资源描述
第二节胚胎干细胞的研究及第二节胚胎干细胞的研究及其应用其应用第三章胚胎工程第三章胚胎工程栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程学习导航学习导航1.简述胚胎干细胞及其研究进展。简述胚胎干细胞及其研究进展。（重点重点）2.胚胎干细胞的研究及其应用。（重难点）胚胎干细胞的研究及其应用。（重难点）栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程新知初探思维启动新知初探思维启动一、胚胎干细胞及其研究进展一、胚胎干细胞及其研究进展1.干细胞干细胞(1)概念：是动物胚胎及某些器官中具有概念：是动物胚胎及某些器官中具有_和和_潜能的原始细胞，潜能的原始细胞，是重建、修复病损或衰老组织、器官功能的是重建、修复病损或衰老组织、器官功能的种子细胞。种子细胞。自我复制自我复制多向分化多向分化栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程(2)分类：按照分化潜能的大小，干细胞基本分类：按照分化潜能的大小，干细胞基本上可以分为上可以分为_三类。三类。2.成体干细胞：存在于胎儿、儿童和成人组成体干细胞：存在于胎儿、儿童和成人组织中的织中的_的统称。在特定的条件下的统称。在特定的条件下,成体干细胞能产生成体干细胞能产生_,或者按照一或者按照一定的程序分化而形成新的功能细胞定的程序分化而形成新的功能细胞,从而使组从而使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡。织和器官保持生长和衰退的动态平衡。专能干细胞、多能干细胞、专能干细胞、多能干细胞、全能干细胞全能干细胞多能干细胞多能干细胞新的干细胞新的干细胞栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程3.胚胎干细胞：是在人胚胎发育早期的胚胎干细胞：是在人胚胎发育早期的_中未分化的细胞，具有中未分化的细胞，具有_能力并保持未能力并保持未分化状态。分化状态。判一判判一判(1)所有干细胞都具有全能性所有干细胞都具有全能性()(2)造血干细胞属于专能干细胞造血干细胞属于专能干细胞()(3)囊胚的胚胎干细胞属于内细胞团细胞囊胚的胚胎干细胞属于内细胞团细胞()囊胚囊胚增殖增殖栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程二、胚胎干细胞的应用二、胚胎干细胞的应用1.对人胚胎干细胞的研究，可以帮助人们理对人胚胎干细胞的研究，可以帮助人们理解复杂的解复杂的_过程，从而揭示人与过程，从而揭示人与动物的动物的_及影响其发育的因素。及影响其发育的因素。2.在研究新药对各种细胞的药理和毒理试验在研究新药对各种细胞的药理和毒理试验中，胚胎干细胞为其在中，胚胎干细胞为其在_上的研究上的研究提供了材料，大大减少了新药研究所需动物提供了材料，大大减少了新药研究所需动物的数量，从而降低了成本。的数量，从而降低了成本。人体发育人体发育发育机制发育机制细胞水平细胞水平栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程3.胚胎干细胞研究最诱人的前景和用途是生胚胎干细胞研究最诱人的前景和用途是生产产_，为细胞或组织移植提供无，为细胞或组织移植提供无免疫原性的材料，用于疾病治疗。免疫原性的材料，用于疾病治疗。4.胚胎干细胞在功能上类似于胚胎干细胞在功能上类似于_细胞，用来揭示那些会干扰胎儿发育和引起细胞，用来揭示那些会干扰胎儿发育和引起出生缺陷的药物的致病机理。出生缺陷的药物的致病机理。5.通过胚胎干细胞，结合基因工程等还可以通过胚胎干细胞，结合基因工程等还可以在试管中改良并创造动物新品种，培育出在试管中改良并创造动物新品种，培育出_、_、高产的家畜品种等。、高产的家畜品种等。细胞或组织细胞或组织早期的胚胎早期的胚胎生长快生长快抗病力强抗病力强栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程三、胚胎干细胞研究面临的挑战三、胚胎干细胞研究面临的挑战1.自从胚胎干细胞在自从胚胎干细胞在1997年被分离出来后，年被分离出来后，各国政府和科学家就胚胎干细胞的应用展开各国政府和科学家就胚胎干细胞的应用展开了一场激烈的争论，它给法律、了一场激烈的争论，它给法律、_、国、国家和社会安全等方面带来的冲击是空前的。