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生物技术
动物基因工程技术的应用
徐小静
（河北农业大学，河北 保定 071000）
摘 要：动物的基因工程技术或称遗传工程技术，目前已发展了三大类,包括动物转基因技术、克隆技术及转基因
克隆技术。它们具有重大的应用价值和科学意义,有着诱人的发展前景,必将成为21世纪全球范围内生物工程领域研究的热点。这篇论文旨在介绍动物基因工程技术在制药技术、植物、动物方面的应用以及研究进展。
关键词:动物基因工程；药学；植物学；动物 文章编号：ISSN2096-0743/2019-24-0129
1.动物基因工程的概念
动物基因工程的研究建立在动物遗传学、分子生物学、动物繁殖学等多门学科的基础上，利用基因工程技术人为地改造动物的遗传特性的现代生物学技术，主是的研究是在转基因动物。转基因是指利用一定的方法，将人工重组的外源DNA 导入受体动物的基因组中或将受体基因组中的一段DNA 敲除，从而使受体动物的遗传信息发生人为地改变，并且可以将这种改变遗传下去的生物技术。
基因工程子自20世纪70年代诞生以来，动物研究受到了全国各界的重视，在药物的研究、开发、生产等多方面方面广泛应用，在植物方面的拓展也有不
错的效果。
2.动物基因工程在畜牧上的贡献
动物基因工程开始于1938年，德国生物学家斯佩曼（Hans Spemman，在1935年获得诺贝尔奖）提出将胚胎细胞核移植到去核卵母细胞中研究胚胎分化发育的想法，也就是所说的胚胎细胞核移植又称胚胎克隆。
基因工程技术对于畜牧学来讲，有重要作用。我
国各地有多种生物及其宝贵，尤其对于珍稀物种来讲说，利用基因工程技术将其遗传资源保存下来，加大了物种遗传改良进程，有利于良种繁育体系的建立。
同时，基因工程技术在动物方面发展广泛，如荧光猪的培育，使猪在不同波长激发光下可以发出红黄绿青四种荧光。在云南农业大学培育的转基因克隆猪，猪蹄可以发出绿色光。
绿色荧光猪
3.动物基因工程药物
基因工程制药是指按照人们的意图,将外源基因整合入宿主基因组中,表达具有生物学活性的蛋白药物。基因工程药物旨在生产能够预防和治疗某种疾病但是却难以提取的药物。它们对预防人类的肿瘤、遗传病、糖尿病、艾滋病、疫苗的生产等以有重要作用。如胰岛素自投入市场以来，以基因工程药物为主导的基因工程产业就已经成为全球发展最快的产业之一。
3.1人类的肿瘤
世界上每年因为肿瘤而死的人很多，其发病机制复杂，目前治疗肿瘤采用的基本上就是放疗、化疗综合治疗法，因此肿瘤仍然是医药界的一大难解之题。应用基因工程抗体抑制肿瘤，应用基因治疗法治疗肿瘤，基质金属蛋白酶抑制剂可抑制肿瘤血管生长，阻止肿瘤生长与转移。
第十一讲基因工 程模 因工程模型 梁虹 中国医学科学院医学实验动物学研究所 2011-10-28
WASHINGTON, DC - The international Mouse Genome Sequencing Consortium today announced the publication of a high-quality draft sequence of the mouse genome - the genetic blueprint of a mouse - together with a comparative analysis of the mouse and human genomes describing insights gleaned from the two sequ en ces. Th e paper appears in the Dec. 5 issue of the journal Nature. The Mouse Genome And The Measure of Man December 2002 基因工程技术，包括基因打靶、基因沉默和转基因技 术等首先在小鼠的基因修饰和品系培育上广泛使用， 并产生了大量的基因剔除、转基因疾病小鼠模型和基 因功能研究模型，成为生命科学研究、医学研究和药 学研究的重要支撑条件，并推动了对生命规律的探索 和医药研究的发展。
