细胞的全能性及应用
细胞的全能性及应用
范例解析
理解提高
例1 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
植物体细胞的全能性必须是已分化的细胞在离体的条件下发育成一个完整个体。只有D符合，胡萝卜根韧 皮部细胞是已分化的体细胞，经组织培养发育成了新植株。而C项是体现生殖细胞的全能性。
而且对动物体细胞而言，着由紧于受密到联细胞系质。的限本制知，全识能点性是需受要限的注，重仅能概体念现细的胞理核的解全，能性以，及A错对误；相关技术具体过程的分析。考 克克隆隆动 动物物的的遗细传胞性核状基会因与来查核自形供供体体式动，比物因相此较似大多。部分样性化状与，供题体相型同上，但可细能胞质是基选因来择源题于受，体也（或可提能供卵是母选细胞考的加个体试）中，即的卵填母细空胞题的细。胞本质中节的内遗传物质会对克隆动物的形状产生
的全能性。而且对动物体细胞而言，由于受到细胞质的限制，全能性是受限的，仅能体现细胞核的全能性，A
错误；题干中的信息不能体现杂种细胞是否具有无限增殖能力，B错误；抗M基因位于细胞质中，抗N基因位于
细胞质或细胞核中，C正确，D错误。
变式应用
拓展备考
例2 (2016·全国卷Ⅱ改编)下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物（二倍
细胞的个体），即卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的形状产生影响，这就决定了克隆动物的性
状与供体不完全相同。
克隆动物的培育采用的是核移植技术，核移植技术的原理是：已经分化的动物体细胞核具有全能性。
影响，这就决定了克隆动容物常的性和状其与供它体内不完容全组相同合。在一起考查，如基因工程、胚胎工程和植物激素等，需要考生 已D．经胡分萝化卜的根动韧物皮体部细细胞胞核注经具意组有织全提培能高养性发知育识成新的植综株 合运用能力。
细胞工程知识点
细胞工程知识点1、细胞工程：以细胞为对象，应用生命科学理论，借助工程学原理与技术，有目的地利用或改造生物遗传性状，以获得特定的细胞、组织产品或新型物种的一门综合性科学技术。
2、细胞工程的应用：1)动植物快速繁殖技术：植物组织培养、人工种子、试管动物、克隆动物2)新品种的培育：细胞融合、细胞水平的重组3)细胞工程生物制品：单克隆抗体制备、疫苗生产4)细胞疗法与组织修复：2细胞工程理论基础1、细胞全能性：每个活的体细胞都具有像胚性细胞那样，经过诱导能分化发育成为一个新个体的潜在能力，并且具有母体的全部的遗传信息。
2、细胞分化：指细胞在形态、结构和功能上发生差异的过程。
3、细胞的脱分化：在一定营养和刺激因素作用下,具有特定结构与功能的植物组织的细胞被诱导而改变原来的发育途径,逐步失去原来的分化状态,细胞特性消失,转变为具有分生机能的细胞,并进行活跃的细胞分裂,这一过程称为去分化。
3细胞工程技术1、实验室条件：组成：准备室、无菌间、操作间、培养室、分析室。
2、无菌技术、显微技术、细胞观察与分析、细胞分离、细胞保存与复苏（1）细胞保存方法传代培养保存法低温冷冻保存法(低温、超低温保存)液体固化的方式（形成冰晶、形成无定型的玻璃化状态）玻璃化指液体转变为非晶态（玻璃态）的固定化过程，在此状态时，水分子没有发生重排，不产生结构和体积的变化，因此不会由于机械或溶液效应造成组织和细胞伤害，化冻后的细胞仍有活力。
冷冻方法（缓慢冷冻法、快速冷冻法预冷冻法包括逐级冷冻和两部冷冻）细胞复苏按一定复温速度将细胞悬液由冻存状态恢复到常温的过程。
复苏细胞一般采用快速融化法。
以保证细胞外结晶快速融化，以避免慢速融化水分渗入细胞内，再次形成胞内结晶损伤细胞。
细胞培养和代谢调控：1、细胞培养：模拟机体内生理条件，将细胞从机体中取出，在人工条件下使其生存、生长、繁殖和传代，进行细胞生命过程、细胞癌变、细胞工程等问题的研究。
2、细胞培养的操作方式：分批式培养、流加式培养、半连续式培养、连续式培养、灌流式培养。
