热点07 细胞治疗与再生医学-2025年高考生物【热点·重点·难点】专练（新高考通用）

热点07细胞治疗与再生医学 目录 1.热点解读：热点命题方向解读、核心考点明晰 2.关联教材：链接教材掌知识、基础打牢应万变 3.命题趋势：明考情知方向、巧预测押热点 3.创新演练：知情境、练突破（30min限时练) 热点解读 1.细胞治疗技术创新：CAR-T细胞疗法不断优化，如开发通用型CAR-T细胞产品以解决自体细胞制备的局限性，降低成本并提高治疗的可及性；还有双特异性或多特异性CAR-T细胞的研发，增强对肿瘤细胞的识别和杀伤能力。间充质干细胞治疗在免疫调节、组织修复等方面的机制研究不断深入，除了传统的来源外，也在探索从乳牙、胎盘等特殊组织中获取间充质干细胞。 2.器官再生突破：类器官技术取得重要进展，可在体外培养出具有一定功能的人体器官的微型版本，如肝脏类器官、肠道类器官等，为疾病研究、药物筛选和器官移植等提供了新的途径和模型。3D生物打印技术逐步成熟，能够将细胞、生物材料等精确打印成具有特定结构和功能的组织或器官，离实际临床应用越来越近。 3.临床应用拓展：细胞治疗在神经系统疾病中的应用逐渐增多，如神经干细胞治疗帕金森病、阿尔茨海默病等取得了一些积极的临床研究结果。在眼科领域，利用干细胞治疗视网膜疾病等也有新的突破，有望恢复患者的视力。再生医学在创伤修复方面，如皮肤再生、骨组织再生等应用越来越广泛，新型的生物材料和细胞治疗技术结合，显著提高了创伤愈合的效果和质量。 4.联合治疗兴起：细胞治疗与基因治疗联合，通过基因编辑技术对细胞进行改造，增强细胞治疗的效果，如编辑CAR-T细胞使其具有更好的靶向性和持久性。细胞治疗与免疫治疗、化疗、放疗等传统治疗手段联合应用，形成综合治疗方案，提高肿瘤等疾病的治疗效果，减轻副作用。 关联教材 1.生物学教材 《细胞生物学》：细胞的增殖、分化、凋亡等基本生命活动的知识是理解细胞治疗和再生医学的基础，涉及干细胞的自我更新和分化机制等内容。 《生理学》：人体各系统的生理功能和病理状态的知识，有助于理解细胞治疗和再生医学在治疗各种疾病中的作用机制和应用场景，如心血管系统疾病、神经系统疾病的生理病理与细胞治疗的关系。 《医学遗传学》：基因的结构与功能、遗传疾病的发生机制等知识，与基因编辑在细胞治疗中的应用、遗传性疾病的细胞治疗策略等密切相关。 2.医学教材 《内科学》：各种内科疾病的诊断、治疗和病理生理知识，为细胞治疗和再生医学在临床疾病中的应用提供了疾病背景和治疗需求，如糖尿病、心血管疾病、神经系统疾病等的细胞治疗进展。 《外科学》：创伤、烧伤、器官损伤等外科疾病的治疗和修复需求，与再生医学中的组织工程、器官再生等技术紧密相关，如皮肤再生、骨修复、器官移植等内容。 《病理学》：疾病的病理变化和发病机制的知识，有助于理解细胞治疗和再生医学的作用靶点和治疗原理，如肿瘤的病理特征与免疫细胞治疗的关系。 命题趋势明考情知方向 1.跨学科综合考查：结合生物学、医学、工程学等多学科知识进行命题，如让学生分析一种基于细胞治疗的新型药物研发过程中涉及的细胞生物学原理、生物工程技术和临床医学应用等方面的问题。 2.基于临床案例分析：以实际的细胞治疗或再生医学临床案例为背景，考查学生对疾病诊断、细胞治疗方案选择、治疗效果评估等方面的能力，如给出一个肿瘤患者的病例，让学生设计合适的免疫细胞治疗方案并分析可能的疗效和风险。 3.技术原理与应用拓展：考查细胞治疗和再生医学的新技术、新方法的原理和应用前景，如要求学生阐述CAR-T细胞疗法的最新改进技术及其在治疗不同类型肿瘤中的优势和局限性，或者分析3D生物打印技术在器官再生中的应用现状和未来发展趋势。 4.伦理与社会问题探讨：关注细胞治疗和再生医学带来的伦理、法律和社会问题，如克隆技术在器官再生中的应用伦理、细胞治疗产品的临床试验伦理等，让学生进行思考和讨论，培养学生的伦理意识和社会责任感。 创新演练（建议用时：30分钟） 一、单选题 1．我国科学家将iPS细胞注射到囊胚中得到存活并有生殖能力的小鼠。下列叙述错误的是（　　） A．iPS细胞能分化成多种组织、器官 B．可用iPS细胞治疗小鼠的镰状细胞贫血 C．定期更换培养液有利于满足iPS细胞对生长代谢的营养需求 D．iPS细胞被称为诱导多能干细胞，均是由成纤维细胞转化而来的 2．科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，将它称为诱导多能干细胞（iPS），我国科学家全球首次将iPS细胞用于心脏病的临床治疗。下列关于iPS细胞的叙述错误的是（    ） A．体外培养iPS，定期更换培养液可清除细胞的代谢产物 B．体外培养成纤维细胞，培养代数一般应控制在10代以内 C．与胚胎干细胞相比，使用iPS细胞治疗疾病更易涉及伦理问题 D．若iPS细胞取自病人，经诱导并移植回病人体内后，可避免发生免疫排斥反应 3．诱导多能干细胞（iPS细胞）在形态、基因表达、分裂能力、分化能力等方面都与胚胎干细胞相似，这为某些疾病的基础研究及其临床应用提供了一种新的途径。下列说法正确的是（　　） A．iPS细胞与胚胎干细胞都必须从胚胎中获取 B．iPS细胞的制备必须通过激素诱导细胞实现 C．来自同一机体的造血干细胞与胚胎干细胞遗传物质相同 D．可利用镰状细胞贫血患者自身体细胞培养的iPS细胞治疗自身该疾病 4．