版高中生物 第1章 生物科学与健康 第3节 人体的器官移植学案 新人教版选修2.docx

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版高中生物第1章生物科学与健康第3节人体的器官移植学案新人教版选修2

第3节　人体的器官移植

[课程目标]·导航

1.概述器官移植的科学研究和临床实践的历史。

2.评述器官移植在一些重大疾病救治中的突出贡献。

3.关注供体器官短缺问题，认同解决这个问题的个人社会责任，以及制定相关法律规范的必要性。

4.描述组织工程技术在解决供体器官短缺问题方面的前景。

知识点1　器官移植的历史档案

[知识梳理]

1.幻想阶段

相传公元前200年左右，名医扁鹊曾给两个病人进行了心脏移植。

2.实验研究阶段

移植后的器官需要有血液供应才能成活，因此血管吻合技术是器官移植首先需要跨越的障碍；如何克服免疫排斥反应，是器官移植需要跨越的巨大障碍。

3.进入临床阶段

避免或减弱免疫排斥反应是移植成功的关键；进行器官移植后使用全身免疫抑制剂抑制排斥反应，可以延长移植器官的存活期。

4.临床发展阶段

1978年新一代强有力的免疫抑制剂环孢素A问世，使器官移植成功率迅速提高。

思考：

器官移植的最大障碍是免疫排斥反应，为克服免疫排斥反应，最好的器官移植供体是什么？

提示：

同卵双胞胎。

[活学活用]

下列器官移植经历的阶段正确的是（　　）

A.幻想阶段、动物实验阶段、进入临床阶段、分子研究阶段

B.幻想阶段、实验研究阶段、进入临床阶段、临床发展阶段

C.理论阶段、实验研究阶段、进入临床阶段、现代发展阶段

D.理论阶段、动物实验阶段、进入临床阶段、临床发展阶段

解析　器官移植共经历了四个阶段，即幻想阶段、实验研究阶段、进入临床阶段、临床发展阶段。

答案　B

[归纳总结]

器官移植的三大障碍

首先是可供移植的人类器官越来越不能满足人类自身的需要。

其次是经费的短缺，严重妨碍着器官移植的发展。

以我国的肝脏移植为例，移植第一年就需要医疗费用30万～40万元，以后服用免疫抑制剂每年需要10万元左右的费用，这无疑会将经济不宽裕的患者拒之门外。

再次，有很多患者因为排斥反应而存活时间不长。

同时，接受移植的患者长期使用免疫抑制剂会导致患恶性肿瘤的几率增加，使生活质量下降。

针对上述问题，现在主要的解决之道有两条：

一是研发更加有效、经济的抗排斥反应药，目前已取得了一些进展。

另一条就是人和动物之间的异种器官移植。

如果它能大规模应用，将彻底解决器官供体不足的现状，并且延长移植器官存活时间。

知识点2　器官移植的实例——肾移植

[知识梳理]

1.成功率

在所有的器官移植中，肾移植是最成功、最稳定的。

2.影响肾移植成功的因素

主要有三个：

手术技巧、供体器官的质量、供体与受体器官的组织相容性。

其中供体与受体器官的组织相容性，即两者细胞表面抗原的相似程度，是器官移植是否成功最关键的因素。

只要供体和受体主要的HLA有一半以上相同，就可以进行器官移植。

为了减轻器官移入后的免疫排斥反应，病人还要长期服用免疫抑制药物。

[活学活用]

下列关于器官移植的说法错误的是（　　）

A.手术的成功关键在于配型相合

B.手术后患者要服用免疫抑制剂，以提高移植器官的成活率

C.免疫抑制剂的应用会使淋巴细胞减少，反而容易患感染性疾病

D.免疫抑制剂主要作用于B细胞

解析　为了减弱免疫反应，器官移植过程中，受体与供体的主要HLA有一半以上相同才可以进行器官移植。

同时要使用免疫抑制剂，以减弱免疫反应，提高异体器官的存活率。

但受体免疫能力的降低，又会增加感染其他疾病的风险。

免疫抑制剂可以影响免疫细胞的增殖与分化，包括B细胞、T细胞等免疫细胞。

答案　D

[归纳总结]

