学高中生物 第三章 课时13胚胎干细胞的研究及其应用 苏教版选修3

第13课时胚胎干细胞的研究及其应用目标导航1.理解干细胞的概念与分类。2.掌握胚胎干细胞来源、特点及分离途径与方法。3.举例说明胚胎干细胞的应用。4.了解胚胎干细胞的研究进展及其所面临的各种挑战。一、胚胎干细胞及其研究进展1．干细胞的概念：是动物(包括人)______及某些______中具有____________和__________潜能的原始细胞。2．干细胞作用：具有______、______病损或衰老组织、器官功能。3．干细胞分类(1)______干细胞：只能分化成______类型或功能密切相关的______类型的细胞，如上皮组织基底层的干细胞、肌肉中的成肌细胞。(2)______干细胞：具有分化成______细胞或组织的潜能，但却失去了________________的能力，如造血干细胞等。(3)______干细胞：可以分化为全身的____________，并进一步形成机体的所有______、______。二、胚胎干细胞的应用1．如果科学家最终能够成功诱导和调控胚胎干细胞的______与______，将会给胚胎干细胞的基础研究和临床应用带来积极的影响。2．在研究新药对各种细胞的____________试验中，提供了材料，大大减少了____________所需动物的数量，从而降低了成本。3．胚胎干细胞研究为____________提供__________的材料，用于疾病治疗等，给人类带来全新的医疗手段。4．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____________、____________________、____________的家畜品种等。三、胚胎干细胞研究面临的挑战1．胚胎干细胞的应用给______、______、________________带来的冲击是空前的。2．胚胎干细胞在体内或者是体外都具有____________的潜能，极易______成其他细胞，对培养条件的____________仍需要进一步研究。3．对胚胎干细胞向不同组织细胞____________的条件还不清楚。4．创造一种“万能供者”细胞，需要破坏或改变细胞中的许多基因，其可行性仍不清楚。知识点一胚胎干细胞及其研究进展1．下图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。请回答：(1)胚胎干细胞是从动物胚胎发育至__________期的内细胞团或胎儿的________________中分离得到的一类细胞。(2)图中分化程度最低的干细胞是__________。在体外培养条件下，培养液中加入__________因子，可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化。(3)在机体内，皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞中基因____________________的结果。(4)某患者不能产生正常的白细胞，通过骨髓移植可以达到治疗的目的，骨髓移植的实质是将上图中的____________细胞移植到患者体内。(5)若要克隆某种哺乳动物，从理论上分析，上述红细胞、白细胞、皮肤细胞、神经细胞中不能选用作为供体细胞的是成熟的________________，其原因是____________________________________________________________________________________________。知识点二胚胎干细胞的应用2．老年痴呆症患者的脑血管中有一种特殊的β—淀粉样蛋白体，它的逐渐积累可能导致神经元损伤和免疫功能下降，某些基因的突变会导致β—淀粉样蛋白体的产生和积累。下列技术不能用于老年痴呆症治疗的是()A．胚胎移植技术 B．胚胎干细胞技术C．单克隆抗体技术 D．基因治疗技术3．治疗性克隆有希望最终解决供体器官的短缺和器官移植出现的排异反应。下图表示治疗性克隆的过程，下列说法正确的是()A．上述过程利用了动物体细胞融合技术B．上述过程实现了动物细胞的全能性C．胚胎干细胞的不断增殖和分化潜能保证①过程的进行D．①、②过程不进行DNA复制和蛋白质合成知识点三胚胎干细胞研究面临的挑战4．供体器官的短缺和排斥反应是制约器官移植的两个重要问题。而治疗性克隆能最终解决这些问题。如图是治疗性克隆的过程图解：(1)正常情况下，去核的卵细胞取自女性卵巢排卵后在输卵管中的____________的卵细胞。(2)重组细胞发育的过程中，细胞开始分化发生在______________期。(3)治疗性克隆所用到的技术名称是____________，要想获得基因型完全相同的两个胚胎，可采用______________技术。(4)我国禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆的研究，请你谈谈为什么要反对克隆人？(至少写出两条理由)_____________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)请你运用上述知识举一例说明干细胞在临床治疗上的应用。