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细胞的营养:水、糖类、氨基酸、脂类、无机盐、维生素和...-2

2020.9.15

细胞的营养:水、糖类、氨基酸、脂类、无机盐、维生素和微量元素



五、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,其比例与海水或哺乳动物内的比例相似。
(1)钠:
钠在体内主要维持水、渗透压及pH值的平衡。钠离子是细胞外主要的阳离子,它可降低外质的黏度,促进外持的溶胶化,而在细胞内则可增加内质的黏度,能使球蛋白保持溶液状态,能增加组织细胞的应激性与增、高细胞膜的渗透性,对维持渗透压的恒定及细胞内外物质的转运有决定性作用。在成纤维细胞和HeLa细胞培养时,Na+最适浓度为100~200mmol/L,Cl-的适宜浓度为50mmol/L(淋巴细胞除外)。
(2)钾:
钾是激活细胞内某些酶所必需的。成纤维细胞与HeLa细胞对钾的最适浓度1~10mmol/L。HeLa细胞缺钾18h以上,细胞变圆,胞质内颗粒增加,细胞界限不清楚,并产生一种特殊的树枝形细胞,24小时后细胞脱落死亡。
(3)钙:
钙对维持细胞膜的坚固和渗透性,对保持神经和肌肉组织的正常兴奋性有很大作用。许多酶如胆碱酯酶、琥珀酸脱氨酶等都必须有钙的存在才有活性。钙对细胞粘着性和贴壁能力也很重要,在无血清存在时,高浓度的钙离子可帮助细胞壁,如pH7.6~7.8时钙离子保护电荷群,使细胞稳固地贴壁。各种细胞所需钙的浓度不同,成纤维细胞的最适浓度是1~2mmol/L,HaLa细胞的最适浓度是0.1~0.2mmol/L。
(4)镁:
在细胞内镁是糖代谢某些酶系统的参加者。镁对细胞的贴壁也有重要作用,较高的镁离了可促进培养物的生长。鼠成纤维细胞最适浓度是0.1~0.2mmol/L。
(5) 磷:
磷酸盐是细胞和细胞间液的组成成分,它参与一切基本物质如蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素的代谢,是能量ATP必不可缺的成分,可形成高能磷酸键以供细胞生命活动所需之能量。另外,它对维持组织内的酸碱平衡起着重要作用。小鼠成纤维细胞的适宜浓度是0.2~0.6mmol/L,HeLa细胞适宜浓度是0.06~0.2mmol/L。
(6)碳:
重碳酸盐与CO2对细胞的生长和增殖很重要。它可维持和调节培养基的pH值,因此通常在人工培养箱(含(CO2)中培养。
(7)微量元素:
铁、锌、硒等微量元素对维持细胞的正常生理功能也同样起着重要作用。如铁是组成细胞色素与细胞色素色素氧化酶等物质成分;锌与细胞增殖有一定的关系。在体内它们大多数与有机化学物相结合。在组织细胞培养时,把上述微量元素加到人工培养基中,低浓度或适量对细胞的生存与增殖有一定作用,浓度过高对细胞有毒性,要特别注意。
各种细胞对无机盐的需要是不同的。一般来说,氧、钠、钾、钙、镁、磷是重要的无机盐成分,它们也有相互拮抗作用。如钙和镁能使细胞膜渗透性降低,而钾和钠能使细胞膜渗透性增高。钾和钠能使肌肉收缩性丧失,而钙和镁能恢复肌肉的收缩性。镁的毒性作用可用钙来解除。因此,这此离子在溶液中只有保持一定的比例,才可以使细胞维持正常的生理平衡状态。

六、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。血清中含有A、B、C、D四种因子。
①A因子能促进细胞早期生长,缩短潜伏期,清除细胞内脂肪滴。A因子比较小,呈酸性,可很快地通过火棉胶膜。
②B因子是一种脂肪形成剂,易使细胞产生脂肪滴,其本身是可溶性脂类,但不能通过火棉胶膜。B因子在老年血清中含量较多,过滤可除去该因子。
③C因子可使细胞发生退化。
④D因子可促使细胞黏连,是一种黏着因子。若除去B、C因子,则可促进细胞生长。
血清中的球蛋白及肽对细胞有刺激生长的作用,白蛋白不仅具有解除某些毒性物质(如油酸和重金属离子)对细胞毒性的作用,而且能支持细胞的生长和增殖。血清对体外培养细胞固然重要,但有不少因素可影响血清的作用,如供血者的年龄、血型、血型、血红蛋白、胆红质、脂肪酸等。
(1)年龄:较老动物的血清对细胞生长有抑制作用。其抑制成分存在于血清的类脂质与蛋白质部分,并能耐热至65℃。随着年龄的增加,血清卵磷脂含量下降,而类脂质、蛋白质与抑制的浓度增加(B因子也随之增加),对细胞生长不利。
(2)血型:一般认为AB型血清比A型和O型血清对细胞生长有利,原因不清。
(3)血红蛋白:Bara发现低浓度的血红蛋白可引起正常的与恶性的鼠成纤维细胞的增殖,而高浓度血红蛋白可产生抑制作用。因此在制备血清时,必须尽量避免溶血。
(4)胆红质:低浓度一般对细胞生长影响不大,对有的细胞有抑制作用。因此在选血清时,也应注意这个问题。
(5)脂肪酸:血清中的脂肪酸的含量对细胞生长有很大的影响。老年动物血清中脂肪酸的含量较高,雌性动物血清中脂肪酸的含量较雄性高。因此制备血清时应选择雄性幼年动物。
血清在培养基中的浓度并非越高越好。原则上是能达到维持细胞良好的生长和繁殖,又不浪费。一般常用的比例是10%、20%和40%,随各类细胞的需求而定。有时为了某种研究目的需要,用无血清或低浓度(5%)血清培养。

七、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。氢化可的松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。
由于生物工程技术方法的开发和进步,现已从血清、各种组织和其他生物成分中制取出多种促细胞生长因子,并已商品化。


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