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

第13課時(shí)胚胎干細(xì)胞的研究及其應(yīng)用目標(biāo)導(dǎo)航1.理解干細(xì)胞的概念與分類。2.掌握胚胎干細(xì)胞來(lái)源、特點(diǎn)及分離途徑與方法。3.舉例說(shuō)明胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用。4.了解胚胎干細(xì)胞的研究進(jìn)展及其所面臨的各種挑戰(zhàn)。一、胚胎干細(xì)胞及其研究進(jìn)展1．干細(xì)胞的概念：是動(dòng)物(包括人)______及某些______中具有____________和__________潛能的原始細(xì)胞。2．干細(xì)胞作用：具有______、______病損或衰老組織、器官功能。3．干細(xì)胞分類(1)______干細(xì)胞：只能分化成______類型或功能密切相關(guān)的______類型的細(xì)胞，如上皮組織基底層的干細(xì)胞、肌肉中的成肌細(xì)胞。(2)______干細(xì)胞：具有分化成______細(xì)胞或組織的潛能，但卻失去了________________的能力，如造血干細(xì)胞等。(3)______干細(xì)胞：可以分化為全身的____________，并進(jìn)一步形成機(jī)體的所有______、______。二、胚胎干細(xì)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(xì)胞的______與______，將會(huì)給胚胎干細(xì)胞的基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用帶來(lái)積極的影響。2．在研究新藥對(duì)各種細(xì)胞的____________試驗(yàn)中，提供了材料，大大減少了____________所需動(dòng)物的數(shù)量，從而降低了成本。3．胚胎干細(xì)胞研究為____________提供__________的材料，用于疾病治療等，給人類帶來(lái)全新的醫(yī)療手段。4．通過(guò)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____________、____________________、____________的家畜品種等。三、胚胎干細(xì)胞研究面臨的挑戰(zhàn)1．胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用給______、______、________________帶來(lái)的沖擊是空前的。2．胚胎干細(xì)胞在體內(nèi)或者是體外都具有____________的潛能，極易______成其他細(xì)胞，對(duì)培養(yǎng)條件的____________仍需要進(jìn)一步研究。3．對(duì)胚胎干細(xì)胞向不同組織細(xì)胞____________的條件還不清楚。4．創(chuàng)造一種“萬(wàn)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。知識(shí)點(diǎn)一胚胎干細(xì)胞及其研究進(jìn)展1．下圖為哺乳動(dòng)物的胚胎干細(xì)胞及其分化的示意圖。請(qǐng)回答：(1)胚胎干細(xì)胞是從動(dòng)物胚胎發(fā)育至__________期的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)或胎兒的________________中分離得到的一類細(xì)胞。(2)圖中分化程度最低的干細(xì)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(xì)胞向不同類型的組織細(xì)胞分化。(3)在機(jī)體內(nèi)，皮膚干細(xì)胞分化成皮膚細(xì)胞是機(jī)體細(xì)胞中基因____________________的結(jié)果。(4)某患者不能產(chǎn)生正常的白細(xì)胞，通過(guò)骨髓移植可以達(dá)到治療的目的，骨髓移植的實(shí)質(zhì)是將上圖中的____________細(xì)胞移植到患者體內(nèi)。(5)若要克隆某種哺乳動(dòng)物，從理論上分析，上述紅細(xì)胞、白細(xì)胞、皮膚細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞中不能選用作為供體細(xì)胞的是成熟的________________，其原因是____________________________________________________________________________________________。知識(shí)點(diǎn)二胚胎干細(xì)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(huì)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(xì)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(guò)程，下列說(shuō)法正確的是()A．上述過(guò)程利用了動(dòng)物體細(xì)胞融合技術(shù)B．上述過(guò)程實(shí)現(xiàn)了動(dòng)物細(xì)胞的全能性C．胚胎干細(xì)胞的不斷增殖和分化潛能保證①過(guò)程的進(jìn)行D．