动物克隆与转基因技术.ppt

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1、动物克隆与转基因技术动物克隆与转基因技术克隆技术现代生物科技探索现代生物科技探索多莉引发克隆震撼多莉引发克隆震撼 Creating Dolly！年，生物学界发生了一件轰动世界年，生物学界发生了一件轰动世界的大事：的大事：克隆羊多莉诞生克隆羊多莉诞生！距爱丁堡市公里远的郊区，有一个罗斯距爱丁堡市公里远的郊区，有一个罗斯林村，这是一个风景优美的林村，这是一个风景优美的“世外桃源世外桃源”。罗斯罗斯林研究所林研究所就建在这里，它是英国最大的家畜家禽就建在这里，它是英国最大的家畜家禽研究所，也是世界著名的生物学研究中心，这里研究所，也是世界著名的生物学研究中心，这里便是克隆羊多莉的出生地。便是克隆羊多

2、莉的出生地。年月日年月日对罗斯林研究所伊恩对罗斯林研究所伊恩维维尔穆特科学研究小组全体成员，是一个令人激动的尔穆特科学研究小组全体成员，是一个令人激动的日子；对全世界也是值得庆贺的一天。因为一只妊日子；对全世界也是值得庆贺的一天。因为一只妊娠了娠了天，体重为天，体重为.千克，编号为千克，编号为的小绵羊，来到这个世界，它是科学家们用克隆的小绵羊，来到这个世界，它是科学家们用克隆技术技术“复制复制”出来的。出来的。经过几个月的精心呵护，这只身世不凡的小绵经过几个月的精心呵护，这只身世不凡的小绵羊茁壮成长，并获得了一个动听的名字羊茁壮成长，并获得了一个动听的名字-多莉。这多莉。这是维尔穆特用他喜爱的

3、乡村歌手多莉是维尔穆特用他喜爱的乡村歌手多莉帕顿的名字帕顿的名字命名的。命名的。克隆绵羊多莉出世，随后出现了克隆牛、克隆猪克隆绵羊多莉出世，随后出现了克隆牛、克隆猪等，人们把目光聚焦在了克隆人身上。等，人们把目光聚焦在了克隆人身上。2001年年2月月5日，意大利的塞韦里诺日，意大利的塞韦里诺.安蒂诺里宣布开始克隆人。安蒂诺里宣布开始克隆人。随后，陆续传来要进行克隆人实验的消息。随后，陆续传来要进行克隆人实验的消息。威苏辛教授和他的克隆猫威苏辛教授和他的克隆猫 动物克隆技术被生物科学家誉为动物克隆技术被生物科学家誉为“生物原子弹生物原子弹”，各国都在竞相发展。动物克隆技术分胚胎克隆和，各国都在竞

4、相发展。动物克隆技术分胚胎克隆和体细胞克隆。相比而言，体细胞克隆的难度更大，体细胞克隆。相比而言，体细胞克隆的难度更大，它是从成年动物身体上取一点组织，分离出一个个它是从成年动物身体上取一点组织，分离出一个个细胞，将细胞核移植到去核的卵子内构成克隆胚胎，细胞，将细胞核移植到去核的卵子内构成克隆胚胎，然后再将其移植到动物受体内妊娠产子。然后再将其移植到动物受体内妊娠产子。克隆评价：克隆评价：克隆技术的发展历程克隆技术的发展历程1 1 核移植技术的提出核移植技术的提出核移植技术的提出核移植技术的提出2 2 核移植技术的创立核移植技术的创立核移植技术的创立核移植技术的创立3 3 胚细胞克隆两栖类动物

