第九章-轉(zhuǎn)基因動(dòng)物與克隆動(dòng)物課件

第九章

轉(zhuǎn)基因動(dòng)物與克隆動(dòng)物第九章1

第一節(jié)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物第二節(jié)克隆動(dòng)物第三節(jié)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和克隆動(dòng)物的生物安全與社會(huì)安全第九章-轉(zhuǎn)基因動(dòng)物與克隆動(dòng)物ppt課件2第九章掌握內(nèi)容1、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和克隆動(dòng)物的概念。2、基因轉(zhuǎn)移的5種方法。3、動(dòng)物克隆技術(shù)的基本方法。第九章掌握內(nèi)容3

第一節(jié)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物一、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的概念將特定的外源基因?qū)雱?dòng)物受精卵或胚胎，使之穩(wěn)定整合于動(dòng)物的染色體基因組并能遺傳給后代的一類動(dòng)物。第一節(jié)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物4二、基因轉(zhuǎn)移的5種方法：1、顯微注射法2、反轉(zhuǎn)錄病毒感染法3、胚胎干細(xì)胞法4、電脈沖法5、精子載體導(dǎo)入法二、基因轉(zhuǎn)移的5種方法：5顯微注射法：

1、采集受精卵2、向受精卵雄性原核注入DNA溶液3、將2細(xì)胞的受精卵移植到假妊娠雌性小鼠的輸卵管中4、導(dǎo)入基因的鑒定顯微注射法：6超排卵母鼠公鼠

結(jié)扎輸精管的公鼠母鼠(一）顯微注射產(chǎn)生轉(zhuǎn)基因小鼠

××受精卵外源基因已注入受精卵雄性原核向假孕母鼠人工植入受精卵

可能帶有外源基因片段的小鼠假孕母鼠懷孕母鼠超排卵母鼠公鼠7體視顯微鏡倒置顯微鏡顯微操作系統(tǒng)體視顯微鏡倒置顯微鏡顯微操作系統(tǒng)8顯微操作圖示：1.用透明質(zhì)酸酶沖洗輸卵管壺腹部，使受精卵與輸卵管分離，取卵，移入培養(yǎng)皿，在CO2孵箱中培養(yǎng)。2.進(jìn)行顯微操作。使用由三維移動(dòng)臂控制的持卵針能穩(wěn)定吸住卵母細(xì)胞，顯微注射吸管能準(zhǔn)確地調(diào)整到與持卵針同一平面并成一直線的位置上，此時(shí)可對(duì)卵母細(xì)胞進(jìn)針。（持卵針）（穿刺針）||（持卵針）（穿刺針）顯微操作圖示：（持卵針）（9（二）反轉(zhuǎn)錄病毒感染法將外源基因DNA插入逆轉(zhuǎn)錄病毒載體；通過輔助細(xì)胞包裝成病毒顆粒，感染胚胎；再將感染的桑椹期胚胎導(dǎo)入子宮。（二）反轉(zhuǎn)錄病毒感染法10（三）胚胎干細(xì)胞法

（1）獲取胚胎干細(xì)胞（ES細(xì)胞）；（2）將外源基因?qū)隕S細(xì)胞；（3）獲取囊胚期胚胎；（4）將含有外源基因的ES細(xì)胞注入囊胚期胚胎的腔內(nèi)；（5）將其移植到假孕動(dòng)物子宮。（三）胚胎干細(xì)胞法11（四）電脈沖法利用外界高電壓短脈沖使細(xì)胞膜產(chǎn)生可逆性穿孔，外源性DNA通過此孔可進(jìn)入細(xì)胞。（五）精子載體導(dǎo)入法以精子作為外源性DNA的載體，通過受精作用將外源性DNA導(dǎo)入受精卵。（四）電脈沖法12三、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的研究概況1、1960年代，將外源基因?qū)腚u的卵巢和睪丸，得到性狀改變的雞，估計(jì)是轉(zhuǎn)基因雞。2、1974年，美國(guó)珍尼斯首次用顯微注射法獲得體細(xì)胞有SV40病毒DNA的小鼠。3、1980年，戈登完善了顯微注射技術(shù)。三、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的研究概況134、1982年，帕爾米特將大鼠生長(zhǎng)激素基因結(jié)構(gòu)區(qū)融合在SM（金屬巰蛋白基因（MT）啟動(dòng)子）中，注射到小鼠受精卵雄性原核內(nèi)，獲得體型似大鼠的轉(zhuǎn)基因小鼠。5、1985年，英國(guó)拉爾夫布林斯特研制出能生成人類生長(zhǎng)激素的轉(zhuǎn)基因豬。6、1989年，意大利拉維特拉納運(yùn)用精子載體法轉(zhuǎn)移外源性DNA，獲得PSV2—CAT轉(zhuǎn)基因小鼠。4、1982年，帕爾米特將大鼠生長(zhǎng)激素基因結(jié)構(gòu)區(qū)融合在SM147、我國(guó)1980年代開始轉(zhuǎn)基因動(dòng)物研究，成功研制出轉(zhuǎn)基因牛、小鼠、豬、羊、兔、金魚。7、我國(guó)1980年代開始轉(zhuǎn)基因動(dòng)物研究，成功研制出轉(zhuǎn)基因牛、15新進(jìn)展：2000年10月，世界首只轉(zhuǎn)基因猴在美國(guó)誕生，取名“安迪”，這是世界上首次培育成功轉(zhuǎn)基因靈長(zhǎng)類動(dòng)物。新進(jìn)展：16