家和社会安全等方面带来的冲击是空前的。2._是一个瓶颈问题，如何是一个瓶颈问题，如何获得组织工程所需获得组织工程所需_的数量，很值的数量，很值得研究。得研究。伦理伦理分化细胞的增殖分化细胞的增殖种子细胞种子细胞栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程3.对胚胎干细胞向不同组织细胞对胚胎干细胞向不同组织细胞“_分分化化”的条件还不清楚，从而限制了胚胎干细的条件还不清楚，从而限制了胚胎干细胞的临床应用。胞的临床应用。定向定向栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程想一想想一想为什么捐出一部分骨髓救治他人，不会给捐献者为什么捐出一部分骨髓救治他人，不会给捐献者的身体健康造成损伤？的身体健康造成损伤？提示：提示：(1)所谓捐献骨髓，实际上医生只是从捐献所谓捐献骨髓，实际上医生只是从捐献者的骨髓中分离出一部分造血干细胞供移植。者的骨髓中分离出一部分造血干细胞供移植。(2)干细胞的一个重要特点是自我更新能力很强干细胞的一个重要特点是自我更新能力很强,被被分离走的那部分造血干细胞分离走的那部分造血干细胞,很快就会被很快就会被“补齐补齐”。因此捐献骨髓不会影响捐献者的身体健康。因此捐献骨髓不会影响捐献者的身体健康。栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程(3)医生只是在医学公认的安全条件下，分医生只是在医学公认的安全条件下，分离出捐献者有限数量的造血干细胞，而且整离出捐献者有限数量的造血干细胞，而且整个抽取、分离过程，都是在设备良好的大医个抽取、分离过程，都是在设备良好的大医院中进行的，一般不会对捐献者造成意外伤院中进行的，一般不会对捐献者造成意外伤害。害。栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程要点突破讲练互动要点突破讲练互动有关干细胞的理解有关干细胞的理解栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程1.干细胞的特点干细胞的特点自我复制和多向分化。在体外培养时，只增自我复制和多向分化。在体外培养时，只增殖不分化。殖不分化。2.干细胞的作用干细胞的作用具有重建、修复病损或衰老组织、器官的功具有重建、修复病损或衰老组织、器官的功能。能。栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程名称名称全能干细胞全能干细胞多能干细胞多能干细胞专能干细专能干细胞胞特点特点具有形成机具有形成机体的任何组体的任何组织或器官直织或器官直至形成完整至形成完整个体的潜能个体的潜能具有分化成具有分化成多种细胞或多种细胞或组织的潜能，组织的潜能，但不能发育但不能发育成完整的个成完整的个体体只能分化只能分化成某一种成某一种类型或功类型或功能密切相能密切相关的两种关的两种类型的细类型的细胞胞栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程名称名称全能干细胞全能干细胞多能干细胞多能干细胞 专能干细胞专能干细胞举例举例受精卵、胚胎受精卵、胚胎干细胞干细胞造血干细胞造血干细胞 神经干细胞神经干细胞应用应用用于病人的器用于病人的器官移植等官移植等造血干细胞造血干细胞移植是治疗移植是治疗血液系统疾血液系统疾病、遗传性病、遗传性血液病等的血液病等的有效手段有效手段通过神经干通过神经干细胞移植治细胞移植治疗脑瘫、头疗脑瘫、头颅外伤等病颅外伤等病症症栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程4.获得干细胞的主要途径获得干细胞的主要途径(1)从体外培养的胚胎中获得。从体外培养的胚胎中获得。(2)从早期流产的胎儿中获得。从早期流产的胎儿中获得。(3)从克隆的胚胎中获得。从克隆的胚胎中获得。(4)从成体中获得。从成体中获得。栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程特别提醒特别提醒(1)干细胞与癌细胞不同，干细胞的遗传物干细胞与癌细胞不同，干细胞的遗传物质没有发生基因突变。