5、的产生胚细胞克隆两栖类动物的产生胚细胞克隆两栖类动物的产生胚细胞克隆两栖类动物的产生4 DNA4 DNA结构发现结构发现结构发现结构发现5 5 植物细胞全能性的验证植物细胞全能性的验证植物细胞全能性的验证植物细胞全能性的验证6 6 体细胞克隆两栖类动物的成功体细胞克隆两栖类动物的成功体细胞克隆两栖类动物的成功体细胞克隆两栖类动物的成功7 7 被怀疑的单亲小鼠及胚细胞克隆小鼠的出生被怀疑的单亲小鼠及胚细胞克隆小鼠的出生被怀疑的单亲小鼠及胚细胞克隆小鼠的出生被怀疑的单亲小鼠及胚细胞克隆小鼠的出生8 8 家畜胚细胞克隆的成功家畜胚细胞克隆的成功家畜胚细胞克隆的成功家畜胚细胞克隆的成功9 Dolly9

6、 Dolly出生的前奏出生的前奏出生的前奏出生的前奏10 Dolly10 Dolly风暴风暴风暴风暴1 核移植技术的提出核移植技术的提出l lFreibergFreiberg大学动物学教授设想受精卵分裂后的每个子细大学动物学教授设想受精卵分裂后的每个子细大学动物学教授设想受精卵分裂后的每个子细大学动物学教授设想受精卵分裂后的每个子细胞只继承了母细胞的一半信息。依次来解释受精卵的机胞只继承了母细胞的一半信息。依次来解释受精卵的机胞只继承了母细胞的一半信息。依次来解释受精卵的机胞只继承了母细胞的一半信息。依次来解释受精卵的机体细胞会变成各样的体细胞会变成各样的体细胞会变成各样的体细胞会变成各样的特

7、化状态特化状态特化状态特化状态（18851885年）。年）。年）。年）。l l然而，科学家然而，科学家然而，科学家然而，科学家Hans.Hans.和德国胚胎学家和德国胚胎学家和德国胚胎学家和德国胚胎学家Hans SpemannHans Spemann分别分别分别分别将将将将海胆海胆海胆海胆和和和和蜥蜴蜥蜴蜥蜴蜥蜴的的的的2-2-细胞胚细胞胚细胞胚细胞胚的两个卵裂球分开，分别完成的两个卵裂球分开，分别完成的两个卵裂球分开，分别完成的两个卵裂球分开，分别完成了两个个体。了两个个体。了两个个体。了两个个体。2 核移植技术的创立核移植技术的创立 19281928年，年，年，年，Hans Spemann

8、Hans Spemann在蜥蜴上完成了人类历史在蜥蜴上完成了人类历史在蜥蜴上完成了人类历史在蜥蜴上完成了人类历史上的第一次核移植实验。证实了每个胚胎细胞均具有全上的第一次核移植实验。证实了每个胚胎细胞均具有全上的第一次核移植实验。证实了每个胚胎细胞均具有全上的第一次核移植实验。证实了每个胚胎细胞均具有全部遗传信息，并能够最终发育成完整的个体。部遗传信息，并能够最终发育成完整的个体。部遗传信息，并能够最终发育成完整的个体。部遗传信息，并能够最终发育成完整的个体。3 胚细胞克隆两栖类动物的产生胚细胞克隆两栖类动物的产生 19521952年年年年Robert BriggsRobert Briggs和

9、和和和Thomas.JThomas.J King King用核移植方法用核移植方法用核移植方法用核移植方法克隆出了北美豹娃的蝌蚪。发现随着胚胎发育的前进，克隆出了北美豹娃的蝌蚪。发现随着胚胎发育的前进，克隆出了北美豹娃的蝌蚪。发现随着胚胎发育的前进，克隆出了北美豹娃的蝌蚪。发现随着胚胎发育的前进，其胚细胞用于克隆更加困难，遗传性丢失。其胚细胞用于克隆更加困难，遗传性丢失。其胚细胞用于克隆更加困难，遗传性丢失。其胚细胞用于克隆更加困难，遗传性丢失。因而，用分因而，用分因而，用分因而，用分化的成年动物体细胞克隆动物是不可能的。化的成年动物体细胞克隆动物是不可能的。化的成年动物体细胞克隆动物是不可能