①、②過(guò)程不進(jìn)行DNA復(fù)制和蛋白質(zhì)合成知識(shí)點(diǎn)三胚胎干細(xì)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(gè)重要問(wèn)題。而治療性克隆能最終解決這些問(wèn)題。如圖是治療性克隆的過(guò)程圖解：(1)正常情況下，去核的卵細(xì)胞取自女性卵巢排卵后在輸卵管中的____________的卵細(xì)胞。(2)重組細(xì)胞發(fā)育的過(guò)程中，細(xì)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(gè)胚胎，可采用______________技術(shù)。(4)我國(guó)禁止生殖性克隆，但不反對(duì)治療性克隆的研究，請(qǐng)你談?wù)劄槭裁匆磳?duì)克隆人？(至少寫出兩條理由)_____________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)請(qǐng)你運(yùn)用上述知識(shí)舉一例說(shuō)明干細(xì)胞在臨床治療上的應(yīng)用。________________________________________________________________________?；A(chǔ)落實(shí)1．胚胎干細(xì)胞取自()A．受精卵 B．骨髓細(xì)胞C．早期胚胎 D．肌肉細(xì)胞2．利用胚胎干細(xì)胞治療肝衰竭，能實(shí)現(xiàn)此過(guò)程的最重要的原因是()A．細(xì)胞分裂 B．細(xì)胞特化C．細(xì)胞分化 D．細(xì)胞增殖3．下列有關(guān)胚胎干細(xì)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(jìn)行遺傳改造D．不可以進(jìn)行增殖4．一般情況下，下列細(xì)胞中分化程度由高到低的順序依次是()①卵細(xì)胞②受精卵③胚胎干細(xì)胞④造血干細(xì)胞⑤神經(jīng)細(xì)胞A．⑤①②③④ B．④③①②④C．⑤①④②③ D．⑤①④③②5．下列關(guān)于胚胎干細(xì)胞的應(yīng)用中最具爭(zhēng)議的是()A．利用干細(xì)胞治療疾病B．加速改良和生產(chǎn)優(yōu)良動(dòng)物品種C．骨髓移植D．人胚胎干細(xì)胞克隆能力提升6．下列選項(xiàng)中錯(cuò)誤的是()A．胚胎干細(xì)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(xì)胞能在體外長(zhǎng)期的生長(zhǎng)C．治療性克隆的目的就是為克隆人作準(zhǔn)備的D．胚胎干細(xì)胞可以用于人類某些頑癥的治療7．下列對(duì)“人類胚胎干細(xì)胞”這一概念的理解，正確的是()A．人類胚胎干細(xì)胞是人類胚胎發(fā)育早期囊胚外表的扁平細(xì)胞和囊胚腔內(nèi)側(cè)的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)B．人類胚胎干細(xì)胞就是人類胚胎發(fā)育早期囊胚腔內(nèi)側(cè)的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)C．人類胚胎干細(xì)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(xì)胞D．人類胚胎干細(xì)胞體積較小、細(xì)胞核小、核仁明顯8．人類寄希望于利用干細(xì)胞(人體中具有分裂、分化能力的細(xì)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(guò)組織或器官移植實(shí)現(xiàn)對(duì)臨床疾病的治療。能否用肌細(xì)胞代替干細(xì)胞()A．不能，因?yàn)榧〖?xì)胞與干細(xì)胞含有的遺傳物質(zhì)不同B．不能，因?yàn)榧〖?xì)胞是高度分化的細(xì)胞，一般沒有分裂能力C．能，因?yàn)榧〖?xì)胞雖然是分化的細(xì)胞，但在一定條件下也可脫分化，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞全能性D．能，因?yàn)榧〖?xì)胞與干細(xì)胞具有完全相同的遺傳物質(zhì)9.《長(zhǎng)江日?qǐng)?bào)》北京消息我國(guó)首家“生命銀行”——協(xié)和臍血干細(xì)胞自體儲(chǔ)存庫(kù)11日正式向市民開放。家長(zhǎng)可把孩子出生時(shí)的臍血放在零下196℃的液氮深低溫罐中保存，當(dāng)孩子日后萬(wàn)一患血液疾病或惡性腫瘤時(shí)，便可取出臍血為他移植治療。專家說(shuō)，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(xì)胞。從免疫學(xué)角度分析，臍血自身移植的優(yōu)點(diǎn)是________。(2)按照分化潛能的大小，干細(xì)胞基本上可分為____________、____________和____________三類。(3)觀察上圖，分析干細(xì)胞與各種細(xì)胞之間的關(guān)系，用一句話概括說(shuō)明________________________________________________________________________。綜合拓展10．年11月20日，美、日兩國(guó)在《科學(xué)》和《細(xì)胞》兩份頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表了研究成果：將人體皮膚細(xì)胞改造成可以分化為多種細(xì)胞的“萬(wàn)能細(xì)胞”。