學生避不開的坑(一)—細胞全能性

學生避不開的坑(一)—細胞全能性

細胞全能性是一個深刻的話題~全能大致就是“幹啥都行~”

在生物體中,幾乎每個細胞都含有全套的遺傳物質,在一定的條件下,就可以把這個細胞培育生成一個新的生物,比如“植物組織培養”就是這樣,這兩個生物的遺傳信息完全一樣,這個過程,就被稱之為全能性的表現,我們一般把全能性稱為一種潛能。

聽起來看似雲淡風輕,實則暗潮洶湧,那用類似的方法是不是可以培養出一個一模一樣的自己呢?很多影視作品都對此做了非常前衛的猜測,但是,其實不同生物,不同細胞的全能性表達有很大不同,有些細胞就完全沒有全能性,比如人的成熟紅細胞,裡面就沒有遺傳物質,就根本談不上全能性的問題了。

第一個坑:全能性的擴展定義

舊教材裡稱全能性的體現必須是有一個分化了的細胞長成一個能獨立生存的個體,而新教材對此定義增加了一個並列的定義,說全能性的體現除了成長為一個獨立個體外還可以是分化為任何組織細胞,這兩個都算是全能性的體現。那麼問題就來了,分化為任何組織細胞和發育為完整個體是一回事嗎?從含義上看,要發育成一個完整個體必須具有分化為任何組織細胞的能力,但是其實只有早期的胚胎細胞(或更早的細胞,如受精卵)可以分化為任何細胞,一般的幹細胞的分化能力很強,但並不能分化為任何細胞,比如干細胞就不能分化為更早期的胚胎幹細胞,因此一般的幹細胞分化能力強,但還沒強到長成一個獨立個體地步,也不能分化為任何組織細胞,我們稱一般幹細胞為多能性,而非全能性。其實,在自然狀態下,一個細胞要能分化為任何組織細胞,幾乎就只有受精卵或桑葚胚之前未分化的細胞具有,一旦開始分化,細胞的全能性就會逐漸受到限制。當然,這個拓展定義其實把全能性定義的範圍拓寬了,就是說不一定要發育成一個完整個體,只要可以分化成任何組織細胞也算全能性體現,比如對早期卵裂期的細胞定向培養,也可以分化為任何組織細胞。也是全能性的一種體現。

第二個坑:細胞核的全能性

細胞最基本的結構就是有細胞核和細胞質了,當然最外層還有細胞膜,這三個結構裡,所佔空間最大就是細胞質了,細胞質還是細胞代謝的中心,因此,細胞的全能性強弱很大程度上是由細胞質決定的,細胞質的磷酸,氫離子等諸多物質都會限制細胞核裡遺傳信息的表達,如果去掉細胞質的束縛,理論上,細胞核裡的遺傳物質就可以比較自由的表達,因此,我們拿細胞核移植可以做出來克隆羊,拿整個細胞卻不行,因此,說體細胞的細胞核具有全能性,但是一般體細胞不具有全能性,關鍵就是細胞質嚴重束縛的細胞遺傳物質的自由表達,使體細胞的全能性喪失了。

第三個坑:細胞的全能性的相對性

從全能性強弱的比較來看,一般來講,受精卵全能最大,其次是胚胎幹細胞,再次是體細胞,但是這個首先要看是哪種生物,比如單細胞生物,就不存在什麼體細胞和胚胎幹細胞的說法,還有些比如蜜蜂,孤雌生殖,有時候就不存在受精卵,卵細胞就可以發育成一個完整的個體,因此細胞全能性的高低其實是針對某種生物的相對比較,不能在拋開物種的限制加以比較,有些生物的生殖就不通過受精卵,又何談受精卵的全能性最高呢?


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