3．要將胡蘿卜韌皮部細胞培養(yǎng)成完整植株，不需要

A．具有完整細胞核的細胞　B．離體狀態(tài)

C．導(dǎo)入外源基因　　　D．一定的營養(yǎng)物質(zhì)和激素

2、離體的植物葉肉細胞可以培育成完整植株，其原理是　　　　　　　　　　

A、葉綠體的光合作用提供有機營養(yǎng)和O₂

B、植物的葉肉細胞具有全能性

C、線粒體的呼吸作用提供能量和CO₂

D、線粒體為葉綠體提供ATP、NADPH和C₃化合物

1．(2003天津卷)甘薯種植多年后易積累病毒而導(dǎo)致品種退化。目前生產(chǎn)上采用莖尖分生組織離體培養(yǎng)的方法快速繁殖脫毒的種苗，以保證該品種的品質(zhì)和產(chǎn)量水平，這種通過分生組織離體培養(yǎng)獲得種苗的過程不涉及細胞的

A．有絲分裂　　　　　　 B．分化　　　　　　　　　 C．減數(shù)分裂　　　　　　 D．全能性

3．人類胚胎干細胞的研究

　 　胚胎干細胞是指早期胚胎細胞，即受精卵分裂至16-32個細胞時期的胚胎細胞。此時若將細胞分開，每個細胞都可發(fā)育成一個完整的胚胎，所以，細胞生物學家稱這種細胞是全能細胞。胚胎干細胞可以發(fā)育成機體的各種類型的組織或細胞。當前，科學家們正試圖利甩胚胎干細胞的“可塑性”來治療各種細胞退化性疾病。

　 　假如有人患有糖尿病、進行性老年性疾呆、嚴重的心力衰竭或其他疾病，只要從他身上任何部位取下一些體細胞，將體細胞的細胞核顯微注射到去核的人卵細胞中，這種包含與病人完全相同的遺傳物質(zhì)的雜合卵細胞在體外培養(yǎng)發(fā)育成囊胚，從中分離出“人類胚胎干細胞”，體外誘導(dǎo)它們分化成胰島細胞、神經(jīng)元、心肌細胞等，將這些細胞移植到發(fā)病部位，就能修復(fù)病人的組織或器官，使病人免受病魔煎熬。

　　 這項研究被譽為引發(fā)醫(yī)學革命的關(guān)鍵技術(shù)，為發(fā)育生物學、遺傳學等基礎(chǔ)研究提供了極好的實驗?zāi)Ｐ�，由于胚胎干細胞可�?jīng)體外定向誘導(dǎo)分化成特定功能的細胞，提供給臨床進行細胞替代治療，很多疾病不再是難治之癥，同時也可結(jié)合組織工程提供替代組織器官。這可解決可供移植的器官和組織奇缺的問題；由于移植細胞與病人的基因完全相同，不會產(chǎn)生排斥反應(yīng)。

　　 1999年美國等幾個國家的科學家宣布，他們用不同的方法獲得了具有無限增殖和全能分化潛力的人類胚胎干細胞，被國際自然科學學術(shù)權(quán)威機構(gòu)評為“1999年世界十大科學突破”之一。

鞏固練習

2．胚胎移植

　　 從一頭受孕母畜(供體)的生殖管道取出受精卵或發(fā)育到一定時期的早期胚胎，移入與供體母畜同步發(fā)情的母畜(受體)的生殖管道的一定部位，繼續(xù)生長、發(fā)育、長成子畜的技術(shù)稱為胚胎移植。在人類中供體和受體婦女在排卵周期同步的情況下，轉(zhuǎn)移受精卵或早期胚胎，在受體體內(nèi)孕育到期的技術(shù)也叫做胚胎移植。

　　 胚胎移植有重要的實踐意義，主要有以下幾點：(1)提高良種母畜的繁殖力；(2)使母畜一次生胎；(3)進行胚胎性別選擇；(4)減少精液消耗；(5)凍存良種胚胎；(6)試管嬰兒。利用體外受精結(jié)合胚胎移植，可以解除人的某些不孕癥。

