最近美国和日本的两个研究小组利用基因重新编排技术，成功地将人体皮肤细胞改造成了几乎可以和胚胎肝细胞相媲美的“类胚胎干细胞”，被认为是生物学领域的一个重大突破。
【正确答案】胚胎干细胞潜在的主要应用有：①定向分化成功能性组织或器官用于临床移植治疗重大疾病；②定向分化为特定细胞用于药物筛选；③体内无法进行的胚胎发育研究。
【答案解析】
问答题
这种“类胚胎干细胞”同胚胎干细胞相比有何不同?可望解决目前胚胎干细胞研究及应用中的哪些问题?
【正确答案】“类胚胎干细胞”同胚胎干细胞不同之处有：①来源不同：胚胎干细胞来自胚胎发育至囊胚期的内部细胞团，而类胚胎干细胞来自工程化的体细胞；②培养条件不同：人胚胎干细胞需要饲养层细胞才能维持其全能性，类胚胎干细胞不需要；③分化潜力不同：目前尚缺乏足够的证据显示类胚胎干细胞具有胚胎干细胞同等的全能分化能力；④类胚胎干细胞含有病毒载体成分，产生新的安全问题；⑤其他不同之处若有道理可适当给分。可望解决的问题：①伦理道德问题；②免疫排斥问题；③卵子来源不足问题；④其他问题：若有道理可适当给分。
【答案解析】
问答题
从理论上来说，如果要证明某种细胞具有人胚胎干细胞的全能性，则需要证明该种细胞能分化为人体中所用的细胞种类(有200多种)。这显然是不太现实的，资源和时间都不允许。那么，目前研究人员是如何解决这一问题的，你只要做到什么程度，就可以让人们相信某种细胞具有全能性。
【正确答案】只要证明该种细胞能分化为外胚层、中胚层及内胚层中的至少一种细胞。人类在该领域可望获得越来越多的成就。
【答案解析】
【正确答案】干细胞分化是由于其选择性地表达各自特有的专一性蛋白的结果，从而导致细胞形态、结构与功能的差异。如鸡的输卵管细胞合成卵清蛋白，成红细胞合成β-珠蛋白，通过Southern blot可在两种细胞中均检测到卵清蛋白基因和β-珠蛋白基因，但Northern blot发现仅在输卵管细胞中合成卵清蛋白，成红细胞中合成β-珠蛋白。组合调控可启动不同类型细胞的分化，在各类蛋白中往往存在一种起决定作用的调节蛋白，如MyoD是一种在成肌细胞分化为骨骼肌细胞过程中的关键性调控蛋白。
【答案解析】
问答题
请设计实验来证明已分化的动、植物细胞仍具有全能性。
【正确答案】动物的多利羊实验，植物的组织培养方法可以证明已分化的动、植物细胞仍具有全能性。
【答案解析】
问答题
什么是干细胞?请概述干细胞的类型和功能，并简要叙述干细胞的研究意义和前景。
【正确答案】动物细胞特别是高等动物细胞胚胎的发育细胞逐渐丧失了发育成整个完整个体的能力，仅具有分化成有限细胞类型及构建组织的潜能，这种潜能称为多潜能性。具有多潜能性的细胞称为干细胞(stem cell)。按照分化潜能的大小干细胞分为全能干细胞、多能干细胞和单能干细胞。按照分化的方向，干细胞又可分为胚胎干细胞、造血干细胞等。 干细胞的用途十分广泛，涉及医学的多个领域。目前，科学家已经能够在体外鉴别、分离、纯化、扩增和培养人体胚胎干细胞，并以这样的干细胞为“种子”，培育出一些人的组织器官。干细胞及其衍生组织器官的广泛临床应用，将产生一种全新的医疗技术，也就是再造人体正常的甚至年轻的组织器官，从而使人能够使用上自己的干细胞培养出来的新的组织器官，来替换自身病变的或衰老的组织器官。
【答案解析】
问答题
何为细胞、细胞核全能性?如何用实验证明，有何意义?
【正确答案】细胞全能性是指细胞如受精卵一样，具有经过分裂、分化形成各种组织和细胞，最终发育成一个完整的个体的能力。细胞核全能性则指细胞虽不具备发育成一个完整个体的能力，但是当将其细胞核通过核移植等方法导入去核的卵细胞或受精卵，经过受体卵细胞质的诱导去分化、体细胞核和受体卵细胞质共同作用，依然可能发育成一个完整的个体。细胞全能性最有利的证据是植物细胞的组织培养，而动物的终端分化的体细胞还没能证明有全能性。细胞核全能性最著名的证明是克隆羊多莉的诞生。细胞和细胞核全能性的证明具有重要的意义。比如，在植物育种方面，组织培养技术可以快速、大量地产生植物幼苗，既保证了幼苗的品质，而且还节约了可以作为粮食的种子，组织培养技术是一项经济高效的农业新科技。动物细胞和细胞核的全能性如果得到清晰的研究，可以培养出人造器官，为需要进行器官移植的病人带来希望。细胞(核)全能性的应用还有很多。
【答案解析】
问答题
什么是干细胞，围绕干细胞有哪些研究热点及其应用前景?
