細胞培養(yǎng)為什么需要二氧化碳

氣體是人體細胞培養(yǎng)生存必需條件之一，所需氣體主要有氧氣和二氧化碳。氧氣參與三羧酸循環(huán)，產(chǎn)生供給細胞生長增殖的能量和合成細胞生長所需用的各種成分。開放培養(yǎng)時一般把細胞置于95%空氣加5%二氧化碳混合氣體環(huán)境中。所以在密封的條件下，不能不用二氧化碳。

一般細胞培養(yǎng)液的pH在7.0-7.4之間。由于碳酸鹽pH緩沖系統(tǒng)是一種生理pH緩沖系統(tǒng)（它是人體血液中最重要的pH緩沖系統(tǒng)），大多數(shù)培養(yǎng)液用它來保持穩(wěn)定的pH。用粉末配制培養(yǎng)液時，常常需要加入一定量的碳酸氫鈉。對大多數(shù)以碳酸鹽作為pH緩沖系統(tǒng)的培養(yǎng)液而言，為了維持穩(wěn)定的pH，培養(yǎng)箱中的二氧化碳需要維持在2- 10%之間，以保持培養(yǎng)液中溶解的二氧化碳的濃度。同時細胞培養(yǎng)的器皿需要一定程度的透氣，以便于氣體的交換。

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細胞培養(yǎng)為什么需要CO2

CO2既是細胞代謝產(chǎn)物，也是細胞所需成分。細胞培養(yǎng)所用的培養(yǎng)箱一般為CO2培養(yǎng)箱。

一是：二氧化碳培養(yǎng)箱能夠?qū)囟取⒍趸紳舛群蜐穸忍峁┚_穩(wěn)定的控制，以便于其研究工作的進展；

二是：二氧化碳培養(yǎng)箱能夠?qū)ε囵B(yǎng)箱內(nèi)的微生物污染進行有效的防范，并且能夠定期消除污染，以保護研究成果，防止樣品損失。

那么是不是采用其他pH緩沖系統(tǒng)就不需要CO2培養(yǎng)箱了呢？

細胞培養(yǎng)的氣體環(huán)境一般是95%的空氣和5%的CO2。人們發(fā)現(xiàn)由于空氣中的二氧化碳濃度很低，如果細胞不在二氧化碳培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，培養(yǎng)液中的HCO3會被耗盡，這樣會影響細胞的正常生長。所以大部分動物細胞的培養(yǎng)，還是需要二氧化碳培養(yǎng)箱。

細胞培養(yǎng)液中常附加其他的pH緩沖系統(tǒng)，比如HEPES緩沖系統(tǒng),來增加pH緩沖能力。HEPES在pH7.2-7.4之間有很強的緩沖能力，當(dāng)透氣的培養(yǎng)器皿被拿到二氧化碳培養(yǎng)箱外面的時候，由于空氣中二氧化碳濃度很低，培養(yǎng)液中碳酸鹽緩沖系統(tǒng)就會失去效果，這時候HEPES緩沖系統(tǒng)就能繼續(xù)保持pH的穩(wěn)定。

為什么動物細胞培養(yǎng)用CO2培養(yǎng)箱，植物細胞不用？

通常來說，CO2培養(yǎng)箱主要用來模擬形成一個類似細胞在生物體內(nèi)的生長環(huán)境，例如提供適當(dāng)?shù)?/span>pH值、溫度、濕度等。二氧化碳不僅是細胞生長的必需成分，還與維持培養(yǎng)液的pH有關(guān)，刺激細胞呼吸。植物體細胞可以在離體的情況下增值分化，對二氧化碳的要求不高，一般空氣中的濃度就可以滿足，只需保證空氣新鮮干凈即可。而動物體細胞不行，所以動物體細胞需要二氧化碳培養(yǎng)箱，而植物體細胞可以不使用二氧化碳培養(yǎng)箱。

大多數(shù)細胞培養(yǎng)時為什么用5%CO2？

細胞培養(yǎng)中所用的培養(yǎng)箱一般稱為CO2培養(yǎng)箱，它的氣體環(huán)境是95%的空氣和5%的CO2。

CO2既是細胞代謝產(chǎn)物，也是細胞所需成分，它主要與維持培養(yǎng)液的pH有直接關(guān)系。動物細胞多數(shù)需要微堿性環(huán)境，pH為7.2～7.4，以不超出6.8～7.6為宜。在細胞培養(yǎng)過程中，隨著CO2釋放量的增多，培養(yǎng)基會變酸，因此常加入NaHCO3（與CO2溶于水后所形成的H2CO3構(gòu)成一個緩沖對）來調(diào)節(jié)pH.NaHCO3具有釋放CO2的傾向，加入CO2可以抑制這個反應(yīng)的進行。

培養(yǎng)箱中CO2濃度應(yīng)與培養(yǎng)液中NaHCO3濃度相平衡，如果培養(yǎng)箱中CO2濃度設(shè)定在5%，培養(yǎng)液中NaHCO3的加入量應(yīng)為1.97 g/L；如果CO2濃度維持在10%，則NaHCO3的加入量應(yīng)為3.95 g/L。

總之，細胞的培養(yǎng)中，氧氣、二氧化碳都是細胞生存的必要條件。氧氣參與細胞的三羧酸循環(huán)，為細胞生存、代謝與合成提供能量；二氧化碳既是細胞的代謝產(chǎn)物，是細胞生長的必需成分，又與維持培養(yǎng)液的pH有關(guān)。大多數(shù)細胞適宜的pH范圍往往是7.2—7.4。

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