高考生物热点：iPS细胞

ips细胞形态特征IPS细胞（Induced Pluripotent Stem cell）是通过人工诱导的方式将成年体细胞再次变回干细胞的一种细胞类型。

它们在外观上和正常的胚胎干细胞非常相似，具有细胞分化潜能，能够分化成各种不同类型的细胞。

IPS细胞的形态特征如下：1. 形态类似于胚胎干细胞。

IPS细胞是多个细胞在培养环境中特定条件下形成克隆的一类细胞。

它们的细胞形态和胚胎干细胞类似，都是圆形或椭圆形的细胞，呈珠子状在培养皿中自行贴附并生长。

2. 细胞内含有大量的碱性磷酸酶。

IPS细胞的碱性磷酸酶活性明显高于成年细胞，但低于正常的胚胎干细胞。

碱性磷酸酶可以协助细胞在培养环境中存活和分化，是标志性的细胞分化指标。

3. 存活时间比较短。

因为IPS细胞的质量和细胞分化能力有限，所以它们的存活时间较短。

在培养环境中，IPS细胞可能会失去其干细胞特性，无法形成多种外胚层细胞，内胚层细胞和胚突层细胞。

这意味着在使用IPS细胞进行治疗过程中，需要使用高质量的稳定IPS细胞。

4. 细胞内包含有染色体畸变。

IPS细胞的产生是通过细胞核重编程的方式进行的，染色体质量可能会在过程中发生变化。

该现象被称为“染色体畸变”，它可能导致疾病的复发和其他细胞无法治疗的问题。

因此，IPS细胞的质量必须进行精心的评估和筛选，以确保其长期的稳定性和治疗效果。

总之，IPS细胞是治疗疾病的一种有前途的细胞来源，具有多能性和令人兴奋的潜在治疗效果。

虽然IPS细胞与正常分化的成年细胞和干细胞之间存在微小的差别，在质量和稳定性方面也存在挑战，但在健康保健和医疗技术方面，我们仍然需要在其研究和发展方面进行探索，并努力寻求途径来提高IPS细胞质量和稳定性以更好的服务社会。

课时作业(四十四)温馨提示对应课时作业87页(时间：30分钟满分：100分)一、选择题1．(2010·广州3月)科学家将人体皮肤细胞改造成了多能干细胞——“iPS细胞”，人类“iPS细胞”可以形成神经元等人体多种组织细胞。

以下有关“iPS细胞”的说法，正确的是()A．iPS细胞分化为神经细胞的过程体现了细胞的全能性B．iPS细胞有细胞周期，它分化形成的神经细胞一般不具有细胞周期C．iPS细胞可分化形成多种组织细胞，说明“iPS细胞”在分裂时很容易发生突变D．iPS细胞分化成人体多种组织细胞，是因为它具有不同于其他细胞的特定基因解析：“iPS细胞”是一种多能干细胞，而多能干细胞既能分裂又能进行细胞分化。

细胞的全能性应该体现在由该细胞形成新个体的过程中。

高度分化的细胞如神经细胞等是不能再进行细胞分裂的，不能进行分裂的细胞是不具有细胞周期的。

细胞分化是基因选择性表达的结果，而多细胞生物的各个体细胞由于源自一个受精卵，具有相同的遗传信息。

答案：B2．(2010·南京二模)下列说法错误的是()A．植物组织培养基中生长素和细胞分裂素的不同配比会影响组织分化B．动物细胞培养液中添加的抗生素需进行种类和数量的选择，以抑制细菌生长C．胚胎干细胞培养中需通入氧气和二氧化碳，二氧化碳的主要作用是维持培养液的pH D．早期胚胎的培养液与动物细胞培养的培养液成分不同之处是不含动物血清解析：早期胚胎的培养液与动物细胞培养的培养液都合有动物血清。