器官移植的实例——肾移植

肾移植是把一个健康的肾脏植入病人右下腹的髂窝内。

因为右侧髂窝的血管较浅，手术时容易与新肾脏血管接驳。

一般多选择髂内动脉进行吻合，如果右髂内动脉管腔内出现动脉硬化、管腔狭小，术后恐血流量不足，亦可以与病人髂外动脉作吻合。

血管吻合后，放开全部阻断血管的血管钳，待新的肾脏供血良好，便逐层缝合腹壁，完成手术。

肾移植并非新肾与旧肾的交换。

肾移植手术能否成功，其影响因素主要有三个：

手术技巧、供体器官的质量、供体与受体器官的组织相容性。

其中供体与受体器官的组织相容性，即两者细胞表面抗原的相似程度，是关系到器官移植是否成功最关键的因素。

细胞表面这种特异性的组织抗原就是白细胞抗原（HLA）。

知识点3　供体器官来源的展望

[知识梳理]

1.灵长类动物作为器官供体

除肾脏外，没有任何一种植入的动物器官在人体内存活超过两周。

2.猪作为器官供体

利用猪的器官作供体器官，必须克服免疫排斥、微生物交叉感染和功能差异三大障碍。

3.利用干细胞和组织工程技术构建人体器官

组织工程是将细胞、三维支架和细胞因子应用于体外组织的再生或体内组织的构建。

思考：

孕妇在分娩后保留脐血，有什么用途？

提示：

脐血中有胚胎干细胞，具有发育的全能性，可以通过组织工程技术培养出自己所需的器官。

[活学活用]

1.骨髓移植是治疗白血病常用的有效方法之一，最主要的原因是移植骨髓中的造血干细胞可在患者体内（　　）

A.正常生长B.增殖并分化成多种细胞

C.分泌抗体D.杀死各种病原菌

解析　考查学生的理解能力。

白血病又称血癌，病人异常白细胞量升高，而正常白细胞、红细胞、血小板产生量减少。

移植骨髓中的造血干细胞可以增殖分化为各种血细胞和淋巴细胞。

答案　B

2.（2016·福州质检）角膜移植手术成功率高的原因是（　　）

A.角膜移植无排斥反应

B.角膜移植不需血管供应营养

C.角膜移植中免疫药物效率高

D.角膜移植中不需低温冷藏器官，技术简单

解析　角膜移植无排斥反应。

答案　A

[归纳总结]

器官移植的分类

（1）自体移植：

器官取自受体自身，如多数烧、烫伤患者的皮肤移植。

（2）同系移植：

器官取自遗传基因与受体完全相同或基本相同的供者，如同卵孪生兄弟、姐妹。

（3）同种异体移植：

器官取自同种但遗传基因有差异的个体，如多数肾移植。

（4）异种移植：

器官取自异种动物，遗传基因相差很大，存在生殖隔离的差异。

[随堂练习]·巩固

1.肾移植手术是否能成功，其影响因素中最关键的是（　　）

A.手术技巧

B.供体器官质量

C.使用免疫抑制药物

D.供体与受体器官的组织相容性

解析　肾移植手术能否成功，其影响因素主要有三个：

手术技巧（如血管是否吻合）、供体器官的质量、供体与受体器官的组织相容性。

其中供体与受体器官的组织相容性是关系到器官移植能否成功最关键的因素。

因HLA在人与人之间有差异性，如果供体与受体的HLA相差太大，受体排斥反应强烈，则移植器官难以成活，但在器官移植中，供体与受体的组织相容性抗原完全一致难以做到，只要供体与受体的主要HLA有一半以上相同就可以进行器官移植，再使用免疫抑制药物，植入器官就可以长期存活。

