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1、1/44现现 代代 生生 物物 技技 术术一、生物技术的兴起一、生物技术的兴起二、基因工程及其应用二、基因工程及其应用三、克隆技术三、克隆技术2/44一、生物技术的兴起一、生物技术的兴起生命科学成为当今世界自然科学的热点和生命科学成为当今世界自然科学的热点和重点，主要由于两方面的原因：重点，主要由于两方面的原因：（1 1）二十世纪后叶，分子生物学领域一系列）二十世纪后叶，分子生物学领域一系列突破性成就，使生命科学在自然科学中的突破性成就，使生命科学在自然科学中的地位发生了革命性的变化；地位发生了革命性的变化；（2 2）建立在实验室研究基础上的生物技术的）建立在实验室研究基础上的生物技术的发展为
2、人类带来了巨大的利益和财富。发展为人类带来了巨大的利益和财富。3/4421世纪生物技术将是经济发展的新动力世纪生物技术将是经济发展的新动力生物技术的显著特点：生物技术的显著特点：高技术高技术高效能高效能高投入和高利润高投入和高利润高挑战性高挑战性第一次技术革命第一次技术革命第一次技术革命第一次技术革命 工业革命工业革命工业革命工业革命 解放人的双手解放人的双手解放人的双手解放人的双手第二次技术革命第二次技术革命第二次技术革命第二次技术革命 信息技术信息技术信息技术信息技术 扩展人的大脑扩展人的大脑扩展人的大脑扩展人的大脑第三次技术革命第三次技术革命第三次技术革命第三次技术革命 生物技术生物技术
3、生物技术生物技术 改造生命本身改造生命本身改造生命本身改造生命本身4/44生物技术的定义生物技术的定义19821982年，国际合作与发展组织的定义为：年，国际合作与发展组织的定义为：年，国际合作与发展组织的定义为：年，国际合作与发展组织的定义为： 生物技术是应用自然科学及工程学的原理，依靠生物技术是应用自然科学及工程学的原理，依靠生物技术是应用自然科学及工程学的原理，依靠生物技术是应用自然科学及工程学的原理，依靠微生物、动物、植物体作为反应器将物料进行加工微生物、动物、植物体作为反应器将物料进行加工微生物、动物、植物体作为反应器将物料进行加工微生物、动物、植物体作为反应器将物料进行加工以提供产
4、品为社会服务的技术。以提供产品为社会服务的技术。以提供产品为社会服务的技术。以提供产品为社会服务的技术。美国政府技术顾问委员会美国政府技术顾问委员会美国政府技术顾问委员会美国政府技术顾问委员会(OAT) (OAT) 的定义是：的定义是：的定义是：的定义是： 应用生物或来自生物体的物质制造或改进一种商应用生物或来自生物体的物质制造或改进一种商应用生物或来自生物体的物质制造或改进一种商应用生物或来自生物体的物质制造或改进一种商品的技术，其还包括改良有重要经济价值的植物与品的技术，其还包括改良有重要经济价值的植物与品的技术，其还包括改良有重要经济价值的植物与品的技术，其还包括改良有重要经济价值的植物
5、与动物和利用微生物改良环境的技术。动物和利用微生物改良环境的技术。动物和利用微生物改良环境的技术。动物和利用微生物改良环境的技术。后一定义强调了生物技术的商品属性。后一定义强调了生物技术的商品属性。5/4433生物技术的主要内容生物技术的主要内容此外还有基因诊断与基因治疗技术、克隆动物技术、此外还有基因诊断与基因治疗技术、克隆动物技术、生物芯片技术、生物材料技术、生物能源技术、利用生物芯片技术、生物材料技术、生物能源技术、利用生物降解环境中有毒有害化合物的技术。生物降解环境中有毒有害化合物的技术。直接相关联的学科：分子生物学、微生物学、生物化直接相关联的学科：分子生物学、微生物学、生物化直接相
6、关联的学科：分子生物学、微生物学、生物化直接相关联的学科：分子生物学、微生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、化学工程学、医药学等。学、遗传学、细胞生物学、化学工程学、医药学等。学、遗传学、细胞生物学、化学工程学、医药学等。学、遗传学、细胞生物学、化学工程学、医药学等。对人类和社会生活各方面影响最大的生物技术领域：对人类和社会生活各方面影响最大的生物技术领域：农业生物技术、医药生物技术、环境生物技术、海洋农业生物技术、医药生物技术、环境生物技术、海洋生物技术生物技术基因工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质（酶）工程基因工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质（酶）工程基因工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质（
