3．要將胡蘿卜韌皮部細(xì)胞培養(yǎng)成完整植株，不需要

A．具有完整細(xì)胞核的細(xì)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(xì)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(jī)營養(yǎng)和O₂

B、植物的葉肉細(xì)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(xì)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(xì)胞的研究

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

　 　假如有人患有糖尿病、進(jìn)行性老年性疾呆、嚴(yán)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(xì)胞，將體細(xì)胞的細(xì)胞核顯微注射到去核的人卵細(xì)胞中，這種包含與病人完全相同的遺傳物質(zhì)的雜合卵細(xì)胞在體外培養(yǎng)發(fā)育成囊胚，從中分離出“人類胚胎干細(xì)胞”，體外誘導(dǎo)它們分化成胰島細(xì)胞、神經(jīng)元、心肌細(xì)胞等，將這些細(xì)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(xiàng)研究被譽(yù)為引發(fā)醫(yī)學(xué)革命的關(guān)鍵技術(shù)，為發(fā)育生物學(xué)、遺傳學(xué)等基礎(chǔ)研究提供了極好的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ�，由于胚胎干�?xì)胞可經(jīng)體外定向誘導(dǎo)分化成特定功能的細(xì)胞，提供給臨床進(jìn)行細(xì)胞替代治療，很多疾病不再是難治之癥，同時(shí)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(xì)胞與病人的基因完全相同，不會(huì)產(chǎn)生排斥反應(yīng)。

　　 1999年美國等幾個(gè)國家的科學(xué)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(xì)胞，被國際自然科學(xué)學(xué)術(shù)權(quán)威機(jī)構(gòu)評(píng)為“1999年世界十大科學(xué)突破”之一。

鞏固練習(xí)

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(shí)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(zhǎng)、發(fā)育、長(zhǎng)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(shí)踐意義，主要有以下幾點(diǎn)：(1)提高良種母畜的繁殖力；(2)使母畜一次生胎；(3)進(jìn)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(xì)胞雜交

　 　近年來研究正熱的細(xì)胞雜交技術(shù)是對(duì)細(xì)胞全能性更高層次的利用，植物細(xì)胞融合技術(shù)在植物育種上有重大的應(yīng)用價(jià)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(shí)現(xiàn)“超遠(yuǎn)緣雜交”提供了可能。 植物體細(xì)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(xì)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(xì)胞雜交為例，簡(jiǎn)要介紹植物體細(xì)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(xì)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(shí)間后，加入高鈣、高pH的溶液，這時(shí)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(gè)過程。誘導(dǎo)融合只能誘導(dǎo)細(xì)胞膜的融合，兩個(gè)核的融合是在雜種細(xì)胞第一次有絲分裂時(shí)進(jìn)行的。

　　 ③雜種細(xì)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(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)基上培養(yǎng)，使原生質(zhì)體再生出細(xì)胞壁。這時(shí)，在細(xì)胞混合物中，不僅有煙草--大豆雜種細(xì)胞，還有煙草細(xì)胞、大豆細(xì)胞、煙草--煙草細(xì)胞、大豆一大豆細(xì)胞。雜種細(xì)胞的篩選，可以用機(jī)械方法，也可以用生理學(xué)或遺傳學(xué)的方法。以機(jī)械方法為例，根據(jù)兩種親本細(xì)胞在形態(tài)、色澤上的差異，將細(xì)胞分別接種在帶有小格的培養(yǎng)皿中，每個(gè)小格中約放1-3個(gè)細(xì)胞。在顯微鏡下找出雜種細(xì)胞，并且標(biāo)定位置。等雜種細(xì)胞分裂成細(xì)胞團(tuán)時(shí)，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(zhǎng)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(duì)于 能夠再生出雜種植株的，如煙草--海島煙草、白菜一甘 藍(lán)、胡蘿卜--羊角芹等，長(zhǎng)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(xué)方法、生化方法(如電泳)、細(xì)胞學(xué)方法(如染色體組型分 析)、分子生物學(xué)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(jìn)行培養(yǎng)，形成花粉胚或花粉愈傷組織，通過再分化長(zhǎng)出根莖葉，最后長(zhǎng)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(xì)胞進(jìn)行離體培養(yǎng)，因此這個(gè)過程應(yīng)該屬于特殊的有性生殖過程。

名師點(diǎn)撥

例1(2004年上海卷)下列關(guān)于細(xì)胞工程的敘述中，錯(cuò)誤的是

A．植物細(xì)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(xì)胞核移植培育出的新個(gè)體只具有一個(gè)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(diǎn)分析　 本題主要考查與細(xì)胞工程相關(guān)的知識(shí)。

