Question

日本的科學家山中伸彌將四個病毒基因導入人類皮膚細胞．發(fā)現皮膚細胞可轉化為具有胚胎干細胞特性的細胞，稱為誘導多能干細胞（iPS），該項實驗與英國科學家共同分享了2012年諾貝爾生理學獎．回答下列問題：
（1）哺乳動物的胚胎干細胞是由早期胚胎或

 

中分離出來的一類細胞，在功能上具有發(fā)育的

 

．
（2）將四個病毒基因導入皮膚細胞需要用到的工具酶有

 

．iPS的形成說明導入的四個病毒基因能夠影響皮膚細胞中的

 

，皮膚細胞能夠誘導形成iPS，是因為皮膚細胞具有

 

．
（3）在培養(yǎng)iPS的培養(yǎng)液中加入

 

，可以誘導iPS分化成不同的組織和器官，解決器官移植中的

 

和

 

的兩大難題．
（4）在器官移植等應用方面，與使用胚胎于細胞相比，iPS細胞的明顯優(yōu)勢是

 

．

Answer 1

考點：胚胎干細胞的來源及分化,基因工程的原理及技術,胚胎移植

專題：

分析：DNA重組技術至少需要三種工具：限制性核酸內切酶（限制酶）、DNA連接酶、運載體．
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(fā)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(yǎng)條件下，ES細胞可不斷增殖而不發(fā)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(fā)生和發(fā)育規(guī)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(yǎng)層細胞上或在添加抑制因子的培養(yǎng)液中，能夠維持不分化的狀態(tài)．在培養(yǎng)液中加入分化誘導因子，如牛黃酸、丁酰環(huán)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）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(fā)育的全能性．
（2）基因工程中目的基因導入受體細胞需要用到的工具酶有限制酶和DNA連接酶．iPS的形成說明導入的四個病毒基因能夠影響皮膚細胞中的基因表達，皮膚細胞能夠誘導形成iPS，是因為皮膚細胞具有全部的遺傳信息．
（3）在培養(yǎng)iPS的培養(yǎng)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，解決器官移植中的器官短缺和免疫排斥的兩大難題．
（4）在器官移植等應用方面，與使用胚胎于細胞相比，iPS技術不使用胚胎細胞或卵細胞，因此沒有倫理學的問題．利用iPS技術可以用病人自己的體細胞制備專有的干細胞，所以不會有免疫排斥的問題．
故答案為：
（1）原始性腺　　全能性　　
（2）限制酶和DNA連接酶　　基因表達　　全部的遺傳信息
（3）分化誘導因子　　器官短缺　　免疫排斥
（4）iPS技術不使用胚胎細胞或卵細胞，因此沒有倫理學的問題．利用iPS技術可以用病人自己的體細胞制備專有的干細胞，所以不會有免疫排斥的問題．

點評：本題考查了基因工程和胚胎工程的有關知識，要求考生能夠識記基因工程的操作工具；識記胚胎干細胞的來源、特點，并掌握其應用等方面的知識，難度不大．