浅谈植物组织培养和动物细胞培养中的碳源

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浅谈植物组织培养和动物细胞培养中的碳源

作者：周会俊

来源：《中国校外教育·基教（中旬）》2013年第08期

植物组织培养和动物细胞培养中的碳源比较，植物组织培养使用蔗糖，而动物细胞培养使用葡萄糖。植物组织培养动物细胞培养碳源蔗糖葡萄糖糖类是影响植物组织培养成功与否的关键之一。迄今为止，已用于植物组织培养的糖类有50多种。在植物体细胞组织培养中，蔗糖一直作为标准碳源。蔗糖，自然界分布最广的非还原性二糖，分子式C12H22O11，存在于许多植物中，以甘蔗和甜莱中含量最高，因此得名。纯净的蔗糖是无色晶体易溶于水，比葡萄糖、麦芽糖甜，但不如果糖甜。蔗糖是由一分子葡萄糖和一分子果糖缩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环，因此没有还原性，属非还原性二糖。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。因此其水解产物有还原性。目前，在植物组织培养中应用的培养基一般由无机营养物、碳源、生长调节物质（主要是细胞分裂素和生长素，前者在脱分化时起主导作用，后者在再分化时起主导作用。）、有机附加物5类物质组成。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，还能诱导愈伤组织的再分化。2.培养基高温灭菌时，蔗糖更稳定，葡萄糖比蔗糖容易碳化。3.植物细胞不仅可以吸收蔗糖（或许由于受到“观察植物细胞的质壁分离和复原”的实验的影响，有的老师或同学会认为植物细胞是不会吸收蔗糖的，而实际上植物细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，故不会影响该实验的观察），而且由于细胞中含有蔗糖转化酶，所以也可以利用蔗糖，而蔗糖又比葡萄糖便宜。4.植物组织培养大部分是应用到工业上，所以用蔗糖的比较多，以减少成本投入。5.同样作为碳源物质为植物细胞提供能量来源，蔗糖较葡萄糖能更好地调节培养基内的渗透压。因为配制相同质量分数的培养基，蔗糖形成的渗透压要明显低于葡萄糖，所以，若采用葡萄糖作为碳源，由于渗透作用易使植物细胞脱水而生长不良。同时，植物细胞吸收蔗糖的速率要明显慢于吸收葡萄糖的速率，所以蔗糖形成的渗透压可相对长期的保持稳定，从而使培养基更长时间地维持相对稳定状态。6.植物组织培养过程中，要时刻注意防止培养基受到微生物的污染。微生物生长所需的碳源最常用的是葡萄糖，一般很少利用蔗糖。因此，采用蔗糖作为培养基的碳源，可一定程度上减少微生物的污染。7.从能源供应来说，相同物质的量浓度下，蔗糖比葡萄糖提供的能量更多。葡萄糖（化学式C6H12O6）又称为玉米葡糖、玉蜀黍糖，甚至简称为葡糖，是自然界分布最广且最为重要的一种单糖，它是一种多羟基醛。纯净的葡萄糖为无色晶体，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，故亦称“右旋糖”。葡萄糖在生物学领域具有重要地位，是活细胞的能量来源和新陈代谢中间产物，即生物的主要供能物质。植物可通过光合作用产生葡萄糖。在糖果制造业和医药领域有着广泛应用。动物细胞培养的条件：①无菌、无毒的环境：对培养液和所有培养用具进行无菌处理，通常还要在培养液中加入一定量的的抗生素，以防被污染。此外应定期更换培养液，以便清除代谢产物防止细胞代谢产物累积对细胞自身产生危害。②营养物质：无机物（无机盐、微量元素等），有机物（葡萄糖、氨基酸、促生长因子等）③血清和血浆 （由于动物细胞生活的内环境还有一些成分尚未研究清楚，所以需要加入动物血清以提供一个类似生物体内的环境，因此在使用合成培养基时，通常需加入血


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清、血浆等一些天然成分，以提供细胞生长必须的营养成份）④温度和pH（36.5±0.5℃，7.2～7.4）⑤气体环境（95%的空气+5%CO2的混合气体）其中5%CO2气体是为保持培养液的pH相对稳定既然在上述植物组织培养技术中说到使用蔗糖比使用葡萄糖多出了那么多的优点，那么在动物细胞培养中为什么改用葡萄糖而不使用蔗糖呢？因为动物摄入的蔗糖要在消化道进行分解为葡萄糖才能被消化道上皮细胞吸收利用，也就是说动物细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。而植物细胞可以直接吸收蔗糖，并且由于细胞中有能催化蔗糖水解的酶，所以可以用成本较低的蔗糖。上述提到植物组织培养过程中，要时刻注意防止培养基受到微生物的污染。微生物生长所需的碳源最常用的是葡萄糖，一般很少利用蔗糖。因此，采用蔗糖作为培养基的碳源，可在一定程度上减少微生物的污染，也正因为此所以植物组织培养的培养基一般不需使用抗生素。而动物细胞培养由于使用的是葡萄糖，而葡萄糖是微生物生长所需的最常用碳源，因此动物组织培养使用的培养基一般都必需使用抗生素。 参考文献：

[1]董本正.“糖类”专题的复习[J].生物学通报，2004，（09）.

[2]许凤芹，刘桂茹，杨学举.植物组织培养研究进展[J].河北农业科学，2005，（01）. [3]杨彩菊，郝大海，杨素祥，王芳，李灿辉，陈善娜.高等植物中的蔗糖载体[J].植物生理学通讯，2006，（04）.

[4]王刚，陈宝刚，刘东升.蔗糖在植物组织培养中的效应[J].林业勘查设计，2007，（01）.

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