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牛血清是一種成分復雜的混合物，其大部分成分已為人所知，但還有一部分仍不清楚，而且血清的組成及含量通常隨供血動物的性別、年齡、生理條件和營養條件不同而存在差異。牛血清主要成分有以下幾類。

蛋白質類

包括白蛋白、球蛋白、α-巨球蛋白（抑制胰蛋白酶的作用）、胎球蛋白（促進細胞附著）、轉鐵蛋白（能結合鐵離子，減少其毒性和被細胞利用）、纖維粘連素（促進細胞附著生長）等；

多肽類

主要是一些促進細胞生長和分裂的生長因子，主要的生長因子是血小板生長因子，還有成纖維細胞生長因子、表皮細胞生長因子、神經細胞生長因子等，雖然在血清中含量很少，但對細胞的生長和分裂也起著重要作用；

激素類

激素對細胞的作用是多方面的。包括：

胰島素：促進細胞攝取葡萄糖和氨基酸，與促細胞分裂有關；

類胰島素生長因子：能與細胞表達的胰島素受體結合，從而有胰島素同樣的作用：

促生長激素：促進細胞增殖的效應；

氫hua可的松：血清中含有微量該成分，它可能具有促細胞貼附和增殖作用。但有人證明，血清中 的氫hua可的松，在細胞密度較高時可能有抑制細胞生長和誘導細胞發生分化的作用。

其他成分

如氨基酸、葡萄糖、微量元素等。在合成培養基中這些成分的作用并不明顯，與蛋白相結合的微量元素對細胞生長起促進作用。