小心翼翼还是养不好细胞？师兄说了一个让我惊呆的原因

细胞培养基成分复杂，包括盐类、糖类、维生素、氨基酸、代谢前体、生长因子、激素和微量元素。对这些物质的需求因细胞而有差异，这也导致大量的不同培养基配方出现。主要碳源物质通常是葡萄糖，有时也会使用半乳糖代替，这是因为半乳糖的代谢速度较慢。氨基酸（尤其是 L - 谷氨酰胺）和丙酮酸盐也可作为碳源。

除了营养成分，培养基也会帮助维持培养体系的 pH 和渗透压。pH 的维持依靠一种或多种缓冲液体系，最常见的包括 CO2/NaHCO3、磷酸盐和 HEPES 等，血清也可以作为完全培养基的缓冲液（文章末尾会送原装 ATCC 培养基，等不及的小伙伴可以直接拉到底部）。

细胞的存活和生长，需要 CO2 同时也会产生少量 CO2。在培养基中加入 CO2 可以与 HCO3⁻形成平衡，所以很多种类的培养基会通过 CO2/HCO3⁻ 体系平衡 pH。CO2 直接溶解在培养基中并形成 H2CO3。随着细胞代谢并产生更多的 CO2，培养基 pH 下降并导致下面的化学平衡向右移动：

H2O + CO2←→ H2CO3 ←→H+ + HCO3⁻

理想的 pH 范围是 7.2～7.4，可以通过补充 NaHCO3 和调节上层空气中的 CO2 水平来维持，化学过程如下：

H2O+CO2+NaHCO3←→H++ Na+ + 2HCO3⁻

组织培养时，细胞可能在开放体系中（培养基上层空气和培养箱中空气可以自由交换）生长，也可能在封闭体系中（培养基上层空气和培养箱中空气相互隔离）生长。培养基中的缓冲体系需要与这些培养方式匹配，否则细胞状态会由于代谢压力而变差。

在开放体系中培养细胞时，可通过控制空气湿度（可以减少培养基蒸发）和 CO2 的调节方式（如果培养基含 NaHCO3）来维持 pH。在开放体系中，需要含更高 NaHCO3 浓度的 Earle's 平衡盐溶液，并且由培养箱维持 5～10% CO2。通常，1.2～2.2g/L NaHCO3 配合 5% CO2，3.7 g/L NaHCO3 配合 10% CO2。精确的计量因培养基配方而不同。

除了 Leibovitz's L-15 (ATCC No.30-2008)，ATCC 所有培养基都要匹配 5% CO2。绝大多数 ATCC 培养基含 1.5g/L NaHCO3 以及额外的丙酮酸钠。而 Gibco Hyclone 很多品牌的培养基里都含有 3.7 g/L NaHCO3，因此应该匹配 10% CO2。

HEPES 和其他有机缓冲液可以有效调节培养基 pH，适用于多种细胞系。实际上，某些标准培养基配方包含 HEPES。但是，HEPES 可能会有毒性，尤其是对某些已分化细胞，所以使用前需首先评估其效果。

酚红可作为培养基的 pH 指示剂。酚红在低 pH 时显示黄色，在高 pH 时则显示紫色。绝大多数组织培养时，pH 为 7.4，应显示为微红色。

L - 谷氨酰胺是所有哺乳动物细胞和昆虫细胞的必需氨基酸。与其它氨基酸相比，L - 谷氨酰胺在液体培养基中更不稳定。因此，为了延长保质期，商品化的液体培养基中经常不添加 L - 谷氨酰胺。这种情况下，使用前要先无菌加入 L - 谷氨酰胺。由于在干燥状态下比较稳定，所以绝大多数干粉培养基中都已预添加 L - 谷氨酰胺。

所有培养基配方包含十种必需氨基酸，同时包括半胱氨酸、谷氨酰胺和酪氨酸。在一些培养基配方中包含其他非必需氨基酸 (丙氨酸，天冬酰胺，天冬氨酸，甘氨酸，谷氨酸，脯氨酸，丝氨酸)，降低了细胞的代谢负担，有利于细胞增殖。