解題思路　 由于受細(xì)胞壁的影響，植物細(xì)胞在融合前先要去除細(xì)胞壁，得到原生質(zhì)體。試管嬰兒是利用精子和卵細(xì)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(xì)胞核移植后，重構(gòu)的細(xì)胞中細(xì)胞核中的遺傳物質(zhì)來自一個(gè)親本，而細(xì)胞質(zhì)中存在的遺傳物質(zhì)來自另一個(gè)親本。C選項(xiàng)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(rèn)識(shí)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(shí)對(duì)各種細(xì)胞工程的具體過程不了解，對(duì)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(xì)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(xì)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(xì)胞核移到去核的卵細(xì)胞內(nèi)

考點(diǎn)分析　 本題考查關(guān)于植物細(xì)胞全能性的相關(guān)知識(shí)。

解題思路　高度分化的植物細(xì)胞仍然有發(fā)育成完整植株的潛能，這就是植物細(xì)胞的全能性。但是，細(xì)胞在體內(nèi)并沒有表現(xiàn)出全能性，當(dāng)植物細(xì)胞脫離了原來植物體而處于離體況態(tài)時(shí)，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(xiàng)。選項(xiàng)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(gè)條件，是不對(duì)的。細(xì)胞在體時(shí)受其它細(xì)胞的影響和制約，不可能表現(xiàn)出全能性。選項(xiàng)B的錯(cuò)誤在于，如果導(dǎo)入基因，就不能叫細(xì)胞有全能性，而成為基因工程了。植物細(xì)胞的全能性不需要導(dǎo)入任何基因。選項(xiàng)D要把成熟的篩管的細(xì)胞核移植到去核的卵細(xì)胞中，其實(shí)成熟的篩管是沒有細(xì)胞核的生活細(xì)胞。本題正確答案是C。

失分陷阱　 對(duì)于細(xì)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(cuò)選A。把動(dòng)物細(xì)胞的全能性主要是指細(xì)胞核的全能性與植物細(xì)胞全能性概念相混淆，而錯(cuò)選了D。

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

　　　 A．該愈傷組織是細(xì)胞經(jīng)過脫分化和分裂形成的

　　　 B．該愈傷組織的細(xì)胞沒有全能性

　　　 C．該愈傷組織是由排列疏松的薄壁細(xì)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(diǎn)分析　 本題主要考查植物組織培養(yǎng)技術(shù)和它的生物學(xué)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(xì)胞通過細(xì)胞分裂產(chǎn)生的，此過程稱為植物細(xì)胞的脫分化。愈傷組織中的細(xì)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(xì)胞。愈傷組織中雖然有些細(xì)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(xì)胞會(huì)發(fā)生再分化，生成芽和根，進(jìn)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(xì)胞誘導(dǎo)分化出具有胚芽、胚根和胚軸的胚狀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而長(zhǎng)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(diǎn)。

例4 (2001年上海卷)現(xiàn)有甲、乙兩個(gè)煙草品種(2n＝48)，其基因型分別為aaBB和AAbb，這兩對(duì)基因位于非同源染色體上，且在光照強(qiáng)度大于800勒克司時(shí)，都不能生長(zhǎng)，這是由于它們中的一對(duì)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(xì)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(xì)胞團(tuán)。然后，放到大于800勒克司光照下培養(yǎng)，結(jié)果有的細(xì)胞團(tuán)不能分化，有的能分化發(fā)育成植株。請(qǐng)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(xì)胞制成原生質(zhì)體時(shí)，使用　　　　　　　 破除細(xì)胞壁。

(3)在細(xì)胞融合技術(shù)中，常用的促融劑是　　　　 。

(4)細(xì)胞融合后誘導(dǎo)產(chǎn)生的細(xì)胞團(tuán)叫　　　　　 。

(5)在大于800勒克司光照下培養(yǎng)，有　　　 種細(xì)胞團(tuán)不能分化；能分化的細(xì)胞團(tuán)是由　　　 的原生質(zhì)體融合來的(這里只考慮2個(gè)原生質(zhì)體的相互融合)。由該細(xì)胞團(tuán)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(zhǎng)的植株的概率是　　　　　　 。

