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细胞培养基pH值对细胞的影响

 更新时间:2023-03-28 点击量:949
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、CO₂:细胞需要少量的二氧化碳来维持生长。

在培养基中,溶解的CO₂与碳酸氢盐离子处于平衡状态,许多培养基利用了这种CO₂/碳酸氢盐反应来缓冲培养基的pH值。CO₂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CO₂,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CO₂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CO₂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CO₂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CO₂培养箱中即可恢复pH值,颜色变为正常的鲜红色。
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