实验动物学第二章实验动物质量的标准化课件.ppt
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1、第二章 实验动物质量的标准化本章掌握及熟悉的内容n n掌握:掌握:掌握:掌握:实验动物的遗传学分类和微生物学分类的方实验动物的遗传学分类和微生物学分类的方实验动物的遗传学分类和微生物学分类的方实验动物的遗传学分类和微生物学分类的方法及级别。各遗传学类别实验动物(如近交系动物、法及级别。各遗传学类别实验动物(如近交系动物、法及级别。各遗传学类别实验动物(如近交系动物、法及级别。各遗传学类别实验动物(如近交系动物、保种保种保种保种F1F1代动物、封闭群动物、突变系动物、同源突代动物、封闭群动物、突变系动物、同源突代动物、封闭群动物、突变系动物、同源突代动物、封闭群动物、突变系动物、同源突变近交系动
2、物、同源导入近交系动物、分离近交系变近交系动物、同源导入近交系动物、分离近交系变近交系动物、同源导入近交系动物、分离近交系变近交系动物、同源导入近交系动物、分离近交系动物、重组近交系动物等)的概念,各微生物学级动物、重组近交系动物等)的概念,各微生物学级动物、重组近交系动物等)的概念,各微生物学级动物、重组近交系动物等)的概念,各微生物学级别实验动物的概念、区别别实验动物的概念、区别别实验动物的概念、区别别实验动物的概念、区别 。n n熟悉:熟悉:熟悉:熟悉:各遗传学类别实验动物的区别、特性及应用,各遗传学类别实验动物的区别、特性及应用,各遗传学类别实验动物的区别、特性及应用,各遗传学类别实验
3、动物的区别、特性及应用,品种和品系的概念;各微生物学级别实验动物的来品种和品系的概念;各微生物学级别实验动物的来品种和品系的概念;各微生物学级别实验动物的来品种和品系的概念;各微生物学级别实验动物的来源、特性及应用。源、特性及应用。源、特性及应用。源、特性及应用。第一节 实验动物遗传学质量的标准化 实验动物遗传学质量标准化的重要意义实验动物遗传学质量标准化的重要意义 1 1、可以增加动物实验结果的可比性和可重复性可以增加动物实验结果的可比性和可重复性 2 2、根根据据模模拟拟动动物物基基因因组组与与人人类类基基因因组组的的异异同同,可可以以在在遗遗传传限限定定的的动动物物身身上上复复制制出出更
4、更多多的的人人类类疾疾病病动动物物模模型。型。3 3、标准化实验动物有利于动物基因的作图。、标准化实验动物有利于动物基因的作图。4 4、对对实实验验动动物物遗遗传传学学质质量量标标准准化化的的深深入入研研究究,可可以以建立一系列相关的生物信息数据库。建立一系列相关的生物信息数据库。一、实验动物按遗传学分类品种、品系的概念 品种(品种(品种(品种(stockstock)和品系(和品系(和品系(和品系(strainstrain)是基本分类单位。是基本分类单位。是基本分类单位。是基本分类单位。作为一个品种、品系,应具备以下条件:作为一个品种、品系,应具备以下条件:(1)相似的外貌特征)相似的外貌特征
5、 (2)独特的生物学特性)独特的生物学特性 (3 3)稳定的遗传性能)稳定的遗传性能 (4 4)具有共同遗传来源和一定的遗传结构)具有共同遗传来源和一定的遗传结构 通常称近交系动物为品系,称封闭群动物为品种。通常称近交系动物为品系,称封闭群动物为品种。按基因组成特点分按基因组成特点分近交系近交系突变系突变系杂交杂交F1代代封闭群封闭群按基因纯和程度分按基因纯和程度分相同基因类型相同基因类型不同基因类型不同基因类型实验动物分类方法实验动物分类方法实验动物相同基因类型不同基因类型杂种F1代 普通近交系 特殊近交系重组近交系分离近交系同源突变近交系同源导入近交系远交种突变种近交系突变系封闭群杂种F1