答案　D

2.（2015·南昌质检）美、英研究人员相继宣布，“去除排斥基因”的猪已经降生。

人们渴望利用这种猪大量“生产”适用于移植手术的器官。

在此之前如果把猪器官移植给人体，人体的免疫系统能识别猪细胞上的X物质，从而发生强烈的排斥反应。

X物质所处的位置和化学成分分别是（　　）

A.细胞膜　类脂

B.细胞膜　糖与蛋白质的复合物

C.细胞核　脱氧核糖核酸

D.细胞质　糖和脂肪的复合物

解析　人体免疫系统能够识别异体细胞的组织相容性抗原，从而发生强烈的免疫排斥反应。

组织相容性抗原位于细胞膜上，化学成分是糖蛋白。

答案　B

3.（2015·银川质检）下列关于器官移植的发展过程的叙述中，不正确的是（　　）

A.器官移植的实验研究阶段解决了血管吻合移植

B.器官移植的实验研究阶段解决了免疫排斥反应

C.器官移植技术进入临床阶段认识到免疫排斥问题，并使用全身免疫抑制剂抑制排斥反应

D.器官移植临床发展阶段免疫抑制剂的发现和应用，才使同种器官移植成功率迅速提高

解析　器官移植的实验研究阶段并没有解决免疫排斥的问题，仍然是一个难题。

答案　B

4.下图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。

请回答：

（1）胚胎干细胞是从动物胚胎发育至________期的内细胞团或胎儿的________中分离得到的一类细胞。

（2）图中分化程度最低的干细胞是________。

在体外培养条件下，培养液中加入________因子，可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化。

（3）在机体内，皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞中基因________的结果。

（4）某患者不能产生正常的白细胞，通过骨髓移植可以达到治疗的目的，骨髓移植的实质是将上图的________细胞移植到患者体内。

（5）若要克隆某种哺乳动物，从理论上分析，上述红细胞、白细胞、皮肤细胞、神经细胞中不能选用作为供体的细胞是成熟的________，其原因是__________________________________________________。

（6）若某药物可抑制肝肿瘤细胞DNA的复制，使用该药物可使肝肿瘤细胞停留在细胞周期的________期。

（7）在制备单克隆抗体过程中的细胞融合阶段，用________细胞与骨髓瘤细胞融合，经多次筛选最终得到能分泌________的杂交瘤细胞。

解析　

（1）胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，囊胚阶段细胞开始分化为内细胞团和滋养层细胞。

（2）图中分化程度最低的干细胞是胚胎干细胞，全能性最高，在体外培养条件下，该种干细胞可诱导分化形成不同类型的组织细胞，但需要在培养液中加入分化诱导因子。

（3）细胞分化是基因选择性表达的结果。

（4）骨髓是人体的造血组织，具有造血功能，骨髓移植的实质是将题图的造血干细胞移植到患者体内。

（5）克隆某种哺乳动物需要供体提供细胞核，而成熟的红细胞没有细胞核，所以不能作为供体。

（6）细胞周期包括分裂间期和分裂期，分裂间期完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。

（7）单克隆抗体制备过程中的细胞融合阶段，用B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，经筛选最终得到能分泌一种特异性抗体的杂交瘤细胞。

