生物化学——克隆.doc

生物化学克隆学校：院系:生物技术班级：xxx班学号：xx姓名：songxw克隆克隆是英文clone或cloning的音译，而英文clone则起源于希腊文Klone，原意是指以幼苗或嫩枝插条，以无性繁殖或营养繁殖的方式培育植物，如扦插和嫁接。在大陆译为“无性繁殖”在台湾与港澳一般意译为复制或转殖或群殖。 中文也有更加确切的词表达克隆，“无性繁殖”、“无性系化”以及“纯系化”。克隆是指生物体通过体细胞进行的无性繁殖，以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的种群。通常是利用生物技术由无性生殖产生与原个体有完全相同基因组织后代的过程。另有相关书籍和影视作品以此为题。克隆的历史：鲤鱼:1963年，中国科学家童第周早在1963年就通过将一只雄性鲤鱼的遗传物质注入雌性鲤鱼的卵中从而成功克隆了一只雌性鲤鱼，比多利羊的克隆早了33年。 绵羊:1996年，多利（Dolly） 猕猴:2000年1月，Tetra，雌性猪:2000年3月，5只苏格兰PPL小猪；8月，Xena，雌性 牛:2001年，Alpha和Beta，雄性 猫:2001年底，CopyCat（CC），雌性 鼠:2002年 兔:2003年3-4月分别在法国和朝鲜独立地实现； 骡:2003年5月，爱达荷Gem，雄性；6月，犹他先锋，雄性 鹿:2003年，Dewey 马:2003年，Prometea，（普罗米修斯）雌性 狗:2005年，韩国首尔大学实验队，史纳比 猪:2005年8月8日，中国第一头供体细胞克隆。克隆的定义：1963 年J.B.S.Haldane在题为“人类种族在未来二万年的生物可能性”的演讲上采用“克隆 (Clone)”的术语。科 学家把人工遗传操作动物繁殖的过程叫“克隆”，这门生物技术叫“克隆技术”，其本身的含义是无性繁殖（中国大陆的翻译），即由同一个祖先细胞分裂繁殖而形成的纯细胞系，该细胞系中每个细胞的基因彼此相同。克隆也可以理解为复制、拷贝和翻倍（港澳台的意译），就是从原型中产生出同样的复制品，它的外表及遗传基因与原型完全相同，但大多行为 思想不同。时至今日，“克隆”的含义已不仅仅是“无性繁殖”，凡是来自同一个祖先，无性繁殖出的一群个体，也叫“克隆”。这种来自同一个祖先的无性繁殖的后代群体也叫“无性繁殖系”，简称无性系。简单讲就是一种人工诱导的无性繁殖方式。但克隆与无性繁殖是不同的。克隆是指人工操作动物繁殖的过程，无性繁殖是指：不经过两性生殖细胞的结合由母体直接产生新个体的生殖方式，常见的有孢子生殖、被子生殖出芽生殖和分裂生殖。由植物的根、茎、叶等经过压条、扦插或嫁接等方式产生新个体也叫无 性繁殖。绵羊、猴子和牛等动物没有人工操作是不能进行无性繁殖的。因此，高中一些练习题里将扦插排除在“克隆”之外。另外，花药离体培养成单倍体，不受精的卵细胞孤雌发育成个体如雄蜂雄蚁，叫做单性繁殖，严格来说也不算克隆。而试管婴儿由于有受精过程所以也不属于克隆。科学要求严谨，定义非常关键，有时候概念的内涵和外延变化了，我们大部分人还使用旧有的内容，这样就造成了混淆和混乱。克隆的定义二：克隆，是指通过无性生殖而产生的遗传上均一的生物群，即具有完全相同的遗传组成的一群细胞或者生物的个体。克隆在希腊语中是“小树枝叶”的意思，用以指无性增殖物。现在则指个体、细胞、基因等不同水平上的无性增殖物。