學(xué)高中生物 第三章 課時13胚胎干細胞的研究及其應(yīng)用 蘇教版選修3

第13課時胚胎干細胞的研究及其應(yīng)用目標導(dǎo)航1.理解干細胞的概念與分類。2.掌握胚胎干細胞來源、特點及分離途徑與方法。3.舉例說明胚胎干細胞的應(yīng)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．干細胞的概念：是動物(包括人)______及某些______中具有____________和__________潛能的原始細胞。2．干細胞作用：具有______、______病損或衰老組織、器官功能。3．干細胞分類(1)______干細胞：只能分化成______類型或功能密切相關(guān)的______類型的細胞，如上皮組織基底層的干細胞、肌肉中的成肌細胞。(2)______干細胞：具有分化成______細胞或組織的潛能，但卻失去了________________的能力，如造血干細胞等。(3)______干細胞：可以分化為全身的____________，并進一步形成機體的所有______、______。二、胚胎干細胞的應(yīng)用1．如果科學(xué)家最終能夠成功誘導(dǎo)和調(diào)控胚胎干細胞的______與______，將會給胚胎干細胞的基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用帶來積極的影響。2．在研究新藥對各種細胞的____________試驗中，提供了材料，大大減少了____________所需動物的數(shù)量，從而降低了成本。3．胚胎干細胞研究為____________提供__________的材料，用于疾病治療等，給人類帶來全新的醫(yī)療手段。4．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____________、____________________、____________的家畜品種等。三、胚胎干細胞研究面臨的挑戰(zhàn)1．胚胎干細胞的應(yīng)用給______、______、________________帶來的沖擊是空前的。2．胚胎干細胞在體內(nèi)或者是體外都具有____________的潛能，極易______成其他細胞，對培養(yǎng)條件的____________仍需要進一步研究。3．對胚胎干細胞向不同組織細胞____________的條件還不清楚。4．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。知識點一胚胎干細胞及其研究進展1．下圖為哺乳動物的胚胎干細胞及其分化的示意圖。請回答：(1)胚胎干細胞是從動物胚胎發(fā)育至__________期的內(nèi)細胞團或胎兒的________________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(dǎo)該種干細胞向不同類型的組織細胞分化。(3)在機體內(nèi)，皮膚干細胞分化成皮膚細胞是機體細胞中基因____________________的結(jié)果。(4)某患者不能產(chǎn)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(zhì)是將上圖中的____________細胞移植到患者體內(nèi)。(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(jīng)細胞中不能選用作為供體細胞的是成熟的________________，其原因是____________________________________________________________________________________________。知識點二胚胎干細胞的應(yīng)用2．老年癡呆癥患者的腦血管中有一種特殊的β—淀粉樣蛋白體，它的逐漸積累可能導(dǎo)致神經(jīng)元損傷和免疫功能下降，某些基因的突變會導(dǎo)致β—淀粉樣蛋白體的產(chǎn)生和積累。下列技術(shù)不能用于老年癡呆癥治療的是()A．胚胎移植技術(shù) B．胚胎干細胞技術(shù)C．單克隆抗體技術(shù) D．基因治療技術(shù)3．治療性克隆有希望最終解決供體器官的短缺和器官移植出現(xiàn)的排異反應(yīng)。下圖表示治療性克隆的過程，下列說法正確的是()A．上述過程利用了動物體細胞融合技術(shù)B．上述過程實現(xiàn)了動物細胞的全能性C．胚胎干細胞的不斷增殖和分化潛能保證①過程的進行D．①、②過程不進行DNA復(fù)制和蛋白質(zhì)合成知識點三胚胎干細胞研究面臨的挑戰(zhàn)4．供體器官的短缺和排斥反應(yīng)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，去核的卵細胞取自女性卵巢排卵后在輸卵管中的____________的卵細胞。(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(shù)名稱是____________，要想獲得基因型完全相同的兩個胚胎，可采用______________技術(shù)。(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?wù)劄槭裁匆磳寺∪耍?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(yīng)用。________________________________________________________________________。基礎(chǔ)落實1．胚胎干細胞取自()A．受精卵 B．骨髓細胞C．早期胚胎 D．肌肉細胞2．利用胚胎干細胞治療肝衰竭，能實現(xiàn)此過程的最重要的原因是()A．