10、的。化的成年动物体细胞克隆动物是不可能的。4 DNA4 DNA结构发现结构发现 19531953年，英国物理学家年，英国物理学家年，英国物理学家年，英国物理学家Francis CrickFrancis Crick和美国的和美国的和美国的和美国的JameJame WastonWaston共同发现了共同发现了共同发现了共同发现了DNADNA的结构，从此改变了遗的结构，从此改变了遗的结构，从此改变了遗的结构，从此改变了遗传学研究的方法，创立了分子生物学这门学科。传学研究的方法，创立了分子生物学这门学科。传学研究的方法，创立了分子生物学这门学科。传学研究的方法，创立了分子生物学这门学科。5 植物细胞全

11、能性的验证植物细胞全能性的验证 19581958年，年，年，年，CornellCornell大学生物学家大学生物学家大学生物学家大学生物学家F.E.StewardF.E.Steward成功地用一成功地用一成功地用一成功地用一个胡萝卜根培养出了完整的植株。个胡萝卜根培养出了完整的植株。个胡萝卜根培养出了完整的植株。个胡萝卜根培养出了完整的植株。Steward Steward 把胡萝卜根细胞把胡萝卜根细胞把胡萝卜根细胞把胡萝卜根细胞一个个分开，然后置于细胞培养基上在试管里培养一个个分开，然后置于细胞培养基上在试管里培养一个个分开，然后置于细胞培养基上在试管里培养一个个分开，然后置于细胞培养基上在试

12、管里培养,但细胞但细胞但细胞但细胞发育成组织后，再移植到土壤中，能够发育成完整的胡萝卜发育成组织后，再移植到土壤中，能够发育成完整的胡萝卜发育成组织后，再移植到土壤中，能够发育成完整的胡萝卜发育成组织后，再移植到土壤中，能够发育成完整的胡萝卜个体。生物界轰动！个体。生物界轰动！个体。生物界轰动！个体。生物界轰动！6 体细胞克隆两栖类动物的成功体细胞克隆两栖类动物的成功 19621962年，牛津大学生物学家年，牛津大学生物学家年，牛津大学生物学家年，牛津大学生物学家John GurdonJohn Gurdon宣布用已经宣布用已经宣布用已经宣布用已经分化的南美青蛙蝌蚪的肠细胞核克隆出完整个体，后来

13、又从分化的南美青蛙蝌蚪的肠细胞核克隆出完整个体，后来又从分化的南美青蛙蝌蚪的肠细胞核克隆出完整个体，后来又从分化的南美青蛙蝌蚪的肠细胞核克隆出完整个体，后来又从成年娃的角质细胞克隆出了蝌蚪。这是第一次体细胞克隆动成年娃的角质细胞克隆出了蝌蚪。这是第一次体细胞克隆动成年娃的角质细胞克隆出了蝌蚪。这是第一次体细胞克隆动成年娃的角质细胞克隆出了蝌蚪。这是第一次体细胞克隆动物成功地报道。物成功地报道。物成功地报道。物成功地报道。7 7被怀疑的单亲小鼠及胚细胞克隆小鼠被怀疑的单亲小鼠及胚细胞克隆小鼠的出生的出生 19771977年，德国生物学家年，德国生物学家年，德国生物学家年，德国生物学家KarlKa

14、rl和和和和PeterPeter宣布受到怀宣布受到怀宣布受到怀宣布受到怀疑的单亲小鼠出生。他们让受精卵的雌雄基因组分疑的单亲小鼠出生。他们让受精卵的雌雄基因组分疑的单亲小鼠出生。他们让受精卵的雌雄基因组分疑的单亲小鼠出生。他们让受精卵的雌雄基因组分开各自形成原核，然后除去其中一个，另一个在用开各自形成原核，然后除去其中一个，另一个在用开各自形成原核，然后除去其中一个，另一个在用开各自形成原核，然后除去其中一个，另一个在用酶促复制，最后这样得到酶促复制，最后这样得到酶促复制，最后这样得到酶促复制，最后这样得到单亲小鼠单亲小鼠单亲小鼠单亲小鼠。19791979年，年，年，年，KarlKarl宣布用

