1、 课程名称：生物科学热点学号：1268132123班级：数学 2012姓名：安娜摘要： 国际上权威科学家预言：21 世纪是以生命科学和信息科学为主导的世纪,生命科学将跃居自然科学的前沿。新世纪中转基因生物、克隆技术的研究将日趋成熟，转基因生物和克隆动物在生产、时间中的应用将会大大的改善人类的生活条件和质量 克隆（Clone）一词来自于希腊语，愿意是用于扦插的枝条，也就是指无性繁殖。克隆动物，是指利用已经分化了的体细胞（入胚胎干细胞）所具有的一套完整的遗传信息，指导早期胚胎发育成为一个新个体。自然克隆，是从作为和无脊椎动物中了解到的，一有丝分裂为增殖基础，在脊椎动物（多胚的仇狳除外）中，克隆的动
2、物是偶然的实验结果。关键词克隆技术，无性繁殖，胚胎干细胞（ES） ，器官移植一，克隆技术的概念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 后代个体组成的种群。克隆也可以理解为复制、拷贝，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。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。无性繁殖是指不经过雌雄两性生殖细胞的结合、只由一个生物体产生后代的生殖方式，常见的有孢子生殖、出芽生殖和分裂生殖。由植物的根、茎、叶等经过压条或嫁接等方式产生新个体也叫无性繁殖。绵
3、羊、猴子和牛等动物没有人工操作是不能进行无性繁殖的。克隆羊多利也是克隆的产物。科学家把人工遗传操作动物繁殖的过程叫克隆，这门生物技术术二，克隆技术的发展历程 1938 年，德国胚胎学家提出动物克隆的设想：即从发育到后期的胚胎中取出细胞核，将其移植到一个卵子中去，使其繁殖。1950 年，首次在-79成功地冷藏牛的精于，稍后与母牛的卵子进行了人工授精。1951 年，科学家培育出第一个人体肿瘤细胞系。1952 年：科学家证明，他们能把细胞核从一枚青蛙卵子中取出，然后把另一个青蛙胚胎细胞的细胞核注入这个卵子中，并让这个卵子孵化为一条蝌蚪。这种“核转换”可以把一个动物的基因注入一个卵子。这条蝌蚪就是提供
4、了细胞核的那个胚胎细胞的克隆产物。1975 年：科学家成功使用成年青蛙的体细胞细胞核代替胚胎细胞细胞核注入抽去细胞核的卵子中，孵化出了蝌蚪。体细胞克隆的成功为转基因动物生产掀起一场新的革命，动物体细胞克隆技术为迅速放大转基因动物所产生的种质创新效果提供了技术可能。1986 年：首次使用胚胎细胞细胞核克隆出绵羊。1997 年：“多莉”诞生，它是第一只使用成年动物体细胞克隆的绵羊。绵羊“多利” 诞生的消息披露，立即引起全世界的关注，这头由英国生物学家通过克隆技术培育的克隆绵羊，意味着人类可以利用动物身上的一个体细胞，产生出与这个动物完全相同的生命体，打破了千古不变的自然规律。1999 年 5 月
5、31 日：美国夏威夷大学的科学家，利用成年体细胞克隆出第一只雄性老鼠 1998 年：科学家使用取自同一只成年老鼠身上的细胞克隆出数代、共 50 多只老鼠。同年，源自同一头成年奶牛的8 头克隆小牛诞生。2000 年：使用成年动物体细胞克隆猪和山羊成功。2001 年：使用成年动物体细胞克隆猫和兔子成功。 2003 年 5月克隆骡，爱达荷 Gem，雄性； 2003 年克隆鹿，Dewey: 2003 年克隆马，Prometea，雌性 2005 年克隆狗，韩国首尔大学实验队，史纳比猪: 2000 年 3 月，5 只苏格兰 PPL 小猪；8 月，Xena，雌性牛: 2001 年，Alpha 和 Beta，
6、雄性；猫: 2001 年底，CopyCat（CC） ，雌性尽管克隆研究取得了很大进展，目前克隆的成功率还是相当低的：多利出生之前研究人员经历了 276 次失败的尝试； 70 只小牛的出生则是在 9000 次尝试后才获得成功，并且其中的三分之一在幼年时就死了；Prometea 也是花费了 328 次尝试才成功出生。 而对于某些物种，例如猫和猩猩还没有克隆成功的消息 三，中国的克隆技术发展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。但由于相关论文是发表在一本中文科学期刊，并没有翻译成英文，
