动物基因工程
（ Animal Genetic Engineering）
第十章
主要内容
第一节 目的基因的获取
第二节 基因体外重组
第三节 转基因
第四节 基因敲除与基因诊断
第五节 动物克隆技术
动物基因工程,原称遗传工程，是应用 DNA重组
技术，按照人们的意愿，在基因水平上改变生物遗传
性，创造新生物物种，通过工程化为人类提供有用产
品及服务的技术；或指应用现代化的生物科学和遗传
学技术，对动物基因进行操纵或改造的科学工程。
基因工程的核心技术是 DNA的重组技术，还包括基因
的表达技术，基因的突变技术，基因的导入技术等。
什么是动物基因工程？
基因工程一般分为 4个步骤：
一是取得符合人们要求的 DNA片段，这种 DNA片段
被称为, 目的基因, ；
二是将目的基因与质粒或病毒 DNA连接成重组 DNA；
三是把重组 DNA引人某种细胞；
四是把目的基因能表达的受体细胞挑选出来。
基因工程的基本操作
第一节
目的基因获取
1 基因组 DNA及总 RNA的提取
动物 DNA的来源 （核 DNA、线粒体 DNA、
质粒 DNA）
1,血液、毛发、皮屑（口腔上皮细胞）、精液、化石
及 耳朵等活体组织；
2,固定和包埋的组织标本：脱蜡、蛋白酶 K消化
RNA来源,新鲜组织或细胞
DNA提取方法,常规苯酚 -氯仿方法、试剂盒
方法 ---；
RNA提取,所用器皿和试剂必需经高温灭菌
或 DEPC处理
Genome DNA Total RNA
2 基因文库
基因文库 (Gene library)包括 cDNA文库
(cDNA library)和 基因组文库 (Genome
library)。
文库,
cDNA是指以 mRNA为模板,经反转录酶催化合成 DNA，
则此 DNA序列与 mRNA互补，称为互补 DNA或 cDNA。
RT-PCR,反转录 PCR（ Reverse Transcription PCR）
cDNA文库,提取出组织细胞的全部
mRNA，在体外反转录成 cDNA，与适当的载体常
用噬菌体或质粒载体连接后转化受体菌，则每
个细菌含有一段 cDNA，并能繁殖扩增，这样包
含着细胞全部 mRNA信息的 cDNA克隆集合称为该
组织细胞的 cDNA文库。
实际为不包含内含子的基因组文库。
cDNA文库
(cDNA library)
基因组文库
（ Genomic DNA Library）
从生物组织细胞提取出全部 DNA,用物理方法或酶法
将 DNA降解成预期大小的片段，然后将这些片段与适
当的载体连接，转入受体细菌或细胞，这样每一个细
胞接受了含有一个基因组 DNA片段与载体连接的重组
DNA分子，而且可以繁殖扩增，许多细胞一起组成一
个含有基因组各 DNA片段克隆的集合体，就称为 基因
组 DNA文库 。 如果这个文库足够大，能包含该生物基
因组 DNA全部的序列，就是该生物完整的基因组文库，
能从这文库中钓取该生物的全部基因或 DNA序列。
文
库
构
建
3 PCR
* PCR，即聚合酶链式反应 或多聚酶链反应
（ Polymerase Chain Reaction）,是一种对特定的
DNA片段在体外进行快速扩增的新方法。
* 由 1985年穆里斯（ K,Mullis）发明，他也因此获
得了 1993年的诺贝尔化学奖。
PCR的原理：
体外 DNA复制。
包括高温变性、低
温退火和中温延伸
过程。
PCR反应五要素
引物、酶,dNTP、模板和 Mg2+
Taq DNA聚合酶
1）来自水生栖热菌 Thermusaquaticus； 2） 良好的耐
热性； 3） Mg2+依赖性； 4）无校正功能
PCR反应条件优化：
引物设计：
PCR的类型
㈠ 巢式 PCR ㈦ 原位 PCR
㈡ 多重 PCR ㈧ 定量 PCR
㈢ 不对称 PCR ㈨ 差异显示 PCR
㈣ 共享引物 PCR ㈩ 重组 PCR
㈤ 锚定 PCR (十一 )RT-PCR
㈥ 彩色 PCR (十二 )RAPD
- - - - - - - - - -