答案：D3．科学家运用胚胎移植技术培育试管牛时，首先用激素促进良种母牛多排卵，然后进行体外受精和培育，最后把胚胎送入母牛子宫内，孕育成小牛产生。

下列分析错误的是() A．供体与受体在胚胎移植前后的生理环境须保持一致B．胚胎移植前可采用胚胎分割技术实现快速繁殖良种牛C．运用胚胎移植技术培育的试管牛属于动物克隆范畴D．须配制不同成分的培养液以培养不同发育时期的胚胎解析：克隆动物运用了核移植技术。

ips细胞高中生物试题
IPS细胞全称为诱导性多能干细胞，是一种通过人工操作将体细胞重编程为多能干细胞的技术。

IPS细胞具有与胚胎干细胞类似的分化能力，可以被诱导分化为各种组织细胞，甚至可以发育为个体。

以下是一个关于IPS细胞的高中生物试题：
1. IPS细胞可用于治疗人类的某些顽固性疾病，其原因是( )
A. IPS细胞分化程度低，全能性高
B. IPS细胞的分化能力与胚胎干细胞相同
C. IPS细胞的分化能力与神经干细胞相同
D. IPS细胞分化程度高，某些分化能力仍较强
正确答案是：A. IPS细胞分化程度低，全能性高。

IPS细胞的分化程度低，其分化潜能近似于胚胎干细胞。

全能性相对高，其体细胞的核可用该受体去重编程一个核移植克隆胚或囊胚内细胞群。

可用于治疗人类的某些顽固性疾病，故选A。

2. 在动物模型上培养IPS细胞，先要在无菌、$95\%$空气（细胞代谢必需的）条件下培养，一般每天换液1～2次，当细胞融合成片时，可以放入-$80$ ℃低温冰箱中保存。

再次使用时用胰酶处理成单个细胞，接种于新的培养液中培养。

以上过程体现动物细胞培养技术的优点是( )
①便于观察、便于重复实验②能获得大量细胞③便于无菌条件控制④便于筛选培育的细胞类型
A. ①②
B. ②③
C. ③④
D. ①④
正确答案是：B. ②③。

题干信息可知该动物模型上的IPS细胞在无菌、$95\%$空气（细胞代谢必需的）条件下培养，该条件下的培养既保证细胞的代谢必需的氧气，又保证了无菌条件，动物细胞培养技术能获得大量细胞，②③正确；①④在题干信息中没有体现，排除。

故选B。

IPS干细胞技术原理一、引言I P S（诱导型多能干细胞）干细胞技术是近年来生物科学领域的一项重大突破。

该技术被广泛应用于再生医学、疾病模型建立以及药物筛选等领域。

本文将介绍I PS干细胞技术的原理，以及其在科学研究和医疗实践中的应用。

二、什么是I P S干细胞技术I P S干细胞技术是一种通过基因转化，将成体细胞重新变回能够分化成多种细胞类型的多能干细胞的方法。

该技术的先驱者是日本科学家山中伸彦（S hi ny aY am an a ka），他于2006年首次成功地将小鼠成纤维细胞转化为多能干细胞，开创了I PS干细胞技术的新纪元。