15、胚胎细胞克隆出宣布用胚胎细胞克隆出宣布用胚胎细胞克隆出宣布用胚胎细胞克隆出3 3只小鼠。只小鼠。只小鼠。只小鼠。8 家畜胚细胞克隆的成功家畜胚细胞克隆的成功 19841984年，丹麦科学家年，丹麦科学家年，丹麦科学家年，丹麦科学家Steen Steen 成功地获得了第一例胚细成功地获得了第一例胚细成功地获得了第一例胚细成功地获得了第一例胚细胞克隆山羊。这是第一只胚胎细胞克隆成功的哺乳动物。胞克隆山羊。这是第一只胚胎细胞克隆成功的哺乳动物。胞克隆山羊。这是第一只胚胎细胞克隆成功的哺乳动物。胞克隆山羊。这是第一只胚胎细胞克隆成功的哺乳动物。突破了两个难题：突破了两个难题：突破了两个难题：突破了两个

16、难题：一、使用未受精的卵母细胞作为受体。一、使用未受精的卵母细胞作为受体。一、使用未受精的卵母细胞作为受体。一、使用未受精的卵母细胞作为受体。二、用电刺激融合两种细胞。二、用电刺激融合两种细胞。二、用电刺激融合两种细胞。二、用电刺激融合两种细胞。9 Dolly出生的前奏出生的前奏 19951995年，年，年，年，RoslinRoslin研究所研究所研究所研究所WillmutWillmut用胚盘细胞克隆出了两用胚盘细胞克隆出了两用胚盘细胞克隆出了两用胚盘细胞克隆出了两只绵羊，表明已经有组织分化的细胞仍具有发育的只绵羊，表明已经有组织分化的细胞仍具有发育的只绵羊，表明已经有组织分化的细胞仍具有发育

17、的只绵羊，表明已经有组织分化的细胞仍具有发育的全能性全能性全能性全能性。10 Dolly 风暴风暴 19961996年，年，年，年，WillmutWillmut和和和和CampbellCampbell等用上述方面成功等用上述方面成功等用上述方面成功等用上述方面成功地从培养的乳腺细胞得到第一只成年体细胞克隆动物。地从培养的乳腺细胞得到第一只成年体细胞克隆动物。地从培养的乳腺细胞得到第一只成年体细胞克隆动物。地从培养的乳腺细胞得到第一只成年体细胞克隆动物。从而引起了从而引起了从而引起了从而引起了Dolly Dolly 风暴！风暴！风暴！风暴！什么是克隆什么是克隆?细胞核移植得到的个体都叫做细胞核移

18、植得到的个体都叫做克隆克隆。核移植是指利用显微外科手术的方法将核移植是指利用显微外科手术的方法将胚胎细胞胚胎细胞或或成体细胞成体细胞的的细胞核移人去核的卵母细胞中，构建成细胞核移人去核的卵母细胞中，构建成重组胚重组胚，通过体内或体外培，通过体内或体外培养、胚胎移植，产生与供体细胞基因型相同的后代的技术过程，又养、胚胎移植，产生与供体细胞基因型相同的后代的技术过程，又称为称为动物克隆技术动物克隆技术。多莉的克隆过程多莉的克隆过程n n 动物克隆技术不仅理论上有重大突破，无需有性繁殖动物克隆技术不仅理论上有重大突破，无需有性繁殖动物克隆技术不仅理论上有重大突破，无需有性繁殖动物克隆技术不仅理论上有

