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再生能力
鎖定
當被敵害追趕的時候,如果身體的一部分被敵人抓住了,一些動物就可用弄斷部分肢體的辦法來保全性命,使身體的其他重要部分不受損傷而逃走,它們被弄斷了的部分在以後還能再長出來。這在動物學上叫做“再生”。構成動物身體的最小單位是細胞,有的具有再生的能力,有的則不能再生。
再生現象廣泛存於植物中,對植物的生存和繁衍具有重要意義。
再生能力細胞再生
再生能力植物細胞
從薄荷、馬鈴薯、蘭花的莖端切下生長點,接種在合適的培養基上,均能再生出完整植株。如果用手術的方法,將莖端分生組織劈切成兩半,或分切成幾塊,則每一部分仍可重建成一個完整的苗端,最後各自發育成一個枝條。如果把洋紫蘇莖切一楔形缺口,以切斷上下維管束的聯繫,此後在維管束之間的皮層薄壁組織細胞或髓細胞會再分化出木質部分子和韌皮部分子,使中斷的維管束重新連接起來。
植物再生中,最引人注目的是單個營養細胞的再生。1955年 F.C.斯圖爾德從胡蘿蔔根的韌皮部中分離細胞,然後培養在液體培養基中,這些細胞開始伸長和分裂,產生出不規則的細胞團,其中一部分獲得極性,併發育成類似胚的胚狀體。再將它們由液體培養基轉移到固體培養基上,即發育成幼小的植物體。經移栽到花盆內生長和發育一段時間後,還能開花結實。
施用植物激素或生長調節物質會加速插枝的生根或離體培養組織的分化。激素的種類、相對和絕對濃度能影響根和芽再生的先後,提示體內激素平衡與再生過程關係密切。
孢子植物中,從單細胞的藻類到多細胞的苔蘚植物和蕨類植物,都有再生能力。如傘藻,為一種分化過程相當高的單細胞綠藻,每個藻體的基部具假根,頂端為一圓形的帽狀體,中間由柄相連,細胞核通常位於假根中。當切除帽狀體及一部分藻柄後,又再生出一個新的帽狀體。如果將一部分具核的假根切除,帽狀體仍然可以再生(見細胞分化)。
各種真菌也有廣泛的再生能力,如香菇等,當子實體的某些部分被破壞或分離後,一般仍能重建成正常的子實體。
再生能力人體細胞
平時容易受損傷的、生理過程中經常更新的組織再生能力強。否則由反之。
2、有較強再生力的細胞 各種腺體器官的細胞,如肝、胰、內分泌腺、汗腺、皮脂腺及腎小管上皮細胞等,,當受到損傷時,表現出較強的再生能力。腺體上皮細胞破壞後,由殘留的上皮細胞分裂、補充。如果一個腺體小區完全被破壞,小區內的細胞全部壞死,該小區就不能被修復。屬於此類的細胞還有血管內皮細胞、骨膜細胞等。
影響人體細胞再生的主要因素有:
1、取決於該細胞的再生能力,再生修復能力越強的細胞越容易修復,胃壁細胞十天左右更新一遍,皮膚細胞一個月更新一遍。
2、取決於損傷的程度和範圍 大範圍細胞壞死後,難以有相當數量的同類細胞代替,需要健康的細胞產生新細胞,新生細胞再生成新細胞,需要的時間就要漫長一些。
6、血液供應:血管硬化等因素,會導致血液供應不足,可導致組織營養不良,妨礙癒合。
7、神經支配:失去神經支配的組織會再生能力喪失。
再生能力植物器官
種子植物器官的再生(10張)
再生能力動物再生
自然界的某些動物天生具有奇特的再生本領,這種天賦吸引着許多科學家去探索奧秘,並從中受到啓迪。再生現象存在於許多動物,不同的動物再生能力不同,一般無脊椎動物的再生能力比脊椎動物強。