答案　

（1）囊胚　原始性腺

（2）胚胎干细胞　分化诱导

（3）选择性表达

（4）造血干

（5）红细胞　成熟的红细胞中无细胞核

（6）间

（7）B淋巴　特异性抗体

[课时作业]·达标

一、选择题

1.我国器官移植领域已步入哪一阶段（　　）

A.空白B.临床试验

C.临床应用D.临床技术改良

解析　目前我国在器官移植领域已步入临床应用阶段。

答案　C

2.组织相容性抗原（　　）

A.由核酸组成

B.是位于细胞表面的

C.它能被浆细胞识别

D.不引起移植物抗宿主反应

解析　组织相容性抗原是每个人细胞表面都带有的一组与别人不同的特异性抗原（简称HLA），就是白细胞抗原。

如果将他人的器官移植到某个人身上，这个人的免疫系统就会认出“非己”成分而加以排斥。

答案　B

3.肾移植手术中，供体肾脏移植入受体腹腔后，必须和哪些结构相吻合（　　）

①髂动脉　②髂静脉　③输尿管　④尿道

A.①②③B.①②④

C.②③④D.①③④

答案　A

4.器官移植的成功，必须有各种成熟的技术作保证，下列哪项技术不是器官移植所必需的（　　）

A.克隆技术

B.血管吻合技术

C.低温保存技术

D.免疫抑制剂的开发利用

解析　血管吻合技术可使供体和受体供血主干吻合，是实现血流再通的前提；低温保存技术是保持离体器官长时间存活的技术；免疫抑制剂的使用大大提高了同种异体器官移植成活的几率；克隆技术可以为解决供体短缺问题提供克隆器官，但不是器官移植所必需的。

答案　A

5.取一只小鼠的皮肤，分别移植到切除和不切除胸腺的幼年小鼠的身上，切除胸腺小鼠的皮肤移植更容易成功，这个实验结果说明对异体皮肤排斥起重要作用的是（　　）

A.造血干细胞B.T淋巴细胞

C.B淋巴细胞D.吞噬细胞

解析　器官移植的最大障碍是免疫排斥，免疫排斥中起主要作用的是效应T细胞。

效应T细胞是由T淋巴细胞和记忆细胞分化而来的。

答案　B

6.美国杜克大学医疗中心的一个研究小组曾在《科学》杂志上撰文透露，他们利用成年猪的动脉血管细胞和能够模拟胚胎环境的新型生物反应器，成功地在实验室里培养出新的动脉血管。

这种血管的外形和功能都与真的血管一样。

这一研究成果是生物组织培养工程领域的重大进展。

下列关于以上技术的叙述中，不正确的是（　　）

A.以上技术属于“克隆”

B.这项技术中可能要利用去核卵细胞

C.这项技术的关键是激发血管细胞的“全能性”

D.这项技术的关键是激发血管细胞发育成血管的潜能

解析　这项技术只是促进血管细胞的有丝分裂，没有把血管细胞培养成一个完整的个体，所以不能激发血管细胞的全能性。

答案　C

7.下列关于“人耳鼠”的叙述，不正确的是（　　）

A.用聚羟基乙酸做成人耳廓的模型支架

B.牛的软骨细胞在模型支架上增殖生长

C.应用了细胞和组织培养技术

D.具有完整人耳器官的功能

解析　“人耳鼠”是用聚羟基乙酸做成人耳廓的模型支架。

在支架上培养牛的软骨细胞，牛的软骨细胞在模型支架上能增殖生长。

答案　D

8.在器官移植中，双胞胎间或兄弟姐妹间自愿捐献的器官移植成功率高、免疫排异反应小，其原因是（　　）

①同卵双胞胎有共同的遗传物质来源，其组织相容性抗原的特异性相同，排斥反应小　②兄弟姐妹有相近的基因，组织相容性抗原相近，移植后排斥反应较小　③同父母的兄弟姐妹和同卵双胞胎的个体容易协商，愿意捐献器官　④兄弟姐妹间的器官可以相互代替

A.①②B.①③

C.②③D.③④

解析　在同种异体器官移植中，由于同卵双胞胎的遗传物质基本一致，所以其组织相容性抗原基本一致，排斥反应最小；兄弟姐妹有共同的遗传物质来源，基因相近，组织相容性抗原相近，产生的排斥反应小，更容易成活，因此最好的供体来自亲属。

