Question

【生物—选修3：现代生物科技专题】（15分）

阅读如下材料：

资料甲：传统哺乳动物的胚胎干细胞是经由核移植构建成重组胚胎过程中获得的。

资料乙：现代在哺乳动物的体细胞中导入4个多能性相关的基因、2种特殊组蛋白的基因，在添加特殊化合物的培养基中培养，能快速获得诱导性多能干细胞（iPS）。但是，这种方法诱导的多能干细胞必须应用逆转录病毒才能进行基因组整合。

资料丙：应用iPS已经成功培养和分化出心肌、神经、胰腺、骨等多种体细胞和不同的组织，多能干细胞的研究在器官再生、修复和疾病治疗方面极具应用价值。

回答下列问题：

（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）iPS建立的过程需将病毒介导后的细胞种植于___________细胞上，并于ES细胞专用培养体系中培养，以维持不分化状态；所用逆转录病毒相当于基因工程中的__________工具，且病毒应对生物体_________。

（3）在体外培养条件下，培养液中加入            因子，可诱导iPS向不同类型的组织细胞分化，分化的实质是细胞中基因___________的结果。

（4）用上述两种方法获得的自体干细胞诱导分化形成的相应组织、器官进行移植，比传统器官移植的优点是可避免发生___________反应。

Answer

（1）囊胚 原始性腺细胞 （2）饲养层 运载体 无害

（3）分化诱导 选择性表达（1分） （4）免疫排斥

【解析】（1）胚胎干细胞简称ES或EK细胞，来源于早期胚胎（即囊胚期的内细胞团）或胎儿的原始性腺，它具有体外培养无限增殖、自我更新和多向分化的特性；

（2）胚胎干细胞在体外培养条件下，ES细胞可不断增殖而不发生分化，但需要将细胞植入饲养层上．在资料乙中指出“这种方法诱导的多能干细胞必须应用逆转录病毒才能进行基因组整合”说明了逆转录病毒的作用是将目的基因导入到受体细胞中，相当于基因工程中运载体中的作用，作为运载体应对受体细胞无害；（3）胚胎干细胞的特点在体外培养条件下，ES细胞可不断增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可以进行某些遗传改造．在培养液中加入分化诱导因子，如牛黄酸、丁酰环腺苷酸等化学物质时，就可以诱导ES细胞定向分化，这为揭示细胞分化和细胞凋亡机理提供了有效的手段．细胞分化的实质是基因的选择性表达；

（4）用自体干细胞诱导分化为相应的组织、器官，自身器官的抗原性是一致的，因此进行器官移植时，可以避免发生免疫排斥。

【考点定位】 胚胎干细胞的来源及分化、胚胎干细胞的研究与应用

【名师点睛】 胚胎干细胞的来源及分化、胚胎干细胞的研究与应用是近几年高考选修三考查的重点

1、胚胎干细胞简称ES或EK细胞，来源于早期胚胎或原始性腺（即囊胚期的内细胞团），其特点是：细胞体积较小，细胞核大，核仁明显；在功能上，具有发育的全能性，可分化为成年动物任何一种组织细胞，另一方面，在体外培养条件下，ES细胞可不断增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可以进行某些遗传改造．主要用途是：①可用于研究哺乳动物个体发生和发育规律；②是在体外条件下研究细胞分化的理想材料。ES细胞在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中，能够维持不分化的状态．在培养液中加入分化诱导因子，如牛黄酸、丁酰环腺苷酸等化学物质时，就可以诱导ES细胞向分化，这为揭示细胞分化和细胞凋亡机理提供了有效的手段；③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；④培育各种组织器官，用于器官移植，解决供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题．

2、iPS细胞建立的过程主要包括：分离和培养宿主细胞→通过病毒介导或者其他的方式将若干多个多能性相关的基因导入宿主细胞→将病毒感染后的细胞种植于饲养层细胞上，并于ES细胞专用培养体系中培养，同时在培养中根据需要加入相应的小分子物质以促进重编程→出现ES样克隆后进行iPS细胞的鉴定；病毒的作用是介导相关基因进入细胞，所以病毒相当于载体，病毒进入生物体内后，需保证对生物体无害，不能死亡。