7、酶）工程基因工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质（酶）工程6/44二、基因工程及其应用二、基因工程及其应用基因工程是指：在微观领域（分子水平）中，根据基因工程是指：在微观领域（分子水平）中，根据分子生物学和遗传学原理，设计并实施一项把一个分子生物学和遗传学原理，设计并实施一项把一个生物体中有用的目的生物体中有用的目的DNA(遗传信息遗传信息)转入另一个生转入另一个生物体中，使后者获得新的需要的遗传性状或表达所物体中，使后者获得新的需要的遗传性状或表达所需要的产物，最终实现该技术的商业价值。需要的产物，最终实现该技术的商业价值。1 1生命的核心生命的核心生命的核心生命的核心基因基因基因基因基因是基因
8、是DNA分子上具有遗传功能的片段，它能控制分子上具有遗传功能的片段，它能控制生物的发育和代谢，并把遗传信息传递给下一代。生物的发育和代谢，并把遗传信息传递给下一代。 基因工程又叫基因工程又叫DNA重组技术，也叫遗传工程。重组技术，也叫遗传工程。 7/442基因工程的基本原理与方法基因工程的基本原理与方法以重组以重组DNA操作为核心技术的过程，其目的、原理操作为核心技术的过程，其目的、原理和步骤等类似于现代工程学科中的设计与施工过程和步骤等类似于现代工程学科中的设计与施工过程8/44基因工程如何基因工程如何“施工施工”？不不同同种种类类生生物物的的生生物物特特性性不不同同，其其基基因因工工程程在
9、操作上和具体技术上必然有所差异。在操作上和具体技术上必然有所差异。技术核心技术核心- -DNADNA的重组技术的重组技术即利用一系列的即利用一系列的DNADNA限制性内切酶、连接酶限制性内切酶、连接酶等分子手术工具，在某种生物等分子手术工具，在某种生物DNADNA链上切下链上切下某个某个目标基因目标基因或特殊的或特殊的DNADNA片段，然后根据片段，然后根据设计要求，将其接合到受体生物的设计要求，将其接合到受体生物的DNADNA链上。链上。9/44 基因工程的操作步骤基因工程的操作步骤基因工程的操作步骤基因工程的操作步骤基因工程的操作步骤基因工程的操作步骤 获得目标基因（获得目标基因（获得目标
10、基因（获得目标基因（切切切切）从生物有机体复杂的基从生物有机体复杂的基从生物有机体复杂的基从生物有机体复杂的基因组中分离出带有目标因组中分离出带有目标因组中分离出带有目标因组中分离出带有目标基因的基因的基因的基因的DNADNA片段；片段；片段；片段； 形成重组形成重组形成重组形成重组DNADNA分子（分子（分子（分子（接接接接）在体外将带有目标基因的在体外将带有目标基因的在体外将带有目标基因的在体外将带有目标基因的DNADNA片段与载体分子连接片段与载体分子连接片段与载体分子连接片段与载体分子连接 将重组将重组将重组将重组DNADNA分子引入到分子引入到分子引入到分子引入到受体细胞（受体细胞（
11、受体细胞（受体细胞（转转转转）10/44 对获得目标基因的细胞对获得目标基因的细胞对获得目标基因的细胞对获得目标基因的细胞或生物体通过发酵、细胞培或生物体通过发酵、细胞培或生物体通过发酵、细胞培或生物体通过发酵、细胞培养养殖或栽培等，最终获得养养殖或栽培等，最终获得养养殖或栽培等，最终获得养养殖或栽培等，最终获得所需要的遗传性状或表达出所需要的遗传性状或表达出所需要的遗传性状或表达出所需要的遗传性状或表达出所需要的产物所需要的产物所需要的产物所需要的产物 带有重组体的受体细胞带有重组体的受体细胞带有重组体的受体细胞带有重组体的受体细胞扩增（扩增（扩增（扩增（增增增增） 鉴定并筛选出具有重组鉴定
