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2002-06-24 03:39:43| 人氣9,142| 回應1 | 上一篇 | 下一篇

成長三部曲

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有一個用酵母菌做實驗的同學抱怨,每當她把要研究的基因剔除了、加上綠螢光蛋白或是其他標記片段,她就得把那樣轉型處理過的細胞養起來,測定細胞的生長曲線(growth curve)。方法說來很簡單,只要把細胞養在一定體積的培養液中,每隔一段時間去量測細胞的數目,然後以時間為橫軸,以細胞數量為縱軸作圖,就會得到這樣一條生長曲線了。只是事情永遠是說的比做的容易。所謂每隔一段時間去量測細胞數目,就意味著必須守在實驗室中,每隔兩三小時就要去算一算細胞數目,常常要折騰一兩天無法好好回家睡覺。

細胞的數目要怎麼量呢?如果是像大腸菌一樣可以懸浮養在液體培養基中的,可以利用分光光度計(spectrophotometer)來測量細菌懸浮液散射光線的程度。細菌愈多愈濃,能通透的光量就愈少。可是像真核細胞的體積都比較大一點,而且不見得可以均勻浮在液體中,也不完全會均勻地散射光線,這時候用分光光度計就不適合了。比較正規的方法是把細胞稀釋,加一滴在一種稱為血球計數器(hemacytometer)特殊厚玻片上,這種玻片上刻劃了很細很細的一個個小方格,我們可以在顯微鏡下數數看小格子裡有多少個細胞,然後乘上體積與稀釋倍數的換算因子,就知道原來有多少細胞了。當然,樣品一多時這樣操作就實在太麻煩,所以有人改良了一種工業界利用導電性質的改變來量測液體中微小粒子的Coulter counter。只需把電極伸入樣品液中,旋鈕一轉,數目就跑出來了。一般醫院裡面它用來量血球數目,我們則修改一下拿來量纖毛蟲。雖然不是十分精準,但是也不至於差太多,而且比上兩眼發直瞪著顯微鏡視野小格子裡的細胞,一邊嘴裡喃喃念著、一邊手頭喀答喀答按著計數器的狼狽樣方便太多太多了。

典型的生長曲線可以大略分成三個時相:一開始剛植入新的培養液中時,細胞要適應新的環境,以及啟動細胞生長所需要的基因與生化反應途徑,所以剛開始的時候細胞並不會很快就進行分裂,這段調適延遲的時間就是遲滯期(lag phase)。經過調適之後,細胞利用培養液中充足的養分與空間開始快速複製,大量增殖。這段期間細胞生長狀況良好,數量以指數關係遞增,我們稱為對數期(log phase)。細胞會不會一直保持都在生長快速良好的階段呢?由於培養液的體積與養分是固定的,所以經過一番狂飆快速增生之後,愈來愈多的細胞隨著時間的增加消耗了有限的養分與空間,而新陳代謝產生的廢物與有害物質則慢慢累積,細胞自己也會老化,於是細胞數量的增加趨緩,終於到達一個高原期(plateau)。

也許有人會疑惑,沒事找事做去量這樣一條曲線,到底要有什麼目的?我們一般量生長曲線,主要是想知道細胞分裂的週期多長,換句話說也就是想了解細胞生長的快慢。對於用單細胞生物來做實驗的人,由於實驗的對象只是一個個獨立的細胞,如果想看看基因型改變的效應,其實容易察覺的性狀並不多,不像果蠅、老鼠或是玉米等等有許多簡單容易觀察的外表與行為特徵。拿單細胞做實驗,一般不是看看細胞的形狀大小是不是變了,最簡單的方法就是量量生長的快慢有沒有受影響。如果生長曲線中對數期的斜率陡峭,表示細胞在很短的時間裡就可以增加很多數量,生長十分良好;反過來說,如果細胞因為實驗操作剔除了某基因或加上標記後而影響了生長,我們就會得到一條平緩的生長曲線。

其實除了細胞的生長以外,這樣的「調適-成長-趨緩」三部曲,也常常在別的地方看得到。尺度放大,生態系中某物種的數量增長與環境的負荷量,本質上就是同樣的曲線。國家的經濟發展,似乎也依循著這樣的模式─-起初以農業與手工業為主的產業型態,各項硬體基礎建設缺乏,經濟發展遲滯緩慢;等到有一定的基礎之後,當有好策略引導又遇上好的時機與條件,各項進展就可以一日千里,工商業狂飆不已,進入了以指數關係成長的階段;但是這番意氣風發的耀眼新星終究要面臨轉型的挑戰,當主客觀環境條件隨著社會的發展而改變,以及面對其他後起之秀的挑戰,過去以級數倍增成長的空間不再,就開始慢慢趨緩,邁向緩滯少變動的局面。諾貝爾生理醫學獎得主Luria在自述《吃角子老虎與破試管》(天下文化)中,也是把他求學研究過程用類似的階段來分期。這條曲線三部曲,真是放諸四海都適用。

做生長曲線實驗,經過幾天不得安寢的擾人抗戰之後,看到細胞數目增加的速度開始慢下來,顯示終於要脫離對數期慢慢達到高原,也是實驗即將終結可以歇喘的時候。細胞長到頭了數目量完了,往水槽廢料桶一倒就可以回家睡覺;人生的規劃、事業的進程、國家社會的發展呢?如果已經不再能狂飆,接下來要趨向哪樣的高原?這可不是能夠東西一丟,倒頭去睡覺沉醉夢鄉就可以解決的。

台長: 纖毛蟲
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學生
不好意思~ 我很希望請教你一個問題

像我是做乳酸菌

一開始先活化1次12小時,再活化1次之後開始測OD值塗盤,s但我總覺得這邊我好像哪裡做錯

我第二次活化時間到後,是直接開始做生長曲線
還是第二次活化時間到後,再換到新的培養基做生長曲線~

不好意思~ 你可以幫我看一下問題在哪嘛
2008-08-02 16:33:15
是 (若未登入"個人新聞台帳號"則看不到回覆唷!)
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