- 细胞工程
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胚胎干细胞在基础生物学研究和临床应用方面具有重要价值．如图是胚胎干细胞获取方法图解．
（1）早期发育的胚胎分为______几个主要阶段．
（2）C、D细胞分别为______和______，它们的形态特性是______．
（3）胚胎干细胞有何应用前景？（说出两例）______．
正确答案
解析
解：（1）早期胚胎发育是受精卵经细胞分裂形成具有一定形态、结构和发育潜力的胚胎的过程，按胚胎的形态、特点可以分为桑椹胚、囊胚、原肠胚等．
（2）胚胎干细胞来源于囊胚中的内细胞团和胎儿中的原始性腺，则C表示内细胞团，D表示原始性腺．特点上具有细胞体积小，细胞核大，核仁明显等特点，功能上具有发育的全能性．
（3）胚胎干细胞可以诱导分化为人类所需的组织、器官，满足器官移植的需要；胚胎干细胞也可以在不同条件下进行诱导以研究细胞体外分化．
故答案为：
（1）（卵裂期）桑椹胚、囊胚、原肠胚
（2）内细胞团 原始性腺 细胞体积小、细胞核大、核仁明显
（3）①治疗人类的某些顽疾；②培育出人造组织器官，解决临床上供体器官不足和异体器官移植后免疫排斥问题；③研究细胞体外分化
目前，科学家正致力于应用生物技术进行一些疾病的治疗，如器官移植、基因治疗等．请回答下列问题：
（1）人体器官移植面临的主要问题有______和免疫排斥，目前临床通过使用______抑制______的增殖来提高器官移植的成活率．
（2）EK细胞来源于早期胚胎或______，也可以通过______技术得到重组细胞后再进行相应处理获得．通过对患者的EK细胞进行______，可培育出特定人造组织器官，进而解决免疫排斥问题．
（3）人们发现小型猪的器官可用来替代人体器官进行移植，但小型猪器官表面的某些抗原决定簇仍可引起免疫排斥．目前，科学家正试图利用基因工程对小型猪的器官进行改造，在改造中导入小型猪基因组中的一些调节因子属于基因工程中的______，作用是______．
（4）基因工程技术还可用于基因诊断和基因治疗，基因诊断的基本原理是______，基因治疗的包括______和______两种方法．
正确答案
解析
解：（1）人体器官移植面临的主要问题有免疫排斥和供体器官不足等，目前临床通过使用免疫抑制剂抑制T细胞的增殖来提高器官移植的成活率．
（2）EK细胞来源于囊胚期内细胞团细胞或原始性腺，也可以通过核移植技术得到重组细胞后再进行相应处理获得．胚胎干细胞具有发育的全能性，通过对患者的EK细胞进行定向分化，可培育出特定人造组织器官，进而解决免疫排斥问题．
（3）为了防止小型猪的器官替代人体器官进行移植时发生免疫排斥反应，科学家正试图利用基因工程对小型猪的器官进行改造，在改造中导入小型猪基因组中的一些调节因子属于基因工程中的目的基因，作用是抑制小型猪器官表面抗原的表达．
（4）基因工程技术还可以用于基因诊断和基因治疗，基因诊断的基本原理是DNA分子杂交；基因治疗包括体内基因治疗和体外基因治疗两种方法．
故答案为：
（1）供体器官短缺 免疫抑制剂 T细胞
（2）胎儿原始性腺 核移植 体外定向诱导分化
（3）目的基因 抑制抗原决定基因的表达
（4）DNA分子杂交 体外基因治疗 体内基因治疗
【生物--选修3现代生物科技专题】
如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，骨髓的治疗的实质是将如图的______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、白细胞神经细胞中不能选用作为供体的细胞是成熟的______，其原因是______．
（6）若某药物可抑制肝肿瘤细胞NDA的复制，使用该药物可使肝肿瘤细胞停留在细胞周期的______期．
（7）在制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段，用______细胞与骨髓细胞融合，经多交筛选最终得到能分泌______的杂交瘤细胞．
正确答案
囊胚