答案　A

9.2004年10月17日日本《读卖新闻》报道，2004年4月和7月日本京都大学附属医院先后两次通过胰岛细胞移植治愈了一名Ⅰ型糖尿病女性患者。

该女性患者治愈的检查指标和出院后一段时间内还需服用的药物分别是（　　）

A.糖和胰岛素

B.胰岛素和脱过敏药

C.血糖和免疫抑制剂

D.血糖和胰岛血糖

解析　胰岛细胞移植是将他人的胰岛细胞移植到患者体内，属于异体移植，所以会产生免疫排斥反应，需要服用免疫抑制剂。

同时，需要定期测血糖，来确定移植后的胰岛细胞是不是在正常发挥作用。

答案　C

10.解决器官移植中排斥反应的途径是免疫抑制药物的使用，下列说法错误的是（　　）

A.药物作用于供体器官，使其抗原性降低

B.药物作用于受体免疫系统，使机体免疫机能降低

C.药物需长期使用

D.药物的使用可导致患者易受到病原体感染而发病

解析　免疫抑制药物使免疫系统变得“迟钝”。

答案　A

11.现在有一个婴儿在出生后医院为他保留了脐带血，在以后他生长发育过程中如果出现了某种难治疗的疾病，就可以通过脐带血中的干细胞来为其治病。

下列说法正确的是（　　）

A.用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病，需要激发细胞的所有全能性

B.用脐带血中的干细胞能够治疗这个孩子所有的疾病

C.如果要移植用他的干细胞培育出的器官，需要用到动物细胞培养技术

D.如果要移植用他的干细胞培育出的器官，应该长期给他使用免疫抑制药物

解析　脐带血中含有可以重建人体造血和免疫系统的造血干细胞，可用于造血干细胞移植，治疗多种血液系统疾病和免疫系统疾病，但不能治疗所有的疾病。

以自身脐带血中的干细胞培育的器官移植时，较少有排斥反应，不需要服用免疫抑制剂。

答案　C

二、非选择题

12.白血病是一种死亡率极高的病症。

在儿童的恶性肿瘤发病率中，白血病居第一位。

白血病是由造血干细胞增殖分化异常而引起的恶性增殖性疾病，它不仅影响骨髓及整个造血系统，还侵犯身体其他器官。

目前能根治白血病的唯一方法是进行造血干细胞移植。

请回答下列问题。

（1）造血干细胞的三种来源是________、________和________。

（2）当前治疗白血病的首选方法是__________________。

但在没有亲缘关系的骨髓中其配型相合的仅有万分之一，在同胞兄弟姐妹中也仅有25%的概率，试简述其原因。

__________________________________________________

__________________________________________________。

（3）随着临床医学的进步，造血干细胞移植技术越来越成熟，从________中提取分离造血干细胞的方法，将得到更广泛的应用。

解析　造血干细胞主要来源有骨髓、外周血和脐带血。

白血病是恶性疾病，目前根治白血病的唯一方法是进行造血干细胞移植，其中骨髓移植是首选方法。

同胞兄弟姐妹中骨髓匹配的几率也只有25%，因为每个人的细胞表面都带有一组与别人不同的组织相容性抗原（即人类白细胞抗原，简称HLA），从父母那里遗传得到，根据基因的自由组合原理，有多种不同的结合方式。

答案　

（1）骨髓　外周血　脐带血

（2）骨髓移植　每个人的细胞表面都带有一组与别人不同的组织相容性抗原（即人类白细胞抗原，简称HLA），如果将别人的器官或组织移植到病人身上，病人的免疫系统会认出这是“非己”成分而加以排斥

（3）外周血或脐带血

13.某种哺乳动物的心脏形状、大小很像人的心脏，有可能成为人体器官移植的重要来源，但会导致人体的强烈排斥，这主要是因为该动物有一对纯合的基因（AA）能表达GT酶，从而使细胞表面具有一种多糖类物质。

