,每份細(xì)胞越少,發(fā)育成的個體的能力越差
。體細(xì)胞核移植克隆的動物只有一個
,就是“多利”羊。
三
、克隆技術(shù)的福音
1. 克隆技術(shù)與遺傳育種
在農(nóng)業(yè)方面
,人們利用“克隆”技術(shù)培育出大量具有抗旱、抗倒伏
、抗病蟲害的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種
,大大提高了糧食產(chǎn)量。在這方面我國已邁入世界最先進(jìn)的前列
。
2. 克隆技術(shù)與瀕危生物保護(hù)
克隆技術(shù)對保護(hù)物種特別是珍稀、瀕危物種來講是一個福音
,具有很大的應(yīng)用前景
。從生物學(xué)的角度看,這也是克隆技術(shù)最有價值的地方之一
。
3. 克隆技術(shù)與醫(yī)學(xué)
在當(dāng)代
,醫(yī)生幾乎能在所有人類器官和組織上施行移植手術(shù)。但就科學(xué)技術(shù)而言
,器官移植中的排斥反應(yīng)仍是最為頭痛的事
。排斥反應(yīng)的原因是組織不配型導(dǎo)致相容性差。如果把“克隆人”的器官提供給“原版人”
,作器官移植之用
,則絕對沒有排斥反應(yīng)之慮
,因?yàn)槎呋蛳嗯洌M織也相配
。問題是
,利用“克隆人”作為器官供體合不合乎人道?是否合法
?經(jīng)濟(jì)是否合算
?
克隆技術(shù)還可用來大量繁殖有價值的基因,例如
,在醫(yī)學(xué)方面
,人們正是通過“克隆”技術(shù)生產(chǎn)出治療糖尿病的胰島素、使侏儒癥患者重新長高的生長激素和能抗多種病毒感染的干撓素
,等等
。
回答者:abcliubill - 魔法學(xué)徒 一級 3-8 21:57
克隆”是從英文“clone”音譯而來,在生物學(xué)領(lǐng)域有3個不同層次的含義
。
1.在分子水平
,克隆一般指DNA克隆(也叫分子克隆)。含義是將某一特定DNA片斷通過重組DNA技術(shù)插入到一個載體(如質(zhì)粒和病毒等)中
,然后在宿主細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制所得到的大量完全相同的該DNA片斷的“群體”
。
2.在細(xì)胞水平,克隆實(shí)質(zhì)由一個單一的共同祖先細(xì)胞分裂所形成的一個細(xì)胞群體
。其中每個細(xì)胞的基因都相同
。比如,使一個細(xì)胞在體外的培養(yǎng)液中分裂若干代所形成的一個遺傳背景完全相同的細(xì)胞集體即為一個細(xì)胞克隆
。又如
,在脊椎動物體內(nèi),當(dāng)有外源物(如細(xì)菌或病毒)侵入時
,會通過免疫反應(yīng)產(chǎn)生特異的識別抗體
。產(chǎn)生某一特定抗體的所有漿細(xì)胞都是由一個B細(xì)胞分裂而成,這樣的一個漿細(xì)胞群體也是一個細(xì)胞克隆
。細(xì)胞克隆是一種低級的生殖方式-無性繁殖
,即不經(jīng)過兩性結(jié)合,子代和親代具有相同的遺傳性
。生物進(jìn)化的層次越低
,越有可能采取這種繁殖方式。
3.在個體水平
,克隆是指基因型完全相同的兩個或更多的個體組成的一個群體
。比如,兩個同卵雙胞胎即為一個克隆
!因?yàn)樗ㄋ﹤儊碜酝粋€卵細(xì)胞
,所以遺傳背景完全一樣。按此定義
,“多利”并不能說成是一個克?div id="4qifd00" class="flower right">
。∫?yàn)椤岸嗬敝皇枪聠蔚囊粋€
。只有當(dāng)那些英國胚胎學(xué)家能將兩個以上完全相同的細(xì)胞核移植到兩個以上完全相同的去核卵細(xì)胞中