多重 PCR:是指在一个单一反应中同时扩增多个序
列的反应过程，能够节省时间和精力 。
定量 PCR技术 是指以外参或内参为标准,通过对 PCR
终产物的分析或 PCR过程的监测,进行 PCR起始模板
量的定量。用于扩增已知一端序列的目的 DNA
锚定 PCR,使用一条锚定引物就一条特异性引物扩
增已知一端序列的目的 DNA。
基本概念
巢式 PCR,利用两套 PCR引物对 进行 两轮 PCR扩增反
应组成，在第一轮扩增中，外引物用以产生扩增产
物，此产物在在内引物的存在下进行第二轮扩增。
差别显示ＰＣＲ,是根据绝大多数真核细胞
mRNA3’端具有的多聚腺苷酸尾（ polyA）结构，因此
可用含 oligo（ dT）的寡聚核苷酸为引物将不同的
mRNA反转录成 cDNA。
基本概念
4 基因克隆
基因克隆（ gene cloning）, 或分子克隆,又称为重
组ＤＮＡ技术，是应用酶学方法，在体外将不同来源的 DNA分
子通过酶切、连接等操作重新组装成杂合分子，并使之在适当
的宿主细胞中进行扩增，形成大量的子代 DNA分子的过程。
克隆（ clone）, 指含有单一的 DNA重组体的无性繁殖系，
或指将 DNA重组体引入宿主细胞建立无性繁殖系的过程
(cloning)。
基因克隆步骤,1)获得待克隆的 DNA片段（基因）； 2)目
的基因与载体在体外连接；３ )重组 DNA分子导入宿主细胞；４ )
筛选、鉴定阳性重组子；５ )重组子的扩增与／或表达。
5 核酸分子鉴定
1,PCR结合测序,
2、核酸杂交技术
（基于碱基互补配对）
Southern杂交
Northern杂交
原位杂交
序
列
测
定
Sanger等（ 1977）发明的双脱氧链末端终止法。
* 是 southern于 1975年创建用以鉴定 DNA中某一
特定的基因片段的技术，也称为 Southern
印迹（ Southern Blot）。
* 通过标记的探针 DNA与靶 DNA结合，检测目的基
因的存在及大小。
Southern杂交
Northern杂交
* 也称为 Northern印迹（ Northern Blot），用以检
测某一特定的 RNA（通常是 mRNA）片段的存在
及表达量。
* 因与 DNA的杂交（ Southern 杂交）相对应，故被
趣称为 Northern杂交。
原位杂交
* 细胞或染色体的原位杂交，用于基因定位。
* 细菌菌落的原位杂交：筛选阳性克隆。
Western(印迹 )杂交
* 蛋白质水平上的杂交技术，又称为免疫印迹，
即检测蛋白质与标记的特定蛋白抗体结合，
经放射自显影显示条带，根据条带密度确
定蛋白质表达量。
* 与 DNA,RNA水平上的 Southern杂交,Northern
杂交相对应，称为 Western杂交。
* 常结合 Northern印迹技术，检测基因表达调控。
第二节
基因体外重组技术
1 重组质粒构建
载体 是指携带靶 DNA片段进入宿主细
胞进行扩增和表达的工具。
质粒 是指一种存在于细胞内能独立复
制的染色体外的 DNA。
1)质粒图谱登记号,0052
2)质粒名称,pBudCE4.1
3)来源,Invitrogen
4)用途：真核表达载体
5) 详细资料
6)是否可以共享
7)联系方式,PM
重组质粒的构建过程
2 重组基因的鉴定
(1)抗性筛选法,能否生长；蓝色和白色菌
落，其中白色菌落可能含重组质粒。
(2)PCR：
(3)双酶切：
3 体外表达
* 在原核生物中的表达,细菌、酵母
* 在真核生物细胞中的表达,人工培养肝细
胞、上皮细胞
人工培养的人成骨细胞 人成骨细胞内的 pEGFP蛋白表达
第三节
转基因技术
（ Transgenic technology）
1 转基因与转基因动物
转基因超级鼠
1982年，英国的, 自然, 杂志发表了一篇文章：有两个美国实
验小组利用转基因技术，将大鼠生长激素重组基因导入到小鼠
受精卵中,培育出具快速生长效应的“转基因超级鼠”。转基因
鼠比与它同胎所生的小鼠生长速度快 2～ 3倍，体积大一倍。
