生物综述：不同生物的再生能力.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,不同生物的再生能力,目录,细胞全能性,植物的再生能力,（1）低等植物,（2）被子植物,a，根,b，茎,c，叶,动物的再生能力,（1）爬行动物,（2）两栖动物,（3）哺乳动物和鱼类,2026/10/23,细胞全能性,是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。,被誉为“植物组织培养之父”的德国著名植物生理学家和植物学家哈勃兰特早1902年就提出植物细胞具有全能性的理论。,经各国科学家近百年的辛勤探索,最终发现几乎所有植物的根、茎、叶、花、果实和种子等不同器官、组织都能被离体培养。并发育成新的植株。,1958 年,由美国植物学家斯图尔德等人用胡萝卜根韧,皮部的细胞进行培养,得到了完整植株,并开花结实。,首次证实哈伯兰特在50多年前关于细胞全能性的预言。,动物细胞的全,能性研究是从,何开始的呢？,对于高等动物来说，说到细胞能性人们往往仅从生殖细胞、干细胞、肿瘤细胞来认识细胞的全能性。,1938年，德国胚胎学家诺贝,尔生理学或医学奖得主施佩,曼就提出细胞核移植的想法,来实现动物克隆(即无性生,殖的方式产生后代)的思想,。,动物细胞全能性,1997 年克隆羊“多利”,的诞生首次证明了哺乳,动物细胞也有全能性。,1,962 年，格登应用完全分化的成年爪蟾肠上皮细胞为材料进行核移植，结果获得大量与提供上皮细胞的爪蟾遗传物质完全一致的蝌蚪，这个结果进一步证明爪蟾肠上皮细胞的全能性，从而否定了细胞在分化过程中全能性逐渐丧失的观点。,动物细胞全能性,被子植物的再生能力,块根通常也具有再生能力：拥有块根的植物可以通过不定芽重新生成植株：菊科大丽花，毛茛科花毛茛，旋花科红薯。但只有在拥有不定芽的情况才能萌发出新的蘖。根会产生细胞分裂素，而块根中的营养也有利于芽的生长。,茎的扦插,大多数草本植物都可以起源于植物顶端的嫩枝被折断落入土壤后会萌生出根，与生长素的分布和不定根在茎上的形成有关,嫩枝扦插,二年生或三年生的木质化的老枝中通常储存较多养分，利于根的形成，也可以体现高等植物中完全分化的细胞仍然具有细胞全能性和再生能力,硬枝扦插,茎的扦插,常见园艺花卉通常用扦插繁殖以保留物种基因的稳定性。蔷薇科，芸香科，木犀科，摩萝科，葡萄科，山茶科，杜鹃科通常使用硬枝扦插，而菊科，牻牛儿苗科，茄科，蔷薇科，苋科，石竹科，豆科，菊科通常使用嫩枝扦插。,块茎，鳞茎繁殖,块茎和鳞茎的无性繁殖也是能够很好体现植物再生能力的实例。拥有块茎的植物可以通过生出不定芽不定根再新生植株：马铃薯，天南星科，姜科和鸢尾科。拥有鳞茎的植物可以通过鳞片生出植株：代表百合科，石蒜科，酢酱草属的植物,叶的繁殖能力,叶在被子植物中作为营养器官其细胞已完全分化，著名的景天科植物“落地生根”落地生根的肉质叶脱落到合适的环境中会重新在脱落处发育出新的植株。广泛的现象是很多肉质的叶在从母体上脱落后在适宜环境中都会重新生出根和芽。,苦苣苔科植物非洲堇，大岩桐等通常利用叶插繁殖,天南星科的豆瓣绿，景天科和大戟科的肉质叶都有再生能力,2026/10/23,爬行动物再生能力,壁虎,逃生的绝技就是扔掉尾巴，在它遇到强敌或被敌害咬住时，挣扎一番后就自动将尾巴脱落，离开身体的尾巴还不停地抖动，以达到迷惑敌人、趁机它自己却逃之夭夭，而过些时候，壁虎的尾巴又能完好如初,。,断尾的地方并不是在两个尾椎骨之间的关节处，而发生于同一椎体中部的特殊软骨横隔处。,这种特殊横隔构造在尾椎骨骨化过程中形成，因尾部肌肉强烈收缩而断开。