基因克隆技术的应用

基因克隆技术的应用

问题一：克隆技术的应用前景 奇妙的克隆技术已展示出广阔的应用前景，概括起来大致有以下四个方面：（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。以下就生产转基因动物和胚胎干细胞作简要说明。转基因动物研究是动物生物工程领域中最诱人和最有发展前景的课题之一，转基因动物可作为医用器官移植的供体、作为生物反应器，以及用于家畜遗传改良、创建疾病实验模型等。但目前转基因动物的实际应用并不多，除单一基因修饰的转基因小鼠医学模型较早得到应用外，转基因动物乳腺生物反应器生产药物蛋白的研究时间较长，已进行了10多年，但目前在全世界范围内仅有2例药品进入3期临床试验，5～6个药品进入2期临床试验；而其农艺性状发生改良、可资畜牧生产应用的转基因家畜品系至今没有诞生。转基因动物制作效率低、定点整合困难所导致的成本过高和调控失灵，以及转基因动物有 性繁殖后代遗传性状出现分离、难以保持始祖的优良胜状，是制约当今转基因动物实用化进程的主要原因。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。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。1998年，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。作为一个新兴的研究队 在实践中，克隆动物的成功率还很低，维尔穆特研究组在培育“多利“的实验中，融合了277枚移植核的卵细胞，仅获得了“多利”这一只成活羔羊，成功率只有0.36%，同时进行的胎儿成纤维细胞和胚胎细胞的克隆实验的成功率也分别只有1.7%和1.1%，即使是使用“檀香山”技术，以分化程度较低的卵丘细......余下全文>>问题二：转基因技术、克隆技术的应用 转基因技术在农业上，转基因生物技术可以加快农作物的生长速度、增加产量、增强抗病性、增强对环境的适应能力、增强耐储性能或抵抗除草剂和杀虫剂的能力、改良植物性视频的营养品质；在动物上，能对动物基因进行人为的修饰。克隆技术已展示出广阔的应用前景，概括起来大致有以下四个方面：（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。问题三：克隆技术的发展 克隆是英文 clone的音译，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、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。科学家把人工遗传操作动、植物的繁殖过程叫克隆，这门生物技术叫克隆技术。
克隆技术的设想是由德国胚胎学家于1938年首次提 出的，1952年，科学家首先用青蛙开展克隆实验，之后不断有人利用各种动物进行克隆技术研究。由于该项技术几乎没有取得进展，研究工作在80年代初期一度进入低谷。 后来，有人用哺乳动物胚胎细胞进行克隆取得成功。 1996年7月5日，英国科学家伊恩·维尔穆特博士用成年羊体细胞克隆出一只活产羊，给克隆技术研究带来了重大突破，它突破了以往只能用胚胎细胞进行动物克隆的技术难 关，首次实现了用体细胞进行动物克隆的目标，实现了更高意义上的动物复制。研究克隆技术的目标是找到更好的办法改变家畜的基因构成，培育出成群的能够为消费者提供可能需要的更好的食品或任何化学物质的动物。
克隆的基本过程是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（罗斯林研究所克隆羊采用的时间约为 6天）再被植入动物子宫中使动物怀孕使可产下与提供细胞 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。培育成功三代克隆鼠的“火奴鲁鲁技术”与克隆多利羊技术的主要区别在于克隆过程中的遗传物质不经过培养液的培养，而是直接用物理方法注入卵细胞。这一过程中采用化学刺激法代替电刺激法来重新对卵细胞进行控制。1998年7月 5日，日本石川县畜产综合中心与近畿大学畜产学研究室的科学家宣布，他们利用成年动物体细胞克隆的两头牛犊诞生。这两头克隆牛的诞生表明克隆成年动物的技术是可重复的。
当苏格兰的罗斯林研究所1996年利用克隆技术克隆出小羊多利后，这一成果立即被誉为本世纪最重大的也是最有争论的科技突破之一。这一突破带来的好处是显而易见的。 利用这一技术可以在抢救珍奇濒危动物、复制优良家畜个体、 扩大良种动物群体、提高畜群遗传素质和生产性能、提供足量试验动物、推进转基因动物研究、攻克遗传性疾病、研制 高水平新药、生产可供人移植的内脏器官等研究中发挥作用。
在肯定了这种技术的正面作用的同时，人们更大程度上表示了对这种技术的担忧，他侨衔?绻?褂貌坏保?庵旨际蹩赡芏陨??肪巢??て诘牟涣加跋欤?恍┛蒲Ъ胰衔?? 果在畜牧业中大量推广这种无性繁殖技术，很可能破坏生态平衡，导致一些疾病的大规模传播；如果将其应用在人类自身的繁殖上，将产生巨大的伦理危机。
克隆羊多莉的身份被披露后，美国俄勒冈科学家也证实他们于1996年8月已经利用克隆胚胎培育出猴子；又有传说，比利时一医生已无意中克隆出一个男孩。尽管比利时科学家否认克隆人的报道，但是各国政府对克隆技术在法律 和伦理方面可能造成的影响非常重视，美、德、法、英、加 等国纷纷成立专家小组研究这一问题，科学家们也要求对这 一领域的研究加以限制。世界卫生组织总干事中岛宏和欧盟委员会负责科研的委员1997年3月11日分别发表声明 和谈话，表示反对进行人体克隆试验。目前各国对这项技术较为一致的看法是制定法律加强对这种技术的管理，并严禁用它复制人类。克隆出小羊多利的英国科学家维尔穆特......余下全文>>问题四：克隆的发展及应用 发展阶段