iPS细胞（类似胚胎干细胞）是由高度分化的体细胞经诱导产生的，在现代医疗领域，用iPS细胞治疗阿尔茨海默病、心血管疾病的研究取得了新的进展。下列叙述不正确的是（　　） A．高度分化的T细胞或B细胞可以被诱导为iPS细胞 B．iPS细胞能被培养成胰岛细胞用于治疗糖尿病，说明其具有全能性 C．培养iPS细胞获得不同组织细胞的过程中，表达的基因既有相同又有不同 D．iPS细胞有望解决器官移植供体短缺等问题 5．2024年8月，干细胞生物学家邓宏魁教授率先发明了使用化学小分子将成纤维细胞转化为CiPSC(化学诱导多能干细胞)的方法，并荣获“生命科学奖”，他证明了CiPSC可以成功用于产生具有生育能力的小鼠，并揭示了产生CiPSC的分子途径。下列有关说法错误的是（　　） A．干细胞存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中，其中胚胎干细胞必须从胚胎中获取 B．制备iPS细胞可借助载体将特定基因导入细胞，也可直接将特定蛋白导入细胞中或用小分子化合物等来诱导 C．利用iPS细胞治疗疾病，可以避免免疫排斥反应，其应用前景优于胚胎干细胞 D．与体细胞核移植技术一样，利用CiPSC细胞发育产生具有生育能力的小鼠利用了细胞的全能性 6．科学家借助逆转录病毒将与细胞脱分化有关的基因导入小鼠成纤维细胞，获得了诱导多能干细胞（iPS细胞）。对iPS细胞进行定向诱导获得的细胞可用于治疗某些疾病。下列相关叙述错误的是（    ） A．与造血干细胞相比，iPS细胞的分化程度更低 B．上述过程的外源基因通过显微注射法导入小鼠成纤维细胞 C．iPS细胞需培养在含95%空气和5%CO2的混合气体环境中 D．用iPS细胞治疗疾病存在导致肿瘤发生的风险 7．生物技术是把双刃剑，造福人类的同时也带来了安全性和伦理问题，人们必须高度重视。下列相关叙述错误的是（    ） A．利用核移植技术获得胚胎分离出ES细胞治疗白血病会产生伦理问题 B．若有国家研制出新型鼠痘病毒，用其制造生物武器可威胁人类安全 C．干细胞的研究可治疗很多疾病，不会带来伦理问题，不需要监管 D．研究转基因农作物时应采取多种方法防止转基因花粉的传播 8．科学家利用逆转录病毒将0ct4等4个关键基因导入已分化的体细胞中并表达，可使这个细胞成为类似干细胞的诱导多能干细胞（iPS细胞）。图为该技术在人体细胞中的实验示意图。下列说法正确的是（    ）    A．将肌肉细胞诱导成iPS细胞的过程发生了基因重组，且两种细胞的基因有所差别 B．将上述转录因子导入肌肉细胞中所需的工具酶有限制酶、DNA连接酶和运载体 C．实验中逆转录病毒作为转录因子的载体，必须通过显微注射法导入肌肉细胞中 D．可以利用镰状细胞贫血患者自身体细胞培养的iPS细胞治疗自身该疾病 9．我国科学家体外诱导食蟹猴胚胎干细胞，形成了类似囊胚的结构（类囊胚），为研究灵长类胚胎发育机制提供了实验体系（如图）。相关叙述错误的是（    ）    A．食蟹猴胚胎干细胞形成类囊胚的细胞学基础是细胞增殖和细胞分化 B．该过程中没有体现出动物细胞的全能性 C．利用胚胎分割技术处理类囊胚得到大量个体提高了物种的多样性 D．类囊胚可应用在药物安全性、再生医学等领域 10．诱导多能干细胞（iPS细胞）是在外源转录因子的作用下，将已分化的体细胞重编程，获得的类似于胚胎干细胞的多能性干细胞，能分化为多种类型的细胞，在再生医学上有巨大的潜力。其制备及分化过程如图所示，下列说法错误的是（　　）    A．iPS 细胞诱导分化后，可用于治疗1型糖尿病 B．外源转录因子可激活与多能性相关基因的表达 C．过程②③产生了特定的细胞，都属于细胞分化 D．避免了临床使用胚胎干细胞所面临的伦理争议 二、非选择题 11．科学家借助载体将特定基因导入小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的诱导多能干细胞（简称iPS细胞），并用iPS细胞治疗了小鼠的一系列疾病。请回答下列相关问题： (1)从小鼠体内获得的成纤维细胞进行的初次培养称为 。培养该细胞一般使用 （填“固体”或“液体”）培养基，培养基通常放置在（CO2培养箱中培养，CO2的主要作用是 。 (2)为了将特定基因导入小鼠成纤维细胞，需构建基因表达载体，这一过程中常用的工具酶是 和 。 (3)iPS细胞能治疗一系列疾病是因为其有很强的细胞全能性，细胞全能性是指 。与异体器官移植技术相比，用病人iPS细胞诱导形成的器官进行移植所具有的优点是 。 12．PD-1与PD-L1结合后抑制T细胞的活化，使肿瘤细胞实现免疫逃逸。肿瘤细胞可过量达PD-L1来逃避免疫系统的“追杀”。请回答下列问题：    (1)健康人的体温调节主要是通过 调节共同实现的。肿瘤细胞治疗期间可能引起患者发热，很多证据表明，神经、内分泌、免疫系统之间通过 分子存在着相互调节。 (2)引起细胞癌变的原因可能是 基因的突变或过量表达而导致相应蛋白质活性过强。据图推测，PD-L1抗体治疗癌症的机理是 。 (3)人乳头瘤病毒（HPV）的反复持续感染是导致宫颈癌的主要原因，为探究HPV治疗性疫苗联合PD-L1抗体对宫颈癌肿瘤模型小鼠的治疗作用，科研人员进行如下实验： ①构建皮下宫颈癌肿瘤模型小鼠，将小鼠随机均分为4组，相关处理如表。 ②观察模型小鼠的肿瘤生长情况，一段时间后检测结果如表。 组别 材料 处理方式 实验结果 肿瘤组织内细胞毒性T细胞占比 肿瘤体积 1 模型小鼠 ?____________ + +++++ 2 模型小鼠 ?____________ +++ ++ 3 模型小鼠 HPV治疗性疫苗 +++ +++ 4 模型小鼠 HPV治疗性疫苗和PD-L1抗体 +++++ - 注：“+”越多表示相对值越大，“-”表示无。 表中组别1、2的处理方式分别为 、 。综合分析实验结果说明 。 13．在免疫学、传染病、癌症生物学和再生医学等领域的研究中，免疫缺陷小鼠已经成为十分重要的模型工具。某科研小组计划利用CRISPR/Cas9 基因组编辑系统定向敲除基因来培养免疫缺陷小鼠。CRISPR/Cas9 基因组编辑系统由向导RNA(sgRNA)和Cas9 蛋白组成，向导RNA识别并结合靶基因DNA，Cas9蛋白切断双链DNA 形成两个末端。这两个末端通过“断裂修复”重新连接时通常会有个别碱基对的插入或缺失，从而实现基因编辑。回答下列问题： (1)利用基因工程敲除小鼠的 基因需要如下操作，第一步：根据 的已知序列设计对应的片段；第二步：构建含有对应 片段的表达载体和 蛋白基因的表达载体；第三步：将上述两种表达载体的体外转录产物和 导入小鼠的 细胞。 (2)体外培养获得的敲除了 基因的胚胎需要移植到受体子宫内发育成个体，外来胚胎能在受体子宫内存活的理论基础是 。 (3)若想要获得遗传背景完全相同的免疫缺陷小鼠，可以通过 技术获得小鼠，该技术属于 （填“无性生殖”或“有性生殖”），该技术的操作对象一般是 时期的胚胎。 14．iPS细胞（诱导多能干细胞）与ES细胞非常相似，在再生医学、药物安全性与有效性检测等领域有巨大的应用前景。下图展示了体细胞重编程为iPS细胞的过程，请分析回答相关问题： (1)ES细胞的医疗应用前景不如iPS细胞的主要原因是：①ES细胞 ，因而限制了它的应用；②iPS细胞可以来源于 ，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应。 (2)图中ES细胞培养体系是根据细胞需要严格配制的，称为 培养基，由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚，还需要加入血清等成分。 (3)诱导iPS细胞定向分化为生殖细胞可用于治疗不孕症等，但如果该技术使用不当，可能带来一系列伦理问题，请举1例： 。 (4)由体细胞重编程为iPS细胞，类似于植物组织培养的 过程。iPS细胞的体外分化潜能表现为： 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！11 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 热点07细胞治疗与再生医学 目录 1.热点解读：热点命题方向解读、核心考点明晰 2.关联教材：链接教材掌知识、基础打牢应万变 3.命题趋势：明考情知方向、巧预测押热点 3.创新演练：知情境、练突破（30min限时练) 热点解读 1.细胞治疗技术创新：CAR-T细胞疗法不断优化，如开发通用型CAR-T细胞产品以解决自体细胞制备的局限性，降低成本并提高治疗的可及性；还有双特异性或多特异性CAR-T细胞的研发，增强对肿瘤细胞的识别和杀伤能力。间充质干细胞治疗在免疫调节、组织修复等方面的机制研究不断深入，除了传统的来源外，也在探索从乳牙、胎盘等特殊组织中获取间充质干细胞。 2.器官再生突破：类器官技术取得重要进展，可在体外培养出具有一定功能的人体器官的微型版本，如肝脏类器官、肠道类器官等，为疾病研究、药物筛选和器官移植等提供了新的途径和模型。3D生物打印技术逐步成熟，能够将细胞、生物材料等精确打印成具有特定结构和功能的组织或器官，离实际临床应用越来越近。 3.临床应用拓展：细胞治疗在神经系统疾病中的应用逐渐增多，如神经干细胞治疗帕金森病、阿尔茨海默病等取得了一些积极的临床研究结果。在眼科领域，利用干细胞治疗视网膜疾病等也有新的突破，有望恢复患者的视力。再生医学在创伤修复方面，如皮肤再生、骨组织再生等应用越来越广泛，新型的生物材料和细胞治疗技术结合，显著提高了创伤愈合的效果和质量。 4.联合治疗兴起：细胞治疗与基因治疗联合，通过基因编辑技术对细胞进行改造，增强细胞治疗的效果，如编辑CAR-T细胞使其具有更好的靶向性和持久性。细胞治疗与免疫治疗、化疗、放疗等传统治疗手段联合应用，形成综合治疗方案，提高肿瘤等疾病的治疗效果，减轻副作用。 关联教材 1.生物学教材 《细胞生物学》：细胞的增殖、分化、凋亡等基本生命活动的知识是理解细胞治疗和再生医学的基础，涉及干细胞的自我更新和分化机制等内容。 《生理学》：人体各系统的生理功能和病理状态的知识，有助于理解细胞治疗和再生医学在治疗各种疾病中的作用机制和应用场景，如心血管系统疾病、神经系统疾病的生理病理与细胞治疗的关系。 《医学遗传学》：基因的结构与功能、遗传疾病的发生机制等知识，与基因编辑在细胞治疗中的应用、遗传性疾病的细胞治疗策略等密切相关。 2.医学教材 《内科学》：各种内科疾病的诊断、治疗和病理生理知识，为细胞治疗和再生医学在临床疾病中的应用提供了疾病背景和治疗需求，如糖尿病、心血管疾病、神经系统疾病等的细胞治疗进展。 