下圖是“萬(wàn)能細(xì)胞”的誕生過(guò)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(wàn)能細(xì)胞”植入小鼠身體內(nèi)，植入的細(xì)胞長(zhǎng)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(xì)胞。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題。(1)胚胎干細(xì)胞又稱ES細(xì)胞，是在________中分離出來(lái)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)胞在在功能上具有發(fā)育的________。(3)圖中逆轉(zhuǎn)錄病毒的作用是________________，過(guò)程③利用了逆轉(zhuǎn)錄病毒的________特性。(4)萬(wàn)能細(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______________。(5)你支持“應(yīng)立法保護(hù)利用胚胎干細(xì)胞進(jìn)行‘治療性克隆’嗎”？請(qǐng)陳述理由。________________________________________________________________________________________________________________________________________________。第13課時(shí)胚胎干細(xì)胞的研究及其應(yīng)用知識(shí)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(gè)體(3)全能多種細(xì)胞組織器官二、1.分化增殖2.藥理和毒理新藥研究3.細(xì)胞或組織移植無(wú)免疫原性4.生長(zhǎng)快抗病力強(qiáng)高產(chǎn)三、1.法律倫理國(guó)家和社會(huì)安全2.自我分化分化優(yōu)化3.定向分化對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1．(1)囊胚原始性腺細(xì)胞(2)胚胎干細(xì)胞分化誘導(dǎo)(3)選擇性表達(dá)(4)造血干(5)紅細(xì)胞細(xì)胞中無(wú)細(xì)胞核解析胚胎干細(xì)胞是指動(dòng)物胚胎發(fā)育成囊胚期的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)或胎兒中的原始性腺細(xì)胞中分離出來(lái)的一類細(xì)胞。胚胎干細(xì)胞是一種高度未分化的細(xì)胞，它具有發(fā)育的全能性，分化出成體動(dòng)物的所有組織和器官。細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果。骨髓中的造血干細(xì)胞，通過(guò)骨髓移植可以治療白血病。通過(guò)細(xì)胞增殖可以大量的克隆細(xì)胞，哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞沒有細(xì)胞核，不能進(jìn)行增殖。知識(shí)鏈接干細(xì)胞(1)干細(xì)胞概念：是動(dòng)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(xì)胞。(2)干細(xì)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(xì)胞分類①專能干細(xì)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(xì)胞，如上皮組織基底層的干細(xì)胞、肌肉中的成肌細(xì)胞。②多能干細(xì)胞a．概念：具有分化成多種細(xì)胞或組織的潛能，但卻失去了發(fā)育成完整個(gè)體的能力，如造血干細(xì)胞等。b．成體干細(xì)胞：存在于胎兒、兒童和成人組織中的多能干細(xì)胞。c．造血干細(xì)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(xì)胞：能發(fā)育成全身多種細(xì)胞，并進(jìn)一步形成機(jī)體的所有組織、器官。(4)干細(xì)胞可以通過(guò)以下四個(gè)途徑獲得①?gòu)捏w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(xì)胞技術(shù)可以產(chǎn)生新的神經(jīng)元細(xì)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(duì)老年癡呆癥進(jìn)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(xiàng)為A。]思路導(dǎo)引仔細(xì)審題獲取信息：老年癡呆癥的病因→發(fā)展思維：每個(gè)選項(xiàng)逐一思考→對(duì)比判斷得出正確答案。知識(shí)鏈接胚胎干細(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)雜的人體發(fā)育過(guò)程，使人們深刻認(rèn)識(shí)數(shù)十年來(lái)困擾著胚胎學(xué)家的一些基本問(wèn)題，促進(jìn)對(duì)人胚胎發(fā)育細(xì)節(jié)的基礎(chǔ)研究，從而揭示人與動(dòng)物的發(fā)育機(jī)制及影響其發(fā)育的因素。