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　　細胞培養(yǎng)基到底如何選擇？

　　01.細胞基礎(chǔ)培養(yǎng)基

　　早期人們使用的的細胞培養(yǎng)基是從組織提取物和體液中獲得的天然培養(yǎng)基，之后隨著細胞培養(yǎng)的普及，人們設計和開發(fā)出具有成分確定含量標準化的合成培養(yǎng)基。目前合成培養(yǎng)基主要有：基礎(chǔ)培養(yǎng)基、無血清培養(yǎng)基、無蛋白培養(yǎng)基和限定化學成分培養(yǎng)基，它們對血清添加量的要求不同，目前常用的是基礎(chǔ)培養(yǎng)基?；A(chǔ)培養(yǎng)基是細胞生存的直接環(huán)境，為細胞生長提供豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，并能調(diào)節(jié)培養(yǎng)體系的pH值和滲透壓。因此培養(yǎng)基的質(zhì)量和選擇對于細胞培養(yǎng)至關(guān)重要。

　　02.基礎(chǔ)培養(yǎng)基種類總覽

　　DMEM(Dulbecco’sModificationofEagle’sMedium)

　　Dulbecco的改良Eagle培養(yǎng)基—DMEM是一種廣泛使用的基礎(chǔ)培養(yǎng)基，適用于多種哺乳動物細胞培養(yǎng)，包括原代成纖維細胞，神經(jīng)元，神經(jīng)膠質(zhì)細胞，HUVEC和平滑肌細胞，以及HeLa，293，Cos-7和PC-12等細胞系。

　　DMEM是在MEM培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上研制的，與MEM培養(yǎng)基相比，氨基酸的含量增加了2倍，維生素增加了4倍，同時還增加了非必須氨基酸、微量鐵離子以及丙酮酸鈉。

　　DMEM培養(yǎng)基最初設計為葡萄糖含量1000mg/L的低糖型，后來又發(fā)展出葡萄糖含量為4500mg/L的高糖型，現(xiàn)已廣泛應用于各種細胞的培養(yǎng)。DMEM高糖型普遍應用于生長快、粘附性低的細胞、雜交瘤的骨髓瘤細胞、克隆細胞、DNA轉(zhuǎn)染的轉(zhuǎn)化細胞、原代病毒宿主細胞、單一細胞的培養(yǎng)以及疫苗的生產(chǎn)，例如利用CHO細胞表達EPO和生產(chǎn)乙肝疫苗。DMEM低糖培養(yǎng)基更適合代謝作用較慢、依賴性貼壁細胞的培養(yǎng)。

　　RPMI1640

　　RPMI1640培養(yǎng)基以研發(fā)地點羅斯韋爾公園紀念研究所（RoswellParkMemorialInstitute.RPMI）命名，1640為培養(yǎng)基代號。它是McCoy's5A培養(yǎng)基的改進型，使用碳酸氫鹽緩沖系統(tǒng)。RPMI1640培養(yǎng)基最初開發(fā)用于人白血病細胞的懸浮或單層培養(yǎng)，后來被發(fā)現(xiàn)也適用于多種哺乳動物細胞，包括HeLa、Jurkat、MCF-7、PC-12、PBMC、星形膠質(zhì)細胞和癌細胞，尤其適用于懸浮細胞的培養(yǎng)，是使用最為廣泛的培養(yǎng)基之一。

　　RPMI1640培養(yǎng)基與其它培養(yǎng)基的區(qū)別在于含有還原型谷胱甘肽和高濃度的維生素。RPMI1640培養(yǎng)基含有EMEM和DMEM中沒有的生物素、維生素B12和對氨基苯甲酸，以及高濃度的氯化膽堿和肌醇。

　　DMEM/F-12

　　DMEM/F-12培養(yǎng)基(Dulbecco'sModifiedEagleMedium/NutrientMixtureF-12)是DMEM培養(yǎng)基和Ham'sF–12培養(yǎng)基的1:1混合物，是在DMEM培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上，添加F-12培養(yǎng)基中更為豐富的營養(yǎng)成分，含有多種微量元素。

　　DMEM是在MEM培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上研制的，與MEM培養(yǎng)基相比，氨基酸的含量增加了2倍，維生素增加了4倍，同時還增加了非必須氨基酸、微量鐵離子以及丙酮酸鈉。Ham'sF–12以Ham'sF-10培養(yǎng)基為基礎(chǔ)，顯著提高了膽堿、肌醇、腐胺和幾種氨基酸的濃度。

　　DMEM/F-12被廣泛用于支持多種哺乳動物細胞的生長，包括MDCK、神經(jīng)膠質(zhì)細胞、成纖維細胞、人內(nèi)皮細胞和大鼠的成纖維細胞等。同時，DMEM/F12常作為開發(fā)無血清培養(yǎng)基的基礎(chǔ)，也適用于低血清含量下哺乳動物細胞的培養(yǎng)以及克隆密度培養(yǎng)。

