同步備課一體資料之生物蘇教3講義：第三章 胚胎工程 第12課時 含答案

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精[學習目標］1。理解干細胞的概念與分類。2.掌握胚胎干細胞的來源、特點及分離途徑與方法。3。舉例說明胚胎干細胞的應用。4.了解胚胎干細胞的研究進展及其所面臨的各種挑戰(zhàn)。一、胚胎干細胞及其研究進展1．什么是干細胞？答案動物（包括人)胚胎及某些器官中具有自我復制和多向分化潛能的原始細胞。2．按照分化潛能的大小，干細胞基本上可分為專能干細胞、多能干細胞、全能干細胞。3．上皮組織基底層中的干細胞屬于什么干細胞？這類干細胞有何特點?答案專能干細胞。只能分化成一種類型或功能密切相關的兩種類型的細胞。4．造血干細胞屬于什么干細胞？這類干細胞有何特點?答案多能干細胞.具有分化成多種細胞或組織的潛能，但卻失去了發(fā)育成完整個體的能力。5．胚胎干細胞屬于什么干細胞？這類干細胞有何特點?答案全能干細胞。可以分化為全身200多種細胞,并進一步形成機體的所有組織、器官。6．如何獲得胚胎干細胞?答案（1)從早期的胚胎中未分化的細胞中獲得。(2）從胎兒的原始性腺中分離出來。7．囊胚包括內細胞團和滋養(yǎng)層兩部分。它們有何功能？是否是全能細胞?答案內細胞團在囊胚階段才出現，它將來發(fā)育成胎兒的各種組織，屬于胚胎干細胞，具有全能性。滋養(yǎng)層細胞將來發(fā)育成胚胎的支持組織，如胎盤等，不是全能細胞。8．胚胎干細胞有何特點？答案(1)具有體積小、細胞核大、核仁明顯等形態(tài)特征，具有發(fā)育的全能性。(2)具有增殖能力并保持未分化狀態(tài),在一定條件下可分化為各種組織和器官。（3）易于進行基因改造操作。二、胚胎干細胞的應用及面臨的難題1．胚胎干細胞是研究細胞分化和細胞凋亡的重要材料，為什么？答案胚胎干細胞在功能上類似于早期的胚胎細胞，有可能被用于揭示那些會干擾胎兒發(fā)育和引起出生缺陷的藥物的致病機理.將胚胎干細胞培養(yǎng)在加入牛黃酸、丁酰環(huán)腺苷酸等分化誘導因子的培養(yǎng)液中時,它們會分化成不同的組織細胞。2．總結胚胎干細胞的主要用途.答案胚胎干細胞的主要用途是:(1）對人胚胎干細胞的研究，可以幫助人們理解復雜的人體發(fā)育過程，并促進對人胚胎發(fā)育細節(jié)的基礎研究，從而揭示人與動物的發(fā)育機制及影響其發(fā)育的因素。(2）在研究新藥對各種細胞的藥理和毒理實驗中，胚胎干細胞為其在細胞水平上的研究提供了材料，大大減少了新藥研究所需動物的數量，從而降低了研究成本。（3)胚胎干細胞的研究為細胞或組織移植提供無免疫原性的材料，用于疾病治療。3．為什么捐出一部分骨髓救治他人,不會給捐獻者的身體健康造成損傷？答案（1）所謂捐獻骨髓,實際上醫(yī)生只是從捐獻者的骨髓中分離出一部分造血干細胞供移植。（2)干細胞的一個重要特點是自我更新能力很強，被分離走的那部分造血干細胞，很快就會被“補齊”.因此捐獻骨髓不會影響捐獻者的身體健康。（3)醫(yī)生只是在醫(yī)學公認的安全條件下,分離出捐獻者有限數量的造血干細胞，而且整個抽取、分離過程，都是在設備良好的大醫(yī)院中進行的，一般不會對捐獻者造成意外傷害。4．簡述胚胎干細胞的研究目前面臨哪些挑戰(zhàn)。答案(1)自從胚胎干細胞被分離出來后，各國政府和科學家就胚胎干細胞的研究和應用展開了一場激烈的爭論，它給法律、倫理、國家和社會安定等方面帶來的沖擊是空前的。（2)因為器官移植是一個非常復雜的過程,所以胚胎干細胞真正用于器官克隆和移植還需要技術上的突破。（3)胚胎干細胞的應用給倫理、法律、宗教等帶來了新的研究課題。一、有關干細胞的理解1．干細胞的特點具有自我復制和多向分化潛能。在體外培養(yǎng)時，只增殖不分化。2．