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。
封闭体系中的CO2水平是由细胞代谢调节的。培养容器必须密封（如拧紧细胞瓶盖）以保存细胞产生的CO2。因此，与开放体系相比，封闭体系可以对细胞提供更多的保护以避免污染，对培养箱的要求也更低。封闭体系使用的缓冲体系通常基于Hank's液，该体系的NaHCO3水平较低。
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。
有些情况下，研究人员会向培养容器中连续充入过滤除菌并含5% CO2的空气，然后严格密封并放置在干燥且无CO2的培养箱中。实际上，这时培养基也是处于开放系统中。
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