　　MEM(MinimumEssentialMedium)

　　MEM培養(yǎng)基是一種添加了營養(yǎng)物的極限必需培養(yǎng)基，也稱低必需培養(yǎng)基、最小基本培養(yǎng)基或*Eagle培養(yǎng)基，僅含有12種必需氨基酸、谷氨酰胺和8種維生素。MEM是一種最基礎(chǔ)、常用的培養(yǎng)基，由HarryEagle在Eagle基本培養(yǎng)基（BEM）的基礎(chǔ)上發(fā)展而來。在添加血清后，MEM可用于培養(yǎng)多種單層生長的細胞，如成纖維細胞。配方修改后也可用于其他類型細胞培養(yǎng)。

　　MEM含NEAA（非必須氨基酸）的培養(yǎng)基，是在MEM培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上添加L-丙氨酸、L-谷氨酸、L-天門冬酰胺、L-天門冬氨酸、L-脯氨酸、L-絲氨酸和甘氨酸7種NEAA，能降低細胞培養(yǎng)時細胞自身生產(chǎn)非必須氨基酸的副作用，有效促進細胞增殖代謝。

　　αMEM在MEM的基礎(chǔ)上又添加了NEAA、丙酮酸鈉、硫酸鋅、VB12、生物素、抗壞血酸等成分，廣泛應用于各種哺乳動物懸浮和貼壁細胞的培養(yǎng)。

　　Ham’sF-12Medium

　　Ham'sF-12培養(yǎng)基（Ham'sF-12NutrientMixture）是由Ham在1969年以Ham'sF-10復合營養(yǎng)培養(yǎng)基為基礎(chǔ)設計而成的，最初用于CHO細胞的無血清培養(yǎng)。Ham'sF-12含有一些傳統(tǒng)基礎(chǔ)培養(yǎng)基沒有的成分，如腐胺、胸苷、鋅等，常作為無血清培養(yǎng)的基礎(chǔ)培養(yǎng)液，在低血清含量下時，特別適合單細胞培養(yǎng)和克隆化培養(yǎng)，添加血清后也廣泛應用于癌細胞和原代細胞的培養(yǎng)，如大鼠肝細胞、大鼠前列腺上皮細胞、軟骨細胞、大鼠成肌細胞、雞胚胎細胞等。

　　Ham'sF-12K是Ham'sF-12的Kaighn's改進型，在Ham'sF-12的基礎(chǔ)上提高了氨基酸和丙酮酸的濃度，降低了葡萄糖的用量，并修改了鹽的成分和含量。Ham'sF-12K培養(yǎng)基最初設計用于培養(yǎng)原代人肝細胞以及分化的大鼠和雞的細胞，適用于在無血清的條件下CHO細胞的單細胞接種，在添加血清的情況下也適用于一些其他類型的哺乳動物細胞，如軟骨細胞和大鼠前列腺上皮細胞。

　　IMDM

　　(Iscove’sModificationofDMEM)

　　IMDM是Guilber和Iscove在1976年設計的改良型DMEM培養(yǎng)基，用于培養(yǎng)紅細胞前體細胞和巨噬細胞。IMDM培養(yǎng)基在DMEM培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上添加了硒、HEPES、丙酮酸鈉以及額外的氨基酸和維生素，并用硝酸鉀代替了硝酸鐵，營養(yǎng)非常豐富，非常適合于快速增殖，高密度細胞培養(yǎng)。

　　IMDM培養(yǎng)基不僅可以培養(yǎng)有特殊營養(yǎng)要求的細胞（如小鼠B淋巴細胞，LPS刺激的B細胞，骨髓造血細胞，T淋巴細胞以及各種雜交瘤細胞），還可以作為一些*的無血清培養(yǎng)基的基礎(chǔ)液。

　　McCoy’s5A

　　(IwaketaandGraceModification)

　　McCoy's5A培養(yǎng)基是一種通用培養(yǎng)基，可支持多種類型的原代細胞、已建立的細胞系以及活檢組織中的外植體的繁殖。這種培養(yǎng)

　　基可支持源自正常骨髓、皮膚、脾臟、腎臟、肺、大鼠胚胎和其他組織的原代哺乳動物細胞的生長。

　　McCoy's5A培養(yǎng)基的原配方用于滿足Novikoff肝癌細胞的培養(yǎng)需求，能支持Walker256癌細胞和多種人及大鼠正常和轉(zhuǎn)化細胞的無限增殖。McCOY's5A培養(yǎng)基(modified)是由Iwakata和Grace改進而來，這個配方的McCoy's5A培養(yǎng)基中有L-谷氨酰胺，肌醇和葡萄糖的含量更高。

