Chỉ từ một tế bào (hợp tử) lại có thể phát triển thành một cơ thể hoàn chỉnh có đầy đủ cơ quan vì tế bào hợp tử có tính toàn năng. Nhờ đó, tế bào hợp tử có thể phân chia tạo thành các tế bào phôi, các tế bào phôi biệt hóa tạo ra các tế bào chuyên hóa, thực hiện những chức năng nhất định rồi từ các tế bào chuyên hóa sẽ hình thành nên các mô, cơ quan, hệ cơ quan chuyên hóa, kết quả là hình thành nên một cơ thể hoàn chỉnh.

có thể phân chia thông qua quá trình nguyên phân để tạo thành phôi, các tế bào gốc phôi có tính toàn năng, có khả năng phân chia và biệt hóa thành các mô, cơ quan và cả cơ thể.

Một số ví dụ để chứng minh công nghệ tế bào đã thay đổi nền nông nghiệp của toàn thế giới:

- Ứng dụng của công nghệ tế bào đã tạo đã được nhiều giống cây trồng có năng suất cao, phẩm chất tốt, có khả năng chịu hạn, chịu rét, kháng sâu bệnh,… đem lại hiệu quả kinh tế lớn cho nền nông nghiệp. Ví dụ: Tạo ra giống lúa DR2 có khả năng chịu hạn tốt và cho năng suất cao từ giống CR203; tạo giống khoai tây KT3, VC 36-8 có năng suất cao và khả năng kháng bệnh tốt; tạo giống lúa gạo vàng có giá trị dinh dưỡng và hàm lượng vitamin cao;…

- Ứng dụng phương pháp nuôi cấy mô tế bào đã nhân nhanh các giống cây trồng sạch bệnh, mang các đặc tính tốt giúp chủ động nguồn cây giống cho nông nghiệp. Ví dụ: Nhân giống và cung cấp số lượng nhiều giống cây trồng như các loài cây ăn quả, lan Mokara, sâm dây, sâm đương quy,…

- Ngoài nông nghiệp, công nghệ tế bào còn có vai trò trong các lĩnh vực như công nghiệp thực phẩm, dược liệu, y học,…

- Ví dụ: Sản xuất các chế phẩm enzyme hoặc chất có hoạt tính sinh học trên quy mô công nghiệp, dựa trên quá trình nuôi cấy in vitro nhằm tăng sinh khối tế bào.

Mỗi tế bào đã chuyên hóa đều chứa một lượng thông tin di truyền tương đương với lượng thông tin di truyền của một cơ thể trưởng thành vì: Ở sinh vật đa bào, tất cả các tế bào trong cơ thể đều được phân chia từ một tế bào duy nhất là hợp tử. Sau khi được hình thành, hợp tử nguyên phân tạo ra các tế bào con, các tế bào này biệt hóa tạo thành các loại tế bào khác nhau trong cơ thể. Do các tế bào được tạo ra từ quá trình nguyên phân nên có bộ nhiễm sắc thể giống như hợp tử ban đầu.

Một số ví dụ chứng minh các tế bào khi đi vào các con đường biệt hóa khác nhau sẽ có chức năng khác nhau:

- Ở thực vật: Tế bào phôi có thể biệt hóa thành các loại tế bào khác nhau như tế bào biểu bì rễ hình thành lông hút để hút nước và muối khoáng, tế bào mạch gỗ và mạch rây để vận chuyển các chất, tế bào hạt đậu hình thành nên khí khổng thực hiện quá trình thoát hơi nước và trao đổi khí,…

- Ở động vật: Tế bào phôi động vật biệt hóa thành các loại tế bào khác nhau như tế bào hồng cầu có chức năng vận chuyển O2­ và CO2, tế bào cơ có chức năng tham gia vào sự vận động của cơ thể, tế bào cơ tim tham gia vào sự co bóp của tim,…

- Quá trình phản biệt hóa của tế bào là quá trình một tế bào đã chuyên hóa có khả năng quay trở lại trạng thái của tế bào phôi trong những điều kiện nhất định để thực hiện quá trình phân chia tế bào.

- Ý nghĩa quá trình phản biệt hóa trong công nghệ tế bào thực vật: Trong công nghệ tế bào thực vật, nhờ điều khiển được quá trình phản biệt hóa của tế bào, người ta có thể sử dụng loại mô bất kì trên cơ thể thực vật để tạo ra mô sẹo (những tế bào đã quay trở về trạng thái phôi) rồi từ đó tái tạo thành cơ thể hoàn chỉnh.

Trong công nghệ tế bào thực vật, có thể dùng một loại mô bất kì để tái tạo thành cơ thể hoàn chỉnh vì: Mỗi tế bào thực vật đều có tính toàn năng, có thể phân chia và biệt hóa thành cơ thể hoàn chỉnh.

Cơ sở của sự biệt hóa ở tế bào động vật: Sự biệt hóa ở tế bào động vật dựa trên việc biểu hiện các gene đặc thù. Sự biểu hiện của các gene khác nhau ở các tế bào khác nhau được "chỉ dẫn" bởi các nguồn thông tin khác nhau. Nguyên nhân của hiện tượng này là do:

- Các phân tử điều hòa biểu hiện gene nằm trong tế bào chất của trứng chưa thụ tinh được phân bố không đồng đều cho các tế bào con dẫn đến sự kích thích hoạt động cho các gene khác nhau đặc trưng cho từng loại tế bào.