12、并筛选出具有重组鉴定并筛选出具有重组鉴定并筛选出具有重组DNADNA分子的细胞（分子的细胞（分子的细胞（分子的细胞（检检检检）遗传性状遗传性状产物产物11/44按照人们设计的蓝图，将不同生物体内控制性状的按照人们设计的蓝图，将不同生物体内控制性状的按照人们设计的蓝图，将不同生物体内控制性状的按照人们设计的蓝图，将不同生物体内控制性状的基因进行优化重组，并使其稳定遗传和表达。基因进行优化重组，并使其稳定遗传和表达。基因进行优化重组，并使其稳定遗传和表达。基因进行优化重组，并使其稳定遗传和表达。 基因工程的应用基因工程的应用基因工程的应用基因工程的应用生命科学生命科学生命科学生命科学定向改造生物的
13、时代定向改造生物的时代定向改造生物的时代定向改造生物的时代1 1 在生命科学基础理论研究中的应用在生命科学基础理论研究中的应用在生命科学基础理论研究中的应用在生命科学基础理论研究中的应用2 2 在农、林、牧、渔业中应用在农、林、牧、渔业中应用在农、林、牧、渔业中应用在农、林、牧、渔业中应用3 3 在工业中应用在工业中应用在工业中应用在工业中应用 超越了生物超越了生物超越了生物超越了生物王国种属界限王国种属界限王国种属界限王国种属界限 简化了生物简化了生物简化了生物简化了生物物种的进化程序物种的进化程序物种的进化程序物种的进化程序 加快了生物加快了生物加快了生物加快了生物物种的进化速度物种的进化
14、速度物种的进化速度物种的进化速度4 其他领域（医学、法学）其他领域（医学、法学）12/441 1 在生命科学基础理论研究中的应用在生命科学基础理论研究中的应用在生命科学基础理论研究中的应用在生命科学基础理论研究中的应用 发育生物学发育生物学发育生物学发育生物学 神经生物学神经生物学神经生物学神经生物学 人类基因组计划人类基因组计划人类基因组计划人类基因组计划 分子生物学领域分子生物学领域分子生物学领域分子生物学领域分子生物学领域分子生物学领域癌基因癌基因癌基因癌基因癌基因癌基因（上百种）（上百种）（上百种）（上百种）（上百种）（上百种）抑癌基因（抑癌基因（抑癌基因（抑癌基因（抑癌基因（抑癌基因
15、（202020多种）多种）多种）多种）多种）多种）细胞增殖调控的细胞增殖调控的细胞增殖调控的细胞增殖调控的细胞增殖调控的细胞增殖调控的正正正正负负负负信号信号信号信号受精过程、从受精卵受精过程、从受精卵受精过程、从受精卵受精过程、从受精卵个体的发育个体的发育个体的发育个体的发育过程，基因表达的调控。过程，基因表达的调控。过程，基因表达的调控。过程，基因表达的调控。研究脑组织不同功能区的研究脑组织不同功能区的研究脑组织不同功能区的研究脑组织不同功能区的mRNAmRNA的分布，最终将的分布，最终将的分布，最终将的分布，最终将在分子水平上揭示脑思维、记忆功能的机制。在分子水平上揭示脑思维、记忆功能的
16、机制。在分子水平上揭示脑思维、记忆功能的机制。在分子水平上揭示脑思维、记忆功能的机制。基因信息库基因信息库基因信息库基因信息库基因性状基因性状基因性状基因性状发现发现发现发现FOXP213/442 在农、林、牧、渔业中应用在农、林、牧、渔业中应用 转基因动物转基因动物 为动物基因工程育种提供了新途径为动物基因工程育种提供了新途径 以乳腺作为生物反应器生产各种药用蛋白以乳腺作为生物反应器生产各种药用蛋白转基因鱼转基因鱼 目标基因：生长激素、抗冻蛋白目标基因：生长激素、抗冻蛋白转基因牛、羊转基因牛、羊转基因猪转基因猪 为人类提供血液、器官为人类提供血液、器官改变乳品的成分改变乳品的成分14/44
17、转基因植物转基因植物转基因植物转基因植物 提高抗性提高抗性提高抗性提高抗性 改良品质改良品质改良品质改良品质抗虫抗虫抗虫抗虫、抗病毒、抗除草剂、抗逆、抗病毒、抗除草剂、抗逆、抗病毒、抗除草剂、抗逆、抗病毒、抗除草剂、抗逆增加：蛋白质、必需氨基酸、维生素增加：蛋白质、必需氨基酸、维生素增加：蛋白质、必需氨基酸、维生素增加：蛋白质、必需氨基酸、维生素改良：油料作物中的脂肪酸成分、口味、改良：油料作物中的脂肪酸成分、口味、改良：油料作物中的脂肪酸成分、口味、改良：油料作物中的脂肪酸成分、口味、 成熟度成熟度成熟度成熟度抗虫抗虫抗虫抗虫BtBt毒蛋白基因毒蛋白基因毒蛋白基因毒蛋白基因抗虫转基因棉花抗虫
18、转基因棉花抗虫转基因棉花抗虫转基因棉花抗病毒抗病毒抗病毒抗病毒导入病毒外壳蛋白基因导入病毒外壳蛋白基因导入病毒外壳蛋白基因导入病毒外壳蛋白基因 安全性差安全性差安全性差安全性差用反义用反义用反义用反义RNARNA阻断病毒基因表达阻断病毒基因表达阻断病毒基因表达阻断病毒基因表达 提高农作物产量提高农作物产量提高农作物产量提高农作物产量高光合效率的基因高光合效率的基因20202020协生协生协生协生异源包壳异源包壳异源包壳异源包壳重组重组重组重组15/44转基因农作物转基因农作物16/443 3 在工业中应用在工业中应用在工业中应用在工业中应用 通过通过DNA重组技术改变和设重组技术改变和设计微生
