转基因动物与克隆(精)复习过程.ppt
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1、转基因动物与克隆(精)第九章第九章 掌握内容掌握内容1 1、转基因动物和克隆动物的概念。、转基因动物和克隆动物的概念。2 2、基因转移的、基因转移的5 5种方法。种方法。3 3、动物克隆技术的基本方法。、动物克隆技术的基本方法。第一节第一节 转基因动物转基因动物一、一、转基因动物的概念转基因动物的概念 将特定的外源基因导入动物将特定的外源基因导入动物受精卵或胚胎,使之稳定整合于受精卵或胚胎,使之稳定整合于动物的染色体基因组并能遗传给动物的染色体基因组并能遗传给后代的一类动物。后代的一类动物。二、二、基因转移的基因转移的5 5种方法种方法:1 1、显微注射法、显微注射法2 2、反转录病毒感染法、
2、反转录病毒感染法3 3、胚胎干细胞法、胚胎干细胞法4 4、电脉冲法、电脉冲法5 5、精子载体导入法、精子载体导入法显微注射法:显微注射法:1、采集受精卵、采集受精卵 2、向受精卵雄性原核注入、向受精卵雄性原核注入 DNA溶液溶液 3、将、将2细胞的受精卵移植到细胞的受精卵移植到 假妊娠雌性小鼠的输卵假妊娠雌性小鼠的输卵 管中管中 4、导入基因的鉴定、导入基因的鉴定 超排卵母鼠超排卵母鼠 公公 鼠鼠 结扎输精管的公鼠结扎输精管的公鼠 母母 鼠鼠(一)一)显微注射产生转基因小鼠显微注射产生转基因小鼠 受精卵受精卵外源基因已外源基因已注入受精卵注入受精卵雄性原核雄性原核 向假孕母鼠人向假孕母鼠人向假
3、孕母鼠人向假孕母鼠人工植入受精卵工植入受精卵工植入受精卵工植入受精卵 可能带有外源基因片段的小鼠可能带有外源基因片段的小鼠假孕母鼠假孕母鼠怀孕母鼠怀孕母鼠体视显微镜体视显微镜倒置显微镜倒置显微镜显微操作系统显微操作系统显微操作图示:显微操作图示:1.用透明质酸酶冲洗输卵管壶腹部,使受精卵与输用透明质酸酶冲洗输卵管壶腹部,使受精卵与输卵管分离,取卵,移入培养皿,在卵管分离,取卵,移入培养皿,在CO2孵箱中培养。孵箱中培养。2.进行显微操作。使用由三维移动臂控制的持卵针进行显微操作。使用由三维移动臂控制的持卵针能稳定吸住卵母细胞,显微注射吸管能准确地调整能稳定吸住卵母细胞,显微注射吸管能准确地调整
4、到与持卵针同一平面并成一直线的位置上,此时可到与持卵针同一平面并成一直线的位置上,此时可对卵母细胞进针。对卵母细胞进针。(持卵针)(持卵针)(穿刺针)(穿刺针)|(持卵针)(持卵针)(穿刺针)(穿刺针)(二)反转录病毒感染法(二)反转录病毒感染法 将外源基因将外源基因DNA插入逆转录病插入逆转录病毒载体;毒载体;通过辅助细胞包装成病毒颗粒通过辅助细胞包装成病毒颗粒,感染胚胎;,感染胚胎;再将感染的桑椹期胚胎导入子再将感染的桑椹期胚胎导入子宫。宫。(三)胚胎干细胞法(三)胚胎干细胞法 (1 1)获取胚胎干细胞()获取胚胎干细胞(ESES细胞);细胞);(2 2)将外源基因导入)将外源基因导入ES
5、ES细胞;细胞;(3 3)获取囊胚期胚胎;)获取囊胚期胚胎;(4 4)将含有外源基因的)将含有外源基因的ESES细胞注入细胞注入囊胚期胚胎的腔内;囊胚期胚胎的腔内;(5 5)将其移植到假孕动物子宫。)将其移植到假孕动物子宫。(四)电脉冲法(四)电脉冲法 利用外界高电压短脉冲使细利用外界高电压短脉冲使细胞膜产生可逆性穿孔,外源性胞膜产生可逆性穿孔,外源性DNA通过此孔可进入细胞。通过此孔可进入细胞。(五)精子载体导入法(五)精子载体导入法 以精子作为外源性以精子作为外源性DNA的载的载体,通过受精作用将外源性体,通过受精作用将外源性DNA导入受精卵。导入受精卵。三、转基因动物的研究概况三、转基因
6、动物的研究概况1 1、19601960年代,将外源基因导入鸡年代,将外源基因导入鸡的卵巢和睾丸,得到性状改变的的卵巢和睾丸,得到性状改变的鸡,估计是转基因鸡。鸡,估计是转基因鸡。2 2、19741974年,美国珍尼斯首次用显年,美国珍尼斯首次用显微注射法获得体细胞有微注射法获得体细胞有SVSV4040病毒病毒DNADNA的小鼠。的小鼠。3 3、19801980年,戈登完善了显微注射年,戈登完善了显微注射技术。技术。4 4、1982 1982年,帕尔米特将大鼠生长激素年,帕尔米特将大鼠生长激素基因结构区融合在基因结构区融合在SMSM(金属巯蛋白基(金属巯蛋白基因(因(MTMT)启动子)中,注射到
