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1、教育资源 教育资源 第四节干细胞工程 1描述干细胞分类。 (重点) 2举例说出胚胎干细胞的移植。(难点) 干 细 胞 的 概 念 及 其 分 类 1干细胞 具有自我更新和分化发育潜能的原始细胞。 2干细胞分类 (依据分化潜能的大小 ) (1)全能干细胞：具有形成机体的任何组织或器官直至形成完整个体的潜能， 如受精卵。 (2)多能干细胞：具有分化成多种组织的潜能，但不能发育成完整的个体， 如骨髓造血干细胞。 (3)专能干细胞：只能分化成某一类型的细胞，如神经干细胞。 合作探讨 探讨1：全能干细胞、多能干细胞、专能干细胞全能性的大小顺序为？ 提示： 全能干细胞多能干细胞专能干细胞。 探讨2：各类干
2、细胞都能形成一个完整个体吗？ 提示：各类功能干细胞都具有发育的全能性，即可以分化为成年动物体内任 何一种组织细胞，但只有全能干细胞才具有发育成完整个体的潜能。 探讨3：胚胎发育过程中不同干细胞之间存在怎样的关系？ 提示： 受精卵 全能干细胞 多能干细胞 专能干细胞。 思维升华 1对干细胞的理解 (1)干细胞是机体内未分化或未完全分化的细胞，它们的增殖和分化，可以 实现机体组织细胞的更新，也可以发育成某一组织、器官。 (2)机体内的一般体细胞已经发生了分化，而这种分化一般是不可逆的，所 以分化了的体细胞一般失去了分裂增殖能力，即细胞的自我更新能力。 2干细胞类型比较 名称全能干细胞多能干细胞专能
3、干细胞 教育资源 教育资源 特点 具有形成机体的 任何组织或器官 直至形成完整个 体的潜能 具有分化成多种细胞 或组织的潜能，但不能 发育成完整的个体 只能分化成某一种 类型或功能密切相 关的两种类型的细 胞 举例 受精卵、胚胎干 细胞 造血干细胞神经干细胞 应用 用于病人的器官 移植等 造血干细胞移植是治 疗血液系统疾病、遗传 性血液病等的有效手 段 通过神经干细胞移 植治疗脑瘫、头颅 外伤等病症 1下列关于胚胎干细胞的叙述，哪项是不正确的() A动物胚胎的每一个细胞都是胚胎干细胞 B胚胎干细胞具有分化为动物各种组织的潜能 C胚胎干细胞的遗传物质在质和量上与受精卵相同 D胚胎干细胞在体外可被
4、诱导分化为不同的组织类型 【解析】胚胎干细胞主要来源于囊胚期的内细胞团；由于其分化的全能性， 也可在体外培养时诱导为不同的机体组织；细胞分化是基因选择性表达的过程， 细胞中的遗传物质并不发生改变。 【答案】A 2脐血是新生婴儿脐带在被结扎后由胎盘脐带流出的血。 (1)留下脐血，主要是脐血中含有大量_的造血干细胞。从免疫学角 度分析，脐血自身移植的优点是_ 。 (2) 干 细 胞 是 一 类 具 有 分 裂 能 力 的 细 胞 ， 可 以 分 为 _、 _ 、_ 。 (3)观察下图，分析干细胞与各种细胞之间的关系，用一句话概括说明。 _。 【解析】干细胞是指具有分化能力的细胞，具有再生各种组织器
5、官和完整 个体的能力，在生命成长和发育中起主干作用，医学界将其称为“万能细胞 ”， 它可以分为全能干细胞、 多能干细胞、 专能干细胞。 脐血中含有大量未成熟的造 教育资源 教育资源 血干细胞，进行移植属自体移植，排斥反应很小。 【答案】(1)未成熟排斥反应小 (2)全能干细胞多能干细胞专能干细胞 (3)血液和淋巴中的各种细胞都是从造血干细胞中分化而来的。 干 细 胞 工 程 与 干 细 胞 移 植 1干细胞工程 指在体外对干细胞进行操作，包括体外增殖、定向诱导、分化、基因修饰和 组织形成等，最终将干细胞培养成人们所需要的各种细胞、组织甚至器官。 2造血干细胞移植 (1)造血干细胞的基本特征：自