19、物的遗传组成计微生物的遗传组成在医药工业：利用转基因技术改造大肠杆菌，在医药工业：利用转基因技术改造大肠杆菌，使其为人类大量生产药物，例：使其为人类大量生产药物，例：生产生产胰岛素胰岛素应用于环境保护应用于环境保护超级工程菌超级工程菌在酿造业：改造酿酒的酵母菌使其成为既能分在酿造业：改造酿酒的酵母菌使其成为既能分解纤维素成葡萄糖，又能利用葡萄糖酿酒。解纤维素成葡萄糖，又能利用葡萄糖酿酒。17/44 医学领域医学领域基因工程应用的热点基因工程应用的热点指以患者指以患者指以患者指以患者DNADNA和和和和RNARNA为诊断材料，通过检查基因的为诊断材料，通过检查基因的为诊断材料，通过检查基因的为诊
20、断材料，通过检查基因的存在、缺陷或表达异常，对人体状态和疾病作出诊断存在、缺陷或表达异常，对人体状态和疾病作出诊断存在、缺陷或表达异常，对人体状态和疾病作出诊断存在、缺陷或表达异常，对人体状态和疾病作出诊断的方法和过程。的方法和过程。的方法和过程。的方法和过程。 基因诊断基因诊断基因诊断基因诊断 遗传病的基因诊断遗传病的基因诊断遗传病的基因诊断遗传病的基因诊断遗传病的基因诊断遗传病的基因诊断：在产前通过检查羊水或绒毛膜在产前通过检查羊水或绒毛膜在产前通过检查羊水或绒毛膜在产前通过检查羊水或绒毛膜在产前通过检查羊水或绒毛膜在产前通过检查羊水或绒毛膜等组织中的等组织中的等组织中的等组织中的等组织中
21、的等组织中的DNADNADNA，对将来发生的疾病作出准确的判断，对将来发生的疾病作出准确的判断，对将来发生的疾病作出准确的判断，对将来发生的疾病作出准确的判断，对将来发生的疾病作出准确的判断，对将来发生的疾病作出准确的判断一切通过基因水平的操作而达到治疗疾病目的的疗法。一切通过基因水平的操作而达到治疗疾病目的的疗法。一切通过基因水平的操作而达到治疗疾病目的的疗法。一切通过基因水平的操作而达到治疗疾病目的的疗法。 基因治疗基因治疗基因治疗基因治疗4 其他领域其他领域18/44重症联合免疫缺陷重症联合免疫缺陷 SCIDSCIDSCIDSCID患者只能生活在患者只能生活在患者只能生活在患者只能生活在
22、人工无菌环境中人工无菌环境中人工无菌环境中人工无菌环境中一个常染色体上编码腺一个常染色体上编码腺苷脱氨酶苷脱氨酶(ADA)的基因的基因(ada)发生了突变使发生了突变使T细胞和细胞和B细胞的发育停细胞的发育停滞在前滞在前T、前、前B阶段阶段19901990年美研究人员对年美研究人员对4 4岁的岁的SCIDSCID患儿实施基患儿实施基因治疗因治疗三年后其体内三年后其体内T T细胞中细胞中5050可以表达可以表达腺苷脱氨酶腺苷脱氨酶19/44DNADNA指纹技术指纹技术2 法学领域法学领域收集收集DNADNA必要时将必要时将DNADNA扩增扩增将将DNADNA切成切成片段并电泳片段并电泳比较比较D
23、NADNA片段片段犯罪现场犯罪现场犯罪现场犯罪现场嫌犯嫌犯1 1嫌犯嫌犯2 220/441 1 克隆的基本概念克隆的基本概念动物动物动物动物Clone无性繁殖系无性繁殖系无性繁殖系无性繁殖系形成无性繁殖系的过程或方法形成无性繁殖系的过程或方法形成无性繁殖系的过程或方法形成无性繁殖系的过程或方法名词名词名词名词动词动词动词动词天然天然天然天然个体克隆个体克隆个体克隆个体克隆植物植物植物植物不需要生殖细胞参与不需要生殖细胞参与不需要生殖细胞参与不需要生殖细胞参与从同一个个体经无性繁殖而来的、具有与母体完全相同从同一个个体经无性繁殖而来的、具有与母体完全相同从同一个个体经无性繁殖而来的、具有与母体完
24、全相同从同一个个体经无性繁殖而来的、具有与母体完全相同的遗传基因的后代，以及由这些后代所组成的群体。的遗传基因的后代，以及由这些后代所组成的群体。的遗传基因的后代，以及由这些后代所组成的群体。的遗传基因的后代，以及由这些后代所组成的群体。克隆的本质特征克隆的本质特征克隆的本质特征克隆的本质特征生物个体在遗传组成上的完全一致性生物个体在遗传组成上的完全一致性卵细胞卵细胞卵细胞卵细胞体细胞体细胞体细胞体细胞 是人参与的是人参与的是人参与的是人参与的 和和和和 共同作用的过程共同作用的过程共同作用的过程共同作用的过程动物个体克隆：动物个体克隆：动物个体克隆：动物个体克隆：三三 克隆技术及应用克隆技术