基因导入方式 一、显微注射法 在倒置显微镜下通过显微操作系统用注射针将DNA样品注射到受精卵雄原核中，利用外源基因整合到DNA中，从而得到转基因动物。 ?特点：对DNA大小无限制，不需要载体，转基因成功率约20%，外源基因在小鼠染色体上常呈成串的头尾项链的多拷贝插入。 ?缺点：外源基因的插入位点和插入拷贝数都无法控制，易造成宿主动物基因组的插入突变，引起相应的性状改变。 二、慢病毒感染法 将具有一次性感染的病毒注射到小鼠受精卵透明带下。 ?特点：转基因成功率和转基因表达率可达到70%以上，且大多为单拷贝或低拷贝整合。?缺点：目的基因插入容量＜10kb，制备病毒需要一定的安全考虑。 三、精子载入法 将精子与DNA混合，然后通过单精注射或IVF获得转基因小鼠。
基因工程及其应用文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
第2节基因工程及其应用（第1课时）知识链接及考试地位 本知识与“DNA分子的结构与复制”、“基因突变和基因重组”、“DNA 重组技术的基本工具”、“基因工程的基本操作程序”等内容相联系，考试过程中常设计基因工程的原理、基本工具等基础知识，多以个别填空或选择题的形式呈现。 知识回顾 1、DNA分子的结构特点是什么？ 2、什么是基因重组？ 学习目标 1、简述基因工程的诞生。 2、简述基因工程的原理及技术。要明确基因工程操作的基本步骤和最基本的工具。 重难点 1．教学重点 基因工程的基本原理。 2．教学难点 基因工程的基本原理 新知探究
传统育种的方法一般只能在生物中进行，很难将一种生物的优良性状移植到生物身上。基因工程的出现使人类有可能按照自己的意愿地改变生物，培育出。 一、基因工程的原理 基因工程又叫做或。通俗地说，就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以，然后放到另一种生物细胞里，地改造生物的遗传性状。基因工程是在DNA上进行的 水平的设计施工，基因的剪刀是指，简称限制酶。其作用特点是一种限制酶只能识别一种序列。基因的针线是 指。目前常用的运载体有、和等。质粒存在于许多以及等生物中，是细胞染色体外能够自主复制的小型分子。 基因工程的操作步骤是：、目的基因与运载体结合，目的基因导入受体细胞、目的基因的和。 二、基因工程的原理、操作对象各是什么？ 三、限制性内切酶的分布、特点、作用部位和作用结果如何？ 四、作为基因的运载体，需具备哪些条件？ 五、DNA连接酶的作用对象、位置和结果如何？ 六、基因工程的优点是什么？ 七、基因重组与基因工程比较
1．3 基因工程的应用 1．举例说出基因工程的应用及取得的丰硕成果。(重点) 2.了解基因工程的进展。3．了解基因工程在农业和医疗等方面的应用。(难点)
一、植物基因工程的成果(阅读教材P17～P20) 植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力，以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。 1.抗虫和抗病转基因植物 2. (1)抗逆基因：调节细胞渗透压的基因使作物抗盐碱、抗干旱；鱼的抗冻蛋白基因使作物耐寒；抗除草剂基因使作物抗除草剂。 (2)成果：烟草、大豆、番茄、玉米等。 3．利用转基因改良植物的品质
植物基因工程成果表现 “三抗一优良”，三抗是指“抗虫”“抗病”和“抗逆”，一优良是指转入的优良基因表达的性状表现优良。 二、动物基因工程的前景(阅读教材P20～P21)