质没有发生基因突变。(2)干细胞不仅能增殖干细胞不仅能增殖,而且增殖的细胞还能而且增殖的细胞还能正常分化。而癌细胞只能增殖正常分化。而癌细胞只能增殖,不能分化。不能分化。(3)胚胎干细胞来源于早期胚胎或原始性腺胚胎干细胞来源于早期胚胎或原始性腺细胞。细胞。栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程(2012扬州一中高二月考扬州一中高二月考)干细胞是干细胞是一种尚未充分分化的未成熟细胞，它具有再一种尚未充分分化的未成熟细胞，它具有再生组织、器官的潜能，医学家们正尝试利用生组织、器官的潜能，医学家们正尝试利用干细胞治疗一些顽疾，用骨髓移植法能有效干细胞治疗一些顽疾，用骨髓移植法能有效治疗白血病便是成功的例证。下列说法中正治疗白血病便是成功的例证。下列说法中正确的是确的是()A造血干细胞和白细胞的细胞核中基因的造血干细胞和白细胞的细胞核中基因的种类数量有差异种类数量有差异栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程B造血干细胞和白细胞的细胞中造血干细胞和白细胞的细胞中RNA种类相种类相同，数量也相同同，数量也相同C若编码血红蛋白基因的一个碱基对发生改若编码血红蛋白基因的一个碱基对发生改变变,则血红蛋白中氨基酸序列一定发生改变则血红蛋白中氨基酸序列一定发生改变D造血干细胞分化成红细胞的过程是在细胞造血干细胞分化成红细胞的过程是在细胞形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程【思路点拨思路点拨】干细胞的类型和分化、细胞分化实质、基因干细胞的类型和分化、细胞分化实质、基因突变对性状表达的影响。突变对性状表达的影响。栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程【解析解析】白细胞是由造血干细胞经过有丝白细胞是由造血干细胞经过有丝分裂产生的，因此细胞核中基因的种类没有分裂产生的，因此细胞核中基因的种类没有差别。白细胞已经发生分化，因此白细胞中差别。白细胞已经发生分化，因此白细胞中的的RNA种类与造血干细胞不相同。由于密种类与造血干细胞不相同。由于密码子的简并性，所以编码血红蛋白基因的一码子的简并性，所以编码血红蛋白基因的一个碱基对发生改变，血红蛋白中氨基酸序列个碱基对发生改变，血红蛋白中氨基酸序列不一定发生改变。不一定发生改变。【答案答案】D栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程变式训练变式训练1.美国华盛顿大学的一个研究小组首次提取美国华盛顿大学的一个研究小组首次提取了人类肝脏干细胞。这种干细胞表现出分化了人类肝脏干细胞。这种干细胞表现出分化多能性，并在动物模型实验中成功地修复了多能性，并在动物模型实验中成功地修复了实验鼠的部分肝脏组织。科学家认为，它拥实验鼠的部分肝脏组织。科学家认为，它拥有治疗多种肝病的潜力。下列说法正确的是有治疗多种肝病的潜力。下列说法正确的是()栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程A肝脏干细胞可分化出人体所有细胞肝脏干细胞可分化出人体所有细胞B肝脏干细胞的细胞核具有发育成个体的肝脏干细胞的细胞核具有发育成个体的潜能性潜能性C肝脏干细胞能够分泌胆汁肝脏干细胞能够分泌胆汁D肝脏干细胞可治疗肝炎肝脏干细胞可治疗肝炎栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程解析：选解析：选B.肝脏干细胞能够发育成肝细胞，肝脏干细胞能够发育成肝细胞，属于专能干细胞，不具有分化出人体所有细属于专能干细胞，不具有分化出人体所有细胞的功能。动物的细胞核具有发育成完整个胞的功能。动物的细胞核具有发育成完整个体的潜能。肝细胞具有分泌胆汁的功能属于体的潜能。肝细胞具有分泌胆汁的功能属于细胞分化产生的特殊功能，而肝脏干细胞不细胞分化产生的特殊功能，而肝脏干细胞不具有分泌胆汁的功能。肝脏干细胞能够治疗具有分泌胆汁的功能。肝脏干细胞能够治疗一些因遗传或者免疫出现的问题，不能用于一些因遗传或者免疫出现的问题，不能用于治疗肝炎。治疗肝炎。栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程1.