细胞的全能性(终稿)
中考生物复习资料：细胞全能性
中考生物复习资料：细胞全能性
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中考生物复习资料：细胞全能性
细胞全能性为细胞的某种特征，有这种能力的细胞保留形成有机体所有细胞类型的能力。
细胞全能性
细胞全能性(celltotipotency)比较权威的定义是1984年国际组织培养协会做出的：“细胞全能性为细胞的某种特征，有这种能力的细胞保留形成有机体所有细胞类型的能力”。
这个定义比一般所说的概念“一个细胞中包含着这种生物的全部遗传信息(基因)，在适当的条件下可以发育成一个完整的生物体”更基本和全面。
它不但包含了培养细胞再生成植株的情况(分化成各种类型的细胞，并以一定形式构建成植物)，同时也包含了培养细胞生产次生代谢物的情况(不分化或只分化成某种类型细胞，但仍留着分化为其他细胞类型的能力)。
前者成为组织培养和转基因植物需要进行植株再生的理论基础，后者成为像微生物发酵一样培养细胞，生产人们所需要的次生代谢产物的理论基础，如通过红豆杉的细胞培养生产紫杉醇。
细胞的全能性(适合讲课用,格式字体特别适合)
细胞的全能性
概念：是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整
个体的潜能
原因：已分化的细胞具有保持本物种遗传特性的全
部遗传物质
植物组织培养技术
脱分化 再分化
理论基础：细胞全能性
离体、消毒
的植物器官、脱分化 组织或细胞
愈伤 组织
再分化
胚 状 体
根、芽
植物体
快速繁殖花卉和蔬菜等作物
非洲爪蟾的蝌蚪
克隆羊多利
已分化的动物体细胞的细胞核 是具有全能性的
拯救珍稀濒危物种
长能性的概念、原因 • 植物组织培养技术
➢ 植物细胞具有全能性 ➢ 动物体细胞的细胞核具有全能性
想一想
• 动物和人体内有没有具有分裂和分 化能力的细胞呢？
细胞分化
• 早期胚胎通过细胞分化逐渐发育，形成各 种组织和器官。
• 如果给予一定条件，这些组织和器官中高 度分化的细胞，还能像早期胚胎细胞那样 ，再分化成其他细胞吗？
细胞的全能性
1958.美国植物学家 斯图尔德
愈伤组织
营养物质 和激素
无菌操作
离体
胡萝卜韧皮部 的一些细胞
一株新的植株
高度分化的植物细胞 仍然具有发育成完整植株 的能力
细胞全能性的原因是什么
细胞全能性的原因是什么
原因是生物体的每一个细胞都含有个体发育的全部基因。
细胞全能性是指已经分化的细胞，仍然具有发育成完整生物体的潜能。
在多细胞生物中，每个体细胞的细胞核都含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。
大量科学实验已证明，高度分化的植物细胞仍然有发育成完整植物体的能力，即保持着细胞的全能性。
在动物体内，随着细胞分化程度的提高，细胞分化潜能越来越窄，但它们的细胞核仍然保持着原有的全部遗传物质，具有全能性。
“多莉”绵羊的克隆成功就证明了动物细胞核具有全能性。
细胞核的全能性是细胞全能性的基础，只有当细胞内外的条件使细胞核的全能性得到表现时，细胞全能性才能表现出来。
《细胞全能性》课件
有丝分裂是细胞分裂的一种方式，能够保证遗传信息的稳定传递。在有丝分裂 过程中，遗传物质被平均分配到两个子细胞中，从而保持细胞的全能性。
减数分裂
减数分裂是生殖细胞形成过程中的一种特殊的有丝分裂方式，能够保证遗传信 息的重组和遗传多样性的产生。在减数分裂过程中，细胞的全能性得到保持和 传递。
细胞分化与细胞全能性的关系
细胞分化对于个体的发育和器官的形成至关重要。通过分化，不同的细胞能够承担特定的 生理功能，共同构建和维持生物体的正常生命活动。同时，细胞分化也是生物多样性的基 础之一，使得生物界具有丰富的物种和个体差异。
03
细胞全能性的应用
细胞全能性在医学上的应用
01
02
03
细胞治疗
利用细胞全能性的原理， 通过细胞移植、基因编辑 等技术，治疗各种疾病， 如癌症、遗传性疾病等。
这些基因在细胞分裂和分化过 程中保持沉默，但在一定条件 下可以被激活，使细胞展现出 全能性。
细胞全能性的表现
在实验室条件下，高度分化的细 胞可以通过一定的技术手段实现 逆分化，重新获得类似胚胎细胞
的发育潜能。