各類干細胞的比較名稱全能干細胞多能干細胞專能干細胞特點可以分化為全身200多種細胞,并進一步形成機體的所有組織、器官具有分化成多種細胞或組織的潛能，但不能發(fā)育成完整的個體只能分化成某一種類型或功能密切相關的兩種類型的細胞舉例受精卵、胚胎干細胞造血干細胞神經干細胞應用用于病人的器官移植等造血干細胞移植是治療血液系統(tǒng)疾病、遺傳性血液病等的有效手段通過神經干細胞移植治療腦癱、頭顱外傷等病癥3。獲得干細胞的主要途徑(1）從體外培養(yǎng)的胚胎中獲得。（2）從早期流產的胎兒中獲得.(3)從克隆的胚胎中獲得。（4）從成體中獲得。(5）從原始性腺中分離。4．干細胞與癌細胞的比較名稱遺傳物質增殖分化來源干細胞不變能增殖，能正常分化早期胚胎或原始性腺細胞癌細胞改變能增殖，不能分化基因突變二、胚胎干細胞的應用美、日兩國曾在《科學》和《細胞》兩份頂級學術期刊上發(fā)表研究成果：將人體皮膚細胞改造成可以分化為多種細胞的“萬能細胞”。如圖是“萬能細胞”的誕生過程，圖中OCT4、SOX2、NANOG和LIN28是在胚胎干細胞中能高度表達并決定其“全能性”的四個基因,將改造后的“萬能細胞"植入小鼠身體上，植入的細胞長成了“腫瘤"，“腫瘤”中出現了神經、骨髓、肌肉等各種類型的細胞。請據圖回答下列問題:(1）胚胎干細胞又稱ES細胞,是由__________中分離出來的一類細胞，如果胚胎發(fā)育到囊胚期，這時的________細胞就是ES細胞。（2）胚胎干細胞在功能上具有發(fā)育的__________。(3)圖中逆轉錄病毒的作用是________________________________，過程③利用了逆轉錄病毒的________特性。(4）萬能干細胞經體外誘導分化,可以培育出人造組織器官，這樣培育的特殊細胞或器官移回病人體內與異體器官移植相比,最大的優(yōu)點是________________________________________。答案(1)早期胚胎或原始性腺內細胞團(2)全能性（3)作為基因工程的載體感染(宿主細胞)（4）不會產生免疫排斥反應解析（1)結合動物的個體發(fā)育過程可得出胚胎干細胞是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細胞,囊胚期的內細胞團還沒有高度分化。（2)胚胎干細胞能發(fā)育成個體，體現了細胞的全能性.（3)能攜帶“目的基因”的逆轉錄病毒在基因工程中是作為載體的,利用其感染宿主細胞的能力把目的基因導入受體細胞。（4)器官移植最大的問題是發(fā)生異體免疫排斥反應，如果是自身細胞發(fā)育來的器官就不會發(fā)生這種情況。1．下列對于干細胞具有的能力的描述，正確的是(）①具有自我更新能力②能進行新陳代謝③具有分化發(fā)育潛能④能進行細胞呼吸A．①②③ B．②③④C．①③④ D．①②③④答案D解析干細胞是具有自我復制和多向分化潛能的原始細胞。2．正常人體內的造血干細胞能分裂產生各種血細胞，在體外,在某些因素的誘導下，卻可以分化為神經細胞和肝細胞.其根本原因是這些造血干細胞（)A．有旺盛的分裂能力B．還沒有分化C．能合成神經細胞和肝細胞需要的蛋白質D．具有與受精卵相同的全套遺傳基因答案D解析造血干細胞來自受精卵的有絲分裂,含有與受精卵相同的基因.它是一種分化程度較低的細胞,因而在一定的條件下，可以增殖分化成不同種類的細胞。3．某人因大面積燒傷需要皮膚移植,下列哪種來源的皮膚最容易移植成功(）A．將父母的胚胎干細胞定向誘導分化成的皮膚B．將兄弟或姐妹的胚胎干細胞定向誘導分化成的皮膚C．將子女的胚胎干細胞定向誘導分化成的皮膚D．自己的皮膚細胞經細胞培養(yǎng)技術培育成的皮膚答案D解析進行器官移植時,需慎重選擇供體器官，以免出現免疫排斥現象。用自體細胞培養(yǎng)形成的器官進行移植，可以解決這個問題。