原始性腺细胞
胚胎干细胞
分化诱导
选择性表达
造血干
红细胞
细胞中无细胞核
间
B淋巴
特异性抗体
解析
解：（1）胚胎干细胞来源于早期胚胎和原始性腺，其中早期胚胎是从动物胚胎发育至囊胚期的内细胞团．
（2）胚胎干细胞分化最低，在培养液中加入诱导因子可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化．
（3）基因的选择性表达实现了细胞分化，但细胞分化过程中遗传物质并没有发生改变．
（4）白细胞是由骨髓中的造血干细胞分化而来，所以骨髓的治疗的实质是将上图的造血干细胞移植到患者体内．
（5）哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核，不能选用作为供体细胞．
（6）DNA复制发生在间期，所以抑制肝肿瘤细胞DNA的复制，可使肝肿瘤细胞停留在细胞周期的间期，从而有效地抑制肿瘤细胞的增殖．
（7）B淋巴细胞与骨髓瘤细胞杂交，形成骨髓瘤细胞，通过两次筛选就可产生特异性抗体．
故答案为：
（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
（6）间
（7）B淋巴 特异性抗体
（1）胚胎干细胞是从动物胚胎发育时期的内细胞团中分离得到的一类细胞．图中分化程度最低的干细胞是______．
（2）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．
（3）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，骨髓的治疗的实质是将上图的______细胞移植到患者体内．
（4）若要克隆某种哺乳动物，从理论上分析，上述红细胞、白细胞、神经细胞中不能选用作为供体的细胞是成熟的______，其原因是______．
（5）若某药物可抑制肝肿瘤细胞DNA的复制，使用该药物可使肝肿瘤细胞停留在细胞周期的______期．
（6）在制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段，用______细胞与骨髓细胞融合，经多交筛选最终得到能分泌______的杂交瘤细胞．
正确答案
解析
解：（1）胚胎干细胞是从动物胚胎发育时期的内细胞团中分离得到的一类细胞，图中胚胎干细胞的分裂能力最强、分化程度最低．
（2）皮肤干细胞分化成皮肤细胞是细胞分化的结果，细胞分化是机体细胞中基因选择性表达的结果．
（3）白细胞本身不具有细胞分裂的能力，它是由造血干细胞分裂分化而来的，因此骨髓的治疗的实质是将上图的造血干细胞细胞移植到患者体内．
（4）由于红细胞没有细胞核，不能进行细胞核移植，因此不能用作克隆某种哺乳动物．
（5）在有丝分裂过程中，间期时进行了DNA复制和有关蛋白质的合成，因此若某药物可抑制肝肿瘤细胞DNA的复制，使用该药物可使肝肿瘤细胞停留在细胞周期的间期．
（6）在制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段，用B淋巴细胞细胞与骨髓细胞融合，经多交筛选最终得到能分泌特异性抗体的杂交瘤细胞．
故答案为：
（1）胚胎干细胞
（2）选择性表达
（3）造血干细胞
（4）红细胞 细胞中无细胞核
（5）间
（6）B淋巴细胞 特异性抗体
（1）图中②所示的结构名称是______．
（2）图中③、④所示的生物技术名称分别是、______，______．
（3）过程③通常用去核的卵细胞作为受体细胞的原因除了它体积大、易操作、营养物质丰富外，还因为它______．
（4）过程④通常用②做受体细胞的原因是______．
（5）图示方法与一般的异体移植相比最大的优点是______，该种基因治疗所属类型为______．
正确答案
内细胞团（胚胎干细胞）
核移植技术
转基因技术（基因工程、DNA重组技术、基因拼接技术）
含有促进细胞核全能性表达的物质
这些细胞分化程度极低，具有全能性，可以定向地诱导分化为各类细胞
没有排斥反应
体外基因治疗
解析
