lb培养基配方(科普 | 细胞培养：实验室里的万物之源)

lb培养基配方

细胞培养：实验室的万物之源

在前几次的推文中，我们介绍了项目使用大肠杆菌、需钠弧菌异源合成色素、色素前体和漆酶的计划，以及不同色素、氧化酶的不同作用。接下来，我们会讲解怎么实现这个流程，也是合成生物学中的基本实验仪器、条件和步骤。今天，我们要介绍的是最基础的细胞培养。

图片来源：https://www.sohu.com/a/238777855_658710

培养基

培养基，是指供给微生物、植物、动物或其组织生长繁殖的，由不同营养物质组合配制而成的营养基质。一般情况下，培养基含有碳水化合物、含氮物质、无机盐（包括微量元素）、维生素和水等几大类物质。培养基既是提供细胞营养和促使细胞增殖的基础物质，也是细胞生长和繁殖的生存环境。

01 

培养基的分类

培养基可以根据状态、用途、纯度等分类。

按状态分类
依据状态，可以把培养基分为液体、固体、半固体和脱水培养基。
液体培养基中80%~90%是水，其中配有可溶性的或不溶性的营养成分的培养基。一般放在锥形瓶中，用于扩增细菌增菌。
图片来源：http://blog.sina.com.cn/s/blog_a627ada60102w2zr.html

固体培养基是一类配制成的固体状态的基质。根据性质又分为固化培养基、非可逆性固化培养基和天然固态培养基。用于细菌的分离、纯化、传代及菌种保存。配置时，在液体培养基中加入琼脂(15 g/L)，加热溶解后倒入培养皿冷却，即可形成固体培养基。

实验室中使用的固体培养基。拍摄：郑筑文

半固体培养基指在液体培养基中加入少量的凝固剂而配制成的半固体状态的培养基，常用于观察微生物的运动。而脱水培养基又称预制干燥培养基，指含有除水分外的一切成分的商品培养基。

按用途分类
一般培养基(culture medium)中含有微生物生长基本要素，即碳源(如葡萄糖)、氮源、盐类和水，可提供大部分微生物生长。是最常见的培养基。

最低限度培养基(minimal medium)，顾名思义，是指刚好包含足够的物质，可以支持细胞生长的培养基。它一般只由碳源、盐类(镁氮磷硫)和水组成，没有氮源，一般用于培养野生型(wild-type)菌株。

滋养培养基(enriched medium)是在一般的培养基之上，加入特殊养分，如血液、血清或动植物抽出液，能提供挑剔性的菌株生长养分。

选择性培养基(selective medium)主要的功用在于只繁殖特殊种类的细菌。它有两种实现方法。其一是在培养基中加入抑制某类微生物生长的物质，却不影响另一群微生物的繁殖；其二是培养基含有支持特定菌体良好生长的营养源，使其大量生长，远远超过其他微生物的生长速度。例如甘露醇盐琼脂和马康基氏琼脂都是选择性培养基。

鉴别培养基(differential medium)中含有特殊营养成分，依不同微生物代谢情况不同，使生长的各种微生物显现出不同特性，比如颜色。X-gal是一种非常常见的鉴别培养基，用于蓝/白筛的测试中，可以测试细胞中的β-半乳糖苷酶是否具有活性，从而便捷地区分出基因复制成功的产物。

02

常见培养基举例

通过文献查找，我们主要选择了两种培养基进行实验，分别是LB培养基和M9培养基。

LB培养基

标准LB培养基的配方：

LB培养基是生物实验中非常常见的培养基(culture medium)，可以预培养菌种，使菌种成倍扩增，达到使用要求；也可用于培养基因工程受体菌。LB可分为液体培养基和固体培养基。LB一般被解释为Luria-Bertani培养基，然而根据其发明人贝尔塔尼(Giuseppe Bertani)的说法，这个名字来源于英语的lysogeny broth，即溶菌肉汤。
LB培养基适用于大肠杆菌菌株的非选择性培养，用于克隆、生产DNA、质粒DNA和重组蛋白。如果添加适当的抗生素，它也适用于选择性培养：含有抗生素的无菌LB固体培养基可用于选择培养抗生素抗性的大肠杆菌菌株。
图片来源：http://www.qiaoyusw.com/Products-29846789.html

M9培养基

标准M9培养基的配方：

最低盐(M9)培养基含有必需盐和氮，传统上由葡萄糖、氨基酸和维生素作为补充物。M9培养基适用于大肠杆菌菌株的非选择性培养，用于克隆、生产DNA、质粒DNA和重组蛋白。如果添加适当的抗生素，它也适用于选择性培养带有抗生素抗性的菌株。

