現代生物技術均通過細胞作為載體來進行，無論是基因治療、干細胞、克隆技術都在細胞內進行的。細胞的生長需要一定的營養環境，用于維持細胞生長的營 養基質稱為培養基，即指所有用于各種目的的體外培養、保存細胞用的物質，就其本意上講為人工模擬體內生長的營養環境，使細胞在此環境中有生長和繁殖的能力。它是提供細胞營養和促進細胞生長增殖的物質基礎。細胞培養基其組成成分主要有：水、氨基酸、維生素、碳水化合物、無機離子及其他一些入核酸降解物、激 素等。
隨著動物細胞大規模培養技術的迅速發展，作為細胞培養領域中最基本的原料－細胞培養基的用量也迅速增加，被廣泛應用于細胞生物學科和醫學研究的各個 領域，如疫苗生產（人用疫苗如乙腦、狂犬、甲肝、乙肝、出血熱、麻疹等，獸用疫苗如口蹄、馬立克、偽狂犬等），基因藥物生產（如EPO、TPA等），臨床 用單抗（如抗人肝癌單抗、抗人肺單抗、WT3）等。
合成培養基是根據天然培養基的成分，用化學物質模擬合成、人工設計、配制的培養基。它有一定的配方，是一種理想的培養基。目前合成培養基多達10多 余種，有的培養基仍在不斷進行改良。早期組織培養是利用天然培養基，目前合成培養基已經成為一種標準化的商品，從最初的基本培養基發展到無血清培養基、無 蛋白培養基，并且還在不斷發展。合成培養基的出現極大的促進了組織培養技術的普及發展。
基本組分 基本培養基包括四大類物質：無機鹽、氨基酸、維生素、碳水化合物。
無機鹽：CaCl2 KCl MgSO4 NaCl NaHCO3 NaH2PO4。對調節細胞滲透壓、某些酶的活性及溶液的酸堿度都是必須的。
氨基酸：纈氨酸、亮、異亮、蘇、賴、色、苯丙、蛋、組、酪、精氨酸、胱氨酸(L型)。它們都是細胞用以合成蛋白質的必需原料，不能由其他氨基酸或糖 類轉化合成。除此之外，還需要谷氨酰胺(glutamine)。谷氨酰胺具有特殊的作用，對細胞的培養特別重要，能促進各種氨基酸進入細胞膜；它所含的氮 是核酸中嘌呤和嘧啶的來源，還是合成—磷酸腺苷、二磷酸腺甘和三磷酸腺苷的原料。細胞需要谷氨酰胺合成核酸和蛋白質，谷氨酰胺缺乏可導致細胞生長不良甚至 死亡。在配制各種培養液中都應補加一定量的谷氨酰胺。值得注意的是：谷氨酰胺在溶液中很不穩定，故4℃下放置1周可分解50%，使用中最好單獨配制，置 -20℃冰箱中保存，用前加入培養液中。
維生素：是維持細胞生長的一種生物活性物質，在細胞中大多形成酶的輔基或輔酶，對細胞代謝有重大影響。脂溶性維生素(A、D、E、K)常從血清中得 到補充。水溶性維生素包括牛物素、葉酸、煙酰胺、泛酸、吡哆醇、核黃素、硫胺素和B12。維生素C也是不可缺少的，對具有合成膠原能力的細胞更為重要。
碳水化合物：是細胞生命的能量來源，有的是合成蛋白質和核酸的成分。主要有葡萄糖、核糖、脫氧核糖和丙酮酸鈉等。體外培養動物細胞時，幾乎所有培養基或培養液中都以葡萄糖作為必含的能源物質。
