動物生物技術(shù)緒論課件

動物生物技術(shù)艾滋病病毒天花病毒流感病毒禽流感病毒禽流感病毒圖解美國威斯康星州麥迪遜大學(xué)YoshihiroKawaoka教授為首的美日科學(xué)家小組，發(fā)現(xiàn)禽流感病毒和人類流感病毒鎖定的受體略微不同。研究結(jié)果發(fā)表在2006年22日的《自然》雜志上。2007年12月，江蘇南京父子同感染人高致病性禽流感，世衛(wèi)組織不排除人傳人甲型H1N1流感病毒：人流感病毒、北美禽流感病毒、北美、歐、亞豬流感病毒基因?衛(wèi)生部長陳竺試種第二針國產(chǎn)甲流疫苗藍耳病又稱豬的繁殖與呼吸綜合征（PRRS），是由動脈炎病毒科中的豬繁殖與呼吸綜合征病毒引起的，以繁殖障礙、呼吸困難、耳朵藍紫、并發(fā)其他傳染病為主要特征?？谔阋卟≡w：口蹄疫病毒手足口病病原體：腸道病毒第一章緒論一、動物生物技術(shù)概述二、動物生物技術(shù)的發(fā)展歷程及其應(yīng)用三、動物生物技術(shù)發(fā)展趨勢四、前景五、生物技術(shù)與中國六、面臨問題一、動物生物技術(shù)的概念1、現(xiàn)代生物技術(shù)的產(chǎn)生19世紀(jì)，人類有意識地利用酵母進行大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)；1928年，F(xiàn)lemming發(fā)現(xiàn)了青霉素抗生素；澳大利亞病理學(xué)家霍華德.弗羅里因進行青霉素化學(xué)制劑的研究青霉素發(fā)明者、英國科學(xué)家弗萊明在他的實驗室內(nèi)

20世紀(jì)40年代，獲取細菌的次生代謝代謝物抗生素工業(yè)；20世紀(jì)50年代，氨基酸發(fā)酵工業(yè)；20世紀(jì)60年代，酶制劑工業(yè)；動物生物技術(shù)：以動物為主要研究對象，采用基因工程、細胞工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程、發(fā)酵（微生物）工程等現(xiàn)代生物技術(shù)對動物品質(zhì)和性狀進行改造的生物技術(shù)，包括獲得新型生物制品或飼料添加劑，培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆的畜禽品種，是生物技術(shù)的重要組成部分。

基因工程(DNA重組技術(shù))細胞工程(細胞雜交技術(shù)、細胞組織培養(yǎng)和體細胞雜交技術(shù))酶工程微生物工程蛋白質(zhì)工程生物技術(shù)基因工程

應(yīng)用人工方法把不同生物的遺傳物質(zhì)從細胞中分離出來，在體外進行切割和拼接，并將重組后的DNA導(dǎo)入某種宿主或個體，從而改變它們的遺傳特征，育成新的品種或使新的遺傳信息在新的宿主細胞或個體中大量表達，以獲得基因產(chǎn)物（多肽或蛋白質(zhì)）

HerbertBoyer1972年,Boyer獲得第一個重組DNA分子細胞工程：

指以細胞為基本單位，在體外條件下進行培育、繁殖，或人為地使細胞某些生物學(xué)特征按照人們的意愿改良和創(chuàng)造新品種，加速繁殖動植物個體，獲得某種有用的物質(zhì)的技術(shù)。單細胞藻類培養(yǎng)

細胞工程一些單細胞低等植物如單細胞藻類的大規(guī)模培養(yǎng)成為細胞工程的重要組成部分獲得蛋白質(zhì)資源、營養(yǎng)食品、精細化工產(chǎn)品等等利用動物細胞工程生產(chǎn)一些藥品，如紅細胞生成素、抗血友病因子、組織纖溶酶原激活物（tPA）等等

細胞工程動物細胞培養(yǎng)細胞融合、細胞重組、雜交瘤技術(shù)

細胞工程細胞融合是將不同種類的兩種細胞經(jīng)過特殊處理后放在一起，在某些促融因子作用下發(fā)生融合，形成雜種細胞。細胞重組是把不同種類的細胞的部件重新組合裝配，包括核的移植、葉綠體移植、核糖體重建及線粒體裝配等。雜交瘤技術(shù)是通過細胞融合產(chǎn)生特異雜交瘤細胞。蛋白質(zhì)工程

