細胞的分化 · StemLab

細胞的分化

人體有兩百多種細胞，卻都來自同一個受精卵。受精卵通過分裂產生許多相同的細胞，它們的後代在形態、結構和生理功能上逐漸發生穩定性差異，這個過程叫細胞分化。分化使細胞趨向專門化，形成不同的組織。

分化後的細胞，遺傳物質並沒有改變，改變的是哪些基因被「打開」——基因的選擇性表達。每個細胞都需要的基因（如 ATP 合成酶基因，叫管家基因）處處表達；卵清蛋白、β-珠蛋白、胰島素這類基因只在特定的細胞裡表達。

先讓受精卵分裂、分化，再在右側選擇探針，分別檢測細胞裡的 DNA 和 mRNA。

轉錄和翻譯的分子細節見 GeneLab。

植物細胞的全能性

已經分化的細胞，仍然具有發育成完整個體或分化成其他各種細胞的潛能，這叫細胞的全能性。1958 年，斯圖爾德用胡蘿蔔韌皮部的細胞培養出了完整的新植株。

離體的組織先脫分化，失去原來特有的結構和功能，形成排列疏鬆的愈傷組織；轉接到分化培養基上後再分化，長出芽和根。生長素與細胞分裂素的比例決定長什麼：比例高有利於生根，比例低有利於長芽，比例適中只促進愈傷組織生長。

完整的試管苗要有根也有芽。整個過程必須無菌——試試不消毒會怎樣。

動物細胞核的全能性

高度分化的動物細胞，整個細胞的全能性受到限制，但它的細胞核仍然具有全能性。1996 年，科學家把一隻白臉母羊乳腺細胞的細胞核，移入一隻黑臉母羊的去核卵母細胞中，經電刺激融合、激活，培養成早期胚胎後移入代孕母羊體內，生下了克隆羊多莉。

按下方的按鈕一步步完成，或者「自動播放」。在右側換一換細胞核、卵母細胞和代孕母羊的來源，看看小羊像誰；再試試不去核會怎樣。

幹細胞與細胞命運

動物和人體內保留著少量具有分裂和分化能力的細胞，叫幹細胞。胚胎幹細胞能分化成成體的幾乎所有類型的細胞；成體幹細胞只能分化成幾種細胞，比如骨髓中的造血幹細胞產生紅細胞、白細胞和血小板。

沃丁頓把分化比作小球沿山坡滾下：每個山谷是一種穩定的基因表達狀態，越往下山谷越深，已分化的細胞一般不會再變成別的細胞。2006 年，山中伸彌用 4 個基因把小鼠的成纖維細胞「推回坡頂」，得到了誘導多能幹細胞（iPS 細胞）。

釋放幹細胞，看它們的去向；加入促紅細胞生成素，或者給成纖維細胞導入重編程因子。

隨堂檢測

回顧四個課題，完成下面的選擇題。