,得到兩個以上遺傳背景完全相同的“多利”時才能用克隆這個詞來描述。所以在那篇發(fā)表于1997年2月出版在《Nature》雜志上的轟動性論文中
,作者并沒有把“多利”說成是一個克隆
。
另外,克隆也可以做動詞用
,意思是指獲得以上所言DNA
、細(xì)胞或個體群體的過程。
二
、克隆技術(shù)
1.DNA克隆
現(xiàn)在進(jìn)行DNA克隆的方法多種多樣
,其基本過程如下圖所示(未按比例)
可見,這樣得到的DNA可以應(yīng)用于生物學(xué)研究的很多方面
,包括對特異DNA的堿基順序的分析和處理
,以及生物技術(shù)工業(yè)中有價值蛋白質(zhì)的大量生產(chǎn)等等。
2.生物個體的克隆
(1)植物個體的克隆
在20世紀(jì)50年代
,植物學(xué)家用胡蘿卜為模型材料
,研究了分化的植物細(xì)胞中遺傳物質(zhì)是否丟失問題,他們驚奇地發(fā)現(xiàn)
,從一個單一已經(jīng)高度分化的胡蘿卜細(xì)胞
可以發(fā)育形成一棵完整的植株!由此
,他們認(rèn)為植物細(xì)胞具有全能性。從一棵胡蘿卜中的兩個以上的體細(xì)胞發(fā)育而成的胡蘿卜群體的遺傳背景完全一樣
,故為一個克隆
。如此的植物的克隆過程是一個完全的無性繁殖過程!
(2)動物個體的克隆
① “多利”的誕生
1997年2月27日英國愛丁堡羅斯林(Roslin)研究所的伊恩·維爾莫特科學(xué)研究小組向世界宣布,世界上第一頭克隆綿羊“多利”(Dolly)誕生
,這一消息立刻轟動了全世界
。
“多莉”的產(chǎn)生與三只母羊有關(guān)。一只是懷孕三個月的芬蘭多塞特母綿羊
,兩只是蘇格蘭黑面母綿羊
。芬蘭多塞特母綿羊提供了全套遺傳信息
,即提供了細(xì)胞核(稱之為供體)
;一只蘇格蘭黑面母綿羊提供無細(xì)胞核的卵細(xì)胞;另一只蘇格蘭黑面母綿羊提供羊胚胎的發(fā)育環(huán)境——子宮
,是“多莉”羊的“生”母
。其整個克隆過程簡述如下:
從芬蘭多塞特母綿羊的乳腺中取出乳腺細(xì)胞
,將其放入低濃度的營養(yǎng)培養(yǎng)液中,細(xì)胞逐漸停止了分裂
,此細(xì)胞稱之為供體細(xì)胞
;給一頭蘇格蘭黑面母綿羊注射促性腺素,促使它排卵
,取出未受精的卵細(xì)胞
,并立即將其細(xì)胞核除去,留下一個無核的卵細(xì)胞
,此細(xì)胞稱之為受體細(xì)胞
;利用電脈沖的方法,使供體細(xì)胞和受體細(xì)胞發(fā)生融合
,最后形成了融合細(xì)胞
,由于電脈沖還可以產(chǎn)生類似于自然受精過程中的一系列反應(yīng),使融合細(xì)胞也能象受精卵一樣進(jìn)行細(xì)胞分裂
、分化
,從而形成胚胎細(xì)胞;將胚胎細(xì)胞轉(zhuǎn)移到另一只蘇格蘭黑面母綿羊的子宮內(nèi)
,胚胎細(xì)胞進(jìn)一步分化和發(fā)育
,最后形成一只小綿羊。出生的“多莉”小綿羊與多塞特母綿羊具有完全相同的外貌
。
一年以后
,另一組科學(xué)家報道了將小鼠卵丘細(xì)胞(圍繞在卵母細(xì)胞外周的高度分化細(xì)胞)的細(xì)胞核移植到去除了細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中得到20多只發(fā)育完全的小鼠。如呆“多利”因?yàn)橹挥幸恢?div id="jfovm50" class="index-wrap">,還不夠叫做克隆羊的話
,這些小鼠
就是名副其實(shí)的克隆鼠了。
② 通過細(xì)胞核移植克隆小鼠的基本過程
在本實(shí)驗(yàn)中
,卵丘細(xì)胞是經(jīng)如下過程得到的:通過連續(xù)幾次注射絨毛膜促性腺激素
,使雌鼠誘導(dǎo)成高產(chǎn)卵量狀態(tài)。然后從雌鼠輸卵管中收集卵丘細(xì)胞與卵母細(xì)胞的復(fù)合體