- Các phân tử tín hiệu được tạo ra từ tế bào lân cận liên kết với thụ thể của tế bào giúp các tế bào khác nhau đi vào con đường biệt hóa đặc trưng.

- Ở giai đoạn phôi gồm hai tế bào thì hai tế bào này có biểu hiện gene không giống nhau.

- Giải thích: Hai tế bào này có sự biểu hiện gene không giống nhau vì mỗi tế bào chứa những phân tử điều hòa biểu hiện gene khác nhau.

- Nguyên nhân là do sự phân chia không đồng đều của tế bào chất: Các phân tử điều hòa biểu hiện gene nằm trong tế bào chất của trứng chưa thụ tinh được phân bố không đồng đều cho các tế bào con dẫn đến sự kích thích hoạt động cho các gene khác nhau đặc trưng cho từng loại tế bào.

Trong sự cảm ứng, các phân tử tín hiệu được tạo ra từ tế bào lân cận liên kết với thụ thể của tế bào. Sau đó, thông tin từ các phân tử tín hiệu này được truyền vào bên trong tế bào gây sự hoạt hóa các gene tương ứng.

Trong quá trình phát triển phôi, nếu sự truyền tín hiệu không chính xác có thể ảnh hưởng đến quá trình biệt hóa tế bào, làm cho tế bào không thực hiện được chức năng do thiếu bào quan, ảnh hưởng đến sự phát sinh hình thái của các cơ quan hoặc cơ quan nằm không đúng vị trí,… hậu quả là cơ thể phát triển không bình thường, giảm sức sống, thậm chí gây chết.

- Trong tương lai, công nghệ tế bào có thể giúp tái sinh những loài sinh vật đã bị tuyệt chủng.

- Giải thích: Dựa trên công nghệ tế bào, các nhà khoa học có thể đem nuôi cấy những mẩu mô hay các tế bào còn lại trong môi trường thích hợp rồi cho phát triển thành cá thể mới. Ngoài ra, có thể dùng phương pháp thụ tinh nhân tạo từ tinh trùng và trứng (đã được cất trữ trong môi trường thích hợp) để tạo nên cá thể mới.

- Học sinh đề ra ý tưởng ứng dụng công nghệ tế bào và phân tích hiệu quả của ý tưởng đó: Tên ý tưởng, sản phẩm; lĩnh vực, phạm vi ứng dụng; đối tượng nghiên cứu; phương pháp, quy trình thực hiện; hiệu quả mang lại.

- Câu trả lời tham khảo: Nếu em là một nhà khoa học trong tương lai, em sẽ ứng dụng công nghệ tế bào để tạo ra các mô, cơ quan, tạng,… dùng trong chữa bệnh ở người. Sở dĩ em lựa chọn ứng dụng này vì việc ghép các mô, cơ quan, tạng tạo ra từ chính những tế bào của cơ thể người bệnh sẽ giúp người bệnh không phải chờ đợi nguồn tạng phù hợp, hạn chế phản ứng miễn dịch đào thải sau ghép, đem lại hiệu quả điều trị cao hơn. Đồng thời, nếu điều này thực hiện được cũng sẽ ngăn chặn được tình trạng buôn bán nội tạng người đang ngày càng trở nên phức tạp trong đời sống hiện nay.

Đáp án đúng là: A, C.

Sản phẩm được tạo thành từ công nghệ tế bào trong giai đoạn hiện nay đang hướng tới tiêu chí giá thành rẻ, chất lượng cao, đáp ứng được nhu cầu của con người và thân thiện với môi trường.

Ứng dụng công nghệ tế bào góp phần đảm bảo an ninh lương thực trên thế giới vì: Nhờ ứng dụng công nghệ tế bào đã tạo ra nhiều loại vật nuôi, cây trồng có năng suất cao, khả năng chống chịu tốt, sạch bệnh,… cung cấp đầy đủ nhu cầu về lương thực, thực phẩm cho con người trong tình hình gia tăng dân số như hiện nay.

Trong tương lai, việc ứng dụng công nghệ tế bào sẽ mở ra cơ hội phát triển trong nhiều lĩnh vực, ngành nghề như:

- Y học: Tạo ra các chế phẩm sinh học, các chất có hoạt tính sinh học dùng trong chẩn đoán bệnh, chữa bệnh; tạo ra các mô, cơ quan để thay thế cho người bệnh.

- Nông nghiệp: Tạo ra những giống cây trồng, vật nuôi có năng suất, phẩm chất cao và sức chống chịu tốt; tạo ra các loại thức ăn giàu dinh dưỡng cho vật nuôi;…

- Công nghiệp thực phẩm: Tạo ra các nguồn thực phẩm sạch mới giúp đảm bảo an ninh lương thực,…

- Các ngành liên quan đến quản lí: Quản lí dự án, quản lí cơ sở nghiên cứu về công nghệ tế bào,…