1．植物體細胞雜交

　 　近年來研究正熱的細胞雜交技術(shù)是對細胞全能性更高層次的利用，植物細胞融合技術(shù)在植物育種上有重大的應(yīng)用價值，它不僅打破了常規(guī)有性雜交育種的不親和性障礙，而且為實現(xiàn)“超遠緣雜交”提供了可能。 植物體細胞雜交的過程包括原生質(zhì)體的制備，原生質(zhì)體融合的誘導(dǎo)，雜種細胞的篩選和培養(yǎng)，以及雜種植株的再生與鑒定等環(huán)節(jié)。下面以煙草和大豆的體細胞雜交為例，簡要介紹植物體細胞雜交的過程。

　　 ①原生質(zhì)體制備選取煙草植株上的幼嫩葉片和培養(yǎng)好的大豆細胞，用酶解法制備原生質(zhì)體。煙草的原生質(zhì)呈綠色，大豆為無色，在顯微鏡下很容易區(qū)別開來。

　　 ②原生質(zhì)體融合取等量的煙草和大豆的原生質(zhì)體混合后，加入聚乙二醇溶液。在顯微鏡下觀察，可以看到原生質(zhì)體相互粘集在一起。隔一段時間后，加入高鈣、高pH的溶液，這時原生質(zhì)體才開始融合。原生質(zhì)體融合包括膜融合和核融合兩個過程。誘導(dǎo)融合只能誘導(dǎo)細胞膜的融合，兩個核的融合是在雜種細胞第一次有絲分裂時進行的。

　　 ③雜種細胞的篩選和培養(yǎng)。煙草與大豆的原生質(zhì)體融合后，將原生質(zhì)體轉(zhuǎn)移到適當?shù)呐囵B(yǎng)基上培養(yǎng)，使原生質(zhì)體再生出細胞壁。這時，在細胞混合物中，不僅有煙草--大豆雜種細胞，還有煙草細胞、大豆細胞、煙草--煙草細胞、大豆一大豆細胞。雜種細胞的篩選，可以用機械方法，也可以用生理學或遺傳學的方法。以機械方法為例，根據(jù)兩種親本細胞在形態(tài)、色澤上的差異，將細胞分別接種在帶有小格的培養(yǎng)皿中，每個小格中約放1-3個細胞。在顯微鏡下找出雜種細胞，并且標定位置。等雜種細胞分裂成細胞團時，轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)皿中，培養(yǎng)成愈傷組織。

　　 ④雜種植物的再生與鑒定。雜種植株的再生是指從愈傷組織培養(yǎng)出雜種植株的過程。由于煙草和大豆分屬于茄科和豆科，二者的原生質(zhì)體融合后，只能長成雜種愈傷組織，還不能分化，因此談不上雜種植株的再生和鑒定。對于 能夠再生出雜種植株的，如煙草--海島煙草、白菜一甘 藍、胡蘿卜--羊角芹等，長出的植株究竟是不是雜種，還需要經(jīng)過鑒定才能確定下來。雜種植株的鑒定方法有形態(tài) 學方法、生化方法(如電泳)、細胞學方法(如染色體組型分 析)、分子生物學方法(如分子雜交)等。

4．花藥離體培養(yǎng)屬于植物組織培養(yǎng)嗎？

答：花藥離體培養(yǎng)主要在無菌條件下，取出花藥或從花藥中取出花粉粒，置于人工培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)，形成花粉胚或花粉愈傷組織，通過再分化長出根莖葉，最后長成花粉植株。由于這種植株所含的染色體數(shù)目只有正常植株的一半，故又稱為單倍體植株。因此花藥離體培養(yǎng)屬于植物組織培養(yǎng)。只不過是利用成熟的生殖細胞進行離體培養(yǎng)，因此這個過程應(yīng)該屬于特殊的有性生殖過程。

名師點撥

例1(2004年上海卷)下列關(guān)于細胞工程的敘述中，錯誤的是

A．植物細胞融合必須先制備原生質(zhì)體

B．試管嬰兒技術(shù)包括人工受精和胚胎移植兩方面

C．經(jīng)細胞核移植培育出的新個體只具有一個親本的遺傳性狀

D．用于培養(yǎng)的植物器官或組織屬于外植體

考點分析　 本題主要考查與細胞工程相關(guān)的知識。

解題思路　 由于受細胞壁的影響，植物細胞在融合前先要去除細胞壁，得到原生質(zhì)體。試管嬰兒是利用精子和卵細胞在體外人工受精，形成受精卵，培養(yǎng)成早期胚胎，然后把胚胎移植到母體子宮內(nèi)，繼續(xù)完成后面的胚胎發(fā)育過程。細胞核移植后，重構(gòu)的細胞中細胞核中的遺傳物質(zhì)來自一個親本，而細胞質(zhì)中存在的遺傳物質(zhì)來自另一個親本。C選項中敘述的內(nèi)容與之有沖突。本題正確答案是C。

