问题

为什么,植物细胞两两融合,可以形成,三种细胞,而动物细胞,两两融合却有五种细胞?

回答
这个问题很有意思,涉及到细胞融合后命运选择的复杂性。要详细解释植物细胞和动物细胞在两两融合后形成不同数量细胞的原因,我们需要深入了解它们各自的特点以及融合过程中的调控机制。

先来说植物细胞:

植物细胞的融合形成三种细胞,这背后体现了植物细胞壁的特殊性以及它们在分化和再生方面的潜力。

1. 原生质体融合(Protoplast Fusion):
植物细胞有坚硬的细胞壁,这层壁是物理上的屏障,阻碍了细胞膜的直接接触和融合。因此,要实现植物细胞的融合,首先需要去除细胞壁,将植物细胞变成原生质体(protoplast)。这个过程通常通过酶解(如纤维素酶、果胶酶)来完成。
原生质体暴露了细胞膜,此时可以在特定条件下(如聚乙二醇PEG、电脉冲)促使其膜融合。

2. 融合后产生的三种细胞命运:
融合细胞(Hybrid Cell/Synkaryon): 这是最直接的产物。两个原生质体融合成一个,它们的细胞质和细胞核都融合在一起,形成一个包含来自两个亲本细胞全部遗传物质的新细胞。这个融合细胞理论上可以像一个正常的二倍体细胞一样进行分裂和生长。这是植物体细胞杂交技术的核心目标。
未融合的原生质体(Unfused Protoplasts): 并不是所有的原生质体都会成功融合。在融合过程中,总会有一定比例的原生质体保持独立,不发生融合。这些未融合的原生质体如果处于适宜的培养环境,它们仍然具有再生形成完整植物体的能力。
二核融合细胞(Heterokaryon): 在一些情况下,两个原生质体融合了细胞质,但它们的细胞核并没有立即融合,而是共存于同一个细胞质中。这种细胞被称为二核融合细胞或异核体。在后续的培养过程中,这两个核可能会在某个时刻进行融合(形成上述的融合细胞),也可能各自独立分裂,或者其中一个核被另一个核的细胞质排除,甚至被降解。因此,二核融合细胞可以被视为一个临时的中间状态,其最终命运不确定。但从“形成”的角度看,它是一种与融合细胞和未融合原生质体不同的细胞状态。

所以,从融合实验的产物来看,至少存在这三类可以被观察到的细胞:未融合的原生质体、二核融合细胞(异核体)以及完全融合形成的杂种细胞。

3. 为什么是“三种”?
这里的“三种”更侧重于融合实验的直接产物以及它们在融合环境中的不同状态。植物细胞的强大再生能力使得未融合的原生质体也能发展成个体,而融合过程本身也可能产生临时的二核状态。

现在来看动物细胞:

动物细胞的融合,不需要去除细胞壁(因为它们没有),但同样是发生在细胞膜层面。它们形成五种细胞,则更多地与动物细胞内部的信号传导、细胞骨架以及细胞凋亡等调控机制有关,尤其是在诱导融合后,细胞如何应对这种内外环境的巨大变化。

1. 动物细胞融合:
动物细胞通常借助病毒(如仙台病毒)或化学诱导剂(如PEG)来促使其细胞膜融合。融合过程相对更容易在生物体外进行。

2. 融合后产生五种细胞的解释:
融合细胞(Hybrid Cell): 这是最主要的产物,两个动物细胞融合形成一个包含双方细胞质和细胞核的新细胞。例如,单克隆抗体技术中的杂交瘤细胞就是两个动物细胞(浆细胞和骨髓瘤细胞)融合的产物。这些杂交细胞可以长期存活并分泌特定抗体。
未融合的细胞(Unfused Cells): 和植物细胞一样,并不是所有动物细胞都能成功融合。实验过程中总会有相当一部分细胞保持未融合状态。这些细胞将继续按照它们自身的生命周期进行活动。
部分融合但未形成稳定杂合体的细胞(Incomplete Fusion/Transient Fusion Products): 动物细胞膜的融合过程可能并不总是顺利完成。有时可能会形成部分融合,比如只有细胞质融合但核仍分离(类似植物的二核融合细胞,但动物细胞的核融合或不融合的稳定性差异更大),或者融合后形成的细胞膜不稳定,可能在短时间内发生破裂或进一步改变形态。这些“不完美”的融合产物可以被视为一种特殊的细胞状态。
凋亡细胞(Apoptotic Cells): 细胞融合是一个巨大的应激过程,会扰乱细胞内部的信号通路、细胞骨架和膜的稳定性。许多动物细胞对这种剧烈的改变非常敏感,无法适应新的环境,可能会启动程序性死亡(细胞凋亡)。这些细胞的形态会发生特征性变化(如细胞皱缩、染色质浓缩等),最终被清除。
坏死细胞(Necrotic Cells): 与凋亡不同,坏死通常是由外部的严重损伤引起的非程序性细胞死亡。在融合过程中,如果细胞膜受到严重破坏或能量供应中断,也可能导致细胞坏死,其细胞内容物会释放出来,对周围细胞造成损害。

所以,动物细胞两两融合后,除了期望得到的稳定融合细胞和未融合的细胞外,由于其自身对失稳环境的敏感性,很容易出现部分融合、不稳定融合的细胞,以及更常见的凋亡细胞和坏死细胞。这使得观察到的细胞种类变得更多。

3. 为什么是“五种”?
这里的“五种”包含了最理想化的融合细胞、未融合细胞,以及在融合过程中可能出现的几种非理想化或负面反应的细胞状态。动物细胞的生存和死亡机制比植物细胞更复杂且对环境变化更敏感,特别是对于这种“暴力”的融合过程,细胞凋亡和坏死的发生率相对较高。

总结一下关键区别:

细胞壁: 植物细胞需要脱壁形成原生质体才能融合,而动物细胞直接进行膜融合。
再生能力: 植物细胞(尤其是原生质体)具有极强的全能性,未融合的原生质体也能长成植株,这使得“未融合细胞”在实验中有特殊的意义。动物细胞则没有这种整体再生能力。
应激响应: 动物细胞在面对细胞融合这样剧烈的应激时,更容易启动凋亡或坏死程序,产生更多的“死亡细胞”或“亚健康细胞”。植物细胞虽然也有应激响应,但其细胞壁结构、液泡系统以及相对简单的细胞质成分,可能使其对这种程度的融合应激表现出不同的反应模式。
命运选择的多样性: 动物细胞的内部信号网络和细胞周期调控更加复杂,融合事件可能触发多种不确定的下游反应,从而产生更多样化的细胞结局,包括一些“半成品”或失控的细胞状态。

因此,植物细胞融合后的“三种”主要体现了融合的顺利程度和原生质体的基本状态,而动物细胞融合后的“五种”则更全面地描述了融合过程中可能出现的各种结果,包括成功融合、失败融合、部分融合以及由于应激而产生的各种死亡细胞。这反映了两种细胞在结构、生理和对环境变化的适应性上的本质差异。

网友意见

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语文问题。

关于动物细胞的题目问的是培养液里有哪些细胞,那包括没进行融合的两种细胞。

关于植物细胞的题目问的是有哪些融合细胞,没进行融合的两种细胞被排除。

这种题实际上没什么意思。你大概能找出做错的理由“他们又没说并不是所有细胞都进行了融合”。

地球生物是混沌的,不要指望让它们干什么它们就能高效率地干什么。

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