指在基因工程的基礎(chǔ)上，結(jié)合蛋白質(zhì)晶體學(xué)、計算機輔助設(shè)計和蛋白質(zhì)化學(xué)等多學(xué)科知識，通過基因的人工定向改造等手段，從而達到對蛋白質(zhì)進行修飾、改造、拼接以產(chǎn)生能滿足人類需要的新型蛋白質(zhì)的一種技術(shù)。1917,KarlEreky首次使用“生物技術(shù)”這一名詞1943，大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)青霉素1944，Avery,MacLeod和McCarty通過實驗證明DNA是遺傳物質(zhì)1953，Watson和Crick闡明了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)1961，《生物技術(shù)和生物工程》雜志創(chuàng)刊二、發(fā)展：1961－1966，破譯遺傳密碼1970，分離出第一個限制性內(nèi)切酶1972，Khorana等人合成了完整的tRNA基因1973，Boyer和Cohen建立了DNA重組技術(shù)1975,Kohler和Milstein建立了單克隆抗體技術(shù)1976，第一個DNA重組技術(shù)規(guī)則問世1978，Genentech公司在大腸桿菌中表達出胰島素1980，美國最高法院對Diamond和Chakrabarty專利案作出裁定，認(rèn)為經(jīng)基因工程操作的微生物可獲得專利1981，第一臺商業(yè)化生產(chǎn)的DNA自動測序儀誕生第一個單克隆抗體診斷試劑盒在美國被批準(zhǔn)使用1982，用DNA重組技術(shù)生產(chǎn)的第一個動物疫苗在歐洲獲得批準(zhǔn)1983，基因工程Ti質(zhì)粒用于植物轉(zhuǎn)化1988，美國授予對腫瘤敏感的基因工程屬以專利

PCR方法問世1990，美國批準(zhǔn)第一個體細胞基因治療方案1997，英國科學(xué)家培養(yǎng)出第一只克隆綿羊多莉1998，美國批準(zhǔn)艾滋病疫苗可以進行人體試驗日本科學(xué)家培養(yǎng)出克隆牛，英美等國培養(yǎng)出克隆鼠2000，英國科學(xué)家培養(yǎng)出轉(zhuǎn)基因克隆豬2001，人類基因組框架圖公布2002，水稻基因組框架圖公布小鼠基因組框架圖公布2003，中國科學(xué)家研制的重組腺病毒－p53注射液獲得國家食品藥物監(jiān)督管理局批準(zhǔn)的新藥證書，成為世界上第一個獲得正式批準(zhǔn)的基因治療藥物2004，英國當(dāng)局（HumanFertilisationandEmbryologyAuthority,HFEA）首次批準(zhǔn)英國一科研單位進行人類細胞核移植治療克隆治療2007，豬基因組測序結(jié)果公布2007，首次繪出狗的基因組序列草圖2008，英國成功制造人獸混合胚胎成活3天2008，大熊貓“晶晶”基因組框架圖繪制完成2008，日本科學(xué)家成功克隆冷凍16年死亡老鼠2009，英國科學(xué)家誘導(dǎo)出精子樣細胞？？？？克隆技術(shù)的發(fā)展1938年：德國科學(xué)家首次提出克隆的設(shè)想。1952年：科學(xué)家開始用青蛙克隆試驗。1970年：克隆青蛙試驗取得突破，據(jù)稱，青蛙卵發(fā)育成為了蝌蚪，但是在開始進食后死亡。1981年：科學(xué)家進行克隆鼠試驗，據(jù)稱，用鼠胚胎細胞培育出了發(fā)育正常的鼠。1984年：第一只胚胎克隆羊誕生。1997年2月24日：英國羅斯林研究所宣布克隆羊培育成功。他們用取自一只6歲成年羊的乳腺細胞培育成功一只克隆羊。277次乳腺細胞核移植實驗；獲得29個發(fā)育為8細胞的“胚”；13頭代孕母親幾點說明——任何一個高等動物的細胞或個體都有兩套獨立的遺傳系統(tǒng)：一套是我們所熟知的由細胞核里的全部基因所組成的遺傳系統(tǒng)，這是主要的遺傳系統(tǒng)，負(fù)責(zé)生物體結(jié)構(gòu)和細胞絕大部分的生命活動；另一套是由細胞質(zhì)里的線粒體和葉綠體的DNA所組成的細胞質(zhì)遺傳系統(tǒng)，植物的細胞質(zhì)遺傳系統(tǒng)有線粒體和葉綠體兩種，動物的細胞質(zhì)遺傳系統(tǒng)只有線粒體一種。