三、I P S干细胞技术的原理I P S干细胞技术的原理是通过基因转导，将有特定基因表达的细胞重新编程成类似于胚胎干细胞的状态。

这种细胞状态具有潜在的分化能力，可以进一步分化为各种不同类型的细胞。

在实验中，通常使用的是外源转录因子来重编程成体细胞，包括O ct4、S o x2、K lf4和c-My c等。

这些转录因子能够调控基因的表达，将细胞的基因表达模式重新调整，使其回到早期胚胎发育阶段的状态。

四、I P S干细胞技术的优势1.避免伦理争议：与胚胎干细胞不同，I P S干细胞技术使用的是成体细胞，避免了对胚胎的损害和伦理上的争议。

2.个体特异性：利用患者自身的细胞进行转化，生成的I PS细胞具有与患者本身完全相匹配的基因组，有效避免了免疫排斥的问题。

3.模拟疾病过程：通过将患者体内的细胞转化为IP S细胞，可以模拟出患者体内疾病的发生和发展过程，为疾病的研究提供了重要工具。

五、I P S干细胞技术的应用领域5.1再生医学I P S干细胞技术在再生医学领域具有巨大潜力。

通过将患者的细胞转化为IP S干细胞，可以获得与患者本身相匹配的组织和器官细胞。

这些细胞可以用于组织工程和器官移植，为缺失或受损的组织提供替代。

5.2疾病模型建立利用IP S干细胞技术可以将患者的细胞转化为特定细胞类型，如神经元、心肌细胞等，从而建立疾病模型。

生命科学中的iPS细胞技术人类对于身体的理解和探索一直都是科学的一大重点，科学家们不断地通过不同的方法来探索生命的奥秘。

随着生命科学的不断发展，新的技术不断涌现。

而iPS细胞技术则是生命科学领域最重要的技术之一。

iPS细胞全称是诱导性多能干细胞，是一种新型的干细胞。

它是人类成年细胞重新编程而来的，通过某些特殊因素的作用，将细胞重新转化为具有多能性的细胞。

iPS细胞可作为一种新的来源，用于研究和治疗各种疾病。

iPS细胞技术的起源可以追溯到2006年，当时研究人员发现一些特殊的基因可以重新编程成干细胞，并获得了多个生物学奖项。

经过多年的研究，iPS细胞的应用逐渐扩大，已经成为生物科技领域的重要进展之一。

作为一种新的干细胞，iPS细胞有着广泛的用途。

在生命科学领域，它可以用于研究各种疾病的病理生理机制，以及评估药物的安全性和有效性。

在临床实践中，iPS细胞技术可以用于治疗各种疾病，如心脏病、癌症、神经退行性疾病等。

在疾病治疗方面，iPS细胞技术的应用有着广泛的前景。

疾病治疗方面的研究表明，iPS细胞可以通过向患者的身体内注入重新编程的细胞来治疗一些疾病。

例如，患有心脏病的患者可以通过iPS细胞技术产生自己的心血管细胞，这些细胞可以用于替代患有心脏病的组织，从而修复受损的组织。

除此之外，iPS细胞技术还可以用于治疗神经退行性疾病，如帕金森症和脊髓灰质炎。

通过iPS细胞技术，研究人员可以重新编程成脑细胞，这些细胞可以用于修复受损的神经组织，缓解疾病的症状。

虽然iPS细胞技术的应用前景很大，但是目前它仍然存在一些限制。

例如，iPS细胞的品质对于研究和治疗具有至关重要的作用。

目前，研究人员还无法完全精准地判断新的iPS细胞的质量，这也会对其应用造成一些影响。

此外，iPS细胞技术的成本也是一项限制因素。

目前，iPS细胞的制定和培养过程较为复杂且耗费时间较长，这也增加了制定的成本。

因此，在广泛应用iPS细胞技术之前，这些问题需要得到解决。

iPS细胞基本概念诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells, iPS cells）最初是日本人山中申弥（Shinya Yamanaka）于2006年利用病毒载体将四个转录因子（Oct4, Sox2, Klf4 和c-Myc）的组合转入分化的体细胞中，使其重编程而得到的类似胚胎干细胞的一种细胞类型[1]。

随后世界各地不同科学家陆续发现其他方法同样也可以制造这种细胞。

细胞可分为全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞，诱导多能干细胞即通过向体细胞中导入诱导基因，使体细胞重编程获得具有胚胎干细胞样特性的多能干细胞，也称为去分化。

发展趋势自2008年开始，小鼠和人的ips细胞研究取得了极大的发展，并在体细胞的选择、转录因子的组合和数量、病毒载体、筛选条件和小分子化合物等方面进行了完善，还逐步向疾病的治疗方面深入，镰刀形红细胞贫血症治疗的研究，从理论和实践上为人类单基因遗传病的治疗奠定基础。

此外，猴、大鼠和猪ips细胞的建立在人类疾病研究上具有重大应用价值，既可构建人类疾病的动物模型，又能进行细胞移植实验，为将来的实验细胞替代治疗奠定基础。

2009年3月，Nagy小组和Kaji小组采用转座子法取代病毒载体的基因投递的方法，高效率制备了基因组无病毒整合的鼠iPS细胞，获得iPS细胞后，他们又成功将先前导入的转录因子基因从iPS细胞中移除。

