)液提供，這幾種氨基酸稱為必需氨基酸。其中谷氨酰胺是細(xì)胞合成核酸和蛋白質(zhì)必需的氨基酸，在缺少谷氨酰胺時，細(xì)胞生長不良而死亡[1] 。
必需氨基酸包括L-谷氨酰胺、L-組氨酸、L-異亮氨酸、L-亮氨酸、L-賴氨酸、L-蛋氨酸、L-苯丙氨酸、L-蘇氨酸、L-色氨酸、L-纈氨酸等。

維生素
維持細(xì)胞生長的生物活性物質(zhì)，在細(xì)胞代謝中起調(diào)節(jié)及控制作用。在細(xì)胞培養(yǎng)中，盡管血清是維生素重要來源，但是許多培養(yǎng)基中添加了各種維生素以適合更多的細(xì)胞系生長。
脂溶性維生素如：A、D、E、K。
水溶性維生素如：B1、B2、B6、B12、泛酸、葉酸、生物素、C、煙酰胺等。
許多維生素參與構(gòu)成各種酶的活性基團的成分，沒有它們，酶便沒有活性，代謝活動將無法進行。
VA是細(xì)胞合成糖蛋白時寡糖基的載體，對上皮細(xì)胞有重要的維護作用。VD參與調(diào)節(jié)鈣的吸收。VE是抗氧劑，可防止組成生物膜的磷脂中不飽和脂肪酸被氧化。VK缺乏會引起低凝血酶原及凝血時間延長。
葉酸是合成四氫葉酸的重要原料，四氫葉酸在核酸的生物合成和蛋白質(zhì)的生物合成過程中起重要作用。
生物素是一些特異羧化酶的組成部分，參與糖代謝和脂肪酸的合成過程。

碳水化合物
碳水化合物是細(xì)胞生長主要能量來源，其中有的是合成蛋白質(zhì)和核酸的成分。主要有葡萄糖、核糖、脫氧核糖、丙酮酸鈉和醋酸等。

無機離子
鈉、鉀、鎂、鈣、磷等基本的無機離子，這些都是細(xì)胞組成所必須并參與細(xì)胞的代謝。
培養(yǎng)液中無機鹽的主要功能是幫助細(xì)胞維持滲透壓平衡。此外，通過提供鈉，鉀和鈣離子，幫助細(xì)胞調(diào)節(jié)細(xì)胞膜功能。培養(yǎng)液的滲透壓是一個非常重要的因素, 細(xì)胞通常可耐受260mOsm/kg ?320 mOsm/kg。標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)液的滲透壓在此范圍內(nèi)波動。特別注意：向培養(yǎng)液中加入其它物質(zhì)有可能會明顯改變培養(yǎng)液的滲透壓，特別是溶于強酸或強堿中的物質(zhì)。

Na+是細(xì)胞外液中最主要的陽離子，對維持滲透壓的恒定有決定性的作用。K+主要分布在細(xì)胞內(nèi)液，細(xì)胞內(nèi)K +的對于激活某些酶是必需的，它在調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的酸堿平衡也有極重要意義。Ca2+ 在細(xì)胞外液中的作用是將組織內(nèi)部細(xì)胞之間相互粘著，在細(xì)胞內(nèi)參與許多重要的細(xì)胞生理活動，如傳導(dǎo)、參與肌肉細(xì)胞收縮等。Mg2+ 是構(gòu)成細(xì)胞間質(zhì)的重要成分，對于細(xì)胞間相互穩(wěn)定結(jié)合有很重要的意義。磷的化合物對細(xì)胞物質(zhì)代謝和生理功能調(diào)控的功用是十分廣泛而*。