（1）多利并不是與母體完全一樣的克隆細胞質(zhì)遺傳系統(tǒng)與細胞核遺傳系統(tǒng)有著密切的關(guān)系，但線粒體和葉綠體DNA上的基因是細胞核的染色體上所沒有的，因此，細胞質(zhì)遺傳系統(tǒng)的功能不能由細胞核遺傳系統(tǒng)來代行。由于動物的精子不為后代提供細胞質(zhì)，所以高等動物的線粒體是通過母系的細胞質(zhì)來遺傳的，即其后代的所有線粒體都來自于母親，與父親無關(guān)。多利的細胞核來自芬蘭母羊，但線粒體DNA分析確認(rèn)了多利的線粒體來自蘇格蘭黑面母羊，由于線粒體在細胞生命活動中具有極其重要的功能，與許多生理活動密切相關(guān)，因此多利在生理上與其母體也會有明顯的差異。多利的誕生顯示了用生物技術(shù)復(fù)制與母體完全一樣的個體的可能性：如果接受體細胞的去核卵與體細胞是來自于同一個個體，則所得的復(fù)制體的細胞質(zhì)與細胞核里的基因都與母體是完全一樣的，這樣的克隆才是母體真實的復(fù)制品。女性有可能用自身的體細胞和自身的去核卵細胞克隆出與自己的遺傳組成、生理特征完全一樣的個體；而克隆技術(shù)不可能用男性的體細胞復(fù)制出與原來個體在遺傳上完全相同的克隆。（2）即使是女性，也不可能復(fù)制出

與自身心理完全一樣的個體心理的形成不僅與個人的遺傳相關(guān)，而且與個人的社會經(jīng)歷和社會環(huán)境密切相關(guān)。（因此，對于人這種以心智和社會性為其本質(zhì)特征的生物，用克隆技術(shù)復(fù)制不會有任何進步的意義。）（3）通過體細胞克隆所得到的生物體與通過正常兩性生殖產(chǎn)生的生物體在生存能力上可能會存在差別動物的體細胞的最多分裂次數(shù)是有限制的，而且每一次分裂都會在其染色體上留下年齡的標(biāo)記，這種母體的真實復(fù)制品的生理年齡也可能與它的實際出生年齡會不一致，即克隆動物個體可能會出現(xiàn)早衰現(xiàn)象,對多利所進行的生理監(jiān)測似乎也表明正是如此?？寺⊙虻囊饬x——理論意義：證明已分化的高等動物的體細胞仍然具有潛在的遺傳表達全能性，也證明了用現(xiàn)代生物技術(shù)復(fù)制或克隆高等動物甚至人類的可能性。12生肖已經(jīng)克隆了一半1998年2月23日：英國PPL醫(yī)療公司宣布，該公司克隆出一頭牛犢“杰弗遜”先生。1998年7月5日：日本科學(xué)家宣布，他們利用成年動物細胞克隆的兩頭牛犢誕生。1998年7月22日：科學(xué)家采用一種新克隆技術(shù)，用成年鼠的體細胞成功地培育出了三代共50多只克隆鼠，這是人類第一次用克隆動物克隆出克隆動物。1999年5月31日：美國夏威夷大學(xué)的科學(xué)家，利用成年體細胞克隆出第一只雄性老鼠。2000年1月：美國科學(xué)家宣布克隆猴成功，這只恒河猴被命名為“泰特拉”。2000年3月14日：英國PPL公司宣布，他們成功克隆出5只克隆豬，這是人類首次培育出克隆豬。2001年1月27日：美國和意大利科學(xué)家宣布，他們將聯(lián)手嘗試克隆人。2003年Dolly死亡。2001年12月22，美國科學(xué)家經(jīng)188次實驗，培育出世界上第一只克隆貓。2003年，美國成功克隆騾，法國克隆出大老鼠，韓國克隆出狗；2004年，美國又克隆出馬。