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很多低等動物都具有超強的再生能力。渦蟲被切成兩半或是蚯蚓被切成許多段,每一部分都會再長成一個完整的個體。遇險時,壁虎會斷尾求生,螃蟹則斷肢棄螯,這些失去的部分經過一段時間後,都會再度生長出來,而且和原來的肢體有一樣的功能。
蚯蚓就是一種特殊的再生動物。蚯蚓斷成兩段包含有“生殖環帶”的那一段會再生成一隻完整的個體,含有“生殖環”的那段是頭是尾並不重要。一般蚯蚓的體段在10 天左右開始再生,且從頭至尾都有再生能力。但不同體段的蚯蚓再生能力不同,有頭無尾、無頭無尾的體段再生速度比無頭有尾體段的要快。其中,無頭無尾蚯蚓體段的頭部、尾部都可以再生,但尾部再生的速度顯著高於頭部。剪切後所剩蚯蚓體段的多少對蚯蚓存活率有很大影響,所剩的體節數越多,蚯蚓體段的死亡率越低。
蜥蜴圖冊(6張)
很多低等動物都具有超強的再生能力。渦蟲被切成兩半或是蚯蚓被切成許多段,每一部分都會再長成一個完整的個體; 蠑螈的四肢缺損了也可以失而復生。至於海綿,它更是技高一籌,即使把它切成許多小塊,每塊都能獨立生活,而且能越生越大。更為奇妙的是,即使把幾種海綿搗碎過篩,再混在一起,同種海綿仍能依計劃程度而生長,保留着對整體的記憶,重新組成小海綿個體。
兩棲動物若是肢體或是身體其它部分受損,它們可以再生出新的肢體或是在不留下任何傷疤的情況下使傷口痊癒,但哺乳動物尚不具備這種再生能力。美國杜蘭大學細胞生物學家肯·穆尼奧卡(Ken Muneoka)説:“這顯然是一個很大的難題。”根據美國國防部高級研究規劃局(Darpa)一項投入760萬美元的研究項目,兩個科研小組將嘗試改變人類這一進化缺陷,賦予我們再生能力。
再生能力再生醫學
利用幹細胞產生,修復破損的組織、器官,被稱為再生醫學。再生醫學的發展已經可以通過幹細胞再生血管、汗腺、神經,以及組織工程皮膚和軟骨,甚至組織工程耳朵和膀胱等。但是,幹細胞用於治病卻有隱患:控制不好,治病所用的幹細胞,尤其是全能分化的胚胎幹細胞就有可能演變無限增值的腫瘤。再生醫學的概念起源於蠑螈和壁虎等動物,它們體內不僅有功能強大的再生幹細胞,還有能啓動其迅速生長的機制。不過,人類也應慶幸自身沒有這樣的再生能力,癌症就是因為機體內一些器官和組織的細胞不能受到控制而瘋長產生的。美國斯坦福大學和加利福尼亞大學的研究人員,發現了哺乳動物不能像壁虎一樣再生的原因。他們的研究再次證明了過去的假説,哺乳動物放棄再生能力,是因為這可能導致癌症。在這個過程中,一種稱為腫瘤抑制的基因(Rb)和另一種稱為A R F的基因起到了重要作用,它們具有阻止組織再生的功能。研究人員把三種基因轉入老鼠體內,同時抑制Rb和ARF基因的作用,結果老鼠體內原本只具有結構功能的普通成纖維細胞轉變為搏動的心臟細胞。如果這一實驗能在人體應用,那麼,利用幹細胞修復組織的再生醫學將會進入一個新的境界。
再生能力能力應用
1902年,德國植物學家G.哈貝蘭特最早提出了分離的植物細胞,如培養在合適的營養條件下,就會像合子(受精卵)一樣發育成完整的植株,植物細胞的這種能力稱為全能性。斯提瓦將單細胞培養成整株植物的實驗給予這種看法以有力的支持。植物在遭受凍害、火災、病蟲侵害、草食性動物取食等情況下失去或死去一部分後,能再生失掉的部分,這對植物的生存和繁衍具有重要意義。
蚯蚓再生能力説明(4張)