細胞分裂 B．細胞特化C．細胞分化 D．細胞增殖3．下列有關(guān)胚胎干細胞的功能特性的敘述中，不正確的是()A．具有發(fā)育的全能性B．體外培養(yǎng)可以分化成各種組織、器官C．可以冷凍保存，也可以進行遺傳改造D．不可以進行增殖4．一般情況下，下列細胞中分化程度由高到低的順序依次是()①卵細胞②受精卵③胚胎干細胞④造血干細胞⑤神經(jīng)細胞A．⑤①②③④ B．④③①②④C．⑤①④②③ D．⑤①④③②5．下列關(guān)于胚胎干細胞的應(yīng)用中最具爭議的是()A．利用干細胞治療疾病B．加速改良和生產(chǎn)優(yōu)良動物品種C．骨髓移植D．人胚胎干細胞克隆能力提升6．下列選項中錯誤的是()A．胚胎干細胞具有分化成所有組織和器官的能力B．在適宜的條件下，干細胞能在體外長期的生長C．治療性克隆的目的就是為克隆人作準備的D．胚胎干細胞可以用于人類某些頑癥的治療7．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(nèi)側(cè)的內(nèi)細胞團B．人類胚胎干細胞就是人類胚胎發(fā)育早期囊胚腔內(nèi)側(cè)的內(nèi)細胞團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8．人類寄希望于利用干細胞(人體中具有分裂、分化能力的細胞)的分離和體外培養(yǎng)，在體外培育出組織器官，并最終通過組織或器官移植實現(xiàn)對臨床疾病的治療。能否用肌細胞代替干細胞()A．不能，因為肌細胞與干細胞含有的遺傳物質(zhì)不同B．不能，因為肌細胞是高度分化的細胞，一般沒有分裂能力C．能，因為肌細胞雖然是分化的細胞，但在一定條件下也可脫分化，實現(xiàn)細胞全能性D．能，因為肌細胞與干細胞具有完全相同的遺傳物質(zhì)9.《長江日報》北京消息我國首家“生命銀行”——協(xié)和臍血干細胞自體儲存庫11日正式向市民開放。家長可把孩子出生時的臍血放在零下196℃的液氮深低溫罐中保存，當孩子日后萬一患血液疾病或惡性腫瘤時，便可取出臍血為他移植治療。專家說，從理論上講，可以終生保存和受益。(1)留下臍血，主要是臍血中含有大量________的造血干細胞。從免疫學(xué)角度分析，臍血自身移植的優(yōu)點是________。(2)按照分化潛能的大小，干細胞基本上可分為____________、____________和____________三類。(3)觀察上圖，分析干細胞與各種細胞之間的關(guān)系，用一句話概括說明________________________________________________________________________。綜合拓展10．年11月20日，美、日兩國在《科學(xué)》和《細胞》兩份頂級學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表了研究成果：將人體皮膚細胞改造成可以分化為多種細胞的“萬能細胞”。下圖是“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”植入小鼠身體內(nèi)，植入的細胞長成了“腫瘤”，“腫瘤”中出現(xiàn)了神經(jīng)、骨骼、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，是在________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③利用了逆轉(zhuǎn)錄病毒的________特性。(4)萬能細胞經(jīng)體外誘導(dǎo)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______________。(5)你支持“應(yīng)立法保護利用胚胎干細胞進行‘治療性克隆’嗎”？請陳述理由。________________________________________________________________________________________________________________________________________________。第13課時胚胎干細胞的研究及其應(yīng)用知識清單一、1.胚胎器官自我復(fù)制多向分化2.重建修復(fù)3.(1)專能一種兩種(2)多能多種發(fā)育成完整個體(3)全能多種細胞組織器官二、1.分化增殖2.藥理和毒理新藥研究3.細胞或組織移植無免疫原性4.生長快抗病力強高產(chǎn)三、1.法律倫理國家和社會安全2.自我分化分化優(yōu)化3.定向分化對點訓(xùn)練1．(1)囊胚原始性腺細胞(2)胚胎干細胞分化誘導(dǎo)(3)選擇性表達(4)造血干(5)紅細胞細胞中無細胞核解析胚胎干細胞是指動物胚胎發(fā)育成囊胚期的內(nèi)細胞團或胎兒中的原始性腺細胞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，分化出成體動物的所有組織和器官。細胞分化的實質(zhì)是基因選擇性表達的結(jié)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的克隆細胞，哺乳動物成熟的紅細胞沒有細胞核，不能進行增殖。知識鏈接干細胞(1)干細胞概念：是動物(包括人)胚胎及某些器官中具有自我復(fù)制和多向分化潛能的原始細胞。(2)干細胞作用：具有重建、修復(fù)病損或衰老組織、器官的功能。(3)干細胞分類①專能干細胞：只能分化成一種類型或功能密切相關(guān)的兩種類型的細胞，如上皮組織基底層的干細胞、肌肉中的成肌細胞。②多能干細胞a．概念：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，如造血干細胞等。