细胞培养知识

细胞培养，亦称细胞克隆技术，是一种在实验室条件下精心模拟生物体内环境（包括温度、酸碱平衡及营养供给等）的过程，旨在促使细胞在体外环境中存活、茁壮生长、有效增殖，并维持其基本的形态结构与生理功能，从而实现对细胞行为的深入研究和应用。

一、培养细胞类型

原代细胞：

       直接从生物体内提取的细胞、器官或组织分离出的初代细胞，因其紧密贴近体内自然状态与特性，故获取与培养均具挑战性。通常，将这类细胞及其传代至第10代以内的后代统称为原代细胞，它们保留了较高的生理相关性与研究价值。

细胞系：

是由原代培养物经首次传代成功后，在体外培养条件下不断分裂和繁殖而形成的细胞群。

特征：

（1）细胞系源自原代培养或单一细胞，经分裂传代形成稳定持续的细胞群体。

（2）细胞系分连续（无限）与有限两类，前者能持续传代，后者则否。

（3）细胞系广泛用于生物学特性研究、疾病机制探讨及药物研发等领域。

细胞株：

通过选择、克隆等技术，从原代培养或细胞系中筛选出具有独特性质或标志物的培养物，这些往往是细胞系的特定亚群，为研究细胞功能、疾病机制和药物开发提供了重要的模型。

特征：

（1）细胞株源自原代或细胞系，经特殊处理分选而出。

（2）其具备独特生物学特性或标志，且稳定存在。

（3）广泛应用于研究及生产，如蛋白质、疫苗等生物制品的制备。

贴壁细胞、悬浮细胞：

细胞培养依据生长方式分为贴壁与悬浮两类。贴壁细胞需附着于基质表面，依赖自身或外源贴附因子生长；而悬浮细胞则无需支持物，自由漂浮于培养液中生长繁殖，展现出不同的生长特性与适应性。

      当从生物体内取出细胞置于体外培养时，多数细胞倾向于贴壁生长，涵盖广泛的正常与肿瘤细胞类型，如成纤维细胞、骨骼组织细胞、心肌与平滑肌细胞、多种内脏细胞、皮肤及神经胶质细胞等。相比之下，少数细胞如血液来源的白细胞、淋巴细胞等则呈悬浮生长。贴壁细胞系进一步细分为内皮细胞系（如BAE-1）、上皮细胞系（如HeLa）、神经细胞系（如SH-SY5Y）及成纤维细胞系（如MRC-5）等，各展其独特生物学特性。

二、细胞培养基

细胞培养基是体外细胞生长的营养源泉，形式多样以满足不同需求。它包括合成型、天然型、无血清型及平衡盐溶液等，每种均旨在优化细胞生长与繁殖条件。

天然培养基：

天然培养基源于动物组织，如血清，富含营养但成分复杂、不稳定且受限。虽常用，但现代培养倾向无血清或低血清培养基，以提升安全性。

血清的主要作用：

（1）作为营养源泉，提供氨基酸、维生素、矿物质及脂类等基础养分。

（2）供给多种激素及生长因子，促进细胞增殖与分化。

（3）包含结合蛋白，有效转运关键小分子物质，支持细胞代谢活动。

（4）提供细胞贴壁辅助因子，增强细胞稳定性，保护其免受外界损伤。

合成培养基：

合成培养基以明确化学成分配制，稳定性佳，含糖类、氨基酸、维生素及无机盐等。因部分天然营养无法替代，常添加5-10%小牛血清以完善其营养组成。

合成培养基的组成及作用：

氨基酸：必需氨基酸如组氨酸等需外源提供，谷氨酰胺尤为重要，促进氨基酸吸收及能量代谢。

维生素：分水溶与脂溶，作为酶辅基，维持代谢活性。

葡萄糖：提供能量。

无机盐：维持渗透压，参与代谢，如Na+、K+、Ca²⁺、Mg²⁺等，各有独特作用。

其他：肽、核苷等，支持特定细胞系生长及克隆化。

无血清培养基：

无血清培养基不含动物血清，降低传染病风险，增强实验可重复性。它需添加特定化学添加剂模拟血清功能，如激素、生长因子、小分子营养及转铁蛋白等，以支持细胞生长，现有多种无血清培养基供不同细胞系使用。

平衡盐溶液：

平衡盐溶液含多种离子如Na、K、Ca、Mg、Cl及磷酸盐、碳酸氢盐等，调控渗透压与pH值，保持细胞膜完整，部分含葡萄糖供能。常用种类有DPBS、HBSS与EBSS，广泛用于细胞培养及生物医学研究。

（1）DPBS是杜氏磷酸缓冲盐溶液，常用于胚胎学，成分微调于PBS，可加糖等营养物。

（2）HBSS为Hank's平衡盐溶液，维持渗透压与pH，提供基础营养，适用于细胞分离、培养及实验。

（3）EBSS是Earle's平衡盐溶液，专为CO2环境设计，含葡萄糖等，维持渗透压与pH，用于细胞短期维持及实验。

三、细胞培养的应用

细胞培养是细胞与分子生物学不可或缺的工具，它构建了一个理想模型，用于探究细胞生理生化机制、药物及毒性物质效应、遗传变异等。此外，该技术还助力药物筛选与研发，以及生物制品（疫苗、治疗蛋白）的高效生产，是现代生物医学研究与应用的关键基石。

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