失分陷阱　 沒有認識到生物的遺傳中核遺傳和質(zhì)遺傳共同作用的結(jié)果，同時對各種細胞工程的具體過程不了解，對有關(guān)的術(shù)語不理解，都是失分主要原因。

例2 (2000年新課程理綜卷)植物細胞表現(xiàn)出全能性的必要條件是

A．給予適宜的營養(yǎng)和外界條件

B．導(dǎo)入其他植物細胞的基因

C．脫離母體后，給予適宜的營養(yǎng)和外界條件

D．將成熟篩管的細胞核移到去核的卵細胞內(nèi)

考點分析　 本題考查關(guān)于植物細胞全能性的相關(guān)知識。

解題思路　高度分化的植物細胞仍然有發(fā)育成完整植株的潛能，這就是植物細胞的全能性。但是，細胞在體內(nèi)并沒有表現(xiàn)出全能性，當植物細胞脫離了原來植物體而處于離體況態(tài)時，在一定的營養(yǎng)物質(zhì)、激素和適宜的外界條件下，就可表現(xiàn)出全能性，發(fā)育成完整的植株。因此C是惟一正確的選項。選項A僅僅給予適宜的外界條件和營養(yǎng)物質(zhì)，沒有說明離體這個條件，是不對的。細胞在體時受其它細胞的影響和制約，不可能表現(xiàn)出全能性。選項B的錯誤在于，如果導(dǎo)入基因，就不能叫細胞有全能性，而成為基因工程了。植物細胞的全能性不需要導(dǎo)入任何基因。選項D要把成熟的篩管的細胞核移植到去核的卵細胞中，其實成熟的篩管是沒有細胞核的生活細胞。本題正確答案是C。

失分陷阱　 對于細胞全能性的概念理解不到位，特別是“潛能”一詞，忽視了離體這一條件，而錯選A。把動物細胞的全能性主要是指細胞核的全能性與植物細胞全能性概念相混淆，而錯選了D。

例3 (2003年江蘇卷) 用高度分化的植物細胞、組織和器官進行組織培養(yǎng)可以形成愈傷組織，下列敘述錯誤的是　

　　　 A．該愈傷組織是細胞經(jīng)過脫分化和分裂形成的

　　　 B．該愈傷組織的細胞沒有全能性

　　　 C．該愈傷組織是由排列疏松的薄壁細胞組成

　　　 D．該愈傷組織可以形成具有生根發(fā)芽能力的胚狀結(jié)構(gòu)

考點分析　 本題主要考查植物組織培養(yǎng)技術(shù)和它的生物學原理的理解程度。

解題思路　 愈傷組織是由離體的植物器官、組織或細胞通過細胞分裂產(chǎn)生的，此過程稱為植物細胞的脫分化。愈傷組織中的細胞排列疏松而無規(guī)則，主要是一種高度液泡化的呈無定形狀態(tài)的薄壁細胞。愈傷組織中雖然有些細胞發(fā)生分化，但仍具有全能性，在一定條件下繼續(xù)培養(yǎng)，細胞會發(fā)生再分化，生成芽和根，進而發(fā)育成完整植株。愈傷組織的形態(tài)發(fā)生方式主要有不定芽方式和胚狀體方式兩種。其中，胚狀體方式是指由愈傷組織細胞誘導(dǎo)分化出具有胚芽、胚根和胚軸的胚狀結(jié)構(gòu)，進而長成完整植株。本題答案為B。

失分陷阱　沒有理解愈傷組織的概念和特點。

例4 (2001年上海卷)現(xiàn)有甲、乙兩個煙草品種(2n＝48)，其基因型分別為aaBB和AAbb，這兩對基因位于非同源染色體上，且在光照強度大于800勒克司時，都不能生長，這是由于它們中的一對隱性純合基因(aa或bb)作用的結(jié)果。