。經(jīng)透明質(zhì)酸處理使卵丘細(xì)胞散開
。選擇直徑為10-12微米的卵丘細(xì)胞用作細(xì)胞核供體(前期實(shí)驗(yàn)表明,若用直徑更小或更大的卵丘細(xì)胞的細(xì)胞核
,經(jīng)過細(xì)胞核移植的卵母細(xì)胞很少發(fā)育到8細(xì)胞期)
。所選擇的卵丘細(xì)胞保持在一定的溶液環(huán)境中,在3小時內(nèi)進(jìn)行細(xì)胞核移植(與此不同的是
,在獲得“多利”時用作細(xì)胞核供體的乳腺細(xì)胞先在培養(yǎng)液中傳代了3-6次)
卵母細(xì)胞(一般處于減數(shù)分裂中期 II )通過與上面描述類似的方法
,從不同種的雌鼠中收集。在顯微鏡下小心地用直徑大約7微米的細(xì)管取出卵母細(xì)胞的細(xì)胞核,盡量不取出細(xì)胞質(zhì)
。同樣小心取出卵丘細(xì)胞的細(xì)胞核
,也盡量去除所帶的細(xì)胞質(zhì)(通過使取出的細(xì)胞核在玻璃管中往復(fù)運(yùn)動數(shù)次,以去除所帶的少量的細(xì)胞質(zhì))
。在細(xì)胞核被取出后5分鐘之內(nèi)
,直接注射到已經(jīng)去除了細(xì)胞核的卵母細(xì)胞中。進(jìn)行了細(xì)胞核移植的卵母細(xì)胞先放在一種特制的溶液中1-6小時
,然后加入二價的鍶離子(Sr2+)和細(xì)胞分裂抑素B
。前者使卵母細(xì)胞激活,后者抑制極體的形成和染色體的排除
。再取出處理過的卵母細(xì)胞
,放在沒有鍶和細(xì)胞分裂抑素B的特制的溶液中使細(xì)胞分裂形成胚胎。
不同階段的胚胎(從2細(xì)胞期到胚泡期)被分別植入幾天前與已經(jīng)結(jié)扎雄鼠交配過的假孕母鼠的輸卵管或子宮中發(fā)育
。發(fā)育完全的胎兒鼠在大約19天后通過手術(shù)取出
。
目前胚胎細(xì)胞核移植克隆的動物有小鼠、兔
、山羊
、綿羊、豬
、牛和猴子等
。在中國,除猴子以外
,其他克隆動物都有
,也能連續(xù)核移植克隆山羊,該技術(shù)比胚胎分割技術(shù)更進(jìn)一步
,將克隆出更多的動物
。因胚胎分割次數(shù)越多,每份細(xì)胞越少
,發(fā)育成的個體的能力越差
。體細(xì)胞核移植克隆的動物只有一個,就是“多利”羊
。
三
、克隆技術(shù)的福音
1. 克隆技術(shù)與遺傳育種
在農(nóng)業(yè)方面,人們利用“克隆”技術(shù)培育出大量具有抗旱
、抗倒伏
、抗病蟲害的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種,大大提高了糧食產(chǎn)量
。在這方面我國已邁入世界最先進(jìn)的前列
。
2. 克隆技術(shù)與瀕危生物保護(hù)
克隆技術(shù)對保護(hù)物種特別是珍稀
、瀕危物種來講是一個福音,具有很大的應(yīng)用前景
。從生物學(xué)的角度看,這也是克隆技術(shù)最有價值的地方之一
。
3. 克隆技術(shù)與醫(yī)學(xué)
在當(dāng)代
,醫(yī)生幾乎能在所有人類器官和組織上施行移植手術(shù)。但就科學(xué)技術(shù)而言
,器官移植中的排斥反應(yīng)仍是最為頭痛的事
。排斥反應(yīng)的原因是組織不配型導(dǎo)致相容性差。如果把“克隆人”的器官提供給“原版人”
,作器官移植之用
,則絕對沒有排斥反應(yīng)之慮,因?yàn)槎呋蛳嗯?div id="m50uktp" class="box-center"> ,組織也相配
。問題是,利用“克隆人”作為器官供體合不合乎人道
?是否合法
?經(jīng)濟(jì)是否合算?