25、及应用克隆克隆核移植核移植21/44核移植目的：核移植目的：研究异种（细胞）核、研究异种（细胞）核、（细胞）质之间遗传相（细胞）质之间遗传相 互互关系关系探讨已分化细胞核的遗探讨已分化细胞核的遗传全能性传全能性22/441997199719971997年年年年2 2 2 2月月月月自然自然自然自然杂志报道：杂志报道：杂志报道：杂志报道： 英国英国英国英国PPLPPLPPLPPL生物技术公司罗斯林研究生物技术公司罗斯林研究生物技术公司罗斯林研究生物技术公司罗斯林研究所的威尔默特研究小组用所的威尔默特研究小组用所的威尔默特研究小组用所的威尔默特研究小组用6 6 6 6岁雌性绵羊岁雌性绵羊岁雌性绵羊
26、岁雌性绵羊的乳腺细胞的核克隆出一只雌性绵羊的乳腺细胞的核克隆出一只雌性绵羊的乳腺细胞的核克隆出一只雌性绵羊的乳腺细胞的核克隆出一只雌性绵羊“多利多利多利多利”动物的每一个体细胞都携有该生物的全套遗传动物的每一个体细胞都携有该生物的全套遗传物质并都有可能发育成一个正常个体的潜能。物质并都有可能发育成一个正常个体的潜能。动物细胞的全能性动物细胞的全能性2、克隆的基本程序、克隆的基本程序23/44 供体细胞核的白色供体细胞核的白色供体细胞核的白色供体细胞核的白色芬兰多塞特母绵羊芬兰多塞特母绵羊芬兰多塞特母绵羊芬兰多塞特母绵羊 供去核卵细胞的供去核卵细胞的供去核卵细胞的供去核卵细胞的苏格兰黑面母绵羊苏
27、格兰黑面母绵羊苏格兰黑面母绵羊苏格兰黑面母绵羊 细胞核移植细胞核移植细胞核移植细胞核移植 胚胎培养与移植胚胎培养与移植胚胎培养与移植胚胎培养与移植脱分化脱分化脱分化脱分化芬兰母羊的芬兰母羊的乳腺细胞乳腺细胞苏格兰黑面母苏格兰黑面母苏格兰黑面母苏格兰黑面母羊的卵羊的卵羊的卵羊的卵细胞细胞营养限制性培养营养限制性培养24/4419961996年年年年7 7月月月月5 5日多利出世日多利出世日多利出世日多利出世19971997年年年年2 2月月月月2323日公布于众日公布于众日公布于众日公布于众19981998年年年年4 4月多利产下第一胎小羊月多利产下第一胎小羊月多利产下第一胎小羊月多利产下第一胎
28、小羊- -邦尼邦尼邦尼邦尼19991999年多利一家又添三只羊宝宝年多利一家又添三只羊宝宝年多利一家又添三只羊宝宝年多利一家又添三只羊宝宝20022002年年年年1 1月月月月5 5岁半的多利左后腿患了关节炎岁半的多利左后腿患了关节炎岁半的多利左后腿患了关节炎岁半的多利左后腿患了关节炎20032003年年年年2 2月月月月1414日，多利因进行性肺炎被处以日，多利因进行性肺炎被处以日，多利因进行性肺炎被处以日，多利因进行性肺炎被处以“ “安乐死安乐死安乐死安乐死” ”3 多利羊的一生：多利羊的一生： 遗传：遗传：遗传：遗传：多利并非与供核绵羊完全相同多利并非与供核绵羊完全相同多利并非与供核绵羊
29、完全相同多利并非与供核绵羊完全相同证明：动物体证明：动物体证明：动物体证明：动物体细胞全能性细胞全能性细胞全能性细胞全能性克隆的动物仍克隆的动物仍克隆的动物仍克隆的动物仍具有生育能力具有生育能力具有生育能力具有生育能力 从遗传上和生理上考察多利从遗传上和生理上考察多利 生理：生理：生理：生理：多利的实际年龄与生理年龄不一致多利的实际年龄与生理年龄不一致多利的实际年龄与生理年龄不一致多利的实际年龄与生理年龄不一致25/44几点说明几点说明: :（1 1）多利并不是与母体完全一样的克隆）多利并不是与母体完全一样的克隆（2 2）即使是女性，也不可能复制出与自身心理完）即使是女性，也不可能复制出与自身
30、心理完全一样的个体全一样的个体（3 3）通过体细胞克隆所得到的生物体与通过正常）通过体细胞克隆所得到的生物体与通过正常两性生殖产生的生物体在生存能力上可能会存在差两性生殖产生的生物体在生存能力上可能会存在差别别26/444 4 异种核质关系研究：异种核质关系研究： 人们一直认为细胞核是决定细胞如何分化，产生后人们一直认为细胞核是决定细胞如何分化，产生后代的，细胞质是受细胞核控制的。代的，细胞质是受细胞核控制的。科学研究表明：科学研究表明：科学研究表明：科学研究表明： 细胞质在细胞分化、个体发育、性状遗传方细胞质在细胞分化、个体发育、性状遗传方细胞质在细胞分化、个体发育、性状遗传方细胞质在细胞分