概念
转基因：
1）将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于
导入基因的表达，引起生物体的性状的可遗传的修饰，称之为
转基因技术。
2）转基因技术就是指利用分子生物学技术，将某些生物的基
因转移到其它物种中，改造生物的遗传物质，使遗传物质得到
改造的生物在性状、营养和消费品质等方面向人类需要的目标
转变。
转基因动物：
所谓转基因动物就是指以实验方法将外源基因导入动物染色体
基因组内稳定整合并能遗传给后代的一类动物。
转基因的方法
1、显微注射法, 将 DNA注射到胚胎的细胞核
内，再把注射过 DNA的胚胎移植到动物体内，使之发
育成正常的幼仔。
2、体细胞核移植方法, 先在体外培养的
体细胞中进行基因导入并筛选。然后将带转基因体
细胞移植到去掉细胞核的卵细胞中，生产重构胚胎。
3．逆转录病毒感染法,最早用来得到转基
因小鼠的方法，利用逆转录载体将遗传信息以 RNA分
子的形式，在逆转录整合酶和逆转录基因组末端的特
异性核酸序列的作用下，反转录并整合到宿主基因组
中去，最终得到转基因小鼠。
4．胚胎干细胞法,将转染的胚胎干细胞注射
入受体囊胚腔，可参与嵌合体的形成，将来出生的动
物的生殖系统就有可能整合上外源基因，通过杂交繁
育得到纯合目的基因的个体，即为转基因动物。
转基因的方法
转基因动物的应用前景
1、研究基因的结构与功能，了解动物生命现
象的内在本质。
2、建立多种疾病的动物模型，研究发病机理
及治疗方法。
3、改善动物生产性能，提高动物育种效率。
4、作为医用或食用蛋白的生物反应器。可以
通过家畜乳腺分泌大量安全、高效、廉价的人
体药用蛋白。
四个主要国家转基因作物种植面积占全球９９％。
美国占６６％，达３９００万公顷，转基因作物产
量也居世界第一，美国种植的７５％的大豆、３
４％的棉花和７１％的玉米都是转基因作物。
阿根廷占２３％，达１３５０万公顷。
加拿大占６％，达３５０万公顷。
中国第四位，占４％，达２１０万公顷。
欧盟国家 总 面积不到２０万公顷，０,３％左右。
四个转基因作物种植大国
2002年数据
存在问题
1、食品安全问题：
1）未知的可能副作用？
2）外源基因在人体内表达？
2、技术问题：
1）成本；
2）成功率；
3）基因组的有效整合、稳定遗传；
什么是生物反应器？
生物反应器是指利用转基因活体动物的某种能
够高效表达外源蛋白的器官或组织来进行
工业化生产活性功能蛋白的技术，这些蛋
白一般是药用蛋白或营养保健蛋白。
用于表达的生物反应器包括动物血液、泌尿
系统、精囊腺、乳腺等，还包括禽蛋和昆
虫（例如家蚕）个体等。
其中动物乳腺生物反应器是目前国际上唯一
证明可以达到商业化生产水平的生物反应
器。据预测,2010年世界上动物乳腺生物
反应器的年产值将达到 500亿美元以上。
生物反应器的种类及应用
第四节
基因敲除与基因治疗
(Gene Knockout & Gene Therapy)
什么是基因敲除技术？
基因敲除（ gene knock out） 是 80年
代初出现的一项新的基因工程技术。采用同
源重组的方法,用体外合成的无效基因或突变
基因取代相应正常基因,再应用转基因方法孵
育出转基因动物,即为基因敲除动物。
示例
基因敲除技术的应用
1、研究基因调控和基因功能；
2、建立人类疾病的转基因动物模型，为医学
研究提供材料；
3、改造动物基因型，鉴定新基因和 /或其新
功能，研究发育生物学；
4、治疗遗传病，即基因治疗。
5、改造生物、培育新的生物品种。
基因治疗与基因疫苗
基因治疗 (gene therapy) 是指将人的正常基因或
有治疗作用的基因通过一定方式导入人体靶细胞以
纠正基因的缺陷或者发挥治疗作用（也包括剔除或
抑制某些导致疾病的基因），从而达到治疗疾病目
的的生物医学新技术。
基因疫苗 指的是 DNA疫苗，即将编码外源性抗原的
基因插入载体，然后导入人或动物体内，让其在宿
主细胞中表达抗原蛋白，诱导机体产生免疫应答。