7、小鼠受)启动子)中,注射到小鼠受精卵雄性原核内,获得体型似大鼠的精卵雄性原核内,获得体型似大鼠的转基因小鼠。转基因小鼠。5 5、1985 1985年,英国拉尔夫布林斯特研制年,英国拉尔夫布林斯特研制出能生成人类生长激素的转基因猪。出能生成人类生长激素的转基因猪。6 6、1989 1989年,意大利拉维特拉纳运用精年,意大利拉维特拉纳运用精子载体法转移外源性子载体法转移外源性DNADNA,获得,获得PSV2PSV2CATCAT转基因小鼠。转基因小鼠。7 7、我国、我国19801980年代开始转基因动物年代开始转基因动物研究,成功研制出转基因牛、小研究,成功研制出转基因牛、小鼠、猪、羊、兔、金鱼。
8、鼠、猪、羊、兔、金鱼。新进展:新进展:20002000年年1010月,世界首只月,世界首只转基因猴在美国诞生,转基因猴在美国诞生,取名取名“安迪安迪”,这是世,这是世界上首次培育成功转基界上首次培育成功转基因灵长类动物。因灵长类动物。为了能够更有效地研究蝴蝶翅膀的颜色之迷,美国为了能够更有效地研究蝴蝶翅膀的颜色之迷,美国巴法罗大学巴法罗大学(University at Buffalo)(University at Buffalo)的生物学家们近日的生物学家们近日成功地制造出世界上第一只转基因蝴蝶。有意思的是成功地制造出世界上第一只转基因蝴蝶。有意思的是,这只蝴蝶的一些基因是来自水母的。(,这只
9、蝴蝶的一些基因是来自水母的。(20042004年年3 3月月1212日)日)全身散发荧光的转基因鱼全身散发荧光的转基因鱼全身散发荧光的转基因鱼全身散发荧光的转基因鱼四、转基因动物的应用:四、转基因动物的应用:(一)生命现象的基础理论研究:(一)生命现象的基础理论研究:1、发育生物学研究:、发育生物学研究:通过了解基因的表达、关闭和调通过了解基因的表达、关闭和调控,了解调控顺序。控,了解调控顺序。2、遗传学研究、遗传学研究 观察导入的突变基因的表达,了观察导入的突变基因的表达,了解基因结构与功能的关系,还可用于解基因结构与功能的关系,还可用于基因组印迹分析、遗传缺陷的矫正等基因组印迹分析、遗传缺
10、陷的矫正等.(二)医学研究:(二)医学研究:1、心血管疾病研究:、心血管疾病研究:将转脂蛋白和转纤维蛋白溶酶将转脂蛋白和转纤维蛋白溶酶原等作为外源原等作为外源DNA转入动物体内,转入动物体内,建立心血管疾病转基因动物模型。建立心血管疾病转基因动物模型。2、肿瘤学研究:、肿瘤学研究:肿瘤基因肿瘤基因 肿瘤转基因动物模型。肿瘤转基因动物模型。3 3、遗传病研究:、遗传病研究:导入遗传疾病外源基因,制作遗导入遗传疾病外源基因,制作遗传疾病转基因动物模型;导入正常基传疾病转基因动物模型;导入正常基因,弥补基因缺陷所致遗传疾病。因,弥补基因缺陷所致遗传疾病。4 4、免疫学研究:、免疫学研究:用转基因用转
11、基因HBsAGHBsAG小鼠模型研究免疫小鼠模型研究免疫耐受性的问题。耐受性的问题。(三)改良和培育动物新品种:(三)改良和培育动物新品种:使用重组使用重组DNADNA的转基因技术,培育的转基因技术,培育出生长快、产肉、产毛、产奶更多而耗出生长快、产肉、产毛、产奶更多而耗料极少的转基因家畜。料极少的转基因家畜。(四)研制和生产生物活性物质:(四)研制和生产生物活性物质:将具有医学价值的生物活性物质将具有医学价值的生物活性物质(如组织型纤溶蛋白元激活因子,(如组织型纤溶蛋白元激活因子,tPAtPA)导入家畜或家禽的受精卵,从转)导入家畜或家禽的受精卵,从转基因动物的体液如乳汁、血液、尿液、基因动