人体能够识别该多糖类物质，从而确定该心脏是外来的异种器官。

经过科学家多年努力，目前得到了编码GT酶的一对基因中有一个丧失表达功能的一些新型个体（Aa）。

请回答下列问题。

（1）人体对该动物心脏的排斥，是人类________系统作用的结果，其本质是人体的________与该动物的________相互作用。

（2）上述新型个体能否作为人体器官移植的来源？

为什么？

_________

_________________________________________

__________________________________________________。

（3）今后用常规的杂交方法能否获得GT酶一对基因都丧失表达功能的个体？

说明理由。

__________________________________________________

__________________________________________________。

解析　医学上把用正常的器官置换丧失功能的器官，以重建其生理功能的技术叫器官移植。

由于每个人的细胞表面，都带有一组与别人不同的组织相容性抗原，如果将他人或其他动物的器官移植到病人身上，病人的免疫系统就会认出“非己”成分而加以排斥。

其本质是人体的抗体与异己的抗原相互作用。

器官移植的成败，主要取决于供体、受体的组织相容性抗原是否一致或相近，题目中的新型个体（Aa）控制GT酶的基因中仍有一个A具有表达功能，会产生抗原——多糖类物质，与人体的抗体发生免疫排斥反应，因此该个体不能作为人体器官移植的来源，但是，用常规杂交的方法，Aa×Aa→AA、Aa、aa，得到的aa即为GT酶的一对基因都丧失表达功能的个体。

答案　

（1）免疫　抗体　抗原　

（2）不能。

因为该新型个体控制GT酶的一对基因中仍有一个具有表达功能　（3）能。

因为现有新型个体的一对GT酶基因中，有一个丧失表达功能，所以杂交的后代会出现一对GT酶基因都丧失表达功能的个体

14.下图表示人体代谢废物的产生以及排出体外的途径。

请根据图回答问题。

（1）（多选）人体中，能够完成与A细胞相同的生理过程的细胞有________（填序号）。

A.皮肤的表皮细胞B.肌细胞

C.成熟的红细胞D.肝细胞

（2）B细胞所示的过程主要发生在人体的________（填序号）。

A.肝脏B.膀胱

C.肾脏D.小肠

（3）氨对细胞有毒，必须迅速排出。

若人体双侧肾脏衰弱，导致代谢废物不能及时排出，就会危及生命。

治疗方法之一是血液透析。

过程如上图所示：

患者的血液从动脉输出到透析仪，在中空纤维中向一侧流动，透析液的水溶液在中空纤维外，相反方向流动。

血液中的水分子、废物通过血液透析膜（中空纤维壁）进入到透析液中，透析后的血液通过病人的静脉血管回到病人的体内。

①人工制成的血液透析膜具有________性；为了防止某些盐类等有用的物质随着废物离开血液，透析液中的酸碱度和渗透压应与________中的基本相同。

②使用后的透析液成分与使用前相比，主要增加了__________

________________________________________

__________________________________________________。

（4）要从根本上解决尿毒症病人的痛苦，就必须进行肾移植。

肾移植手术能否成功的影响因素是什么？

__________________________________

__________________________________________________，

最关键因素是什么？

__________________________________

__________________________________________________

__________________________________________________。

答案　

（1）BD　

（2）A　（3）①选择透过　血浆　②尿素　（4）手术技巧、供体器官的质量、供体与受体器官的组织相容性　供体与受体器官的组织相容性

15.下图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程，请据图作答。

（1）它属于哪项生物工程？

_____________________________。

（2）科学家为何要将患者的体细胞的细胞核植入去核的卵细胞中，而不直接用体细胞进行细胞培养？

__________________________________

__________________________________________________。

（3）已知有耳垂（A）对无耳垂（a）是显性的。

若图中患者是无耳垂（aa）的，提供卵细胞的女性是有耳垂（Aa）的，则核移植后得到的细胞所培育出的人耳是否有耳垂？

________。

（4）按上述方法克隆的器官在移植方面的主要优点是

__________________________________________________；

其原因是__________________________________________________。

解析　“治疗性克隆”是和干细胞紧密联系在一起的。

干细胞是机体中保留的未成熟细胞，具有再分化形成其他细胞和组织的潜力。

它包括全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。

利用细胞核移植获取干细胞，并将其培养成移植用的细胞、组织或器官来治疗疾病就是治疗性克隆，可克服免疫排斥反应。

答案　

（1）细胞工程　

（2）体细胞核在体细胞中不能表现全能性，而卵细胞可以给它提供表现全能性的环境　（3）没有（无耳垂）　（4）没有免疫排斥反应　它们的组织相容性抗原（或HLA）相同，都是由同一套基因表达而来的