传统的基因治疗指目的基因导入靶细胞后与宿主细
胞的基因组发生整合，成为宿主细胞遗传物质的一
部分，目的基因的表达产物起到对疾病的治疗作用。
目的基因不与宿主细胞基因组发生整合，暂时表达
产物发挥治疗作用的基因治疗方法叫做基因疗法
(gene therapeutics)。
广义的基因治疗还应包括基因调控，如利用 RNAi技
术抑制基因表达。
基因治疗的途径
第五节
动物克隆技术
(Animal Cloning Technology)
Creating Dolly！
1997年 2月 22日，英国, Nature”刊登了爱丁堡罗斯林研究
所维尔穆特的研究成果，即, 多莉, 羊的克隆成功，从此震
惊了世界。
1998年 4月与威尔士山羊戴维产下邦尼，证明了克隆
动物也能生育。 2003.2.14日苏格兰向外界宣布：多莉
因早衰并患有肺炎，被迫实施了安乐死。 由于早衰问
题，人们 怀疑, 多莉 是穿着羔羊服装的老羊, 。
多莉的生命历程
罗斯林研究所科学家取一头普通白绵羊的乳腺细胞，将细胞核
移植到一个剔除了细胞核的卵子中，使之融合、分裂、发育成
胚胎，然后移植到第三头羊的体内。科学家共培育 277个胚胎，
只有多莉成功出生。 1996年 7月 5日，多莉降临人世。直到 1997
年 2月 23日才公布于众。
什么叫克隆？
细胞核移植得到的个体都叫做 克隆 。
核移植 是指利用显微外科手术的方法将 胚胎细胞 或
成体细胞 的细胞核移人去核的卵母细胞中，构建成
重组胚，通过体内或体外培养、胚胎移植，产生与
供体细胞基因型相同的后代的技术过程，又称为动
物克隆技术。根据核供体的来源不同，可将其分为
胚胎细胞克隆动物和体细胞克隆动物技术。
通常所说的动物克隆指 体细胞克隆,即动物
的无性繁殖。
动物克隆的意义
1、体细胞与胚胎干细胞的相互转化
胚胎干细
胞
体细胞
动物克隆的意义
2、对传统动物繁殖模式的挑战；
（ AI,Clone）
3、对社会伦理的挑战；
4、保存物种、延续生命、提高人口素质？
（ Animal Genetic Engineering）
第十章
主要内容
第一节 目的基因的获取
第二节 基因体外重组
第三节 转基因
第四节 基因敲除与基因诊断
第五节 动物克隆技术
动物基因工程,原称遗传工程，是应用 DNA重组
技术，按照人们的意愿，在基因水平上改变生物遗传
性，创造新生物物种，通过工程化为人类提供有用产
品及服务的技术；或指应用现代化的生物科学和遗传
学技术，对动物基因进行操纵或改造的科学工程。
基因工程的核心技术是 DNA的重组技术，还包括基因
的表达技术，基因的突变技术，基因的导入技术等。
什么是动物基因工程？
基因工程一般分为 4个步骤：
一是取得符合人们要求的 DNA片段，这种 DNA片段
被称为, 目的基因, ；
二是将目的基因与质粒或病毒 DNA连接成重组 DNA；
三是把重组 DNA引人某种细胞；
四是把目的基因能表达的受体细胞挑选出来。
基因工程的基本操作
第一节
目的基因获取
1 基因组 DNA及总 RNA的提取
动物 DNA的来源 （核 DNA、线粒体 DNA、
质粒 DNA）
1,血液、毛发、皮屑（口腔上皮细胞）、精液、化石
及 耳朵等活体组织；
2,固定和包埋的组织标本：脱蜡、蛋白酶 K消化
RNA来源,新鲜组织或细胞
DNA提取方法,常规苯酚 -氯仿方法、试剂盒
方法 ---；
RNA提取,所用器皿和试剂必需经高温灭菌
或 DEPC处理
Genome DNA Total RNA
2 基因文库
基因文库 (Gene library)包括 cDNA文库
(cDNA library)和 基因组文库 (Genome
library)。
文库,
cDNA是指以 mRNA为模板,经反转录酶催化合成 DNA，
则此 DNA序列与 mRNA互补，称为互补 DNA或 cDNA。
RT-PCR,反转录 PCR（ Reverse Transcription PCR）
cDNA文库,提取出组织细胞的全部
