克隆生物技术课件.ppt

1、克隆是英文克隆是英文“cloneclone”或或“cloningcloning”的音译，而英文的音译，而英文“cloneclone”则起源于希腊文则起源于希腊文“KloneKlone”，原意是指以幼苗或，原意是指以幼苗或嫩枝插条，以无性繁殖或营养嫩枝插条，以无性繁殖或营养繁殖的方式培育植物，如扦插繁殖的方式培育植物，如扦插和嫁接。在大陆译为和嫁接。在大陆译为“无性繁无性繁殖殖”在台湾与港澳一般意译为在台湾与港澳一般意译为复制或转殖或群殖。复制或转殖或群殖。 中文也有中文也有更加确切的词表达克隆，更加确切的词表达克隆，“无无性繁殖性繁殖”、“无性系化无性系化”以及以及“纯系化纯系化”。克隆是指生

2、物体。克隆是指生物体通过体细胞进行的无性繁殖，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性生殖产生与原个体有完全相同基因组织后代的过程。同基因组织后代的过程。 科学家把人工遗传操作动物繁殖的过程科学家把人工遗传操作动物繁殖的过程叫叫“克隆克隆”，这门生物技术叫，这门生物技术叫“克隆技克隆技术术”，其本身的含义是无性繁殖，即由同，其本身的含义是无性繁殖，即由同一个祖先细胞分裂繁殖而形成的纯细胞系，一个祖先细胞分裂繁殖而形成的纯细胞系

3、，该细胞系中每个细胞的基因彼此相同。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，就是从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。遗传基因与原型完全相同。 时至今日，时至今日，“克隆克隆”的含义已不仅仅是的含义已不仅仅是“无性繁殖无性繁殖”，凡是来自同一个祖先，无性繁殖出的一群凡是来自同一个祖先，无性繁殖出的一群个体，也叫个体，也叫“克隆克隆”。这种来自同一个祖。这种来自同一个祖先的无性繁殖的后代群体也叫先的无性繁殖的后代群体也叫“无性繁殖无性繁殖系系”，简称无性系。简单讲就是一种人工，简

4、称无性系。简单讲就是一种人工诱导的无性繁殖方式。但克隆与无性繁殖诱导的无性繁殖方式。但克隆与无性繁殖是不同的。另外一种克隆方法是提取两个是不同的。另外一种克隆方法是提取两个或多个人的基因细胞进行组合形成胚胎或多个人的基因细胞进行组合形成胚胎,出出生后的克隆人将有提供基因的几个人的特生后的克隆人将有提供基因的几个人的特征征. 克隆种类克隆种类 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）。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

5、等使两者融合为一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）体。（与提供细胞者基因相同） 基本过程基本过程 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，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者基因相同的动物。动物怀孕，便可产下与提供细胞者基因相同的动物。这一过程中如果

6、对供体细胞进行基因改造，那么无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。性繁殖的动物后代基因就会发生相同的变化。 克隆技术不需要雌雄交配，不需要精子和卵子克隆技术不需要雌雄交配，不需要精子和卵子的结合，只需从动物身上提取一个单细胞，用人工的结合，只需从动物身上提取一个单细胞，用人工的方法将其培养成胚胎，再将胚胎植入雌性动物体的方法将其培养成胚胎，再将胚胎植入雌性动物体内，就可孕育出新的个体。这种以单细胞培养出来内，就可孕育出新的个体。这种以单细胞培养出来的克隆动物，具有与单细胞供体完全相同的特征，的克隆动物，具有与单细胞供体完全相同的特征，是单细胞供体