细胞全能性和克隆
同试管动物 （还含有目的基因）
比较：试管动物、克隆动物与转基因动物
多利羊
分娩
分裂分化
融ห้องสมุดไป่ตู้细胞
C母绵羊子宫
妊娠
（P.100）
●谁是“多利” 的“母亲”？ ●“多利”性别？ ●实验结论？
实验二： “多利”的培育
克隆技术的知识梳理：
1.概念：
3.动物克隆技术过程
不用雌、雄两性生殖细胞，仅用一个个体的部分组织或一个体细胞，通过细胞分裂和分化而产生遗传组成上相同的新个体的过程。
3、植物细胞全能性的应用：植物组织培养
条件 ②过程： ③意义：
a.离体状态 b.无菌条件 c.适宜环境：控制温度、pH值、光照 糖类、无机盐、维生素、 植物激素等物质基础
思考：什么叫愈伤组织？脱分化？再分化？
植物 组织细胞
愈伤组织
理论依据
技术手段
生殖方式
性别
试管动物
受精卵的全能性
人工受精和胚胎移植
有性生殖
雌和雄； （胚胎分割移植产生的后代同性别）
克隆动物
细胞核的全能性
细胞核移植和胚胎移植
无性生殖
与供核亲体相同 (核基因型不变)
转基因 动物
不同DNA具有相同的结构特征，不同生物共用一套密码子。受精卵的全能性
转基因技术和胚胎移植
D
A
B
4.动物克隆技术应用【P.96】
01
04
02
03
克隆技术是园艺业和畜牧业中繁育遗传性状稳定的优质品种和良种家畜的理想手段。
挽救珍稀物种。
结合转基因技术和克隆技术，培育“转基因克隆生物”（杂合子），以保留优良性状，为人类提供大量的优质动物、器官和相关的药物等。 【若有性生殖，则部分后代丢失目的基因】
植物细胞的全能性讲
植物细胞全能性的重要性
植物细胞全能性的研究有助于深入了解植物生长发育的机制，为植物育种和生物技 术提供理论支持。
植物细胞全能性的研究有助于探索植物的进化历程，揭示植物适应环境的能力和机 制。
植物细胞全能性的研究有助于解决农业生产中的问题，如提高作物产量、改良品质 和抗逆性等。
02
植物细胞全能性的表现
伦理问题
基因编辑的伦理考量
在植物细胞全能性的研究中，基因编 辑技术的使用涉及到伦理问题，需要 考虑技术的安全性、人道性以及对生 态环境的潜在影响。
潜在的生态风险
利用植物细胞全能性进行植物繁殖时， 可能产生新的生态风险，如基因污染、 物种入侵等，需要采取相应的预防措 施。
未来发展前景
提高作物抗逆性
植物细胞培养
次生代谢产物生产
通过植物细胞培养技术，可以在实验室 条件下大规模生产具有重要经济价值的 次生代谢产物，如药物、香料、色素等 。这种方法具有高效、环保、可调控等 优点，为工业生产提供了新的途径。
VS
有毒有害物质降解
利用植物细胞的全能性，可以培养出能够 降解有毒有害物质的植物细胞系。这些细 胞系可以用于处理工业废水、农药残留等 环境问题，为环境保护和治理提供有力支 持。
生物多样性保护
通过植物细胞全能性的研究，未来有 望培育出抗逆性更强、适应性更广的 作物品种，提高农业生产效益。
通过植物细胞全能性的研究，有望实 现濒危植物的繁殖与保护，为生物多 样性保护提供有力支持。
生物燃料与生物材料生产
利用植物细胞全能性，可以生产生物 燃料和生物材料，有助于实现可持续 能源和环保材料的发展。
04
植物细胞全能性的挑战与前景
技术挑战
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《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
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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
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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。
植物细胞的全能性
end...