為了能夠更有效地研究蝴蝶翅膀的顏色之迷，美國(guó)巴法羅大學(xué)(UniversityatBuffalo)的生物學(xué)家們近日成功地制造出世界上第一只轉(zhuǎn)基因蝴蝶。有意思的是，這只蝴蝶的一些基因是來自水母的。（2004年3月12日）為了能夠更有效地研究蝴蝶翅膀的顏色之迷，美國(guó)17

全身散發(fā)熒光的轉(zhuǎn)基因魚全身散發(fā)熒光的轉(zhuǎn)基因魚18四、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的應(yīng)用：（一）生命現(xiàn)象的基礎(chǔ)理論研究：1、發(fā)育生物學(xué)研究：通過了解基因的表達(dá)、關(guān)閉和調(diào)控，了解調(diào)控順序。2、遺傳學(xué)研究觀察導(dǎo)入的突變基因的表達(dá)，了解基因結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，還可用于基因組印跡分析、遺傳缺陷的矯正等.四、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的應(yīng)用：19（二）醫(yī)學(xué)研究：1、心血管疾病研究：將轉(zhuǎn)脂蛋白和轉(zhuǎn)纖維蛋白溶酶原等作為外源DNA轉(zhuǎn)入動(dòng)物體內(nèi)，建立心血管疾病轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型。2、腫瘤學(xué)研究：腫瘤基因——腫瘤轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型。（二）醫(yī)學(xué)研究：203、遺傳病研究：導(dǎo)入遺傳疾病外源基因，制作遺傳疾病轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型；導(dǎo)入正常基因，彌補(bǔ)基因缺陷所致遺傳疾病。4、免疫學(xué)研究：用轉(zhuǎn)基因HBsAG小鼠模型研究免疫耐受性的問題。3、遺傳病研究：21（三）改良和培育動(dòng)物新品種：使用重組DNA的轉(zhuǎn)基因技術(shù)，培育出生長(zhǎng)快、產(chǎn)肉、產(chǎn)毛、產(chǎn)奶更多而耗料極少的轉(zhuǎn)基因家畜。（四）研制和生產(chǎn)生物活性物質(zhì)：將具有醫(yī)學(xué)價(jià)值的生物活性物質(zhì)（如組織型纖溶蛋白元激活因子，tPA）導(dǎo)入家畜或家禽的受精卵，從轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的體液如乳汁、血液、尿液、腹水中收獲基因產(chǎn)物。（三）改良和培育動(dòng)物新品種：22五、轉(zhuǎn)基因疾病動(dòng)物模型與基因治療

動(dòng)物模型（一）轉(zhuǎn)基因疾病動(dòng)物模型：1、病毒性疾病模型：（1）小兒麻痹病毒受體轉(zhuǎn)基因小鼠（2）乙型肝炎病毒攜帶者模型（3）乙型肝炎表面抗原轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型2、腫瘤轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型

五、轉(zhuǎn)基因疾病動(dòng)物模型與基因治療

動(dòng)物模型（一）轉(zhuǎn)233、代謝疾病轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型（1）高歇氏病轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型（2）家族性神經(jīng)多發(fā)性淀粉樣變（FAP）轉(zhuǎn)基因小鼠（二）基因治療的動(dòng)物模型：將外源生長(zhǎng)激素基因?qū)搿百灏Y”小鼠——個(gè)頭增大3倍，恢復(fù)生育能力。3、代謝疾病轉(zhuǎn)基因動(dòng)物模型24

