发布时间：2024-01-25 14:56:28
绪论：一篇引人入胜的多细胞生物的特点，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
张教授是将磷矿岩中的多细胞化石与某些现代红藻的有性生殖结构加以比较得出结论的。以我们这些外行人的眼光来看，原核细胞也好，真核细胞也好，不过是些针尖大的小点点，似乎没什么区别。但是对于生命进化来说，那是一次了不起的革命。因为原核细胞的繁殖是靠自身的分裂，一变二，二变四，四变十六……而真核细胞出现了有性繁殖，繁殖率大大提高，一对细胞一次甚至可以繁殖出成千上万的后代。有性繁殖的另一大特点是使得物种遗传的变异量大大增加。举例来说，如果原核细胞在遗传时有10个位点上发生突变，那么它就会出现10加1共11种变异；而有性繁殖时如果有10个位点上出现突变，它就会有3的10次方这么多的变异，大概是5千多种。有性繁殖大量繁殖后代，比如一条鱼会生几十万几百万个鱼籽，但只有不足百分之一的活下来，剩下的都成了其它生物的食物，这就造成了生物食物链的形成；而遗传变异量的大大增加，则为我们这个星球带来了如此煌煌大观的万千生物世界。张教授说，所以，我推断有性繁殖的出现应该是后来的“寒武纪生命大爆炸”高等动植物突然大量出现的一个诱因。
生命自从有了雌雄分化，就有了它的大量繁殖，就有了它的种类爆炸，它的进化步伐大大加速。后来过了很久很久，才有了男人女人间的爱情，有了父母之爱和亲子之情，有了由此产生的古今中外的灿烂文化……当6亿多年前的小小细胞在进行自己的化分化合时，它们怎么会想到将来会有这样了不起的结果？
我问张教授：原始的细胞为什么要出现雌雄变化呢？是什么在推动这种变化出现？
中图分类号：R-332文献标识码：A文章编号：1673-2197（2009）02-0021-03
动物细胞培养技术是当今生物工程领域中的前沿研究课题之一，无论是在基础研究还是生产实践方面都得到生物技术界的重视。随着哺乳动物细胞培养规模的扩大和生物药物需求的增长，基于细胞及产品特性的无血清培养基的研制已成为细胞工程领域的重要课题。无血清细胞培养技术的研究日益得到人们的重视。近年来，有关无血清培养基的研制和开发得到了迅速发展，推动了基因工程产品及产业的发展。
1 无血清培养基的优势特点及分类
细胞培养基是细胞体外培养的最重要因素。无血清培养基是继天然培养基、合成培养基之后的第三类培养基。与传统的培养基相比，无血清培养基是一种不含有动物血清或其他生物提取液，但仍可以维持细胞在体外较长时间生长、繁殖的一种培养基。无血清培养基由于其组成成分相对清楚，制备过程简单，在现代生物技术学领域得到广泛应用。无血清培养技术也是阐明细胞生长、增殖、分化及基因表达调控的基础研究问题的有力工具。
常规细胞培养基的制备方法是在基础培养基中添加相应量的血清或组织提取物，其中最常用于培养基的血清是一种组分很不明确的混合物。所以常规血清细胞培养基存在以下缺点：
（1）血清来自于动物体，其对细胞在体外培养时的主要作用是提供生长因子、激素、结合蛋白，并提供保护作用，但同时也有细胞生长抑制因子和毒性因子，所以存在潜在毒性。
（2）由于动物血清提取的局限，使其应用于培养基的价格格外昂贵。
（3）动物血清提取的局限，也给细胞培养的标准化带来困难，同时也存在细胞培养表达产品分离纯化难的问题，具有潜在的细胞毒性作用，给规模化培养细胞增加了难度［1］。
由于上述常规血清细胞培养基存在的诸多问题，促使我们改进培养方法，用无血清细胞培养基来替代。细胞工程中无血清培养技术的应用，在很大程度上可以避免含血清培养所带来的不利。无血清培养基具有以下明显的优缺点：
无血清培养基的优点:
（1）可避免血清批次间的质量变动，提高细胞培养和实验结果的重复性。
（2）避免血清对细胞的毒性作用和血清源性污染。
（3）避免血清组分对实验研究的影响。
（4）有利于体外培养细胞的分化。
（5）可提高产品的表达水平并使细胞产品易于纯化。
缺点：
（1）细胞在无血清培养基中易受某些机械因素和化学因素的影响，培养基的保存和应用不如传统的合成培养基方便。
（2）成本较高。
（3）针对性很强，一种无血清培养基仅适合某一类细胞的培养。
发展无血清培养基，除了开发化学合成培养基外，也可以寻找适当的具有类似于血清功能的生物分子来替代血清。目前，无血清培养基的研究有两个方向：一是培养基中不含有任何动物来源的添加组分；二是培养基中不含有不明确的添加组分。依次可以将当前应用较多的无血清培养基归纳为以下4种：