——2012.03.04 ——2012.03.04
秦梦晓
1.细胞全能性的概念 1.细胞全能性的概念 2.实现全能性的方法与途径 2.实现全能性的方法与途径 3.优点. 3.优点.特点及应用 优点
1.细胞全能性的概念 1.细胞全能性的概念
植物细胞的全能性是指植株体内任何具有完整的细 植物细胞的全能性是指植株体内任何具有完整的细 胞核的细胞都拥有形成一个完整植株所必须的全部遗传 信息，即一套完整的基因组，并具有发育成完整植株的 信息，即一套完整的基因组，并具有发育成完整植株的 能力。 能力。
新植株 脱分化
离体的组织 或细胞
细胞分裂 愈伤组织 胚状体 细胞分化 发育
新植株
愈伤组织： 愈伤组织：
细胞排列疏松而无规则， 细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的 呈无定形状态的薄壁细胞。 呈无定形状态的薄壁细胞。
脱分化： 脱分化：
由高度分化的植物器官、 由高度分化的植物器官、组织或细胞产生愈伤组 织的过程。 织的过程。
再分化： 再分化：
脱分化产生的愈伤组织重新分化成根或芽等器 官的过程。 官的过程。
2.实现全能性的方法与途径 2.实现全能性的方法与途径
肉质根薄片 在培养基中 离体培养
成熟的胡 试管苗 萝卜植株 胚状体发育
3.优点. 3.优点.特点及应用 优点
植物组织培养技术在研究植物生理方面： 植物组织培养技术在研究植物生理方面： 可以研究植物离体的组织或细胞在 不受植物体其他部分干扰的条件下的生 长和分化规律; 长和分化规律; 可以通过改变培养的条 件来影响它们的生长和分化。 件来影响它们的生长和分化。
3.优点. 3.优点.特点及应用 优点
可以保留亲本的一些优良性状, 可以保留亲本的一些优良性状,用于培育 植物优良品种; 植物优良品种; 可以快速繁殖植物,可用于大规模栽培; 可以快速繁殖植物,可用于大规模栽培; 快速繁殖植物 人为控制培养条件, 人为控制培养条件,不受自然条件影响 取材少,培养材料经济; 取材少,培养材料经济; 可以拯救濒危物种等。 可以拯救濒危物种等。
《细胞具有全能性》 知识清单
《细胞具有全能性》知识清单一、什么是细胞的全能性细胞的全能性是指细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性。
简单来说，就是一个细胞具有发育成一个完整生物体的能力。
这就好比一个小小的种子，包含着长成一棵参天大树的所有信息和潜力。
细胞也是如此，即使它看起来只是生命的一个微小单位，但却蕴含着无限的可能。
无论是植物细胞还是动物细胞，在一定的条件下，都有可能展现出这种全能性。
但需要注意的是，植物细胞的全能性相对更容易表现出来，而动物细胞的全能性受到了更多的限制。
二、细胞全能性的表现（一）植物细胞在植物中，细胞的全能性表现得较为明显。
例如，通过植物组织培养技术，我们可以从一小段植物组织甚至单个细胞培养出完整的植株。
从一片叶子、一段茎，或者一个细胞，在适宜的培养基中，经过一系列的细胞分裂和分化，最终能够长成一棵具有根、茎、叶、花、果等完整结构的植物。
这充分证明了植物细胞强大的全能性。
（二）动物细胞动物细胞的全能性相对较难实现，但也有一些特殊的例子。
比如，早期胚胎细胞具有较高的全能性，可以分化发育成各种组织和器官。
而对于已经高度分化的动物细胞，要表现出全能性就非常困难。
但通过细胞核移植技术，将一个体细胞核移植到去核的卵细胞中，可以让这个重组细胞发育成新的个体，这在一定程度上也体现了细胞核的全能性。
三、细胞全能性的基础细胞具有全能性的根本原因在于细胞内含有整套的遗传物质。
无论是植物细胞还是动物细胞，细胞核中都包含了生物体的全部基因。
这些基因就像是一本详细的“指令手册”，指导着细胞的生长、分裂和分化。
在细胞的正常发育过程中，不同的基因会在特定的时间和空间被激活或抑制，从而使细胞朝着特定的方向分化，形成不同的组织和器官。
但即便如此，细胞内的整套基因始终存在，为细胞全能性的实现提供了可能。
四、影响细胞全能性表达的因素（一）内部因素1、细胞的分化程度一般来说，分化程度越低的细胞，全能性越容易表达。
细胞全能性的名词解释
细胞全能性的名词解释细胞全能性是指一种细胞的特性，即其具有分化为多种不同类型细胞的潜力。
在细胞全能性的范畴内，一种细胞可以通过分裂和再生的方式，生成多个与其来源细胞性质不同的新细胞类型。
这种现象早在20世纪50年代末就被科学家们观察到，并引发了广泛的研究兴趣。
细胞全能性的经典例子便是多能干细胞，它们能够分化为人体的所有细胞类型，包括神经细胞、肌肉细胞、和心脏细胞等。
这些细胞通常存在于早期胚胎阶段，并称为胚胎干细胞。
胚胎干细胞具有极高的分化潜力，可以发展为胚胎的各个组织和器官。
然而，更为广义的细胞全能性包括了一些其他类型的细胞，例如体细胞核移植中的核转移细胞和诱导性多能干细胞。
核转移细胞是指将细胞核从一个细胞转移到另一个无核细胞内的过程。
早在1996年，苏格兰罗斯林研究所的伊恩·威尔穆特就成功地将一只成年绵羊的乳腺细胞核转移到了一个无核的细胞中，从而克隆出了多莉（Dolly）这只世界上第一只通过核转移克隆的动物。
这项研究引发了巨大的轰动，因为它展示了细胞全能性的一种新形式，即通过核转移，任何细胞都有可能重新获得全能性。
诱导性多能干细胞（iPSCs）则是在细胞修复和再生医学领域的另一个重要突破。
细胞可以通过引导性因子的处理，导致它们回到全能状态。
这种技术首次由日本科学家山中伸弥和吉野秀人于2006年首次实现，他们通过转染一些特定的基因，将细胞重编程为类似于胚胎干细胞的状态。
