高中生物 第2课时 细胞的全能性备课资料 苏教版

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1、细胞的全能性备课资料1.细胞全能性受精卵及早期的胚胎细胞都是具有全能性的细胞。植物的体细胞在适宜的条件下可培育成正常的植株，这不仅是细胞全能性的有力证据，而且也广泛地应用在植物基因工程的实践中。然而动物细胞特别是高等动物细胞随着胚胎的发育，细胞逐渐丧失了发育成个体的能力，仅具有分化成有限细胞类型及构建组织的潜能，这种潜能称为多潜能性。一般情况下，在整个发育过程中，细胞分化潜能逐渐受到限制而变窄，即由全能性细胞转化为多能或单能干细胞。但是对于细胞核而言，却始终保持其分化的全能性。科学家用有限分化细胞的细胞核进行移植实验，证明了细胞核的全能

2、性，实验显示在分化过程中，绝大多数细胞均保持其完整的基因组或染色体组不变。近年来，在体外由胚胎干细胞诱导分化成造血细胞、神经细胞、肌肉细胞，以及神经干细胞可诱导分化成各种血细胞等一系列的研究结果，不仅加深了对细胞全能性和细胞分化机制的了解，而且在细胞治疗及用于组织与器官移植的组织工程的研究与实践中都具有重要意义。2.全能性、多能性和单能性受精卵能够分化出各种细胞、组织，形成一个完整的个体，所以把受精卵的分化潜能称为全能性（totipotent）。随着分化发育的进程，细胞逐渐丧失其分化潜能。从全能性到多能性，再到单能性，最后失去分化潜能成

3、为成熟定形的细胞。植物的枝、叶、根都有可能长成一株完整的植株，细胞培养的结果也证明即使高度分化的植物细胞也可以培养成一个完整的植株，因此可以说绝大多数植物细胞具有全能性。成熟动物细胞显然不具备全能性。其原因并非在细胞核而在细胞质，如大量的核移植实验证实，分化细胞的核仍保留完整的基因组DNA。我国发育生物学家童第周1978年成功地将黑斑蛙成熟的细胞核移入去核的受精卵细胞内，培育出了蝌蚪。20世纪60年代的爪蟾和80年代小鼠的核移植，90年代末多利羊的诞生都证明了分化细胞具有完整的基因组DNA。在人的一生中，皮肤、小肠和血液等组织需要不断地

4、更新，这个任务是由干细胞完成的。干细胞是一类具有分裂和分化能力的细胞。多能干细胞可以分化出多种类型的细胞，但它不可能分化出足以构成完整个体的所有细胞，所以多能干细胞的分化潜能称为多能性（pluripotent）。单能干细胞来源于多能干细胞，具有向特定细胞系分化的能力，也称为祖细胞（progenitor）。3.干细胞的特点干细胞具有以下生物学特点：①终生保持未分化或低分化特征；②在机体中的数目、位置相对恒定；③具有自我更新能力；④能无限制的分裂增殖；⑤具有多向分化潜能，能分化成不同类型的组织细胞，造血干细胞、骨髓间充质干细胞、神经干细胞等

5、成体干细胞具有一定的跨系，甚至跨胚层分化的潜能；⑥分裂的慢周期性，绝大多数干细胞处于G0期；⑦通过两种方式分裂，即称分裂和不对称分裂，前者形成两个相同的干细胞，后者形成一个干细胞和一个祖细胞。根据干细胞的分化能力，可以分为全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞。全能干细胞可以分化为机体内的任何一种细胞，直至形成一个复杂的有机体。多能干细胞可以分化为多种类型的细胞，如造血干细胞可以分化为12种血细胞。有些文献中将分化潜能更广的细胞叫做多潜能干细胞（pluripotentstemcell），如骨髓间充质干细胞，而把向某一组织类型细胞分化的干细胞

6、叫做多能干细胞（multipotentstemcell），如前面提到的造血干细胞。单能干细胞只能分化为一种类型的细胞，而且自我更新能力有限。4.胚胎干细胞根据个体发育过程中出现的先后次序不同，干细胞又可分为胚胎干细胞和成体干细胞。胚胎干细胞（embryonicstemcells，ESC）是指从胚胎内细胞团或原始生殖细胞筛选分离出的具有多能性或全能性的细胞，此外也可以通过体细胞核移植技术获得。ESC能表达POU家族的转录因子Oct3/4；在移植后能形成的畸胎瘤，在体外适当条件下能分化为代表三胚层结构的体细胞。ESC的用途主要有：①克隆动物

7、，由体细胞作为核供体进行克隆动物生产，虽然易于取材，但克隆动物个体中表现出严重的生理或免疫缺陷，而且多为致命性的；②转基因动物，以ESC细胞作为载体，可大大加快转基因动物生产的速度，提高成功率；③组织工程，人工诱导ESC定向分化，培育出特定的组织和器官，用于医学治疗。5.再生狭义地讲，再生指生物的器官损伤后，剩余的部分长出与原来形态功能相同的结构的现象，如壁虎的尾、蝾螈的肢、螃蟹的足，在失去后又可重新形成，海参可以形成全部内脏，水螅、蚯蚓、蜗虫等低等动物的每一段都可以形成一个完整的个体等等。但是从广义的角度来看再生是生命的普遍现象，从分

8、子、细胞到组织器官都具有再生现象。再生的形式：(1)生理性再生：即细胞更新，如人体内每秒中约有600万个新生的红细胞替代相同数量死亡的红细胞。(2)修复性再生：许多无脊椎动物用这种方式来形成失去的器官，如上