細(xì)胞培養(yǎng)基必須含有充分的營養(yǎng)物質(zhì)，才能滿足新細(xì)胞合成、細(xì)胞代謝等生化反應(yīng)所需要的物質(zhì)和能量。細(xì)胞培養(yǎng)基的主要成份是水、氨基酸、維生素、碳水化合物、無機(jī)鹽和其它一些輔助營養(yǎng)物質(zhì)等。此外，還可能含有血清、血清替代成分、pH指示劑等。 
　　細(xì)胞培養(yǎng)基的基本組分：
　　一、水：
　　水是細(xì)胞的主要成份，也是細(xì)胞賴以生存的主要環(huán)境。細(xì)胞培養(yǎng)液中90%以上的成份是水。細(xì)胞對水的品質(zhì)非常敏感，水的品質(zhì)將直接影響細(xì)胞培養(yǎng)的效果。而水中通常含有重金屬、氯、磷、有機(jī)物、熱原等污染物，細(xì)胞培養(yǎng)用水須經(jīng)過純化，品質(zhì)應(yīng)符合中國藥典注射用水標(biāo)準(zhǔn)或者超純水的標(biāo)準(zhǔn)。
　　二、能源和碳源：
　　能源和碳源是用于維持細(xì)胞生命和支持細(xì)胞生長，主要包括糖、糖酵解的產(chǎn)物和谷氨酰胺，其他氨基酸是次要的能源和碳源物質(zhì)。細(xì)胞能夠利用的糖類主要是六碳糖，目前大多體外培養(yǎng)時(shí)選取葡萄糖作為細(xì)胞的主要碳源和能量來源，因此細(xì)胞培養(yǎng)基中基本都含有葡萄糖，含量一般為5～25mmol/L。
　　在葡萄糖濃度較高時(shí)，細(xì)胞主要通過擴(kuò)散作用吸收葡萄糖，細(xì)胞膜內(nèi)外的葡萄糖濃度梯度是細(xì)胞吸收葡萄糖的動(dòng)力；在葡萄糖濃度較低時(shí)，主要由鈉離子推動(dòng)的高親和性轉(zhuǎn)運(yùn)過程使細(xì)胞攝取葡萄糖。葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞后參與糖酵解、核酸代謝、糖原合成、能量代謝以及一些氨基酸的合成。與體內(nèi)的能量供應(yīng)途徑不同，體外培養(yǎng)時(shí)，一定的濃度范圍條件下，葡萄糖主要經(jīng)糖酵解循環(huán)轉(zhuǎn)化成乳酸來為細(xì)胞提供能量。
　　三、氮源（氨基酸）：
　　氨基酸在細(xì)胞內(nèi)的重要生理作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
　　1、是蛋白質(zhì)的基本組成單位，用于合成蛋白質(zhì)和多肽；
　　2、可用于合成某些具有重要生理作用的含氮化合物，如核酸、尼克酰胺等；
　　3、某些氨基酸還具有獨(dú)特的生理作用，如甘氨酸參與生物轉(zhuǎn)化作用，丙氨酸和谷氨酰胺參與細(xì)胞內(nèi)氨的運(yùn)輸?shù)龋?br />　　4、可轉(zhuǎn)變成糖類和脂肪，參與氧化供能。　
　　四、維生素:
　　維生素是維持細(xì)胞生長的生物活性物質(zhì)，在細(xì)胞代謝中起調(diào)節(jié)及控制作用。維生素可分為水溶性和脂溶性兩類，水溶性維生素主要包括泛酸、維生素B12、葉酸、煙酰胺、吡哆醛、硫胺素、核黃素、維生素C、膽堿、肌醇等；脂溶性維生素主要包括維生素A、D、 E、K等；有的培養(yǎng)液中還直接采用ATP和輔酶A；大部分培養(yǎng)基中還有生物素。
　　五、無機(jī)鹽：
　　無機(jī)鹽是細(xì)胞維持生命活動(dòng)所不可缺少的營養(yǎng)成分，主要有Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl－、PO43—、SO42—、HCO3－等，主要作用為維持細(xì)胞培養(yǎng)液滲透壓平衡，參與細(xì)胞的代謝活動(dòng)。此外，通過提供鈉，K+和Ca2+，幫助細(xì)胞調(diào)節(jié)細(xì)胞膜功能。Na+是細(xì)胞外液中主要的陽離子，對維持滲透壓的恒定有決定性的作用，還與Cl－共同參與生物電活動(dòng)、維持水平衡和酸堿平衡等。K+主要分布在細(xì)胞內(nèi)液，對于激活某些酶是必需的，并在調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的酸堿平衡上也有極重要意義。
　　六、其他添加成分：
　　在低血清、無血清細(xì)胞培養(yǎng)基中，為滿足細(xì)胞生長增殖需要，常常添加一些成份：蛋白質(zhì)、多肽、核苷、嘌呤、檸檬酸循環(huán)的中間產(chǎn)物、脂類、及一些血清替代因子等。其中蛋白質(zhì)具有重要的作用，動(dòng)物細(xì)胞對許多物質(zhì)的攝取需要借助蛋白質(zhì)的傳遞作用，如白蛋白、傳遞蛋白、貼壁蛋白等能夠攜帶脂肪酸、激素、礦物質(zhì)等促進(jìn)細(xì)胞生長。轉(zhuǎn)鐵蛋白是一種重要的傳遞蛋白，能夠結(jié)合鐵，促進(jìn)細(xì)胞對鐵離子的吸收，并具有解毒作用，其促生長作用可能與其具有生長因子的功能有關(guān)。胰島素可促進(jìn)細(xì)胞對葡萄糖和氨基酸的利用，商業(yè)化中一些生長因子以重組蛋白形式添加到培養(yǎng)基中，主要用來刺激細(xì)胞增殖，并可促進(jìn)糖元和脂肪酸的合成。乙醇胺是一種重要的刺激細(xì)胞生長的化合物，是腦磷酸的合成前提。
　　七、保護(hù)劑：
　　細(xì)胞保護(hù)劑是保護(hù)細(xì)胞免受滲透壓變化、剪切力、氧化及氣泡作用等引起的損傷的物質(zhì)。在使用生物反應(yīng)器培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞時(shí)，細(xì)胞易被機(jī)械攪拌和通氣鼓泡產(chǎn)生的流體剪切力和氣泡作用所傷害甚至破損死亡。為降低這種損傷，除優(yōu)化生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝外，可在細(xì)胞培養(yǎng)液中添加一些保護(hù)劑。其主要是通過改變細(xì)胞培養(yǎng)基物性或是對細(xì)胞具有保護(hù)作用的物質(zhì)，常用的種類有血清、白蛋白、聚已二醇（PEG）、非離子性表面活性劑PluronicF68或是其他一些高分子聚合物等。
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