细胞培养基pH值对细胞的影响

  培养基是用来供给细胞营养，促使细胞增殖的，也是细胞赖以生长的环境。细胞培养实验中用量最多的就是细胞培养基，虽然细胞培养试验基本技术大同小异，但是每种细胞的培养条件却相差甚远。若偏离某种细胞所需的培养条件，则会导致细胞表达不同的表型。
一、培养基体系主要成分及功能介绍 

1、 葡萄糖：用于细胞能量代谢。

2、CO?：细胞需要少量的二氧化碳来维持生长。

在培养基中，溶解的CO?与碳酸氢盐离子处于平衡状态，许多培养基利用了这种CO?/碳酸氢盐反应来缓冲培养基的pH值。CO?溶解在培养基中，与水反应生成碳酸。随着细胞代谢产生更多的CO?，介质的pH值也在下降。因此，通过向培养基中添加碳酸氢钠，可使pH值维持在7.2 ~ 7.4的最佳范围。

3、酚红：用于监测培养基的pH值。

在细胞生长过程中，由于细胞释放的代谢物改变了pH值，培养基的颜色也随之改变。在较低的pH值下，酚红会变成中黄色，而在较高的pH值下，它会变成中紫色。对于大多数培养体系(pH为7.2 ~ 7.4)，培养基应为鲜红色。（部分特殊培养基不添加酚红，例如对雌激素敏感的乳腺组织细胞，酚红会发挥跟类固醇相似的功能从而影响细胞。

细胞培养对培养基的pH有一定的要求， pH 值必须随着时间的推移保持平衡和稳定。一般在7.2-~7.4之间为宜，偏酸或偏碱的培养基可能都会使细胞状态不佳。

培养基pH值对应颜色


大多数细胞系在PH7.4左右时生长较好，而常规培养基的指示剂为酚红，所以多数情况下，我们所见的培养基都呈红色，但不同培养基的颜色会有差异，例如DMEM比1640颜色深一点。在培养细胞时，也可以根据培养基的颜色判断细胞状态。
微黄色的培养基为酸性，说明：

（1）细胞过量生长

（2）细菌污染

（3）培养箱中CO?浓度过高

紫色的培养基为碱性，说明：

（1）细胞生长极为缓慢，甚至没长
（2）霉菌污染
（3）培养箱中CO?的浓度过低

几乎是所有哺乳动物和昆虫细胞所必需的氨基酸，用于合成蛋白质，参与核酸代谢。它相比其他氨基酸更不稳定，容易降解，降解的速率和程度与储存温度、时间和pH值有关。

5、非必需氨基酸NEAA：

所有的培养基配方都含有10种必需氨基酸以及半胱氨酸、谷氨酰胺和酪氨酸。在一些培养基中还需要加入其他非必需氨基酸(丙氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、甘氨酸、谷氨酸、脯氨酸和丝氨酸)可以减少细胞的代谢负担，从而增加细胞增殖。

6、 丙酮酸钠：

丙酮酸是糖酵解过程中的中间有机酸代谢物，可以轻易地进出细胞，可以为合成代谢过程提供能量来源和碳骨架。大多数培养基中丙酮酸钠的最终浓度为1mM，但在L-15培养基中增加到5mM，方便在无CO?环境中使用。

二、常见的培养基添加因子

1、青霉素-链霉素（双抗生素）：用于预防细胞污染
2、胰岛素：作为细胞培养的添加剂，可促进细胞增殖、延长细胞寿命，增加蛋白和核酸的表达量。
3、胰岛素-转铁蛋白-硒添加剂（ITS）：可降低多种细胞常规维持和低密度贴壁培养时所需的胎牛血清浓度。
4、地塞米松：一种抗炎糖皮质素，对细胞存活、细胞信号传导和基因表达具有一系列的影响。用于研究细胞凋亡、细胞信号传导通路和基因表达。
5、Hydrocortisone：促进表皮上皮细胞和乳腺上皮细胞增殖生长,提高神经胶质细胞和成纤维细胞的克隆形成率。

6、白细胞介素2（IL-2）：IL-2作为T细胞生长因子，可增强NK细胞的细胞溶解活性，并促进B细胞产生免疫球蛋白。常用于NK92细胞的培养。

常见的问题

1、培养基使用效果不佳：应定期确认培养基有效期，并确认是否使用细胞相应的培养基，培养基使用不当会影响细胞状态。例如，293T需用高糖DMEM培养，而THP-1则需要用RPMI 1640培养！

2、培养基使用时应储存于4oC并分装，避免反复升温加速谷氨酰胺的降解。

3、不同培养基由于成分不同，颜色也不尽相同，例如DMEM呈鲜红色，而MEM呈粉红色。

4、细胞培养过程中，可根据细胞培养基颜色变化，对培养状态进行分析，当培养基显著变橙色甚至黄色时，说明细胞代谢产生了大量酸性物质，需及时更换新鲜的培养基。

5、培养基开封，或者培养皿/瓶从培养箱中取出时，由于和空气发生气体交换，颜色会变为紫红色，放到CO?培养箱中即可恢复pH值，颜色变为正常的鲜红色。
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