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什么是干细胞?干细胞的研究和应用能为人类解决哪些难题?

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  干细胞是目前科学家研究重点热点问题之一,干细胞应用是现代生物技术的重要组成部分。干细胞指具有无限制分裂能力,同时亦可分化成特定组织的细胞,是具有自我复制和多向分化潜能的原始细胞,是机体的起源细胞,在细胞生物发育阶段属于较原始阶段。按分化潜能的大小,干细胞可分为三种类型:全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。全能干细胞具有形成机体的任何组织或器官直至形成完整个体的潜能。多能干细胞具有分化成多种组织的潜能,但不能发育成完整的个体,如骨髓造血干细胞可以分化出至少12种血细胞。专能干细胞只能分化成某一类型的细胞,如神经干细胞只可分化为各类神经细胞。

  干细胞的应用可分成三大类:一是产生特定细胞或组织,作为细胞再生或组织移植和部分更新;二是对药物开发和研究产生新的理念,药物的安全性和有效性可以对特定干细胞进行分析和筛选;三是基因表达、人类发育、疾病发生、癌症研究等。


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科目:高中生物 来源:2004全国各省市高考模拟试题汇编·生物 题型:043

  干细胞是一类具有自我更新和分化潜能的细胞。它包括胚胎干细胞和成体干细胞。干细胞的发育受多种内在机制和微环境因素的影响。目前人类胚胎干细胞已可成功地在体外培养。最新研究发现,成体干细胞可以横向分化为其他类型的细胞和组织,为干细胞的广泛应用提供了基础。

  在胚胎的发生发育中,单个受精卵可以分裂发育为多细胞组织或器官。在成年动物中,正常的生理代谢或病理损伤也会引起组织或器官的修复再生。胚胎的分化形成和成年组织的再生是干细胞进一步分化的结果。胚胎干细胞是全能的,具有分化为几乎全部组织和器官的能力。而成年组织或器官内的干细胞一般认为具有组织特异性,只能分化成特定的细胞或组织。

  然而,这个观点目前受到了挑战。最新的研究表明,组织特异性干细胞同样具有分化成其他细胞或组织的潜能,这为干细胞的应用开创了更广泛的空间。按分化潜能的大小,干细胞基本上可分为三种类型:一类是全能性干细胞,它具有形成完整个体的分化潜能。如胚胎干细胞(简称ES细胞),它是从早期胚胎的内细胞团分离出来的一种高度末分化的细胞系,具有与早期胚胎细胞相似的形态特征和很强的分化能力,它可以无限增殖并分化成为全身200多种细胞类型,进一步形成机体的所有组织、器官。另一类是多能性干细胞,这种干细胞具有分化出多种细胞组织的潜能,但却失去了发育成完整个体的能力,发育潜能受到一定的限制,骨髓多能造血干细胞是典型的例子,它可分化出至少十一种血细胞,但不能分化出造血系统以外的其它细胞。还有一类干细胞为单能干细胞(也称专能、偏能干细胞),这类干细胞只能向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化,如上皮组织基底层的干细胞、肌肉中的成肌细胞。

  总之,凡需要不断产生新的分化细胞以及分化细胞本身不能再分裂的细胞或组织,都要通过干细胞所产生的具有分化能力的细胞来维持机体细胞的数量,可以这样说,生命体是通过干细胞的分裂来实现细胞的更新及保证持续生长。

  随着基因工程、胚胎工程、细胞工程等各种生物技术的快速发展,按照一定的目的,在体外人工分离、培养干细胞已成为可能,利用干细胞构建各种细胞、组织、器官作为移植器官的来源,这将成为干细胞应用的主要方向。请回答有关问题:

(1)从上面材料可以知道干细胞的重要特征是什么?

(2)干细胞要形成组织或器官必须进行什么生理过程?

(3)在器官移植时常要发生排拆反应,你认为采用什么方法可以解决这个问题?