左側(cè)為轉(zhuǎn)移了大鼠生長(zhǎng)激素基因的小鼠

1982年，RichardPalmiter和RalphBrinster領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)小組將一個(gè)能夠被鋅調(diào)控的DNA元件與大鼠的生長(zhǎng)激素基因連在一起，并將其注射到了受精了的小鼠胚胎中，從而培育出了世界上第一批轉(zhuǎn)基因小鼠。這些轉(zhuǎn)基因小鼠長(zhǎng)期取食含有足量鋅的食物后，就會(huì)長(zhǎng)得非常大。轉(zhuǎn)基因小鼠的出現(xiàn)掀起了遺傳學(xué)研究的新的浪潮。左側(cè)為轉(zhuǎn)移了大鼠生長(zhǎng)激素基因的小鼠251987年，MartinEvans，OliverSmithies和MarioCapecch領(lǐng)導(dǎo)的幾個(gè)研究小組對(duì)胚胎干細(xì)胞中特定目標(biāo)基因進(jìn)行失活，培育出了第一只基因敲除小鼠。這三位科學(xué)家因?yàn)檫@項(xiàng)工作在2001獲得了Lasker獎(jiǎng)。接下來，科學(xué)家們用同樣的技術(shù)又培育出了幾千只基因敲除小鼠。1987年，MartinEvans，OliverSmit26第二節(jié)克隆動(dòng)物一、克隆動(dòng)物的概念——

動(dòng)物通過體細(xì)胞進(jìn)行的無性生殖（也稱無性繁殖）以及由無性生殖形成的基因型幾乎完全相同的后代個(gè)體組成的群體。

世界衛(wèi)生組織在關(guān)于克隆的非正式聲明中定義為：

遺傳上同一的機(jī)體或細(xì)胞系（株）的無性生殖。第二節(jié)克隆動(dòng)物一、克隆動(dòng)物的概念——27

二、動(dòng)物克隆技術(shù)的基本方法

（一）胚胎分割

（二）細(xì)胞核移植：1.胚胎細(xì)胞核移植2.胚胎干細(xì)胞核移植3.胎兒成纖維細(xì)胞核移植4.體細(xì)胞核移植二、動(dòng)物克隆技術(shù)的基本方法28（一）胚胎分割：將胚胎分割成2份、4份。（二）細(xì)胞核移植（孤雌繁殖）將一個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞核移植到另一個(gè)去掉細(xì)胞核的卵或細(xì)胞中，再移植到雌性動(dòng)物的子宮中孕育成熟。（一）胚胎分割：29卵母細(xì)胞去核卵母細(xì)胞胚胎干細(xì)胞或其他細(xì)胞的細(xì)胞核

細(xì)胞核移植技術(shù)核移植卵母細(xì)胞去核卵母細(xì)胞胚胎干細(xì)胞或其他細(xì)胞的細(xì)胞301、胚胎細(xì)胞核移植:將單個(gè)早期胚胎細(xì)胞導(dǎo)入去除細(xì)胞核的未受精的成熟卵母細(xì)胞，經(jīng)電融合，使卵母細(xì)胞質(zhì)與導(dǎo)入的胚胎細(xì)胞核融合、分裂、發(fā)育成胚胎，將胚胎移植給受體繼續(xù)孕娠。1、胚胎細(xì)胞核移植:312、胚胎干細(xì)胞核移植：胚胎或胎兒原始生殖細(xì)胞經(jīng)過抑制分化培養(yǎng)，讓細(xì)胞數(shù)目增加，但不分化。將單個(gè)胚胎干細(xì)胞按照（二）1、的方法進(jìn)行核移植。3、胎兒成纖維細(xì)胞核移植：從孕娠早期的胎兒體內(nèi)分離出胎兒成纖維細(xì)胞，按照（二）1、的方法進(jìn)行核移植。