31、化、个体发育、性状遗传方面的作用不容忽视面的作用不容忽视面的作用不容忽视面的作用不容忽视27/447070年代末，人年代末，人年代末，人年代末，人们以金鱼为材们以金鱼为材们以金鱼为材们以金鱼为材料研究细胞质料研究细胞质料研究细胞质料研究细胞质中的核酸中的核酸中的核酸中的核酸(RNA)(RNA)与遗传与遗传与遗传与遗传的关系的关系的关系的关系证明证明证明证明证明证明: : : : : :生物的性状是细胞生物的性状是细胞生物的性状是细胞生物的性状是细胞生物的性状是细胞生物的性状是细胞质和细胞核相互作质和细胞核相互作质和细胞核相互作质和细胞核相互作质和细胞核相互作质和细胞核相互作用的结果。用的结果。
32、用的结果。用的结果。用的结果。用的结果。33鲫金鱼鲫金鱼22鲤金鱼鲤金鱼金鱼受金鱼受精卵精卵mRNAmRNA实验过程实验过程实验过程实验过程28/44任任任任何何何何一一一一个个个个高高高高等等等等动动动动物物物物的的的的细细细细胞胞胞胞或或或或个个个个体体体体都都都都有有有有两两两两套套套套独独独独立立立立的的的的遗遗遗遗传传传传系系系系统统统统：一一一一套套套套是是是是由由由由细细细细胞胞胞胞核核核核里里里里的的的的全全全全部部部部基基基基因因因因所所所所组组组组成成成成的的的的遗遗遗遗传传传传系系系系统统统统，这这这这是是是是主主主主要要要要的的的的遗遗遗遗传传传传系系系系统统统统，负负
33、负负责责责责生生生生物物物物体体体体结结结结构构构构和和和和细细细细胞胞胞胞绝绝绝绝大大大大部部部部分分分分的的的的生生生生命命命命活活活活动动动动；另另另另一一一一套套套套是是是是由由由由细细细细胞胞胞胞质质质质里里里里的的的的线线线线粒粒粒粒体体体体和和和和叶叶叶叶绿绿绿绿体体体体的的的的DNADNADNADNA所所所所组组组组成成成成的的的的细细细细胞胞胞胞质质质质遗遗遗遗传传传传系系系系统统统统，植植植植物物物物的的的的细细细细胞胞胞胞质质质质遗遗遗遗传传传传系系系系统统统统有有有有线线线线粒粒粒粒体体体体和和和和叶叶叶叶绿绿绿绿体体体体两两两两种种种种，动动动动物物物物的的的的细细细
34、细胞胞胞胞质质质质遗遗遗遗传传传传系系系系统统统统只只只只有有有有线线线线粒体一种。粒体一种。粒体一种。粒体一种。细细细细胞胞胞胞质质质质遗遗遗遗传传传传系系系系统统统统与与与与细细细细胞胞胞胞核核核核遗遗遗遗传传传传系系系系统统统统有有有有着着着着密密密密切切切切的的的的关关关关系系系系，但但但但线线线线粒粒粒粒体体体体和和和和叶叶叶叶绿绿绿绿体体体体DNADNADNADNA上上上上的的的的基基基基因因因因是是是是细细细细胞胞胞胞核核核核的的的的染染染染色色色色体体体体上上上上所所所所没没没没有有有有的的的的，因因因因此此此此，细细细细胞胞胞胞质质质质遗遗遗遗传传传传系系系系统统统统的的的的
35、功功功功能能能能不不不不能能能能由由由由细细细细胞胞胞胞核核核核遗遗遗遗传传传传系统来代行。系统来代行。系统来代行。系统来代行。由由由由于于于于动动动动物物物物的的的的精精精精子子子子不不不不为为为为后后后后代代代代提提提提供供供供细细细细胞胞胞胞质质质质，所所所所以以以以高高高高等等等等动动动动物物物物的的的的线线线线粒粒粒粒体体体体是是是是通通通通过过过过母母母母系系系系的的的的细细细细胞胞胞胞质质质质来来来来遗遗遗遗传传传传的的的的，即即即即其其其其后后后后代代代代的的的的所所所所有有有有线粒体都来自于母亲，与父亲无关。线粒体都来自于母亲，与父亲无关。线粒体都来自于母亲，与父亲无关。线粒
36、体都来自于母亲，与父亲无关。29/44知识扩展知识扩展克隆狗与异体克隆克隆狗与异体克隆 30/44第一匹克隆马 31/44“父父”：阿富汗猎犬阿富汗猎犬“母母”：拉布拉多寻回猎犬拉布拉多寻回猎犬基因检基因检测测的结果的结果：与提供与提供体细胞的阿富汗猎犬一样体细胞的阿富汗猎犬一样05年年4月月24日日SnuppySeoul National UniversitySeoul National UniversityPuppyPuppy克隆狗克隆狗异体克隆异体克隆大熊猫的体细胞大熊猫的体细胞大熊猫的体细胞大熊猫的体细胞黑熊卵细胞黑熊卵细胞黑熊卵细胞黑熊卵细胞提供体细胞和卵细胞的动物提供体细胞和卵细胞