mRNA，在体外反转录成 cDNA，与适当的载体常
用噬菌体或质粒载体连接后转化受体菌，则每
个细菌含有一段 cDNA，并能繁殖扩增，这样包
含着细胞全部 mRNA信息的 cDNA克隆集合称为该
组织细胞的 cDNA文库。
实际为不包含内含子的基因组文库。
cDNA文库
(cDNA library)
基因组文库
（ Genomic DNA Library）
从生物组织细胞提取出全部 DNA,用物理方法或酶法
将 DNA降解成预期大小的片段，然后将这些片段与适
当的载体连接，转入受体细菌或细胞，这样每一个细
胞接受了含有一个基因组 DNA片段与载体连接的重组
DNA分子，而且可以繁殖扩增，许多细胞一起组成一
个含有基因组各 DNA片段克隆的集合体，就称为 基因
组 DNA文库 。 如果这个文库足够大，能包含该生物基
因组 DNA全部的序列，就是该生物完整的基因组文库，
能从这文库中钓取该生物的全部基因或 DNA序列。
文
库
构
建
3 PCR
* PCR，即聚合酶链式反应 或多聚酶链反应
（ Polymerase Chain Reaction）,是一种对特定的
DNA片段在体外进行快速扩增的新方法。
* 由 1985年穆里斯（ K,Mullis）发明，他也因此获
得了 1993年的诺贝尔化学奖。
PCR的原理：
体外 DNA复制。
包括高温变性、低
温退火和中温延伸
过程。
PCR反应五要素
引物、酶,dNTP、模板和 Mg2+
Taq DNA聚合酶
1）来自水生栖热菌 Thermusaquaticus； 2） 良好的耐
热性； 3） Mg2+依赖性； 4）无校正功能
PCR反应条件优化：
引物设计：
PCR的类型
㈠ 巢式 PCR ㈦ 原位 PCR
㈡ 多重 PCR ㈧ 定量 PCR
㈢ 不对称 PCR ㈨ 差异显示 PCR
㈣ 共享引物 PCR ㈩ 重组 PCR
㈤ 锚定 PCR (十一 )RT-PCR
㈥ 彩色 PCR (十二 )RAPD
- - - - - - - - - -
多重 PCR:是指在一个单一反应中同时扩增多个序
列的反应过程，能够节省时间和精力 。
定量 PCR技术 是指以外参或内参为标准,通过对 PCR
终产物的分析或 PCR过程的监测,进行 PCR起始模板
量的定量。用于扩增已知一端序列的目的 DNA
锚定 PCR,使用一条锚定引物就一条特异性引物扩
增已知一端序列的目的 DNA。
基本概念
巢式 PCR,利用两套 PCR引物对 进行 两轮 PCR扩增反
应组成，在第一轮扩增中，外引物用以产生扩增产
物，此产物在在内引物的存在下进行第二轮扩增。
差别显示ＰＣＲ,是根据绝大多数真核细胞
mRNA3’端具有的多聚腺苷酸尾（ polyA）结构，因此
可用含 oligo（ dT）的寡聚核苷酸为引物将不同的
mRNA反转录成 cDNA。
基本概念
4 基因克隆
基因克隆（ gene cloning）, 或分子克隆,又称为重
组ＤＮＡ技术，是应用酶学方法，在体外将不同来源的 DNA分
子通过酶切、连接等操作重新组装成杂合分子，并使之在适当
的宿主细胞中进行扩增，形成大量的子代 DNA分子的过程。
克隆（ clone）, 指含有单一的 DNA重组体的无性繁殖系，
或指将 DNA重组体引入宿主细胞建立无性繁殖系的过程
(cloning)。
基因克隆步骤,1)获得待克隆的 DNA片段（基因）； 2)目
的基因与载体在体外连接；３ )重组 DNA分子导入宿主细胞；４ )
筛选、鉴定阳性重组子；５ )重组子的扩增与／或表达。
5 核酸分子鉴定
1,PCR结合测序,
2、核酸杂交技术
（基于碱基互补配对）
Southern杂交
Northern杂交
原位杂交
序
列
测
定
Sanger等（ 1977）发明的双脱氧链末端终止法。
* 是 southern于 1975年创建用以鉴定 DNA中某一
特定的基因片段的技术，也称为 Southern
印迹（ Southern Blot）。
* 通过标记的探针 DNA与靶 DNA结合，检测目的基
