高中生物同步課件：32胚胎干細(xì)胞的研究及其應(yīng)用蘇教版選修.ppt

第二節(jié) 胚胎干細(xì)胞的研究及其應(yīng)用,第三章 胚胎工程,學(xué)習(xí)導(dǎo)航 1.簡(jiǎn)述胚胎干細(xì)胞及其研究進(jìn)展。（重點(diǎn)） 2.胚胎干細(xì)胞的研究及其應(yīng)用。（重難點(diǎn)）,一、胚胎干細(xì)胞及其研究進(jìn)展 1.干細(xì)胞 (1)概念：是動(dòng)物胚胎及某些器官中具有_和_潛能的原始細(xì)胞，是重建、修復(fù)病損或衰老組織、器官功能的種子細(xì)胞。,自我復(fù)制,多向分化,(2)分類：按照分化潛能的大小，干細(xì)胞基本上可以分為_ _三類。 2.成體干細(xì)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(xì)胞能產(chǎn)生_,或者按照一定的程序分化而形成新的功能細(xì)胞,從而使組織和器官保持生長(zhǎng)和衰退的動(dòng)態(tài)平衡。,專能干細(xì)胞、多能干細(xì)胞、,全能干細(xì)胞,多能干細(xì)胞,新的干細(xì)胞,3.胚胎干細(xì)胞：是在人胚胎發(fā)育早期的_中未分化的細(xì)胞，具有_能力并保持未分化狀態(tài)。 判一判 (1)所有干細(xì)胞都具有全能性() (2)造血干細(xì)胞屬于專能干細(xì)胞() (3)囊胚的胚胎干細(xì)胞屬于內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞(),囊胚,增殖,二、胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用 1.對(duì)人胚胎干細(xì)胞的研究，可以幫助人們理解復(fù)雜的_過程，從而揭示人與動(dòng)物的_及影響其發(fā)育的因素。 2.在研究新藥對(duì)各種細(xì)胞的藥理和毒理試驗(yàn)中，胚胎干細(xì)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(dòng)物的數(shù)量，從而降低了成本。,人體發(fā)育,發(fā)育機(jī)制,細(xì)胞水平,3.胚胎干細(xì)胞研究最誘人的前景和用途是生產(chǎn)_，為細(xì)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(xì)胞在功能上類似于_細(xì)胞，用來揭示那些會(huì)干擾胎兒發(fā)育和引起出生缺陷的藥物的致病機(jī)理。 5.通過胚胎干細(xì)胞，結(jié)合基因工程等還可以在試管中改良并創(chuàng)造動(dòng)物新品種，培育出_、_、高產(chǎn)的家畜品種等。,細(xì)胞或組織,早期的胚胎,生長(zhǎng)快,抗病力強(qiáng),三、胚胎干細(xì)胞研究面臨的挑戰(zhàn) 1.自從胚胎干細(xì)胞在1997年被分離出來后，各國政府和科學(xué)家就胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用展開了一場(chǎng)激烈的爭(zhēng)論，它給法律、_、國家和社會(huì)安全等方面帶來的沖擊是空前的。 2._ 是一個(gè)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(xì)胞的增殖,種子細(xì)胞,3.對(duì)胚胎干細(xì)胞向不同組織細(xì)胞“_分化”的條件還不清楚，從而限制了胚胎干細(xì)胞的臨床應(yīng)用。,定向,想一想 為什么捐出一部分骨髓救治他人，不會(huì)給捐獻(xiàn)者的身體健康造成損傷？ 提示：(1)所謂捐獻(xiàn)骨髓，實(shí)際上醫(yī)生只是從捐獻(xiàn)者的骨髓中分離出一部分造血干細(xì)胞供移植。 (2)干細(xì)胞的一個(gè)重要特點(diǎn)是自我更新能力很強(qiáng),被分離走的那部分造血干細(xì)胞,很快就會(huì)被“補(bǔ)齊”。因此捐獻(xiàn)骨髓不會(huì)影響捐獻(xiàn)者的身體健康。,(3)醫(yī)生只是在醫(yī)學(xué)公認(rèn)的安全條件下，分離出捐獻(xiàn)者有限數(shù)量的造血干細(xì)胞，而且整個(gè)抽取、分離過程，都是在設(shè)備良好的大醫(yī)院中進(jìn)行的，一般不會(huì)對(duì)捐獻(xiàn)者造成意外傷害。