《外科学》：创伤、烧伤、器官损伤等外科疾病的治疗和修复需求，与再生医学中的组织工程、器官再生等技术紧密相关，如皮肤再生、骨修复、器官移植等内容。 《病理学》：疾病的病理变化和发病机制的知识，有助于理解细胞治疗和再生医学的作用靶点和治疗原理，如肿瘤的病理特征与免疫细胞治疗的关系。 命题趋势明考情知方向 1.跨学科综合考查：结合生物学、医学、工程学等多学科知识进行命题，如让学生分析一种基于细胞治疗的新型药物研发过程中涉及的细胞生物学原理、生物工程技术和临床医学应用等方面的问题。 2.基于临床案例分析：以实际的细胞治疗或再生医学临床案例为背景，考查学生对疾病诊断、细胞治疗方案选择、治疗效果评估等方面的能力，如给出一个肿瘤患者的病例，让学生设计合适的免疫细胞治疗方案并分析可能的疗效和风险。 3.技术原理与应用拓展：考查细胞治疗和再生医学的新技术、新方法的原理和应用前景，如要求学生阐述CAR-T细胞疗法的最新改进技术及其在治疗不同类型肿瘤中的优势和局限性，或者分析3D生物打印技术在器官再生中的应用现状和未来发展趋势。 4.伦理与社会问题探讨：关注细胞治疗和再生医学带来的伦理、法律和社会问题，如克隆技术在器官再生中的应用伦理、细胞治疗产品的临床试验伦理等，让学生进行思考和讨论，培养学生的伦理意识和社会责任感。 创新演练（建议用时：30分钟） 一、单选题 1．我国科学家将iPS细胞注射到囊胚中得到存活并有生殖能力的小鼠。下列叙述错误的是（　　） A．iPS细胞能分化成多种组织、器官 B．可用iPS细胞治疗小鼠的镰状细胞贫血 C．定期更换培养液有利于满足iPS细胞对生长代谢的营养需求 D．iPS细胞被称为诱导多能干细胞，均是由成纤维细胞转化而来的 【答案】D 【分析】胚胎干细胞： （1）来源：哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，来源于早期胚胎或从原始性腺中分离出来。 （2）特点：具有胚胎细胞的特性，在形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上，具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。另外，在体外培养的条件下，可以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。 【详解】A、iPS细胞可分化成多种不同的细胞或组织，A正确； B、由可利用体外制备的iPS细胞，诱导分化成正常的红细胞，治疗小鼠的镰状细胞贫血，B正确； C、体外培养iPS，定期更换培养液可清除细胞的代谢产物，避免代谢废物积累对细胞产生毒害作用，即定期更换培养液有利于满足iPS细胞对生长代谢的营养需求，C正确； D、除成纤维细胞外，已分化的T细胞、B细胞等也能被诱导为iPS细胞，D错误。 故选D。 2．科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，将它称为诱导多能干细胞（iPS），我国科学家全球首次将iPS细胞用于心脏病的临床治疗。下列关于iPS细胞的叙述错误的是（    ） A．体外培养iPS，定期更换培养液可清除细胞的代谢产物 B．体外培养成纤维细胞，培养代数一般应控制在10代以内 C．与胚胎干细胞相比，使用iPS细胞治疗疾病更易涉及伦理问题 D．若iPS细胞取自病人，经诱导并移植回病人体内后，可避免发生免疫排斥反应 【答案】C 【分析】动物细胞培养需要满足以下条件（1）充足的营养供给--微量元素、无机盐、糖类、氨基酸、促生长因子、血清等。（2）适宜的温度：36.5℃±0.5℃；适宜的pH：7.2～7.4。（3）无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害。（4）气体环境：95%空气+5%CO2，O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。 【详解】A、体外培养iPS，定期更换培养液可清除细胞的代谢产物，避免代谢废物积累对细胞产生毒害作用，A正确； B、体外培养成纤维细胞，培养代数一般应控制在10代以内，细胞核型较为稳定，B正确； C、科学家通过体外诱导小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的一种细胞，将它称为诱导多能干细胞（iPS），而胚胎干细胞取自胚胎，故与胚胎干细胞相比，使用iPS细胞治疗疾病更不易涉及伦理问题，C错误； D、若iPS细胞来源于病人自身体细胞，经诱导产生的组织和器官再移植回病人体内后，由于移植的组织或器官是由病人自身的细胞经过分裂、分化产生的，因此，理论上可避免发生免疫排斥反应，D正确。 故选C。 3．诱导多能干细胞（iPS细胞）在形态、基因表达、分裂能力、分化能力等方面都与胚胎干细胞相似，这为某些疾病的基础研究及其临床应用提供了一种新的途径。下列说法正确的是（　　） A．iPS细胞与胚胎干细胞都必须从胚胎中获取 B．iPS细胞的制备必须通过激素诱导细胞实现 C．来自同一机体的造血干细胞与胚胎干细胞遗传物质相同 D．