Zhang Zhonglin

La totipotencia celular significa que después de que las células se dividen y diferencian, bajo ciertas condiciones, pueden expresar la capacidad potencial de cada gen en la célula embrionaria y tienen el potencial de desarrollarse hasta convertirse en un individuo completo.

Las células vegetales son totipotentes. El núcleo de las células animales es totipotente. Tenga en cuenta que este es el núcleo. Es incorrecto decir que "las células animales altamente diferenciadas son totipotentes".

Darle una explicación específica

Totipotencia de las células

Zhang Zhonglin

[Palabras clave]totipotencia de las células; manifestación; razón.

La totipotencia de las células es una de las dificultades en la revisión de exámenes de acceso a la universidad. Para superar esta dificultad, este tema se discute de la siguiente manera:

1. El concepto de totipotencia celular

(1) Proposición del concepto:

En 1902, el botánico alemán Haberlandt señaló que las células somáticas de las plantas contienen toda la información genética de las células madre y tienen el potencial de desarrollarse hasta convertirse en individuos vegetales completos. Por lo tanto, cada célula vegetal es como un embrión y puede regenerarse hasta convertirse en una planta completa después del cultivo in vitro. Después de que Hallbrandt propusiera la teoría de la totipotencia de las células somáticas de las plantas, el estudio de la totipotencia celular se convirtió gradualmente en un punto candente en el campo de la investigación biológica.

(2) Concepto:

La totipotencia celular significa que después de la división y diferenciación celular, bajo ciertas condiciones, la capacidad potencial de cada gen en la célula embrionaria se puede expresar, tiene el potencial para convertirse en un individuo completo.

2. La manifestación de la totipotencia celular

(1) La manifestación de la totipotencia de las células vegetales

1. La totipotencia de las células vegetales:

En 1958, el científico estadounidense Steward cultivó nuevas plantas utilizando células de raíces de zanahoria en condiciones artificiales, demostrando la totipotencia de las células somáticas de las plantas. Este hecho indica que las células vegetales altamente diferenciadas aún mantienen la totipotencia. El método de propagación vegetativa muy utilizado en la práctica agrícola aprovecha esta característica de las plantas.

2. La totipotencia de los granos de polen:

Utilizando tecnología de cultivo de tejidos vegetales, los granos de polen que se han desarrollado hasta una determinada etapa se inoculan en medios de cultivo artificiales mediante técnicas de operación estéril, para. cambiar el grado de desarrollo de los granos de polen. A través del cultivo, abandona la vía de desarrollo normal (es decir, la vía de formación de polen maduro y finalmente produce esperma) y se induce a desdiferenciarse, restaurar su totipotencia potencial, transformarse en células meristemáticas y crecer aún más hasta convertirse en células haploides.

3. Totipotencia de los óvulos:

En la naturaleza, algunas plantas son haploides. Por ejemplo, la etapa de micelio de las plantas de algas; la etapa de gametofitos de los briófitos; en condiciones naturales, ocasionalmente pueden aparecer células individuales en cultivos como el maíz, el trigo blando, el arroz y el tabaco, etc., que se desarrollan directamente a partir de plantas no fertilizadas. óvulos.

(2) Reflejo de la totipotencia de las células animales

Después de que se confirmó la totipotencia de las células vegetales, la gente naturalmente pensó en la totipotencia de las células animales. La aparición de Dolly, la oveja clonada, en 1997 marcó un gran avance en la totipotencia de las células animales. La manifestación de totipotencia en los animales no es tan común y obvia como en las plantas. La totipotencia de las células animales se limita gradualmente a medida que aumenta el grado de diferenciación celular y el potencial de diferenciación se vuelve más estrecho. Esto se refiere a la célula en general. Las manifestaciones de totipotencia en células animales incluyen:

1. Totipotencia de óvulos:

Por ejemplo, las abejas obreras, las hormigas macho, los pulgones partenogenéticos en verano, etc., están compuestos de Los huevos no fertilizados son todos haploides. Para demostrar la existencia de totipotencia del óvulo es suficiente la partenogénesis en peces y anfibios, es decir, que un óvulo no fecundado puede convertirse en un individuo bajo estimulación artificial.

1. La totipotencia de las células madre embrionarias:

Las células madre embrionarias son células indiferenciadas en el blastocisto (alrededor de 5 a 7 días después de la fertilización) en las primeras etapas del desarrollo embrionario humano.

Tiene características morfológicas similares a las células embrionarias tempranas y una gran capacidad de diferenciación. Puede proliferar indefinidamente y diferenciarse en más de 200 tipos de células en todo el cuerpo, que pueden formar cualquier tejido u órgano del cuerpo, y tiene el potencial de diferenciación para formar un. individuo completo. Las células madre embrionarias son células totipotentes.

1. Totipotencia de los núcleos de las células somáticas:

Para células animales altamente especializadas, la totipotencia de toda la célula es limitada. Sin embargo, su núcleo sigue siendo totipotente porque contiene el conjunto completo de material genético necesario para mantener la heredabilidad de la especie. La aparición de la oveja clonada Dolly en 1997 demostró que los núcleos de las células somáticas animales superiores tienen totipotencia de desarrollo. El éxito de la clonación de células somáticas de animales muestra que, a pesar del alto grado de diferenciación de las células somáticas, utilizando óvulos fertilizados o óvulos como receptores aún se puede desarrollar un individuo completo mediante la reprogramación de los núcleos de las células somáticas después de la transferencia nuclear. En otras palabras, los núcleos de las células somáticas de animales superiores tienen totipotencia de desarrollo, pero la plasticidad es muy baja y debe expresarse en condiciones apropiadas.