6、我维持和自我更新。 (2)分化过程 正常情况下 自我维持 造血干细胞 进行不对称有丝分裂 祖细胞 分化 成熟的血细胞。 在损伤、修复等情况下 自我更新 造血干细胞通过对称性有丝分裂，迅速实现自我更新，即造血干细胞造 血干细胞。 (3)来源 主要来自骨髓、动员后的外周血和脐带血。 (4)意义 成为临床治疗某些血液系统疾病、遗传性血液病、顽固性自身免疫性疾病、 严重免疫缺陷疾病以及癌症化学治疗与放射性治疗后免疫力低下等的有效手段。 3胚胎干细胞移植 (1)胚胎干细胞的定向诱导分化 根据不同的移植对象和要求， 将胚胎干细胞定向诱导分化为各种功能性细胞 或相应的干细胞。 (2)操作过程 分离培养的胚胎
7、干细胞 遗传操作 胚胎干细胞库 教育资源 教育资源 定向诱导分化 各种功能性细胞或相应的干细胞 移植输入 患者体内 合作探讨 探讨1：目前限制胚胎干细胞移植技术的关键是什么？ 提示：胚胎干细胞定向诱导分化条件不能确定，从而限制了此技术的临床应 用。 探讨2：干细胞可通过哪些途径获得？ 提示： 从体外培养的早期胚胎获得。 从早期流产的胎儿获得。 从克隆的胚胎获得。 从成体获得。 探讨3：某人患有严重的肝衰竭，如果你是医生，那么该患者能利用胚胎干 细胞培养治疗吗？ 提示： 能。因为利用 ES 细胞能诱导分化形成新的组织细胞，移植ES 细胞 可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。 思维升华 1
8、造血干细胞移植类型 (1)按照造血干细胞的来源部位，可将造血干细胞移植分为骨髓移植、外周 血干细胞移植和脐带血干细胞移植。 (2)按照造血干细胞来自患者自身与否，可将造血干细胞移植分为自体移植 和异体移植。 2胚胎干细胞移植 利用胚胎干细胞可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植胚胎干细胞 可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。目前，在动物实验方面， 用胚 胎干细胞诱导分化出的某些组织细胞已成功地治愈糖尿病、肝衰竭、心衰竭和成 教育资源 教育资源 骨不良等疑难病症。 也许在不久的将来， 当我们身体的某一类细胞功能出现异常 或退化时，就可以通过诱导胚胎干细胞定向分化来及时修补。 1通过特
9、定方法，科学家将小鼠和人已分化的体细胞成功地转变成了类胚 胎干细胞。有关分化的体细胞和类胚胎干细胞的描述，正确的是() A类胚胎干细胞能够分化成多种细胞 B分化的体细胞丢失了某些基因 C二者功能有差异，但形态没有差异 D二者基因组相同，且表达的基因相同 【解析】类胚胎干细胞具有胚胎干细胞的特点。细胞内基因的选择性表达 形成了功能不同的体细胞，但仍含有本物种的全部基因。 【答案】A 2阅读如下材料： 资料甲 ： 传统哺乳动物的胚胎干细胞是在经核移植构建成重组胚胎的过程中 获得的。 资料乙 ：现代在哺乳动物的体细胞中导入4 个多能性相关的基因、 2 种特殊 组蛋白的基因， 在添加特殊化合物的培养基
10、中培养，能快速获得诱导性多能干细 胞(iPS)。但是，这种方法诱导的多能干细胞必须应用逆转录病毒才能进行基因组 整合。 资料丙 ：应用 iPS 已经成功培养和分化出心肌、神经、胰腺、骨等多种体细 胞和不同的组织， 多能干细胞的研究在器官再生、 修复和疾病治疗方面极具应用 价值。 回答下列问题： (1)iPS 建立的过程需将病毒介导后的细胞接种于饲养层细胞上，并于ES 细 胞专用培养体系中培养， 以维持不分化状态； 所用逆转录病毒相当于基因工程中 的_，且病毒应对生物体 _。 教育资源 教育资源 (2)在体外培养条件下， 培养液中加入 _因子，可诱导 iPS 向不同类型 的组织细胞分化，分化的实
11、质是细胞中基因_的结果。 (3)对上述两种方法获得的由自体干细胞诱导分化形成的相应组织、器官进 行移植，与传统器官移植相比，其优点是可避免发生_反应。 【答案】(1)(运)载体无害(2)分化诱导选择性表达(3)免疫排斥 1动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。对右图的相关叙 述中，错误的是 () 【导学号： 99310036】 Aa 过程表示干细胞能自我更新 Bb、c 过程表示干细胞具有分化能力 Ca、b、c 过程中细胞的遗传信息表达情况不同 Db 过程形成的细胞直接组成器官，可供器官移植使用 【解析】干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞。它包括胚胎干细 胞和成体干细胞。 干细胞