由于LB属于滋养培养基，而M9属于基础培养基，我们认为，LB中培养的细菌应该比M9中生长更快，异源基因的表达水平也会更高。

03

培养基的制备

众所周知，细菌无处不在，所以在配置完培养基后，为了防止杂菌污染培养基，需要进行灭菌。
高压蒸汽灭菌适合于耐高温培养基、接种器械和蒸馏水的灭菌。培养基在爱制备过程中混入各种杂菌，分装后应立即灭菌，至少应在24 h内完成灭菌工作。灭菌时一般是在0.105 MPa压力下，温度121 ℃时，灭菌15~30 min。
如果培养基不耐高温，可以用细菌过滤器与滤膜（孔径0.45微米）进行过滤灭菌。过滤的原理是用石绵、陶瓷、硅藻土等为基本材料，使微生物通过由这种材料构成的弯道而被滤除。

04

培养装置和条件

细胞培养管

图片来源：http://www.62a.net/item-541159460272.html

细胞培养管是专门用来培养细胞用的试管。分一次性培养试管、可反复使用试管，但多数为一次性。根据材质分类主要有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。聚乙烯和聚丙烯试管具有良好的化学抗性和高机械强度，适用于低蛋白吸附的血清学研究；聚苯乙烯适合广泛的应用。
根据细胞培养管的盖子，可分为螺旋帽、直拔帽和气栅盖三种。根据细胞培养体积，可选择4.5 cm、12 cm、14 cm等不同规格。
一次性塑料培养管主要应用于组织培养、细菌培养，临床样品、粉末或液体样品的存储，作为多种分子生物学测试用耗材，如Elisa实验、RIA分析实验及流式细胞测试。使用一次性塑料培养管是临床样品存储、细菌等组织培养、分子生物学测试用耗材的理想选择。

 培养皿

图片来源：https://www.quanjing.com/category/12700363/35.html

培养皿是一种用于微生物或细胞培养的实验室器皿，由一个平面圆盘状的底和一个盖组成，一般用玻璃或塑料制成。培养皿材质基本上分为两类，主要为塑料和玻璃的，玻璃的可以用于植物材料、微生物培养和动物细胞的贴壁培养也可能用到。塑料的可能是聚乙烯材料的，有一次性的和多次使用的，适合实验室接种、划线、分离细菌的操作，可以用于植物材料的培养。

恒温摇床 

图片来源：http://www.wx1718.net/prodetail-1873826.html

恒温摇床是一种多用途的生化器，是植物、生物、微生物、遗传、病毒、环保、医学等科研，教育和生产部门作精密培养制备不可缺少的实验室设备，通常培养液体培养基。

 培养箱 

图片来源：http://www.sailun17.com/goods-740.html

培养箱是主要用于培养微生物、植物和动物细胞的箱体装置，主要用于固体培养皿，有的具有制冷和加热的双向调温系统，广泛应用于恒温培养、恒温反应等试验。培养箱箱体采用聚氨酯等泡沫塑料作为隔热材料，对外源冷、热都有较好的隔绝能力；内腔多采用不锈钢制作，有较强的抗腐蚀能力；具有加热、制冷以及自动温控装置，能灵敏地调节箱内温度。 

相信通过今天的推文，各位一定对实验室里的培养基和培养设备又多了一些了解了吧！实验的每一步都需要无数的准备，哪怕最基础的接菌，也可能需要反复寻找合适的培养基和培养条件。那么，请大家拭目以待我们的实验结果吧！

文案：凌瑞鸿
排版：郑筑文
审核：刘思琪

参考文献和网站：
https://en.wikipedia.org/wiki/Growth_medium

https://www.sigmaaldrich.com/china-mainland/technical-documents/articles/biology/microbial-media.html

https://www.protocols.io/view/growth-media-for-v-natriegens-u3ceyiw

http://cshprotocols.cshlp.org/content/2010/8/pdb.rec12295.short

http://cshprotocols.cshlp.org/content/2010/8/pdb.rec12295.short

https://baike.baidu.com/item/恒温摇床/1449006

T. Tschirhart et al., “Synthetic Biology Tools for the Fast-Growing Marine Bacterium Vibrio natriegens”, ACS Synthetic Biology, vol. 8, no. 9, pp. 2069-2079, 2019. Available: 10.1021/acssynbio.9b00176.

– END –

扫描二维码关注我们
公众号：iGEM2020Modu
邮箱：igem_modu@126.com

lb培养基配方相关文章