高中生物同步課件：32胚胎干細胞的研究及其應用蘇教版選修.ppt

第二節(jié) 胚胎干細胞的研究及其應用,第三章 胚胎工程,學習導航 1.簡述胚胎干細胞及其研究進展。（重點） 2.胚胎干細胞的研究及其應用。（重難點）,一、胚胎干細胞及其研究進展 1.干細胞 (1)概念：是動物胚胎及某些器官中具有_和_潛能的原始細胞，是重建、修復病損或衰老組織、器官功能的種子細胞。,自我復制,多向分化,(2)分類：按照分化潛能的大小，干細胞基本上可以分為_ _三類。 2.成體干細胞：存在于胎兒、兒童和成人組織中的_的統(tǒng)稱。在特定的條件下,成體干細胞能產(chǎn)生_,或者按照一定的程序分化而形成新的功能細胞,從而使組織和器官保持生長和衰退的動態(tài)平衡。,專能干細胞、多能干細胞、,全能干細胞,多能干細胞,新的干細胞,3.胚胎干細胞：是在人胚胎發(fā)育早期的_中未分化的細胞，具有_能力并保持未分化狀態(tài)。 判一判 (1)所有干細胞都具有全能性() (2)造血干細胞屬于專能干細胞() (3)囊胚的胚胎干細胞屬于內(nèi)細胞團細胞(),囊胚,增殖,二、胚胎干細胞的應用 1.對人胚胎干細胞的研究，可以幫助人們理解復雜的_過程，從而揭示人與動物的_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試驗中，胚胎干細胞為其在_上的研究提供了材料，大大減少了新藥研究所需動物的數(shù)量，從而降低了成本。,人體發(fā)育,發(fā)育機制,細胞水平,3.胚胎干細胞研究最誘人的前景和用途是生產(chǎn)_，為細胞或組織移植提供無免疫原性的材料，用于疾病治療。 4.胚胎干細胞在功能上類似于_細胞，用來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。 5.通過胚胎干細胞，結(jié)合基因工程等還可以在試管中改良并創(chuàng)造動物新品種，培育出_、_、高產(chǎn)的家畜品種等。,細胞或組織,早期的胚胎,生長快,抗病力強,三、胚胎干細胞研究面臨的挑戰(zhàn) 1.自從胚胎干細胞在1997年被分離出來后，各國政府和科學家就胚胎干細胞的應用展開了一場激烈的爭論，它給法律、_、國家和社會安全等方面帶來的沖擊是空前的。 2._ 是一個瓶頸問題，如何獲得組織工程所需_的數(shù)量，很值得研究。,倫理,分化細胞的增殖,種子細胞,3.對胚胎干細胞向不同組織細胞“_分化”的條件還不清楚，從而限制了胚胎干細胞的臨床應用。,定向,想一想 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？ 提示：(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(shù)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。,1.干細胞的特點 自我復制和多向分化。在體外培養(yǎng)時，只增殖不分化。 2.干細胞的作用 具有重建、修復病損或衰老組織、器官的功能。,4.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(chǎn)的胎兒中獲得。 (3)從克隆的胚胎中獲得。 (4)從成體中獲得。,特別提醒 (1)干細胞與癌細胞不同，干細胞的遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生基因突變。 (2)干細胞不僅能增殖,而且增殖的細胞還能正常分化。而癌細胞只能增殖,不能分化。 (3)胚胎干細胞來源于早期胚胎或原始性腺細胞。,(2012揚州一中高二月考)干細胞是一種尚未充分分化的未成熟細胞，它具有再生組織、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數(shù)量有差異,B造血干細胞和白細胞的細胞中RNA種類相同，數(shù)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(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生穩(wěn)定性差異的過程 【思路點撥】 干細胞的類型和分化、細胞分化實質(zhì)、基因突變對性狀表達的影響。,【解析】 白細胞是由造血干細胞經(jīng)過有絲分裂產(chǎn)生的，因此細胞核中基因的種類沒有差別。白細胞已經(jīng)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，血紅蛋白中氨基酸序列不一定發(fā)生改變。 【答案】 D,變式訓練 1.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(xiàn)出分化多能性，并在動物模型實驗中成功地修復了實驗鼠的部分肝臟組織。科學家認為，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)育成個體的潛能性 C肝臟干細胞能夠分泌膽汁 D肝臟干細胞可治療肝炎,解析：選B.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(chǎn)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(xiàn)的問題，不能用于治療肝炎。,1.原理 細胞的全能性。 2.胚胎干細胞研究面臨的挑戰(zhàn) (1)挑戰(zhàn) 安全性問題。,倫理問題。禁止生殖性克隆，不反對治療性克隆。 對培養(yǎng)條件的優(yōu)化仍需要進一步研究。 對胚胎干細胞向不同的組織細胞“定向分化”的條件還不清楚。 創(chuàng)造一種“萬能供者”細胞，需要破壞或改變細胞中的許多基因,其可行性仍不清楚。,(2)干細胞研究的主要領域 建立并完善維持胚胎干細胞體外增殖與定向誘導分化的體系； 研究轉(zhuǎn)基因或轉(zhuǎn)核胚胎干細胞的增殖與分化及其調(diào)控機制； 誘導分化細胞性能分析與鑒定； 體外重構(gòu)重要的組織與器官，探索克服移植排異等的技術與方法。,特別提醒 成體干細胞是指存在于胎兒、兒童和成人組織中的多能干細胞,因為它能修復和再生成年動物的許多組織和器官如表皮和造血系統(tǒng)，并不是只存在于成體中才命名成體干細胞。,(2012信陽高二期中)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(xiàn)了神經(jīng)、骨髓、肌肉等多種類型的細胞。請據(jù)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)育到了囊胚期,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(zhuǎn)錄病毒的作用是_，過程利用了逆轉(zhuǎn)錄病毒的_特性。,(4)萬能干細胞經(jīng)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(nèi)與異體器官移植相比，最大的優(yōu)點是_。,【解析】 (1)結(jié)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(nèi)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(xiàn)了細胞的全能性。(3)能攜帶“目的基因”的逆轉(zhuǎn)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帶入受體細胞。,(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。 【答案】(1)早期胚胎 內(nèi)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(chǎn)生免疫排斥反應,變式訓練 2.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,解析：選C。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。,胚胎干細胞體外培養(yǎng)過程中的增殖、 不分化與定向分化 【例題】 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)育全能性，在適當?shù)臈l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