随着越来越多研究模型的建立，越来越多的体细胞被成功诱导为多能干细胞，以及无病毒整合技术的发现和有害基因的成功敲除，使得诱导多能干细胞向更加系统，更加安全，更加高效的方向发展。

伴随着ips细胞被诱导分化成为多巴胺神经元、能分泌胰岛素的细胞、心脏实质细胞、视网膜的前驱细胞和神经前体细胞等的成功，越来越多的体细胞得意诱导分化成功，为患帕金森综合症、糖尿病、心血管疾病和视网膜病变等疾病的患者提供了治愈的可能。

面临问题第一，诱导体细胞重编程的分子机制至今仍不清楚。

生物工程知识：细胞重编程——人类细胞再生的前沿技术细胞重编程是指通过在体外对人类细胞的基因进行改造，使这些细胞重新回到胚胎干细胞的状态，从而实现再生，也被称为iPS技术（induced pluripotent stem cell，诱导多能干细胞技术）。

iPS技术的诞生源于对干细胞的研究。

干细胞是一类特殊的细胞，它们拥有相当多的特征，如自我复制、分化和自我更新能力。

干细胞能够分化成多种细胞，有望成为治疗不同疾病所需要的种种细胞。

然而，从人体内获取干细胞并不容易，因此科学家开始探索如何将非干细胞转化成干细胞的方法。

2006年，著名的日本细胞学家山中伸弥（Shinya Yamanaka）利用质粒质谱技术和代码重编程的思想，将人普通成体细胞重编程为胚胎干细胞样细胞，而获得最早的iPS细胞，这项技术也被誉为生命科学的里程碑。

细胞重编程技术为人类的再生医学打开了无限可能，不仅能避免胚胎干细胞研究引发的伦理问题，还可以避免种种致命的安全隐患。

此外，此技术使用的细胞可以来源自患者自身身体不同部分的细胞，比如皮肤和其他组织细胞，这意味着细胞在治疗中几乎是无限制使用的。

细胞重编程技术正在被广泛应用于临床治疗疾病。

通过将全身病人的细胞重编程成干细胞，使它们分化出所需的细胞，并将它们重新注入病人体内，医生可以治疗众多分化障碍和器官疾病。

这种治疗方式可行性已经在实践中得到证明，最受欢迎的使用是治疗心脏和神经损伤，这些损伤是因生理/外伤等因素导致的细胞缺失。

随着技术的进步，细胞重编程就像一座新的桥梁，加速了再生医学领域的发展。

但是，这项技术仍处于不断发展和完善的阶段，它依然存在着一些限制和挑战。

例如，细胞重编程有一定的安全隐患，因为这种技术常常使用病毒输送基因，并且很难保证细胞重编程期间产生的iPS细胞不会突变。

因此，有必要进行深入的研究，以确保治疗安全。

细胞重编程技术的另一个潜在限制是高昂的成本。

当前，iPS细胞的制备仍需要较高的技术水平和昂贵的药品，这可能使治疗的成本成为制约因素。

研究人员用iPS细胞培养出肺泡日本Japan研究人员用iPS细胞培养出肺泡日本研究人员最新利用人类诱导多能干细胞（iPS细胞）培养出肺泡，这将有助于肺病新药研发或肺病的再生医疗应用。