7、的是单细胞供体的“复制品复制品”。英国英格兰科学家和。英国英格兰科学家和美国俄勒冈科学家先后培养出了美国俄勒冈科学家先后培养出了“克隆羊克隆羊”和和“克克隆猴隆猴” 。克隆技术的成功，被人们称为。克隆技术的成功，被人们称为“历史性的历史性的事件，科学的创举事件，科学的创举”。有人甚至认为，克隆技术可。有人甚至认为，克隆技术可以同当年原子弹的问世相提并论。以同当年原子弹的问世相提并论。 克隆技术可以用来生产克隆技术可以用来生产“克隆人克隆人”，可以用来，可以用来“复制复制”人，因而引起了人，因而引起了全世界的广泛关注。对人全世界的广泛关注。对人类来说，克隆技术是悲是类来说，克隆技术是悲是喜，是祸

8、是福？唯物辩证喜，是祸是福？唯物辩证法认为，世界上的任何事法认为，世界上的任何事物都是矛盾的统一体，都物都是矛盾的统一体，都是一分为二的。克隆技术是一分为二的。克隆技术也是这样。如果克隆技术也是这样。如果克隆技术被用于被用于“复制复制”像希特勒像希特勒之类的战争狂人，那会给之类的战争狂人，那会给人类社会带来什么呢？人类社会带来什么呢？即使是用于即使是用于“复制复制”普通的普通的人，也会带来一系列的伦理人，也会带来一系列的伦理道德问题。如果把克隆技术道德问题。如果把克隆技术应用于畜牧业生产，将会使应用于畜牧业生产，将会使优良牲畜品种的培育与繁殖优良牲畜品种的培育与繁殖发生根本性的变革。若将克发生

9、根本性的变革。若将克隆技术用于基因治疗的研究，隆技术用于基因治疗的研究，就极有可能攻克那些危及人就极有可能攻克那些危及人类生命健康的癌症、艾滋病类生命健康的癌症、艾滋病等顽疾。克隆技术犹如原子等顽疾。克隆技术犹如原子能技术，是一把双刃剑，剑能技术，是一把双刃剑，剑柄掌握在人类手中。人类应柄掌握在人类手中。人类应该采取联合行动，避免该采取联合行动，避免“克克隆人隆人”的出现，使克隆技术的出现，使克隆技术造福于人类社会。造福于人类社会。 发展阶段发展阶段 克隆技术又称为克隆技术又称为“生物放大技术生物放大技术”，它经历了，它经历了三个发展时期：第一个时期是微生物克隆时期，即三个发展时期：第一个时期

10、是微生物克隆时期，即用一个细菌可以很快复制出成千上万个和它一模一用一个细菌可以很快复制出成千上万个和它一模一样的细菌，从而变成一个细菌群；第二个时期是生样的细菌，从而变成一个细菌群；第二个时期是生物技术克隆时期，比如用遗传基因一物技术克隆时期，比如用遗传基因一DNA进行克隆；进行克隆；第三个时期是动物克隆时期，即由一个细胞克隆成第三个时期是动物克隆时期，即由一个细胞克隆成一个动物。克隆绵羊一个动物。克隆绵羊“多利多利”就是由一头母羊的体就是由一头母羊的体细胞克隆而来，使用的便是动物克隆技术。细胞克隆而来，使用的便是动物克隆技术。 早期研究早期研究 同一克隆的所有成员的遗传构成是完全相同同一克隆

11、的所有成员的遗传构成是完全相同的，例外仅见于有突变发生时。自然界早已存在的，例外仅见于有突变发生时。自然界早已存在天然植物、动物和微生物的克隆，例如：同卵双天然植物、动物和微生物的克隆，例如：同卵双胞胎实际上就是一种克隆。然而，天然的哺乳动胞胎实际上就是一种克隆。然而，天然的哺乳动物克隆的发生率极低，成员数目太少（一般为两物克隆的发生率极低，成员数目太少（一般为两个），且缺乏目的性，所以很少能够被用来为人个），且缺乏目的性，所以很少能够被用来为人类造福，因此，人们开始探索用人工的方法来生类造福，因此，人们开始探索用人工的方法来生产高等动物克隆。这样，克隆一词就开始被用作产高等动物克隆。这样，克