b．成體干細胞：存在于胎兒、兒童和成人組織中的多能干細胞。c．造血干細胞：主要存在于骨髓、臍血、外周血中，應(yīng)用于血液系統(tǒng)的疾病、先天性遺傳病以及多發(fā)性和轉(zhuǎn)移性惡性腫瘤的治療。③全能干細胞：能發(fā)育成全身多種細胞，并進一步形成機體的所有組織、器官。(4)干細胞可以通過以下四個途徑獲得①從體外培養(yǎng)的胚胎獲得；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。2．A[采用胚胎干細胞技術(shù)可以產(chǎn)生新的神經(jīng)元細胞，單克隆抗體技術(shù)定向改善免疫能力，基因治療技術(shù)可以從基因水平對老年癡呆癥進行治療，而胚胎移植技術(shù)則不能治療老年癡呆癥，正確選項為A。]思路導(dǎo)引仔細審題獲取信息：老年癡呆癥的病因→發(fā)展思維：每個選項逐一思考→對比判斷得出正確答案。知識鏈接胚胎干細胞的應(yīng)用(1)對人胚胎干細胞的研究，可以幫助人們理解復(fù)雜的人體發(fā)育過程，使人們深刻認識數(shù)十年來困擾著胚胎學(xué)家的一些基本問題，促進對人胚胎發(fā)育細節(jié)的基礎(chǔ)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性試驗中，胚胎干細胞可為其在細胞水平上的研究提供材料，并且被用來提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。(3)胚胎干細胞的研究與應(yīng)用，會使人們更加深入地了解人的發(fā)育過程，將給人類帶來全新的醫(yī)療手段。從理論上說，任何涉及喪失正常細胞功能的疾病，都可以通過移植由胚胎干細胞分化而來的特異細胞或組織來治療。(4)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，培育出生長快、抗病力強、高產(chǎn)的家畜品種等。3．C[治療性克隆是指利用克隆技術(shù)產(chǎn)生特定細胞和組織(皮膚、神經(jīng)或肌肉等)用于治療性移植。治療性克隆主要利用了體細胞核移植技術(shù)，A項錯誤；動物體細胞核移植技術(shù)體現(xiàn)了動物體細胞核的全能性，所以B項錯誤；胚胎干細胞具有全能性，經(jīng)過不斷的分裂和分化，可得到能用于移植的各種組織細胞，所以C項正確；在細胞的分裂間期進行DNA的復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成，在細胞的分化過程中，基因選擇性表達，不同的細胞中產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)。因此D項錯誤。]歸納提升治療性克隆(1)治療性克隆的基本方法和過程①方法一受精卵置于培養(yǎng)基中→受精卵分裂→形成囊胚→取出胚胎干細胞→干細胞被誘導(dǎo)生成各種細胞、組織、器官→用于治療性克隆。②方法(2)優(yōu)點①通過自身干細胞誘導(dǎo)分化形成的組織、器官無免疫原性，移植后不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。②可以解決目前臨床上存在的供體器官嚴重不足的問題。③可以產(chǎn)生人體內(nèi)具有特殊生理功能的稀有蛋白質(zhì)。4．(1)MⅡ中期(2)囊胚(3)核移植技術(shù)胚胎分割(4)①嚴重違反了人類倫理道德；②沖擊了現(xiàn)有的婚姻、家庭和兩性關(guān)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(shù)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，去核的卵細胞應(yīng)當選用減數(shù)第二次分裂中期的卵細胞。(2)桑葚胚進一步發(fā)育，逐漸發(fā)育成囊胚，細胞開始出現(xiàn)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(jīng)培養(yǎng)形成所需要的組織器官。(4)克隆技術(shù)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)社會倫理道德問題。(5)利用胚胎干細胞可以治療白血??；用提取出的皮膚干細胞誘導(dǎo)培養(yǎng)成皮膚，用于燒傷病人的皮膚移植等。歸納提升克隆人引發(fā)的爭論觀點理由不贊成(1)克隆人嚴重違反了人類倫理道德(2)克隆人沖擊了現(xiàn)有的婚姻家庭和兩性關(guān)系等傳統(tǒng)的倫理道德觀念(3)克隆人是人為的制造在心理上和社會地位上都不健全的人(4)克隆技術(shù)尚不成熟贊成(1)技術(shù)問題可以通過胚胎分割、基因診斷和染色體檢查等方法得到解決(2)克隆人是一項科學(xué)研究，既然是科學(xué)，就應(yīng)該允許研究克隆人中國政府態(tài)度禁止生殖性克隆，堅持四不原則(不贊成、不允許、不支持、不接受任何生殖性克隆人實驗)，不反對治療性克隆課后作業(yè)1．C[胚胎干細胞是指來自人或動物的早期胚胎的具有自我更新和多向分化潛能的原始細胞。它來源于早期胚胎細胞。]2．C[ES細胞具有發(fā)育的全能性，可以被誘導(dǎo)分化形成新的組織細胞，移植ES細胞可使壞死或退化部位的細胞得以修復(fù)并恢復(fù)正常功能，因此治療肝衰竭主要是利用細胞分化這一特性而實現(xiàn)的。]3．D[胚胎干細胞功能特性主要有：具有發(fā)育的全能性，可分化出成年動物體內(nèi)任何一種組織細胞。在體外培養(yǎng)的條件下，胚胎干細胞可以增殖而不發(fā)生分化。對它可以進行冷凍保存，也可以進行遺傳改造。]4．D[受精卵分化程度最低，神經(jīng)細胞分化程度最高。]5．D