三、基因工程药物(阅读教材P21～P23) 1.药物来源：转基因的“工程菌”。 2.成果：重组人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、激素等。 四、基因治疗(阅读教材P23～P24) 1.概念：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。 2．成果：将腺苷酸脱氨酶基因转入患者淋巴细胞中，治疗复合型免疫缺陷症。 3．方法 (1)体外基因治疗：先从病人体内获得某种细胞，如T淋巴细胞，进行培养。然后，在体外完成基因转移，再筛选成功转移的细胞扩增培养，最后重新输入患者体内。 (2)体内基因治疗：直接向人体组织细胞中转移基因的治病方法。 连一连 判一判
(1)转基因抗虫棉的Bt毒蛋白基因能抗病毒、细菌、真菌。(×) (2)“转基因植物”是指植物体细胞中出现了新基因的植物。(×) 分析：转基因植物是指细胞中被转入了外源基因的植物，并非出现新基因。 (3)(2018·宿迁高二检测)基因工程中，要培育转基因植物和动物，选用的受体细胞都是受精卵。(×) (4)利用工程菌可生产人的胰岛素等某些激素。(√) (5)(2018·绵阳高二期末)直接在患者组织细胞中，进行改造致病基因的方法为体内基因治疗。(×) (6)基因治疗又叫基因诊断。(×) 三种转基因生物的生产过程
转基因动物的应用前景 冯彦东，马小军，李越，马志辉，肖海元，马永刚，马聪 甘肃农业大学动物科学技术学院甘肃兰州 (730070) 摘要：本文较为全面的综述了各种转基因动物技术的方法，以及提高转基因效率的方法；指出了目前研究中存在的问题，并对其发展前景进行了展望。 关键词：转基因动物、基因、方法、应用、前景 科学家预言，21世纪是生命科学的世纪，生物技术产业已成为科学家和企业家开发的热点。转基因动物技术是21世纪发展最为迅速的生物高新技术之一，是建立在细胞遗传学、分子遗传学、胚胎发育学和DNA重组技术基础之上的生物工程技术。转基因技术就是利用工程技术的实验手段将特定外源基因导入受体细胞中，由此整合到受体细胞的染色体上，并使外源基因得到表达和遗传的生物技术。携带外源基因并能表达和遗传的支物称为转基因动物。转基因技术是新兴的生物技术，具有广阔的应用前景。目前利用转基因技术获得的主要是粮食作物，其中转基因植物及产品已进入商品化生产阶段。转基因动物的研究尚处于实验室研究阶段，获得转基因动物技术难度较大。但它是一种通过对基因的操作，在RNA、蛋白质、形态学或生理学等水平直接观察基因在活体内的活动情况，并观察其表达产物所引起的表型效应的四维实验体系，其应用已广泛渗透于分子生物学、发育生物学、免疫学、制药及畜牧育种等各个研究领域中，既具有深远的理论价值，又有重大的应用价值。据统计，全球已有以转基因动物技术为核心的公司43家，并将成为21世纪生物技术领域的支柱产业。1998年全球动物生物技术产品总销售额估计为6.2亿美元，预计到2010年仅在农业领域总销售额将达到110亿美元，其中75亿美元来自转基因动物品种。而利用转基因动物制作生物反应器生产药品物和功能蛋白的销售市场预计可达500亿美元。毫无疑问，转基因动物正在改变着生物医药、农业生产、环境保护、生物材料，甚至是整个生命科学研究与发展面貌。利用转基因动物技术，既可加快家畜品种的改良速度，提高肉、奶、蛋的产量和品质，又可生产珍贵的药物蛋白，为大量患者造福。可以说转基因动物技术对于人们千百年来追求的丰衣足食，延年益寿两大目标都会做出具大的贡献。[1，2，3，4，5，6，7] 1 转基因动物的制作方法 1.1 显微注射法 是由美国人Gordon于1980年首次发明。显微注射法的制作过程是将SV40的TK基因整合的质粒以显微注射法注入到小鼠受精卵原核中,首次成功地培育出转基因小鼠。