6、代二、各类别实验动物的概念、特性及应用近交系动物的概念近交系动物的概念近交系动物的概念近交系动物的概念 经经经经至至至至少少少少连连连连续续续续20202020代代代代的的的的全全全全同同同同胞胞胞胞兄兄兄兄妹妹妹妹交交交交配配配配培培培培育育育育而而而而成成成成,品品品品系系系系内内内内所所所所有有有有个个个个体体体体都都都都可可可可追追追追溯溯溯溯到到到到起起起起源源源源于于于于第第第第20202020代或以后代数的一对共同祖先。代或以后代数的一对共同祖先。代或以后代数的一对共同祖先。代或以后代数的一对共同祖先。近近 交交 系系 的的 近近 交交 系系 数数(Inbreeding Inbr
7、eeding coefficientcoefficient)应大于应大于98.698.6。1.近交系动物(inbred strain)亚系和支系亚系和支系 n n亚系:亚系:亚系:亚系:由于突变和残留杂和基因而导致部分遗传由于突变和残留杂和基因而导致部分遗传由于突变和残留杂和基因而导致部分遗传由于突变和残留杂和基因而导致部分遗传组成的改变,从而形成的新的近交系品系,称为组成的改变,从而形成的新的近交系品系,称为组成的改变,从而形成的新的近交系品系,称为组成的改变,从而形成的新的近交系品系,称为亚系。亚系。亚系。亚系。n n支系:支系:支系:支系:由于饲养环境的改变、进行某种技术处理由于饲养环境
8、的改变、进行某种技术处理由于饲养环境的改变、进行某种技术处理由于饲养环境的改变、进行某种技术处理而引起某些生物学特性的改变,从而形成新的近而引起某些生物学特性的改变,从而形成新的近而引起某些生物学特性的改变,从而形成新的近而引起某些生物学特性的改变,从而形成新的近交系品系,称为支系。交系品系,称为支系。交系品系,称为支系。交系品系,称为支系。近交系动物的命名近交系动物的命名近交系动物的命名近交系动物的命名 近近交交系系一一般般以以大大写写英英文文字字母母命命名名,亦亦可可以以用用大大写写英英文文字字母母加加阿阿拉拉伯伯数数命命名名,符符号号应应尽尽量量简简短短。如如A A系系、TA1TA1系等
9、。系等。近近交交系系的的近近交交代代数数用用大大写写英英文文字字母母F F表表示示。例例如如当一个近交系的近交代数为当一个近交系的近交代数为5757代时,写成(代时,写成(F57F57)。)。亚系的命名方法是在原品系的名称后加一道斜线,亚系的命名方法是在原品系的名称后加一道斜线,斜线后标明亚系的符号,斜线后标明亚系的符号,如:如:1)数字:)数字:DBA/2 2)培育或产生亚系的单位或人的缩写英文名称:)培育或产生亚系的单位或人的缩写英文名称:CBA/J 3)数字再加保持者的缩写英文名称:)数字再加保持者的缩写英文名称:C57BL/6J、C57BL/10J 4)惯用:)惯用:BALB/c等。等
10、。近交系动物的特性近交系动物的特性近交系动物的特性近交系动物的特性(1 1)纯和性()纯和性(homozygosityhomozygosity)(2 2)同基因性(同基因性(isogeneicityisogeneicity)(3 3)均一性(均一性(uniformityuniformity)(4 4)遗传稳定性(遗传稳定性(genetic stabilitygenetic stability)(5 5)可分辨性(可分辨性(identificationidentification)(6 6)个体性()个体性(individualityindividuality)(7 7)分布的广泛性()分布的广