葡萄糖和谷胺酰胺的合理使用：乳酸是葡萄糖不完全氧化的產物。研究表明，體外培養條件下95％的葡萄糖轉變為乳酸，這降低了營養物質的代謝效率，降 低培養基pH值，增加滲透壓。在氧氣供給不足的情況下，NADH轉運系統蘋果酸－天冬氨酸穿梭系統活性低而不能將糖酵解產生的NADH氧化磷酸化為 NAD+，細胞只得以降低能量需求的方式如激活乳酸脫氫酶將糖酵解產生的丙酮酸與NADH反應生產乳酸和NAD+，從而保證了糖酵解的順利進行。另一個可 能的解釋是連接糖酵解與TCA循環的特異性酶如丙酮酸脫氫酶復合物、磷酸丙酮酸羧化酶激酶和丙酮酸羧化酶活性低下，直接導致糖酵解與TCA循環的失衡。因 此體外培養條件下，葡萄糖主要經糖酵解降解，產生過量的乳酸。減少乳酸生產最常用的方法是限制培養基中葡萄糖的含量，但葡萄糖含量過低可造成細胞營養供應 不足，細胞生長抑制。該方法需要對葡萄糖的消耗與需求、乳酸的生產速率以及目的蛋白的表達量等參數進行綜合考慮方可應用。
在目前常用的培養基中，葡萄糖和谷胺酰胺是體外培養動物細胞的主要能源，其能量代謝通路與體內完全不同，表現為葡萄糖主要經糖酵解途徑為細胞提供能量，谷胺酰胺大部分通過不完全氧化途徑，另一小部分通過完全氧化為細胞供能。因此，適當的調整細胞內的代謝途徑，使之能促進細胞的快速生長和產物合成，同 時減少代謝抑制物的生成是行之有效的一種策略。
許多動物細胞如CHO、BHK和雜交瘤細胞對營養物質葡萄糖和谷氨酰胺的消耗利用很快。然而對于細胞生長而言，二者的快速利用并非細胞必需；相反相 當一部分轉化為代謝廢物乳酸和氨，以及一些非必需氨基酸如丙氨酸，脯氨酸。其中，乳酸和氨是兩種主要代謝廢物，其積累可影響細胞生長以及產品質量。減少這兩種代謝產物的積累，是大規模細胞培養技術研究的重要方向。
培養基幾種重要成分詳情總結如下：
葡萄糖
選擇高糖還是低糖培養基？
?根據不同細胞類型選擇
通常原代細胞、干細胞使用低糖培養基
永生細胞系等病理狀態的細胞使用高糖培養基，高糖培養基可以滿足腫瘤細胞等非生理狀態細胞的體外培養需求
丙酮酸鈉
?作用：葡萄糖不足時為細胞提供碳源；直接進入三羧酸循環，可以被快速利用
?什么情況下添加丙酮酸鈉？（1）之前培養條件已含有丙酮酸鈉 （2）代謝旺盛的細胞
丙酮酸鈉的貯存液濃度一般為50mM，-20℃保存，培養基中的終濃度為1mM.
酚紅
?pH值指示劑--培養基顏色的變化幫助細胞培養者判斷是否需要換液等操作。
?什么情況下建議選擇無酚紅培養基？
酚紅還可以模擬固醇類激素的作用（特別是雌激素），涉及到激素和誘導的實驗，建議選用無酚紅培養基
HEPES
?作用：(1)穩定pH值 ；（2）本身沒有營養價值，會提高滲透壓，并降低酚紅對pH值的指示作用
?什么情況下需要加HEPES？
（1）培養條件pH波動劇烈；（2）細胞對pH敏感
谷氨酰胺
幾乎所有的細胞對谷氨酰胺都有較高的要求。谷氨酰胺脫掉氨基后，可作為培養細胞的能量來源，參與蛋白質的合成和能量代謝。在缺少谷氨酰胺時，細胞生長不良而死亡。所以，各種培養液中都含有較大量的谷氨酰胺。
正確使用，一般不需要補加，如：4℃避光保存；分裝，不要反復預熱。
NaHCO3
?作用：與CO2一起形成緩沖系統，保持培養基PH值穩定。
常用動物哺乳動物細胞培養基：
下期預告~
如何挑選合適的培養基？