2、胚胎干細(xì)胞核移植：324、體細(xì)胞核移植：將動(dòng)物體細(xì)胞經(jīng)過抑制培養(yǎng)，使細(xì)胞處于休眠狀態(tài)，進(jìn)行核移植。綿羊“多利”就是利用體細(xì)胞核移植技術(shù)培育成功的世界第一只克隆哺乳類動(dòng)物。4、體細(xì)胞核移植：331、從芬蘭多塞特白面母綿羊的乳腺中取出乳腺細(xì)胞，將其放入低濃度的營(yíng)養(yǎng)培養(yǎng)液中，細(xì)胞逐漸停止了分裂，此細(xì)胞稱之為供體細(xì)胞；2、從一頭蘇格蘭黑面母綿羊的卵巢中取出未受精的卵細(xì)胞，并立即將其細(xì)胞核除去，留下一個(gè)無核的卵細(xì)胞，此細(xì)胞稱之為受體細(xì)胞；3、利用電脈沖的方法，使供體細(xì)胞和受體細(xì)胞發(fā)生融合，最后形成了融合細(xì)胞，由于電脈沖還可以產(chǎn)生類似于自然受精過程中的一系列反應(yīng)，使融合細(xì)胞也能象受精卵一樣進(jìn)行細(xì)胞分裂、分化，從而形成胚胎細(xì)胞；4、將胚胎細(xì)胞轉(zhuǎn)移到另一只蘇格蘭黑面母綿羊的子宮內(nèi)，胚胎細(xì)胞進(jìn)一步分化和發(fā)育，最后形成一只小綿羊。多莉羊的克隆1、從芬蘭多塞特白面母綿羊的乳腺中取出乳腺細(xì)胞，將其放入低濃342003年2月14日，英國(guó)蘇格蘭愛丁堡羅斯林研究所的科學(xué)家宣布，全世界第一個(gè)克隆動(dòng)物多利羊已經(jīng)死亡，活了6年半。當(dāng)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)它患上無法治愈的肺病后，決定實(shí)施“安樂死”讓它長(zhǎng)眠。一般說來，一只綿羊平均可以活１１－１２年，而多莉今年只有６歲，壽命僅相當(dāng)于普通羊的一半。2003年2月14日，英國(guó)蘇格蘭愛丁堡羅斯林研究所的科學(xué)家宣35三、克隆動(dòng)物的研究概況：（1）1952年，用豹蛙囊胚期細(xì)胞核進(jìn)行了核移植，獲得可以攝食的幼體。（2）1962年，將非洲爪蟾的小腸上皮細(xì)胞的核注入同種或異種非洲爪蟾去核的未受精卵中，約1%發(fā)育為成熟蛙。三、克隆動(dòng)物的研究概況：36（3）1986年，用胚胎分裂球與去核未受精卵融合，并用仙臺(tái)病毒或電激誘導(dǎo)，用核移植技術(shù)培育出克隆綿羊。（4）1994—1996年，維爾穆特培育出克隆綿羊“多利”。（5）我國(guó)的克隆動(dòng)物研究：先后培育出克隆山羊、兔、牛、小鼠，曹誼林博士在裸小鼠身上克隆出人耳。（3）1986年，用胚胎分裂球與去核未受精卵融合，并用仙臺(tái)病37克隆?？寺∈罂寺∩窖蚩寺∝埧寺∨？寺∈罂寺∩窖蚩寺∝?8

我國(guó)首批本土自主克隆牛，這5頭出生在山東的克隆牛于2003年8月通過人工授精成功受孕，預(yù)產(chǎn)期為2004年4月中旬。這是我國(guó)自主完成的體細(xì)胞“克隆?！?，首次通過無性方式懷孕。我國(guó)首批本土自主克隆牛，這5頭出生在山東的克39我國(guó)首例異種克隆羊2004年1月21日零時(shí)在新疆誕生。異種克隆羊不同于世界上第一只克隆羊“多莉”的同種體細(xì)胞核移植的克隆方法，而是把A種動(dòng)物體細(xì)胞的細(xì)胞核移植到B種動(dòng)物的去核卵細(xì)胞中，生出A種動(dòng)物。圖為1月30日，異種克隆北山羊（右）與接受胚胎的母山羊在一起（左）我國(guó)首例異種克隆羊圖為1月30日，異種克40胚胎細(xì)胞克隆兔在廣西大學(xué)出生

