比较动植物细胞培养条件.docx

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比较动植物细胞培养条件

动

植

物

细

胞

培

养

条

件

的

比

较

动植物细胞培养条件的比较

动植物细胞的培养是细胞工程中非常重要的环节，在培养动植物细胞的过程中，培养条件有相似之处，但也有各自特殊的地方。

下面，先就培养条件的不同之处进行比较：

一、培养基

植物细胞培养基一般为合成培养基，多为固体培养基，成分主要有无机营养、碳源、维生素、植物生长物质和有机附加物等。

表1植物培养基成分及作用

种类

成分

成分种类

作用

无机营养物

大量元素：

C，H，O，N,P,K,Ca,S，Mg

1.成为结构物质的组分2.参与代谢3.维持生物电化学平衡4.影响器官建成

微量元素：

Fe,Mn,Cu,Zn,B，Mo，Cl

有机营养物

有机碳源

蔗糖、果糖、葡萄糖、麦芽糖、半乳糖、甘露醇、乳糖

影响营养状况、细胞分化、渗透压

有机氮源

维生素：

硫胺素、吡哆素、烟酸、泛酸钙、腺嘌呤、生物素、叶酸、Vc

以辅酶形式参与代谢，促进对组织的生长和分化，0.1-10mg/l

肌醇

促进糖类转化、维生素和激素的利用，促进胚状体和愈伤组织的生成50-100mg/l

氨基酸：

甘氨酸、谷氨酰胺、丝氨酸、半胱氨酸

生物大分子的组分，缓冲作用和调节体内平衡，促进不定芽、不定胚的分化，1-3mg/l

复合成分

辅助作用

生长调节物质

生长素

IAA:

吲哚乙酸

IBA:

吲哚丁酸

NAA：

萘乙酸

2,4-D：

2,4-二氯苯氧乙酸

1.促进根的分化

2.促进愈伤组织生成

3.促进体细胞胚发生

4.与CTK结合影响形态建成

用量：

0.1-10mg/l

细胞分裂素

KT：

激动素BAP：

苄氨基嘌呤2iP：

异戊烯腺嘌呤

zt：

玉米素

1.促进细胞分裂，茎的增殖

2.诱导芽的分化

3.与生长素结合影响形态建成用量：

0.1-10mg/l

赤霉素

GA3

1.促细胞伸长生长

2.刺激体胚发育

3.影响形成层分化

4.对生长素和CTK有增效作用

乙烯

1.果实成熟、组织老化

2.抑制体胚发生

水（95%）

溶剂

生命活动的基本成分

其他成分

琼脂

琼脂并不是培养基必要的成分

对培养物起到支持作用

使用浓度0.6-1.0%。

活性炭AC

吸附剂

防止褐化

促进形态发生

类似土壤的效果

0.5-10g/L

动物细胞培养基包括天然培养基和合成培养基，可为固态，也可为液态，成分主要是水、葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等，此外，动物细胞培养还需要各种培养液。

表2动物细胞培养基基本营养成分

成分

种类

分类

作用

水

三蒸水、超纯水

C源

葡萄糖

谷氨酰胺

提供主要能源

合成其他物质的原料

氨基酸

12种必需氨基酸

非必需氨基酸

蛋氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、苏氨酸、赖氨酸、组氨酸、酪氨酸、精氨酸、胱氨酸

甘氨酸、谷氨酸、丝氨酸等

蛋白质的基本组分

谷氨酰胺

促进各种氨基酸进入细胞膜、N源、C源

维生素

水溶性维生素

生物素、叶酸、烟酰胺、泛酸、比多醇、核黄素、硫胺素、Vb12、Vc

提供辅酶辅基

脂溶性维生素

血清补充

无机离子

钠

供给形式：

Nacl、NaHCO3、NaH2PO4、Na2HPO4

维持渗透压和胞内外物质的转运

氯

Nacl、Kcl、Cacl2

渗透压

钾

供给形式：

Kcl

镁

供给形式：

MgSO4

促进贴壁

钙

供给形式：

Cacl2

维持细胞膜的坚固和渗透性；

保持神经和肌肉组织的正常兴奋性；

促进脱氢酶活性；

促进细胞粘附性

磷

供给形式：

HPO42-、H2PO4-

参与基本物质代谢；

合成ATP的组分；

维持酸碱平衡

碳

NaHCO3、CO2

维持酸碱平衡

微量元素

Fe、Zn、Se、Cu、Mn、Mo等

与有机化合物结合

激素和生长调节因子

促进细胞生长、维持细胞功能、保持细胞的分化状态

血清：

原代培养或细胞生长状况不良时，是基本添加物（5-20%v:

