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什麽是克隆?

“克隆”壹詞來源於“克隆”的音譯,意為“人工誘導的無性繁殖”。它既可以用作名詞,也可以用作動詞。用作名詞時,克隆指的是壹條看不見的生殖線;當用作動詞時,克隆指的是通過不同的方法產生看不見的繁殖系的工作。簡而言之,克隆作為動詞是指研究或操作的過程,作為名詞是指結果。

在多莉出生之前,科學家們已經成功克隆了老鼠、牛、羊、豬和猴子,但多莉與這些克隆動物不同的是,它是由體細胞移植而來,而不是由生殖細胞克隆而來。

克隆按其研究或操作的對象可分為基因克隆、細胞克隆和個體克隆。基因克隆是指在分子(DNA)水平上開展研究,以獲得大量相同的基因及其表達產物。細胞克隆是在細胞水平上進行研究工作,以獲得大量相同的細胞。個體克隆就是通過壹系列操作,制造出壹個或多個與其父母完全相同的個體。用於克隆的生物材料可以是細胞或組織。顯然,基因克隆、細胞克隆和個體克隆是在三個不同的層次上進行的。以原基因、細胞或生物體為模板,復制出多個與原模板完全相同的基因、細胞或生物體。這就有點像用復印機復印資料或者用膠片沖印照片,從原始資料或者底片上復制很多壹模壹樣的資料或者照片。

在長期的生產實踐和科學研究中,人們掌握了許多克隆技術。“有心栽花花不開,無心插柳柳成蔭”這句詩,可謂家喻戶曉。詩中的“插柳”實際上是壹個“克隆”過程,即將柳枝剪成小段,插入泥土中。壹段時間後,它就能長出根來,長成壹棵小柳。農民種紅薯時,先把壹根紅薯藤切成幾小塊,然後把每壹小塊種在土裏。幾天後,紅薯藤就會長出根來,逐漸長成完整的紅薯藤。在植物中可以舉出許多類似的例子。因此,人們不應該對克隆感到陌生,而只是視而不見。此外,科學家可以利用組織培養技術從許多植物的不同組織中再生出壹個完整的植株,並在生產實踐中得到廣泛應用。這種組織培養技術實際上是壹種克隆技術。

1952:科學家證明,他們可以從壹個青蛙卵中取出細胞核,然後將另壹個青蛙胚胎細胞的細胞核註入這個卵中,讓這個卵孵化成蝌蚪。這種“核轉化”可以將動物的基因註入卵子。這只蝌蚪是提供細胞核的胚胎細胞的克隆產物。

1975:科學家成功利用成年青蛙的體細胞核替換胚胎細胞核,並註射到去核的卵中,從而孵化出蝌蚪。

1986:首次從胚胎細胞核中克隆出綿羊。

1997:多莉誕生了,這是第壹只由成年動物體細胞克隆的綿羊。

1998:科學家用同壹只成年老鼠的細胞克隆了50多只老鼠,並世代相傳。同年,同壹只成年母牛的八頭克隆小牛出生了。

2000年:利用成年動物體細胞成功克隆豬和山羊。

2001:利用成年動物體細胞克隆成功貓和兔。

所謂“克隆人”,可分為人體的生殖性克隆和非生殖性克隆。前者以繁殖為目的,通過核移植技術,再生出與克隆人基因相同的新的完整的人體。後者是以治療為目的,也是通過核移植技術,但只再生壹個與克隆人體基因完全相同的人體組織或器官。兩者的根本區別在於,前者必須將體外培養的早期人類胚胎移植到代孕子宮內才能生出壹個成年人,這是無性生殖的產物;後者終止胚胎發育早期體外培養的胚胎。如果僅僅從生命科學和生物技術的意義上來說,生殖性克隆具有前所未有的意義,它從根本上改變了自古以來人類有性生殖的本質。國外壹些“克隆瘋子”和邪教組織的科學家進行了人類克隆實驗,這是生殖克隆實驗。

植物克隆技術是利用離體培養技術在試管中大量繁殖植物幼苗的方法。就是在培養瓶裏培養植物上的細胞或小塊組織,短短幾個月就能繁殖出上千株新植物。植物克隆僅指植物組織培養,也稱試管苗技術,是指植物細胞、組織或器官在人工培養基上體外生長和分化,從而產生完整植株的過程。目前,該技術已廣泛應用於生產實踐。