【正确答案】干细胞是指一类具有自我更新能力和产生分化后代这两种基本特征的细胞，可分为两类：一类是胚胎干细胞(ES)和胚胎生殖细胞(EG)，另一类是成体干细胞。 1999年12月，Science杂志公布了当今世界科学发展的评定结果，干细胞的研究成果名列十大科学进展榜首。胚胎干细胞研究的科学价值在于其诱人的应用前景。如果最终能够成功诱导和调控胚胎干细胞的分化与增殖，将对胚胎干细胞的基础研究和临床应用带来积极的影响，使之有可能在以下领域发挥重要作用。①揭示人及动物的发育机制及影响因素：生命最大的奥秘便是人是如何从一个细胞发展为复杂得不可思议的生物体的。②药学研究方面：胚胎干细胞系可分化为多种细胞类型，又是能在培养基中不断自我更新的细胞来源。胚胎干细胞有望在短期内就能体现的优势在于药物筛选中。③细胞替代治疗和基因治疗的载体：胚胎干细胞最诱人的前景和用途是生产组织和细胞，用于“细胞疗法”，为细胞移植提供无免疫原性的材料。任何涉及丧失正常细胞的疾病，都可以通过移植由胚胎干细胞分化而来的特异组织细胞来治疗。干细胞技术的最理想阶段是希望在体外进行“器官克隆”以供病人移植。如果这一设想能够实现，将是人类医学中一项划时代的成就，它将使器官培养工业化，解决供体器官来源不足的问题；使器官供应专一化，提供病人特异性器官。人体中的任何器官和组织一旦出现问题，可像更换损坏的零件一样随意更换和修理。
【答案解析】
问答题
何谓细胞分化?为什么说细胞分化是基因选择性表达的结果?
【正确答案】细胞分化是指在个体发育中由一种相同的细胞类群经细胞分裂后逐渐在形态、结构和功能上形成稳定性差异，产生各不相同的细胞类群的过程。 众多的实验表明，细胞的分化是基因选择性表达的结果。例如，分子杂交实验结果表明，鸡的输卵管细胞、成红细胞和胰岛细胞都含有基因组的全套基因，但是输卵管细胞中表达卵清蛋白mRNA、成红细胞中表达珠蛋白mRNA和胰岛细胞中表达胰岛素mRNA。这些实验结果说明，不同类型的细胞在发育过程中表达一套特异的基因，其产物不仅决定细胞的形态结构，而且执行各自的生理功能。
【答案解析】
【正确答案】组织特异性基因通过组合调控而引发表达，即每种类型的细胞分化是由多种调控蛋白共同调控完成的。如果调控蛋白的个数是n，那么调控的组合在理论上就可以启动分化的细胞类型个数为2n。然而在启动细胞分化的各类调控蛋白组合中，其中往往只有一两种起决定性的因子。这样，单一的调控蛋白就有可能启动整个细胞的分化过程。这是一种高效而经济的细胞分化启动机制。复杂的有机体正是通过这一原则的重复运用逐渐完成形态建成的。
【答案解析】
【正确答案】①胞外信号分子对细胞分化的影响。一部分细胞会影响周围细胞使其向一定方向分化，这种作用称为近端组织相互作用。起作用的机制是通过细胞旁分泌产生的信号分子旁泌素来实现的。另一种远距离细胞相互作用对细胞分化的影响则主要是通过激素来调节的。 ②细胞记忆与决定。信号分子的有效作用时间是短暂的，然而细胞可以将这种短暂的作用储存起来并形成长时间记忆。 ③受精卵细胞质的不均一性对细胞分化的影响。卵母细胞中的隐蔽mRNA在卵母细胞中呈不均匀分布，受精后随着受精卵细胞的早期细胞分裂，隐蔽mRNA不均一地分布到子细胞中，从而决定未来细胞分化的命运。 ④细胞间的相互作用与位置效应。改变细胞所处的位置可导致细胞分化方向的改变。例如，脊索细胞的分泌物可诱导靠近脊索的细胞分化形成底板，而远离脊索的细胞则分化形成运动神经元。如果将另一个脊索植入鸡胚中线一侧，则会以同样的方式诱导底板和运动神经元的发育。 ⑤环境对性别决定的影响。例如，有一种龟类在较低温度下全部发育成雄性，而温度提高则全部发育成雌性。 ⑥染色质变化与基因重排对细胞分化的影响。这种情况并不普遍。纤毛虫的营养核中染色体DNA大量丢失，而生殖核中则包含完整的基因组。浆细胞是由胚胎期的B淋巴细胞分化而来的，在这一过程中，B淋巴细胞中的DNA经过丢失与重排的复杂变化从而利用有限的免疫球蛋白基因，在理论上可表达出数百亿种抗体。
【答案解析】
问答题
什么是干细胞?它有哪几种基本类型和各自的基本特征?
