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在细胞生物学领域，营养环境是维持强大细胞培养的关键。在这些必需营养素中，谷氨酰胺是一种关键的氨基酸，为众多的细胞过程提供能量。无论您是研究人员还是科学爱好者，了解谷氨酰胺的作用都能为细胞代谢和实验优化提供宝贵的见解。在这篇博文中，我们将深入探讨谷氨酰胺背后的科学，它在细胞培养中的关键功能，以及如何帮助确保您的细胞获得这种重要营养素最稳定的形式。加入我们，共同探索谷氨酰胺在细胞健康和研究中不可或缺的作用。

1. 什么是谷氨酰胺？

谷氨酰胺是一种非必需氨基酸，在各种代谢过程中起着关键作用。它是人体中最丰富的游离氨基酸，除了蛋白质合成外，还参与许多生理功能。谷氨酰胺作为氮供体，对于核苷酸、氨基糖和其他氨基酸的合成至关重要。它还在柠檬酸循环中作为碳源，有助于细胞能量的产生。在大脑中，谷氨酰胺是谷氨酸和GABA等神经递质的前体，影响神经功能。

2. L-谷氨酰胺有什么作用？

L-谷氨酰胺是谷氨酰胺的L-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关键底物，支持细胞生长和分裂。L-谷氨酰胺还通过促进谷胱甘肽（一种主要抗氧化剂）的合成，对维持细胞内的氧化还原平衡至关重要。在快速分裂的细胞中，如免疫系统和肠上皮细胞，L-谷氨酰胺是主要的能量来源。因此，它支持肠道粘膜的完整性并增强免疫细胞功能，使其对整体细胞健康和体内平衡不可或缺。

3. 为什么细胞培养基中含有L-谷氨酰胺？

在细胞培养中，L-谷氨酰胺是一种必需的补充剂，因为它为细胞增殖和维持提供了必要的营养。培养细胞依赖L-谷氨酰胺合成蛋白质、核苷酸和其他关键生物分子。它在培养基中的存在确保细胞持续供应这种不可或缺的氨基酸，从而支持其能量代谢和生长。如果没有足够的L-谷氨酰胺，细胞可能会表现出活力下降、生长速度减慢以及执行基本功能的能力减弱，从而损害实验结果的完整性。

4. L-谷氨酰胺会在完全培养基中降解吗？

是的，L-谷氨酰胺在完全培养基中会随着时间降解。在水溶液中，特别是在生理温度（37°C）下，L-谷氨酰胺会自发分解成氨和吡咯烷酮羧酸（图1）。这种降解不仅降低了L-谷氨酰胺的可用性，还会导致氨的积累，而氨对细胞有毒。高氨水平会改变培养基的pH值，对细胞代谢产生负面影响，并损害蛋白质糖基化，导致细胞生长和功能不佳。

5. 如何为我的细胞提供稳定的L-谷氨酰胺？

为了减轻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™ 补给品，它含有L-丙氨酰-L-谷氨酰胺，一种L-谷氨酰胺的二肽形式。这种稳定形式可抵抗降解，并显著减少氨的产生，即使在37°C下长时间培养也是如此（图2）。

 

当细胞需要L-谷氨酰胺时，它们能够通过酶促作用将稳定的二肽分解成单独的L-谷氨酰胺和L-丙氨酸形式，然后将其代谢以用于它们支持的众多途径和功能（图3）。使用GlutaMAX补给品可以增强细胞培养基的稳定性，确保一致的细胞性能，并延长培养物的活力，从而优化实验结果。

 

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GlutaMAX补给品等稳定替代品，研究人员可以帮助确保更健康、更高效的细胞培养。有关如何使用含GlutaMAX补给品的培养基最大化细胞培养的更多信息，请访问 thermofisher.com/glutamax。

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来源：

• Yoo HC, Yu YC, Sung Y, Han JM. 细胞代谢中对谷氨酰胺的依赖性。Exp Mol Med. 2020年9月;52(9):1496-1516。doi: 10.1038/s12276-020-00504-8。Epub 2020年9月17日。PMID: 32943735; PMCID: PMC8080614。
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