克隆技術的應用

1的組織培養和快速繁殖

2植物育種

3無毒育苗

4植物物種保存的無性繁殖

壹、動物克隆的概念

所謂克隆就是無性繁殖,動物克隆是壹種不用受精就能獲得新動物的方法。克隆動物是指不經過生殖細胞,直接從體細胞獲得新的動物個體。然而,研究人員對克隆的具體定義仍有爭議。有些人認為不通過受精獲得新個體的方法叫做克隆。另壹些人認為,只有像在植物中那樣,由全能體細胞直接再生出新的個體,才能稱之為克隆。然而,在目前的技術水平下,所有高等動物的體細胞只有將其遺傳物質轉移到人類的卵子或原核胚胎中後才能再生,也就是說,它們只能借助卵子或原核胚胎細胞質中的壹些特殊物質才能正常生長發育,不能直接從體細胞再生獲得新的個體。所以按照後壹種說法,現在所謂的“克隆”動物,其實並不是真正意義上的克隆。然而,目前公認的克隆動物實際上是以前對克隆的寬松定義。

哺乳動物克隆技術實際上是哺乳動物核移植技術。它是通過顯微操作等實驗室手段,在體外將某壹發育階段的核供體(胚胎細胞或體細胞)與相應發育階段的核受體(去核原核胚胎或成熟卵母細胞)進行重組,通過重組胚胎的胚胎移植實現遺傳同質哺乳動物的批量生產的生物工程技術。根據哺乳動物克隆的發展現狀,可分為哺乳動物胚胎細胞克隆和哺乳動物體細胞克隆兩大類。哺乳動物胚胎細胞克隆技術的研究已經進行了20年,先後獲得了小鼠(1981)、綿羊(1986)、牛(1987)、兔(1988)、豬(1988)。哺乳動物體細胞克隆技術的研究已經進行了五年,但從壹開始就引起了極大的關註,尤其是世界上第壹只克隆羊多莉的口水,在世界上引起了轟動。多莉的誕生從根本上動搖了原有的哺乳動物體細胞核分化不全能性或分化使細胞核失去全能性的傳統結論,哺乳動物克隆技術進入了劃時代的新階段。

二、克隆動物的壹般步驟

動物克隆技術實際上是將核移植和胚胎生物工程技術相結合,將壹個體細胞的細胞核移植到另壹個體卵細胞中,最終產生與供體細胞具有相同遺傳特征的動物的技術。其操作步驟如下:1)體細胞的收集和培養:從壹個動物組織中取出體細胞進行體外培養,通過饑餓或添加其他藥物誘導其重新排列基因組,使基因的程序化表達重新從零開始,從而恢復已失去全能性的體細胞的全能性;2)收集卵細胞並去除卵細胞的細胞核;3)取出體細胞核;4)通過顯微註射註入去核的卵細胞;5)體外適當培養重組胚胎細胞;6)將移植的胚胎同時放入母體子宮內完成發育,產生的動物後代為克隆動物(圖7-16)。

送到子宮完成胚胎發育。

克隆動物

卵母細胞(受體)體細胞(供體)

去除核,取出核

放置在無核細胞中

圖7-16動物克隆操作的壹般步驟

第三,影響動物克隆的因素

人們發現克隆動物的成功依賴於細胞核移植的成功。後者與以下因素有關。

1)細胞融合的條件。

2)細胞發育的階段可以影響核移植實驗。

3)細胞誘導分裂成熟因子(MPF)的活性

4)卵細胞中大分子物質的影響。

4.哺乳動物體細胞克隆技術的不足和問題。

1.動物克隆的成功率仍然很低。

2.克隆不同物種的動物很難,原因也不清楚。

3.有幾種類型的核供體細胞可用於體細胞克隆。

綜上所述,哺乳動物體細胞克隆雖然已經在小鼠、綿羊、牛、山羊、豬等動物上獲得成功,但技術還遠未完善,相關的理論研究還很薄弱。人們需要不懈的努力來提高它的成功率。

動詞 (verb的縮寫)動物克隆的意義和前景

雖然動物克隆技術發展時間不長,技術還遠未完善,但克隆羊的誕生從理論上證明了分化的動物細胞是全能性的,在適當的條件下,通過基因組重組有可能發育成新的個體。這將對發育生物學和遺傳學理論的深入發展產生重大影響,具有重要的科學意義。從實際應用的角度來看,動物克隆技術具有更重要的實用價值,主要表現為:

1.可以用來保存動物資源的種質,盡可能地保存地球生物圈的多樣性;

2.它可以生產移植器官,利用動物作為生物反應器生產藥物,為造福人類提供實驗動物。還可以通過克隆哺乳動物某些發育階段的胎兒,對人類的壹些頑疾進行“細胞療法”。

3.它可以克隆家畜和瀕危動物,如大熊貓。

4.利用哺乳動物體細胞克隆技術,可以通過建立轉基因細胞系來克隆轉基因動物。

5.體細胞克隆技術可以直接傳遞優良物種的特征,培育優良物種。

總之,動物克隆技術遠未成熟,但它為人類提供了廣闊的前景。隨著哺乳動物體細胞克隆技術基礎理論的廣泛深入研究,它將在擴大優良家畜品種、克隆轉基因動物、保護瀕危動物遺傳資源等方面發揮巨大作用。

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