,1.干細(xì)胞的特點(diǎn) 自我復(fù)制和多向分化。在體外培養(yǎng)時(shí)，只增殖不分化。 2.干細(xì)胞的作用 具有重建、修復(fù)病損或衰老組織、器官的功能。,4.獲得干細(xì)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(xì)胞與癌細(xì)胞不同，干細(xì)胞的遺傳物質(zhì)沒有發(fā)生基因突變。 (2)干細(xì)胞不僅能增殖,而且增殖的細(xì)胞還能正常分化。而癌細(xì)胞只能增殖,不能分化。 (3)胚胎干細(xì)胞來源于早期胚胎或原始性腺細(xì)胞。,(2012揚(yáng)州一中高二月考)干細(xì)胞是一種尚未充分分化的未成熟細(xì)胞，它具有再生組織、器官的潛能，醫(yī)學(xué)家們正嘗試?yán)酶杉?xì)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(xì)胞和白細(xì)胞的細(xì)胞核中基因的種類數(shù)量有差異,B造血干細(xì)胞和白細(xì)胞的細(xì)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(gè)堿基對(duì)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(xì)胞分化成紅細(xì)胞的過程是在細(xì)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(diǎn)撥】 干細(xì)胞的類型和分化、細(xì)胞分化實(shí)質(zhì)、基因突變對(duì)性狀表達(dá)的影響。,【解析】 白細(xì)胞是由造血干細(xì)胞經(jīng)過有絲分裂產(chǎn)生的，因此細(xì)胞核中基因的種類沒有差別。白細(xì)胞已經(jīng)發(fā)生分化，因此白細(xì)胞中的RNA種類與造血干細(xì)胞不相同。由于密碼子的簡(jiǎn)并性，所以編碼血紅蛋白基因的一個(gè)堿基對(duì)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(xùn)練 1.美國華盛頓大學(xué)的一個(gè)研究小組首次提取了人類肝臟干細(xì)胞。這種干細(xì)胞表現(xiàn)出分化多能性，并在動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)中成功地修復(fù)了實(shí)驗(yàn)鼠的部分肝臟組織?？茖W(xué)家認(rèn)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(xì)胞可分化出人體所有細(xì)胞 B肝臟干細(xì)胞的細(xì)胞核具有發(fā)育成個(gè)體的潛能性 C肝臟干細(xì)胞能夠分泌膽汁 D肝臟干細(xì)胞可治療肝炎,解析：選B.肝臟干細(xì)胞能夠發(fā)育成肝細(xì)胞，屬于專能干細(xì)胞，不具有分化出人體所有細(xì)胞的功能。動(dòng)物的細(xì)胞核具有發(fā)育成完整個(gè)體的潛能。肝細(xì)胞具有分泌膽汁的功能屬于細(xì)胞分化產(chǎn)生的特殊功能，而肝臟干細(xì)胞不具有分泌膽汁的功能。肝臟干細(xì)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(xì)胞的全能性。 2.胚胎干細(xì)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(duì)治療性克隆。 對(duì)培養(yǎng)條件的優(yōu)化仍需要進(jìn)一步研究。 對(duì)胚胎干細(xì)胞向不同的組織細(xì)胞“定向分化”的條件還不清楚。 創(chuàng)造一種“萬能供者”細(xì)胞，需要破壞或改變細(xì)胞中的許多基因,其可行性仍不清楚。,(2)干細(xì)胞研究的主要領(lǐng)域 建立并完善維持胚胎干細(xì)胞體外增殖與定向誘導(dǎo)分化的體系； 研究轉(zhuǎn)基因或轉(zhuǎn)核胚胎干細(xì)胞的增殖與分化及其調(diào)控機(jī)制； 誘導(dǎo)分化細(xì)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(shù)與方法。