7、所以并不为国际上所知晓。1990 年西北农业大学 畜牧所克隆一只山羊。1992 年江苏农科院克隆一只兔子。1993 年中科院发育生物学研究所与扬州大学农学院携手合作，克隆一只山羊。1995 年 1.华南师范大学与广西农业大学合作，克隆一头奶牛和黄牛的杂种牛。2.西北农业大学畜牧所克隆六头猪。1996 年 1.湖南医科大学人类生殖工程研究所克隆六只老鼠。2.中国农科院畜牧所克隆一头公牛。（以上为胚胎细胞克隆研究）1999 年 1.中国科学家周琪在法国获得卵丘细胞克隆小鼠，在国际上首次验证了小鼠成年体细胞克隆工作的可重复性，于 2000 年 5 月用胚胎干细胞克隆出小鼠“哈尔滨”，并于 2000
8、年 10 月获得第一只不采用“多莉羊” 专利技术的克隆牛。2.中国科学院动物研究所 研究员陈大元领导的小组将大熊猫的体细胞植入去核后的兔卵细胞中，成功地培育出了大熊猫的早期胚胎。1999 年和 2000 年扬州大学与中科院发育所合作，用携带外源基因的体细胞克隆出转基因的山羊。2000 年我国生物胚胎专家张涌在西北农林科技大学种羊场接生了一只雌性体细胞克隆山羊“阳阳”。 “阳阳”经自然受孕产下一对混血儿女，“阳阳”的生产可以证明体细胞克隆山羊和胚胎克隆山羊具有与普通山羊一样的生育繁殖能力。2002 年我国首批成年体细胞克隆牛群体诞生四，克隆技术的应运(一) 良种繁育和特异品种保存长期从事良种繁育
9、的人都知道，培育良种难，保存良种更难。果树中的良种可以用嫁接的方法繁殖，水稻、小麦的良种繁殖就不能用嫁接的方法。水稻是一种自交程度很高的作物，即便如此，也无法保证其后代不出现分离。要想得到一个稳定的优良品种，不经过几代辛勤的选育是不行的。动物的良种保存，常以选留雄性良种动物的方式进行，尽管我们选择的优良性状(如产奶量、产蛋量等)是由雌性动物体现出来的，但有性生殖与双亲有关，而一个雄性动物可以与多个雌性动物交配，所以，动物良种繁育中选育雄性动物极为重要。但由良种雄性动物传代，其后代个体并非个个都是优良，这一方面是由于母本差异造成，另一方面由于减数分裂，可能有一半的精子并未携带优良基因。于是，只有
10、克隆技术才能将具有优良性状的个体，像果树嫁接那样繁殖下去。在良种繁育、特异品种的保存方面，克隆技术必将会给人类做出贡献。特异品种的保存，当然也包括那些濒危物种的保存。濒危物种是指那些在世界上存在数量极少、濒临绝灭的物种，如我国的大熊猫、金丝猴和朱鹮等。保护濒危物种就是维护生物的多样性，生物多样性程度越高，地球这个大生态系统就越稳定，于是，生存于这个生态系统中的人类的生活质量就越高。目前，濒危物种面临的主要危机是繁殖能力低下。由于繁殖力低，数量难以增长，生存领域无法扩大。而生存环境的单一，又使得该物种对环境变化冲击的应变能力差。所以，大量繁殖濒危物种是保护该物种的最有效办法。而克隆技术可以克服自
11、然条件下该物种交配成功率低的困难，使之繁衍(二) 用克隆技术完善转基因动物的繁殖转基因动植物可以用于药物生产。如“人一 1 抗胰蛋白酶”(h一 1AT)是由人的 QI 抗胰蛋白酶基因合成的，它能抑制弹性蛋白酶的活性，而后者会导致纤维变性，所以“人一 1 抗胰蛋白酶”可用于治疗囊状纤维、特异性皮炎和肺气肿等疾病。1991 年，有人将“人一 1 抗胰蛋白酶”基因导人绵羊体内，得到了带有该基因的转基因绵羊。转基因绵羊能以泌乳的方式生产“人一 1 抗胰蛋白酶” ，产量达每升 35 克。于是，转基因绵羊就变成了一个能生产药物的活工厂。遗憾的是，这个“工厂”是有寿命的。而转基因绵羊不能通过正常的有性繁殖将
12、这种生产特性传给后代，因为减数分裂常常会使这种被导人的基因丢失。所以，一旦老的“工厂”不能再出产品时，就必须构建新的“工厂” 。而构建转基因动植物需要较高的成本，由于目前还没有一种十拿九稳的技术，使我们想要什么就能得到什么，于是，由转基因动植物生产的药物价格也就便宜不下来。如上面谈到的，含“人一 1 抗胰蛋白酶 ”的羊奶，每升售价高达 6000 美元，成本高就是原因之一。克隆技术的完善为转基因动物的繁殖开辟了一条通道，应用克隆技术可以将上述的转基因绵羊大量繁殖，从而可在降低成本的同时大幅度提高产量。可以预见，克隆技术在这方面的应用前途无量(三) 细胞克隆技术细胞克隆技术，在生物学中的正规术语为