克隆技術(shù)還可用來大量繁殖有價值的基因
,例如
,在醫(yī)學(xué)方面,人們正是通過“克隆”技術(shù)生產(chǎn)出治療糖尿病的胰島素
、使侏儒癥患者重新長高的生長激素和能抗多種病毒感染的干撓素
,等等。
器官移植是怎樣的 ?
1954年,美國波士頓的一家醫(yī)院里
,一位24歲患了晚期腎炎的病人接受了一個新手術(shù)
。醫(yī)生從病人的孿生兄弟身上取下一側(cè)活腎,將它移植到病人的體內(nèi)
,手術(shù)獲得成功
,病人得以痊愈。腎臟移植術(shù)
,是器官移植的一種
,而且是較為簡單的一種。
器官移植
,就是將另外一個人身上的健康器官取出來
,移植到病人的身體上的手術(shù)
,就如同植物學(xué)的“移花接木”一樣。器官移植可搶救某些危及生命的組織器官
,是極其重要的治療途徑
,往往可以達(dá)到起死回生的目的。
人體器官移植是比組織移植復(fù)雜得多的一種手術(shù)
。人體組織的移植較為簡單
,如眼球的角膜移植,皮膚移植(植皮)和血管移植
,目前來講難度并不太大
。而器官移植則要復(fù)雜和困難得多。以肝臟移植為例
,從健康人的身體中取出的肝臟
,在移植到病人身體內(nèi)的過程中,移植肝的細(xì)胞會大量壞死
,移植后的肝臟制造白蛋白和纖維蛋白的能力顯著下降
,病人每天要輸入大量的白蛋白和纖維蛋白,其存活時間也很有限
。
醫(yī)學(xué)專家告訴我們
,器官移植并不像壞了的機(jī)器更換零件那樣簡單,即使是自行車更換零件
,也要考慮零件的規(guī)格是否合適
。在器官移植中,這一問題同樣地重要
。這就是器官移植中的大敵:“排異反應(yīng)”
。
目前,器官移植還無法解決排異反應(yīng)這個難題
。最好的辦法是采用“相同型號”的器官
。上面提到過的腎臟移植手術(shù),腎臟是從其孿生兄弟身上取下的
,器官之間具有極大的親和力
,可以有效地排除排異反應(yīng)。因此
,手術(shù)的技術(shù)只是一方面
,被移植的器官是否發(fā)生排異反應(yīng)才是影響器官移植手術(shù)成功的最大因素。1999年不幸病逝的約旦國王侯賽因就是因?yàn)樵诠撬枰浦仓邪l(fā)生了排異反應(yīng)
。
值得慶幸的是
,醫(yī)學(xué)正在不斷地取得突破。近年來
,在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究和高分子合成材料發(fā)展的基礎(chǔ)上
,人工臟器取得了重大突破
。醫(yī)學(xué)家利用現(xiàn)代生物技術(shù)和特殊材料制造人工臟器,可以有效地減少發(fā)生排異反應(yīng)
。
1997年
,英國克隆“多莉”綿羊的成功為這一領(lǐng)域帶來了前所未有的曙光。人們樂觀地預(yù)測
,克隆技術(shù)將為器官移植開辟光明大道
,將排異反應(yīng)的可能性降低到零。
可以設(shè)想
,如果心臟病患者急需得到一個好的心臟,但他人的心臟移植極有可能發(fā)生排異反應(yīng)
。那么可以讓醫(yī)生從病人的心臟中取出一個細(xì)胞
,利用克隆技術(shù)在短時間內(nèi)“培育”出一個與病人原來的心臟一模一樣的心臟。人們完全不必為可能發(fā)生的排異反應(yīng)而擔(dān)憂
,克隆器官比人體原來的器官要好得多
。
目前,可移植器官的種類不斷增多
,除了人的大腦以外
,幾乎所有的重要器官都有人工移植的記錄,從早期的腎臟移植發(fā)展到現(xiàn)在的心臟移植
、肝臟移植
、骨髓移植、胰腺移植和肺移植
。在科學(xué)日益昌明的今天
,我們完全有理由相信人的一切器官都可以移植。也許到了那時
,人真的可以“長生不死”了
。
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