4．下列對“人類胚胎干細胞”這一概念的理解，正確的是(）A．人類胚胎干細胞是人類胚胎發(fā)育早期囊胚外表的扁平細胞和囊胚腔內側的內細胞團細胞B．人類胚胎干細胞就是人類胚胎發(fā)育早期囊胚腔內側的內細胞團細胞C．人類胚胎干細胞是人類囊胚中可發(fā)育成胎盤、肝、肺、骨骼、皮膚等的全能性細胞D．人類胚胎干細胞體積較小、細胞核小、核仁明顯答案B解析人類胚胎干細胞是人類胚胎發(fā)育早期，囊胚中尚未分化的細胞.囊胚外表是一層扁平細胞，可發(fā)育成胚胎的支持組織如胎盤等；中心的腔稱為囊胚腔，腔內側有內細胞團。內細胞團在形成內、中、外三胚層時開始分化，內胚層分化形成肝、肺、腸等，中胚層分化形成骨骼、血液和肌肉等，外胚層分化形成皮膚、眼睛和神經系統(tǒng)等。由于內細胞團細胞能發(fā)育成完整的個體，因而這些細胞被認為具有全能性.人類胚胎干細胞體積小、細胞核大、核仁明顯.5．下列關于哺乳動物胚胎發(fā)育和胚胎工程的敘述，正確的是(）A．卵裂期胚胎中細胞數目和有機物總量在不斷增加B．胚胎分割時需將原腸胚的內細胞團均等分割C．胚胎干細胞具有細胞核大、核仁小和蛋白質合成旺盛等特點D．胚胎干細胞是一類未分化細胞，可從早期胚胎中分離獲取答案D解析A選項中卵裂期細胞不斷分裂但胚胎總體積不變，故細胞數目增多，有機物逐漸消耗而減少；B選項中內細胞團是囊胚時期的,不是原腸胚時期的；C選項胚胎干細胞具有細胞核大、核仁明顯的特點；D選項，胚胎干細胞是全能干細胞，是未分化細胞。基礎再現1．下列關于干細胞的說法,錯誤的是（)A．專能干細胞只能分化成一種類型或功能密切相關的兩種類型的細胞B．造血干細胞屬于專能干細胞C．全能干細胞在一定條件下可以發(fā)育成一個完整的個體D．多能干細胞具有分化成多種細胞或組織的潛能答案B解析專能干細胞只能分化成一種類型或功能密切相關的兩種類型的細胞，而造血干細胞能分化成多種細胞，屬于多能干細胞.2．帕金森氏綜合征是由于大腦某個部位的腦細胞受損，而使其相應的功能喪失而導致的。若用胚胎干細胞移植治療病人,應該()A．將胚胎干細胞直接植入病變部位B．將胚胎干細胞通過血液輸送到病變部位C．將胚胎干細胞定向誘導為相應的神經元來替代受損的腦細胞D．將胚胎干細胞定向誘導為腦細胞，通過血液輸送到受損部位答案C解析胚胎干細胞具有多向分化的潛能，可以分化為各種細胞、組織，甚至器官。用胚胎干細胞治療疾病應將胚胎干細胞定向誘導為相應的細胞或組織，移植替換到病變部位.3．胚胎干細胞是哺乳動物或人早期胚胎中的細胞，可以進一步分裂、分化成各種組織干細胞，再進一步分化成各種不同組織。下列敘述不正確的是(）A．各種組織干細胞分化形成不同組織細胞是基因選擇性表達的結果B．胚胎干細胞分化成肝臟細胞的過程體現了細胞的全能性C．造血干細胞分化形成紅細胞、白細胞的過程是不可逆的D．胚胎干細胞有細胞周期，神經干細胞分化形成的神經細胞沒有細胞周期答案B解析細胞分化的實質是基因的選擇性表達,A正確；胚胎干細胞分化成肝臟細胞的過程是細胞分化，細胞全能性是指已經分化的細胞，仍然具有發(fā)育成完整個體的潛能，B錯誤；細胞分化的過程是不可逆的,C正確;已經分化的細胞沒有細胞周期，D正確.4．美國人馬里奧·卡佩奇、奧利弗·史密斯和英國人馬丁·伊文思因干細胞研究贏得2007年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。下面圖中最能完整體現正常機體內干細胞基本特征的是(）答案D解析胚胎干細胞和成體干細胞均具有進一步分化的潛能，它們的后代細胞，一部分仍然保留有親代細胞的分裂、分化潛能，一部分通過細胞分化形成了各種功能的細胞類型。5．下列不屬于胚胎干細胞的用途的是（)A．闡明細胞分化中各調節(jié)因子的作用機制B．在試管中改良并創(chuàng)造動物新品種C．生產有價值的藥物D．