大腸桿菌由于其具有易于培養(yǎng)和傳代且生長(zhǎng)速率快、營(yíng)養(yǎng)需求簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，且具備完整的基因組序列信息和清晰的遺傳學(xué)背景被廣泛運(yùn)用于基因工程領(lǐng)域中。培養(yǎng)基，是細(xì)胞的"食物"，是細(xì)胞培養(yǎng)和發(fā)酵的基礎(chǔ)，大腸桿菌伴隨培養(yǎng)基成分的變化也會(huì)產(chǎn)生不同的性狀。

以下文章主要從實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)角度出發(fā)，淺談在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下各種大腸桿菌培養(yǎng)基的主要性狀與配方。

1. LB瓊脂

Luria broth(LB)營(yíng)養(yǎng)液混合瓊脂通常簡(jiǎn)稱LB瓊脂，是一種富含營(yíng)養(yǎng)(酵母提取物、胰化蛋白胨和NACI)的非選擇性固體培養(yǎng)基，通常用于培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)室中的細(xì)菌。在LB中加入瓊脂會(huì)形成一種凝膠，可以使細(xì)菌在其表面生長(zhǎng)，因?yàn)榧?xì)菌不能消化瓊脂，卻可以吸收LB營(yíng)養(yǎng)液中的營(yíng)養(yǎng)。

在這種凝膠中加入一種抗生素(如青霉素、四環(huán)素、卡那霉素等)，可以選擇選擇性培養(yǎng)對(duì)其耐藥的細(xì)菌并去除雜菌，選擇性培養(yǎng)的菌體的抗性是由攜帶抗生素抗藥性基因的質(zhì)粒賦予的。例如在大腸桿菌DH5a感受態(tài)細(xì)胞的制備過程中，就會(huì)將含有氨芐青霉素的LB培養(yǎng)基（氨芐青霉素LB瓊脂）作為篩選所需質(zhì)粒的大腸桿菌的培養(yǎng)基。

2.伊紅美藍(lán)瓊脂（EMB）

伊紅美藍(lán)培養(yǎng)基通常簡(jiǎn)稱EMB medium，為弱選擇性培養(yǎng)基，主要用于大腸桿菌和產(chǎn)氣腸桿菌的分離和鑒別，也適用于大腸菌群的分離培養(yǎng)。

其配方中各主要成分的作用為：蛋白胨提供碳源和氮源；乳糖是大腸菌群發(fā)酵的糖類；磷酸氫二鉀是緩沖劑；瓊脂是培養(yǎng)基凝固劑；伊紅(Eosin Y)也稱曙紅或四澳熒光素，為酸性染料；美蘭(eosin-methylene blue)，也叫亞甲藍(lán)(C16H18N3S.CI)，為堿性染料，二者在培養(yǎng)基中均為指示劑。

當(dāng)大腸桿菌分解乳糖產(chǎn)酸時(shí)，細(xì)菌帶正電，所以染上紅色，再與美蘭結(jié)合而形成紫黑色菌落，并帶有金屬光澤；產(chǎn)氣腸桿菌則呈棕色，很少有金屬光澤，同時(shí)不分解乳糖的細(xì)菌，如沙門氏菌和志賀氏菌，則為無色或琥珀色半透明菌落；凝固酶陽性葡萄球菌為無色針尖大小的菌落；白色念珠菌則為蛛絲狀或羽毛狀菌落。

3.麥康凱瓊脂（MacConkey Agar）

?麥康凱瓊脂常見縮寫MAC瓊脂，檢驗(yàn)分離腸道菌最常用的培養(yǎng)基，在藥典中用于大腸桿菌的檢測(cè)，在食品標(biāo)準(zhǔn)用于腸道致病菌的分離。

培養(yǎng)基中較多的膽鹽及結(jié)晶紫對(duì)大多數(shù)革蘭氏陽性菌有很強(qiáng)的抑制效果，大腸桿菌由于強(qiáng)烈發(fā)酵乳糖產(chǎn)酸，在培養(yǎng)基上菌落為桃紅色，并且菌落周圍通常有明顯的沉淀環(huán)，大腸菌群同樣能發(fā)酵乳糖產(chǎn)酸，菌落也為桃紅色，致病性的腸道菌則通常因不發(fā)酵乳糖(如志賀氏菌、沙門氏菌、變形桿菌等)，菌落則呈無色。此培養(yǎng)基由于對(duì)大腸桿菌的專一性較弱(大腸菌群和大腸桿菌的菌落特征比較接近)，若樣品中大腸菌群的含量比較高，分離大腸桿菌的效果并不理想。