2000年6月，中國第一只體細胞克隆羊陽陽2003年，2月26日，陽陽喜做太姥姥五代同堂2002年1月18日我國首只本土克隆?！拔闭Q生

中國第一頭體細胞克隆豬（2005年8月5日）三、趨勢：基因操作技術(shù)日新月異；基因工程藥物和疫苗研究和開發(fā)突飛猛進；轉(zhuǎn)基因植物和動物取得重大突破；闡明生物體基因組及其編碼蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能是當(dāng)今生命科學(xué)發(fā)展的一個主流方向；基因治療、細胞核移植克隆、胚胎干細胞等技術(shù)取得重大研究進展；蛋白質(zhì)工程；信息技術(shù)飛速發(fā)展。最終目標(biāo):生產(chǎn)商業(yè)產(chǎn)品典型的技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)；市場迅速擴張；世界各國政府高度重視；生物制藥是現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的支柱；現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)品不斷增加；經(jīng)營現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)品的公司競爭強烈；研究目標(biāo)日趨集中，生產(chǎn)產(chǎn)品更加專一；醫(yī)學(xué)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進程最快。四、現(xiàn)代生物技術(shù)的前景1、對人類生活的影響更加準(zhǔn)確的診斷、預(yù)防或治愈傳染病和遺傳疾病；有效地提高作物的產(chǎn)量，獲得具有抗蟲、抗真菌、抗病毒、抗逆境等優(yōu)良性狀的植物；開發(fā)制造可以生產(chǎn)化學(xué)藥物、生物多聚體、氨基酸、酶類和各種食品添加劑的微生物和動物細胞；創(chuàng)造帶有更多優(yōu)良性狀的家畜和其他動物；簡化從環(huán)境中清除污染物和廢棄物的程序。2、對人類社會及環(huán)境的影響經(jīng)過基因改造的生物體是否會對其他生物體或環(huán)境造成危害；使用和開發(fā)基因工程生物是否會降低自然界的遺傳多樣性；人是否可以成為基因工程操作的對象；基因診斷的程序會不會侵犯個人隱私；農(nóng)業(yè)生物技術(shù)是否會徹底改變傳統(tǒng)的耕作方式；用現(xiàn)代生物技術(shù)生產(chǎn)的藥物進行治療是否會壓抑同樣有效的傳統(tǒng)的治療方式發(fā)展中國家的生物多樣性資源如何得到保護。等等中國科學(xué)家參與了人類基因組計劃中1％人類基因組序列的測定，成為人類基因組計劃的唯一的發(fā)展中國家；參與了新近啟動的人類基因單核苷酸多態(tài)性（SNP）的國際項目，承擔(dān)10％的任務(wù)；率先完成了秈稻品種基因組的框架圖以及粳稻品種第四條染色體的精細序列分析。五、現(xiàn)代生物技術(shù)與中國2008年7月9日，一個值得注意的日子——中國國務(wù)院常務(wù)會議通過，投資240億元人民幣巨資，以期：獲得一批具有重要應(yīng)用價值和自主知識產(chǎn)權(quán)的基因培育一批抗病蟲、抗逆、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的重大轉(zhuǎn)基因生物新品種轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展從1983年首例轉(zhuǎn)基因植物(煙草和馬鈴薯)培育成功開始，已經(jīng)經(jīng)歷了技術(shù)成熟期(1983—1993年)、以首例轉(zhuǎn)基因作物延熟保鮮番茄在美國批準(zhǔn)上市為標(biāo)志的產(chǎn)業(yè)發(fā)展期(1994—2005年)、從2006年商業(yè)化種植面積超過1億公頃開始的戰(zhàn)略機遇期(2006—2016年)1、農(nóng)業(yè)生物技術(shù)：

⑴轉(zhuǎn)基因水稻、大豆、小麥、棉花、番茄、煙草等；轉(zhuǎn)基因植物種植面積排在世界第4位，轉(zhuǎn)基因抗蟲棉占棉花種植面積的40％，是轉(zhuǎn)基因植物種植增長率最高的國家；遺傳標(biāo)記遺傳育種生長激素生產(chǎn)能力轉(zhuǎn)基因動物生物反應(yīng)器體細胞克隆基因工程疫苗動物胚胎工程動物營養(yǎng)（2）、動物生物技術(shù)動物基因工程育種乳腺生物反應(yīng)器

荷蘭生產(chǎn)EPO的轉(zhuǎn)基因牛

年產(chǎn)值40億美元

英國生產(chǎn)-胰蛋白酶制劑的轉(zhuǎn)基因羊一杯羊奶6000美元

中國

中科院發(fā)育所合作1998年6月得到兩

揚州大學(xué)只體細胞克隆羊，能分泌乳腺藥物

優(yōu)點：1、產(chǎn)量高；

2、質(zhì)量好；生物活性最高

3、純化工藝相對簡單；

4、生產(chǎn)成本低。獲得供器官移植的純種豬需要：

去掉豬抗原性

移入人抗凝血因子

近交20代約需20年克隆技術(shù)使純種豬培育時間大為縮短。轉(zhuǎn)基因動物研究還存在不少技術(shù)問題：1、基因的內(nèi)在作用了解尚不夠深刻，難以構(gòu)建具有可調(diào)控的高效表達的轉(zhuǎn)化基因；2、外源DNA在動物細胞染色體上的整合機制尚不清楚；3、有效性低；4、病毒基因可能從整合點脫離，成為染色體外的獨立復(fù)制成分，恢復(fù)病毒特性，從而造成細胞功能紊亂或死亡；5、動物模型與預(yù)期不符；6、檢測方法限制；7、轉(zhuǎn)基因動物的生產(chǎn)性能不盡人意；8、克隆繁殖出現(xiàn)基因異常比例超過40％。胚胎工程技術(shù)：冷凍保存技術(shù)胚胎移植體外生產(chǎn)胚胎胚胎克隆性別鑒定世界上第一只“人獸羊”，有15％的細胞來自人類科學(xué)家稱人獸混合胚胎研究注定要失敗

人獸混合胚胎存在遺傳缺陷兔子卵子用