解：（1）由以上分析可知：囊胚中含有内细胞团和滋养层细胞，其中内细胞团具有发育的全能性，作为基因工程的受体细胞，因此图中②是内细胞团．
（2）由以上分析可知：图中③将体细胞的核移植到去核的卵细胞中，表示核移植技术；④将健康胰岛β细胞基因导入受体细胞中，表示基因工程技术．
（3）细胞核移植过程汇总，通常用去核的卵细胞作为受体细胞的原因除了它体积大、易操作、营养物质丰富外，还因为它含有促进细胞核全能性表达的物质．
（4）基因工程中，由于胚胎干细胞分化程度极低，具有全能性，可以定向地诱导分化为各类细胞，因此通常用这些做受体细胞．
（5）图示方法所得细胞的细胞核来自于患者自身，与一般的异体移植相比最大的优点是没有免疫排斥反应，由于主要过程是在体外进行的，所以该种基因治疗所属类型为体外基因治疗．
故答案为：
（1）内细胞团（胚胎干细胞）
（2）核移植技术 转基因技术（基因工程、DNA重组技术、基因拼接技术）
（3）含有促进细胞核全能性表达的物质
（4）这些细胞分化程度极低，具有全能性，可以定向地诱导分化为各类细胞
（5）没有排斥反应 体外基因治疗
关于ES细胞的叙述不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、ES细胞在形态上，体积小、细胞核明显，A正确；
B、ES细胞在体外培养可以增殖而不分化，B正确；
C、ES细胞具有发育的全能性，可以用来培育人造组织器官，C正确；
D、可以用于治疗人类的某些顽疾，如帕金森综合症、糖尿病、老年痴呆症、肝衰竭、新衰竭、成骨不良等，但不能用于治疗人类的阑尾炎、过敏性反应，D错误．
故选：D．
利用胚胎工程技术快速繁殖优良家畜，下列叙述错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A、在胚胎工程中，利用促性腺激素对供体母牛进行超数排卵，以获得较多的卵细胞，A正确；
B、为快速繁殖优良家畜，可以通过体外受精或体内受精，得到较多受精卵，B正确；
C、由于胚胎干细胞具有发育的全能性，因此可以进行胚胎干细胞核移植，得到较多克隆胚胎，C正确；
D、胚胎干细胞虽具有发育的全能性，但是不能体现全能性，因此通过培养不能得到早期囊胚，D错误．
故选：C．
下列有关生物工程的说法正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、利用PcR技术扩增目的基因不需要用DNA解旋酶，是高温使氢键断裂，A错误；
B、克隆动物利用了细胞核移植、早期胚胎培养和胚胎移植等技术，动物体细胞杂交技术目前主要用于制备单克隆抗体，B错误；
C、当哺乳动物的卵母细胞发育到减数第二次分裂中期时，才具备与精于受精的能力，C正确；
D、在形态上，胚胎干细胞表现为体积较小、细胞核大、核仁明显等特点，D错误．
故选：C．
日本的科学家山中伸弥将四个病毒基因导入人类皮肤细胞．发现皮肤细胞可转化为具有胚胎干细胞特性的细胞，称为诱导多能干细胞（iPS），该项实验与英国科学家共同分享了2012年诺贝尔生理学奖．回答下列问题：
（1）哺乳动物的胚胎干细胞是由早期胚胎或______中分离出来的一类细胞，在功能上具有发育的______．
（2）将四个病毒基因导入皮肤细胞需要用到的工具酶有______．iPS的形成说明导入的四个病毒基因能够影响皮肤细胞中的______，皮肤细胞能够诱导形成iPS，是因为皮肤细胞具有______．
（3）在培养iPS的培养液中加入______，可以诱导iPS分化成不同的组织和器官，解决器官移植中的______和______的两大难题．
（4）在器官移植等应用方面，与使用胚胎于细胞相比，iPS细胞的明显优势是______．
正确答案
原始性腺
全能性
限制酶和DNA连接酶
基因表达
全部的遗传信息
分化诱导因子
器官短缺
免疫排斥
iPS技术不使用胚胎细胞或卵细胞，因此没有伦理学的问题．利用iPS技术可以用病人自己的体细胞制备专有的干细胞，所以不会有免疫排斥的问题
解析
解：（1）哺乳动物的胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，在功能上具有发育的全能性．