大腸桿菌發(fā)酵培養(yǎng)基

發(fā)酵培養(yǎng)基是指為了在生產(chǎn)中更加適應(yīng)菌種后續(xù)產(chǎn)物生成以及代謝廢物的產(chǎn)生而設(shè)計(jì)的培養(yǎng)基。

例如，前面提到過的LB培養(yǎng)基除了是添加抗生素以篩選帶有所需質(zhì)粒的分離培養(yǎng)基外，其本身也是一種較為常用的發(fā)酵培養(yǎng)基，在此便不再贅述。

其他常用的培養(yǎng)基有SOB（Super Optimal Broth）培養(yǎng)基、SOC（Super Optimal broth with Catabolite repression）培養(yǎng)基、TB（Terrific Broth）培養(yǎng)基等。

1.SOB（Super Optimal Broth）培養(yǎng)基

SOB培養(yǎng)基是另一種富營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)基。與LB培養(yǎng)基相比，SOB培養(yǎng)基中含有兩倍多蛋白胨，蛋白胨中富含氨基酸及多肽。另外，SOB培養(yǎng)基中含有鎂離子，鎂離子是高密度培養(yǎng)必須的離子。利用SOB培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌在普通條件(250rpm)下?lián)u瓶培養(yǎng)，菌濃可達(dá)到OD600 3-5左右，如果提高轉(zhuǎn)速到350rpm，OD600最高能夠達(dá)到10-15。在SOB培養(yǎng)基中的大腸桿菌具有更高的轉(zhuǎn)化效率，因此常用SOB培養(yǎng)基制備感受態(tài)細(xì)胞。

SOB培養(yǎng)基的配方如下： 2%胰蛋白陳，0.5%酵母提取物，10mM NaCI，2.5mM KCI，10mM MgCI2，10mM MgSO4

2. SOC (Super Optimal broth with Catabolite repression)培養(yǎng)基

SOC培養(yǎng)基跟SOB培養(yǎng)基的唯一區(qū)別是SOC中包含有20mM葡萄糖(glucose)。培養(yǎng)基中的葡萄糖充當(dāng)分解代謝抑制物(catabolite repressor)。大腸桿菌更傾向應(yīng)用葡萄糖作為碳源。因此在葡萄糖存在的情況下，其他的碳源的分解就會(huì)被抑制。在20mM葡萄糖存在下，乳糖不會(huì)被代謝，乳糖操縱子被抑制，外源基因不會(huì)發(fā)生表達(dá)，這就減少了外源基因表達(dá)給細(xì)胞帶來的生長(zhǎng)壓力。因此，利用SOC培養(yǎng)基進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)時(shí)，熱激后細(xì)胞生長(zhǎng)的速率會(huì)比LB培養(yǎng)基中高出很多。當(dāng)實(shí)驗(yàn)室中沒有儲(chǔ)存SOC培養(yǎng)基時(shí)，在LB中加入20mM葡萄糖，效果是一樣的。

SOC培養(yǎng)基配方如下：2%胰蛋白胨，0.5% 酵母提取物，10mM NaCI，2.5mM KCI，10mM MgCI2，10mM MgSO4，20mM葡萄糖

3. 2x YT (Yeast extract and Tryptone)培養(yǎng)基

2x YT培養(yǎng)基是比LB培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)更為豐富的培養(yǎng)基。與LB培養(yǎng)基成分相比，2xYT培養(yǎng)基中包含有更多的的酵母提取物和胰蛋白胨。因?yàn)榕囵B(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)更豐富了，細(xì)胞能夠生長(zhǎng)更長(zhǎng)的時(shí)間，濃度達(dá)到更高的值。2x YT培養(yǎng)基主要用來進(jìn)行大腸桿菌以及像是M13這樣的細(xì)菌噬菌體的培養(yǎng)。由于大腸桿菌的濃度很高，在生產(chǎn)大量的噬菌體的同時(shí)，宿主仍然是存活的。

2x YT培養(yǎng)基的配方如下：1.6%胰蛋白胨，1%酵母提取物，0.5% NaCl

4. MBL培養(yǎng)基

MBL培養(yǎng)基是以葡萄糖、蛋白胨、酵母粉、KH2PO4、KHPO4、(NH4)2HPO4、MgSO4為主要成分的發(fā)酵培養(yǎng)基。

總結(jié)：為了支持更好的進(jìn)行細(xì)胞篩選以及發(fā)酵表達(dá)，對(duì)于培養(yǎng)的選擇和成分的控制是至關(guān)重要的。只有通過不斷優(yōu)化組成成分，物理化學(xué)特性，獲得能進(jìn)行大規(guī)模表達(dá)抗體的穩(wěn)定的培養(yǎng)基。培養(yǎng)基原料的選擇對(duì)培養(yǎng)基質(zhì)量及穩(wěn)定性控制也很重要。

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