v）

含有基本营养物质

含有生长调节因子和激素

含有促进贴壁的生长基质成分（纤维连接蛋白）

含有载体蛋白（白蛋白、转铁蛋白）

含有抗机械损害的非特异性保护物质

含有中和毒性物质（白蛋白）

提供蛋白酶抑制剂

提供良好的缓冲系统

其他成分

核酸降解物

嘧啶、嘌呤

抗氧化剂

谷胱甘肽、抗坏血酸

二、营养要求

根据动植物细胞培养基的不同，我们可以看出，动植物细胞对培养基的营养要求有所不同。

植物细胞培养基根据无机盐成分可分为：

（1）富盐平衡培养基（MS、LS、BL、BM）：

无机盐浓度高，离子平衡性好，具较强缓冲性；营养丰富，无需额外添加复杂有机成分；微量元素种类多，浓度高。

（2）高硝态氮培养基（B5、N6）：

硝酸钾含量高；铵态氮含量低；含有较高的VB1。

（3）中盐培养基（H、Nitsch）：

大量元素为MS的一半；微量元素种类减少而含量增高；维生素种类比MS多（生物素、叶酸等）。

（4）低盐培养基（White、WS）：

无机盐含量低；有机成分含量低。

对植物细胞的营养要求：

生长代谢需要大量无机盐，需多种维生素、氨基酸和激素，要求的N源一般为无机N源，一般以蔗糖为C源，细胞培养基要有缓冲性、等渗性。

动物细胞培养基可分为：

基本培养基、通用培养基（能满足多种类型细胞生存）、完全培养基、生长培养基（基本培养基加入血清）、无血清培养基（基本培养基加入取代血清的成分）。

并且动物细胞培养基中都要加入血清或可代替血清的物质来提供必须生长因子，以保证动物细胞的正常生长。

三、特殊条件

在所有的细胞离体培养中，最困难的是动物细胞培养。

下面是它所需要的特殊条件。

（1）血清：

动物细胞离体培养常常需要血清。

最常用的是小牛血清。

血清提供生长必需因子，如激素、微量元素、矿物质和脂肪，血清等于是动物细胞离体培养的天然营养液。

（2）支持物：

大多数动物细胞有贴壁生长的习惯。

离体培养常用玻璃，高速冷冻离心机塑料等作为支持物。

（3）气体交换：

二氧化碳和氧气的比例要在细胞培养过程中不断进行调节，不断维持所需要的气体条件，每一次开箱操作后的快速恢复对设备的要求很高，由此决定了动物细胞离体培养设备要求高、投资大。

植物细胞由于其特殊性，其培养过程需要一定的特殊条件：

（1）光照：

离体培养的植物细胞对光照条件不甚严格，因为细胞生长所需要的物质主要是靠培养基供给的。

但光照不但与光合作用有关，而且与细胞分化有关，例如光周期可对性细胞分化和开花调控作用，所以以获得植株为目的的早期植物细胞培养过程中，光照条件特别重要。

以植物细胞离体培养方式获得重要物质，如药物的过程，植物细胞大多是在反应器中悬浮培养。

（2）激素：

植物细胞的分裂和生长特别需要植物激素的调节，促进生长的生长素和促进细胞分裂的分裂素是最基本的激素。

植物细胞的分裂，生长，分化和个体生长周期都有相应的激素参与调节。

和动物细胞相比，植物细胞离体培养对激素要求的原理已经了解，其应用技术也已相当成熟，已经有一套广泛作为商品使用的培养液。

同时解决了植物细胞对水、营养物、激素、渗透压、酸碱度、微量元素等的需求。

四、环境条件

动植物细胞的差异决定了其培养的环境条件存在差异。

动物细胞对温度、气体环境、PH、渗透压有特殊要求，而植物细胞则除对温度、气体环境、PH有特殊要求外，还对光照、湿度有一定要求。

表3动植物细胞培养条件比较

条件

动物细胞

植物细胞

温度

哺乳、禽类：

37℃

昆虫：

25-30℃

低温耐受力高于高温

25±2℃

气体环境

氧95%空气

二氧化碳5%二氧化碳

气体性质：

氧气、乙烯、二氧化碳

通气性：

棉塞、聚乙烯膜

光照

培养初期或愈伤组织增殖，选择黑暗或弱光；

器官分化阶段，提高光照强度。

PH

哺乳类：

7.2-7.4

多数机体细胞生存范围：

6.8-8.0

耐酸＞耐碱；

永久性细胞＞正常细胞

继代细胞＞原代细胞

缓冲系统：

NaHCO3、HEPES

5.6-6.0

渗透压

一般动物：

260-320mOsmol/kg

人血浆：

290mOsmol/kg

湿度

70-80%

正因为动植物细胞的培养条件存在许多的不同之处，所以正确区分动植物细胞培养条件（营养条件、环境条件）的不同，是成功培养细胞的关键。

针对不同的细胞，使用不同的培养基、培养方法及培养条件，以达到最好的培养效果，是我们在细胞培养工作中所追求的。