動物細胞需要不斷供給氧氣和排除二氧化碳,植物細胞與此相反。二氧化碳的作用:調(diào)節(jié)pH,有緩沖作用,沒有刺激動物細胞呼吸的功能。簡言之,即細胞需要什么就提供什么,道理是如此,真正能做到這點尚需時日,人們至今對細胞的生命周期控制機理認識不足,癌細胞雖然也來自正常細胞,但至今不知道究竟為什么癌細胞很難停止已經(jīng)啟動的有害分裂,盡管如此,人們長期的研究結(jié)果表明,離體細胞培養(yǎng)需要的基本條件就是下列細胞生理條件。
1.溫度
溫度過低時細胞生長緩慢甚至不生長。利用冷凍保藏細胞可保持細胞的原有分裂分化能力。溫度過高導致細胞死亡。這主要是由酶和蛋白質(zhì)所需要的最適溫度決定的。多數(shù)生物大分子遇到高溫后容易導致空間結(jié)構(gòu)改變或者喪失(變性)。細胞膜遇到高溫后容易變態(tài)。在自然界,既有耐高溫的恒溫培養(yǎng)箱恒溫培養(yǎng)箱細胞,也有耐低溫的細胞。在極端情況下生長的生物對付極端環(huán)境的機制研究在生物進化和農(nóng)業(yè)、環(huán)保、發(fā)酵工業(yè)中意義重大。
2.pH
過酸或過堿可導致細胞死亡。這主要與蛋白質(zhì)的變性和細胞膜的結(jié)構(gòu)受損有關(guān)。
3.透壓
細胞內(nèi)外可溶于水的物質(zhì)比例和種類決定細胞的膨脹與收縮程度,因為細胞膜是半透膜,只允許對自己有利的物質(zhì)通過。同一物質(zhì)在細胞內(nèi)外的分布的數(shù)量不同,當某一種極溶于水的物質(zhì)在細胞外濃度過大時,有可能導致細胞干癟死亡,這些物質(zhì)在細胞內(nèi)過多時導致細胞過量吸水膨脹。細胞膜調(diào)節(jié)滲透壓的能力是有限的。
4.養(yǎng)物
營養(yǎng)物和水一起,又叫細胞培養(yǎng)液,培養(yǎng)液中含有細胞增殖和生長所需要的各種物質(zhì)。營養(yǎng)物包括:N 源、C源,這些物質(zhì)與提供能量有關(guān);無機鹽、維生素、激素,這些物質(zhì)與代謝調(diào)節(jié)控制有關(guān)。細胞培養(yǎng)液的設(shè)計一直是細胞離體培養(yǎng)技術(shù)的關(guān)鍵。理想的細胞培養(yǎng)液可以同時解決細胞離體培養(yǎng)所需要的pH、滲透壓、營養(yǎng)物、調(diào)節(jié)物質(zhì)的全部需要。在干細胞分化研究與應(yīng)用中,關(guān)鍵是找到一種使干細胞分化成為所需細胞和組織的營養(yǎng)液。相同的人干細胞,放在不同的營養(yǎng)液中分化培養(yǎng)出人的各種臟器,這個昔日的夢想已經(jīng)開始成為現(xiàn)實。植物細胞的組織培養(yǎng)技術(shù)已經(jīng)基本完善配套。名貴花卉、中草藥、脫毒馬鈴薯、組織培養(yǎng)蓮菜苗等植物細胞與組織培養(yǎng)技術(shù)的不斷完善,特別是由于組織培養(yǎng)液的商品化已經(jīng)被廣大農(nóng)民普遍接受。
5.水
水是細胞需要數(shù)量**的物質(zhì),不同的物種、不同部位、不同生長期的細胞含水量差別相當大。干旱植物細胞的含水量高達90%。水的需求量一般隨同細胞培養(yǎng)液一起考慮。
6.無菌條件
體外細胞培養(yǎng)僅僅是對所需的細胞進行培養(yǎng),但環(huán)境中(如空氣)有各種其他微生物,必須對所需細胞進行無雜菌的隔離培養(yǎng)。無菌條件是細胞離體培養(yǎng)最基本的條件。
7.光
植物細胞和少數(shù)細菌需要利用光進行光合作用。
8.氣體
動物細胞需要不斷供給氧氣和排除二氧化碳,植物細胞與此相反。二氧化碳的作用:調(diào)節(jié)pH,有緩沖作用,沒有刺激動物細胞呼吸的功能。