Question

【題目】干細(xì)胞技術(shù)在再生醫(yī)學(xué)中具有廣泛的應(yīng)用前景。我國(guó)科學(xué)家利用胚胎干細(xì)胞通過靶向編輯單個(gè)能夠助人長(zhǎng)壽的某個(gè)基因（FOXO3）產(chǎn)生了世界上首例遺傳增強(qiáng)的人類血管細(xì)胞。這些血管細(xì)胞與野生型血管細(xì)胞相比，能延緩細(xì)胞衰老和增強(qiáng)心血管穩(wěn)態(tài)。請(qǐng)回答：

（1）哺乳動(dòng)物的胚胎干細(xì)胞是由________中分離出來的一類細(xì)胞，這類細(xì)胞在飼養(yǎng)層細(xì)胞上培養(yǎng)時(shí)，能夠維持_________狀態(tài)，為科學(xué)研究提供良好素材。

（2）研究人員利用基因編輯技術(shù)置換了人類胚胎干細(xì)胞中FOXO3，基因的兩個(gè)核苷酸，從而使FOXO3控制的物質(zhì)發(fā)生改變，使其磷酸化和降解過程受到抑制。這一研究屬于__________工程的范疇；由此推斷經(jīng)過基因編輯的胚胎干細(xì)胞能延緩衰老的直接原因最可能是_________________________________________。

（3）胚胎干細(xì)胞在培養(yǎng)時(shí)除了必須的營(yíng)養(yǎng)條件外，還需要的氣體環(huán)境是___________；為防止代謝產(chǎn)物對(duì)細(xì)胞造成危害，應(yīng)采取的措施是______________________。

（4）研究人員在培養(yǎng)液中加入___________，可以誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞形成不同的血管細(xì)胞，這一過程的實(shí)質(zhì)是____________。

Answer 1

【答案】早期胚胎或原始性腺 可以增殖而不發(fā)生分化（不分化） 蛋白質(zhì) 細(xì)胞中FOXO3蛋白的磷酸化和降解受到了抑制，發(fā)揮作用的時(shí)間延長(zhǎng) 95%的空氣和5%的二氧化碳 定期更換培養(yǎng)液 分化誘導(dǎo)因子 基因的選擇性表達(dá)

【解析】

1、胚胎干細(xì)胞的特點(diǎn)：有胚胎細(xì)胞的特性，在形態(tài)上表現(xiàn)為體積小，細(xì)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(dòng)物體內(nèi)任何一種組織細(xì)胞。另外，在體外培養(yǎng)的條件下，可以增殖而不發(fā)生分化，可進(jìn)行冷凍保存，也可進(jìn)行遺傳改造。

2、動(dòng)物培養(yǎng)條件：

（1）無菌、無毒的環(huán)境：①消毒、滅菌；②添加一定量的抗生素；③定期更換培養(yǎng)液，以清除代謝廢物。

（2）營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：糖、氨基酸、促生長(zhǎng)因子、無機(jī)鹽、微量元素等，還需加入血清、血漿等天然物質(zhì)。

（3）溫度和pH。

（4）氣體環(huán)境：95%空氣（細(xì)胞代謝必需的）和5%的CO2（維持培養(yǎng)液的pH）。

（1）胚胎干細(xì)胞可從早期胚胎或原始性腺獲取，功能上具有具有發(fā)育的全能性。這類細(xì)胞在飼養(yǎng)層細(xì)胞上培養(yǎng)時(shí)，能夠維持不分化狀態(tài)，為科學(xué)研究提供了良好素材。

（2）利用基因編輯技術(shù)置換了人類胚胎干細(xì)胞中FOXO3基因的兩個(gè)核苷酸，從而使FOXO3蛋白結(jié)構(gòu)改變，即改變基因使得蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，屬于蛋白質(zhì)工程；經(jīng)過基因編輯的胚胎干細(xì)胞能延緩衰老的直接原因最可能是細(xì)胞中FOXO3蛋白結(jié)構(gòu)改變磷酸化和降解過程受到抑制，發(fā)揮作用的時(shí)間延長(zhǎng)。

（3）培養(yǎng)胚胎干細(xì)胞需要的氣體環(huán)境是95%空氣加5%CO2；定期更換培養(yǎng)液可防止代謝產(chǎn)物對(duì)細(xì)胞造成危害。

（4）在培養(yǎng)液中加入分化誘導(dǎo)因子，可以誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞形成不同的血管細(xì)胞，細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因的選擇性表達(dá)。