对细胞全能性知识的归纳

细胞全能性的内容是生物学科内综合知识非常多的部分之一，是高考命题的热点。我在教学中不断进行充实和总结，力求使同学们全面、细致地掌握和理解细胞全能性的知识，为高考备考打下坚实的基础。现叙述如下：

一、细胞全能性的概念

细胞全能性是指细胞经分裂和分化后，在一定的条件下，能表现出胚细胞中每个基因的潜在能力，具有发育成一个完整个体的潜能。从理论上讲，生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质（全部基因），每一个活细胞都应该具有全能性。

二、细胞全能性的体现

（一）植物细胞全能性的体现

1.体细胞的全能性

1958年美国科学家斯图沃德（Steward）在人工条件下用胡萝卜根部的细胞培养出了新植物，证明了植物体细胞的全能性。这一事实说明高度分化的植物细胞仍保持着全能性。在农业实践中广泛应用的营养体繁殖法就是利用了植物的这个特性。

2.花粉粒的全能性

应用植物的组织培养技术，把发育到一定阶段的花粉粒，通过无菌操作技术，接种在人工培养基上，以改变花粉粒的发育程度。通过培养使它离开正常的发育途径（即形成成熟花粉，最后产生的途径），经诱导而脱分化，恢复其潜在的全能性，使其转变为分生细胞，进一步长成单倍体。

3.卵细胞的全能性

在自然界中就有一些植物是单倍体。例如，藻类植物的菌丝体时期；苔藓植物配子体世代的植物体；自然条件下，玉米、普通小麦、水稻、烟草等作物中，偶尔也会出现单倍体植物等，这些都是由未受精的卵细胞直接发育而成的。

4.受精卵的全能性

受精卵虽然是未经分裂和分化的细胞，但它是个体发育的起点，在自然条件下，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，受精卵是具有最高全能性的细胞。

（二）动物细胞全能性的体现

在植物细胞的全能性得到证实后，人们自然而然的想到了动物细胞的全能性。1997年克隆羊多莉的出现标志着动物细胞全能性的突破。全能性在动物方面的体现不如植物那样的普通和明显。高度分化的动物细胞，它的全能性受到限制。全能性在动物细胞中的体现有：

1.卵细胞的全能性

如工蜂、雄蚁、夏季孤雌生殖的蚜虫等，都是由未受精的卵细胞发育而成的个体，都属于单倍体。还有鱼类和两栖类单性生殖的事实，即一个未受精的卵细胞可以在人工刺激下发育为一个个体，足以证明卵细胞全能性的存在。

2.受精卵的全能性

动物的受精卵也是个体发育的起点，在自然条件下，通过细胞的分裂和分化形成完整的个体，所以也是具有最高全能性的细胞。

3.胚胎干细胞的全能性

胚胎干细胞是在人体胚胎发育早期——囊胚（受精后约5~7天）中未分化的细胞。它具有与早期胚胎细胞相似的形态特征和很强的分化能力，可以无限增殖并分化成为全身200多种细胞类型，从而可以进一步形成机体的任何组织或器官，具有形成完整个体的分化潜能。胚胎干细胞是具有全能性的细胞。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和单能干细胞，而失去发育成完整个体的能力。

4.体细胞核的全能性

高度特化的动物细胞，从整个细胞来说，它的细胞全能性受到限制。但是，它的细胞核仍然保持着全能性。动物细胞的全能性随着细胞分化程度的提高而逐渐受到限制，分化潜能变窄，这是指整体细胞而言。可是细胞核则不同，它含有保持物种遗传性所需的全套基因，而且并没有因细胞分化而丢失基因，因此高度分化的细胞的细胞核仍具有全能性。从细胞核移植实验、分子杂交实验和细胞杂交实验可以证实。

三、细胞全能性的原因

动、植物体细胞都是由受精卵的有丝分裂形成的，都含有发育成完整个体所必需的全部基因，都有一定的细胞质环境，理论上讲都应该具有全能性。但动、植物体内细胞并没有表现出全能性，这是因为它们在分化过程中基因在不同细胞里选择性表达的结果。由于基因的选择性表达，使动、植物细胞在分化过程中合成了某些特异蛋白质、各种酶和蛋白质激素等，形成了所在的具体器官或组织环境。在这种特定的情况下，这些细胞仅表现出一定的形态和局部功能而已。但这些细胞的遗传潜力并没有丧失，全部信息仍保留在每一个细胞的细胞核中。分化的细胞尽管具有全能性，但要表达必须在一定条件下离体培养。当其离开母体成为游离状态时，给予合适的营养和适宜的外界环境条件，使其激活、激化、分裂。这样，细胞又恢复了遗传的全能性，获得了类似受精卵的发育功能，从而发育成一个完整的生物体。

四、细胞全能性的大小

（一）受精卵＞生殖细胞＞体细胞，受精卵是具有最高全能性的细胞。

（二）分化程度低的细胞＞分化程度高的细胞。

（三）植物的全能性更容易表现出来，只不过在茎尖,根尖等的细胞的全能性最好；动物细胞的细胞核具有全能性。

（四）幼嫩细胞＞衰老细胞。

（五）分裂能力强的细胞>分裂能力弱的细胞。

五、体内细胞并没有表现出全能性的原因

由于细胞的分化，基因在特定的时间和空间条件下选择性表达。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为成熟定型的细胞。在生物体内，细胞并没有表现出全能性，而是分化成不同的组织器官，这是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。在个体发育的不同时期，生物体不同部位的细胞表达的基因是不相同的，合成的蛋白质也不一样，从而形成了不同的组织和器官。

（作者单：河南省驻马店市第一高级中学）