第一節　培養基的基本性質

體外培養細胞時，培養基是細胞賴以生存的環境，不僅要提供充足的營養，還要具備細胞生存和分裂增殖所需的物理化學特性，包括合適的滲透壓、pH值等。

一、營養成分

維持細胞生長的營養條件一般包括以下幾個方面：

（一）氨基酸

氨基酸是細胞合成蛋白質的原料。幾乎所有細胞都需要12種氨基酸：纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、組氨酸、酪氨酸、精氨酸和胱氨酸。此外還需要谷氨酰胺，它在細胞代謝過程中有重要作用，所含的氮是核酸中嘌呤和嘧啶合成的來源，同樣也是合成三磷酸腺苷、二磷酸腺苷、一磷酸腺苷所需要的基本物質。

（二）單糖

培養中的細胞可以進行有氧呼吸與無氧呼吸，六碳糖是主要能源。此外六碳糖也是合成某些氨基酸、脂肪、核酸的原料。細胞對葡萄糖的吸收能力最高，半乳糖最低。

體外培養動物細胞時，幾乎所有的培養基或培養液中都以葡萄糖作為主要的能源物質。

（三）維生素

維生素是輔酶、輔基不可缺少的組成成分。生物素、葉酸、煙酰胺、泛酸、吡哆醇、核黃素、硫胺素、維生素B12都是培養基常有的成分。

（四）無機離子與微量元素

細胞生長除需要鈉、鉀、鈣、鎂、氮和磷等基本元素，還需要微量元素，如鐵、鋅、硒、銅、錳、鉬、釩等。

二、pH值

大多數細胞適宜的pH值在7.2～7.8之間，pH值低于6.8或高于7.6都可能對細胞有害，甚至退變或死亡；但一些正常的成纖維細胞系在pH7.4～7.7生長良好。為了使培養基的pH值保持穩定，多在培養基中加入緩沖劑。并常在細胞培養液中加入酚紅作為pH指示劑，pH值為7.0時呈橘紅色，pH值為7.4時呈紅色，pH值為7.6時呈桃紅色，但這種通過指示劑判斷培養基pH值的方法存在著較大的主觀性。而無血清培養基和個性化培養基可能不含有或含有很少量的酚紅，需要通過pH計等儀器檢測pH值，結果更加準確可靠。

三、滲透壓

大多數體外培養的細胞對滲透壓具有一定的耐受能力，適宜的滲透壓根據細胞類型和種族而異。人血漿滲透壓約為290mmol/L，被視為體外培養人體細胞的最適滲透壓；而鼠細胞滲透壓在320mmol/L左右，雞成纖維細胞在275～325mmol/L之間。據研究顯示，大多數的哺乳動物細胞的滲透壓在260～320mmol/L之間。

四、緩沖能力

在細胞培養的過程中，細胞代謝會產生大量的廢物，尤其是CO2，它會和水結合產生碳酸，從而導致細胞培養液pH下降，所以細胞培養基必須具備一定的緩沖能力。細胞培養基最常用的緩沖劑為NaHCO3。

除此之外，培養基中還常使用磷酸鹽作為緩沖劑，與NaHCO3相比，其緩沖能力較低，但對細胞毒性小、成本低，故在細胞培養中的應用更加廣泛；HEPES（4-羥乙基哌嗪乙磺酸）液也是一種常用緩沖液，它是一種氫離子緩沖劑，細胞培養時的添加濃度一般為10～25mmol/L，在此范圍內HEPES對細胞無毒害作用。

五、促生長因子及激素

相關報道證明，各種激素、生長因子對于維持細胞的功能、保持細胞的狀態（分化或未分化）具有十分重要的作用。有些激素對許多細胞生長有促生長作用，如胰島素，它能促進細胞利用葡萄糖和氨基酸。有些激素對某一類細胞有明顯促進作用，如氫化可的松可促進表皮細胞的生長，泌乳素有促進乳腺上皮細胞生長作用等。

六、無毒、無污染

體外生長的細胞對微生物及一些有害有毒物質沒有抵抗能力，因此培養基應達到無化學物質污染、無微生物污染（如細菌、真菌、支原體、病毒等）、無其它對細胞產生損傷作用的生物活性物質污染（如抗體、補體）。對于天然培養基，污染主要來源于取材過程及生物材料本身，應當嚴格選材，嚴格操作。對于合成培養基，污染主要來源于配制過程，配制所用的水和器皿應十分潔凈，配制后應嚴格過濾除菌。