　　Leibovitz'sL-15

　　Leibovitz'sL-15培養(yǎng)基的配方中不含用于CO2平衡環(huán)境的碳酸鹽緩沖系統(tǒng)，而是用磷酸鹽、L-精氨酸、L-組氨酸和L-半胱氨酸作為緩沖劑。同時，用D-半乳糖和丙酮酸鈉代替D-葡萄糖以防止酸性代謝副產(chǎn)物乳酸的形成，有助于維持培養(yǎng)基PH的穩(wěn)定，適用于非CO2平衡環(huán)境的細胞培養(yǎng)。

　　Leibovitz'sL-15培養(yǎng)基適用于猴腎細胞和HEP-2的培養(yǎng)、來源于胚胎或組織的原代細胞分離、多種病毒的培養(yǎng)以及神經(jīng)元的培養(yǎng)等。

　　確定了培養(yǎng)基種類之后，還會遇到培養(yǎng)基有不同配方分型的情況。下面介紹經(jīng)典培養(yǎng)基中不同成分的作用及選擇原則。

　　D-葡萄糖（D-Glucose）

　　作用：細胞生長所需的主要能量來源。

　　●最初的DMEM中，葡萄糖濃度為1g/L，現(xiàn)在稱其為低糖型DMEM，適合培養(yǎng)代謝作用較慢、依賴性貼壁細胞的哺乳動物細胞。

　　●高糖型DMEM中的葡萄糖濃度為4.5g/L，普遍應用于生長快、粘附性低的細胞、雜交瘤的骨髓瘤細胞、克隆細胞、DNA轉(zhuǎn)染的轉(zhuǎn)化細胞、原代病毒宿主細胞、單一細胞的培養(yǎng)以及疫苗的生產(chǎn)，例如利用CHO細胞表達EPO和生產(chǎn)乙肝疫苗。

　　●使用無糖培養(yǎng)基的主要目的是，通過控制細胞的能量來源，研究細胞的代謝過程或葡萄糖利用效率。

　　L-谷氨酰胺（L-glutamine）

　　作用：L-谷氨酰胺是一種氨基酸，細胞的重要能量來源，參與蛋白質(zhì)的合成，也為合成核酸提供碳源。

　　存在的問題：

　　●L-谷氨酰胺不穩(wěn)定，在中性的水溶液中會自發(fā)降解。

　　●降解產(chǎn)物氨對細胞有毒性。

　　●對氨敏感的細胞（如干細胞和原代細胞等）或培養(yǎng)環(huán)境（高密度反應器，無補料的長期培養(yǎng)）不推薦含L-谷氨酰胺的培養(yǎng)基。

　　解決方案：

　　●選擇不含谷氨酰胺的培養(yǎng)基，使用前自行添加L-谷氨酰胺。

　　●選擇穩(wěn)定的谷氨酰胺替代物含L-丙氨酰-L-谷氨酰胺。

　　丙酮酸鈉（Sodiumpyruvate）

　　作用：能量來源

　　●丙酮酸鈉可以作為細胞培養(yǎng)中的替代碳源

　　●葡萄糖不足的時候，細胞可以代謝丙酮酸鈉

　　●保證細胞更好地生長

　　●非必需組分

　　HEPES

　　作用：pH緩沖劑。

　　●是一種氫離子緩沖劑，其作用不依賴于二氧化碳。

　　●在一定范圍內(nèi)對細胞無毒性作用，能較長時間控制恒定的pH范圍，保證細胞良好生長。

　　●部分細胞對酸堿度的變化非常敏感，建議使用含有HEPES的培養(yǎng)基。

　　●添加后價格相對較高，非必需。

　　酚紅（Phenolred）

　　作用：pH值指示劑，pH值低時培養(yǎng)基呈黃色，pH值高時培養(yǎng)基呈紫色，pH值7.2～7.4時為紅色，適合細胞培養(yǎng)。

　　●在一些無血清培養(yǎng)基的配方中酚紅會干擾鈉-鉀平衡培養(yǎng)，干細胞或細胞克隆時傾向于不加酚紅。

　　●酚紅可以模擬固醇類激素的作用（特別是雌激素），在培養(yǎng)雌激素敏感的細胞（如乳腺組織）時，建議使用不含酚紅的培養(yǎng)基。

　　●酚紅的顏色會對流式細胞分析產(chǎn)生一定的干擾，不建議使用含酚紅的培養(yǎng)基制備細胞樣品。

　　碳酸氫鈉（Sodiumbicarbonate）

　　作用：pH緩沖劑。

　　●pH6.8-7.8為細胞生長的最佳pH條件，多數(shù)培養(yǎng)基利用碳酸氫鈉進行緩沖。

　　●碳酸氫鈉的緩沖需要二氧化碳。高碳酸氫鈉(1.5-3.7g/L)需要5-10%二氧化碳；低碳酸氫鈉(0.35g/L)不需要二氧化碳培養(yǎng)箱。

　　●干粉培養(yǎng)基需要在配制時單獨添加碳酸氫鈉。