11、泛性(extensive distributionextensive distribution)(8 8)背景资料可查性()背景资料可查性(retrievalableretrievalable background date background date)近交系动物的应用近交系动物的应用近交系动物的应用近交系动物的应用(1)与与封封闭闭群群相相比比,近近交交系系动动物物个个体体之之间间极极其其一一致致,可可以以消消除除杂杂合合遗遗传传背背景景对对实实验验结结果果的的影影响响,因因此此在在实实验验中中,实实验验组组和对照组都只需少量的动物。和对照组都只需少量的动物。(2)在在某某些些涉涉及及组
12、组织织细细胞胞或或肿肿瘤瘤移移植植的的实实验验中中,个个体体之之间间组组织织相相容容性性一一致致与与否否,是是实实验验成成败败的的关关键键,在在这这里里,近近交交系系动动物成为必不可少的实验动物。物成为必不可少的实验动物。(3)由由于于近近交交,隐隐性性基基因因纯纯合合性性状状得得以以暴暴露露,可可以以获获得得大大量量先先天天性性畸畸形形及及先先天天性性疾疾病病的的动动物物模模型型,如如糖糖尿尿病病、高高血血压压等等、,是是进进行行基基因因连连锁锁分分析析、比比较较遗遗传传学学、生生理理学学和和发发育育生生物物学学研研究的理想实验材料。究的理想实验材料。(4)某某些些近近交交系系具具有有一一定
13、定的的自自发发或或诱诱发发肿肿瘤瘤发发病病率率,并并可可以以使使许许多多肿肿瘤瘤细细胞胞株株在在活活体体动动物物上上传传代代。这这些些品品系系成成为为肿肿瘤瘤病病因学、肿瘤药理学研究的重要模型。因学、肿瘤药理学研究的重要模型。(5)多多个个近近交交系系同同时时使使用用,可可使使不不同同研研究究者者分分析析不不同同遗遗传传基因对某项实验的影响,或者观察结果是否具有普遍意义。基因对某项实验的影响,或者观察结果是否具有普遍意义。特殊近交系特殊近交系v同源突变近交系同源突变近交系v同源导入近交系同源导入近交系v分离近交系分离近交系v重组近交系重组近交系特殊近交系的特殊近交系的概念概念 同源突变同源突变
14、近交系近交系 :是某个近交系在某基因位点是某个近交系在某基因位点上发生突变而分离、培育出来的新的近交系。两个近交上发生突变而分离、培育出来的新的近交系。两个近交系,除了在一个指明位点等位基因不同外,其他遗传基系,除了在一个指明位点等位基因不同外,其他遗传基因全部相同因全部相同 。同同源源导导入入近近交交系系:通通过过杂杂交交-互互交交(Cross-Cross-intercrossintercross)或或回回交交(BackcrossBackcross)等等方方式式将将一一个个基基因因导导入入到到近近交交系系中中,由由此此形形成成的的一一个个新新的的近近交交系系与与原原来来的的近近交交系系只只是
15、是在在一一个个很很小小的的染染色色体体片片段段上上的的基基因因不不同同,称称为为同同源源导导入入近近交交系系(同同类类近近交交系系),简简称称同同源源导导入入系(同类系)。系(同类系)。分离近交系分离近交系分离近交系分离近交系:是在培育近交系的同时,采取一定的是在培育近交系的同时,采取一定的是在培育近交系的同时,采取一定的是在培育近交系的同时,采取一定的交配方法,迫使个别基因位点上的基因处于杂合交配方法,迫使个别基因位点上的基因处于杂合交配方法,迫使个别基因位点上的基因处于杂合交配方法,迫使个别基因位点上的基因处于杂合状态。状态。状态。状态。重组近交系重组近交系重组近交系重组近交系:由两个近交