12、物的体液如乳汁、血液、尿液、腹水中收获基因产物。腹水中收获基因产物。五、转基因疾病动物模型与基因治疗五、转基因疾病动物模型与基因治疗 动物模型动物模型(一)转基因疾病动物模型:(一)转基因疾病动物模型:1 1、病毒性疾病模型:、病毒性疾病模型:(1 1)小儿麻痹病毒受体转基因小鼠)小儿麻痹病毒受体转基因小鼠(2 2)乙型肝炎病毒携带者模型)乙型肝炎病毒携带者模型(3 3)乙型肝炎表面抗原转基因动物)乙型肝炎表面抗原转基因动物 模型模型2 2、肿瘤转基因动物模型、肿瘤转基因动物模型 3 3、代谢疾病转基因动物模型、代谢疾病转基因动物模型(1 1)高歇氏病转基因动物模型)高歇氏病转基因动物模型(2
13、 2)家族性神经多发性淀粉样变)家族性神经多发性淀粉样变(FAPFAP)转基因小鼠)转基因小鼠(二)基因治疗的动物模型:(二)基因治疗的动物模型:将外源生长激素基因导入将外源生长激素基因导入“侏儒侏儒症症”小鼠小鼠个头增大个头增大3 3倍,恢复生育倍,恢复生育能力。能力。左侧为转移了大鼠生长激素基因的小鼠左侧为转移了大鼠生长激素基因的小鼠 1982 1982年,年,Richard Palmiter Richard Palmiter 和和 Ralph Brinster Ralph Brinster 领导领导的一个小组将一个能够被锌调控的的一个小组将一个能够被锌调控的DNADNA元件与大鼠的生长激
14、元件与大鼠的生长激素基因连在一起,并将其注射到了受精了的小鼠胚胎中,素基因连在一起,并将其注射到了受精了的小鼠胚胎中,从而培育出了从而培育出了世界上第一批转基因小鼠。世界上第一批转基因小鼠。这些转基因小鼠这些转基因小鼠长期取食含有足量锌的食物后,就会长得非常大。转基因长期取食含有足量锌的食物后,就会长得非常大。转基因小鼠的出现掀起了遗传学研究的新的浪潮。小鼠的出现掀起了遗传学研究的新的浪潮。19871987年,年,Martin EvansMartin Evans,Oliver Smithies Oliver Smithies 和和 Mario Mario Capecch Capecch 领导的
15、几个研究小组对胚胎干细胞中特定目领导的几个研究小组对胚胎干细胞中特定目标基因进行失活,培育出了标基因进行失活,培育出了第一只基因敲除小鼠第一只基因敲除小鼠。这。这三位科学家因为这项工作在三位科学家因为这项工作在20012001获得了获得了LaskerLasker奖。接奖。接下来,科学家们用同样的技术又培育出了几千只基因下来,科学家们用同样的技术又培育出了几千只基因敲除小鼠。敲除小鼠。第二节第二节 克隆动物克隆动物一、一、克隆动物的概念克隆动物的概念 动物通过体细胞进行的无性生殖(也动物通过体细胞进行的无性生殖(也称无性繁殖)以及由无性生殖形成的基因称无性繁殖)以及由无性生殖形成的基因型几乎完全
16、相同的后代个体组成的群体。型几乎完全相同的后代个体组成的群体。世界卫生组织在关于克隆的非正式声世界卫生组织在关于克隆的非正式声明中定义为:明中定义为:遗传上同一的机体或细胞系(株)的遗传上同一的机体或细胞系(株)的无性生殖。无性生殖。二、二、动物克隆技术的基本方法动物克隆技术的基本方法 (一)胚胎分割(一)胚胎分割 (二)细胞核移植:(二)细胞核移植:1.1.胚胎细胞核移植胚胎细胞核移植 2.2.胚胎干细胞核移植胚胎干细胞核移植 3.3.胎儿成纤维细胞核移植胎儿成纤维细胞核移植 4.4.体细胞核移植体细胞核移植(一)胚胎分割:(一)胚胎分割:将胚胎分割成将胚胎分割成2 2份、份、4 4份。份。
17、(二)细胞核移植(孤雌繁殖)(二)细胞核移植(孤雌繁殖)将一个细胞的细胞核移植到将一个细胞的细胞核移植到另一个去掉细胞核的卵或细胞另一个去掉细胞核的卵或细胞中,再移植到雌性动物的子宫中,再移植到雌性动物的子宫中孕育成熟。中孕育成熟。卵母细胞卵母细胞 去核卵母细胞去核卵母细胞胚胎干细胞或其他细胞的胚胎干细胞或其他细胞的细胞核细胞核 细胞核移植技术细胞核移植技术核移植核移植 1、胚胎细胞核移植、胚胎细胞核移植:将单个早期胚胎细胞导入去将单个早期胚胎细胞导入去除细胞核的未受精的成熟卵母细除细胞核的未受精的成熟卵母细胞,经电融合,使卵母细胞质与胞,经电融合,使卵母细胞质与导入的胚胎细胞核融合、分裂、导
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