取甲乙兩品種的花粉分別培養(yǎng)成植株，將它們的葉肉細胞制成原生質(zhì)體，并將兩者相混，使之融合，誘導(dǎo)產(chǎn)生細胞團。然后，放到大于800勒克司光照下培養(yǎng)，結(jié)果有的細胞團不能分化，有的能分化發(fā)育成植株。請回答下列問題：

(1)甲、乙兩煙草品種花粉的基因型分別為　　　　 和　　　　 。

(2)將葉肉細胞制成原生質(zhì)體時，使用　　　　　　　 破除細胞壁。

(3)在細胞融合技術(shù)中，常用的促融劑是　　　　 。

(4)細胞融合后誘導(dǎo)產(chǎn)生的細胞團叫　　　　　 。

(5)在大于800勒克司光照下培養(yǎng)，有　　　 種細胞團不能分化；能分化的細胞團是由　　　 的原生質(zhì)體融合來的(這里只考慮2個原生質(zhì)體的相互融合)。由該細胞團分化發(fā)育成的植株，其染色體數(shù)是　　　　　　 ，基因型是　　　　　 。該植株自交后代中，在大于800勒克司光照下，出現(xiàn)不能生長的植株的概率是　　　　　　 。

考點分析　 本題創(chuàng)設(shè)一個新情境，綜合考查有關(guān)植物細胞雜交、減數(shù)分裂、遺傳規(guī)律和單倍體育種的掌握情況和應(yīng)用能力。

解題思路　 在只考慮兩個原生質(zhì)體相互融合的情況下，任意兩個原生質(zhì)體(aB與aB、Ab與Ab、aB與Ab)融合后細胞的基因型為aaBB、AAbb和AaBb，其中基因型aaBB和AAbb的細胞團在大于800勒克司的光照下培養(yǎng)，不能分化，基因型為AaBb的細胞團則能分化發(fā)育成植株，該植株為二倍體(2n＝48)。AaBb的植株自交后代中，在大于800勒克司的光照下不能生長的植物，即含有一對以上隱性基因(aaB＿、A＿bb和aabb)的植株出現(xiàn)概率為1/4×3/4+3/4×1/4+1/4×1/4＝7/16。本題正確答案為(1)aB　 　Ab　(2)纖維素酶和果膠酶　(3)聚乙二醇　(4)愈傷組織　(5)2　甲乙兩品種　48　AaBb　7/16

失分陷阱　 本題是以植物細胞雜交為情境的綜合題。本題失分主要原因是想當然地認為兩種植物細胞原生質(zhì)體融合的可能性就只有AaBb型一種，而導(dǎo)致失分。同時不能用生物學術(shù)語進行表達，而導(dǎo)致失分。

　例5 (2003年江蘇卷) 將小鼠骨髓瘤細胞與一種B淋巴細胞融合，可使融合的細胞經(jīng)培養(yǎng)產(chǎn)生單克隆抗體，其依據(jù)是　

　　　 A．B淋巴細胞可以產(chǎn)生抗體，但不能無限增殖

　　　 B．B淋巴細胞只有與骨髓瘤細胞融合后才能產(chǎn)生抗體

　　　 C．骨髓瘤細胞可以無限增殖，但不能產(chǎn)生抗體

　　　 D．骨髓瘤細胞可以產(chǎn)生抗體，但不能無限增殖

　 　考點分析　本題主要考查制備單克隆抗體的有關(guān)內(nèi)容。

解題思路　 人們把由單個雜交瘤細胞經(jīng)過克隆(無性繁殖)形成細胞群，再由細胞群產(chǎn)生的化學性質(zhì)單一、特異性強的抗體稱為單克隆抗體。雜交瘤細胞是由骨髓瘤細胞與B淋巴細胞融合得到的，其中骨髓瘤細胞的特點是能夠在體外無限增殖，但不能產(chǎn)生抗體；B淋巴細胞的特點是能夠產(chǎn)生抗體，但不能無限增殖。融合形成雜交瘤細胞后，由于它繼承了雙親細胞的遺傳物質(zhì)，因此它不僅具有產(chǎn)生抗體的能力，還具有無限增殖的本領(lǐng)。本題正確答案是A、C。

失分陷阱　由于對單克隆抗體的制備過程和原理理解不完整，沒有結(jié)合體液免疫的原理，認為只有B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合后才能產(chǎn)生抗體，而錯選了B。

