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高中二年级生物

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    克隆羊“多利”的问世,很快在全世界引发了一场大讨论,其中关于“治疗性克隆”的问题也成为人们关注的焦点。图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程,请据图回答下列问题。

    (1)过程A表示___________,是目前实现体细胞克隆的关键技术,该技术的主要操作是应用患者的体细胞作为核供体,由[    ]___________细胞提供细胞质,进行人工重组。
    (2)经过程B得到的结构中,___________(填标号)是未分化的细胞,因而这些细胞被认为是胚胎干细胞。在体外培养条件下,胚胎干细胞具有增殖能力并保持__________状态。
    (3)“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞核具有___________。相同的胚胎干细胞,“克隆”的结果各种各样,如有的是神经细胞,有的是血细胞,有的是肌肉细胞,究其本质原因是________的结果。
    (4)对于“治疗性克隆”仍然存在许多争论,有一男子患有白血病,后经医生利用其出生时保留的脐带血进行治疗后康复,你认为这种做法符合伦理道德吗?_________。为什么?__________。
    本题信息:2011年同步题生物读图填空题难度极难 来源:马娟
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本试题 “克隆羊“多利”的问世,很快在全世界引发了一场大讨论,其中关于“治疗性克隆”的问题也成为人们关注的焦点。图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程,请据图回答下...” 主要考查您对

细胞的分化

动物细胞的核移植技术

胚胎工程的应用及前景

关注生物技术的伦理问题

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细胞的分化及其意义:

1、细胞的分化的概念:在个体发育中,相同细胞的后代,在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。
2、细胞分化的基础和实质
(1)分化的基础:每个细胞都含有一套与受精卵完全相同的染色体,即携带有本物种的全部遗传信息。
(2)分化的实质:是在遗传物质的控制下合成特异性蛋白质的过程,即基因的选择性表达。
3、细胞分化的过程
(1)从细胞水平分析:细胞形态、结构和功能改变的结果。
(2)从亚显微结构水平分析:细胞器的数目及细胞质基质成分和功能改变的结果。
(3)从分子水平分析
①蛋白质角度:蛋白质种类、数量、功能改变的结果。
②基因角度:基因选择性表达的结果,这是细胞分化的根本原因。
4、细胞分化的特点
(1)持久性:细胞分化贯穿于生物体整个生命历程中,在胚胎期达到最大限度。
(2)不可逆性:一般来说,分化了的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡。
(3)普遍性:是生物界中普遍存在的生命现象,是生物个体发育的基础。
(4)遗传物质不变性:细胞分化是伴随着细胞分裂进行的,亲代与子代细胞的形态、结构或功能发生改变,但细胞内的遗传物质却不变。
5、细胞分化的结果:形成形态、结构和功能不同的组织和器官。
6、细胞分化的意义
(1)细胞分化是生物界普遍存在的生命现象,是生物个体发育的基础。
(2)细胞分化使多细胞生物体内的细胞趋向专门化,有利于提高各种生物功能的效率。


 


细胞增殖与细胞分化的区别分析:

细胞增殖 细胞分化
细胞变化 数量增多 细胞形态、结构、生埋功能发生了稳定性差异,且这种差异是不可逆转的
发生时间 从受精卵开始,有些部位的细胞终生保持分裂能力,有的细胞发育到一定时期停止分裂 持久性变化,胚胎时期达最大限度
在个体发育中的意义 保持了亲代和子代间遗传物质的稳定性 没有细胞分化,生物体不能进行正常发育

细胞分化与细胞全能性的区别与联系:

细胞分化 细胞全能性
原理 细胞内基因的选择性表达 含本物种全套遗传物质
特点 持久性、不可逆性、普遍性 ①高度分化的植物体细胞表达全能性需要一定的条件;②动物已分化的体细胞的全能性受到限制,但细胞核仍具有全能性
结果 形成形态、结构、生理功能不同的细胞 形成新个体
 大小比较 细胞分化程度有高低之分,如体细胞>生殖细胞>受精卵  细胞全能性有大小之分,如受精卵>生殖细胞>体细胞
关系 ①两者的遗传物质都不发生变化 ②细胞的分化程度越高,全能性越小


知识点拨:

1、过程:受精卵→增殖为多细胞→分化为组织、器官、系统→发育为生物体
2、细胞分化程度由高至低的顺序是神经组织干细胞、骨髓造血干细胞、胚胎干细胞;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全能性,因为每个细胞都是由受精卵发育而来的,都具有全套的遗传物质。人们对干细胞的研究,可以对某些疾病进行治疗,可以进行医学上的组织修复,还可以帮助人们了解细胞的分化机制。