（2）基因工程中目的基因导入受体细胞需要用到的工具酶有限制酶和DNA连接酶．iPS的形成说明导入的四个病毒基因能够影响皮肤细胞中的基因表达，皮肤细胞能够诱导形成iPS，是因为皮肤细胞具有全部的遗传信息．
（3）在培养iPS的培养液中加入分化诱导因子，可以诱导iPS分化成不同的组织和器官，解决器官移植中的器官短缺和免疫排斥的两大难题．
（4）在器官移植等应用方面，与使用胚胎于细胞相比，iPS技术不使用胚胎细胞或卵细胞，因此没有伦理学的问题．利用iPS技术可以用病人自己的体细胞制备专有的干细胞，所以不会有免疫排斥的问题．
故答案为：
（1）原始性腺 全能性
（2）限制酶和DNA连接酶 基因表达 全部的遗传信息
（3）分化诱导因子 器官短缺 免疫排斥
（4）iPS技术不使用胚胎细胞或卵细胞，因此没有伦理学的问题．利用iPS技术可以用病人自己的体细胞制备专有的干细胞，所以不会有免疫排斥的问题．
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（ ）
正确答案
解析
解：A、同一个体中的肌细胞和干细胞是由同一个受精卵有丝分裂形成的，具有相同的遗传物质，A错误；
BC、干细胞分化程度低，具有分裂和分化能力，全能性较高；肌细胞虽然具有与受精卵相同的遗传物质，但已高度分化，其全能性受到抑制，一般不具备分裂和分化能力，所以不能用肌细胞代替干细胞，B正确，C错误；
D、同一个体中的肌细胞和干细胞具有相同的遗传物质，但肌细胞是高度分化的细胞，没有分裂能力，不能代替干细胞，D错误．
故选：B．
如图表示利用胚胎干细胞（ES细胞）所作的一系列研究，请据图分析回答．
（1）图中的胚胎干细胞（ES细胞）可以从______和______中分离获取．
（2）过程Ⅰ将胚胎干细胞置于y射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞的饲养层上，并加入动物 血清、抗生素等物质，维持细胞不分化的状态．在此过程中，饲养层提供干细胞增殖所需的______，加入抗生素是为了______．该过程对于研究细胞分化和细胞凋亡的机理具有重要意义．
（3）过程Ⅱ将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胎的襄胚腔，通过组织化学染色，用 于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响因素，这项研究利用了胚胎干细胞具有______的特点．在哺乳动物早期发育过程中，囊胚的后一个阶段是______．
（4）过程Ⅲ是培育转基因小鼠，将获得的目的基因导人胚胎干细胞之前需构建基因表达 载体，目的是______．将构建好的表达载体导入胚胎干细胞最常用的方法是______．
（5）过程Ⅳ得到的小鼠畸胎瘤中里面全是软骨、神经管、横纹肌和骨骼等人类组织和器官．实验时，必须去除小鼠的胸腺，使其存在免疫缺陷，其目的是______，该过程研究的意义在于解决______问题．
（6）该研究中，包含的生物技术有______（至少写出两种）．
正确答案
解析
解：（1）图中的胚胎干细胞（ES细胞）可以从早期胚胎和原始性腺中分离获取．
（2）过程Ⅰ将胚胎干细胞置于γ射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞的饲养层上，并加入动物血清、抗生素等物质，维持细胞不分化的状态．在此过程中，饲养层提供干细胞增殖所需的营养物质，加入抗生素是为了防止杂菌污染．
（3）ES细胞能培养成小鼠个体，说明胚胎干细胞具有发育的全能性．在哺乳动物胚胎发育过程为：受精卵→卵裂期→桑椹胚→囊胚期→原肠胚→个体，可见，囊胚将进一步发育成原肠胚．
（4）将目的基因导入动物细胞常用显微注射法．构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以传给下一代，同时，使目的基因能够发挥作用．