培育超級小鼠答案D解析干細胞研究在生物科學基礎研究中具有極其重要的作用，如細胞分化是發(fā)育生物學的核心問題之一，利用干細胞就可以將復雜的問題簡單化，有利于闡明細胞分化中各調節(jié)因子的作用機制；利用胚胎干細胞，可以在試管中改良并創(chuàng)造動物新品種，再結合基因工程等技術可以培育出生長快、抗病力強、高產的家畜品種以及生產有價值的藥物等；超級小鼠是基因工程的產物。能力提升6．骨髓移植是治療白血病常用的有效方法之一,最主要的原因是移植骨髓中的造血干細胞可在患者體內()A．正常生長B．增殖并分化成多種細胞C．分泌抗體D．殺死各種病原菌答案B解析移植骨髓中的造血干細胞到患者體內是為了治病，所以A錯誤;分泌抗體是漿細胞的功能，所以C錯誤;殺死各種病原菌是抗體、殺菌物質和吞噬細胞的功能，所以D錯誤；骨髓移植的目的是產生正常的白細胞，干細胞具有全能性，可增殖分化成多種細胞,所以B符合題意。7．下列關于胚胎干細胞的特點的敘述中，不正確的是（）A．當受精卵發(fā)育到囊胚時，所有的細胞都是胚胎干細胞B．胚胎干細胞是一種未分化的細胞，具有發(fā)育的全能性,在適當的條件下,胚胎干細胞可以分化為各種細胞和組織，培育出人造組織器官C．培養(yǎng)胚胎干細胞的關鍵是需要一種培養(yǎng)體系，必須能促進干細胞的生長同時還要抑制干細胞的分化D．胚胎干細胞可以探究組織原位再生修復的作用機制答案A解析囊胚的內細胞團細胞是胚胎干細胞，而滋養(yǎng)層細胞不屬于胚胎干細胞，因為它將來分化成胚胎的支持組織.8．美國華盛頓大學的一個研究小組首次提取了人類肝臟干細胞。這種干細胞表現出分化多能性，并在動物模型實驗中成功修復了實驗鼠的部分肝臟組織?？茖W家認為，它擁有治療多種肝病的潛力。下列說法正確的是（)A．肝臟干細胞可分化出人體所有細胞B．肝臟干細胞的細胞核具有發(fā)育成完整個體的潛能C．肝臟干細胞能夠分泌膽汁D．肝臟干細胞可治療肝炎答案B解析肝臟干細胞能夠發(fā)育成肝細胞，屬于專能干細胞，不具有分化出人體所有細胞的功能；動物的細胞核具有發(fā)育成完整個體的潛能;肝細胞具有分泌膽汁的功能屬于細胞分化產生的特殊功能，而肝臟干細胞不具有分泌膽汁的功能；肝臟干細胞能夠治療一些因遺傳或者免疫出現的問題，不能用于治療肝炎。9．干細胞是一種尚未充分分化的未成熟細胞,它具有再生成組織、器官的潛能，醫(yī)學家們正嘗試利用干細胞治療一些頑疾，用骨髓移植法能有效治療白血病便是成功的例證.下列說法中正確的是（)A．造血干細胞和白細胞的細胞核中基因的種類和數量有差異B．造血干細胞和白細胞的細胞中RNA種類相同，數量也相同C．若編碼血紅蛋白基因的一個堿基對發(fā)生改變，則血紅蛋白中的氨基酸序列一定發(fā)生改變D．造血干細胞分化成紅細胞的過程是在細胞形態(tài)結構和生理功能上逐漸發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程答案D解析白細胞是由造血干細胞經過有絲分裂產生的，因此細胞核中基因的種類和數量沒有差別;白細胞已經發(fā)生分化，因此白細胞中的RNA種類與造血干細胞不相同；由于密碼子的簡并性,所以編碼血紅蛋白基因的一個堿基對發(fā)生改變，血紅蛋白中的氨基酸序列不一定發(fā)生改變.10．胚胎干細胞是全能干細胞，可定向誘導分化為各種細胞、組織、器官甚至于個體。胚胎干細胞研究的目的不包括(）A．為燒傷病人植皮B．為腎病患者進行腎移植C．為不孕者培育嬰兒D．研究細胞分化機制答案C解析胚胎干細胞在體外培養(yǎng)，可以定向分化為各種專能干細胞或組織細胞，也可以發(fā)育成生物器官甚至于完整的個體；但人們研究胚胎干細胞不是用于人類的生殖，而是用于病人的細胞移植或器官移植；細胞分化的機制目前還不十分明了,胚胎干細胞這一原始細胞的體外培養(yǎng)是研究細胞分化的理想材料.11．