血清为天然培养基中最为重要和在组织培养中最常使用的天然培养基。血清之所以成为培养中不可少的成分，主要因为血清中含有很多种不可缺少的能维持细胞生长增殖的成分。在按人体内成分模拟制成的合成培养基中，细胞所需成分虽相当齐全，但仍然缺少很多能影响细胞增殖和各种生物学性状的未知成分，故只有补充血清后，细胞才能更好地生长增殖和进行一定的功能活动。因此当前血清仍然为培养细胞中不可缺少的天然培养基。那么血清的主要成分及其作用都有哪些呢？

1.蛋白质：虽然蛋白质是血清的主要成分，但许多蛋白质的功能在体外情况下所剩无几，而有几种有关的蛋白质可能是需要的，例如携带矿物质、脂肪酸、激素的蛋白。已知可满足这些需求的蛋白质有：白蛋白，它作为脂类或矿物质及球蛋白的一种携带者；纤连蛋白（冷不溶性球蛋白），它可促进细胞贴壁；α2-巨球蛋白，它是胰酶的抑制剂。此外，胎儿血清中的胎球蛋白可增进细胞的贴附；转铁蛋白可结合铁离子，使其毒性减小而具有生物可利用性。其他一些未知的蛋白质对于细胞的贴附和生长可能也是必需的。蛋白质还可增加培养基的成泡性，在吹打和搅拌时可减少切力，可能还会增加培养基的缓冲力。

2.生长因子：自然凝集得到的血清比用物理方法（离心）去除细胞的血浆刺激细胞增殖的效果更好。这种刺激效果的增加是由于凝集过程中血小板生长因子(PDGF)的释放。PDGF是具有有丝分裂原活性的多肽家族中的一员，可能是血清中的主要生长因子。PDGF刺激成纤维细胞和神经胶质细胞的生长，而其他血小板生成因子，如TGF-3，可能会抑制其生长或者促进上皮类细胞的分化。
其他生长因子，如成纤维细胞生长因子(FCFs)、表皮细胞生长因子(ECF)、内皮细胞生长因子如血管内皮细胞生长因子(VECF)和Angiogenin，胰岛素样生长因子ICF-Ⅰ和IGF-Ⅱ，都已从完整组织或培养过细胞的培养基中分离得到，各自具有不同程度的特异性，它们可能存在于血清中，但含量非常少。现在，许多生长因子都以重组蛋白的形式实现了商业化，有些还有长效类似物(long-form analogues)，可增加有丝分裂原的活性和稳定性。

3.激素：胰岛素可促进细胞对葡萄糖和氨基酸的摄取，这可能是由于具有有丝分裂原的作用从而产生这一特性或增加了ICF-Ⅰ受体的活性。IGF-Ⅰ和ICF-Ⅱ可结合于胰岛素受体，但它们也有自己的特异性受体，而胰岛素与这些受体的亲和力很低，IGF-Ⅱ也可刺激葡萄糖的摄取。血清中含有生长激素，特别是胎儿期的血清，生长激素与促生长因子(IGFs)结合可能具有有丝分裂原的效果。血清中还有含量不等的氢化可的松，特别是在胎牛血清中，它可促进细胞的附着和增殖，但在特定的条件下（如高细胞密度）可能使细胞静止，还能够诱导细胞的分化。

4.营养物及代谢物：血清可能还含有氨基酸、葡萄糖、酮酸、核苷及其他一些营养物质和中间代谢物，对于成分简单的培养基，这些物质可能很重要；而对于那些成分复杂的培养基，特别是含有高浓度氨基酸和其他补充物的培养基，这些物质就不那么重要了。

5.脂类：血清中含少量脂肪酸、亚油酸、油酸、乙醇胺和磷酸一乙醇胺，它们通常结合于蛋白质如白蛋白上。

6.矿物质：血清替代实验表明微量元素及铁、铜、锌都可能结合于血清蛋白质。McKeehan等已证实血清中的硒是细胞培养所需求的，它可能作为谷胱甘肽(GSH)合成酶的辅助因子有助于消除自由基的毒性。

7.抑制物：血清中可能也含有抑制细胞增殖的物质，其中一些可能是血清制备过程的产物（例如，来源于过滤之前污染的细菌毒素或抗体，其含有γ-球蛋白的片段能够与培养细胞的表面结合位点产生交叉反应），而另一些是生理上的非生长调节因子，例如TGF-β。热灭活可去除血清中的一些物质，减少免疫球蛋白的细胞毒性而不破坏多肽生长因子，但也可能去除一些较不稳定的成分，因而并不总是比未处理的血清安全。