可利用镰状细胞贫血患者自身体细胞培养的iPS细胞治疗自身该疾病 【答案】C 【分析】iPS细胞是通过基因转染技术将某些转录因子导入动物或人的体细胞，使体细胞直接重构成为胚胎干细胞，细胞样的多潜能 细胞。 【详解】A、iPS细胞可以由体细胞诱导形成，A错误； B、iPS细胞的制备可通过将特定基因或特定蛋白导入细胞实现，或者通过小分子化合物诱导细胞实现，B错误； C、来自同一机体的造血干细胞与胚胎干细胞都是由受精卵发育形成的，遗传物质相同，C正确； D、镰状细胞贫血的发病原因为基因突变，因此不能利用患者自身体细胞培养的iPS细胞进行治疗，D错误。 故选C。 4．iPS细胞（类似胚胎干细胞）是由高度分化的体细胞经诱导产生的，在现代医疗领域，用iPS细胞治疗阿尔茨海默病、心血管疾病的研究取得了新的进展。下列叙述不正确的是（　　） A．高度分化的T细胞或B细胞可以被诱导为iPS细胞 B．iPS细胞能被培养成胰岛细胞用于治疗糖尿病，说明其具有全能性 C．培养iPS细胞获得不同组织细胞的过程中，表达的基因既有相同又有不同 D．iPS细胞有望解决器官移植供体短缺等问题 【答案】B 【分析】胚胎干细胞的特点：在形态上，体积较小，细胞核大，核仁明显；在功能上，具有发育的全能性，可分化为成年动物任何一种组织细胞。另一方面，在体外培养条件下，ES细胞可不断增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可以进行某些遗传改造。 【详解】A、多能干细胞（iPS细胞）是通过体外诱导小鼠成纤维细胞获得，高度分化的T细胞或B细胞也可以被诱导为iPS细胞，A正确； B、iPS细胞能被培养成胰岛细胞不能说明其具有全能性，B错误； C、培养iPS细胞获得不同组织细胞的过程中，发生了细胞分化，细胞分化的根本原因是基因的选择性表达，所以表达的基因既有相同又有不同，C正确； D、iPS细胞可培养出所需的器官，有望解决器官移植供体短缺等问题，D正确。 故选B。 5．2024年8月，干细胞生物学家邓宏魁教授率先发明了使用化学小分子将成纤维细胞转化为CiPSC(化学诱导多能干细胞)的方法，并荣获“生命科学奖”，他证明了CiPSC可以成功用于产生具有生育能力的小鼠，并揭示了产生CiPSC的分子途径。下列有关说法错误的是（　　） A．干细胞存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中，其中胚胎干细胞必须从胚胎中获取 B．制备iPS细胞可借助载体将特定基因导入细胞，也可直接将特定蛋白导入细胞中或用小分子化合物等来诱导 C．利用iPS细胞治疗疾病，可以避免免疫排斥反应，其应用前景优于胚胎干细胞 D．与体细胞核移植技术一样，利用CiPSC细胞发育产生具有生育能力的小鼠利用了细胞的全能性 【答案】D 【分析】胚胎干细胞：（1）来源：哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，来源于早期胚胎或从原始性腺中分离出来。（2）特点：具有胚胎细胞的特性，在形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上，具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。另外，在体外培养的条件下，可以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。 【详解】A、干细胞存在于早期胚胎、骨髓和脐带血等多种组织和器官中，包括胚胎干细胞和成体干细胞等，其中胚胎干细胞必须从胚胎中获取，A正确； B、iPS细胞是诱导全能干细胞，制备iPS细胞可以通过载体将特定基因导入细胞，也可以直接将特定蛋白导入细胞中或用小分子化合物等来诱导，B正确； C、利用iPS细胞治疗疾病，可以避免免疫排斥反应，且可避免伦理问题等，其应用前景优于胚胎干细胞，C正确； D、核移植技术运用的是动物细胞核的全能性，CiPSC细胞发育产生具有生育能力的小鼠并未利用细胞的全能性，而是通过化学小分子诱导成纤维细胞转化为多能干细胞，D错误。 故选D。 6．科学家借助逆转录病毒将与细胞脱分化有关的基因导入小鼠成纤维细胞，获得了诱导多能干细胞（iPS细胞）。对iPS细胞进行定向诱导获得的细胞可用于治疗某些疾病。下列相关叙述错误的是（    ） A．与造血干细胞相比，iPS细胞的分化程度更低 B．上述过程的外源基因通过显微注射法导入小鼠成纤维细胞 C．iPS细胞需培养在含95%空气和5%CO2的混合气体环境中 D．用iPS细胞治疗疾病存在导致肿瘤发生的风险 【答案】B 【分析】胚胎干细胞(ES细胞)具有自我更新及多向分化潜能，为发育学、遗传学、人类疾病的发病机理与替代治疗等研究提供非常宝贵的资源。iPS细胞技术是借助基因导入技术将某些特定因子基因导入动物或人的体细胞，以将其重编程或诱导为ES细胞样的细胞，即iPS细胞。 【详解】A、iPS细胞是诱导多能干细胞，与造血干细胞相比，iPS细胞的分化程度更低，其可以分化形成的细胞种类也更多，A正确； B、科学家借助逆转录病毒将与细胞脱分化有关的基因导入小鼠成纤维细胞，B错误； C、iPS细胞需培养在含95%空气和5%CO2的混合气体环境中，5%CO2有利于维持溶液的PH，C正确； D、由于iPS细胞具有高复制能力，因此可能具有形成肿瘤的风险，D正确。 