1640无钙

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细胞培养中的钙

钙是维持动物体生理功能的重要电解质之一。电解质是指溶解在血液等体液时带有电荷的矿物质（人体内的大部分钙不带电荷）。人体约99%的钙储存在骨骼中，但细胞（尤其是肌肉细胞）和血液中也含钙。钙在骨骼和牙齿的形成、肌肉的收缩、细胞内酶的正常功能、血液凝固及正常心律维持等方面均有重要作用。

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培养液中的钙
钙同样参与维持细胞的正常生理功能。多数体外培养的细胞源于人体或其它动物组织，因此，常规细胞培养液中通常含有一定浓度的钙，是培养液中重要的组成成分。

常规培养液中钙的浓度各有不同，一般来说，无血清培养液中钙的含量较低，但钙却是无血清培养液中不可或缺的成分。以下为常见培养液中钙的浓度：
培养液名称    钙浓度
Basal Medium Eagle (BME)    1.8mM
CMRL- 1066    1.8mM
DMEM    1.8mM
Glasgow (GMEM)    1.8mM
M199    1.8mM
EMEM    1.8mM
NCTC    1.8mM
Swim S-77    1.8mM
Williams Medium E. Click    1.67mM
MCDB    1.6mM
IMDM    1.49mM
L-15    1.26mM
Ames    1.15 M
DMEM/Ham F-12 (50:50)    1.05mM
MCDB 105    1.05mM
MCDB 110    1.0mM
Kaighn-modified (F 12K)    0.92mM
McCoy 5A    0.9mM
Waymouth MB    0.82mM
MCDB 302    0.6mM
Ham F-10    0. 3mM
Ham F-12    0.3mM
RPMI- 1640    0.42mM
MCDB 151    0.03mM
MCDB 153    0.03mM

钙在细胞培养液中的主要功能
钙参与许多重要的细胞生理功能，包括细胞内酶的活性、细胞贴壁、细胞增殖和迁移、细胞形态维持、代谢、信号转导等。钙在细胞内主要储存在内质网（ER）中，为细胞的主要“钙库”，细胞内还有一些非ER储存形式的钙，介导细胞活动和信号级联反应。

钙的化学特性使其成为一种有益的培养液添加剂，如若使用不当，就会呈现其有害的一面：影响细胞贴壁、增殖、分化和存活状态。

细胞膜维持着细胞内外较大的钙离子浓度梯度，健康的细胞外钙的浓度在1-3mM范围内，而细胞内钙的浓度仅为0.1-0.2um,比培养液中的钙低一万倍左右。细胞培养液中的钙通常对细胞没有毒性，除非细胞在无钙的环境中孵育或培养太久。这是因为细胞一旦适应了无钙的环境，钙的暴露会导致细胞膜受损伤，造成维持细胞内外钙离子浓度梯度的功能受损，大量的钙进入细胞内，加重细胞损伤。例如，当使用胰蛋白酶消化细胞时，为提高胰酶的效率，通常添加钙螯合剂，如EDTA，当细胞重悬于含钙培养液时，胰蛋白酶和钙介导的膜蛋白氧化对细胞膜的损伤可能使这些细胞更容易死亡。

经典的细胞死亡（凋亡）中，也经常是这条通路被激活：外钙的流入会进一步导致内质网内钙库的打开并释放, 线粒体吸收多余的钙，但不能迅速排到细胞外, 随着摄取钙增加，作为能量库的线粒体停止ATP合成，线粒体内膜的极性丧失，内腔基质的pH上升......一系列导致细胞凋亡的因子和细胞色素C释放， 最终的结果是—细胞凋亡。

3rd

钙损失
钙在培养基中多以氯化钙等无机形式添加，存在的最大问题是其溶解度和生物利用度。氯化钙是一种水溶性的无机化合物，但进入溶液后，钙就会重新分配并与介质中的其它离子和分子结合。在细胞培养系统中，有许多离子和分子可与钙结合并形成不溶或微溶性的分子，形成两种主要的沉淀：碳酸钙和磷酸钙。

磷是细胞培养体系中普遍存在的另外一种重要元素。磷的无机化合物在生理pH下主要以一价和二价磷酸盐的形式存在。磷酸钙在水中的溶解度为：Ca(H2PO4)2—71mM，CaHPO4—1.7mM，Ca3(PO4)2—0.06mM。在中性pH时，近2/3的磷酸盐以二价形式存在。随着pH值升高，这种形式的磷酸盐比例将会增加。通常，培养液的pH上限为7.6，此时CaHPO4占磷酸钙的比例接近90%。而这种形式的磷酸钙溶解度只有1.7mM，并且通常用于培养液中的最高浓度是1.8mM。因此在培养液制备过程中，如果有碱性过高的环节，可能会出现磷酸钙沉淀的问题，最终导致培养液中的钙被沉淀析出，造成钙损失。

细胞培养，就是要为细胞提供最适的生长环境，保持细胞培养初始时的群体状态。这个要求苛刻而必要，需要从业者近乎呆板的坚守各种常规、操作细节，科研不易，坚守也是把钥匙。


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