(1)溫度

溫度過(guò)低時(shí)細(xì)胞生長(zhǎng)緩慢甚至不生長(zhǎng)。利用冷凍保藏細(xì)胞可保持細(xì)胞的原有分裂分化能力。溫度過(guò)高導(dǎo)致細(xì)胞死亡。這主要是由酶和蛋白質(zhì)所需要的zui適溫度決定的。多數(shù)生物大分子遇到高溫后容易導(dǎo)致空間結(jié)構(gòu)改變或者喪失(變性)。細(xì)胞膜遇到高溫后容易變態(tài)。在自然界，既有耐高溫的細(xì)胞，也有耐低溫的細(xì)胞。在情況下生長(zhǎng)的生物對(duì)付環(huán)境的機(jī)制研究在生物進(jìn)化和農(nóng)業(yè)、環(huán)保、發(fā)酵工業(yè)中意義重大。

(2)pH

過(guò)酸或過(guò)堿可導(dǎo)致細(xì)胞死亡。這主要與蛋白質(zhì)的變性和細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)受損有關(guān)。

(3)滲透壓

細(xì)胞內(nèi)外可溶于水的物質(zhì)比例和種類(lèi)決定細(xì)胞的膨脹與收縮程度，因?yàn)榧?xì)胞膜是半透膜，只允許對(duì)自己有利的物質(zhì)通過(guò)。同一物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)外的分布的數(shù)量不同，當(dāng)某一種極溶于水的物質(zhì)在細(xì)胞外濃度過(guò)大時(shí)，有可能導(dǎo)致細(xì)胞干癟死亡，這些物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)過(guò)多時(shí)導(dǎo)致細(xì)胞過(guò)量吸水膨脹。細(xì)胞膜調(diào)節(jié)滲透壓的能力是有限的。

(4)營(yíng)養(yǎng)物

營(yíng)養(yǎng)物和水一起，又叫細(xì)胞培養(yǎng)液，培養(yǎng)液中含有細(xì)胞增殖和生長(zhǎng)所需要的各種物質(zhì)。營(yíng)養(yǎng)物包括：N 源、C源，這些物質(zhì)與提供能量有關(guān);無(wú)機(jī)鹽、維生素、激素，這些物質(zhì)與代謝調(diào)節(jié)控制有關(guān)。細(xì)胞培養(yǎng)液的設(shè)計(jì)一直是細(xì)胞離體培養(yǎng)技術(shù)的關(guān)鍵。理想的細(xì)胞培養(yǎng)液可以同時(shí)解決細(xì)胞離體培養(yǎng)所需要的pH、滲透壓、營(yíng)養(yǎng)物、調(diào)節(jié)物質(zhì)的全部需要。在干細(xì)胞分化研究與應(yīng)用中，關(guān)鍵是找到一種使干細(xì)胞分化成為所需細(xì)胞和組織的營(yíng)養(yǎng)液。相同的人干細(xì)胞，放在不同的營(yíng)養(yǎng)液中分化培養(yǎng)出人的各種臟器，這個(gè)昔日的夢(mèng)想已經(jīng)開(kāi)始成為現(xiàn)實(shí)。植物細(xì)胞的組織培養(yǎng)技術(shù)已經(jīng)基本完善配套。名貴花卉、中草藥、脫毒馬鈴薯、組織培養(yǎng)蓮菜苗等植物細(xì)胞與組織培養(yǎng)技術(shù)的不斷完善，特別是由于組織培養(yǎng)液的商品化已經(jīng)被廣大農(nóng)民普遍接受。

(5)水

水是細(xì)胞需要數(shù)量zui大的物質(zhì)，不同的物種、不同部位、不同生長(zhǎng)期的細(xì)胞含水量差別相當(dāng)大。干旱植物細(xì)胞的含水量高達(dá)90%。水的需求量一般隨同細(xì)胞培養(yǎng)液一起考慮。

(6)無(wú)菌條件

體外細(xì)胞培養(yǎng)僅僅是對(duì)所需的細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，但環(huán)境中(如空氣)有各種其他微生物，必須對(duì)所需細(xì)胞進(jìn)行無(wú)雜菌的隔離培養(yǎng)。無(wú)菌條件是細(xì)胞離體培養(yǎng)zui基本的條件。