这些细胞可以进一步发育成一个 完整的个体，展示了细胞的全能
性。
目前，科学家已经成功地将某些 类型的细胞诱导为多能干细胞， 如诱导多能干细胞（iPSCs）。
基因编辑技术的优化
随着基因编辑技术的不断进步，未来有望实现对细胞全能性的更精 确调控，以实现更有效的疾病治疗和组织修复。
细胞免疫与移植
随着免疫学和干细胞技术的不断发展，未来将进一步探索细胞免疫 和移植治疗在细胞全能性研究中的应用。
细胞全能性研究的重要性和意义
1 2
疾病治疗与药物研发
细胞全能性研究为疾病治疗和药物研发提供了新 的思路和方法，有望为人类健康事业做出重要贡 献。
细胞的全能性概念
细胞的全能性概念
（1）细胞全能性是指细胞在遗传上的稳定性，即每一个体细胞都具有相同的遗传物质。
（2）由于细胞内所含各种不同类型的染色体数目和形态结构均不相同，因此细胞只存在着与其自身类似或相近的染色体组合，但并没有相应的基因。
（3）所以细胞既不会消亡也不会发生突变。
（4）不管从遗传学角度还是生理学角度来看，细胞的全能性是不可改变的，如果人为地去改变某些特征，就会破坏细胞的这种全能性。
（5）要求对细胞进行任何形式的分化，必须经过减数分裂、受精作用等阶段。
细胞全能性 综述
四川师范大学科学硕士（教育硕士）研究生学期作业（论文）专用封面作业（论文）题目：细胞全能性所修课程名称： 生命科学研究与进展 修课程时间： 年 月至 年 月完成作业（论文）日期： 年 月任课教师打分： 任课教师评阅意见：任课教师签名： 年 月 日生命科学学院2014级植物学专业姓名彭琳学号20141501001………………………………（密）………………………………（封）………………………………（线）………………………………细胞全能性摘要生物体的每个细胞都含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因。
从理论上说，一个染色体组中含有发育为该物种的个体所必需的全部基因。
故生物体的每个活细胞都有全能性。
现将有关细胞全能性的问题归纳总结如下。
关键词细胞全能性1 细胞全能性概念细胞的全能性是指已分化的绌胞仍具有发育成完整个体的潜能。
2 细胞全能性的体现2.1植物细胞全能性的体现（图1）2.1.1体细胞的全能性自1902年德国著名植物生理学家和植物学家哈伯兰特提出了植物细胞具有全能性的理论后, 经各国科学家近百年的辛勤探索,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: 14281–14284. 成功的例子不胜枚举[1，2], 其中, 最重要的是在1958 年, 由美国植物学家斯图尔德(Steward)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, 首次证实植物细胞具有全能性。
2.1.2花粉粒的全能性应用植物的组织培养技术，把发育到一定阶段的花粉粒，通过无菌操作技术，种在人工培养基上，以改变花粉粒的发育程度。
通过培养使它离开正常的发育途径(即形成成熟花粉，最后产生精于的)，经诱导而脱分化，恢复其潜在的全能性，使其为分生细胞，进一步长成单倍体植株。
谈谈植物细胞的全能性
谈谈植物细胞的全能性细胞的全能性是指已分化的细胞仍然具有分化发育成新个体的潜能。
自从1902年德国科学家哈勃兰特(HabrlMdt)提出植物细胞的全能性理论后，细胞全能性的研究逐渐成了生物学研究领域的热点，但进展缓慢。
1958年美国科学家斯图沃德(Steward)在人工条件下用胡萝卜根部的细胞培养出了新植株，证明了植物细胞的全能性；1997年克隆羊多莉的出现标志动物细胞全能性的突破。
本文将对植物、动物细胞全能性研究的发展历程作一简介。
l植物细胞的全能性1.1植物细胞全能性提出的历史背景1838年德国植物学家施莱登根据自己的观察，论证了所有的植物体都由细胞组成，一年以后，德国动物学家施旺提出了动物体也由细胞组成，并正式提出了细胞学说，指出细胞是一切动植物结构的基本单位。
细胞学说的建立把生物学家的注意力引导到细胞上来了，有力地推动了对细胞的研究。