12、隆一词就开始被用作动词，指人工培育克隆动物这一动作。动词，指人工培育克隆动物这一动作。 目前，生产哺乳动物克隆的方法主要有胚胎分割和目前，生产哺乳动物克隆的方法主要有胚胎分割和细胞核移植两种。克隆羊细胞核移植两种。克隆羊“多利多利”，以及其后各国科学，以及其后各国科学家培育的各种克隆动物，采用的都是细胞核移植技术。家培育的各种克隆动物，采用的都是细胞核移植技术。所谓细胞核移植，是指将不同发育时期的胚胎或成体动所谓细胞核移植，是指将不同发育时期的胚胎或成体动物的细胞核，经显微手术和细胞融合方法移植到去核卵物的细胞核，经显微手术和细胞融合方法移植到去核卵母细胞中，重新组成胚胎并使之发育成熟的过程。

13、与胚母细胞中，重新组成胚胎并使之发育成熟的过程。与胚胎分割技术不同，细胞核移植技术，特别是细胞核连续胎分割技术不同，细胞核移植技术，特别是细胞核连续移植技术可以产生无限个遗传相同的个体。由于细胞核移植技术可以产生无限个遗传相同的个体。由于细胞核移植是产生克隆动物的有效方法，故人们往往把它称为移植是产生克隆动物的有效方法，故人们往往把它称为动物克隆技术。动物克隆技术。 采用细胞核移植技术克隆动物的设想，最初由汉采用细胞核移植技术克隆动物的设想，最初由汉斯斯施佩曼在施佩曼在1938年提出，他称之为年提出，他称之为“奇异的实验奇异的实验”，即，即从发育到后期的胚胎（成熟或未成熟的胚胎均可）中取从发育

14、到后期的胚胎（成熟或未成熟的胚胎均可）中取出细胞核，将其移植到一个卵子中。这一设想是现在克出细胞核，将其移植到一个卵子中。这一设想是现在克隆动物的基本途径。隆动物的基本途径。 从从1952年起，科学家们首先采用青蛙开展细胞年起，科学家们首先采用青蛙开展细胞核移植克隆实验，先后获得了蝌蚪和成体蛙。核移植克隆实验，先后获得了蝌蚪和成体蛙。1963年，中国童第周教授领导的科研组，首先以年，中国童第周教授领导的科研组，首先以金鱼等为材料，研究了鱼类胚胎细胞核移植技术，金鱼等为材料，研究了鱼类胚胎细胞核移植技术，获得成功。获得成功。 1964年，英国科学家格登（年，英国科学家格登（J.Gurdon)将非

15、洲爪蟾未受精的卵用紫外线照射，破坏其细胞将非洲爪蟾未受精的卵用紫外线照射，破坏其细胞核，然后从蝌蚪的体细胞核，然后从蝌蚪的体细胞个上皮细胞中吸取细个上皮细胞中吸取细胞核，并将该核注入核被破坏的卵中，结果发现有胞核，并将该核注入核被破坏的卵中，结果发现有1.5%这种移核卵分化发育成为正常的成蛙。格登这种移核卵分化发育成为正常的成蛙。格登的试验第一次证明了动物的体细胞核具有全面性。的试验第一次证明了动物的体细胞核具有全面性。 哺乳动物胚胎细胞核移植研究的最初成果在哺乳动物胚胎细胞核移植研究的最初成果在1981年取得年取得卡尔卡尔伊尔门泽和彼得伊尔门泽和彼得霍佩用鼠胚霍佩用鼠胚胎细胞培育出发育正常的

