细胞的生长( 二 ) ：细胞的生长细胞的生长

理想的渗透压因细胞的类型及种族而异，人血浆渗透压为290mmol/L ，被视为是体外培养人类细胞的理想渗透压。哺乳类动物细胞的渗透压一般为290～300mmol/L 。人胚肺成纤维细胞为250～325mmol/L ，鼠则为310mmol/L左右。在实际应用中， 260～320mmol/L的渗透压可适于大多数细胞。
气体环境和pH
体外培养细胞需要理想的气体环境，氧和二氧化碳是细胞生存必须的条件之一。氧参加细胞的三羧酸循环，产生能量以供给细胞生长、增殖和合成各种所需成分。有些细胞在低氧条件下，可借糖酵解取得能量，但多数细胞低氧时不能生存。氧张力通常维持在略低于大气状态，若氧分压超过大气中氧的含量可能对有些细胞有害。采用开放式培养时(碟皿或培养瓶松盖培养或培养板培养) ，一般要把细胞置于95%空气加5%二氧化碳的混合气体环境中。
CO2既是细胞的代谢产物，又是细胞生长所必需的成分，并与维持培养液的pH有关。在密闭瓶中CO2浓度偏低的情况下，细胞容易生长；一般不能低于1% ，否则有损细胞。 CO2增加将使pH下降。大多数细胞适于在pH7.2~pH7.4条件下生长，低于pH6.8或高于pH7.6对细胞有害，甚至退变或死亡。各种细胞对pH的要求不尽相同。一般原代培养细胞对pH的变动耐受性差，永生性细胞系和恶性细胞对pH的变动耐力强。但总的来说，细胞对碱性不如对酸性的变化耐受，偏酸的条件比偏碱的环境对细胞生长有利。细胞在生长过程中随细胞数量的增多和代谢活动的加强，不断释放CO2 ，使培养基变酸， pH发生变化。所以，为了维持培养环境恒定的pH ，多采用在培养液中加入磷酸盐等缓冲剂的方法。磷酸缓冲剂中的NaHCO3可供给CO2 ，但CO2易于逸出，故只适用于封闭式培养。若开放式培养还是置于含有5%CO2的气体环境中为宜。为克服NaHCO3调整的麻烦，也可用羟乙基哌嗪乙硫磺酸(N-2-hydroxyethylpiperazine-N'-ethanesulfonicacid,Hepes) ，它对细胞无毒性，也不起缓冲作用，主要作用是防止pH迅速变动，在开瓶通气培养或活细胞观察时能维持较恒定的pH 。
无毒和无菌
无毒和无菌是体外培养细胞的首要环境条件。细胞在活体内，偶尔有细菌或有害物质入侵，因体内有强大的解毒系统和免疫系统，可将其解毒或清除，而不易受损害。但在离体的环境中，失去了防御系统，一旦有害物质入侵或细菌污染，可导致细胞死亡，前功尽弃。如培养瓶皿、支持物、培养基、瓶盖、瓶塞上若有细胞毒性，在培养过程中可导致细胞死亡。因此，在选用这些器皿、材料时要注意，若这些物品消毒不彻底，带菌或操作过程不小心使细胞污染，也会导致细胞死亡。若出现交叉污染，可使实验室原来的细胞系失去原有特性，应引起足够的重视(后面有详述) 。
辐射线和超声波
(一)可见光
可见光的波长是3900~7800Å 。可见光的各种有色光能引起细胞退变，延长核分裂的间期，还可显著降低细胞的附壁能力。因此，体外培养细胞应避免日光直接照射，最好在黑暗中进行培养或短期存放。
(二)紫外线
弱紫外线下耐受能力强的细胞变化不大，但对敏感的细胞有损害。紫外线强时，新分离的细胞显示：不能进行完全的有丝分裂；在有丝分裂时增加了脱水收缩；在有丝分裂时细胞质的起泡减少。 Elrlich腹水癌细胞经紫外线照射后，用飞点紫外线显微镜观察发现被照射表面形成水泡，随后细胞膨胀，损害也渐变严重。
(三)放射线
X射线对细胞有明显损伤。 β射线可影响细胞核的分裂。 γ射线使核分裂数减少并出现不正常的核分裂，可使细胞死亡。
(四)超声波和振动
在超声波振动下，细胞很快会破裂，开始是胞质发生紊乱的流动，原生质胶体结核也有明显变化，若停止超声波振动可回复。细胞致死的原因是由于产生空化作用所致。当超声波在2.5W/cm2时，细胞受损，染色体发生畸变，首先发生畸变的是核染色体。
细胞接种浓度(密度)
在体外培养细胞中，细胞接种数对细胞的生长有影响，适宜的接种密度，可以促使细胞增殖，接种密度太低或太高都不利于细胞的生长增殖。如果培养液与细胞的容积比例大于2000:1 ，生长物质弥散到细胞外的比例将是细胞内达到低于最小限度的浓度，此时细胞不能再增殖，培养液中的pH变碱，抑制细胞生长，细胞变圆不能贴壁，甚至引起细胞死亡等。如果接种密度太高，每个细胞周围培养液的容积降至0.007mm3以下，由于弥散率的降低，细胞内生物质的浓度增加，容易使排除物或其他代谢产物达到饱和，能量来源也很快耗尽，因此也会妨碍细胞的增殖。