此后许多关于细胞结构和细胞活动的发现接遁而至：1841年，Ranvi—er和Remak在动物细胞中首先发现了无丝分裂；1855年，V1rchow提出细胞病理学说，认为细胞只能通过细胞分裂而来，丰富和完善了细胞学说；1856年，Stras·burger记述了植物的细胞分裂；1887年，Weismann推测所有有性生殖生物必定发生染色体的周期性减数，1889年，Boveri记述了蛔虫染色质的消减，不久E.Strasburger在植物中也发现了这种现象；1902年，Sut-ton提出了遗传的染色体理论，主张基因对的自由组合来源于减数分裂过程中联会染色体的活动；同年，德国科学家哈勃兰特(HabrtlMdt)提出植物细胞具有全能性的理论，即每一个植物细胞都具有母体的全部基因，在一定条件下，都具有分化成一个完整植株的潜在能力。
1.2植物细胞全能性的证实在植物细胞全能性理论提出之后的50多年里科学家们没停止过对它的实验证实。
但是，这一理论直到1958年才由美国科学家斯图沃德(StewMd)通过用胡萝卜韧皮部细胞成功地培养再生植株而得到证实。
【课外阅读】有关细胞的全能性
有关细胞的全能性
1.理论上：是生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能特性。
指已经分化的细胞仍然具有发育的潜能。
细胞全能性是细胞工程的理论基础。
2.表现上：一方面植物细胞中，高度分化的组织仍具有发育成完整植株的能力，也就是说仍保持着全能性。
而动物细胞的全能性随着细胞分化程度的提高而逐渐受到限制，分化潜能较窄，可是高度分化动物细胞的细胞核仍具有全能性。
要想让体细胞的细胞核表现出全能性，需将核取出，放入去核的卵细胞中，构成重组细胞，然后重组细胞全能性表达得以实现。
另一方面，就同一生物的不同细胞，细胞全能性也不同，受精卵全能性最高，其次是生殖细胞而体细胞全能性较低。
3.物质基础：生物体的每一个细胞都含有本物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因。
（4）细胞来源：生物体的细胞来源是通过有丝分裂形成的。
有丝分裂的意义所在就是使子细胞（体细胞）与母细胞（受精卵）核内的基因相同。
4.实现条件：生物体内已分化的细胞并没有表达出全能性来，是因为在生物体内基因的特异性表达。
在个体发育的不同时期，不同部位的细胞基因的表达不同，只有脱离了原来的生物体而处于离体状态时，再供给一定的营养物质、激素及其他适宜条件，才可能表现出全能性。
6.应用举例：植物组织培养技术用于快速繁殖试管苗、培养无病毒植株、制人工种子等。
花药离体培养用于单倍体育种，使育种质量与进程大大提高。
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29．白菜、甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分 “汉水丑生的生物同行”超级群大型 公益活动：历年高考题PPT版制作。 本课件为公益作品，版权所有，不得 以任何形式用于商业目的。2012年1月 15日，汉水丑生标记。
别为20、18。以白菜为母本、甘蓝为父本，经人工
授粉后，将雌蕊离体培养，可得到“白菜-甘蓝”杂种 幼苗。请回答问题：
B.蜜蜂的未受精卵细胞发育成雄蜂
C.用体外培养的皮肤治疗烧伤病人
D.小鼠腺细胞的自我复制
【解析】细胞全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成
完整个体的潜能。植物细胞具有全能性，动物体细胞的细胞
核也具有全能性。高等动物雌性生殖细胞因为生殖核具有全
套的遣传物质且细胞质富含促细胞分化因子,从理论上讲具有
全能性的可能。
（1）依图9分析，长期干旱条件下的蝴蝶兰在0～4 有 （填“有”或“无”）ATP和[H]的合成，原因 是 呼吸作用合成 ；此时段 无 （填（填“有”或“无”） 光合作用的暗反应发生，原因是叶绿体在无光时不能合成 ATP和[H] 。10～16时无明显CO2吸收的直接原因是 气孔关闭 。
【解析】植物吸收CO2的方式有三种，一种是C3方式，一种 是C4方式，第三种就是CAM途径。CAM植物特点是气孔夜 间张开，白天关闭。代表植物就是炎热缺水环境下的沙漠植 物，蝴蝶兰就属于这类，这是生物与环境相适应的结果。
CO2 吸收速率（μmol/m2·s） 干重增加量（mg/株·天）