（5）在器官移植时，发生的免疫反应属于细胞免疫，细胞免疫主要是T细胞起作用．因此去除胸腺，不能形成T细胞，不发生细胞免疫，使移植组织细胞不会被排斥，从而获得免疫缺陷小鼠．该过程研究的意义在于解决临床上供体器官不足和器官移植后免疫排斥等问题．
（6）该研究中，包含的生物技术有动物细胞培养、转基因技术、早期胚胎培养、胚胎移植．
故答案为：
（1）早期胚胎 原始性腺
（2）营养物质 防止杂菌污染
（3）全能性 原肠胚
（4）使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用 显微注射法
（5）去除胸腺，不能形成T细胞，不发生细胞免疫，使移植组织细胞不会被排斥 临床上供体器官不足或器官移植后免疫排斥等
（6）动物细胞培养、转基因技术、早期胚胎培养、胚胎移植
关于干细胞的叙述错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A、细胞分化的实质是基因选择性表达，所以各种干细胞分化形成不同组织细胞是基因选择性表达的结果，A正确；
B、胚胎干细胞能进行有丝分裂，所以有细胞周期；神经干细胞分化形成的神经细胞不能再进行细胞分裂，所以没有细胞周期，B正确；
C、细胞分化是基因选择性表达的过程，是不可逆的，所以造血干细胞分化形成红细胞和白细胞的过程是不可逆的，C正确；
D、肝脏干细胞分化形成肝脏细胞的过程表现了细胞基因选择性表达，没有体现细胞的全能性，D错误．
故选：D．
转基因动物对医学的重要意义在于利用这种动物建立人类疾病模型，以研究疾病发生的机制，并用作诊断、治疗和药物筛选的有效工具．图示常用的转基因小鼠模型的建立过程：
（1）胚胎干细胞可取自鼠a的______．胚胎干细胞在功能上具有______，在形态上表现为______等特点．
（2）图示受体胚胎处于______期，已整合转移基因的胚胎干细胞注入受体胚胎的位置d的名称是______．
（3）鼠c在接受胚胎之前需用激素进行______处理．
（4）鼠a、鼠b、鼠c的性别分别是______．
正确答案
解析
解：（1）胚胎干细胞可取自鼠a的早期胚胎或原始性腺．功能上具有发育的全能性，在形态上表现为体积小、细胞核大、核仁明显等特点．
（2）图示受体胚胎处于囊胚期，聚集在胚胎一端，个体较大的细胞，为内细胞团，具有发育的全能性；据图分析，已整合转移基因的胚胎干细胞注入受体胚胎的内细胞团．
（3）鼠c为受体，在接受胚胎之前需用激素进行同期发情处理，为供体胚胎移植到受体提供相同的生理环境．
（4）鼠a提供胚胎干细胞，性别是雄或雌；鼠b提供早期胚胎，性别为雌性；鼠c是接受胚胎的受体，性别为雌性．
故答案为：
（1）早期胚胎或原始性腺 发育的全能性 体积小、细胞核大、核仁明显
（2）囊胚 内细胞团
（3）同期发情
（4）雄或雌、雌性、雌性
下列关于哺乳动物胚胎干细胞的叙述中，不正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、可以利用基因工程技术对胚胎干细胞基因遗传改造，故A正确；
B、在体外培养的条件，胚胎干细胞可以保持只增殖而不发生分化的状态，故B正确；
C、胚胎干细胞来源于早期胚胎（囊胚之前和囊胚期的内细胞团）或原始性腺，故C错误；
D、胚胎干细胞具有发育的全能性，可以被诱导分化为成年动物体内新的组织细胞，故D正确．
故选：C．
某实验室做了如图所示的实验研究，下列相关叙述，正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A、①过程是通过诱导基因作用使纤维母细胞脱分化为干细胞，与纤维母细胞相比，干细胞的全能性较高，故A错误；
B、②过程是干细胞再分化为其他组织器官细胞，细胞分化过程中遗传物质没有改变，故B错误；
C、③过程是细胞融合形成杂交瘤细胞过程，需要用特定的选择培养基筛选出杂交瘤细胞，故C错误；
D、抗体是大分子化合物，分泌出细胞的方式是胞吐，需要能量，但不需要载体蛋白，故D正确．
故选：D．
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