软骨横隔的细胞终身保持胚胎组织的特性，可以不断分化。所以尾断开后又再生出一新的尾巴。,首先想到的就是壁虎了,2026/10/23,壁虎是一种小型蜥蜴，那么其它蜥蜴有没有再生能力呢？,蜥蜴亚目在全世界约有6000多种，20个科。但不是所有的都有自截及再生能力。,一般认为自截可以发生在任何部位，但 断尾的地方并不是在2个尾椎骨之间的关节处。而发生于同一椎骨的特殊软骨 横隔处，这种特殊横隔构造在尾椎骨。骨化过程中形成，因尾部肌肉强烈收缩而断开。软骨横隔的细胞终生保持着胚 胎组织的特性，可以不断地分化。所以尾断开后又可以自行长出一条新尾。,以我国分布的九科为例，睑虎科，壁虎科，石龙子科，蜥蜴科和蛇蜥科的种类的尾部能够自截及再生。而鳄蜥科，巨蜥科等四类无此能力。,科学研究者发现随着细胞分化越高级越难以表现其全能性，而核移植技术过程中必须利用卵细胞，而该技术在应用于实际生活（特别是床）会造成许多伦理问题，因此避开卵细胞而直接将分化细胞转化成全能细胞则具有重要意义。,可是问题来了,随着转基因技术的不断完善发展，胚胎干细胞的发现，能否利用转基因技术使细胞转变为干细胞从而恢复全能性成为一大挑战，山中伸弥首次使这一想法在实验室实现，将老鼠体内完整成熟的细胞重新编程成为未成熟的干细胞。,2006年山中伸弥报道了小鼠诱导干细胞，引起科学界轰动，2007年，他在人的细胞中同样实现了细胞 命运的逆转。,格登和山中伸弥突破性的发现完全改变了我们对细胞发展和细胞专业化的看法，我们现在知道，成熟的细胞不会永远局限于其专门的状态。,综述,格登和山中伸弥的开拓性发现证明了分化细胞可在特定环境下恢复到全能状态。科学家将不同细胞间的转换称为重编程。这证明了经典的动物细胞发育单向性观点的错误，对深入理解细胞发育具有十分重要的意义。,两栖动物的再生能力,蝾螈具有断肢再生的能力。但是问题来了，为什么断肢的地方不会长出一条尾巴呢？英国自然杂志刊登的一项研究说，蝾螈的各种细胞具有记忆所属机体组织的能力，可良好地,“,专业分工,”,，帮助断肢再生。,自然杂志刊登的这项由德国和美国等国科学家进行的研究指出，研究人员利用基因技术向一种名为墨西哥钝口螈的蝾螈体内植入绿色荧光蛋白，再将相关细胞移植到有断肢的墨西哥钝口螈体内，这样就可以通过追踪荧光蛋白观察断肢再生的过程。,研究发现，蝾螈断肢创口周围的皮肤、肌肉、骨骼等各种细胞会聚集到一起，从成体细胞反向变为,“,幼年,”,细胞，形成具有再生能力的芽基细胞群。尽管这些芽基细胞看起来都差不多，但它们都记住了各自的来源，从肌肉细胞而来的仍再生为肌肉细胞，从神经鞘细胞而来的仍再生为神经鞘细胞。,更令人惊奇的是，从蝾螈肢体末端取下的软骨细胞，在移植到上臂部位后，居然慢慢移到了与其原有位置相对应的地方，证明这种细胞具有记忆位置的功能。,蝾螈的再生能力,哺乳动物再生能力,墨菲罗斯大鼠（Murphy Roths Large）是在1999年发现小鼠属中表现再生能力最强的品种。这种能力使得它们免于心肌梗死。这种能力与与p21基因的失活有关。,有两种刺毛鼠属，分别是Acomys kempi与Acomys percivali，能够完全再生由受损的组织。这些物种可再生毛囊、皮肤、汗腺、毛皮和软骨,。,刺毛鼠属,山鼠是一种长得像松鼠般的小型哺乳动物，当它被猛兽抓住了尾巴时，会把尾巴“褪掉”。这一点与壁虎十分相似。毛茸茸的皮从尾巴上滑下来，山鼠带着光秃秃的尾巴逃跑了。掉了的尾巴不会流血，而且还能很快的长出新的尾巴。,鱼类的再生能力,斑马鱼的再生能力,蓝白条纹的斑马鱼能够长到大约3.8厘米长，它能够重生鱼鳍。