過程：先從一只兔子身上獲得早期胚胎，注入已去除細(xì)胞核的成熟卵母細(xì)胞中，融合形成重組胚。重組胚在體外培養(yǎng)后，移入一只雌性兔子的輸卵管內(nèi)，經(jīng)過34天的正常孕期后，克隆兔（后）順利降生。胚胎細(xì)胞克隆兔在廣西大學(xué)出生過程：先從一只兔子身上41意大利科學(xué)家2004年6月成功培育出世界上首匹“自體克隆馬”（前）。這匹名叫“普羅米塔”的小母馬（前）的“媽媽”（后）同時(shí)也是其“姐姐”。意大利科學(xué)家2004年6月成功培育出世界上首匹“自體克42在2000年美國(guó)的《科學(xué)》雜志上，科學(xué)家宣布，他們使用新的方法成功地克隆了一只恒河猴，該獼猴被命名為“泰特拉”（Tetra），Tetra是希臘詞，意義為“四”，看來，科學(xué)家以此來暗示他們“一分為四”的方法。這是與人類血緣最近的動(dòng)物———靈長(zhǎng)目動(dòng)物第一次被成功克隆?？茖W(xué)家希望，使用這種方法能生成基因完全相同的動(dòng)物，供在研究諸如糖尿病和帕金森病等人類疾病時(shí)使用。在2000年美國(guó)的《科學(xué)》雜志上，科學(xué)家宣布，他們使43四、動(dòng)物克隆技術(shù)的意義與應(yīng)用：（1）生物醫(yī)藥方面：對(duì)能夠生產(chǎn)抗凝血酶、血清白蛋白等的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物進(jìn)行克隆，大批生產(chǎn)該藥。（2）醫(yī)學(xué)方面：利用克隆技術(shù)培育模型動(dòng)物（高血壓等），直接克隆出人的心、肝、腎等器官，供器官移植。四、動(dòng)物克隆技術(shù)的意義與應(yīng)用：44美國(guó)密蘇里大學(xué)通過克隆技術(shù)培育出四只含有熒光水母基因的小豬。五只小豬中有四只小豬的豬嘴和豬蹄呈熒光黃色（左），剩下的一只小豬（右）和正常小豬無異。專家們稱，熒光小豬的成功培育對(duì)培育動(dòng)物器官用于人體移植具有重要意義。美國(guó)密蘇里大學(xué)通過克隆技術(shù)培育出四只含有熒光水母基因的小豬。45（3）畜牧業(yè)方面：選育良種后進(jìn)行克隆，加快培育良種的速度。（4）保存物種：保存或克隆大熊貓等珍稀瀕危動(dòng)物。（3）畜牧業(yè)方面：46附：該不該克隆大熊貓

權(quán)威專家不支持克隆大熊貓具體理由有3個(gè)：一、克隆大熊貓本身還有缺陷或者說不很完善、成熟。特別是在異種動(dòng)物的克隆技術(shù)上的困難更多，比如在其他家畜上的研究表明，一般情況下異種動(dòng)物克隆的胚胎發(fā)育到囊胚階段后就會(huì)停止發(fā)育，這個(gè)問題到現(xiàn)在無法解決。二、就現(xiàn)在成功的克隆動(dòng)物研究例子來說，其成功率也極低，異種動(dòng)物的克隆目前尚未有個(gè)體成活的報(bào)道。三、即使克隆技術(shù)完善了，異種動(dòng)物的克隆技術(shù)成功了，類似大熊貓這樣的瀕危物種也不可能靠其得到拯救。因?yàn)榭寺?dòng)物只是個(gè)體的復(fù)制，它根本無利物種本身的遺傳多樣性保護(hù)。與其把有限的資金花到這種前景不明的項(xiàng)目，不如集中精力搞好大熊貓就地和異地保護(hù)。目前鼓動(dòng)大熊貓克隆之說，無異于舍本求末。附：該不該克隆大熊貓權(quán)威專家不支持克隆大熊貓具體理由有3個(gè)47美國(guó)科學(xué)家2003年5月宣布培育出一頭克隆騾子（左）。這頭小公騾被取名為“愛達(dá)荷寶石”。它頭上戴有3個(gè)“世界第一”桂冠：第一個(gè)克隆的騾子，第一個(gè)克隆的馬科動(dòng)物，第一個(gè)克隆的雜種動(dòng)物?？茖W(xué)家們說，該成果將有助于克隆其他自身繁殖有困難的瀕危動(dòng)物，對(duì)研究癌癥等疾病也有重要的參考價(jià)值。

騾子體內(nèi)包含63個(gè)染色