,特別提醒 成體干細(xì)胞是指存在于胎兒、兒童和成人組織中的多能干細(xì)胞,因?yàn)樗苄迯?fù)和再生成年動(dòng)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(xì)胞。,(2012信陽高二期中)美、日兩國曾在科學(xué)和細(xì)胞兩份頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表研究成果：將人體皮膚細(xì)胞改造成可以分化為多種細(xì)胞的“萬能細(xì)胞”。如圖是“萬能細(xì)胞”的誕生過程,圖中OCT4、SOX2、NANOG和LIN28是在胚胎干細(xì)胞中能,高度表達(dá)并決定其“全能性”的四個(gè)基因，將改造后的“萬能細(xì)胞”植入小鼠身體上， 植入的細(xì)胞長(zhǎng)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(xì)胞。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題：,(1)胚胎干細(xì)胞又稱ES細(xì)胞，是由_中分離出來的一類細(xì)胞，如果胚胎發(fā)育到了囊胚期,這時(shí)的_細(xì)胞就是ES細(xì)胞。 (2)胚胎干細(xì)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(xì)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(xì)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(diǎn)是_。,【解析】 (1)結(jié)合動(dòng)物的個(gè)體發(fā)育過程可得出胚胎干細(xì)胞是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細(xì)胞，囊胚期的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)還沒有高度分化。(2)胚胎干細(xì)胞能發(fā)育成個(gè)體，體現(xiàn)了細(xì)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(xì)胞的能力把目的基因帶入受體細(xì)胞。,(4)器官移植最大的問題是發(fā)生異體免疫排斥反應(yīng)，如果是自身細(xì)胞發(fā)育來的器官就不會(huì)發(fā)生這種情況。 【答案】(1)早期胚胎 內(nèi)細(xì)胞團(tuán) (2)全能性 (3)作為基因工程的載體 感染(宿主細(xì)胞) (4)不會(huì)產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng),變式訓(xùn)練 2.胚胎干細(xì)胞是全能干細(xì)胞，可定向誘導(dǎo)分化為各種細(xì)胞、組織、器官甚至于個(gè)體。胚胎干細(xì)胞研究的目的不包括( ) A為燒傷病人植皮 B為腎病患者進(jìn)行腎移植 C為不孕者培育嬰兒 D研究細(xì)胞分化機(jī)制,解析：選C。胚胎干細(xì)胞在體外培養(yǎng)，可以定向分化為各種專能干細(xì)胞或組織細(xì)胞，也可以發(fā)育成生物器官甚至于完整的個(gè)體。但人們研究胚胎干細(xì)胞不是用于人類的生殖，而是用于病人的細(xì)胞移植或器官移植。細(xì)胞分化的機(jī)制目前還不十分明了，胚胎干細(xì)胞這一原始細(xì)胞的體外培養(yǎng)是研究細(xì)胞分化的理想材料。,胚胎干細(xì)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(guān)于胚胎干細(xì)胞的特點(diǎn)的敘述中不正確的是 ( ) A當(dāng)受精卵發(fā)育到囊胚時(shí)，所有的細(xì)胞都是胚胎干細(xì)胞,B胚胎干細(xì)胞是一種未分化的細(xì)胞，具有發(fā)育全能性，在適當(dāng)?shù)臈l件下，胚胎干細(xì)胞可以分化為各種細(xì)胞和組織，培育出人造組織器官 C培養(yǎng)胚胎干細(xì)胞的關(guān)鍵是需要一種培養(yǎng)體系，必須能