Question

8．科學家將四種遺傳基因導入皮膚細胞，發現皮膚細胞可轉化為具有胚胎干細胞特性的細胞即誘導多能干細胞（iPS）．回答下列問題：
（1）哺乳動物的胚胎干細胞是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細胞，在功能上具有發育的全能性．胚胎干細胞具有與早期胚胎細胞相似的形態結構：體積小、細胞核大、核仁明顯．
（2）將四種遺傳基因導入皮膚細胞需要用到的工具酶有限制酶、DNA連接酶．iPS的形成說明導入的四種遺傳基因能夠影響皮膚細胞中基因的表達（或轉錄、翻譯）．皮膚細胞能夠被誘導形成iPS，是因為皮膚細胞具有全套的遺傳信息．
（3）在培養iPS的培養液中加入分化誘導因子，可以誘導iPS分化成不同的組織和器官，解決器官移植中的供體器官短缺和免疫排斥兩大難題．培養胚胎干細胞的培養液中還必須加入動物激素、動物血清．細胞培養所需的氣體主要有二氧化碳和氧氣．

Answer 1

分析 胚胎干細胞：
1、胚胎干細胞簡稱ES或EK細胞，來源于早期胚胎或原始性腺（即囊胚期的內細胞團）．
2、特點：具有胚胎細胞的特性，體積較小，細胞核大，核仁明顯；在功能上，具有發育的全能性，可分化為成年動物任何一種組織細胞．另一方面，在體外培養條件下，ES細胞可不斷增殖而不發生分化，可進行冷凍保存，也可以進行某些遺傳改造．
3、胚胎干細胞的主要用途是：
①可用于研究哺乳動物個體發生和發育規律；
②是在體外條件下研究細胞分化的理想材料．ES細胞在飼養層細胞上或在添加抑制因子的培養液中，能夠維持不分化的狀態．在培養液中加入分化誘導因子，如牛黃酸、丁酰環腺苷酸等化學物質時，就可以誘導ES細胞向分化，這為揭示細胞分化和細胞凋亡機理提供了有效的手段；
③可以用于治療人類的某些頑疾，如帕金森綜合癥、糖尿病、老年癡呆癥、肝衰竭、新衰竭、成骨不良；
④培育各種組織器官，用于器官移植，解決供體器官不足和器官移植后免疫排斥的問題．

解答 解：（1）胚胎干細胞是由早期胚胎或原始性腺中分離出來的一類細胞，在功能上具有發育的全能性．胚胎干細胞具有與早期胚胎細胞相似的形態結構：體積小、細胞核大、核仁明顯．
（2）將基因導入受體細胞中需要先構建表達載體，需要限制酶和DNA連接酶，iPS的形成說明導入的四種遺傳基因能夠影響皮膚細胞中基因的表達，才能使高度分化的皮膚細胞失去了分化的特性，重新具有全能性，之所以能恢復全能性是因為皮膚細胞中具有生長發育所需要的全套基因．
（3）在培養干細胞中需要加入分化誘導因子可以誘導干細胞進行分化成器官和組織，正好可以解決器官移植過程中的兩個重要問題，即供體器官短缺和免疫排斥的問題．培養胚胎干細胞的培養液中還必須加入 動物激素、動物血清．細胞培養所需的氣體主要有二氧化碳（維持培養液PH值）和氧氣（細胞代謝必須的）．
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故答案為：
（1）原始性腺   全能性  體積小    細胞核大     核仁明顯
（2）限制酶  DNA連接酶  表達（或轉錄、翻譯）全套的遺傳信息
（3）分化誘導因子   供體器官短缺   免疫排斥    動物激素    動物血清    二氧化碳和氧氣

點評 本題考查了胚胎干細胞的相關知識，要求考生能夠識記胚胎干細胞的來源；識記并理解胚胎干細胞的主要用途；明確高度分化的體細胞之所以能夠恢復全能性是由于具有生長發育所需要的全套基因．