12、的发育受多种内在机制和微环境因素的影响。胚胎干细 胞是全能的，具有分化为几乎全部组织和器官的能力。b 过程形成的细胞可直接 组成组织，但不能直接组成器官。 【答案】D 2现有一个婴儿在出生后医院为他保留了脐带血，在以后他生长发育过程 中如果出现了某种难以治疗的疾病，就可以通过血液中的干细胞来为其治病。下 列关于这个实例的说法，正确的是() A用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病，需要激发细胞的所有全 能性 B用脐带血中的干细胞能治疗这个孩子所有的疾病 C如果要移植用他的干细胞培育出的器官，需要用到细胞培养技术 教育资源 教育资源 D如果要移植用他的干细胞培育出的器官，应该长期给他使用免疫抑
13、制物 【解析】用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病，不需要激发细胞 的所有全能性。 用脐带血中的干细胞只能培育出人体的许多器官用来移植，但不 是所有疾病都能治疗，如流行性疾病。如果要移植用他的干细胞培育出的器官， 需要用到细胞培养技术， 使干细胞发育成器官。 由于用他的干细胞培育出的器官 是由自身的细胞培育成的， 不发生免疫排斥反应， 所以不用长期给他使用免疫抑 制物。 【答案】C 3脐带血是新生婴儿脐带被结扎后由胎盘脐带流出的血。脐带血中含有大 量未成熟的造血干细胞， 将脐血干细胞进行移植， 对白血病、 再生障碍性贫血等 恶性血液病具有疗效。 与骨髓干细胞移植相比， 脐血干细胞移植属自体
14、移植，不 会因寻找适合骨髓的等待而延误治疗时机，且排斥反应很小，医疗费用也较低。 此外，脐血干细胞移植作为恶性肿瘤治疗的辅助疗法，能明显减轻化疗所引发的 不良反应。造血干细胞的分化如下： (1)临床上使用的造血干细胞，除材料中提到的来源外，还来自_和 _。 (2)干细胞是一类具有分裂能力的细胞，由上图可知，造血干细胞经分裂、 分化可形成不同功能的细胞，这是造血干细胞中_ 的结果。 (3)图中 T 淋巴细胞是在人体的 _(器官)中成熟的。当受到外来抗原的 刺激后将产生效应T 淋巴细胞，进行 _免疫。 (4)上图给出的细胞中能产生抗体的是_。 (5)科学家们试图利用干细胞来进行动物克隆或人体器官的
15、克隆，以解决医 疗难题。请问，以干细胞为克隆材料优于一般体细胞的理由是：干细胞具有较高 的_。 【解析】临床上使用的造血干细胞主要来源于骨髓、动员后的外周血和脐 教育资源 教育资源 带血。 造血干细胞是未成熟的多能干细胞， 具有很强的分裂能力和较高的全能性， 能分化形成各种造血祖细胞， 再经定向诱导形成各种功能性血细胞，这是基因选 择性表达的结果。 其中，B 淋巴细胞和 T 淋巴细胞就是由造血干细胞形成的淋巴 祖细胞分化而来的。 B 淋巴细胞在骨髓中成熟， 再分化成效应 B 淋巴细胞， 分泌 抗体，参与体液免疫。 T 淋巴细胞在胸腺中成熟，再分化形成效应T 淋巴细胞， 参与细胞免疫。 【答案】(1)骨髓动员后的外周血 (2)基因选择性表达(3)胸腺细胞 (4)效应 B 淋巴细胞(5)全能性 4胚胎干细胞 (ES 细胞)在基础生物学、畜牧学和医学上具有十分重要的价 值，其应用前景吸引众多科学家投入到这一研究领域中。根据相关知识， 回答下 列问题： (1)哺乳动物的胚胎干细胞(ES 细胞 )是由_或原始性腺中分离出来的 一种细胞，在功能上具有 _ ，即可以分化出成年动物体内任何一种组 织细胞。 (2)ES细胞也是研究体外细胞分化的理想材料，ES 细胞在饲养层细胞上能维 持不分化的状态。在培养基中
