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細胞的分化高中知識點

教育 更新时间:2024-10-21 06:51:23

細胞的分化高中知識點(高中生物必修1教材答案-6.2)1

問題探讨

1.健康人會不斷産生新的血細胞,補充到血液中去。

2.骨髓中造血幹細胞能夠通過增殖和分化,不斷産生不同種類的血細胞。

旁欄思考題

1.提示:細胞分化的實例:如根尖的分生區細胞不斷分裂、分化,形成成熟區的輸導組織細胞、薄壁組織細胞、根毛細胞等;胚珠發育成種子,子房發育成果實;受精卵發育成蝌蚪,再發育成青蛙;骨髓造血;皮膚再生等都包涵着細胞的分化。

2.動物細胞的全能性随着細胞分化程度的提高而逐漸受到限制,細胞分化潛能變窄,這是指整體細胞而言。可是細胞核則不同,它含有保持本物種遺傳性所需要的全套基因,并且并沒有因細胞分化而失去基因,因此,高度分化的細胞核仍然具有全能性。這可以從細胞核移植實驗以及其他的實驗證據中得到證實。

資料搜集和分析

1.在個體發育過程中,通常把那些具有自我複制能力,并能在一定條件下分化形成一種以上類型細胞的多潛能細胞稱為幹細胞。幹細胞有很多種類型,大體上可分為成體幹細胞和胚胎幹細胞。

2.提示:幹細胞的研究為替換病變的組織和器官,某些癌症和遺傳病的治療帶來新的希望。

練習

基礎題1.數目增多,染色體數目,穩定性差異。2.C。

拓展題

1.提示:通過植物組織培養技術繁殖花卉,保證花木的優良品質不變,并且繁殖得快;通過體細胞克隆哺乳動物;幹細胞移植治療白血病;利用幹細胞技術解決器官移植缺少供體器官的難題等。

2.提示:動物細胞特别是高等動物細胞随着胚胎的發育,細胞分化潛能變窄。肌細胞是已分化的細胞,它通常不能轉化為其他類型的細胞,因而不能用肌細胞代替幹細胞培育組織和器官。

幹細胞及其分類

一個成熟或者已分化的細胞進行分裂通常隻能産生同種類型的細胞,而一個幹細胞則可以分化形成多種類型的細胞。幹細胞有很多種類型,它們存在于從胚胎到成體各個階段的組織和器官裡。胚胎幹細胞分裂速度快,并且有産生多種分化細胞類型的潛力,因此,它們也被稱為多能幹細胞。成體幹細胞分布于很多組織中,但是它們數量稀少,分裂頻率低,分化潛力也很有限。事實上,很多類型的幹細胞至今沒有在成體中找到。例如,肺上皮細胞缺陷會造成囊性纖維化,而成體中還沒有發現可以産生這種細胞的幹細胞。

利用幹細胞進行各種疾病治療的關鍵在于能否成功分離胚胎幹細胞和成體幹細胞,并将它們在體外擴增後用于替代受損的組織。一般認為每種成體幹細胞隻能分化産生幾種相關的成熟細胞類型,但最近有研究表明,在某些環境中,一種幹細胞類型可以轉化成其他類型的細胞,例如,造血幹細胞可以分化形成神經細胞。

因為大多數疾病隻是由于一類細胞損壞造成的,所以針對特定細胞類型的幹細胞治療要比原來整個器官的移植更具優勢。例如,帕金森氏綜合症、多發性硬化和糖尿病等慢性疾病非常适合利用幹細胞治療。但是,在一些患有慢性疾病或多組織急性衰竭患者的受損組織中,通常很難再找到合适的幹細胞。即使能夠分離到相應的幹細胞,也不一定能保證通過體外培養獲得治療所需的數量。

最具潛力的幹細胞是從胚泡中分離的胚胎幹細胞。發育5天的人類胚泡最多有100個細胞,其中包括兩種類型:将來發育成胎盤的外層細胞和發育成胚胎的内層細胞,即内細胞團(ICM)。通常,移除外層細胞将導緻ICM無法發育形成胚胎,但是,ICM可以在培養皿中快速分裂産生胚胎幹細胞。

胚胎幹細胞有很多顯著的特征。例如,雖然它們在染色體組型等方面和正常的細胞沒有差别,但卻可以在體外無限增殖。另外,胚胎幹細胞在體外可以分化形成很多類型的細胞,這些細胞再移植回動物體内,可以在一定程度上改善一些模型動物的病情。如果有辦法攻克免疫排斥的難題,胚胎幹細胞移植有可能成為治療多種疾病的有效途徑。

細胞核移植──治療性克隆

最理想的幹細胞治療是使用來自患者自身的胚胎幹細胞。然而,除了早期胚胎以外,我們無法從其他渠道獲得胚胎幹細胞。那麼,在成體中逆轉細胞正常分化的方向,從而得到适合的幹細胞成了另一條可能的途徑。實驗設計的基本想法是用某種物質将成體細胞逆轉成胚性細胞。這些物質可以來自早期胚胎本身,也可以來自卵細胞,因為卵細胞豐富的細胞質中含有早期胚胎發育所必須的因子。這些因子也同樣可以使體細胞核進入早期胚胎發育的狀态,所以,除去卵細胞的核并植入來自成人細胞的核,就可能得到一個胚胎。

現在人們關注的焦點是能否利用核移植技術制造人類胚胎幹細胞用以治療疾病,并且,能否利用患者自身的細胞來滿足特異性要求,解決免疫抑制的問題,确切地說,科學家還沒有找到最終答案。目前,核移植技術在很多物種中取得了成功,但在某些物種中卻失敗了,如果将這一技術用于人類,結果将會如何,目前還沒有清晰的答案。

患者特異性幹細胞治療

适合幹細胞治療的方法主要有兩種。一種是利用患者的活組織提取細胞核,轉入捐獻者的卵母細胞,重建早期胚胎并在體外培養至胚泡階段,分離ICM得到胚胎幹細胞。它們與患者有共同的遺傳組成,所以可被視為患者的擴展部分。然後,利用研究小鼠模型所積累的經驗,将胚胎幹細胞誘導成與疾病相關的細胞類型,用于治療帕金森氏綜合症、心髒病或脊髓損傷等。最近的研究表明,還可以使人類胚胎幹細胞沿着特定的軌迹分化。不過,目前還不知道哪種活組織是最好的細胞核供體。另一種方法是将某種成體幹細胞誘導成另一種适合治療疾病的類型,其優勢是顯而易見的。

不過,成體幹細胞非常稀少并且很難獲取,例如,造血幹細胞僅占血細胞總量的1/107;雖然它在骨髓中的含量相對多些,但仍然稀少。盡管造血幹細胞還可以取自新生兒的臍帶血,但是臍帶血需預先儲備并且無法重複利用。目前還沒有關于純化臍帶血造血幹細胞方法的報道,并且它們可否産生造血系統以外的其他細胞類型尚不清楚。另外,有研究人員認為,胰管中存在可以産生胰島細胞的幹細胞,但是還沒有分離它們的辦法。

目前,大多數使用胚胎幹細胞和成體幹細胞的實驗都是在小鼠中進行的。其中,胚胎幹細胞的研究結果尤其令人振奮,它們在移植後通常有較高的存活率并且能長時間地執行功能。很多實驗表明它們至少可以部分地緩解病情。

雖然成體幹細胞能有效地補充原有細胞類型,但是目前極少有證據顯示它們能夠轉變類型,因此現在很難斷定這是一條有效的治療途徑。或許這隻是意味着我們需要做更多的研究,尤其是針對成體幹細胞。

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