杜克大学医学院的科学家们培育了生骨细胞损耗一空的斑马鱼。研究人员期望，当这些成功细胞缺乏的鱼失去鱼鳍时，它们就不能够和那些正常成骨细胞水平一样快速的再生。令人惊奇的是试验中的所有斑马鱼都以正常的速度再生了鱼鳍。,华盛顿大学的科学家们通过追踪断掉的鱼鳍中个体细胞的行为，鉴定出另外一种斑马鱼再生策略。一种可能是，组成鱼鳍的成熟神经细胞、骨细胞和皮肤细胞会回复成为干细胞。然而这项研究表明成熟细胞在再生的过程中维持着它们的身份。这一发现表明引导现存的细胞再次生长可能是取代失去或者受伤组织的一种附加策略。,鸟类的再生能力,南加州大学的研究人员对鸟类羽毛毛囊组织的生长过程进行了细致研究，结果发现，毛囊组织内富含再生能力的干细胞群，这些干细胞群位于在羽毛根部的组织里。,参与这项研究计划的科学家发现，鸟类羽毛的毛囊组织和人类的毛囊组织并不相同；同时，鸟类身体侧边的毛囊组织和翅膀上的毛囊组织也有很大的差别。其中最主要的差别，在于毛囊周边有干细胞的排列，也就是说，毛囊组织附近干细胞环状排列的位置与方向会决定该干细胞的命运，成为决定分化发育的关键。,两栖动物的再生能力,短暂的出血后，随后创面周围的表皮细胞迅速活化增值，并在,24h,内快速迁移覆盖创面，形成一层相对较厚的顶端上皮帽，它对后续芽基的发生形成是必须的。,芽基的形成，一般认为芽基组织主要由一群未分化或低分化的间充质细胞构成，最终在肢体残端形成一个半透明、呈圆锥形的结构。,幼稚前体细胞分化，断肢末端逐渐伸长重构新的组织，并且准确调节完成血管神经的再支配，最终发育形成一个具有完整构造及功能的新肢体。,蝾螈芽基组织,在形成新肢体中起到的作用,两栖类的再生能力,花背蟾蜍截肢一天后,此四图为再生组织的生长在一周内变化的显微图，靠右的为其放大图，可以清晰的看见愈伤组织的变化和修复。,参考文献,【1】丁硕、张琦、刘战民和黄俊逸动物细胞全能性的研究中国科学杂志社,2012年第42卷第7期517527,【2】张慎,郭陶然,邓志瑞等植物开放式组织培养的研究进展安徽农业科学,2010,26:1428114284,【3】郭晓强、冯志霞动物细胞全能性研究的先驱格登生物学通报,2010年第45卷第6期,【4】董丙君蜥蜴断尾及再生研究中国图书分类号Q959-6+2，文献标识码：A,【5】原文来自自然杂志 Cells keep a memory of their tissue origin during,axolotl limb regeneration，原作者为Elly Tanaka,【6】人民日报（2011年11月26日 03 版）,【7】K.Kenneth Hisaoka;Helen I.Battle.The normal developmental stages of the,zebrafish,brachydanio rerio(hamilton-buchanan).Journal of Morphology.,6 Feb 2005,102(2):311 327 2009-03-21.doi:10.1002/jmor.1051020205,【,8,】张卓航 姜振宇 杨忠 肢体再生来自有尾两栖类的认知,1004-0374（2012）10-1202-05,【9】Sergius Kuzmin,Masafumi Matsui,Liang Gang,Irina Maslova.2004.,Pseudepidalea raddei.In:IUCN 2010.IUCN Red List of Threatened Species.,Version 2010.3.Downloaded on 2010-10-6.,