(4)你认为在干细胞研究中可能出现的不利影响是什么?

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科目:高中生物 来源: 题型:阅读理解

阅读下列材料,结合所学知识回答问题:

胚胎干细胞研究——当今生命科学最重要的前沿领域

如何获得人的胚胎干细胞?目前有两条研究路线:(一)从受精的人早期胚胎或原始性腺中分离出有关细胞在体外培养和建系;(二)用人的体细胞核移植到去核的卵发育成人的早期胚胎,然后取出有关细胞在体外培养和建系。这种方法也称无性克隆。但是,上述两种方法都引起了很大的争议,成为许多国家反对研究人的胚胎干细胞的理由。

最近,日本京都大学山中伸弥等研究人员使用特殊病毒在成人皮肤细胞中植入四种遗传基因,进行培养后制成了具有类似胚胎干细胞性质的干细胞。美国威斯康星大学麦迪逊分校的科学家利用病毒在胎儿及新生儿皮肤细胞中植入四种遗传基因进行培育,也获得了同样的干细胞。以上研究成果论文经权威的《科学》和《细胞》杂志刊登后,全球学术界和舆论即为之轰动,一些报道称这项惊人突破有朝一日将在不会引起争议的情况下,给胚胎克隆技术带来医学上的突破。

2007年12月1日,山中伸弥研究小组再次在《自然-生物科技》杂志上发表最新研究成果,原来制造万能细胞时需使用一个致癌基因,但现在即使不用此致癌基因,也一样能制造出万能细胞。这项成果将大大提升临床应用的安全性。同时山中教授表示,这次的研究方法虽说在安全性方面有了突破,但也并非能解决所有安全性问题。

(1)目前获得人的胚胎干细胞的两条路线中,提到的“早期胚胎”和“有关细胞”分别指的是发育到        阶段的胚胎和          细胞。

(2)上文中的“争议”的焦点是            

(3)日本和美国科学家在将人的皮肤细胞成功诱导生成类似胚胎干细胞性质的全能干细胞过程中,涉及到哪些技术手段?           。(至少说出三种)

     这里的“类似胚胎干细胞性质”指的是           

(4)尽管植入的四种遗传基因的具体作用机制还未完全明了,但推测肯定与         有关。

(5)文中“这次的研究方法虽说在安全性方面有了突破,但也并非能解决所有安全性问题”,就文中提供的信息看,你认为还可能存在什么安全隐患?                     

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科目:高中生物 来源: 题型:

15.如图所示的是有关胚胎干细胞的部分去向示意图,①~②表示不同的过程,a~d表示不同的细胞。请据图回答:

 (1)图中①表示________过程,a和b分别是________细胞和________细胞,其中,③的过程是什么情况下出现的?________。

(2)个体发育过程中最原始的干细胞是________,图中涉及的三类干细胞中,细胞分化程度由高至低依次是______。

(3)近年来研究发现,造血干细胞还有可能分化成为其他组织的细胞,说明动物细胞也可能具有________,从理论上解释是因为__________________________。

(4)研究干细胞的目的包括________(多选)。

A.对某些疾病进行治疗

B.医学上的组织修复

C.研究细胞分化机制

D.实现细胞全能性

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科目:高中生物 来源: 题型:

如图所示的是有关胚胎干细胞的部分去向示意图,①~③表示不同的过程,a~d表示不同的细胞。请据图回答:

(1)图中①表示            过程,a和b分别是                        细胞,其中,③的过程是在什么情况下出现的?                             

(2)个体发育过程中最原始的干细胞是            ,图中涉及到的三类干细胞中,细胞分化程度由高至低的顺序是                         

(3)近年来研究发现,造血干细胞还有可能分化成为其他组织的细胞,说明动物细胞也可能具有            ,从理论上解释是因为                        

(4)研究干细胞的目的包括(   )。

A.对某些疾病进行治疗                   B.医学上的组织修复

C.研究细胞的分化机制                   D.实现细胞全能性

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