淺談植物組織培養(yǎng)和動物細(xì)胞培養(yǎng)中的碳源

周會俊

植物組織培養(yǎng)和動物細(xì)胞培養(yǎng)中的碳源比較，植物組織培養(yǎng)使用蔗糖，而動物細(xì)胞培養(yǎng)使用葡萄糖。植物組織培養(yǎng)動物細(xì)胞培養(yǎng)碳源蔗糖葡萄糖糖類是影響植物組織培養(yǎng)成功與否的關(guān)鍵之一。迄今為止，已用于植物組織培養(yǎng)的糖類有50多種。在植物體細(xì)胞組織培養(yǎng)中，蔗糖一直作為標(biāo)準(zhǔn)碳源。蔗糖，自然界分布最廣的非還原性二糖，分子式C12H22O11，存在于許多植物中，以甘蔗和甜萊中含量最高，因此得名。純凈的蔗糖是無色晶體易溶于水，比葡萄糖、麥芽糖甜，但不如果糖甜。蔗糖是由一分子葡萄糖和一分子果糖縮合失去一分子水而成，葡萄糖分子中的醛基和果糖分子中的酮基都被破環(huán)，因此沒有還原性，屬非還原性二糖。蔗糖在酸或蔗糖酶的作用下，水解生成等量的葡萄糖和果糖。因此其水解產(chǎn)物有還原性。目前，在植物組織培養(yǎng)中應(yīng)用的培養(yǎng)基一般由無機(jī)營養(yǎng)物、碳源、生長調(diào)節(jié)物質(zhì)（主要是細(xì)胞分裂素和生長素，前者在脫分化時起主導(dǎo)作用，后者在再分化時起主導(dǎo)作用。）、有機(jī)附加物5類物質(zhì)組成。碳源主要用2～4%蔗糖（也有的用葡萄糖、果糖），有以下原因：1.蔗糖除供能之外，還能誘導(dǎo)愈傷組織的再分化。2.培養(yǎng)基高溫滅菌時，蔗糖更穩(wěn)定，葡萄糖比蔗糖容易碳化。3.植物細(xì)胞不僅可以吸收蔗糖（或許由于受到“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”的實(shí)驗的影響，有的老師或同學(xué)會認(rèn)為植物細(xì)胞是不會吸收蔗糖的，而實(shí)際上植物細(xì)胞是可以吸收并利用蔗糖的，只是由于植物吸收蔗糖的速度很慢，故不會影響該實(shí)驗的觀察），而且由于細(xì)胞中含有蔗糖轉(zhuǎn)化酶，所以也可以利用蔗糖，而蔗糖又比葡萄糖便宜。4.植物組織培養(yǎng)大部分是應(yīng)用到工業(yè)上，所以用蔗糖的比較多，以減少成本投入。5.同樣作為碳源物質(zhì)為植物細(xì)胞提供能量來源，蔗糖較葡萄糖能更好地調(diào)節(jié)培養(yǎng)基內(nèi)的滲透壓。因為配制相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的培養(yǎng)基，蔗糖形成的滲透壓要明顯低于葡萄糖，所以，若采用葡萄糖作為碳源，由于滲透作用易使植物細(xì)胞脫水而生長不良。同時，植物細(xì)胞吸收蔗糖的速率要明顯慢于吸收葡萄糖的速率，所以蔗糖形成的滲透壓可相對長期的保持穩(wěn)定，從而使培養(yǎng)基更長時間地維持相對穩(wěn)定狀態(tài)。6.植物組織培養(yǎng)過程中，要時刻注意防止培養(yǎng)基受到微生物的污染。微生物生長所需的碳源最常用的是葡萄糖，一般很少利用蔗糖。因此，采用蔗糖作為培養(yǎng)基的碳源，可一定程度上減少微生物的污染。7.從能源供應(yīng)來說，相同物質(zhì)的量濃度下，蔗糖比葡萄糖提供的能量更多。葡萄糖（化學(xué)式C6H12O6）又稱為玉米葡糖、玉蜀黍糖，甚至簡稱為葡糖，是自然界分布最廣且最為重要的一種單糖，它是一種多羥基醛。純凈的葡萄糖為無色晶體，有甜味但甜味不如蔗糖，易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚。水溶液旋光向右，故亦稱“右旋糖”。葡萄糖在生物學(xué)領(lǐng)域具有重要地位，是活細(xì)胞的能量來源和新陳代謝中間產(chǎn)物，即生物的主要供能物質(zhì)。植物可通過光合作用產(chǎn)生葡萄糖。在糖果制造業(yè)和醫(yī)藥領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。動物細(xì)胞培養(yǎng)的條件：①無菌、無毒的環(huán)境：對培養(yǎng)液和所有培養(yǎng)用具進(jìn)行無菌處理，通常還要在培養(yǎng)液中加入一定量的的抗生素，以防被污染。此外應(yīng)定期更換培養(yǎng)液，以便清除代謝產(chǎn)物防止細(xì)胞代謝產(chǎn)物累積對細(xì)胞自身產(chǎn)生危害。②營養(yǎng)物質(zhì)：無機(jī)物（無機(jī)鹽、微量元素等），有機(jī)物（葡萄糖、氨基酸、促生長因子等）③血清和血漿 （由于動物細(xì)胞生活的內(nèi)環(huán)境還有一些成分尚未研究清楚，所以需要加入動物血清以提供一個類似生物體內(nèi)的環(huán)境，因此在使用合成培養(yǎng)基時，通常需加入血清、血漿等一些天然成分，以提供細(xì)胞生長必須的營養(yǎng)成份）④溫度和pH（36.5±0.5℃，7.2～7.4）⑤氣體環(huán)境（95%的空氣+5%CO2的混合氣體）其中5%CO2氣體是為保持培養(yǎng)液的pH相對穩(wěn)定既然在上述植物組織培養(yǎng)技術(shù)中說到使用蔗糖比使用葡萄糖多出了那么多的優(yōu)點(diǎn)，那么在動物細(xì)胞培養(yǎng)中為什么改用葡萄糖而不使用蔗糖呢？因為動物攝入的蔗糖要在消化道進(jìn)行分解為葡萄糖才能被消化道上皮細(xì)胞吸收利用，也就是說動物細(xì)胞只能直接吸收并利用葡萄糖而不能直接吸收并利用蔗糖。而植物細(xì)胞可以直接吸收蔗糖，并且由于細(xì)胞中有能催化蔗糖水解的酶，所以可以用成本較低的蔗糖。上述提到植物組織培養(yǎng)過程中，要時刻注意防止培養(yǎng)基受到微生物的污染。微生物生長所需的碳源最常用的是葡萄糖，一般很少利用蔗糖。因此，采用蔗糖作為培養(yǎng)基的碳源，可在一定程度上減少微生物的污染，也正因為此所以植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基一般不需使用抗生素。而動物細(xì)胞培養(yǎng)由于使用的是葡萄糖，而葡萄糖是微生物生長所需的最常用碳源，因此動物組織培養(yǎng)使用的培養(yǎng)基一般都必需使用抗生素。

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