培養(yǎng)箱中的二氧化碳濃度通常設定為5%，這是因為許多哺乳動物細胞在體內生長時，處于類似的環(huán)境條件下。這種5%的二氧化碳濃度在體外培養(yǎng)中起到了關鍵的作用，主要原因如下：

1. pH值的維持

在細胞培養(yǎng)中，培養(yǎng)基的pH值是一個非常重要的參數(shù)，直接影響細胞的生長和代謝。培養(yǎng)基通常包含碳酸氫鹽緩沖系統(tǒng)，它能與二氧化碳發(fā)生反應生成碳酸，從而調節(jié)培養(yǎng)基的pH值。當二氧化碳濃度為5%時，培養(yǎng)基的pH值通常保持在7.2至7.4之間，這是大多數(shù)哺乳動物細胞生長的理想pH范圍。

如果二氧化碳濃度過低，培養(yǎng)基的pH值會上升，變得偏堿性；如果二氧化碳濃度過高，pH值則會下降，變得偏酸性。兩者都會對細胞的生長和功能產(chǎn)生負面影響。因此，5%的二氧化碳濃度可以很好地維持培養(yǎng)基的pH平衡，模擬體內的生理條件。

2. 模擬體內環(huán)境

哺乳動物細胞在體內通常暴露于約5%的二氧化碳濃度環(huán)境中，這個濃度是通過血液中的碳酸氫鹽緩沖系統(tǒng)自然維持的。為了在體外培養(yǎng)細胞時盡量模擬體內環(huán)境，培養(yǎng)箱設定了相同的5%二氧化碳濃度。這樣可以為細胞提供接近體內的生長環(huán)境，確保它們能夠正常增殖、分化和表達功能。

3. 促進細胞代謝

二氧化碳不僅僅是維持pH值的重要因素，它在細胞代謝過程中也起到關鍵作用。例如，二氧化碳是細胞進行有氧呼吸過程中產(chǎn)生的一種副產(chǎn)物，細胞需要適應一定的二氧化碳濃度來進行正常的代謝過程。此外，二氧化碳參與了許多細胞代謝途徑中的化學反應，包括糖酵解和脂肪酸合成。

在5%的二氧化碳環(huán)境下，細胞的代謝過程能夠更接近體內的狀態(tài)，這有助于研究者在體外條件下獲得更可靠和可重復的實驗結果。

4. 穩(wěn)定細胞環(huán)境

在培養(yǎng)過程中，溫度、濕度和氣體成分的穩(wěn)定性對于細胞的健康至關重要。5%的二氧化碳濃度不僅維持了培養(yǎng)基的pH平衡，還幫助穩(wěn)定整個培養(yǎng)環(huán)境。穩(wěn)定的二氧化碳濃度能夠避免因氣體成分波動導致的pH值和代謝狀態(tài)的變化，這對于長時間培養(yǎng)或連續(xù)實驗尤為重要。

總結

培養(yǎng)箱中設定5%的二氧化碳濃度是為了模擬哺乳動物細胞在體內的自然生長環(huán)境，特別是為了維持培養(yǎng)基的pH值在理想范圍內，確保細胞能夠在體外條件下正常生長和代謝。這個濃度是經(jīng)過廣泛實驗和實踐證明的最佳值，因此在大多數(shù)細胞培養(yǎng)實驗中被普遍采用。