考點(diǎn)分析　 本題創(chuàng)設(shè)一個(gè)新情境，綜合考查有關(guān)植物細(xì)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(gè)原生質(zhì)體相互融合的情況下，任意兩個(gè)原生質(zhì)體(aB與aB、Ab與Ab、aB與Ab)融合后細(xì)胞的基因型為aaBB、AAbb和AaBb，其中基因型aaBB和AAbb的細(xì)胞團(tuán)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(xì)胞團(tuán)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(zhǎng)的植物，即含有一對(duì)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(xì)胞雜交為情境的綜合題。本題失分主要原因是想當(dāng)然地認(rèn)為兩種植物細(xì)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(shí)不能用生物學(xué)術(shù)語進(jìn)行表達(dá)，而導(dǎo)致失分。

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

　　　 A．B淋巴細(xì)胞可以產(chǎn)生抗體，但不能無限增殖

　　　 B．B淋巴細(xì)胞只有與骨髓瘤細(xì)胞融合后才能產(chǎn)生抗體

　　　 C．骨髓瘤細(xì)胞可以無限增殖，但不能產(chǎn)生抗體

　　　 D．骨髓瘤細(xì)胞可以產(chǎn)生抗體，但不能無限增殖

　 　考點(diǎn)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(gè)雜交瘤細(xì)胞經(jīng)過克隆(無性繁殖)形成細(xì)胞群，再由細(xì)胞群產(chǎn)生的化學(xué)性質(zhì)單一、特異性強(qiáng)的抗體稱為單克隆抗體。雜交瘤細(xì)胞是由骨髓瘤細(xì)胞與B淋巴細(xì)胞融合得到的，其中骨髓瘤細(xì)胞的特點(diǎn)是能夠在體外無限增殖，但不能產(chǎn)生抗體；B淋巴細(xì)胞的特點(diǎn)是能夠產(chǎn)生抗體，但不能無限增殖。融合形成雜交瘤細(xì)胞后，由于它繼承了雙親細(xì)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(duì)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(rèn)為只有B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合后才能產(chǎn)生抗體，而錯(cuò)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(dòng)物的抗病力

考點(diǎn)分析　 本題主要考查細(xì)胞工程領(lǐng)域新技術(shù)及應(yīng)用，是當(dāng)今高考的熱點(diǎn)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(xì)胞，在體外進(jìn)行人工受精、分割、培養(yǎng)，當(dāng)胚胎發(fā)育到-定時(shí)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(dòng)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(xì)胞工程領(lǐng)域的新進(jìn)展，不了解胚胎移植技術(shù)及其應(yīng)用價(jià)值。

拓展提升

3．植物體細(xì)胞雜交與動(dòng)物細(xì)胞融合有何區(qū)別？

答：植物體細(xì)胞雜交是用兩個(gè)不同植物的體細(xì)胞融合成一個(gè)雜種細(xì)胞，并且把雜種細(xì)胞培育成新植物體的方法。從這句話可以看出，植物體細(xì)胞雜交是從細(xì)胞融合開始，到培育成新的植物體結(jié)束。動(dòng)物細(xì)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(dòng)物細(xì)胞的融合還常常用到滅活的病毒作為誘導(dǎo)劑。植物體細(xì)胞雜交的一項(xiàng)重要目的是克服植物間遠(yuǎn)源雜交不親和的障礙，培育作物新品種。動(dòng)物細(xì)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(qiáng)，靈敏性高，優(yōu)越性非常明顯。

2．植物細(xì)胞體現(xiàn)出全能性需要那些條件？

答：植物體內(nèi)的生活細(xì)胞盡管具有全能性，但受基因選擇性表達(dá)的調(diào)控，一般要進(jìn)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(dāng)已發(fā)生分化的細(xì)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(shí)方可進(jìn)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(xì)胞的全能性？

答：細(xì)胞全能性是指已經(jīng)分化的細(xì)胞，仍然具有發(fā)育的潛能，大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，高度分化的植物細(xì)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(xué)家將胡蘿卜韌皮部的一些細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，而最終發(fā)育成完整的新植物，體現(xiàn)了細(xì)胞的全能性。

　　 細(xì)胞全能性的原因是，由于體細(xì)胞一般是通過有絲分裂繁殖而來的，一般已分化的細(xì)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(xì)胞具有發(fā)育成完整新個(gè)體的潛能。在合適的條件下，有些分化的細(xì)胞具有恢復(fù)分裂、重新分化發(fā)育成完整新個(gè)體的能力。

　　 高度特化的動(dòng)物細(xì)胞，從整個(gè)細(xì)胞來說，它的細(xì)胞全能性受到限制，主要是細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的遺傳物質(zhì)有所變化，但是它的細(xì)胞核仍然保持著全能性，這是因?yàn)榧?xì)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(gè)具有完整結(jié)構(gòu)的體細(xì)胞都可以在一定條件下發(fā)育成一個(gè)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(xì)胞的全能性。