克隆技术又称为“生物放大技术”，它经历了三个发展时期：第一个时期是微生物克隆时期，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DNA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一个动物。克隆绵羊“多利”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。 在自然界，有不少植物生来就具有克隆本能，如番薯、马铃薯、玫瑰等能够进行插枝繁殖的植物。而动物的克隆技术，则经历了由胚胎细胞到体细胞的发展过程。 一些无脊椎动物（虫类、某些鱼类、蜥蜴和青蛙）未受精的卵也可以在某些特定环境下，比如受到化学刺激的条件下，成长并发育成完整个体。这一过程也被称为是产卵雌性的克隆。 早在20世纪50年代，美国的科学家以两栖动物和鱼类作为研究对象，首创了细胞核移植技术，这可以比做“狸猫换太子”。其基本过程是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，利用微电流刺激等手段使两者融合为一体，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（罗斯林研究所克隆羊用了约为6天的时间），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。在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。培育成功三代克隆鼠的“火奴鲁鲁技术”与克隆多利羊技术的主要区别在于，克隆过程中的遗传物质不经过培养液的培养，而是直接用物理方法注入卵细胞里面。这一过程中采用化学刺激法代替电刺激法来促使卵细胞的融合。1986年，英国科学家魏拉德森用胚胎细胞克隆出一只羊，以后又有人相继克隆出牛、鼠、兔、猴等动物。这些克隆动物的诞生，均是利用胚胎细胞作为供体细胞进行细胞核移植从而获得成功的。这种克隆技术的难度要小一些，比较适合研究。 而克隆绵羊“多利”是用乳腺上皮细胞（体细胞）作为供体细胞进行细胞核移植的，它翻开了生物克隆史上崭新的一页，突破了利用胚胎细胞进行核移植的传统方
式，使克隆技术有了长足的进展。多利完全继承了其亲生母亲一体细胞提供者一多塞特母绵羊的全部DNA的基因特征，是多塞特母绵羊百分之百的“复制品”。
应用前景
奇妙的克隆克隆技术已展示出广阔的应用前景，概括起来大致有以下四个方面： （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。问题五：PCR技术主要应用的领域 20分1、核酸的基础研究：基因组克隆
2、不对称PCR制备单链DNA用于DNA测序
3、反向PCR测定未知DNA区域
4、反转录PCR（RT-PCR）用于检测细胞中基因表达水平、RNA病毒量以及直接克隆特定基因的cDNA
5、荧光定量PCR用于对PCR产物实时监控
6、cDNA末端快速扩增技术
7、检测基因的表达
8、医学应用：检测细菌、病毒类疾病；诊断遗传疾病；诊断肿瘤；应用于法医物证学。问题六：生物科学技术的应用 （1）基因工程（gene engineering） 基因工程是应用人工方法把生物的遗传物质——脱氧核糖核酸（DNA）分离出来，在体外进行分割、拼接、重组。然后再将重组后的DNA导入某种宿主细胞或个体，从而改变其遗传品行。常能使新的遗传信息在新的宿主细胞或个体中大量表达，以获得基因产物（多肽或蛋白质）。这种创造新生物并施予新生物以特殊功能的过程即为基因工程，也称DNA重组技术。 （2）细胞工程（cell engineering） 细胞工程是指以细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖。或人为地使用细胞的某些生物学特性按照人们的意愿发生改变，从而达到改良生物品种和创造新品种，加速繁育生物体，或获得某种有用的物质的过程。细胞工程包括动、植物细胞的体外培养技术、细胞融合技术（细胞杂交技术）、细胞器移植技术等。 （3）酶工程（enzyme engineering） 酶工程是指利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能或对酶进行修饰改造，并借助生物反应器和工艺过程来生产人类所需产品的技术。酶工程包括酶的固定化技术、细胞的固定化技术，酶的修饰改造技术及酶反应器的设计等技术。 （4）发酵工程（fermentation engineering） 利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代谢过程特殊等特点，在合适条件下通过现代化工程技术手段，由微生物的某种特定功能生产出人类所需的产品称作发酵工程，也称微生物工程。 （5）蛋白质工程（protein engineering） 在基因工程的基础上，结合蛋白质结晶学、计算机辅助设计和蛋白质化学等多学科的基础知识，通过对基因的人工定向改造等手段，从而达到对蛋白质进行修饰、改造、拼接以产生能满足人类需要的新型蛋白质。问题七：DNA技术可应用于哪些领域？ 重组DNA技术
应 用
发酵工业 用大肠杆菌生产人的生长激素释放抑制因子是第一个成功的实例。在9升细菌培养液中这种激素的产量等于从大约50万头羊的脑中提取得到的量。这是把人工合成的基因连接到小型多拷贝质粒pBR322上，并利用乳糖操纵子β-半乳糖苷酶基因的高效率启动子，构成新的杂种质粒而实现的。现在胰岛素、人的生长激素、人的胸腺激素α-1、人的干扰素、牛的生长激素、乙型肝炎病毒抗原和口蹄疫病毒抗原等都可用大肠杆菌发酵生产，其中有的还可在酵母或枯草杆菌中表达，这就为大规模的工业发酵开辟了新的途径。还有些很重要的基因，如纤维素酶的基因等也已在大肠杆菌中克隆和表达。
参考资料：百度百科