37、的动物分别为不同的物种分别为不同的物种 大熊猫大熊猫大熊猫大熊猫知识扩展知识扩展克隆狗与异体克隆克隆狗与异体克隆 32/44 知识扩展知识扩展 生殖性克隆与治疗性克隆生殖性克隆与治疗性克隆 结合了结合了“外来外来”遗传物质的遗传物质的卵子卵子，在，在体外发育成囊胚，然后取出内细胞团，体外发育成囊胚，然后取出内细胞团，进而培养出胚胎干细胞用作治疗目的进而培养出胚胎干细胞用作治疗目的将结合了将结合了“外来外来”遗传物遗传物质的卵子放入子宫质的卵子放入子宫生殖性克隆生殖性克隆治疗性克隆治疗性克隆克隆技术应用于人类克隆技术应用于人类33/445 影响动物核移植成功的因素影响动物核移植成功的因素 、供体
38、细胞核与受体卵子之间在分裂、供体细胞核与受体卵子之间在分裂时相上的一致性时相上的一致性、卵子中一类叫促成熟因子的蛋白质活性、卵子中一类叫促成熟因子的蛋白质活性、卵细胞中的各种发育信息对核移植能否、卵细胞中的各种发育信息对核移植能否成功起决定性作用成功起决定性作用、供体细胞的分化程度对融合卵的正常、供体细胞的分化程度对融合卵的正常发育也有重要影响发育也有重要影响34/446 克隆技术的应用价克隆技术的应用价值值(1)、在植物方面、在植物方面、保存和快速繁殖濒危植物、保存和快速繁殖濒危植物、获得更好的优良品种、获得更好的优良品种(2)、在动物方面、在动物方面、有利于开展对动物生长、发育、衰老和、有
39、利于开展对动物生长、发育、衰老和健康等机理的研究健康等机理的研究、有利于培养品质优良的家畜、有利于培养品质优良的家畜、为珍贵濒危动物的保护提供可供选择的手段、为珍贵濒危动物的保护提供可供选择的手段植物、动物、人类自身植物、动物、人类自身35/44人体器官移植人体器官移植数量有限数量有限异体免疫排斥异体免疫排斥用患者自身的用患者自身的体细胞通过克隆获得体细胞通过克隆获得用于移植的器官用于移植的器官问题问题(3) 对人类自身的应用价对人类自身的应用价值值人体器官培育人体器官培育 治疗性克隆治疗性克隆期待期待只能来自异体只能来自异体鲜活度差鲜活度差 死亡界定死亡界定脑死亡脑死亡脑死亡脑死亡呼吸和心跳
40、停止呼吸和心跳停止呼吸和心跳停止呼吸和心跳停止36/447 克隆对人类社会的负面影响克隆对人类社会的负面影响( (1 1) )、是否意味着人类也可以被成功的克隆？、是否意味着人类也可以被成功的克隆？、是否意味着人类也可以被成功的克隆？、是否意味着人类也可以被成功的克隆？(2)(2)、是否应该允许进行克隆人实验、是否应该允许进行克隆人实验、是否应该允许进行克隆人实验、是否应该允许进行克隆人实验？伦理、道德伦理、道德克隆人是否健康、是否引发基因突变克隆人是否健康、是否引发基因突变克隆人是否健康、是否引发基因突变克隆人是否健康、是否引发基因突变能克隆出正常的人吗？能克隆出正常的人吗？能克隆出正常的人
41、吗？能克隆出正常的人吗？有人认为能克隆出有人认为能克隆出有人认为能克隆出有人认为能克隆出爱因斯坦爱因斯坦爱因斯坦爱因斯坦那样的科学巨人或希特勒那那样的科学巨人或希特勒那那样的科学巨人或希特勒那那样的科学巨人或希特勒那样的战争狂人，你是如何看样的战争狂人，你是如何看样的战争狂人，你是如何看样的战争狂人，你是如何看待的？待的？待的？待的？完完完完癌的发生是一个多次突变积累的复杂过程牛泌乳基因牛泌乳基因人人tPAtPA基因基因从转基因的从转基因的羊奶中提取羊奶中提取治疗心脏病治疗心脏病的药物的药物tPA39/44蛋白酶蛋白酶蛋白酶蛋白酶转转基因西红柿基因西红柿DNADNA互补互补互补互补DNADNA
42、DNADNAmRNAmRNAmRNA反义反义反义反义mRNAmRNA蛋白酶蛋白酶蛋白酶蛋白酶自然成熟自然成熟自然成熟自然成熟转基因转基因转基因转基因西红柿西红柿西红柿西红柿蛋白酶蛋白酶蛋白酶蛋白酶乙烯乙烯乙烯乙烯双链双链双链双链mRNAmRNA反义反义反义反义mRNAmRNA40/44抗虫转基因棉花抗虫转基因棉花T-DNAT-DNA区区41/44工程菌工程菌工程菌工程菌mRNAmRNAcDNAcDNA42/44离心离心液体液体液体液体成分成分成分成分细胞细胞细胞细胞细胞培养细胞培养细胞培养细胞培养镰状红细胞贫血症镰状红细胞贫血症43/44GAAGAAGAAGAAGUAGUAGUAGUA谷氨酸谷