16、系杂交后,经连续由两个近交系杂交后,经连续由两个近交系杂交后,经连续由两个近交系杂交后,经连续2020代以代以代以代以上兄妹交配成的近交系。上兄妹交配成的近交系。上兄妹交配成的近交系。上兄妹交配成的近交系。同源导入近交系和同源突变近交系的不同之同源导入近交系和同源突变近交系的不同之同源导入近交系和同源突变近交系的不同之同源导入近交系和同源突变近交系的不同之处在于与原来那株近交系相比,前者是一个染色处在于与原来那株近交系相比,前者是一个染色处在于与原来那株近交系相比,前者是一个染色处在于与原来那株近交系相比,前者是一个染色体片段的差异,后者是单个基因的差异。体片段的差异,后者是单个基因的差异。体
17、片段的差异,后者是单个基因的差异。体片段的差异,后者是单个基因的差异。分离近交系和同源突变近交系的区别分离近交系和同源突变近交系的区别分离近交系和同源突变近交系的区别分离近交系和同源突变近交系的区别:当突变当突变当突变当突变基因为杂合状态时,两者的遗传组成特征一样,基因为杂合状态时,两者的遗传组成特征一样,基因为杂合状态时,两者的遗传组成特征一样,基因为杂合状态时,两者的遗传组成特征一样,但培育的方法不同。但培育的方法不同。但培育的方法不同。但培育的方法不同。特殊近交系的特殊近交系的命名命名 同同源源突突变变近近交交系系:由由发发生生突突变变的的近近交交系系名名称称后后加加突突变变基基因因符符
18、号号(用用英英文文斜斜体体印印刷刷体体)组组成成,二二者者之之间以连接号分开,如:间以连接号分开,如:DBA/Ha-DBA/Ha-D D.当突变基因必须以杂合子形式保持时,用当突变基因必须以杂合子形式保持时,用“+”号号代表野生型基因,如:代表野生型基因,如:A/Fa-A/Fa-+/c+/c。同同源源导导入入近近交交系系:在在品品系系(亚亚系系)的的名名称称(或或名名称称缩缩写写)后后面面加加“”和和供供体体品品系系名名称称缩缩写写,然然后后加加连连字字号号和和目目的的基基因因称称号号。例例如如:B10B10129-129-H-12bH-12b表表示示以以C57BL/10C57BL/10品品系
19、系为为遗遗传传背背景景,携携带带来来自自129129品品系系H-H-12b12b基因的同源导入近交系。基因的同源导入近交系。分离近交系:分离近交系:在品系名称后加连字号和杂合基在品系名称后加连字号和杂合基因符号。如:因符号。如:DW-dw/+重组近交系:重组近交系:是在两个祖系名称缩写中间加上是在两个祖系名称缩写中间加上大写英文字母大写英文字母X。作母系的祖系名称放在前,作母系的祖系名称放在前,作父系的祖系名称放在后。同一系列中不同的作父系的祖系名称放在后。同一系列中不同的近交系可在其后面加连字号,再加数字表示。近交系可在其后面加连字号,再加数字表示。例如:例如:AKR和和C57BL杂交培育的
20、一系列重组近杂交培育的一系列重组近交系可命名为交系可命名为AKXB-1、AKXB-2、AKXB-3等。等。特殊近交系的特殊近交系的应用应用同源突变近交系、同源导入近交系、分离近交系:(1 1)在同一遗传背景下比较某基因位点上不同等位基因)在同一遗传背景下比较某基因位点上不同等位基因的遗传效应。的遗传效应。(2 2)在不同遗传背景中研究同一基因与遗传背景及其他)在不同遗传背景中研究同一基因与遗传背景及其他基因的关系,消除杂合遗传背景对某些突变基因表达的影基因的关系,消除杂合遗传背景对某些突变基因表达的影响,以获得更为稳定的实验动物模型。响,以获得更为稳定的实验动物模型。(3 3)对复杂的多基因性