因的存在及大小。
Southern杂交
Northern杂交
* 也称为 Northern印迹（ Northern Blot），用以检
测某一特定的 RNA（通常是 mRNA）片段的存在
及表达量。
* 因与 DNA的杂交（ Southern 杂交）相对应，故被
趣称为 Northern杂交。
原位杂交
* 细胞或染色体的原位杂交，用于基因定位。
* 细菌菌落的原位杂交：筛选阳性克隆。
Western(印迹 )杂交
* 蛋白质水平上的杂交技术，又称为免疫印迹，
即检测蛋白质与标记的特定蛋白抗体结合，
经放射自显影显示条带，根据条带密度确
定蛋白质表达量。
* 与 DNA,RNA水平上的 Southern杂交,Northern
杂交相对应，称为 Western杂交。
* 常结合 Northern印迹技术，检测基因表达调控。
第二节
基因体外重组技术
1 重组质粒构建
载体 是指携带靶 DNA片段进入宿主细
胞进行扩增和表达的工具。
质粒 是指一种存在于细胞内能独立复
制的染色体外的 DNA。
1)质粒图谱登记号,0052
2)质粒名称,pBudCE4.1
3)来源,Invitrogen
4)用途：真核表达载体
5) 详细资料
6)是否可以共享
7)联系方式,PM
重组质粒的构建过程
2 重组基因的鉴定
(1)抗性筛选法,能否生长；蓝色和白色菌
落，其中白色菌落可能含重组质粒。
(2)PCR：
(3)双酶切：
3 体外表达
* 在原核生物中的表达,细菌、酵母
* 在真核生物细胞中的表达,人工培养肝细
胞、上皮细胞
人工培养的人成骨细胞 人成骨细胞内的 pEGFP蛋白表达
第三节
转基因技术
（ Transgenic technology）
1 转基因与转基因动物
转基因超级鼠
1982年，英国的, 自然, 杂志发表了一篇文章：有两个美国实
验小组利用转基因技术，将大鼠生长激素重组基因导入到小鼠
受精卵中,培育出具快速生长效应的“转基因超级鼠”。转基因
鼠比与它同胎所生的小鼠生长速度快 2～ 3倍，体积大一倍。
概念
转基因：
1）将人工分离和修饰过的基因导入到生物体基因组中，由于
导入基因的表达，引起生物体的性状的可遗传的修饰，称之为
转基因技术。
2）转基因技术就是指利用分子生物学技术，将某些生物的基
因转移到其它物种中，改造生物的遗传物质，使遗传物质得到
改造的生物在性状、营养和消费品质等方面向人类需要的目标
转变。
转基因动物：
所谓转基因动物就是指以实验方法将外源基因导入动物染色体
基因组内稳定整合并能遗传给后代的一类动物。
转基因的方法
1、显微注射法, 将 DNA注射到胚胎的细胞核
内，再把注射过 DNA的胚胎移植到动物体内，使之发
育成正常的幼仔。
2、体细胞核移植方法, 先在体外培养的
体细胞中进行基因导入并筛选。然后将带转基因体
细胞移植到去掉细胞核的卵细胞中，生产重构胚胎。
3．逆转录病毒感染法,最早用来得到转基
因小鼠的方法，利用逆转录载体将遗传信息以 RNA分
子的形式，在逆转录整合酶和逆转录基因组末端的特
异性核酸序列的作用下，反转录并整合到宿主基因组
中去，最终得到转基因小鼠。
4．胚胎干细胞法,将转染的胚胎干细胞注射
入受体囊胚腔，可参与嵌合体的形成，将来出生的动
物的生殖系统就有可能整合上外源基因，通过杂交繁
育得到纯合目的基因的个体，即为转基因动物。
转基因的方法
转基因动物的应用前景
1、研究基因的结构与功能，了解动物生命现
象的内在本质。
2、建立多种疾病的动物模型，研究发病机理
及治疗方法。
3、改善动物生产性能，提高动物育种效率。
4、作为医用或食用蛋白的生物反应器。可以
通过家畜乳腺分泌大量安全、高效、廉价的人
体药用蛋白。
四个主要国家转基因作物种植面积占全球９９％。
美国占６６％，达３９００万公顷，转基因作物产
量也居世界第一，美国种植的７５％的大豆、３
４％的棉花和７１％的玉米都是转基因作物。
阿根廷占２３％，达１３５０万公顷。
加拿大占６％，达３５０万公顷。
中国第四位，占４％，达２１０万公顷。