京都大学一个研究小组向人类iPS细胞添加特殊的蛋白质和低分子化合物等，成功培养出了肺部气体交换的主要部位――肺泡。

肺泡属于肺的功能单位，负责向血液输送氧气并接收二氧化碳。

iPS细胞是利用皮肤细胞等体细胞，经诱导因子处理后转化而成的细胞，其功能和胚胎干细胞类似，能分化成各种组织和器官。

澳大利亚Australia转基因香蕉可对抗致命真菌一项在澳大利亚开展的田间试验表明，转基因香蕉树能抵抗引发巴拿马病的致命真菌。

巴拿马病摧毁了亚洲、非洲和澳大利亚的香蕉作物，并且是美洲蕉农的主要威胁。

来自澳大利亚昆士兰科技大学的生物技术专家James Dale和同事利用一种不受TR4影响的野生香蕉克隆出名为RGA2的抗病基因。

随后，他们将其插入“卡文迪什”，并且创建了6个拥有不同数量RGA2拷贝的品系。

研究人员还利用Ced9创建了“卡文迪什”品系。

Ced9是一种抗线虫基因，能耐抵抗多种杀死植物的真菌。

美国America新改造望远镜可捕捉快速变化的天象美国加利福尼亚州的天文学家已将一台在他们中的大多数出生前便已建造的望远镜转变成新设备，以服务于天文学领域发展最快的最新分支之一：发现天空中每天都会变化的物体。

有了如此广域的视野，ZTF能观测每晚从帕洛马可见的整个北方天空。

通过这样做，研究人员能发现和此前的夜晚图像相比有所变化的任何事情，从而辨别出正在快速变化的天象，包括超新星、变星和双星、遥远星系的活跃内核、可能威胁地球的小行星以及同样能释放引力波的合并中子星发出的闪光。

德国GermanyT细胞带有抑制致癌基因“开关”能阻止自身疯狂生长为肿瘤细胞慕尼黑工业大学临床化学研究所所长及转化癌症研究中心教授于尔根鲁兰德领导的研究小组，在T细胞非霍奇金淋巴瘤的小鼠模型中发现了一种叫PD-1的蛋白，其会被细胞的致癌基因激活，并抑制这些基因的作用，及早关闭有缺陷的T细胞，防止它们进一步疯狂生长，从而起到了“保护开关”的作用。

IPS细胞的原理和应用1. 引言人工诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，简称IPS细胞）是指通过基因工程等手段，从成年体细胞重新编程成具有多能性的干细胞。

IPS细胞的发现和应用引发了生物医学领域的革命，具有广阔的研究和临床应用前景。

2. IPS细胞的原理IPS细胞的生成原理主要是通过基因重编程技术改变细胞的表观遗传状态，使其回到类似胚胎干细胞的多能性状态。

以下是IPS细胞生成的主要方法：•通过转录因子重编程–利用转录因子Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc等重编程因子，通过转染或基因转导等技术将其导入体细胞，使得体细胞发生表观遗传学转变，最终获得IPS细胞。

–使用这种方法生成IPS细胞时，需要注意重编程因子的选择、浓度和持续时间等参数。

•利用化合物诱导和基因修饰–通过特定的小分子化合物，在不改变基因组的情况下，直接改变细胞的表观遗传状态，诱导细胞转变成多能性干细胞。

例如，通过使用DNA甲基转移酶抑制剂和组蛋白去乙酰酶抑制剂等化合物，可以实现干细胞的转化。

•利用细胞核转移技术–通过将成熟细胞的细胞核移植到去核的卵母细胞中，再激活细胞，使其发育成胚胎，并从胚胎中获得多能性干细胞。

3. IPS细胞的应用IPS细胞具有广泛的研究和应用潜力，以下列举了一些主要的研究方向和应用领域：•疾病模型研究–使用患者自身的IPS细胞，可以生成患者特定的多能性干细胞系，从而在体外重建疾病模型。

这样的模型可以用于研究疾病发生的机制、筛选药物、评估治疗效果等。

•药物筛选和毒性测试–使用IPS细胞可以生成各种细胞系，包括心肌细胞、神经细胞、肝细胞等，这些细胞可以用于药物的筛选和毒性测试。

通过在IPS细胞衍生的细胞中测试药物的效果和毒性，可以提高药物研发效率，减少动物实验的使用。

•组织再生医学–IPS细胞具有分化潜能，可以通过体外诱导分化成各种细胞类型，如心肌细胞、神经细胞等。

这些细胞可以用于组织再生医学，例如治疗心肌梗死、神经系统疾病等。