21、状进行遗传分析)对复杂的多基因性状进行遗传分析。重组近交系:重组近交系:(1 1)分离分析)分离分析 (2 2)连锁分析)连锁分析 (3 3)功能分析)功能分析 杂种杂种F1F1代动物的概念代动物的概念 杂种杂种F1F1代动物是由两个不同的近交品系代动物是由两个不同的近交品系杂交而繁殖的第一代动物,各个体具有相同的杂交而繁殖的第一代动物,各个体具有相同的表型和基因型。表型和基因型。2.2.杂种杂种F1F1代动物代动物杂种杂种F1F1代动物和重组近交系的区别代动物和重组近交系的区别n n杂种杂种杂种杂种F1F1F1F1代动物是两个近交系杂交产生的第一代杂代动物是两个近交系杂交产生的第一代杂代动物
22、是两个近交系杂交产生的第一代杂代动物是两个近交系杂交产生的第一代杂种。种。种。种。n n重组近交系重组近交系重组近交系重组近交系是两个近交系杂交产生第一代杂种,是两个近交系杂交产生第一代杂种,是两个近交系杂交产生第一代杂种,是两个近交系杂交产生第一代杂种,再由再由再由再由两个两个两个两个第一代杂种第一代杂种第一代杂种第一代杂种杂交后,所产生的杂种经连杂交后,所产生的杂种经连杂交后,所产生的杂种经连杂交后,所产生的杂种经连续续续续20202020代以上兄妹交配而育成的近交系。代以上兄妹交配而育成的近交系。代以上兄妹交配而育成的近交系。代以上兄妹交配而育成的近交系。杂种杂种F1F1代动物的命名代动
23、物的命名 杂杂种种F1F1代代动动物物的的命命名名习习惯惯上上是是在在括括号号内内把把亲亲代代母母系系名名称称写写在在前前边边,以以大大写写英英文文字字母母X X连连接接,后后边边 是是 亲亲 代代 父父 系系 名名 称称,再再 写写 上上 F1F1。例例 如如:(C57BL/6XDBA/2C57BL/6XDBA/2)F1F1杂种杂种F1F1代动物的特性及应用代动物的特性及应用(1 1)遗传和表型上的一致性。)遗传和表型上的一致性。(2 2)杂杂交交优优势势 杂杂种种一一代代具具有有较较强强的的生生命命力力,对对疾疾病病的的抵抵抗抗力力强强,寿寿命命较较长长,容容易易饲饲养养,适适用用于于携携
24、带保存某些有害基因和长时间的慢性致死实验。带保存某些有害基因和长时间的慢性致死实验。(3 3)具有同基因性。)具有同基因性。(4 4)作为某些疾病研究的模型。)作为某些疾病研究的模型。封闭群动物概念封闭群动物概念 以以非非近近亲亲交交配配方方式式进进行行繁繁殖殖生生产产的的一一个个实实验验动动物物种种群群,在在不不从从其其外外部部引引入入新新个个体体的的条条件件下下,至至少少连续繁殖连续繁殖4 4代以上,称为一个封闭群,或叫远交群。代以上,称为一个封闭群,或叫远交群。封闭群动物的关键是不从外部引入任何新的基封闭群动物的关键是不从外部引入任何新的基因,同时进行随机交配,不让群体内基因丢失,以因,
25、同时进行随机交配,不让群体内基因丢失,以保持封闭群一定的杂合性。保持封闭群一定的杂合性。突变种是指携带个别突变基因的封闭群。突变种是指携带个别突变基因的封闭群。3.3.封闭群动物封闭群动物封闭群动物的命名封闭群动物的命名 例例如如:N N:NIHNIH表表示示由由美美国国国国立立卫卫生生研研究究院院(N N)保保持持的的NIHNIH封封闭闭群群小小鼠鼠。LacLac:LACALACA表表示示由由英英国国实实验验动动物物中心(中心(LacLac)保持的保持的LACALACA封闭群小鼠。封闭群小鼠。某某些些命命名名较较早早,又又广广为为人人知知的的封封闭闭群群动动物物,名名称称与与上上述述规规则则
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