欧盟国家 总 面积不到２０万公顷，０,３％左右。
四个转基因作物种植大国
2002年数据
存在问题
1、食品安全问题：
1）未知的可能副作用？
2）外源基因在人体内表达？
2、技术问题：
1）成本；
2）成功率；
3）基因组的有效整合、稳定遗传；
什么是生物反应器？
生物反应器是指利用转基因活体动物的某种能
够高效表达外源蛋白的器官或组织来进行
工业化生产活性功能蛋白的技术，这些蛋
白一般是药用蛋白或营养保健蛋白。
用于表达的生物反应器包括动物血液、泌尿
系统、精囊腺、乳腺等，还包括禽蛋和昆
虫（例如家蚕）个体等。
其中动物乳腺生物反应器是目前国际上唯一
证明可以达到商业化生产水平的生物反应
器。据预测,2010年世界上动物乳腺生物
反应器的年产值将达到 500亿美元以上。
生物反应器的种类及应用
第四节
基因敲除与基因治疗
(Gene Knockout & Gene Therapy)
什么是基因敲除技术？
基因敲除（ gene knock out） 是 80年
代初出现的一项新的基因工程技术。采用同
源重组的方法,用体外合成的无效基因或突变
基因取代相应正常基因,再应用转基因方法孵
育出转基因动物,即为基因敲除动物。
示例
基因敲除技术的应用
1、研究基因调控和基因功能；
2、建立人类疾病的转基因动物模型，为医学
研究提供材料；
3、改造动物基因型，鉴定新基因和 /或其新
功能，研究发育生物学；
4、治疗遗传病，即基因治疗。
5、改造生物、培育新的生物品种。
基因治疗与基因疫苗
基因治疗 (gene therapy) 是指将人的正常基因或
有治疗作用的基因通过一定方式导入人体靶细胞以
纠正基因的缺陷或者发挥治疗作用（也包括剔除或
抑制某些导致疾病的基因），从而达到治疗疾病目
的的生物医学新技术。
基因疫苗 指的是 DNA疫苗，即将编码外源性抗原的
基因插入载体，然后导入人或动物体内，让其在宿
主细胞中表达抗原蛋白，诱导机体产生免疫应答。
传统的基因治疗指目的基因导入靶细胞后与宿主细
胞的基因组发生整合，成为宿主细胞遗传物质的一
部分，目的基因的表达产物起到对疾病的治疗作用。
目的基因不与宿主细胞基因组发生整合，暂时表达
产物发挥治疗作用的基因治疗方法叫做基因疗法
(gene therapeutics)。
广义的基因治疗还应包括基因调控，如利用 RNAi技
术抑制基因表达。
基因治疗的途径
第五节
动物克隆技术
(Animal Cloning Technology)
Creating Dolly！
1997年 2月 22日，英国, Nature”刊登了爱丁堡罗斯林研究
所维尔穆特的研究成果，即, 多莉, 羊的克隆成功，从此震
惊了世界。
1998年 4月与威尔士山羊戴维产下邦尼，证明了克隆
动物也能生育。 2003.2.14日苏格兰向外界宣布：多莉
因早衰并患有肺炎，被迫实施了安乐死。 由于早衰问
题，人们 怀疑, 多莉 是穿着羔羊服装的老羊, 。
多莉的生命历程
罗斯林研究所科学家取一头普通白绵羊的乳腺细胞，将细胞核
移植到一个剔除了细胞核的卵子中，使之融合、分裂、发育成
胚胎，然后移植到第三头羊的体内。科学家共培育 277个胚胎，
只有多莉成功出生。 1996年 7月 5日，多莉降临人世。直到 1997
年 2月 23日才公布于众。
什么叫克隆？
细胞核移植得到的个体都叫做 克隆 。
核移植 是指利用显微外科手术的方法将 胚胎细胞 或
成体细胞 的细胞核移人去核的卵母细胞中，构建成
重组胚，通过体内或体外培养、胚胎移植，产生与
供体细胞基因型相同的后代的技术过程，又称为动
物克隆技术。根据核供体的来源不同，可将其分为
胚胎细胞克隆动物和体细胞克隆动物技术。
通常所说的动物克隆指 体细胞克隆,即动物
的无性繁殖。
动物克隆的意义
1、体细胞与胚胎干细胞的相互转化
胚胎干细
胞
体细胞
动物克隆的意义
2、对传统动物繁殖模式的挑战；
（ AI,Clone）
3、对社会伦理的挑战；
4、保存物种、延续生命、提高人口素质？