这种技术为科学家们提供了一种获得全能性细胞的相对简单和高效的方法，避免了伦理和道德争议，以及供体匮乏的困扰。
iPSCs的突破性发现为再生医学和疾病治疗研究带来了新的希望。
细胞全能性的解释不仅仅限于上述几种形式。
在过去几十年间，科学家们一直在不断探索和研究细胞在未分化状态下的潜能。
通过了解和利用细胞全能性，科学家们希望能够解决一些重大疾病，如癌症、心血管疾病和神经退行性疾病等。
目前，世界各地的研究机构和实验室正在尝试利用细胞全能性的原理，开发出新型的药物和治疗方法。
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赵沛荣省名师
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名师解惑
细胞的全能性及应用
主讲教师：周庆
01 02
新课介绍 理解提高
03
拓展备考
2
新课介绍 知识点介绍 1
全能性的概念 判断要点：“起点——细胞，终点——个体”。
（1）定义：已分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。
（2）原理：含有本物种全套遗传物质。
（3）特点：①高度分化的植物体细胞具有全能性； ②动物已分化的体细胞全能性受限制，但细胞核仍具有全能性。 （4）全能性表达难易比较： 受精卵＞生殖细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞 一般来说，细胞分化程度越低，全能性表达能力越强
变式应用 例2
拓展备考
(2016·全国卷Ⅱ改编)下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物（二倍 体）的流程。
（1）若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因 是 卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的形状产生影响 。 （2）与克隆羊“多莉（利）”培养成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了 已经分化的动物体细胞核具有全能性 。
解析
克隆动物的细胞核基因来自供体，因此大部分性状与供体相同，但细胞质基因来源于受体（或提供卵母 细胞的个体），即卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的形状产生影响，这就决定了克隆动物的性 状与供体不完全相同。 克隆动物的培育采用的是核移植技术，核移植技术的原理是：已经分化的动物体细胞核具有全能性。
拓展备考 高考热点 1 细胞全能性的概念
2 2
动植物克隆的原理和过程
细胞全能性相关知识及应用在多个模块中均有涉及，与植物克隆和动物克隆有 着紧密联系。本知识点需要注重概念的理解，以及对相关技术具体过程的分析。考 查形式比较多样化，题型上可能是选择题，也可能是选考加试中的填空题。本节内 容常和其它内容组合在一起考查，如基因工程、胚胎工程和植物激素等，需要考生 注意提高知识的综合运用能力。的全能性必须是已分化的细胞在离体的条件下发育成一个完整个体。只有D符合，胡萝卜根韧 皮部细胞是已分化的体细胞，经组织培养发育成了新植株。而C项是体现生殖细胞的全能性。
范例解析 例2
理解提高
秋海棠的叶落入潮湿的土壤后，可发育成完整的幼苗，这一过程不涉 及( C ) A．细胞的全能性 B．植物激素的调节 C．细胞衰老凋亡 D．同源染色体联会
谢 谢
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D.抗N基因位于细胞核中
解析
抗N、抗M
细胞的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，题干中的信息未能体现杂种细胞 的全能性。而且对动物体细胞而言，由于受到细胞质的限制，全能性是受限的，仅能体现细胞核的全能性，A 错误；题干中的信息不能体现杂种细胞是否具有无限增殖能力，B错误；抗M基因位于细胞质中，抗N基因位于 细胞质或细胞核中，C正确，D错误。
解析
秋海棠的叶落入潮湿的土壤后，发育成完整幼苗的过程类似植物组织培养。植物组织培养的原 理是植物细胞的全能性，该过程包含脱分化和再分化两个过程，这两个过程都需要植物激素（生长 素和细胞分裂素）的调节。据此分析A项和B项正确。而细胞衰老和凋亡贯穿于整个生命历程，C项正 确。叶片发育成幼苗的过程没有发生减数分裂，而是进行有丝分裂，因此无同源染色体联会，D项错 误。
变式应用 例1
因的鼠细胞融合，获得的胞质杂种细胞具有M、N两种抗性。该实验证明了（
A.该胞质杂种细胞具有全能性 B.该胞质杂种细胞具有无限增殖能力 抗M、不抗N
拓展备考
(2016·天津卷)将携带抗M基因、不带抗N基因的鼠细胞去除细胞核后，与携带N基因、不带抗M基
C）
抗N、不抗M
C.抗M基因位于细胞质中
新课介绍 知识点介绍
2
细胞全能性在植物组织培养（植物克隆）过程中的应用
新课介绍 知识点介绍
3
细胞核的全能性在动物克隆中的应用
产下克隆动物的过程体现了动物体细胞的细胞核仍具有全能性。 克隆动物的遗传性状会与核供体动物相似。
范例解析 例1
理解提高
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 ( 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