(2)在研究新藥對(duì)各種細(xì)胞的藥理和毒理性試驗(yàn)中，胚胎干細(xì)胞可為其在細(xì)胞水平上的研究提供材料，并且被用來(lái)提示那些會(huì)干擾胎兒發(fā)育和引起出生缺陷的藥物的致病機(jī)理。(3)胚胎干細(xì)胞的研究與應(yīng)用，會(huì)使人們更加深入地了解人的發(fā)育過(guò)程，將給人類帶來(lái)全新的醫(yī)療手段。從理論上說(shuō)，任何涉及喪失正常細(xì)胞功能的疾病，都可以通過(guò)移植由胚胎干細(xì)胞分化而來(lái)的特異細(xì)胞或組織來(lái)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(dòng)物新品種，培育出生長(zhǎng)快、抗病力強(qiáng)、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(xì)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(xì)胞核移植技術(shù)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)體現(xiàn)了動(dòng)物體細(xì)胞核的全能性，所以B項(xiàng)錯(cuò)誤；胚胎干細(xì)胞具有全能性，經(jīng)過(guò)不斷的分裂和分化，可得到能用于移植的各種組織細(xì)胞，所以C項(xiàng)正確；在細(xì)胞的分裂間期進(jìn)行DNA的復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成，在細(xì)胞的分化過(guò)程中，基因選擇性表達(dá)，不同的細(xì)胞中產(chǎn)生不同的蛋白質(zhì)。因此D項(xiàng)錯(cuò)誤。]歸納提升治療性克隆(1)治療性克隆的基本方法和過(guò)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(xì)胞→干細(xì)胞被誘導(dǎo)生成各種細(xì)胞、組織、器官→用于治療性克隆。②方法(2)優(yōu)點(diǎn)①通過(guò)自身干細(xì)胞誘導(dǎo)分化形成的組織、器官無(wú)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(yán)重不足的問(wèn)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(yán)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(huì)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(yán)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(xì)胞治療白血病等解析(1)動(dòng)物體細(xì)胞核移植時(shí)，去核的卵細(xì)胞應(yīng)當(dāng)選用減數(shù)第二次分裂中期的卵細(xì)胞。(2)桑葚胚進(jìn)一步發(fā)育，逐漸發(fā)育成囊胚，細(xì)胞開始出現(xiàn)分化。(3)治療性克隆是通過(guò)將患者的健康細(xì)胞的細(xì)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(yán)重生理缺陷的孩子，還會(huì)引發(fā)社會(huì)倫理道德問(wèn)題。(5)利用胚胎干細(xì)胞可以治療白血??；用提取出的皮膚干細(xì)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(zhēng)論觀點(diǎn)理由不贊成(1)克隆人嚴(yán)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(huì)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(wèn)題可以通過(guò)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(xiàng)科學(xué)研究，既然是科學(xué)，就應(yīng)該允許研究克隆人中國(guó)政府態(tài)度禁止生殖性克隆，堅(jiān)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(shí)驗(yàn))，不反對(duì)治療性克隆課后作業(yè)1．C[胚胎干細(xì)胞是指來(lái)自人或動(dòng)物的早期胚胎的具有自我更新和多向分化潛能的原始細(xì)胞。它來(lái)源于早期胚胎細(xì)胞。]2．C[ES細(xì)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(xì)胞，移植ES細(xì)胞可使壞死或退化部位的細(xì)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(xì)胞分化這一特性而實(shí)現(xiàn)的。]3．D[胚胎干細(xì)胞功能特性主要有：具有發(fā)育的全能性，可分化出成年動(dòng)物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞。在體外培養(yǎng)的條件下，胚胎干細(xì)胞可以增殖而不發(fā)生分化。對(duì)它可以進(jìn)行冷凍保存，也可以進(jìn)行遺傳改造。]4．D[受精卵分化程度最低，神經(jīng)細(xì)胞分化程度最高。]5．D