________________________________________________________________________。基础落实1．胚胎干细胞取自()A．受精卵 B．骨髓细胞C．早期胚胎 D．肌肉细胞2．利用胚胎干细胞治疗肝衰竭，能实现此过程的最重要的原因是()A．细胞分裂 B．细胞特化C．细胞分化 D．细胞增殖3．下列有关胚胎干细胞的功能特性的叙述中，不正确的是()A．具有发育的全能性B．体外培养可以分化成各种组织、器官C．可以冷冻保存，也可以进行遗传改造D．不可以进行增殖4．一般情况下，下列细胞中分化程度由高到低的顺序依次是()①卵细胞②受精卵③胚胎干细胞④造血干细胞⑤神经细胞A．⑤①②③④ B．④③①②④C．⑤①④②③ D．⑤①④③②5．下列关于胚胎干细胞的应用中最具争议的是()A．利用干细胞治疗疾病B．加速改良和生产优良动物品种C．骨髓移植D．人胚胎干细胞克隆能力提升6．下列选项中错误的是()A．胚胎干细胞具有分化成所有组织和器官的能力B．在适宜的条件下，干细胞能在体外长期的生长C．治疗性克隆的目的就是为克隆人作准备的D．胚胎干细胞可以用于人类某些顽症的治疗7．下列对“人类胚胎干细胞”这一概念的理解，正确的是()A．人类胚胎干细胞是人类胚胎发育早期囊胚外表的扁平细胞和囊胚腔内侧的内细胞团B．人类胚胎干细胞就是人类胚胎发育早期囊胚腔内侧的内细胞团C．人类胚胎干细胞是人类囊胚中可发育成胎盘、肝、肺、骨骼、皮肤等的全能性细胞D．人类胚胎干细胞体积较小、细胞核小、核仁明显8．人类寄希望于利用干细胞(人体中具有分裂、分化能力的细胞)的分离和体外培养，在体外培育出组织器官，并最终通过组织或器官移植实现对临床疾病的治疗。能否用肌细胞代替干细胞()A．不能，因为肌细胞与干细胞含有的遗传物质不同B．不能，因为肌细胞是高度分化的细胞，一般没有分裂能力C．能，因为肌细胞虽然是分化的细胞，但在一定条件下也可脱分化，实现细胞全能性D．能，因为肌细胞与干细胞具有完全相同的遗传物质9.《长江日报》北京消息我国首家“生命银行”——协和脐血干细胞自体储存库11日正式向市民开放。家长可把孩子出生时的脐血放在零下196℃的液氮深低温罐中保存，当孩子日后万一患血液疾病或恶性肿瘤时，便可取出脐血为他移植治疗。专家说，从理论上讲，可以终生保存和受益。(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)按照分化潜能的大小，干细胞基本上可分为____________、____________和____________三类。(3)观察上图，分析干细胞与各种细胞之间的关系，用一句话概括说明________________________________________________________________________。综合拓展10．年11月20日，美、日两国在《科学》和《细胞》两份顶级学术期刊上发表了研究成果：将人体皮肤细胞改造成可以分化为多种细胞的“万能细胞”。下图是“万能细胞”的诞生过程，图中OCT4、SOX2、NANOG和LIN28是在胚胎干细胞中能高度表达并决定其“全能性”的四个基因，将改造后的“万能细胞”植入小鼠身体内，植入的细胞长成了“肿瘤”，“肿瘤”中出现了神经、骨骼、肌肉等多种类型的细胞。请据图回答下列问题。(1)胚胎干细胞又称ES细胞，是在________中分离出来的一类细胞，如果胚胎发育到了囊胚期，这时的______细胞就是ES细胞。(2)胚胎干细胞在在功能上具有发育的________。(3)图中逆转录病毒的作用是________________，过程③利用了逆转录病毒的________特性。(4)万能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官移回病人体内与异体器官移植相比，最大的优点是______________。(5)你支持“应立法保护利用胚胎干细胞进行‘治疗性克隆’吗”？请陈述理由。________________________________________________________________________________________________________________________________________________。第13课时胚胎干细胞的研究及其应用知识清单一、1.胚胎器官自我复制多向分化2.重建修复3.(1)专能一种两种(2)多能多种发育成完整个体(3)全能多种细胞组织器官二、1.分化增殖2.药理和毒理新药研究3.细胞或组织移植无免疫原性4.生长快抗病力强高产三、1.法律伦理国家和社会安全2.自我分化分化优化3.定向分化对点训练1．(1)囊胚原始性腺细胞(2)胚胎干细胞分化诱导(3)选择性表达(4)造血干(5)红细胞细胞中无细胞核解析胚胎干细胞是指动物胚胎发育成囊胚期的内细胞团或胎儿中的原始性腺细胞中分离出来的一类细胞。胚胎干细胞是一种高度未分化的细胞，它具有发育的全能性，分化出成体动物的所有组织和器官。细胞分化的实质是基因选择性表达的结果。骨髓中的造血干细胞，通过骨髓移植可以治疗白血病。通过细胞增殖可以大量的克隆细胞，哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核，不能进行增殖。