例6(2001年上海卷)胚胎移植技術(shù)目前主要應(yīng)用于

A　 解決某些不孕癥者的生育問題　　 B　 治療某些遺傳病

C　 提高良種家畜的繁殖力　　　　　 D　 提高動物的抗病力

考點分析　 本題主要考查細胞工程領(lǐng)域新技術(shù)及應(yīng)用，是當今高考的熱點問題。

解題思路　 胚胎移植技術(shù)(用于人類即平常我們所說的試管嬰兒)主要是從母體取出卵細胞，在體外進行人工受精、分割、培養(yǎng)，當胚胎發(fā)育到-定時期，再將胚胎移植到母體子宮內(nèi)繼續(xù)發(fā)育成胎兒的技術(shù)。胚胎移植技術(shù)應(yīng)用于人類，解決了某些不孕癥者的生育問題；應(yīng)用于家畜，則是為了提高家畜的繁殖能力(-頭奶牛正常情況下，一生最多只能繁殖10頭小牛，而用胚胎移植技術(shù)，一生則能生40頭小牛)。該技術(shù)不能提高動物的抗病能力，也不能治療某些遺傳病。本題正確答案是A、C。

失分陷阱　 沒有關(guān)注細胞工程領(lǐng)域的新進展，不了解胚胎移植技術(shù)及其應(yīng)用價值。

拓展提升

3．植物體細胞雜交與動物細胞融合有何區(qū)別？

答：植物體細胞雜交是用兩個不同植物的體細胞融合成一個雜種細胞，并且把雜種細胞培育成新植物體的方法。從這句話可以看出，植物體細胞雜交是從細胞融合開始，到培育成新的植物體結(jié)束。動物細胞融合與植物原生質(zhì)體融合的基本原理是相同的，誘導(dǎo)融合的方法類似，動物細胞的融合還常常用到滅活的病毒作為誘導(dǎo)劑。植物體細胞雜交的一項重要目的是克服植物間遠源雜交不親和的障礙，培育作物新品種。動物細胞融合技術(shù)最重要的用途，不是以培養(yǎng)新品種為目的，而是制備單克隆抗體。單克隆抗體在疾病的診斷、治療和預(yù)防方面，與常規(guī)抗體相比，特異性強，靈敏性高，優(yōu)越性非常明顯。

2．植物細胞體現(xiàn)出全能性需要那些條件？

答：植物體內(nèi)的生活細胞盡管具有全能性，但受基因選擇性表達的調(diào)控，一般要進行定向的、不可逆轉(zhuǎn)的分化，因此全能性不能表現(xiàn)出來。當已發(fā)生分化的細胞處于離體狀態(tài)，且環(huán)境條件適合(營養(yǎng)物質(zhì)、激素、溫度)，這時方可進行脫分化而表現(xiàn)出全能性，發(fā)育成完整的植株。

命題研究

提分關(guān)鍵

1．如何理解細胞的全能性？

答：細胞全能性是指已經(jīng)分化的細胞，仍然具有發(fā)育的潛能，大量科學實驗證明，高度分化的植物細胞仍然有發(fā)育為完整植株的能力。例如，1958年曾有美國科學家將胡蘿卜韌皮部的一些細胞進行培養(yǎng)，而最終發(fā)育成完整的新植物，體現(xiàn)了細胞的全能性。

　　 細胞全能性的原因是，由于體細胞一般是通過有絲分裂繁殖而來的，一般已分化的細胞都有一整套和受精卵相同的染色體，攜帶有本物種相同的DNA分子。因此，分化的細胞具有發(fā)育成完整新個體的潛能。在合適的條件下，有些分化的細胞具有恢復(fù)分裂、重新分化發(fā)育成完整新個體的能力。

　　 高度特化的動物細胞，從整個細胞來說，它的細胞全能性受到限制，主要是細胞質(zhì)內(nèi)的遺傳物質(zhì)有所變化，但是它的細胞核仍然保持著全能性，這是因為細胞核內(nèi)含有保持物種遺傳性所需要的全套遺傳物質(zhì)。

　　 可以說，任何一個具有完整結(jié)構(gòu)的體細胞都可以在一定條件下發(fā)育成一個完整的生物體的能力�，F(xiàn)代克隆技術(shù)的理論基礎(chǔ)就是細胞的全能性。