故选B。 7．生物技术是把双刃剑，造福人类的同时也带来了安全性和伦理问题，人们必须高度重视。下列相关叙述错误的是（    ） A．利用核移植技术获得胚胎分离出ES细胞治疗白血病会产生伦理问题 B．若有国家研制出新型鼠痘病毒，用其制造生物武器可威胁人类安全 C．干细胞的研究可治疗很多疾病，不会带来伦理问题，不需要监管 D．研究转基因农作物时应采取多种方法防止转基因花粉的传播 【答案】C 【分析】1、转基因生物的安全性问题：食物安全（滞后效应、过敏源、营养成分改变）、生物安全（对生物多样性的影响）、环境安全（对生态系统稳定性的影响）。 2、中国政府：禁止生殖性克隆人，坚持四不原则（不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验），不反对治疗性克隆人。 3、生物武器种类：包括致病菌、病毒、生化毒剂，以及经过基因重组的致病菌等。把这些病原体直接或者通过食物、生活必需品等散布到敌方，可以对军队和平民造成大规模杀伤后果。 【详解】A、利用核移植技术获得胚胎分离出ES细胞治疗白血病会产生伦理问题，A正确； B、新型鼠痘病毒属于生物武器，会威胁人类的安全，B正确； C、干细胞的研究可治疗很多疾病，但同时会带来伦理问题，需要监管，C错误； D、研究转基因农作物时应采取多种方法防止转基因花粉的传播，避免基因污染，D正确。 故选C。 8．科学家利用逆转录病毒将0ct4等4个关键基因导入已分化的体细胞中并表达，可使这个细胞成为类似干细胞的诱导多能干细胞（iPS细胞）。图为该技术在人体细胞中的实验示意图。下列说法正确的是（    ）    A．将肌肉细胞诱导成iPS细胞的过程发生了基因重组，且两种细胞的基因有所差别 B．将上述转录因子导入肌肉细胞中所需的工具酶有限制酶、DNA连接酶和运载体 C．实验中逆转录病毒作为转录因子的载体，必须通过显微注射法导入肌肉细胞中 D．可以利用镰状细胞贫血患者自身体细胞培养的iPS细胞治疗自身该疾病 【答案】A 【分析】分析题图：图示表示将4个关键基因移植入已分化的体细胞中并表达，使这个细胞成为具有类似千细胞的诱导多能干细胞（iPS细胞）。图中①②③表示细胞分化，其实质是基因的选择性表达。用该技术得到的新生器官替换供体病变器官，属于自体移植，不发生免疫排斥反应，这可以大大提高器官移植成功率。 【详解】A、将Oct3/4，Sox2，c-Myc和K1f4四种转录因子通过逆转录病毒导入肌肉细胞诱导成iPS细胞的过程发生了，发生基因重组，两种细胞的基因有所差别，A正确； B、将目的基因导入受体细胞需要用到的工具酶是限制酶和DNA连接酶，运载体不属于酶，B错误； C、使用逆转录病毒作为转录因子的载体可直接导入受体细胞，无须再使用显微注射法，C错误； D、镰状细胞贫血患者自身体细胞发生基因突变，无法行使正常功能，D错误。 故选A。 9．我国科学家体外诱导食蟹猴胚胎干细胞，形成了类似囊胚的结构（类囊胚），为研究灵长类胚胎发育机制提供了实验体系（如图）。相关叙述错误的是（    ）    A．食蟹猴胚胎干细胞形成类囊胚的细胞学基础是细胞增殖和细胞分化 B．该过程中没有体现出动物细胞的全能性 C．利用胚胎分割技术处理类囊胚得到大量个体提高了物种的多样性 D．类囊胚可应用在药物安全性、再生医学等领域 【答案】C 【分析】题图分析，该过程利用胚胎干细胞创造出了类胚胎结构，并在体外培养至类囊胚时期，将类囊胚移植进雄猴体内后，成功引起了雌猴的早期妊娠反应有可能会产生新生个体，该过程属于无性生殖。 【详解】A、食蟹猴胚胎干细胞培育至类囊胚，细胞学基础是细胞增殖和细胞分化，A正确； B、该过程中由胚胎干细胞培育至类囊胚，未将胚胎干细胞培育成完整个体，没有体现出动物细胞的全能性，B正确； C、利用胚胎分割技术处理类囊胚得到的个体遗传物质相同，不能提高物种多样性，C错误； D、类囊胚为研究灵长类胚胎发育机制提供了实验体系，可应用在药物安全性、再生医学等领域，D正确。 故选C。 10．诱导多能干细胞（iPS细胞）是在外源转录因子的作用下，将已分化的体细胞重编程，获得的类似于胚胎干细胞的多能性干细胞，能分化为多种类型的细胞，在再生医学上有巨大的潜力。其制备及分化过程如图所示，下列说法错误的是（　　）    A．iPS 细胞诱导分化后，可用于治疗1型糖尿病 B．外源转录因子可激活与多能性相关基因的表达 C．过程②③产生了特定的细胞，都属于细胞分化 D．避免了临床使用胚胎干细胞所面临的伦理争议 【答案】C 【分析】诱导多能干细胞（iPS细胞）类似于胚胎干细胞，属于未分化的细胞。 【详解】A、iPS 细胞诱导分化后，可分化成胰岛B细胞，进而分泌胰岛素，从而可用于治疗1型（胰岛素缺乏型）糖尿病，A正确； B、外源转录因子进入细胞，将已分化的体细胞重编程，可激活与多能性相关基因的表达，B正确； C、过程③产生了特定的细胞，属于细胞分化，而过程②获得的多能干细胞（iPS细胞）类似于胚胎干细胞，不属于细胞分化，C错误； D、诱导多能干细胞（iPS细胞）可来自患者的成纤维细胞，避免了临床使用胚胎干细胞所面临的伦理争议，D正确。 故选C。 二、非选择题 11．科学家借助载体将特定基因导入小鼠成纤维细胞，获得了类似胚胎干细胞的诱导多能干细胞（简称iPS细胞），并用iPS细胞治疗了小鼠的一系列疾病。