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在细胞生物学领域，营养环境对于维持强健的细胞培养至关重要。在这些必需营养物质中，谷氨酰胺是一种关键氨基酸，为众多细胞过程提供能量。无论你是研究人员还是科学爱好者，了解谷氨酰胺的作用都有助于深入了解细胞代谢和实验优化。在这篇博客文章中，我们将探讨谷氨酰胺背后的科学原理及其在细胞培养中的关键功能，以及如何确保你的细胞获得这种重要营养物质最稳定的形式。加入我们，一起探索谷氨酰胺在细胞健康与研究中的不可或缺作用。

细胞培养工具和产品   用于细胞培养的 GlutaMAX 添加剂和 L-谷氨酰胺

1. 什么是谷氨酰胺？

谷氨酰胺是一种非必需氨基酸，在多种代谢过程中起着关键作用。它是人体内含量最丰富的游离氨基酸，不仅参与蛋白质合成，还参与许多生理功能。谷氨酰胺作为氮供体，对核苷酸、氨基酸糖和其他氨基酸的合成至关重要。它还作为碳源参与三羧酸循环，有助于细胞能量的产生。在大脑中，谷氨酰胺是神经递质如谷氨酸和GABA的前体，影响神经系统功能。

2. L-谷氨酰胺的作用是什么？

L-谷氨酰胺是谷氨酰胺的L型异构体，具有生物活性，对多种细胞功能至关重要。它是蛋白质和核苷酸合成的重要底物，支持细胞生长和分裂。L-谷氨酰胺还有助于维持细胞内的氧化还原平衡，因为它参与了主要抗氧化剂谷胱甘肽的合成。在快速分裂的细胞中，例如免疫系统和肠道上皮中的细胞，L-谷氨酰胺是主要的能量来源。因此，它对维持肠道黏膜完整性并增强免疫细胞功能起到关键作用，使其对整体细胞健康和稳态不可或缺。

3. 为什么细胞培养基中含有L-谷氨酰胺？

在细胞培养中，L-谷氨酰胺是一种重要的补充成分，因为它为细胞增殖和维持提供了必要的营养物质。培养的细胞依赖L-谷氨酰胺合成蛋白质、核苷酸以及其他关键生物分子。其在培养基中的存在确保了细胞能够持续获得这种不可或缺的氨基酸，从而支持其能量代谢和生长。如果缺乏足够的L-谷氨酰胺，细胞可能会表现出活力下降、生长速度减缓以及执行基本功能的能力减弱，从而影响实验结果的可靠性。

4. L-谷氨酰胺在完全培养基中会降解吗？

是的，L-谷氨酰胺在完全培养基中会随着时间推移而降解。在水溶液中，尤其是在生理温度（37°C）下，L-谷氨酰胺可自发分解为氨和吡咯烷酮羧酸（见图1）。这种降解不仅减少了L-谷氨酰胺的有效性，还导致氨的积累，而氨对细胞是有毒的。高水平的氨可以改变培养基的pH值，对细胞代谢产生负面影响，并损害蛋白质糖基化过程，导致细胞生长和功能不理想。

图1. L-谷氨酰胺在pH和温度依赖的条件下自发分解为氨和吡咯烷酮羧酸。

5. 我该如何为我的细胞获得稳定的L-谷氨酰胺？

为了缓解L-谷氨酰胺在细胞培养基中的不稳定性，研究人员可以使用这种氨基酸的稳定形式。一个有效的解决方案是Gibco™ GlutaMAX™ 补充剂，其中含有L-丙氨酰-L-谷氨酰胺，这是L-谷氨酰胺的一种二肽形式。这种稳定形式具有抗降解能力，并能显著减少氨的生成，即使在37°C长时间孵育时也是如此（见图2）。

L-谷氨酰胺在培养基中的降解速度对比图

图2。A） 在37°C条件下，L-谷氨酰胺在培养基中的降解速度比GlutaMAX补充剂更快。将DMEM分别添加GlutaMAX补充剂或L-谷氨酰胺后分装到小瓶中，并在37°C下储存。每天取样并冷冻于–20°C。通过HPLC测定GlutaMAX补充剂和L-谷氨酰胺的含量。B）补充培养基中的氨水平。将DMEM分别添加GlutaMAX补充剂或L-谷氨酰胺后分装到小瓶中，并在37°C下储存。每天取样并冷冻于–20°C。通过HPLC测定氨的含量。

当细胞需要L-谷氨酰胺时，它们能够通过酶的作用将稳定的二肽分解为单独的L-谷氨酰胺和L-丙氨酸形式，然后代谢这些成分以用于支持多种途径和功能（图3）。使用GlutaMAX补充剂可以增强细胞培养基的稳定性，确保细胞表现的一致性，并延长培养物的存活时间，从而优化实验结果。

GlutaMAX补充剂可实现从培养基向培养细胞可控地递送L-谷氨酰胺

图3. GlutaMAX补充剂可实现从培养基向培养细胞可控地递送L-谷氨酰胺。

总之，了解L-谷氨酰胺在细胞培养中的作用和稳定性对于优化细胞生长和实验结果至关重要。通过选择如GlutaMAX补充剂这样的稳定替代品，研究人员可以帮助确保更健康、更具生产力的细胞培养。欲了解更多关于如何利用含GlutaMAX补充剂的培养基最大化您的细胞培养的信息，请访问https://www.thermofisher.cn/cn/zh/home/life-science/cell-culture/mammalian-cell-culture/media-supplements/glutamax-media.html

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