（1）个体水平：在植物的无性增殖中，植物的发芽、插条等由同一个体通过无性生殖而增长的个体群均被视为克隆。采用组织培养方法可使植物细胞培养发育成完全的个体（愈伤组织），采用这种方法得到的具有相同基因型的个体群，也被称为克隆；在动物的无性增殖中，典型的例子是采用核移植实验方法，把分化细胞的核移植到一个事先去核的蛙卵中，让其发育并得到克隆蛙。克隆动物具有均一遗传性质，在研究环境条件对发育、分化的影响以及药物的检测方面都是重要的实验材料。在哺乳动物中，由于细胞分化，核异质化的程度加剧，因此核移植尚无成功的例子。（2）细胞水平：由一个细胞经过有丝分裂生成的细胞群叫克隆。但如果培养细胞发生转化，则很容易引起染色体变异。（3）基因水平：利用基因重组操作技术，使特定的基因与载体结合，在细菌等宿主中进行增殖，有可能得到均匀的基因群。克隆基因在基因功能与精细结构的关系等基础研究及在有用物质的生产方面，均已得到应用。克隆种类1.由同一个祖先细胞分裂繁殖而形成的纯细胞系（每个基因彼此相同）。 2.先将含有遗传物质的供体细胞的核移植到去除了细胞核的受体卵细胞中，利用微电流刺激等使两者融合为一体。（与提供细胞者基因相同）基本过程：先将含有遗传物质的供体细胞的核移植到去除了细胞核的卵细胞中，利用微电流刺激等使两者融合为一体，然后促使这一新细胞分裂繁殖发育成胚胎，当胚胎发育到一定程度后，再被植入动物子宫中使动物怀孕，便可产下与提供细胞核者基因相同的动物。这一过程中如果对供体细胞进行基因改造，那么无性繁殖的动物后代基因就会发生相同的变化。克隆鲫鱼出世前后1979年春，中国科学院武汉水生生物研究所的科学家，用鲫鱼囊胚期的细胞进行人工培养，经过385天59代连续传代培养后，用直径10微米左右的玻璃管在显微镜下从培养细胞中吸出细胞核。与此同时，除去鲫鱼卵细胞的核，让卵细胞留出空间做好接纳囊胚细胞核的准备。一切准备就绪后，把玻璃管吸出的核移放到空出位置的鲫鱼卵细胞内。得到了囊胚细胞核的卵细胞在人工培养下大部分夭亡了。在189个这种换核卵细胞中，只有两个孵化出了鱼苗，而最终只有一条幼鱼渡过难关，经过80多天培养后长成8厘米长的鲫鱼。这种鲫鱼并没有经过雌、雄细胞的结合，仅仅是给卵细胞换了个囊胚细胞的核，实际上是由换核卵产生的，因此也是克隆鱼。克隆绵羊“多利”1997年2月27日出版的英国自然杂志公布了爱丁堡罗斯林研究所威尔莫特等人的研究成果：经过247次失败之后，他们在1996年得到了一只名为“多利”的克隆雌性小绵羊。 “多利”绵羊是如何“创造”出来的呢?威尔莫特等学者先给“苏格兰黑面羊”注射促性腺素，促使它排卵。得到卵之后，立即用极细的吸管从卵细胞中取出核。与此同时，从怀孕三个月的“芬多席特”六龄母羊的乳腺细胞中取出核，立即送入取走核的“苏格兰黑面羊”的卵细胞中。手术完成之后，用相同频率的电脉冲刺激换核卵，让“苏格兰黑面羊”的卵细胞质与“芬多席特”母羊乳腺细胞的核相互协调，使这个“组装”细胞在试管里经历受精卵那样的分裂、发育而形成胚胎的过程。然后，将胚胎巧妙地植入另一只母羊的子宫里。到去年7月，这只“护理”体外形成胚胎的母羊终于产下了小绵羊“多利”。“多利”不是由母羊的卵细胞和公羊的精细胞受精的产物，而是“换核卵”一步一步发展的结果，因此是“克隆羊”。克隆技术造福人类:克隆技术会给人类带来极大的好处。例如，英国PPL公司已培育出羊奶中含有治疗肺气肿的-I抗胰蛋白酶的母羊。