細胞培養(yǎng)中的鐵和亞鐵

鐵，在細胞培養(yǎng)中非常重要。即使在生物制藥、組織工程等領域所用的無血清培養(yǎng)基中，鐵也是一種重要的補充劑。

但它是一把雙刃劍，同時具有有益和有毒的特性。因此，對鐵的調(diào)控非常重要。在生理狀態(tài)下，在使用血清時，血清中有轉鐵蛋白，它可介導鐵從培養(yǎng)基中輸運到細胞內(nèi)。而使用無血清、不含動物蛋白的培養(yǎng)基，則極大地增加了培養(yǎng)中鐵毒性的可能性。這在生物制藥和組織工程中尤為關鍵，其中鐵介導的氧化和羰基應激可以改變細胞培養(yǎng)產(chǎn)物的化學性質(zhì)。

一些人工合成培養(yǎng)基中含有硝酸鐵或硫酸亞鐵，有些培養(yǎng)基則采取了螯合鐵。而采用新生牛血清或胎牛血清，血清中的結合蛋白質(zhì)能與有毒金屬結合，起到解毒作用，例如轉鐵蛋白能結合鐵離子，進行細胞外基質(zhì)中鐵離子濃度的調(diào)控。

鐵對細胞呼吸和代謝至關重要。沒有鐵，細胞就會停止生長并最終死亡。鐵可以進行單價的氧化還原反應。其氧化和還原形式分別稱為鐵和亞鐵。鐵在細胞培養(yǎng)系統(tǒng)中的主要功能如下：

血紅蛋白是哺乳動物中富含血紅素的蛋白，其主要功能是結合、運輸和釋放分子氧。在氧結合，運輸和釋放期間，血紅蛋白結合的鐵保持在亞鐵狀態(tài)。當血紅蛋白結合鐵被氧化成三價鐵時，它不能輸送氧氣。氧化血紅蛋白被稱為高鐵血紅蛋白。

細胞色素是一組含有血紅素的蛋白質(zhì)，位于線粒體中。它們的功能是沿著呼吸鏈順序轉移電子，導致氧氣還原成水，并以ATP的形式儲存能量。通過細胞色素轉移電子涉及鐵的氧化和還原循環(huán)。

鐵以非血紅素形式存在，作為琥珀酸脫氫酶的一部分，琥珀酸脫氫酶是一種催化富馬酸鹽形成的酶。

作為一種酶輔助因子，鐵可以保護細胞免受氧化損傷。它作為過氧化氫酶和過氧化物酶等酶的血紅素成分存在，催化過氧化物向水的轉化。

在生理溶液中同時存在亞鐵和三價鐵，它經(jīng)常作為硝酸鹽或硫酸鹽添加到細胞培養(yǎng)基中，并經(jīng)歷氧化反應。鐵對培養(yǎng)基中氧還電位的敏感性取決于絡合分子。鐵的絡合分子包括氨基酸，核苷酸，生理螯合劑和蛋白質(zhì)。

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Ausbian精制新生牛血清(γ照射)產(chǎn)自澳洲，血源來自新西蘭，經(jīng)過0.22微米過濾和15kGy的gamma射線照射，避免了存在微生物的風險。新生牛血清中富含可能組織細胞所需的發(fā)育因子、血漿蛋白等，保證營養(yǎng)和解毒功能。