（1）无血清培养基。此为一般意义上的无血清培养基，是由各类可替代血清功能的生物材料配制成的细胞培养基，如牛血清白蛋白（BSA）、转铁蛋白、胰岛素等生物大分子物质，以及从血清中提取的去除蛋白质的混合脂类以及水解蛋白等。其特点是培养基中的蛋白含量较高，添加物质的化学成分不明确，其中含有大量的动物来源蛋白［2］。
（2）无动物来源培养基。许多商业公司开发的无动物来源培养基是基于生产重组药物的安全考虑，培养基中的添加组分无动物来源，需要的蛋白来源于重组蛋白或者蛋白水解物，这些组分可以保障细胞生长及增殖的需要。
（3）无动物蛋白培养基。培养基完全不用动物来源的蛋白，但仍有部分添加物是来源于植物蛋白的水解片段或合成多肽片段等其他衍生物。此类培养基组分相对稳定，但必须添加类固醇激素和脂类前体，并且对培养的细胞是高度特异性的［3］。
（4）化学组分限定培养基［4，5］。此类培养基是目前最安全、最为理想的培养基，首先可以保证培养基批次间的一致性，其中所添加的少量动物来源的蛋白水解物、蛋白都是成分明确的组份。其特点是培养基的性质明确，有利于进行细胞培养的代谢研究，同时分离纯化也比较方便。
2 无血清培养基的实验研究
无血清培养基是不需要添加血清就可以维持细胞在体外较长时间生长繁殖的合成培养基。但是它们可能包含个别蛋白或大量蛋白组分。虽然基础培养基加少量血清所配制的完全培养基可以满足大部分细胞培养的要求，但对有些实验却不适合，如观察一种生长因子对某种细胞的作用，这时需要排除其他生长因子的干扰作用，而血清中可能含有各种生长因子；又如需要测定某种细胞在培养过程中分泌某种物质（抗体、生长因子）的能力；或者要大规模的培养某种细胞，以获得它们的分泌产物。
2.1 无血清培养基的基本配方
基本成分为基础培养基及添加组分两大部分。用于生物制药和疫苗生产的细胞在体外培养时，多数呈贴壁生长或兼性贴壁生长；而当其在无血清、无蛋白培养基中生长时，由于缺乏血清中的各种粘附贴壁因子如纤粘连蛋白、层粘连蛋白、胶原、玻表粘连蛋白，细胞往往以悬浮形式生长。
2.2 添加组分
2.2.1 促贴壁物质
许多细胞必须贴壁才能生长，这种情况下无血清培养基中一定要添加促贴壁和扩展因子，一般为细胞外基质，如纤连蛋白、层粘连蛋白等。它们还是重要的分裂素以及维持正常细胞功能的分化因子，对许多细胞的繁殖和分化，起着重要作用。纤连蛋白主要促进来自中胚层细胞的贴壁与分化，这些细胞包括成纤维细胞、肉瘤细胞、粒细胞、肾上皮细胞、肾上腺皮质细胞、CHO细胞、成肌细胞等。
2.2.2 促生长因子及激素
针对不同细胞添加不同的生长因子。激素也是刺激细胞生长、维持细胞功能的重要物质，有些激素是许多细胞必不可少的，如胰岛素。
2.2.3 酶抑制剂
培养贴壁生长的细胞，需要用胰酶消化传代，在无血清培养基中酶抑制剂必不可少，以终止酶的消化作用，达到保护细胞的目的。最常用的是大豆胰酶抑制剂。
2.2.4 结合蛋白和转运蛋白
常见如转铁蛋白和牛血清白蛋白。牛血清白蛋白的添加比较大，可增加培养基的粘度，保护细胞免受机械损伤。许多旋转式培养的无血清培养基都含有牛血清白蛋白。
2.2.5 微量元素
硒是最常见的微量元素。
2.3 使用方法
目前，血清仍是动物细胞培养中最基本的添加物，尤其是在原代培养或者细胞生长状况不良时，常常会先使用有血清的培养液进行培养，待细胞生长旺盛以后，再换成无血清培养液。细胞转入无血清培养基培养要有一个适应过程，一般要逐步降低血清浓度，从10%减少到5%，3%、1%，直至无血清培养。在降低过程中要注意观察细胞形态是否发生变化，是否有部分细胞死亡，存活细胞是否还保持原有的功能和生物学特性等。在实验后这些细胞一般不再继续保留，很少有细胞能够长期培养于无血清培养基而不发生改变的。细胞转入无血清培养之前，要留有种子细胞，种子细胞按常规培养于含血清的培养基中，以保证细胞的特性不发生变化。
为了使细胞适应无血清培养，关键是使所培养细胞处于如下状况：
（1）处于对数生长中期；
（2）>90%活细胞率；
（3）适应时以较高的起始细胞接种。
细胞适应无血清培养基的方法：
直接适应――细胞从添加血清的培养基转换到无血清培养基（SFM）中。