原理原理细胞的全能性。细胞的全能性。2.胚胎干细胞研究面临的挑战胚胎干细胞研究面临的挑战(1)挑战挑战安全性问题。安全性问题。胚胎干细胞的应用及面临胚胎干细胞的应用及面临的挑战的挑战栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程伦理问题。禁止生殖性克隆，不反对治疗伦理问题。禁止生殖性克隆，不反对治疗性克隆。性克隆。对培养条件的优化仍需要进一步研究。对培养条件的优化仍需要进一步研究。对胚胎干细胞向不同的组织细胞对胚胎干细胞向不同的组织细胞“定向分定向分化化”的条件还不清楚。的条件还不清楚。创造一种创造一种“万能供者万能供者”细胞，需要破坏或细胞，需要破坏或改变细胞中的许多基因改变细胞中的许多基因,其可行性仍不清楚。其可行性仍不清楚。栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程(2)干细胞研究的主要领域干细胞研究的主要领域建立并完善维持胚胎干细胞体外增殖与定建立并完善维持胚胎干细胞体外增殖与定向诱导分化的体系；向诱导分化的体系；研究转基因或转核胚胎干细胞的增殖与分研究转基因或转核胚胎干细胞的增殖与分化及其调控机制；化及其调控机制；诱导分化细胞性能分析与鉴定；诱导分化细胞性能分析与鉴定；体外重构重要的组织与器官，探索克服移体外重构重要的组织与器官，探索克服移植排异等的技术与方法。植排异等的技术与方法。栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程特别提醒特别提醒成体干细胞是指存在于胎儿、儿童和成人组成体干细胞是指存在于胎儿、儿童和成人组织中的多能干细胞织中的多能干细胞,因为它能修复和再生成年因为它能修复和再生成年动物的许多组织和器官如表皮和造血系统，动物的许多组织和器官如表皮和造血系统，并不是只存在于成体中才命名成体干细胞。并不是只存在于成体中才命名成体干细胞。栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程(2012信阳高二期中信阳高二期中)美、日两国美、日两国曾在曾在科学科学和和细胞细胞两份顶级学术期刊两份顶级学术期刊上发表研究成果：将人体皮肤细胞改造成可上发表研究成果：将人体皮肤细胞改造成可以分化为多种细胞的以分化为多种细胞的“万能细胞万能细胞”。如图是。如图是“万能细胞万能细胞”的诞生过程的诞生过程,图中图中OCT4、SOX2、NANOG和和LIN28是在胚胎干细胞中能是在胚胎干细胞中能栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程高度表达并决定其高度表达并决定其“全能性全能性”的四个基因，将的四个基因，将改造后的改造后的“万能细胞万能细胞”植入小鼠身体上，植入小鼠身体上，植植入的细胞长成了入的细胞长成了“肿瘤肿瘤”，“肿瘤肿瘤”中出现了中出现了神经、骨髓、肌肉等多种类型的细胞。请据神经、骨髓、肌肉等多种类型的细胞。请据图回答下列问题：图回答下列问题：栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程(1)胚胎干细胞又称胚胎干细胞又称ES细胞，是由细胞，是由_中分离出来的一类细胞，如果胚胎发育到了中分离出来的一类细胞，如果胚胎发育到了囊胚期囊胚期,这时的这时的_细胞就是细胞就是ES细胞。细胞。(2)胚胎干细胞在功能上具有发育的胚胎干细胞在功能上具有发育的_。(3)图中逆转录病毒的作用是图中逆转录病毒的作用是_，过，过程程利用了逆转录病毒的利用了逆转录病毒的_特性。特性。栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程(4)万能干细胞经体外诱导分化，可以培育万能干细胞经体外诱导分化，可以培育出人造组织器官，这样培育的特殊细胞或器出人造组织器官，这样培育的特殊细胞或器官移回病人体内与异体器官移植相比，最大官移回病人体内与异体器官移植相比，最大的优点是的优点是_。栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程【解析解析】(1)结合动物的个体发育过程可结合动物的个体发育过程可得出胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中得出胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，囊胚期的内细胞团还分离出来的一类细胞，囊胚期的内细胞团还没有高度分化。