19、重大突破，无需有性繁殖即可生产动物，而且可利用克隆羊技术来克隆人体器官，即可生产动物，而且可利用克隆羊技术来克隆人体器官，即可生产动物，而且可利用克隆羊技术来克隆人体器官，即可生产动物，而且可利用克隆羊技术来克隆人体器官，有医学价值，还可使难以生殖或即将灭种的动物（如熊猫）有医学价值，还可使难以生殖或即将灭种的动物（如熊猫）有医学价值，还可使难以生殖或即将灭种的动物（如熊猫）有医学价值，还可使难以生殖或即将灭种的动物（如熊猫）采用无性繁殖方式来繁殖后代，因此引起全世界关注。现采用无性繁殖方式来繁殖后代，因此引起全世界关注。现采用无性繁殖方式来繁殖后代，因此引起全世界关注。现采用无性繁殖方式来繁

20、殖后代，因此引起全世界关注。现又有克隆牛、克隆猪、克隆羊的问世，现在正在克隆熊猫。又有克隆牛、克隆猪、克隆羊的问世，现在正在克隆熊猫。又有克隆牛、克隆猪、克隆羊的问世，现在正在克隆熊猫。又有克隆牛、克隆猪、克隆羊的问世，现在正在克隆熊猫。动物克隆的重大意义动物克隆的重大意义1 用于生物学、畜牧学、畜医学和医学实验，可提高实验结用于生物学、畜牧学、畜医学和医学实验，可提高实验结果的准确性；果的准确性；2 用于复制转基因动物，可克服有性繁殖的基因缺陷；用于复制转基因动物，可克服有性繁殖的基因缺陷；3 用于动物遗传资源保存，可缩小或取代保种群体；用于动物遗传资源保存，可缩小或取代保种群体；4 用于复

21、制珍奇濒危动物，可使野生动物保护变被动为主动；用于复制珍奇濒危动物，可使野生动物保护变被动为主动；5 用于克隆皮肤、血液和心、肾、肝、肺等人类器官，将为用于克隆皮肤、血液和心、肾、肝、肺等人类器官，将为人类医学和健康带来革命性的变化人类医学和健康带来革命性的变化。克隆用途：克隆用途：我国的克隆羊年月日，由西北农林科技大学动物胚胎工程专年月日，由西北农林科技大学动物胚胎工程专家张涌教授培育的世界首例成年体细胞克隆山羊家张涌教授培育的世界首例成年体细胞克隆山羊“元元元元”在该校种在该校种羊场顺利诞生。羊场顺利诞生。“元元元元”由于肺部发育缺陷，只存活了小时。由于肺部发育缺陷，只存活了小时。同年月日

22、，第二只体细胞山羊同年月日，第二只体细胞山羊“阳阳阳阳”又在西北农林科技大又在西北农林科技大学出生。年月日，学出生。年月日，“阳阳阳阳”在西北农林科技大学产下在西北农林科技大学产下一对一对“龙凤胎龙凤胎”，表明第一代克隆羊有正常的繁育能力。，表明第一代克隆羊有正常的繁育能力。我国的克隆牛 中国科学院动物研究所中国科学院动物研究所研究员陈大元介绍说，研究员陈大元介绍说，“委委委委”之所以被称为我国之所以被称为我国第一头土生土长的克隆牛，第一头土生土长的克隆牛，是因为从培育克隆胚胎到是因为从培育克隆胚胎到克隆胚胎移植都是中国人克隆胚胎移植都是中国人在自己的国家完成的。去在自己的国家完成的。去年，深