请回答下列相关问题： (1)从小鼠体内获得的成纤维细胞进行的初次培养称为 。培养该细胞一般使用 （填“固体”或“液体”）培养基，培养基通常放置在（CO2培养箱中培养，CO2的主要作用是 。 (2)为了将特定基因导入小鼠成纤维细胞，需构建基因表达载体，这一过程中常用的工具酶是 和 。 (3)iPS细胞能治疗一系列疾病是因为其有很强的细胞全能性，细胞全能性是指 。与异体器官移植技术相比，用病人iPS细胞诱导形成的器官进行移植所具有的优点是 。 【答案】(1) 原代培养 液体 维持培养液的pH (2) 限制性内切核酸酶（限制酶） DNA连接酶 (3) 细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体（有机体）或分化成其他各种细胞的潜能（和特性） 可避免免疫排斥反应 【分析】动物细胞培养需要满足以下条件：（1）充足的营养供给--微量元素、无机盐、糖类、氨基酸、促生长因子、血清等；（2）适宜的温度：36.5℃±0.5℃；适宜的pH：7.2～7.4；（3）无菌、无毒的环境：培养液应进行无菌处理。通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染。此外，应定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害；（4）气体环境：95%空气+5%CO2，O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。 【详解】（1）动物组织经处理后的初次培养称为原代培养，将分瓶后的细胞培养称为传代培养；从小鼠体内获得的成纤维细胞进行的初次培养称为原代培养，培养该细胞一般使用液体培养基，培养基通常放置在CO2培养箱中培养，CO2的主要作用是维持培养液的pH。 （2）基因工程的常用工具是限制酶、DNA连接酶和载体，了将特定基因导入小鼠成纤维细胞，需构建基因表达载体，这一过程中常用的工具酶是限制性内切核酸酶（限制酶）和DNA连接酶。 （3）细胞经分裂和分化后，仍然具有产生完整生物体（有机体）或分化成其他各种细胞的潜能（和特性）称为细胞全能性。与异体器官移植技术相比，用病人iPS细胞诱导形成的器官进行移植所具有的优点是可避免免疫排斥反应。 12．PD-1与PD-L1结合后抑制T细胞的活化，使肿瘤细胞实现免疫逃逸。肿瘤细胞可过量达PD-L1来逃避免疫系统的“追杀”。请回答下列问题：    (1)健康人的体温调节主要是通过 调节共同实现的。肿瘤细胞治疗期间可能引起患者发热，很多证据表明，神经、内分泌、免疫系统之间通过 分子存在着相互调节。 (2)引起细胞癌变的原因可能是 基因的突变或过量表达而导致相应蛋白质活性过强。据图推测，PD-L1抗体治疗癌症的机理是 。 (3)人乳头瘤病毒（HPV）的反复持续感染是导致宫颈癌的主要原因，为探究HPV治疗性疫苗联合PD-L1抗体对宫颈癌肿瘤模型小鼠的治疗作用，科研人员进行如下实验： ①构建皮下宫颈癌肿瘤模型小鼠，将小鼠随机均分为4组，相关处理如表。 ②观察模型小鼠的肿瘤生长情况，一段时间后检测结果如表。 组别 材料 处理方式 实验结果 肿瘤组织内细胞毒性T细胞占比 肿瘤体积 1 模型小鼠 ?____________ + +++++ 2 模型小鼠 ?____________ +++ ++ 3 模型小鼠 HPV治疗性疫苗 +++ +++ 4 模型小鼠 HPV治疗性疫苗和PD-L1抗体 +++++ - 注：“+”越多表示相对值越大，“-”表示无。 表中组别1、2的处理方式分别为 、 。综合分析实验结果说明 。 【答案】(1) 神经调节和体液(神经-体液) 信息(信号) (2) 原癌 PD-L1抗体与PD-L1的结合，阻断了PD-1和PD-L1结合，从而解除肿瘤细胞对T细胞活化的抑制 (3) (适量的)生理盐水 PD-L1 抗体 单独使用HPV治疗性疫苗和PD-L1抗体可以有效抑制小鼠肿瘤的生长，并且二者联合作用时抑制作用 更加显著 【分析】细胞癌变的根本原因是原癌基因和抑癌基因发生基因突变。细胞癌变与原癌基因和抑癌基因发生基因突变有关，癌细胞具有的特征有：无限增殖、形态结构发生显著变化细胞膜上的糖蛋白减少、细胞之间的黏着性降低、易在体内分散转移。 【详解】（1）健康人的体温调节既有下丘脑体温调节中枢的参与，也有甲状腺激素等参与，故属于神经-体液调节；肿瘤细胞治疗期间可能引起患者发热，很多证据表明，神经、内分泌、免疫系统之间通过神经递质、激素和细胞因子等信息分子存在着相互调节。 （2）细胞癌变的根本原因是原癌基因和抑癌基因发生基因突变，其中原癌基因基因的突变或过量表达而导致相应蛋白质活性过强会引发细胞癌变；据图推测，PD-L1抗体治疗癌症的机理是：PD-L1抗体与PD-L1的结合，阻断了PD-1和PD-L1结合，从而解除肿瘤细胞对T细胞活化的抑制。 （3）分析题意，本实验目的是探究HPV治疗性疫苗联合PD-L1抗体对宫颈癌肿瘤模型小鼠的治疗作用，实验的自变量是PD-L1抗体和HPV的有无，由于3和4组分别是HPV治疗性疫苗、HPV治疗性疫苗和PD-L1抗体，两组的肿瘤组织内细胞毒性T细胞占比分别是+++、+++++、而肿瘤体积第4组最小，实验设计应遵循对照与单一变量原则，结合肿瘤组织内细胞毒性T细胞占比及肿瘤体积可推断，第1组和第2组的处理方式是(适量的)生理盐水、PD-L1 抗体；综合分析实验结果说明：单独使用HPV治疗性疫苗和PD-L1抗体可以有效抑制小鼠肿瘤的生长，并且二者联合作用时抑制作用 更加显著。 