3. Razones de la totipotencia celular

Las células somáticas animales y vegetales se forman por la mitosis de óvulos fecundados, y ambas contienen todos los genes necesarios para convertirse en individuos citoplásmicos completos. En teoría, el entorno debería ser totipotente. Sin embargo, las células de animales y plantas no muestran totipotencia. Esto se debe a que los genes se expresan selectivamente en diferentes células durante su proceso de diferenciación. Debido a la expresión selectiva de los genes, se controlan todos los aspectos del proceso de diferenciación, permitiendo que las células animales y vegetales sinteticen ciertas proteínas específicas, diversas enzimas, hormonas proteicas, etc. durante el proceso de diferenciación, formando el entorno específico del órgano o tejido donde se encuentran. están ubicados. En este caso específico, sólo muestra una determinada forma y función local. El potencial genético de estas células no se pierde; toda la información permanece en el material genético de cada célula. Aunque las células diferenciadas son totipotentes, deben cultivarse in vitro bajo ciertas condiciones para poder expresarse. Cuando sale del cuerpo de la madre y pasa a un estado libre, se le proporciona una nutrición adecuada y condiciones ambientales externas adecuadas para activarse, intensificarse y dividirse. De esta forma, las células recuperan su totipotencia genética después de la diferenciación y desempeñan una función de desarrollo similar a la de. un óvulo fertilizado y convirtiéndose así en un organismo completo.

Los granos de polen de las plantas, los óvulos y los óvulos de los animales tienen la mitad de los cromosomas de las células somáticas. ¿Por qué pueden desarrollarse hasta convertirse en un organismo completo en determinadas

condiciones ambientales? Este hecho demuestra que tener un juego cromosómico completo es la causa intrínseca de la totipotencia celular.

Ejemplo: En los últimos años, los científicos han profundizado la investigación y aplicación de las células madre humanas a muchos niveles y las han impulsado a un nivel muy alto, desempeñando un papel cada vez más importante en la salud humana. En resumen, el método es el siguiente: primero, las células madre del cuerpo humano se extraen utilizando métodos de alta precisión y luego se activan, intensifican y dividen en condiciones ambientales externas apropiadas. Una vez que todas las funciones se restablecen a la normalidad, se recuperan. luego implantado puede usarse para reemplazar o reemplazar tejidos y órganos que ya no pueden realizar actividades de la vida normal al llegar a las partes enfermas y necróticas correspondientes del cuerpo humano, logrando así el propósito de curar la enfermedad. ¿Crees que este método utiliza células humanas? (

)

A. Integridad

B. Diversidad

Adaptabilidad

D. Análisis de Totipotencia

: Durante el proceso de desarrollo y adaptación del cuerpo humano, éste retiene una parte de células primitivas indiferenciadas, llamadas células madre, para evitar daños tisulares locales de reparación. Las células madre son las células más primitivas del cuerpo humano y tienen fuertes capacidades regenerativas. Cuando es necesario, estas células madre pueden dividirse para producir células diferenciadas según las vías de desarrollo. También existen células madre en el cuerpo adulto, que se distribuyen en la médula ósea, sangre, cerebro, páncreas, músculo esquelético, etc. Las células madre son células primitivas indiferenciadas y algunas células madre tienen funciones de desarrollo similares a las de los óvulos fertilizados. Las células madre se extraen, inducen y diferencian in vitro para cultivar células, tejidos u órganos cuyas características genéticas coincidan exactamente con las del paciente, y luego estos tejidos u órganos se trasplantan al paciente que proporciona las células madre.

El uso de este método solucionará fundamentalmente la reacción de rechazo inmunológico durante el trasplante de órganos alogénicos y, al mismo tiempo, proporcionará a los pacientes una fuente buena y suficiente de tejidos u órganos necesarios para el trasplante. Ahora las personas pueden trasplantar núcleos de células somáticas en óvulos enucleados, convertirlos en blastocistos después de ciertos tratamientos y luego usar la población celular de los blastocistos para obtener células madre embrionarias, que luego pueden inducirse y diferenciarse en los tejidos u órganos necesarios para el paciente, es decir, clonación terapéutica. En 1998, se cultivaron con éxito células madre embrionarias humanas en los Estados Unidos y la gente vio las perspectivas de aplicación clínica de dichas células madre. Las células madre embrionarias son células totipotentes en el desarrollo que pueden participar en el desarrollo de todo el organismo. Según la revista americana "Science",

La investigación con células madre fue una de las seis tecnologías más destacadas en 2002.

Nota: Este artículo se publicó en la columna científica integral de "Examination News" el 3 de septiembre de 2002. En septiembre de 2003, ganó el segundo premio en el Concurso de artículos destacados sobre nuevos planes de estudios y nuevos conceptos de la provincia de Gansu. .