一些类型细胞可直接从包含血清的培养基适应无血清培养基。对于直接适应，接种细胞密度应该:2.5×105-3.5×105细胞/mL。当细胞密度达到1×106-3×106细胞/mL时，传代培养细胞。当细胞密度在培养4~7天后达到2×106~4×106细胞/mL时，细胞完全适应了无血清培养基。每隔3~5天，当细胞密度达到1×106~3×106细胞/mL，细胞活率在90％时，贮备的适应了无血清培养基的细胞培养物应该再次传代培养。
连续适应――分好几步把细胞从添加血清的培养基转换到无血清培养基（SFM）中，与直接适应相比较，连续适应趋向对于细胞更加温和一些。
(1)以2倍正常接种密度接种生长活跃的细胞培养物到75%有血清培养基-25％SFM混合培养基中，传代培养。
（2）当细胞密度>5×105细胞/mL时，以2×105~3×105细胞/mL细胞密度，在有血清培养基：SFM为50∶50的混合培养基中传代培养。
（3）以2×106~3×106细胞/ml细胞密度，25％有血清培养基和75%SFM中传代培养。
（4）当细胞密度达到1×106~3×106细胞/mL（接种后4~6天），在100％SFM培养基中传代培养。
（5）每隔3~5天，当细胞密度达到1×106~3×106细胞/mL，细胞活率在90％时，贮备的适应了无血清培养基的细胞培养物应该再次传代培养。
建议备份前一次混合培养的培养物，直到每一次细胞适应了新的混合培养基。每一次减少血清前，可能需要在SFM/有血清混合培养基中进行几次传代。
在适应过程中，最好不要让细胞生长过度。这将增加选择亚群的可能性。需要注意，与有血清培养基相比，大部分SFM包含非常少的蛋白质，因而更易于受外界因素的影响。
细胞培养适应替代血清：许多细胞利用连续适应方法能很好的适应，用包含FBS的培养基和包含有替代血清的培养基1∶1（v∶v）的混合培养基培养细胞。通过下列的混合培养基的方式，连续几代减少当前培养基的量：从1∶2到1∶4再到1∶16直至100％替代培养基。每次适应改变血清比例时，传代细胞2~3次。
培养直接从FBS转换到替代血清。一开始就使用相同于FBS的浓度的替代物或血清，生长的延迟可能会发生，允许进行2~3次的传代，使生长率恢复到以前的水平。
特别需要强调的是：配制无血清培养液必须使用高质量的水，如石英玻璃蒸馏器经3次蒸馏或超纯水净化装置制备的水。因为无血清培养基缺乏血清中天然成分未中和毒素、保护细胞的大分子，既便水中的有毒物质含量甚微，也可能对细胞产生致死性损害。这是无血清培养能否成功的关键因素之一。
3 结语
动物细胞无血清培养基的研究方法运用了基因组技术、蛋白质组技术、代谢工程技术、计量分析方法等。另外，有关无血清培养基在线数据库的建立也方便了相关信息的检索与分析［6］，为无血清培养基的设计提供了更多的信息。
随着重组蛋白、单克隆抗体及病毒疫苗需求量的加大，将会有更多的科学方法运用到细胞培养基的设计与研究中［7］。新一代动物细胞无血清培养基将具有“无血清、无蛋白、无动物来源、成分确定”的特性，同时在功能上属于安全、通用的高效培养基，这种细胞无血清培养基在细胞工程领域中将会得到广泛应用。
参考文献：
［1］ Even M S，Sandusky C B，Barnard N D. Serum-free hydridoma culture:ethical，scientific and safety considerations［J］. Trends in Biotechnology，2006，24(3):105-108.
［2］ Keen M J，Rapson N T. Development of a serum-free culture medium for the large scale production of recombinant protein from a Chinese hamster ovary cell line［J］. Cytotechnology，1995，17 (3) :153-163.
［3］ Schroder M， Matischak K， Friedl P. Serum-and protein-free media formulations for the Chinese hamster ovary cell line DUKXB11［J］. Journal of Biotechnology，2004， 108 (3): 179-292.