“汉水丑生的生物同行”超级 群大型公益活动：历年高考题 PPT版制作。本课件为公益作 品，版权所有，未经允许不得 擅自修改或用于任何形式的商 业用途。2012年1月15日，汉水 丑生标记。
8 干旱
6
正常
4
2
0
2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 24:00
（4）研究还发现，当土壤干旱时，根细胞会迅速合成某种化学 物质X。有人推测根部合成X运输到叶片，能调节气孔的开闭。 他们做了如下实验：从同一植株上剪取大小和生理状态一致的3 片叶，分别将叶柄下部浸在不同浓度X的培养液中。一段时间后， 测得的有关数据如下表所示。（注：气孔导度越大。气孔开启 程度越大）
“汉水丑生的生物同行”超级 群大型公益活动：历年高考题 PPT版制作。本课件为公益作 品，版权所有，未经允许不得 擅自修改或用于任何形式的商 业用途。2012年1月15日，汉水 丑生标记。
正常 干旱
图10 正常和长期干旱条 件下蝴蝶兰的干重增加量
（2011山东）2．下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能 性的生物学过程是（D ） A．玉米种子萌发长成新植株 B．小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞 C．小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株 D．胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株
【解析】本题要注意题干中的能体现体细胞全能型，玉米种 子和小麦花粉都不属于体细胞，骨髓干细胞是多能干细胞， 不能发育成一个个体，没有体现出全能性；胡萝卜的体细胞 发育成一个新个体属于体细胞全能性
（2009四川）30.（22分）回答下列Ⅰ、Ⅱ两个小题。Ⅰ.将小
鼠胚胎干细胞定向诱导分化成一种特定的细胞（命名为M细
（2011北京）1.下列生命过程中，没有发生细胞分
化的是( )
A.断尾壁虎长出新尾巴
B.砍伐后的树桩上长出新枝条 C.蝌蚪尾巴消失的过程
C
D.胚胎发育中出现造血干细胞
（2011广东）26.（16分） 观赏植物蝴蝶兰可通过改变CO2吸收方式以适应环境变化。 长期干旱条件下，蝴蝶兰在夜间吸收CO2并贮存在细胞中。
汉水丑生群大型活动之三
2007-2012六年高考题知识点分类汇编
策划：汉水丑生 组织：汉水丑生、飞鸿翼、掌上的沙、暖风、
haቤተ መጻሕፍቲ ባይዱdsome、足教、一哲
组织者：
【新】汉水丑生 （侯伟 新疆乌鲁木齐 新世纪外国语学校） 【川】飞鸿翼（洪翼 四川省泸州市纳溪中学） 【鲁】暖风（王文芳 山东省阳谷第三中学） 【鲁】掌上的沙（袁庆军 山东郓城高级中学 ） 【渝】足教（王永洪 重庆市大足中学） 【陕】一哲（杨明辉 陕西宝鸡市天王高中） 【粤】handsome（贺海生 广东汕尾陆丰龙山中学）
胰蛋白 酶将其分散成单个细胞。
（2）根据实验结果可以判定M细
胞已具有胰岛B 细胞的功能。说
明判定的理由
胰岛B细胞分泌的胰岛 素是唯一降血糖的激素
（3）用胰岛素基因片段做探针，对小鼠胚胎干细胞和M细胞进 行检测。请在下表的空格中填上检测结果（用“+”表示能检 测到，用“-”表示不能检测到）。
“汉水丑生的生物同行”超级群大型 公益活动：历年高考题PPT版制作。 本课件为公益作品，版权所有，不得 以任何形式用于商业目的。2012年1月 15日，汉水丑生标记。
细胞的全能性
本卷整理：【鲁】凤儿 （王国凤 湖北武汉华中师范大学）
（2012江苏）22. 下列事实能体现细胞全能性的是（
）
A. 棉花根尖细胞经诱导形成幼苗
B. 单细胞的 DNA 在体外大量扩增
C. 动物杂交瘤细胞产生单克隆抗体
AD
D. 小鼠体细胞经诱导培育成小鼠
【解析】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。要能产 生完整的个体，才能体现全能性。
图9 正常和长期干旱条件下蝴蝶兰CO2吸收速率的日变化
20
15 10
5
0
干旱 正常 图10 正常和长期干旱条 件下蝴蝶兰的干重增加量