没有高度分化。(2)胚胎干细胞能发育成个胚胎干细胞能发育成个体，体现了细胞的全能性。体，体现了细胞的全能性。(3)能携带能携带“目目的基因的基因”的逆转录病毒在基因工程中是作为的逆转录病毒在基因工程中是作为载体的，利用其感染宿主细胞的能力把目的载体的，利用其感染宿主细胞的能力把目的基因带入受体细胞。基因带入受体细胞。栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程(4)器官移植最大的问题是发生异体免疫排器官移植最大的问题是发生异体免疫排斥反应，如果是自身细胞发育来的器官就不斥反应，如果是自身细胞发育来的器官就不会发生这种情况。会发生这种情况。【答案答案】(1)早期胚胎内细胞团早期胚胎内细胞团(2)全能性全能性(3)作为基因工程的载体感染作为基因工程的载体感染(宿主细胞宿主细胞)(4)不会产生免疫排斥反应不会产生免疫排斥反应栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程变式训练变式训练2.胚胎干细胞是全能干细胞，可定向诱导分胚胎干细胞是全能干细胞，可定向诱导分化为各种细胞、组织、器官甚至于个体。胚化为各种细胞、组织、器官甚至于个体。胚胎干细胞研究的目的不包括胎干细胞研究的目的不包括()A为烧伤病人植皮为烧伤病人植皮B为肾病患为肾病患者进行肾移植者进行肾移植C为不孕者培育婴儿为不孕者培育婴儿D研究细胞分化机研究细胞分化机制制栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程解析：选解析：选C。胚胎干细胞在体外培养，可以。胚胎干细胞在体外培养，可以定向分化为各种专能干细胞或组织细胞，也定向分化为各种专能干细胞或组织细胞，也可以发育成生物器官甚至于完整的个体。但可以发育成生物器官甚至于完整的个体。但人们研究胚胎干细胞不是用于人类的生殖，人们研究胚胎干细胞不是用于人类的生殖，而是用于病人的细胞移植或器官移植。细胞而是用于病人的细胞移植或器官移植。细胞分化的机制目前还不十分明了，胚胎干细胞分化的机制目前还不十分明了，胚胎干细胞这一原始细胞的体外培养是研究细胞分化的这一原始细胞的体外培养是研究细胞分化的理想材料。理想材料。栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程胚胎干细胞体外培养过程中的增殖、胚胎干细胞体外培养过程中的增殖、不分化与定向分化不分化与定向分化【例题例题】下列关于胚胎干细胞的特点的叙下列关于胚胎干细胞的特点的叙述中不正确的是述中不正确的是()A当受精卵发育到囊胚时，所有的细胞都当受精卵发育到囊胚时，所有的细胞都是胚胎干细胞是胚胎干细胞栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程B胚胎干细胞是一种未分化的细胞，具有胚胎干细胞是一种未分化的细胞，具有发育全能性，在适当的条件下，胚胎干细胞发育全能性，在适当的条件下，胚胎干细胞可以分化为各种细胞和组织，培育出人造组可以分化为各种细胞和组织，培育出人造组织器官织器官C培养胚胎干细胞的关键是需要一种培养培养胚胎干细胞的关键是需要一种培养体系，必须能促进干细胞的生长同时还要抑体系，必须能促进干细胞的生长同时还要抑制干细胞的分化制干细胞的分化D胚胎干细胞可以探究组织原位再生修复胚胎干细胞可以探究组织原位再生修复的作用机制的作用机制栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程【解析解析】囊胚的内细胞团细胞是胚胎干细囊胚的内细胞团细胞是胚胎干细胞，而滋养层细胞不属于胚胎干细胞，因为胞，而滋养层细胞不属于胚胎干细胞，因为它将来分化成胎盘和胎膜。它将来分化成胎盘和胎膜。【答案答案】A栏目栏目导引导引第三章胚胎工程第三章胚胎工程【纠错笔记纠错笔记】(1)胚胎干细胞包括桑葚胚和囊胚的内细胞胚胎干细胞包括桑葚胚和囊胚的内细胞团细胞。团细胞。(2)胚胎干细胞具有增殖不分化的特性。胚胎干细胞具有增殖不分化的特性。(3)胚胎干细胞在一定条件下可以向多种组胚胎干细胞在一定条件下可以向多种组织和器官分化。织和器官分化。
展开阅读全文