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        pH值

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        pH值表達水中氫離子濃度,是水溶液中氫離子 (H + ) 濃度 (mol/L)的負對數:pH = -log 10 (H + ) 。它用于表示溶液的堿性或酸性,范圍為 0 到 14,pH 7 為中性,低于 7呈酸性,高于 7呈堿性。因為 pH 是對數函數,所以一個單位的 pH 變化(例如,7 到 6)表示該溶液中 H +濃度的 10 倍變化。

        pH 值會影響水中的大多數化學和生物過程。它是限制環境中物種分布的最重要的環境因素之一。不同的物種在不同的 pH 值范圍內繁盛,大多數水生生物的最佳 pH 值介于 6.5-8 之間,超出此范圍的 pH 波動或持續 pH 異常會給許多物種帶來生理壓力,并可能導致繁殖減少、生長減少、疾病或死亡,這最終會導致生物多樣性減少。即使 pH 值的微小變化也會改變生物群落組成,這是因為 pH 值會改變許多重金屬物(例如銅、氨)的化學狀態,從而改變它們的溶解度、運輸和生物利用度,這會增加金屬和營養物質對生物的接觸和毒性。不適當的 pH 值也會阻礙許多生物酶功能(例如光合作用和分解)以及它的的生態系統過程。導致酶的功能異常,失活或無效。

        pH值對細胞同樣很重要,它們只能在較窄的 pH 變化范圍內存活。每個細胞過程都有一個理想的 pH 值,細胞需要在非常窄范圍內的理想 pH 值,在該 pH 值下它發揮最佳作用。如果該過程偏離這個理想的 pH 值,可能會導致構象發生變化,從而損害功能,導致與極端溫度變化引起的影響一樣嚴重。如果該過程嚴重偏離理想的 pH 值,甚至會損壞 DNA 的二級結構、α-螺旋和 β-折疊片,導致不可逆的變性。 因此,為了使細胞生長良好,培養環境具有穩定的 pH 值至關重要。大多數哺乳動物細胞在 pH 值為 7.4 時感覺很舒服。轉化細胞系更喜歡 7.0 至 7.4 的略低 pH 值,而正常成纖維細胞系更喜歡 7.4 至 7.7 之間的微堿性 pH 值。

        許多原因,細胞培養物的 pH 值可能會超出最佳范圍。生長過密或生長過長的培養物會積聚酸性代謝物;代謝物的產生乳酸,以及低氧培養導致細胞產生乳酸,會降低pH值;快速生長的細菌或真菌的污染會使pH 值變得異常。

        細胞培養基通常包含氨基酸、鹽、維生素、其他物質和無機緩沖物質。為了讓細胞培養物生長,pH 值應平衡且穩定。pH 7.2–7.4 的起始值幾乎適用于所有細胞,緩沖介質是pH 值穩定最重要的關鍵因素,優質的緩沖介質是維持pH值穩定的最強有力的基石。

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