16、小鼠。胎细胞培育出发育正常的小鼠。1984年，施特恩年，施特恩维维拉德森用取自羊的未成熟胚胎细胞克隆出一只活产拉德森用取自羊的未成熟胚胎细胞克隆出一只活产羊，其他人后来利用牛、猪、山羊、兔和猕猴等各羊，其他人后来利用牛、猪、山羊、兔和猕猴等各种动物对他采用的实验方法进行了重复实验。种动物对他采用的实验方法进行了重复实验。1989年，维拉德森获得连续移核二代的克隆牛。年，维拉德森获得连续移核二代的克隆牛。1994年，年，尼尔尼尔菲尔斯特用发育到至少有菲尔斯特用发育到至少有120个细胞的晚期胚个细胞的晚期胚胎克隆牛。到胎克隆牛。到1995年，在主要的哺乳动物中，胚胎年，在主要的哺乳动物中，胚胎细胞

17、核移植都获得成功，包括冷冻和体外生产的胚细胞核移植都获得成功，包括冷冻和体外生产的胚胎；对胚胎干细胞或成体干细胞的核移植实验，也胎；对胚胎干细胞或成体干细胞的核移植实验，也都做了尝试。但到都做了尝试。但到1995年为止，成体动物已分化细年为止，成体动物已分化细胞核移植一直未能取得成功。胞核移植一直未能取得成功。 克隆羊克隆羊“多利多利”的意义和引起的反响的意义和引起的反响 以上事实说明，在以上事实说明，在1997年年2月英国罗斯林研月英国罗斯林研究所维尔穆特博士科研组公布体细胞克隆羊究所维尔穆特博士科研组公布体细胞克隆羊“多多利利”培育成功之前，胚胎细胞核移植技术已经有培育成功之前，胚胎细胞核

18、移植技术已经有了很大的发展。实际上，了很大的发展。实际上，“多利多利”的克隆在核移的克隆在核移植技术上沿袭了胚胎细胞核移植的全部过程，但植技术上沿袭了胚胎细胞核移植的全部过程，但这并不能减低这并不能减低“多利多利”的重大意义，因为它是世的重大意义，因为它是世界上第一例经体细胞核移植出生的动物，是克隆界上第一例经体细胞核移植出生的动物，是克隆技术领域研究的巨大突破。这一巨大进展意味着：技术领域研究的巨大突破。这一巨大进展意味着：在理论上证明了，同植物细胞一样，分化了的动在理论上证明了，同植物细胞一样，分化了的动物细胞核也具有全能性，在分化过程中细胞核中物细胞核也具有全能性，在分化过程中细胞核中的

19、遗传物质没有不可逆变化；在实践上证明了，的遗传物质没有不可逆变化；在实践上证明了，利用体细胞进行动物克隆的技术是可行的，将有利用体细胞进行动物克隆的技术是可行的，将有无数相同的细胞可用来作为供体进行核移植，并无数相同的细胞可用来作为供体进行核移植，并且在与卵细胞相融合前可对这些供体细胞进行一且在与卵细胞相融合前可对这些供体细胞进行一系列复杂的遗传操作，从而为大规模复制动物优系列复杂的遗传操作，从而为大规模复制动物优良品种和生产转基因动物提供了有良品种和生产转基因动物提供了有 克隆羊多莉克隆羊多莉 效方法。效方法。 在理论上，利用同样方法，人可以复在理论上，利用同样方法，人可以复制制“克隆人克隆

20、人”，这意味着以往科幻小说，这意味着以往科幻小说中的独裁狂人克隆自己的想法是完全可中的独裁狂人克隆自己的想法是完全可以实现的。因此，以实现的。因此，“多莉多莉”的诞生在世的诞生在世界各国科学界、政界乃至宗教界都引起界各国科学界、政界乃至宗教界都引起了强烈反响，并引发了一场由克隆人所了强烈反响，并引发了一场由克隆人所衍生的道德问题的讨论。各国政府有关衍生的道德问题的讨论。各国政府有关人士、民间纷纷作出反应：克隆人类有人士、民间纷纷作出反应：克隆人类有悖于伦理道德。尽管如此，克隆技术的悖于伦理道德。尽管如此，克隆技术的巨大理论意义和实用价值促使科学家们巨大理论意义和实用价值促使科学家们加快了研究的