［4］ Hesse F， Wanger R. Developments and improvements in the manufacturing of human therapeutics with mammalian cell cultures［J］. Trends Biotechnology，2000， 18 (4): 173-180.
承袭达尔文进化论的主流生物学家一直相信人类是由猿类进化而来的。但研究动物混种培植的世界权威之一迈克西认为，人类虽然与猩猩存在很多相似特征，但是人类还有许多灵长类动物没有的特点，而这些特点都能在猪的身上找到，例如有厚厚的皮下脂肪、眼珠较浅、鼻子突出、有浓密的睫毛等等……
这段新闻不禁使我们联想到人是由什么海洋生物进化而来的争论。
大海是地球所有生命的摇篮，两栖动物、爬行动物、鸟类以及人类等，都是由海洋动物进化而成的。后来的研究焦点集中在肺鱼和腔棘鱼身上。通过对这两种鱼类的血蛋白及耳部结构的分析，多数生物学家认为腔棘鱼就是脱离海洋最早的人类祖先。
在动物化石的骨质研究中，如果两种动物与其他动物相比共同拥有更多的特点或特征，在进化树形图谱里，它们的位置就是紧挨着的。进化树形图谱是生物分类学的一个重要工具，它按照动植物之间的相似之处对它们进行排列，共同拥有特点最少的动物在这个图中的位置相距最远。
10年前，两位德国科学家托马斯・戈尔和克劳特・施密特对660只海洋和陆地动物的血红蛋白分析进行了重新演算，结果发现腔棘鱼的血红蛋白中有一种成分与蝌蚪血液里的相成分吻合。后来通过对腔棘鱼和肺鱼的线粒体DNA进行比较，发现肺鱼与青蛙的样本最接近，于是排除了腔棘鱼是人类始祖的推测。
但美国内布拉斯加大学奥马哈分校的遗传生物学教授伯恩斯・弗里切的研究让主流科学界再次相信人类始祖是腔棘鱼的推测，他的两个发现坚实地奠定了“腔棘鱼说”。他对肺鱼和腔棘鱼的耳部结构进行了精细的分析研究，并将它们与陆地哺乳动物的耳朵结构相比较，结果发现，腔棘鱼和陆地哺乳动物的中耳和内耳的结构极为相似，而肺鱼的耳部结构与鲨鱼更为相像。此外，他对腔棘鱼眼部运动系统的研究，也就是大脑和控制眼睛运动的神经系统的研究，发现腔棘鱼的眼睛运动系统比任何其他鱼类都更接近哺乳动物。
继续往前追溯，科学家发现，人类的更远祖先竟然是不起眼的海绵。前提是倒退至亿万年之前。
提出这一观点的是美国马萨诸塞州伍兹霍尔海洋生物实验室的进化微生物学家米切尔・索金。他运用最先进的自动化DNA技术和计算方法，追溯了几十种当今已知的最古老物种的分子进化历程，其中包括水母、海葵、海绵、软体动物和海星，还原了它们的原始形态。索金按照它们的形态，由简单到复杂，对它们进行了严格的分类，排在最前面，也就是最接近陆地四足动物的竟然是海绵。
现代科学认为，当动物能生成不同类型的细胞时，人类进化的大幕就徐徐拉开了。海绵虽然没有肌肉、神经和大脑，细胞也只有区区几种，细胞之间的联系也很松散，但它能生成各种各样不规则的图形，有杯子形、扇子形的，还有管状的和馅饼状的。海绵依靠自己身体过滤1吨海水仅获31克食物的本领，静静地在海洋里生存了5亿多年。
索金用30多年的研究数据证明，海绵的确是生物由单细胞向多细胞进化的产物，同时也是海洋生物进化的源头――它们是由海洋初级生命领鞭虫进化而成的。领鞭虫是最接近动物却又不是动物的物种。在海绵身上可以不费力地找到领鞭虫的痕迹――领细胞。
索金表示，史前动物的形成始于海绵，因为不同的细胞类型最早生成于海绵身上。海绵虽然看起来很简单，却有着精妙的组织机构，比如形似领鞭虫的领细胞和原始细胞，为适应摄取食物、分泌新皮肤或繁殖的需要，这些细胞能改变形状和功能。正是因为有了这些细胞，海绵才成为最初的多细胞动物。
索金说：“弄清楚海绵的身世后，再见到它们时，我从内心生发出一种敬意，那是一种油然而生的、对遥远祖先的虔诚膜拜。”
虽然进化路程百转千回，险象环生，但其间有里程碑意义的先驱的确值得我们尊敬与铭记。还是让我们举起手来，向陌生的海绵祖先敬个礼吧！