知识拓展:

1、细胞的分裂是细胞分化的基础。细胞的分裂与分化往往是相伴相随的,随着细胞分化程度的加深,细胞的分裂能力逐渐下降。
2、细胞分裂结束后,细胞生活有三种状态:一是继续分裂增殖,如根尖分生区细胞;二是暂不分裂增殖,如植株上受顶芽抑制的侧芽细胞;三是不再进入细胞周期而发生分化,如人体的红细胞、神经细胞等。 3、判断细胞全能性的表达与细胞分化的依据是二者的终点不同,细胞分化的终点是组织、器官;细胞全能性表达的终点是完整个体。
4、植物细胞的全能性易表现,动物细胞的全能性受限制,但动物细胞的细胞核仍具有全能性。
5、细胞全能性高低与分化的关系:细胞全能性高低与分化程度成负相关,分化程度越大,全能性越低。
6、管家基因与奢侈基因
(1)管家基因指所有细胞均要表达的一类基因,其产物是维持细胞基本生命活动所必需的,如呼吸酶基因。
(2)奢侈基因是指不同类型细胞特异性表达的基因,其严物赋予不同细胞特异的生理功能,如血红蛋白基因、胰岛素基因。
动物细胞的核移植技术:

1.原理:动物细胞核的全能性和细胞膜具一定的流动性。
2.种类:动物核移植技术可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植,前者比较容易。
3.材料
(1)供体细胞一般选优良动物的传代培养10代以内的细胞。
(2)受体细胞一般为减数第二次分裂中期的次级卵母细胞:①卵母细胞质内存在激发细胞核全能性表达的物质;②卵母细胞体积大,便于操作;③卵黄多,营养物质丰富。
4.过程


体细胞核移植的大致过程是:
高产奶牛(提供体细胞)进行细胞培养;同时采集卵母细胞,在体外培养到减二分裂中期的卵母细胞,去核(显微操作) ;将供体细胞注入去核卵母细胞;通过电刺激使两细胞融合,供体核进入受体卵母细胞,构建重组胚胎;将胚胎移入受体(代孕)母牛体内;生出与供体奶牛遗传基因相同的犊牛。
5、体细胞核移植技术的应用:
①加速家畜遗传改良进程,促进良畜群繁育;
②保护濒危物种,增大存活数量;
③生产珍贵的医用蛋白;
④作为异种移植的供体;
⑤用于组织器官的移植等。

知识点拨:

选用去核卵(母)细胞的原因:卵(母)细胞比较大,容易操作;卵(母)细胞细胞质多,营养丰富; 细胞质不会抑制细胞核全能性的表达。
知识拓展:

1、体细胞核移植技术存在的问题:克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。
2、细胞核移植技术中注入去核卵母细胞中的不是供体细胞核,而是整个细胞,佯随着两细胞融合,体现细胞膜的结构特点:具有一定的流动性。
3、核移植时,一般先用电刺激使供受体细胞融合,再用物理或化学方法激活受体细胞,使其完成细胞分裂和发育进程。
4、克隆动物的性状与核供体生物的性状基本相同,而不是完全相同,因为克隆动物的细胞质遗传物质来自于受体卵母细胞;生物的性状不仅与遗传物质有关,还受环境的影响。
5、克隆属于无性繁殖,产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致。
胚胎工程的应用及前景:

1、胚胎移植
(1)概念:是指将雌性动物的早期胚胎,或者通过体外受精及其它方式得到的胚胎,移植到同种的、生理状态相同的其它雌性动物的体内,使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体称为“供体”,接受胚胎的个体称为“受体”。  
(2)基本程序主要包括:
①对供、受体的选择和处理。选择遗传特性和生产性能优秀的供体,有健康的体质和正常繁殖能力的受体,供体和受体是同一物种。并用激素进行同期发情处理,用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理。
②配种或人工授精。
③对胚胎的收集、检查、培养或保存。配种或输精后第7天,用特制的冲卵装置,把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来(也叫冲卵)。对胚胎进行质量检查,此时的胚胎应发育到桑椹或胚囊胚阶段。直接向受体移植或放入-196℃的液氮中保存。
④对胚胎进行移植。
⑤移植后的检查。对受体母牛进行是否妊娠的检查。
(3)胚胎移植的意义:大大缩短了供体本身的繁殖周期,充分发挥雌性优良个体的繁殖能力。
(4)胚胎移植的生理学基础:
①动物发情排卵后,同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。
②早期胚胎在一定时间内处于游离状态。这就为胚胎的收集提供了可能。
③受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应。这为胚胎在受体的存活提供了可能。
④供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系,但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响。
2、胚胎分割
(1)概念:是指采用机械方法将早期胚胎切割2等份、4等份等,经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
(2)材料:发育良好,形态正常的桑椹胚或囊胚。(桑椹胚至囊胚的发育过程中,细胞开始分化,但其全能性仍很高,也可用于胚胎分割)
(3)理论基础:细胞的全能性。
(4)所用仪器设备:实体显微镜和显微操作仪。
(5)操作过程:选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚,移人盛有操作液的培养皿中,然后用分割针或分割刀进行分割。
(6) 意义:加快繁殖速度。
3、胚胎干细胞
(1)哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞,来源于早期胚胎或从原始性腺中分离出来。
(2)具有胚胎细胞的特性,在形态上表现为体积小,细胞核大,核仁明显;在功能上,具有发育的全能性,可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。另外,在体外培养的条件下,可以增殖而不发生分化,可进行冷冻保存,也可进行遗传改造。
(3)胚胎干细胞的主要用途是:
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,在培养液中加入分化诱导因子,如牛黄酸等化学物质时,就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化,这为揭示细胞分化和细胞凋亡的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、少年糖尿病等;
④利用可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性,移植ES细胞可使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能;
⑤随着组织工程技术的发展,通过ES细胞体外诱导分化,定向培育出人造组织器官,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。
知识点拨:

1、供体为优良品种,作为受体的雌性动物应为常见或存量大的且身体健康有良好的生育能力的品种。
2、地位:如转基因、核移植,或体外受精等任何一项胚胎工程技术所生产的胚胎,都必须经过胚胎移植技术才能获得后代,是胚胎工程的最后一道“工序”。
3、胚胎分割要求:对囊胚阶段的胚胎分割时,要将内细胞团均等分割,否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
4、来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质,属于无性繁殖。
5、实质:是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转换,而胚胎本身的遗传物质并不发生改变,因此各种性状能保持其原来的优良特性。
6、优势:充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力,从而大大缩短了供体本身的繁殖周期,大大推动了畜牧业的发展。

生物技术的伦理问题:

1、克隆人:
(1)分类:生殖性克隆与治疗性克隆
①生殖性克隆是指以繁殖个体为目的,即用于产:生人类个体,属于无性繁殖。
②治疗性克隆是揩利用核移植技术获得克隆人胚胎,然后从胚胎中提取干细胞进行医学研究,是利用克隆技术产生特定细胞和组织(皮肤、神经或肌肉等)用于移植。
(2)克隆技术引发的伦理问题

观点 理由
不赞成 ①克隆人严重违反了人类伦理道德;②克隆人冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念;③克隆人是在人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人;④克隆技术尚不成熟
赞成 ①技术型问题可以通过胚胎分级、基因诊断和染色体检查等方法得到解决;②克隆人是一项科学研究,既然是科学,就应该允许研究克隆人。
(3)中国政府的态度禁止生殖性克隆人,原则是不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验,但不反对治疗‘性克隆。
2、试管婴儿与设计试管婴儿
(1)试管婴儿是利用体外受精和胚胎移植等技术繁殖个体,其主要目的是解决不孕夫妇的生育问题。
(2)设计试管婴儿与试管婴儿相比需在胚胎移植前对胚胎进行遗传学诊断,以筛选出符合特殊要求的胚胎,进而生出特定类型的婴儿。
(3)设计试管婴儿引发的伦理道德问题
观点 理由
不符合伦理道德 (1)把试管婴儿当作人体零配件工厂,是对生命的不尊重
(2)早期的生命也有活下去的权利,抛弃或杀死多余的胚胎,无异于“谋杀”
(3)有人会滥用设计试管婴儿技术,而设计婴儿性别
符合伦理道德 (1)设计试管婴儿是为了救人,是救治患者的最好、最快捷的方法之一
(2)提供骨髓中造血千细胞并不会对试管婴儿造成损伤
(3)脐带血乃试管婴儿的“身外之物”
政府观点 中国卫生部在《体外受精——胚胎移植及其衍生技术规范》中规定:“实施体外受精——胚胎移植及其衍生技术必须获得卫生部的批准证书”。中国政府的态度:禁止生殖性克隆,不反对治疗性克隆。四不原则:不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验。
3、基因身份证:
(1)否定的理由:个人基因资讯的泄漏造成基因歧视,势必造成遗传学失业大军、造成个人婚姻困难、人际关系疏远等严重后果。
(2)肯定的理由:通过基因检测可以及早采取预防措施,适时进行治疗,达到挽救患者生命的目的。
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