細胞培養基的種類與基本成分

細胞培養基是人工模擬細胞在體內生長的營養環境，是提供細胞營養和促進細胞生長增殖的物質基礎。培養液或培養基的含義幾乎相同，英文都是medium。當它是粉劑時，傾向性地稱為培養基，而將粉劑配成液體后，多稱為培養液。培養液中常常補加血清、抗生素等成分。由于各類微生物對營養的要求不同，培養目的和檢測需要不同，因而培養基的種類很多。我們可根據某種標準，將種類繁多的培養基劃分為若干類型。

一、根據對培養基組成物質的化學成分是否*了解來區分，可以將培養基分為：天然培養基、合成培養基和半合成培養基。
1、天然培養基
天然培養基是指利用各種動、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。用這些物質配成的培養基雖然不能確切知道它的化學成分，但一般來講，營養是比較豐富的，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基。這種培養基的穩定性常受生產廠或批號等因素的影響。
2、合成培養基
合成培養基是一類化學成分和數量*知道的培養基，它是用已知化學成分的化學藥品配制而成。這類培養基化學成分精確、重復性強，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研究，例如營養、代謝的研究。
3、半合成培養基
在合成培養基中，加入某種或幾種天然成分；或者在天然培養基中，加入一種或幾種已知成分的化學藥品即成半合成培養基。例如馬鈴薯蔗糖培養基等。這種培養基在生產實踐和實驗室中使用最多。

二、根據培養基的物理狀態來區分，可以分為：固體培養基、液體培養基和半固體培養基。
1、固體培養基
在液體培養基中加入適量的凝固劑即成固體培養基。常用作凝固劑的物質有瓊脂、明膠、硅膠等，其中以瓊脂最為常用。固體培養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、保藏、生物測定等。
2、液體培養基
所配制的培養基是液態的，其中的成分基本上溶于水，沒有明顯的固形物，液體培養基營養成分分布均勻，易于控制微生物的生長代謝狀態。
3、半固體培養基
如果把少量的凝固劑加入到液體培養基中，就制成了半固體培養基。以瓊脂為例，它的用量在0.2～1%之間。這種培養基有時可用來觀察微生物的動力，有時用來保藏菌種。

三、根據培養基的用途來區分，可以分為：選擇培養基、增殖培養基和鑒別培養基等。
1、選擇培養基
選擇培養基利用微生物對某種或某些化學物質的敏感性不同，在培養基中加入這類物質，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基。既有選擇作用又有鑒別作用的培養基，如鑒別腸道桿菌的遠藤氏培養基。
2、增殖培養基
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，在普通培養基中加入一些某種微生物特別喜歡的營養物質，以增加這種微生物的繁殖速度，逐漸淘汰其它微生物，這種培養基稱為增殖培養基，這種培養基常用于菌種篩選和選擇增菌中。在某種程度上講，增殖培養基也是一種選擇培養基。
3、鑒別培養基
鑒別培養基是一類含有某種特定化合物或試劑的培養基。某種微生物在這種培養基上培養后，它所產生的某種代謝產物與這種特定的化合物或試劑能發生某種明顯的特征性反應，根據這一特征性反應可以將某種微生物與其他中微生物區別開來。主要用于不同類型微生物的快速鑒定，如用來檢查細菌能否產生硫化氫的醋酸鉛培養基。

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

小牛血清
用于細胞培養的血清主要是牛血清，培養某些特殊細胞也用人血清、馬血清等。選擇用牛血清培養細胞的原因主要是來源充足、制備技術成熟、經過長時間的應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小時之內的新生牛；胎牛血清應取自剖腹產的胎牛。顯然，胎牛血清是品質zui高的，因為胎牛還未接觸外界，血清中所含的抗體、補體等對細胞有害的成分最少。牛血清對絕大多數哺乳動物細胞都是適合的，但并不排除在培養某種細胞時使用其他動物血清更合適。牛血清中含有豐富的細胞生長必須的營養成份，具有極為重要的功能。

血清主要作用
(1) 提供基本營養物質：氨基酸、維生素、無機物、脂類物質、核酸衍生物等，是細胞生長必須的物質。
(2) 提供激素和各種生長因子：胰島素、腎上腺皮質激素（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胞生長因子、表皮生長因子、血小板生長因子等。
(3) 提供結合蛋白：結合蛋白作用是攜帶重要的低分子量物質，如白蛋白攜帶維生素、脂肪、以及激素等，轉鐵蛋白攜帶鐵。結合蛋白在細胞代謝過程中起重要作用
(4) 提供促接觸和伸展因子使細胞貼壁免受機械損傷，對培養中的細胞起到某些保護作用。

組成及作用
氨基酸
組成蛋白質的基本單位。不同種類的細胞對氨基酸的要求各異，但有幾種氨基酸細胞自身不能合成，必須依靠培養液提供，這幾種氨基酸稱為必需氨基酸。其中谷氨酰胺是細胞合成核酸和蛋白質必需的氨基酸，在缺少谷氨酰胺時，細胞生長不良而死亡[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
維持細胞生長的生物活性物質，在細胞代謝中起調節及控制作用。在細胞培養中，盡管血清是維生素重要來源，但是許多培養基中添加了各種維生素以適合更多的細胞系生長。
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是細胞合成糖蛋白時寡糖基的載體，對上皮細胞有重要的維護作用。VD參與調節鈣的吸收。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
碳水化合物是細胞生長主要能量來源，其中有的是合成蛋白質和核酸的成分。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，這些都是細胞組成所必須并參與細胞的代謝。
培養液中無機鹽的主要功能是幫助細胞維持滲透壓平衡。此外，通過提供鈉，鉀和鈣離子，幫助細胞調節細胞膜功能。培養液的滲透壓是一個非常重要的因素, 細胞通常可耐受260mOsm/kg ?320 mOsm/kg。標準培養液的滲透壓在此范圍內波動。特別注意：向培養液中加入其它物質有可能會明顯改變培養液的滲透壓，特別是溶于強酸或強堿中的物質。

Na+是細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+主要分布在細胞內液，細胞內K +的對于激活某些酶是必需的，它在調節細胞內環境的酸堿平衡也有極重要意義。Ca2+ 在細胞外液中的作用是將組織內部細胞之間相互粘著，在細胞內參與許多重要的細胞生理活動，如傳導、參與肌肉細胞收縮等。Mg2+ 是構成細胞間質的重要成分，對于細胞間相互穩定結合有很重要的意義。磷的化合物對細胞物質代謝和生理功能調控的功用是十分廣泛而*。