淺談植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)中的碳源

周會俊

植物組織培養(yǎng)和動物細胞培養(yǎng)中的碳源比較，植物組織培養(yǎng)使用蔗糖，而動物細胞培養(yǎng)使用葡萄糖。植物組織培養(yǎng)動物細胞培養(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。在植物體細胞組織培養(yǎng)中，蔗糖一直作為標準碳源。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。因此其水解產物有還原性。目前，在植物組織培養(yǎng)中應用的培養(yǎng)基一般由無機營養(yǎng)物、碳源、生長調節(jié)物質（主要是細胞分裂素和生長素，前者在脫分化時起主導作用，后者在再分化時起主導作用。）、有機附加物5類物質組成。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.植物細胞不僅可以吸收蔗糖（或許由于受到“觀察植物細胞的質壁分離和復原”的實驗的影響，有的老師或同學會認為植物細胞是不會吸收蔗糖的，而實際上植物細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，故不會影響該實驗的觀察），而且由于細胞中含有蔗糖轉化酶，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.同樣作為碳源物質為植物細胞提供能量來源，蔗糖較葡萄糖能更好地調節(jié)培養(yǎng)基內的滲透壓。因為配制相同質量分數的培養(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胞脫水而生長不良。同時，植物細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.從能源供應來說，相同物質的量濃度下，蔗糖比葡萄糖提供的能量更多。葡萄糖（化學式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”。葡萄糖在生物學領域具有重要地位，是活細胞的能量來源和新陳代謝中間產物，即生物的主要供能物質。植物可通過光合作用產生葡萄糖。在糖果制造業(yè)和醫(yī)藥領域有著廣泛應用。動物細胞培養(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。此外應定期更換培養(yǎng)液，以便清除代謝產物防止細胞代謝產物累積對細胞自身產生危害。②營養(yǎng)物質：無機物（無機鹽、微量元素等），有機物（葡萄糖、氨基酸、促生長因子等）③血清和血漿 （由于動物細胞生活的內環(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)技術中說到使用蔗糖比使用葡萄糖多出了那么多的優(yōu)點，那么在動物細胞培養(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行分解為葡萄糖才能被消化道上皮細胞吸收利用，也就是說動物細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。而植物細胞可以直接吸收蔗糖，并且由于細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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