13、细胞培养技术。不论对于整个生物工程技术，还是其中之一的生物克隆技术来，细胞培养都是一个必不可少的过程，细胞培养本身就是细胞的大规模克隆。细胞培养，既包括微生物细胞的培养，也包括动物和植物细胞及动植物组织的培养。 细胞培养技术可以由一个细胞经过大量培养成为简单的单细胞或极少分化的多细胞，这是克隆技术必不可少的环节，而且细胞培养本身就是细胞的克隆。因为生物产品都是从细胞得来，所以可以说细胞培养技术是生物技术中最核心、最基础的技术 细胞的生长需要一定的营养环境，用于维持细胞生长的营养基质称为培养基。培养基按其物理状态可分为液体培养基和固体培养基。液体培养基用于大规模的工业生产以及生理代谢等基本理论的
14、研究工作。液体培养基中加入一定的凝固剂(如琼脂) 或固体培养物(如麸皮、大米等)便成为固体培养基。固体培养基为细胞的生长提供了一个营养及通气的表面，在这样一个营养表面上生产的细胞可形成单个菌落。因此，固体培养基在细胞的分离、鉴定、计数等方面起着相当重要的作用五，克隆技术应运的前景，（1）培育优良畜种和生产实验动物；（2 ）生产转基因动物；（3）生产人胚胎干细胞用于细胞和组织替代疗法；（4 ）复制濒危的动物物种，保存和传播动物物种资源。采用简便的体细胞转染技术实施目标基因的转移，可以避免家畜生殖细胞来源困难和低效率。同时，采用转基因体细胞系，可以在实验室条件下进行转基因整合预检和性别预选。在核移
15、植前，先把目的外源基因和标记基因（如LagZ 基因和新霉素抗生基因）的融合基因导入培养的体细胞中，再通过标记基因的表现来筛选转基因阳性细胞及其克隆，然后把此阳性细胞的核移植到去核卵母细胞中，最后生产出的动物在理论上应是 100的阳性转基因动物。采用此法，Schnieke 等（Bio Report，1997）已成功获得 6 只转基因绵羊，其中 3 只带有人凝血因子 IX 基因和标记基因（新霉素抗性基因），3 只带有标记基因，目的外源基因整合率高达 50。Cibelli （Science，1997 ）同样利用核移植法获得 3 头转基因牛，证实了该法的有效性。由此可以看出，当今动物克隆技术最重要的应
16、用方向之一，就是高附加值转基因克隆动物的研究开发。 胚胎干细胞（ES）是具有形成所有成年细胞类型潜力的全能干细胞。科学家们一直试图诱导各种干细胞定向分化为特定的组织类型，来替代那些受损的体内组织，比如把产生胰岛素的细胞植入糖尿病患者体内。科学家们已经能够使猪 ES 细胞转变为跳动的心肌细胞，使人 ES 细胞生成神经细胞和间充质细胞和使小鼠 ES 细胞分化为内胚层细胞。这些结果为细胞和组织替代疗法开辟了道路。目前，科学家已成功分离到人 ES 细胞（Thomson 等 1998，Science），而体细胞克隆技术为生产患者自身的 ES 细胞提供了可能。把患者体细胞移植到去核卵母细胞中形成重组胚，把
17、重组胚体外培养到囊胚，然后从囊胚内分离出 ES 细胞，获得的 ES 细胞使之定向分化为所需的特定细胞类型(如神经细胞，肌肉细胞和血细胞），用于替代疗法。这种核移植法的最终目的是用于干细胞治疗，而非得到克隆个体，科学家们称之为“治疗克隆”。 克隆技术在基础研究中的应用也是很有意义的，它为研究配子和胚胎发生，细胞和组织分化，基因表达调控，核质互作等机理提供了工具。六我对克隆技术的态度 目前人们对克隆生物褒贬不一。确实克隆技术有利有弊我任为利大于弊。利:1在农业方面，人们利用 “克隆”技术培育出大量具有抗旱、抗倒伏、抗病虫害的优质高产品种，大大提高了粮食产量。在这方面我国已迈入世界最先进的前列。 2
18、克隆技术与濒危生物 保护. 克隆技术对保护物种特别是珍稀、 濒危物种来讲是一个福音，具有很大的应用前景。从生物学的角度看，这也是克隆技术最有价值的地方之一。 3克隆技术与医学 .在当代，医生几乎能在所有人类器官和组织上施行移植手术。但就科学技术而言，器官移植中的排斥反应仍是最为头痛的事。排斥反应的原因是组织不配型导致相容性差。如果把“ 克隆人” 的器官提供给“原版人” ，作器官移植之用，则绝对没有排斥反应之虑，因为二者基因相配，组织也相配。克隆技术的弊 ：在理论上，克隆技术还很不成熟；在实践中，克隆动物的成功率还很低，生出的部分个体表现出生理或免疫缺陷，而且动物的残废率相当高并伴有早衰现象等。此外，克隆技术（尤其是人胚胎方面的应用）对伦理道德的冲击和公众对词的强烈反应也限制了克隆技术的应用。但几年来克隆技术的发展表明，世界各科技大国都不甘落后，谁也没有放弃克隆技术研究。