(7)光

植物細(xì)胞和少數(shù)細(xì)菌需要利用光進(jìn)行光合作用。

(8)氣體

動(dòng)物細(xì)胞需要不斷供給氧氣和排除二氧化碳，植物細(xì)胞與此相反。

二氧化碳的作用：調(diào)節(jié)pH，有緩沖作用，沒(méi)有刺激動(dòng)物細(xì)胞呼吸的功能

一、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的特殊條件

在所有的細(xì)胞離體培養(yǎng)中，zui困難的是動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)。下面是它所需要的特殊條件。

(1)血清：動(dòng)物細(xì)胞離體培養(yǎng)常常需要血清。zui常用的是小牛血清。血清提供生長(zhǎng)必需因子，如激素、微量元素、礦物質(zhì)和脂肪。有一天人們真正學(xué)會(huì)了配制和血清一樣的培養(yǎng)液，那時(shí)血清才可被取代。在這里，血清等于是動(dòng)物細(xì)胞離體培養(yǎng)的天然營(yíng)養(yǎng)液。

(2)支持物：大多數(shù)動(dòng)物細(xì)胞有貼壁生長(zhǎng)的習(xí)慣。離體培養(yǎng)常用玻璃，塑料等作為支持物。

(3)氣體交換：二氧化碳和氧氣的比例要在細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中不斷進(jìn)行調(diào)節(jié)，不斷維持所需要的氣體條件，每一次開(kāi)箱操作后的快速恢復(fù)對(duì)設(shè)備的要求可想而知有多難?由此決定了動(dòng)物細(xì)胞離體培養(yǎng)設(shè)備要求高、投資大。

二、植物細(xì)胞培養(yǎng)的特殊條件

(1)光照：離體培養(yǎng)的植物細(xì)胞對(duì)光照條件不甚嚴(yán)格，因?yàn)榧?xì)胞生長(zhǎng)所需要的物質(zhì)主要是靠培養(yǎng)基供給的。但光照不但與光合作用有關(guān)，而且與細(xì)胞分化有關(guān)，例如光周期可對(duì)性細(xì)胞分化和開(kāi)花調(diào)控作用，所以以獲得植株為目的的早期植物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中，光照條件特別重要。以植物細(xì)胞離體培養(yǎng)方式獲得重要物質(zhì)，如藥物的過(guò)程，植物細(xì)胞大多是在反應(yīng)器中懸浮培養(yǎng)。

(2)激素：植物細(xì)胞的分裂和生長(zhǎng)特別需要植物激素的調(diào)節(jié)，促進(jìn)生長(zhǎng)的生長(zhǎng)素和促進(jìn)細(xì)胞分裂的分裂素是zui基本的激素。植物細(xì)胞的分裂，生長(zhǎng)，分化和個(gè)體生長(zhǎng)周期都有相應(yīng)的激素參與調(diào)節(jié)。和動(dòng)物細(xì)胞相比，植物細(xì)胞離體培養(yǎng)對(duì)激素要求的原理已經(jīng)了解，其應(yīng)用技術(shù)也已相當(dāng)成熟，已經(jīng)有一套廣泛作為商品使用的培養(yǎng)液。同時(shí)解決了植物細(xì)胞對(duì)水、營(yíng)養(yǎng)物、激素、滲透壓、酸堿度、微量元素等的需求。

三、微生物細(xì)胞培養(yǎng)的特殊條件

微生物多為單細(xì)胞生物，野生生存條件比較簡(jiǎn)單。所以微生物人工培養(yǎng)的條件比動(dòng)植物細(xì)胞簡(jiǎn)單得多。其中厭氧微生物培養(yǎng)比好氧微生物復(fù)雜，因?yàn)閲?yán)格厭氧需要維持二氧化碳等非氧的惰性氣體濃度，而好氧微生物則只需要通過(guò)不斷攪拌提供無(wú)菌氧氣。微生物對(duì)培養(yǎng)條件要求不如動(dòng)植物細(xì)胞那樣苛刻，玉米漿、蛋白胨、麥芽汁、酵母膏等成為良好的微生物天然培養(yǎng)基。對(duì)于一些特殊微生物的營(yíng)養(yǎng)條件要求，可以在這些天然培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上額外添加。