細胞培養(yǎng)基pH值對細胞的影響

  培養(yǎng)基是用來供給細胞營養(yǎng)，促使細胞增殖的，也是細胞賴以生長的環(huán)境。細胞培養(yǎng)實驗中用量最多的就是細胞培養(yǎng)基，雖然細胞培養(yǎng)試驗基本技術(shù)大同小異，但是每種細胞的培養(yǎng)條件卻相差甚遠。若偏離某種細胞所需的培養(yǎng)條件，則會導(dǎo)致細胞表達不同的表型。
一、培養(yǎng)基體系主要成分及功能介紹 

1、 葡萄糖：用于細胞能量代謝。

2、CO?：細胞需要少量的二氧化碳來維持生長。

在培養(yǎng)基中，溶解的CO?與碳酸氫鹽離子處于平衡狀態(tài)，許多培養(yǎng)基利用了這種CO?/碳酸氫鹽反應(yīng)來緩沖培養(yǎng)基的pH值。CO?溶解在培養(yǎng)基中，與水反應(yīng)生成碳酸。隨著細胞代謝產(chǎn)生更多的CO?，介質(zhì)的pH值也在下降。因此，通過向培養(yǎng)基中添加碳酸氫鈉，可使pH值維持在7.2 ~ 7.4的最佳范圍。

3、酚紅：用于監(jiān)測培養(yǎng)基的pH值。

在細胞生長過程中，由于細胞釋放的代謝物改變了pH值，培養(yǎng)基的顏色也隨之改變。在較低的pH值下，酚紅會變成中黃色，而在較高的pH值下，它會變成中紫色。對于大多數(shù)培養(yǎng)體系(pH為7.2 ~ 7.4)，培養(yǎng)基應(yīng)為鮮紅色。（部分特殊培養(yǎng)基不添加酚紅，例如對雌激素敏感的乳腺組織細胞，酚紅會發(fā)揮跟類固醇相似的功能從而影響細胞。

細胞培養(yǎng)對培養(yǎng)基的pH有一定的要求， pH 值必須隨著時間的推移保持平衡和穩(wěn)定。一般在7.2-~7.4之間為宜，偏酸或偏堿的培養(yǎng)基可能都會使細胞狀態(tài)不佳。

培養(yǎng)基pH值對應(yīng)顏色


大多數(shù)細胞系在PH7.4左右時生長較好，而常規(guī)培養(yǎng)基的指示劑為酚紅，所以多數(shù)情況下，我們所見的培養(yǎng)基都呈紅色，但不同培養(yǎng)基的顏色會有差異，例如DMEM比1640顏色深一點。在培養(yǎng)細胞時，也可以根據(jù)培養(yǎng)基的顏色判斷細胞狀態(tài)。
微黃色的培養(yǎng)基為酸性，說明：

（1）細胞過量生長

（2）細菌污染

（3）培養(yǎng)箱中CO?濃度過高

紫色的培養(yǎng)基為堿性，說明：

（1）細胞生長極為緩慢，甚至沒長
（2）霉菌污染
（3）培養(yǎng)箱中CO?的濃度過低

幾乎是所有哺乳動物和昆蟲細胞所必需的氨基酸，用于合成蛋白質(zhì)，參與核酸代謝。它相比其他氨基酸更不穩(wěn)定，容易降解，降解的速率和程度與儲存溫度、時間和pH值有關(guān)。

5、非必需氨基酸NEAA：

所有的培養(yǎng)基配方都含有10種必需氨基酸以及半胱氨酸、谷氨酰胺和酪氨酸。在一些培養(yǎng)基中還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、脯氨酸和絲氨酸)可以減少細胞的代謝負擔，從而增加細胞增殖。

6、 丙酮酸鈉：

丙酮酸是糖酵解過程中的中間有機酸代謝物，可以輕易地進出細胞，可以為合成代謝過程提供能量來源和碳骨架。大多數(shù)培養(yǎng)基中丙酮酸鈉的最終濃度為1mM，但在L-15培養(yǎng)基中增加到5mM，方便在無CO?環(huán)境中使用。

二、常見的培養(yǎng)基添加因子

1、青霉素-鏈霉素（雙抗生素）：用于預(yù)防細胞污染
2、胰島素：作為細胞培養(yǎng)的添加劑，可促進細胞增殖、延長細胞壽命，增加蛋白和核酸的表達量。
3、胰島素-轉(zhuǎn)鐵蛋白-硒添加劑（ITS）：可降低多種細胞常規(guī)維持和低密度貼壁培養(yǎng)時所需的胎牛血清濃度。
4、地塞米松：一種抗炎糖皮質(zhì)素，對細胞存活、細胞信號傳導(dǎo)和基因表達具有一系列的影響。用于研究細胞凋亡、細胞信號傳導(dǎo)通路和基因表達。
5、Hydrocortisone：促進表皮上皮細胞和乳腺上皮細胞增殖生長,提高神經(jīng)膠質(zhì)細胞和成纖維細胞的克隆形成率。

6、白細胞介素2（IL-2）：IL-2作為T細胞生長因子，可增強NK細胞的細胞溶解活性，并促進B細胞產(chǎn)生免疫球蛋白。常用于NK92細胞的培養(yǎng)。

常見的問題

1、培養(yǎng)基使用效果不佳：應(yīng)定期確認培養(yǎng)基有效期，并確認是否使用細胞相應(yīng)的培養(yǎng)基，培養(yǎng)基使用不當會影響細胞狀態(tài)。例如，293T需用高糖DMEM培養(yǎng)，而THP-1則需要用RPMI 1640培養(yǎng)！

2、培養(yǎng)基使用時應(yīng)儲存于4oC并分裝，避免反復(fù)升溫加速谷氨酰胺的降解。

3、不同培養(yǎng)基由于成分不同，顏色也不盡相同，例如DMEM呈鮮紅色，而MEM呈粉紅色。

4、細胞培養(yǎng)過程中，可根據(jù)細胞培養(yǎng)基顏色變化，對培養(yǎng)狀態(tài)進行分析，當培養(yǎng)基顯著變橙色甚至黃色時，說明細胞代謝產(chǎn)生了大量酸性物質(zhì)，需及時更換新鮮的培養(yǎng)基。

5、培養(yǎng)基開封，或者培養(yǎng)皿/瓶從培養(yǎng)箱中取出時，由于和空氣發(fā)生氣體交換，顏色會變?yōu)樽霞t色，放到CO?培養(yǎng)箱中即可恢復(fù)pH值，顏色變?yōu)檎５孽r紅色。
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