23、圳和山东莱阳也都年，深圳和山东莱阳也都曾培育出克隆牛，但其胚曾培育出克隆牛，但其胚胎都是从国外引进的，不胎都是从国外引进的，不是真正的中国本是真正的中国本 土克隆牛土克隆牛转基因与转基因动物转基因与转基因动物转基因超级鼠转基因超级鼠 1982年，英国的年，英国的自然自然杂志发表了一篇文章：有两个美国实杂志发表了一篇文章：有两个美国实验小组利用转基因技术，将大鼠生长激素重组基因导入到小鼠受精验小组利用转基因技术，将大鼠生长激素重组基因导入到小鼠受精卵中卵中,培育出具快速生长效应的培育出具快速生长效应的“转基因超级鼠转基因超级鼠”。转基因鼠比与。转基因鼠比与它同胎所生的小鼠生长速度快它同胎所生的小

24、鼠生长速度快23倍，体积大一倍。倍，体积大一倍。概概 念念转基因：转基因：转基因技术就是指利用分子生物学技术，将某些生物的基因转转基因技术就是指利用分子生物学技术，将某些生物的基因转移到其它物种中，改造生物的遗传物质，使遗传物质得到改造的生移到其它物种中，改造生物的遗传物质，使遗传物质得到改造的生物在性状、营养和消费品质等方面向人类需要的目标转变。物在性状、营养和消费品质等方面向人类需要的目标转变。转基因动物：转基因动物：所谓转基因动物就是指以实验方法将外源基因导入动物染色体所谓转基因动物就是指以实验方法将外源基因导入动物染色体基因组内稳定整合并能遗传给后代的一类动物。基因组内稳定整合并能遗传

25、给后代的一类动物。转基因的方法转基因的方法1.1.显微注射法显微注射法 将将DNADNA注射到胚胎的细胞核内，再把注射过注射到胚胎的细胞核内，再把注射过DNADNA的胚胎移植的胚胎移植到动物体内，使之发育成正常的幼仔。到动物体内，使之发育成正常的幼仔。2.2.体细胞核移植方法体细胞核移植方法 先在体外培养的体细胞中进行基因导入并筛选。然后将带先在体外培养的体细胞中进行基因导入并筛选。然后将带转基因体细胞移植到去掉细胞核的卵细胞中，生产转基因体细胞移植到去掉细胞核的卵细胞中，生产重构胚胎。重构胚胎。3逆转录病毒感染法逆转录病毒感染法 最早用来得到转基因小鼠的方法，利用逆转录载体将遗传最早用来得到

26、转基因小鼠的方法，利用逆转录载体将遗传信息以信息以RNA分子的形式，在逆转录整合酶和逆转录基因组末分子的形式，在逆转录整合酶和逆转录基因组末端的特异性核酸序列的作用下，反转录并整合到宿主基因组中端的特异性核酸序列的作用下，反转录并整合到宿主基因组中去，最终得到转基因小鼠。去，最终得到转基因小鼠。4胚胎干细胞法胚胎干细胞法 将转染的将转染的胚胎干细胞胚胎干细胞注射入受体囊胚腔，可参与注射入受体囊胚腔，可参与嵌合体嵌合体的的形成，将来出生的动物的生殖系统就有可能整合上外源基因，形成，将来出生的动物的生殖系统就有可能整合上外源基因，通过杂交繁育得到纯合目的基因的个体，即为转基因动物。通过杂交繁育得到

27、纯合目的基因的个体，即为转基因动物。转基因的方法转基因的方法 转基因动物的应用前景转基因动物的应用前景转基因动物的应用前景转基因动物的应用前景1.研究基因的结构与功能，了解动物生命现象的内在本质（基研究基因的结构与功能，了解动物生命现象的内在本质（基因治疗）。因治疗）。2.建立多种疾病的动物模型，研究发病机理及治疗方法。建立多种疾病的动物模型，研究发病机理及治疗方法。3.改善动物生产性能，提高动物育种效率。改善动物生产性能，提高动物育种效率。4.作为医用或食用蛋白的生物反应器。可以通过家畜乳腺分泌作为医用或食用蛋白的生物反应器。可以通过家畜乳腺分泌大量安全、高效、廉价的人体药用蛋白。大量安全、高效、廉价的人体药用蛋白。