【正确答案】分化程度相对较低、具有不断增殖和分化能力的细胞称为干细胞。根据分化的潜能大小，干细胞可以分为多能干细胞和单能干细胞。前者可以分化出多种类型的细胞，后者只能分化出一种类型的细胞。根据来源和分化潜能，干细胞也可以分为胚胎干细胞和成体干细胞。胚胎干细胞具有分化成各种细胞类型的潜能，例如，囊胚期时，囊胚内细胞团的细胞即为胚胎干细胞。成体干细胞分为多能干细胞(如造血干细胞等)和单能干细胞(如神经元干细胞)两类。 人们在干细胞的理论基础之上提出了肿瘤干细胞的概念，即生长不受控制，可以自我更新并多向分化，具有迁移至某些特定组织和排除有毒化学因子能力，在肿瘤组织内数量较少的一群细胞。
【答案解析】
问答题
什么是诱导多能干细胞?试论述其在理论和医学实践中的重要意义。
【正确答案】通过向成纤维细胞中转人几种胚胎干细胞表达的转录因子基因(Oct4，Sox2，c-myc和KLF4)，诱导成纤维细胞转化成的类多能胚胎干细胞，这种细胞称为诱导多能干细胞。诱导多能干细胞推进了细胞重编程机理的研究，加深了对细胞全能性的理解，同时为多能干细胞的临床应用开创了一条新的途径。
【答案解析】
问答题
从PGC到精子的分化过程中，有哪些重要的信号途径是必不可少的?它们如何作用以保证精子的形成?
【正确答案】部分胚外组织的细胞分泌BMP4并作用于邻近细胞，使之分化为PGC(原生殖细胞)的前体，通过信号转导最终分化为PGC，经过增殖、迁移，进入雄性生殖嵴，发育成精原细胞，有丝分裂受到抑制。出生后，有丝分裂重新启动。几天后进行减数分裂形成精子细胞，再通过分化形成成熟的精子。
【答案解析】
问答题
从PGC到卵子的分化过程中，有哪些重要的信号途径是必不可少的?它们如何作用以保证卵子的形成?
【正确答案】部分胚外组织的细胞分泌BMP4作用于邻近细胞，使之分化为PGC(原生殖细胞)的前体，通过信号转导最终分化为PGC，经过增殖、迁移，进入雌性生殖嵴，发育成卵原细胞，并通过有丝分裂增加数目，进入减数分裂Ⅰ并停留在双线期，性成熟后，完成减数分裂Ⅰ进入减数分裂Ⅱ并停留在中期，受精后，排出第2极体。受精卵再进一步发育成胚胎。
【答案解析】
【正确答案】视黄酸(RA)和Cyp26b1的协调作用调控着生殖细胞进入减数分裂。二者都可由生殖嵴细胞合成。 在雄性生殖嵴中，11.5dpc后SRY基因的产物上调Cyp26b1的表达，Cyp26b1保护生殖细胞免受RA影响而不进入减数分裂期。胚胎出生前，雄性生殖嵴的体细胞表达降解RA的酶Cyp26b1，使雄性生殖细胞无法对RA做出应答反应。出生后支持细胞不再表达cyp26b1酶，转而表达RA合成酶，激活stra8的表达，促使雄性生殖细胞进入减数分裂。 在胚胎发育早期的雌性生殖嵴中，Cyp26b1到12.5dpc时(小鼠)已经消失殆尽，随后受RA的作用减数分裂标记基因大量表达，细胞进入减数分裂。在12.5dpc的雌性泌尿生殖嵴中，中肾合成的RA合成酶催化合成RA，中肾分泌的RA通过中肾管进入生殖嵴作用于具有RA受体的雌性生殖嵴中生殖细胞，激活stra8的表达，促使雌性生殖细胞进入减数分裂。
【答案解析】
【正确答案】neurogenin、Delta和Notch基因开始在神经板细胞中都有表达，Delta和Notch的相互作用又会抑制neurogenin的表达。一旦某个细胞表达的Delta多于它的邻居，就会抑制邻居细胞中的Delta的合成，从而解除对自身的抑制，于是该细胞表达neurogenin和neuro D，向神经元分化。这种现象就是神经管细胞分化过程中的旁侧抑制。 在果蝇的神经内胚层，决定向神经细胞方向分化的细胞会上调Notch的配体Delta，Delta会在旁侧细胞中激活Notch的信号途径，导致它们抑制neurogenin促神经分化基因的表达而向表皮细胞方向分化。
【答案解析】
问答题
举例说明BMP分子、Shh分子如何通过浓度梯度来调控细胞分化?
【正确答案】BMP在背侧神经细胞分化中起关键作用。BMP由顶板和神经管外覆盖的外胚层细胞分泌，而顶板对背侧神经细胞分化起决定性作用。BMP诱导的细胞分化具有浓度梯度依赖性。降低BMP浓度，会导致背部感觉神经元减少，并伴有中间神经元增加。 脊索表达Shh，诱导神经管底板形成，底板形成后也开始表达Shh、Shh以浓度依赖的方式对神经管发挥作用。由于距离脊索和底板的距离不同，接受Shh信号的浓度就有所差异，导致神经管不同区域的未分化细胞产生不同的应答，从而走向不同的分化途径。
【答案解析】