“汉水丑生的生物同行”超级 群大型公益活动：历年高考题 PPT版制作。本课件为公益作 品，版权所有，未经允许不得 擅自修改或用于任何形式的商 业用途。2012年1月15日，汉水 丑生标记。
误；D细胞畸形分化与癌细胞的产生有直接关系，D项错误。
（2007广东）4.在下列自然现象或科学研究成果中，
能为“动物细胞具有全能性”观点提供直接证据的是
（ ）B “汉水丑生的生物同 行”超级群大型公益 活动：历年高考题 PPT版制作。本课件 为公益作品，版权所 有，未经允许不得擅 自修改或用于任何形 式的商业用途。2012 年1月15日，汉水丑生 A.壁虎断尾后重新长出尾部标记。
胞），再将M细胞移植到糖尿病模型小鼠（胰岛细胞被特定药
物破坏的小鼠）体内，然后小鼠的血糖浓度，结果如图所示
（虚线表示正常小鼠的血糖浓度值）。请回答相关问题：
（1）实验用的胚胎干细胞取自小鼠的
早期囊胚，取出胚胎后一般用
“汉水丑生的生物同行”超级群大型 公益活动：历年高考题PPT版制作。
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“汉水丑生的生物同行”超级群大型 公益活动：历年高考题PPT版制作。 本课件为公益作品，版权所有，不得 以任何形式用于商业目的。2012年1月 15日，汉水丑生标记。
1.以上方案有不完善的地方，请指出来并加以修正。 a.样本量太小。应“取叶片若干，等分为三组”。b.缺乏空 白对照。增加1组，将叶片的叶柄下浸在不含X的培养液中。
(A )
A、原肠胚的形成与囊胚细胞的分裂和分化直接相关
B、红细胞的形成与基因表达有关而与细胞分化无关
C、胡萝卜叶肉细胞脱分化形成愈伤组织后不具全能性
D、癌细胞的产生与细胞的畸形分化无直接关系
【解析】囊胚细胞细胞分裂和分化后形成原肠胚，A项正
确；红细胞的形成也是细胞分化的结果，B项错误；脱分化形
成愈伤组织含有该物种全套的遗传物质，仍具全能性，C项错
（3）二倍体“白菜-甘蓝”的染色体数为___1_9____。这种植株 通常不育。原因是减数分裂过程中___无__联__会__现__象_____ 。为 使其可育，可通过人工诱导产生四倍体“白菜-甘蓝”，这种 变异属于_染__色__体__变__异___。
（2007重庆）2、下列有关细胞分化的叙述，正确的是 “汉水丑生的生物同行” 超级群大 型公益 活动： 历年高考题PPT版制 作。本课件为公益作 品，版权所有，未经 允许不得擅自修改或 用于任何形式的商业 用途。2012年1月 15日， 汉水丑生标记。
（2）从图10可知，栽培蝴蝶兰 应避免 长期干旱/长期缺水 ， 以利于其较快生长。此外，由 于蝴蝶兰属阴生植物，栽培时 还需适当 遮阴 。
（3） 蝴蝶兰的种苗可利用植 物细胞的 全能性 ，通过植物组 织培养技术大规模生产，此过 程中细胞分化的根本原因 是 基因的选择性表达 。
干重增加量（mg/株·天）
上述实验结果表明，胚胎干细胞通过 基因的选择性表达 定向 分化为M细胞。 （4）若将M细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中，重组细胞 能否分化为其他类型细胞？ 能 ，请说明理由 细胞核含有该物种所特有的.全套遗传
物质（细胞核的全能性）
【解析】：本题考查的知识点如下：1.糖尿病的机制 2.细胞的全能性和 基因表达的相关知识 3.光和作用 1．糖尿病的机制：由于胰岛B细胞受损导致无法合成胰岛素来降血糖，血糖 浓度过高随尿排出，导致糖尿病的产生。本题中通过曲线反应了未移植M细胞 和移植M细胞下血糖浓度的变化，可见移植M细胞血糖浓度降低，显然M细胞发 挥了胰岛B细胞的功能 2．细胞的全能性和基因表达的相关知识：第（4）小问中考查了动物细胞核 具有全能性的原因，即细胞核含有该物种所特有的全套遗传物质；第（3）问 中通过表格的形式要求学生补充实验的结果，首先学生要明确这里的M细胞是 通过小鼠的胚胎干细胞经过细胞增殖、分化而产生的，由于是通过有丝分裂 增殖，所以M细胞和胚胎干细胞的DNA是一样的，然而细胞分化的实质为基因 的选择性表达，追究到原因就是相同的DNA转录形成了不同的RNA，进一步合 成了不同的蛋白质，所以M细胞和胚胎干细胞中的RNA是不一样的，从而在进 行DNA探针杂交试验时出现了如表格中显示的杂交结果