指个体某个器官或组织已经分化的细胞在适宜的条件下再生成完整个体的遗传潜力。指生物的细胞或组织,可以分化成该物种的所有组织或器官,形成完整的个体的能力。 关于全能性的定义基本上可以分三种。一种是说“已分化细胞具有重新发育为完整个体的潜能”,这种说法将受精卵排除在外,但事实上现在人们达成共识认为受精卵全能性最强;一种说法是“一个细胞包含着这种生物的全部遗传信息,在适当的条件下可以发育成一个完整的生物体”,这种说法严格讲是将花药离体培养或卵细胞发育成个体排除在外了(存疑);1984年国际组织培养协会作出的定义最全面“细胞全能性为细胞的某种特征,有这种能力的细胞保留形成有机体所有细胞类型的能力”,这个定义包含了受精卵、花药、卵细胞的分化发育,也包含了培养细胞生产次生代谢物的情况(如红豆杉细胞培养生产紫杉醇)。 受精卵当然是具有全能性的,动物随着其个体发生的进行和决定之后全能性便失掉。与此相反,在植物高度分化的体细胞仍保持全能性。这可由从胡萝卜和烟草等数种植物的茎、根的愈伤组织分离出的细胞或叶肉细胞,通过培养胚的发育或器官分化而再生成植物体的实验得到证明。 分化细胞保留着全部的核基因组, 它具有生物个体生长、发育所需要的全部遗传信息, 即能够表达本身基因库中的任何一种基因,也就是说分化细胞具有发育为完整个体的潜能,称为全能性。 未经受精的卵细胞和发育初期的胚胎细胞,有分化成为组织、器官、形成个体的能力称之为全能性。 随着这一发育过程的进行,一个细胞所具有的分化能力,被局限在细胞所属的肌器、器官和组织内。对哺乳动物在胚胎形成阶段的早期,核的全能性却已消失。从把分化的细胞核移植到蛙的受精卵而获得克隆蛙的实验中得知,全能性主要取决于细胞核及其周围细胞质的相互作用。尽管受精卵的基因存在于所有的分化细胞质的相互作用。尽管受精卵的基因存在于所有的分化细胞核中,但并非用任何细胞核都可以得到克隆蛙。由于全能性的丧失,大多数的核均难以获得成功。
细胞全能性:在多细胞生物中每个体细胞的细胞核具有个体发育的全部基因,只要条件许可,都可发育成完整的个体。
胞全能性的特点:
①高度分化的植物体细胞具有全能性,植物细胞在离体的情况下,在一定营养的物质,激素和其他适宜的外界条件下,才能表现其全能性。
②动物已分化的体细胞全能性受限制,但细胞核仍具有全能性。
根据动物细胞全能性大小,可分为全能性细胞(如动物早期胚胎细胞),多能性(如原肠胚细胞),专能性(如造血干细胞);根据植物细胞表达全能性大小排列是:受精卵、生殖细胞、体细胞;全能性的物质基础是细胞内含有本物种全套遗传物质。
一个生活的植物细胞,只要有完整的膜系统和细胞核,它就会有一整套发育成一个完整植株的遗传基础,在一个适当的条件下可以通过分裂、分化再生成一个完整植株,这就是所谓的植物细胞全能性(totipotency)。这是植物组织培养的理论基础。
细胞全能性比较:
一般来说,细胞全能性高低与细胞分化程度有关,分化程度越高,细胞全能性越低,全能性表达越困难,克隆成功的可能性越小。
植物细胞全能性高于动物细胞,而生殖细胞全能性高于体细胞,在所有细胞中受精卵的全能性最高。
基本概念
植物细胞全能性(totipotency):指植物的每个细胞都包含着该物种的全部遗传信息,从而具备发育成完整植株的遗传能力。
实现途径
花药离体培养
植物组织培养
动物细胞培养
植物和动物细胞都有全能性。植物细胞的全能性要在离体状态下在培养液中才能表现出全能性。因为细胞含有该种生物的全套遗传物质,一般用植物的根尖或茎尖细胞,要经过脱分化和再分化才能形成植物体。
动物细胞要先用胰蛋白酶处理,使之成为单个细胞,再培养。
就细胞而言,受精卵>生殖细胞>体细胞;对于体细胞,干细胞>器官细胞;人体内,干细胞>肝脏等器官细胞>肌细胞>心肌细胞>红细胞(人的红细胞内无细胞核)。
全能性原因:已分化的细胞都含有该物种所特有的全套的遗传信息,都有发育成为完整个体所必需的全部基因。
全能性差异:高度分化的植物细胞具有发育成完整植株的能力,说明植物细胞仍然具有全能性;实验表明已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。
扩展资料
细胞全能性表达的条件
①离体(必要条件)。
②一定的营养物质(无机盐、维生素、氨基酸等)。
③激素。
④适宜的条件(适宜的温度、pH等)。
[易错警示]有关细胞全能性的3个易错点。
①植物种子发育成植株不叫全能性。
②胚胎干细胞发育成各种组织器官(未形成个体——体现全能性的终点)不叫全能性。
③动物细胞因具有该物种全套的遗传物质,尽管没有实验成功,但理论上具有全能性;而动物克隆只体现细胞核的全能性,二者并不矛盾。
参考资料来源:百度百科-细胞全能性。