下圖為哺乳動物的胚胎干細胞及其分化的示意圖。請回答下列問題：（1）胚胎干細胞是從動物胚胎發(fā)育至__________期的內細胞團中分離得到的一類細胞.(2)圖中分化程度最低的干細胞是__________。在體外培養(yǎng)條件下，培養(yǎng)液中加入__________因子，可誘導該種干細胞向不同類型的組織細胞分化。（3)在機體內，皮膚干細胞分化成皮膚細胞是機體細胞中基因____________________的結果.(4）某患者不能產生正常的白細胞，通過骨髓移植可以達到治療的目的,骨髓移植的實質是將上圖中的____________細胞移植到患者體內。（5）若要克隆某種哺乳動物，從理論上分析，上述紅細胞、白細胞、皮膚細胞、神經細胞中不能選用作為供體細胞的是__________,其原因是______________________________________________________________________________________________________________________.答案(1）囊胚（2)胚胎干細胞分化誘導（3)選擇性表達(4)造血干（5）紅細胞成熟的紅細胞中無細胞核解析胚胎干細胞是早期的胚胎(受精后5～6天）中未分化的細胞或從原始性腺中分離出來的一類細胞。胚胎干細胞是一種高度未分化的細胞，它具有發(fā)育的全能性，可分化出成體動物的所有組織和器官.細胞分化的實質是基因選擇性表達的結果。骨髓中的造血干細胞，通過骨髓移植可以治療白血病。通過細胞增殖可以大量地克隆細胞，哺乳動物成熟的紅細胞沒有細胞核，不能進行增殖。12．供體器官的短缺和排斥反應是制約器官移植的兩個重要問題。而治療性克隆能最終解決這些問題。如圖是治療性克隆的過程圖解：(1)正常情況下，去核的卵母細胞取自女性卵巢排卵后在輸卵管中的__________________的卵母細胞。(2）重組細胞發(fā)育的過程中，細胞開始分化發(fā)生在____________期。（3）治療性克隆所用到的技術名稱是________________________，要想獲得基因型完全相同的兩個胚胎,可采用__________________技術.（4）我國禁止生殖性克隆,但不反對治療性克隆的研究，請你談談為什么要反對克隆人？(至少寫出兩條理由）_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。（5）請你運用上述知識舉一例說明干細胞在臨床治療上的應用.________________________________________________________________________。答案(1）減數第二次分裂中期(2)囊胚(3)細胞核移植技術胚胎分割（4）①嚴重違反了人類倫理道德;②沖擊了現有的婚姻、家庭和兩性關系等傳統(tǒng)的倫理道德觀念;③是在人為地制造心理上和社會地位上都不健全的人；④克隆技術尚不成熟，可能克隆出有嚴重生理缺陷的孩子(至少寫出兩條，只要答案符合題意即可)（5）利用胚胎干細胞治療白血病等解析（1)動物體細胞核移植時，去核的卵母細胞應當選用減數第二次分裂中期的卵母細胞.(2)桑椹胚進一步發(fā)育，形成囊胚，細胞開始出現分化.(3)治療性克隆是通過將患者的健康細胞的細胞核移植，經培養(yǎng)形成所需要的組織器官。(4)克隆技術尚不成熟,克隆人很可能孕育出有嚴重生理缺陷的孩子，還會引發(fā)社會倫理道德等問題.（5）利用血液組織干細胞可以治療白血病，利用皮膚干細胞可以治療皮膚燒傷等。個性拓展13．世界衛(wèi)生組織解釋克隆為“遺傳上同一機體或細胞系（株）的無性繁殖”。相對于植物克隆而言，動物尤其是高等動物的克隆比較困難，下圖表示哺乳動物克隆的幾種方法的主要步驟,據圖回答下列問題:（1）方法2獲得的小牛的細胞核遺