这种羊奶的售价是6000美元一升。一只母羊就好比一座制药厂。用什么办法能最有效、最方便地使这种羊扩大繁殖呢?最好的办法就是“克隆”。同样，荷兰PHP公司培育出能分泌人乳铁蛋白的牛，以色列LAS公司育成了能生产血清白蛋白的羊。这些高附加值的牲畜如何有效地繁殖?答案当然还是“克隆”。母马配公驴可以得到杂种优势特别强的动物骡，然而骡不能繁殖后代，那么，优良的骡如何扩大繁殖?最好的办法也是“克隆”。我国的大熊猫是国宝，但自然交配成功率低，因此已濒临绝种。如何挽救这类珍稀动物?“克隆”为人类提供了切实可行的途径。 除此之外，克隆动物对于研究癌生物学、研究免疫学、研究人的寿命等都有不可低估的作用。近年来重要成果克隆羊“多莉”的诞生在全世界掀起了克隆研究热潮，随后，有关克隆动物的报道接连不断。1997年3月，即公布“多莉”培育成功后近1个月的时间里，美国、中国台湾和澳大利亚科学家分别发表了他们成功克隆猴子、猪和牛的消息。不过，他们都是采用胚胎细胞进行克隆，其意义不能与“多莉”相比。同年7月，罗斯林研究所和PPL公司宣布用基因改造过的胎儿成纤维细胞克隆出世界上第一头带有人类基因的转基因绵羊“波莉”（Polly）。这一成果显示了克隆技术在培育转基因动物方面的巨大应用价值。 1998年7月，美国夏威夷大学Wakayama等报道，由小鼠卵丘细胞克隆了27只成活小鼠，其中7只是由克隆小鼠再次克隆的后代，这是继“多利”以后的第二批哺乳动物体细胞核移植后代。此外，Wakayama等人采用了与“多利”不同的、新的、相 对简单的且成功率较高的克隆技术，这一技术以该大学所在地而命名为“檀香山技术”。 此后，美国、法国、荷兰和韩国等国科学家也相继报道了体细胞克隆牛成功的消息；日本科学家的研究热情尤为惊人，1998年7月至1999年4月，东京农业大学、近畿大学、家畜改良事业团、地方（石川县、大分县和鹿儿岛县等）家畜试验场以及民间企业（如日本最大的奶商品公司雪印乳业等）纷纷报道了，他们采用牛耳部、臀部肌肉、卵丘细胞以及初乳中提取的乳腺细胞克隆牛的成果。至1999年底，全世界已有6种类型细胞胎儿成纤维细胞、乳腺细胞、卵丘细胞、输卵管/子宫上皮细胞、肌肉细胞和耳部皮肤细胞的体细胞克隆后代成功诞生。 2000年6月，中国西北农林科技大学利用成年山羊体细胞克隆出两只“克隆羊”，但其中一只因呼吸系统发育不良而早夭。据介绍，所采用的克隆技术为该研究组自己研究所得，与克隆“多利”的技术完全不同，这表明中国科学家也掌握了体细胞克隆的尖端技术。 2012年3月18日凌晨，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所胚胎工程与繁殖技术室在昌平试验牛场通过剖腹产，获得体细胞克隆公牛1头，母牛妊娠期279天，牛犊出生重58.2千克，目前生理指标一切正常。经北京华大方瑞鉴定中心鉴定，该克隆后代与细胞来源的供体公牛DNA一致。这是我国首次采用无透明带克隆方法获得的荷斯坦种公牛体细胞克隆后代，也是第三例荷斯坦种公牛体细胞克隆公牛。 在不同种间进行细胞核移植实验也取得了一些可喜成果，1998年1月，美国威斯康星一麦迪逊大学的科学家们以牛的卵子为受体，成功克隆出猪、牛、羊、鼠和猕猴五种哺乳动物的胚胎，这一研究结果表明，某个物种的未受精卵可以同取自多种动物的成熟细胞核相结合。虽然这些胚胎都流