13．在免疫学、传染病、癌症生物学和再生医学等领域的研究中，免疫缺陷小鼠已经成为十分重要的模型工具。某科研小组计划利用CRISPR/Cas9 基因组编辑系统定向敲除基因来培养免疫缺陷小鼠。CRISPR/Cas9 基因组编辑系统由向导RNA(sgRNA)和Cas9 蛋白组成，向导RNA识别并结合靶基因DNA，Cas9蛋白切断双链DNA 形成两个末端。这两个末端通过“断裂修复”重新连接时通常会有个别碱基对的插入或缺失，从而实现基因编辑。回答下列问题： (1)利用基因工程敲除小鼠的 基因需要如下操作，第一步：根据 的已知序列设计对应的片段；第二步：构建含有对应 片段的表达载体和 蛋白基因的表达载体；第三步：将上述两种表达载体的体外转录产物和 导入小鼠的 细胞。 (2)体外培养获得的敲除了 基因的胚胎需要移植到受体子宫内发育成个体，外来胚胎能在受体子宫内存活的理论基础是 。 (3)若想要获得遗传背景完全相同的免疫缺陷小鼠，可以通过 技术获得小鼠，该技术属于 （填“无性生殖”或“有性生殖”），该技术的操作对象一般是 时期的胚胎。 【答案】(1) 基因 受精卵 (2)受体子宫一般不会对外来胚胎产生免疫排斥反应 (3) 胚胎分割 无性生殖 桑葚胚或囊胚 【分析】基因工程技术的基本步骤包括目的基因的获取；基因表达载体的构建；将目的基因导入受体细胞；目的基因的检测与鉴定。 【详解】（1）CRISPR/Cas9基因组编辑中向导RNA识别并结合靶基因DNA，所以这个向导RNA 序列需要根据要编辑的基因来设计，即根据基因的已知序列设计sgRNA 对应的DNA片段；接下来构建含有sgRNA对应DNA片段的表达载体和Cas9 蛋白基因的表达载体后，将上述两种表达载体的体外转录产物Cas9mRNA和sgRNA 导入小鼠的受精卵细胞。 （2）体外培养获得的敲除了基因的胚胎需要移植到受体子宫内发育成个体，外来胚胎能在受体子宫内存活的理论基础是受体子宫一般不会对外来胚胎产生免疫排斥反应。 （3）通过胚胎分割可以获得遗传背景完全相同的免疫缺陷小鼠，该技术属于无性生殖，该技术的操作对象一般是桑葚胚或囊胚。 14．iPS细胞（诱导多能干细胞）与ES细胞非常相似，在再生医学、药物安全性与有效性检测等领域有巨大的应用前景。下图展示了体细胞重编程为iPS细胞的过程，请分析回答相关问题： (1)ES细胞的医疗应用前景不如iPS细胞的主要原因是：①ES细胞 ，因而限制了它的应用；②iPS细胞可以来源于 ，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应。 (2)图中ES细胞培养体系是根据细胞需要严格配制的，称为 培养基，由于人们对细胞所需的营养物质尚未全部研究清楚，还需要加入血清等成分。 (3)诱导iPS细胞定向分化为生殖细胞可用于治疗不孕症等，但如果该技术使用不当，可能带来一系列伦理问题，请举1例： 。 (4)由体细胞重编程为iPS细胞，类似于植物组织培养的 过程。iPS细胞的体外分化潜能表现为： 。 【答案】(1) 必须从胚胎中获取，涉及伦理问题 病人自身的体细胞 (2)合成 (3)培育“单亲”婴儿、“设计”婴儿等 (4) 脱分化 具有分化为动物体内任何类型的细胞，并进一步形成机体所有组织和器官甚至个体 【分析】胚胎干细胞 （1）来源：哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，来源于早期胚胎或从原始性腺中分离出来。 （2）特点：具有胚胎细胞的特性，在形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上，具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。另外，在体外培养的条件下，可以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。 （1） ①哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，来源于早期胚胎或从原始性腺中分离出来，涉及伦理问题，因而限制了它的应用；②iPS细胞可以来源于病人自身的体细胞，将它移植回病人体内后，理论上可以避免免疫排斥反应。 （2） 合成培养基是根据细胞需要严格配制而成的，动物细胞培养所用的合成培养基中通常需加入血清等天然成分，以保证动物细胞营养所需。 （3） 若诱导iPS细胞定向分化为生殖细胞，培育“单亲”婴儿、“设计”婴儿等，可能会带来一系列伦理问题。 （4） 体细胞转变为iPS细胞，即从高度分化的细胞形成分化程度低的细胞，过程类似于植物组织培养中的脱分化过程。iPS细胞具有分化为动物体内任何类型的细胞，并进一步形成机体所有组织和器官甚至个体的能力与ES细胞非常相似。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！11 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$