知识链接干细胞(1)干细胞概念：是动物(包括人)胚胎及某些器官中具有自我复制和多向分化潜能的原始细胞。(2)干细胞作用：具有重建、修复病损或衰老组织、器官的功能。(3)干细胞分类①专能干细胞：只能分化成一种类型或功能密切相关的两种类型的细胞，如上皮组织基底层的干细胞、肌肉中的成肌细胞。②多能干细胞a．概念：具有分化成多种细胞或组织的潜能，但却失去了发育成完整个体的能力，如造血干细胞等。b．成体干细胞：存在于胎儿、儿童和成人组织中的多能干细胞。c．造血干细胞：主要存在于骨髓、脐血、外周血中，应用于血液系统的疾病、先天性遗传病以及多发性和转移性恶性肿瘤的治疗。③全能干细胞：能发育成全身多种细胞，并进一步形成机体的所有组织、器官。(4)干细胞可以通过以下四个途径获得①从体外培养的胚胎获得；②从早期流产的胎儿中获得；③从克隆的胚胎中获得；④从成体中获得。2．A[采用胚胎干细胞技术可以产生新的神经元细胞，单克隆抗体技术定向改善免疫能力，基因治疗技术可以从基因水平对老年痴呆症进行治疗，而胚胎移植技术则不能治疗老年痴呆症，正确选项为A。]思路导引仔细审题获取信息：老年痴呆症的病因→发展思维：每个选项逐一思考→对比判断得出正确答案。知识链接胚胎干细胞的应用(1)对人胚胎干细胞的研究，可以帮助人们理解复杂的人体发育过程，使人们深刻认识数十年来困扰着胚胎学家的一些基本问题，促进对人胚胎发育细节的基础研究，从而揭示人与动物的发育机制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性试验中，胚胎干细胞可为其在细胞水平上的研究提供材料，并且被用来提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。(3)胚胎干细胞的研究与应用，会使人们更加深入地了解人的发育过程，将给人类带来全新的医疗手段。从理论上说，任何涉及丧失正常细胞功能的疾病，都可以通过移植由胚胎干细胞分化而来的特异细胞或组织来治疗。(4)结合基因工程等还可以在试管中改良并创造动物新品种，培育出生长快、抗病力强、高产的家畜品种等。3．C[治疗性克隆是指利用克隆技术产生特定细胞和组织(皮肤、神经或肌肉等)用于治疗性移植。治疗性克隆主要利用了体细胞核移植技术，A项错误；动物体细胞核移植技术体现了动物体细胞核的全能性，所以B项错误；胚胎干细胞具有全能性，经过不断的分裂和分化，可得到能用于移植的各种组织细胞，所以C项正确；在细胞的分裂间期进行DNA的复制和有关蛋白质的合成，在细胞的分化过程中，基因选择性表达，不同的细胞中产生不同的蛋白质。因此D项错误。]归纳提升治疗性克隆(1)治疗性克隆的基本方法和过程①方法一受精卵置于培养基中→受精卵分裂→形成囊胚→取出胚胎干细胞→干细胞被诱导生成各种细胞、组织、器官→用于治疗性克隆。②方法(2)优点①通过自身干细胞诱导分化形成的组织、器官无免疫原性，移植后不发生免疫排斥反应。②可以解决目前临床上存在的供体器官严重不足的问题。③可以产生人体内具有特殊生理功能的稀有蛋白质。4．(1)MⅡ中期(2)囊胚(3)核移植技术胚胎分割(4)①严重违反了人类伦理道德；②冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念；③是在人为地制造心理上和社会地位上都不健全的人；④克隆技术尚不成熟，可能克隆出有严重生理缺陷的孩子(至少写出两条，只要答案符合题意即可)(5)利用胚胎干细胞治疗白血病等解析(1)动物体细胞核移植时，去核的卵细胞应当选用减数第二次分裂中期的卵细胞。(2)桑葚胚进一步发育，逐渐发育成囊胚，细胞开始出现分化。(3)治疗性克隆是通过将患者的健康细胞的细胞核移植，经培养形成所需要的组织器官。(4)克隆技术尚不成熟，克隆人很可能孕育出有严重生理缺陷的孩子，还会引发社会伦理道德问题。(5)利用胚胎干细胞可以治疗白血病；用提取出的皮肤干细胞诱导培养成皮肤，用于烧伤病人的皮肤移植等。归纳提升克隆人引发的争论观点理由不赞成(1)克隆人严重违反了人类伦理道德(2)克隆人冲击了现有的婚姻家庭和两性关系等传统的伦理道德观念(3)克隆人是人为的制造在心理上和社会地位上都不健全的人(4)克隆技术尚不成熟赞成(1)技术问题可以通过胚胎分割、基因诊断和染色体检查等方法得到解决(2)克隆人是一项科学研究，既然是科学，就应该允许研究克隆人中国政府态度禁止生殖性克隆，坚持四不原则(不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验)，不反对治疗性克隆课后作业1．C[胚胎干细胞是指来自人或动物的早期胚胎的具有自我更新和多向分化潜能的原始细胞。它来源于早期胚胎细胞。]2．C[ES细胞具有发育的全能性，可以被诱导分化形成新的组织细胞，移植ES细胞可使坏死或退化部位的细胞得以修复并恢复正常功能，因此治疗肝衰竭主要是利用细胞分化这一特性而实现的。]3．D[胚胎干细胞功能特性主要有：具有发育的全能性，可分化出成年动物体内任何一种组织细胞。在体外培养的条件下，胚胎干细胞可以增殖而不发生分化。对它可以进行冷冻保存，也可以进行遗传改造。]4．D[受精卵分化程度最低，神经细胞分化程度最高。]5．D