日本京都大学山中伸弥(Shinya Yamanaka)领导的实验室在世界著名学术杂志《细胞》上率先报道了iPS的研究。他们把Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4这四种转录因子引入小鼠胚胎或皮肤纤维母细胞,发现可诱导其发生转化,产生的iPS细胞在形态、基因和蛋白表达、表观遗传修饰状态、细胞倍增能力、分化能力等都与胚胎干细胞极为相似。从理论角度而言,下列有关iPS细胞说法不正确的是
A. iPS细胞在形态上,表现为体积小、细胞核大,核仁明显
B. iPS细胞在功能上具有细胞的全能性,即可分化为成年动物体内任何一种组织的细胞
C. iPS细胞可能用于治疗人类因细胞坏死或退化而导致的某些顽症
D. iPS细胞在体外培养条件下,可以维持增殖而不发生分化
B
【解析】iPS细胞类似于胚胎干细胞,在形态上,表现为体积小、细胞核大,核仁明显,A正确;iPS细胞在功能上具有细胞的全能性,类似于胚胎干细胞,但是只引入了四种转录因子,所以并不能分化为成年动物体内任何一种组织的细胞, B错误;iPS细胞在医学领域可能具有广阔的应用前景,可用于治疗人类的某些顽症,如帕金森综合症、老年痴呆症等疾病,C正确;iPS细胞在体外培养条件下,可以只增殖而不分化,D正确。
【点睛】本题考查干细胞的概念及种类,重点考查胚胎干细胞的特点,相关知识点只需考生识记即可,属于考纲识记层次的考查。对于此类试题,需要考生在平时的学习过程中,注意构建知识网络结构,并对相关知识进行归纳总结。
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 | 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。
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