43、氨酸缬氨酸缬氨酸T T A A限制性内切酶限制性内切酶Mst进行基因组型分析进行基因组型分析A AT T44/44生殖性克隆生殖性克隆培养出的胚胎干细培养出的胚胎干细胞用于治疗目的胞用于治疗目的治疗性克隆治疗性克隆成年成年干细胞干细胞45/44北京时间北京时间2009年年10月月5日下午日下午17时时30分，分，2009年度诺年度诺贝尔生理学或医学奖在瑞典卡罗林斯卡医学院揭晓，贝尔生理学或医学奖在瑞典卡罗林斯卡医学院揭晓，三位美国科学家伊丽莎白三位美国科学家伊丽莎白布兰克波恩布兰克波恩(ElizabethH.Blackburn)、卡罗尔、卡罗尔格雷德格雷德(Carol W. Greider)以
44、及杰克以及杰克绍斯塔克绍斯塔克(JackW.Szostak)共同获共同获得该奖项。他们发现了由染色体根冠制造的端粒酶得该奖项。他们发现了由染色体根冠制造的端粒酶(telomerase)，这种染色体的自然脱落物将引发衰老，这种染色体的自然脱落物将引发衰老和癌症。和癌症。 46/442008年，诺贝尔生理学或医学奖授予德国科学家哈拉尔德年，诺贝尔生理学或医学奖授予德国科学家哈拉尔德楚尔楚尔豪森豪森(HaraldzurHausen)和两位法国科学家弗朗索瓦和两位法国科学家弗朗索瓦丝丝巴尔巴尔-西诺西西诺西(Fran?oiseBarr-Sinoussi)、吕克、吕克蒙塔尼蒙塔尼(LucMontagni
45、er)。他们分别在宫颈癌致病因和艾滋病病毒。他们分别在宫颈癌致病因和艾滋病病毒研究上有突出成就。研究上有突出成就。2007年，美国犹他大学年，美国犹他大学Eccles 人类遗传学研究所科学家人类遗传学研究所科学家Mario R.Capecchi、美国北卡罗来纳州大学教会山分校医、美国北卡罗来纳州大学教会山分校医学院教授学院教授Oliver Smithies与英国科学家卡迪夫大学卡迪夫生命科学学院与英国科学家卡迪夫大学卡迪夫生命科学学院Martin J.Evans因干细胞研究获得此奖项。因干细胞研究获得此奖项。2006年，美国科学家安德鲁年，美国科学家安德鲁法尔和克雷格法尔和克雷格梅洛。他们发现
46、了核糖核酸梅洛。他们发现了核糖核酸(RNA)干扰机制，这一机制已被广泛用作干扰机制，这一机制已被广泛用作研究基因功能的一种手段，并有望在未来帮助科学家开发出治疗疾病的新疗法。研究基因功能的一种手段，并有望在未来帮助科学家开发出治疗疾病的新疗法。2005年，澳大利亚科学家巴里年，澳大利亚科学家巴里马歇尔和罗宾马歇尔和罗宾沃伦。他们发现了导致人类罹患胃炎、胃溃疡和十二指肠溃疡的罪沃伦。他们发现了导致人类罹患胃炎、胃溃疡和十二指肠溃疡的罪魁魁幽门螺杆菌，革命性地改变了世人对这些疾病的认识。幽门螺杆菌，革命性地改变了世人对这些疾病的认识。2004年，美国科学家理查德年，美国科学家理查德阿克塞尔和琳达阿
47、克塞尔和琳达巴克。他们在气味受体和嗅觉系统组织方式研究中做出贡献，揭示巴克。他们在气味受体和嗅觉系统组织方式研究中做出贡献，揭示了人类嗅觉系统的奥秘。了人类嗅觉系统的奥秘。2003年，美国科学家保罗年，美国科学家保罗劳特布尔和英国科学家彼得劳特布尔和英国科学家彼得曼斯菲尔德。他们在核磁共振成像技术上获得关键性发现，曼斯菲尔德。他们在核磁共振成像技术上获得关键性发现，这些发现最终导致核磁共振成像仪的出现。这些发现最终导致核磁共振成像仪的出现。2002年，英国科学家悉尼年，英国科学家悉尼布雷内、约翰布雷内、约翰苏尔斯顿和美国科学家罗伯特苏尔斯顿和美国科学家罗伯特霍维茨。他们为研究器官发育和程序性霍
48、维茨。他们为研究器官发育和程序性细胞死亡过程中的基因调节作用做出了重大贡献。细胞死亡过程中的基因调节作用做出了重大贡献。2001年，美国科学家利兰年，美国科学家利兰哈特韦尔、英国科学家保罗哈特韦尔、英国科学家保罗纳斯和蒂莫西纳斯和蒂莫西亨特。他们发现了导致细胞分裂的关键性亨特。他们发现了导致细胞分裂的关键性调节机制，这一发现为研究治疗癌症的新方法开辟了途径。调节机制，这一发现为研究治疗癌症的新方法开辟了途径。2000年，瑞典科学家阿尔维德年，瑞典科学家阿尔维德卡尔松、美国科学家保罗卡尔松、美国科学家保罗格林加德和埃里克格林加德和埃里克坎德尔。他们在研究脑细胞间信号坎德尔。他们在研究脑细胞间信号的相互传递方面获得了重要发现。的相互传递方面获得了重要发现。