21、步伐，从而使动物克隆技加快了研究的步伐，从而使动物克隆技术的研究与开发进入一个高潮。术的研究与开发进入一个高潮。 重要成果重要成果 克隆羊克隆羊“多利多利”的诞生在全世界掀起了克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隆研究热潮，随后，有关克隆动物的报道接连不断。不断。1997年年3月，即月，即“多利多利”诞生后近诞生后近1个月个月的时间里，美国、中国台湾和澳大利亚科学家的时间里，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。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，其意不过，他们都是采用胚胎细胞进行克隆，其意

22、义不能与义不能与“多利多利”相比。同年相比。同年7月，罗斯林研究月，罗斯林研究所和所和PPL公司宣布用基因改造过的胎儿成纤维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细胞克隆出世界上第一头带有人类基因的转基因绵羊因绵羊“波莉波莉”（Polly）。这一成果显示了克）。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。隆技术在培育转基因动物方面的巨大应用价值。 1998年年7月，美国夏威夷大学月，美国夏威夷大学Wakayama等报道，由小鼠卵丘细胞克隆了等报道，由小鼠卵丘细胞克隆了27只成活小鼠，其中只成活小鼠，其中7只是由克隆小鼠再次只是由克隆小鼠再次克隆的

23、后代，这是继克隆的后代，这是继“多利多利”以后的第二批以后的第二批哺乳动物体细胞核移植后代。此外，哺乳动物体细胞核移植后代。此外，Wakayama等人采用了与等人采用了与“多利多利”不同的、不同的、新的、相新的、相 对简单的且成功率较高的克隆技术，这一技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术以该大学所在地而命名为“檀香山技术檀香山技术”。 此后，美国、法国、荷兰和韩国等国科学家此后，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，学家的研究热情尤为惊人，1998年年7月至月至1

24、999年年4月，东京农业大学、近畿大学、家畜改良事业月，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。至隆牛的成果。至1999年底，全世界已有年底，全世界已有6种类型种类型细胞细胞胎儿成纤维细胞、乳腺细胞、卵丘细胞、胎儿成纤维细胞、乳腺细胞、卵丘细胞、输卵管子宫

25、上皮细胞、肌肉细胞和耳部皮肤细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。胞的体细胞克隆后代成功诞生。 2000年年6月，中国西北农林科技大学利月，中国西北农林科技大学利用成年山羊体细胞克隆出两只用成年山羊体细胞克隆出两只“克隆羊克隆羊”，但其中一只因呼吸系统发育不良而早夭。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，与克隆己研究所得，与克隆“多利多利”的技术完全的技术完全不同，这表明中国科学家也掌握了体细胞不同，这表明中国科学家也掌握了体细胞克隆的尖端技术。克隆的尖端技术。 在不同种间进行细胞

26、核移植实验也取得了在不同种间进行细胞核移植实验也取得了一些可喜成果，一些可喜成果，1998年年1月，美国威斯康星一麦月，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。卵可以同取自多种动物的成熟细胞核相结合。虽然这些胚胎都流产了，但它对异种克隆的可虽然这些胚胎都流产了，但它对异种克隆的可能性作了有益的尝试。能性作了有益的尝试。1999年，美国科学家用年，美国科学家用牛卵子克隆出珍稀动物盘羊的胚胎；中国科学牛卵子克隆出珍稀动物盘羊的胚胎；中国科学家也用兔卵子克隆了大熊猫的早期胚胎，这些家也用兔卵子克隆了大熊猫的早期胚胎，这些成果说明克隆技术有可能成为保护和拯救濒危成果说明克隆技术有可能成为保护和拯救濒危动物的一条新途径。动物的一条新途径。 精品课件精品课件！精品课件精品课件！应用前景 （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。