其基本原理是通过显微镜注射将外源基因直接注射到受精卵的雄原核内,将外源基因整合到DNA中,发育成转基因动物。其优点是直接对基因进行操作,整合率较高.缺点是技术难度高,成功率低。[3，8，15，18] 1.2 逆转录病毒传染法 此法的研究是1974年Janenissh等将SV40DNA注入小鼠囊胚腔中，获得转基因小鼠。其原理是利用逆转录病毒的LTRs区域具有的转录启动子活性这一特点，将外源基因连接到LTRs的下部进行重组后，再使之包装成为高滴度的病毒颗粒，直接感染受精卵或注入囊胚中，携带外源基因的反转录病毒DNA可以整合到宿主染色体上。逆转录病毒法的优点是操作简单，外源基因的整合率高，动物病毒所具有的启动子不但可以引发一些选择标记基因的表达，还能引发所导入的外源基因的表达，缺点是逆转录病毒载体容量有限，并且外源基因
动物的基因工程技术及其意义
第 23 卷
第6期
临沂师范学院学报 2001 年 12 月 动物的基因工程技术及其意义 高 翔, 刘京贞
(临沂师范学院生物与农林科学系,山东临沂 276005) 摘 要:动物的基因工程技术(或遗传工程技术)目前已发展了三大类,包括动物转
基因技术、克隆技术及 转基因克隆技术.它们具有重大的应用价值和科学意义,有着诱人的发展前景,必将 成为 21 世纪全球范围内生物工程领域竞争的热点.b5E2RGbCAP 关键词:转基因动物技术; 中图分类号:Q789 克隆动物技术; 文献标识码:A 转基因克隆动物技术 文章编
号:1009-6051(2001)06-0065-02p1EanqFDPw 1 动物基因工程技术概述,值.而把转基因技术与克隆技术结合,.
.也就是说此动物体的基因组中,.其原理是:从某种动物分离提取,重建和扩增,再 将加工好的这种目的基因导入另外一个同种或,使其稳定地整合到受体细胞的基因组中, 再将此受精卵移入代孕母体子宫内,发育成成熟的幼体产出.这种方式产生的动物即携 带有外源目的的基因,称转基因动物.常用的转基因动物技术方法有 3 种.即原核内显微 注射法,转染色体技术和细胞载体技术等.DXDiTa9E3d 克隆技术(Mammaliancloning),又称核移植或无性繁殖技术.也是通过特殊的人工 手段(如显微镜操作仪,电融合等)对动物特定发育阶段的核供体(胚胎分裂球或体细胞
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核)及相应的核受体(去核的原核胚或成熟的卵母细胞)不经过有性繁殖过程,进行体外 重构,形成重构胚,并通过胚胎移植(移入代孕母体子宫内)发育成新个体,这种新个体的 动物基因型与核供体的动物基因型相同.如“多莉羊”是由绵羊乳腺上皮细胞的细胞核 作核供体“,多莉”的基因型即与该绵羊的基因型相同.中国西北农业大学培育成的山 羊“阳阳”,核供体是山羊耳朵上的一个细胞核(体细胞核)“阳阳”,的基因型即与此 山羊的基因型相同.“多莉”和“阳阳”都没有亲生父母,它们的遗传基因仅来自一个 成年羊的体细胞,相当于此成年羊 RTCrpUDGiT (cloned)羊(即细胞核移植羊).“克隆”(细胞核移植)一词很快就成为一个专门的 科学的复制品,因此人们称它为“克隆”5PCzVD7HxA 术语,频繁地出现在科学及新闻文献中. “多莉”和“阳阳”的出生充分证明,高级哺乳动物已分化的体细胞核移植后,可 获得正常的克隆动物.由此引起了全世界的轰动,有人提出要克隆人,并声称已掌握了克 隆人的技术,由此引起了全球有关克隆人及其人类伦理学方面的争论.人的克隆技术将 会危及到人类的家庭观念和夫妻关系,并可造成人与人之间关系的混乱和社会的动荡. 于是,包括中国在内的许多国家纷纷制定了禁止克隆人研究和实验的法律和法规.但目 前美英等国已放宽了对人类克隆的限制,允许治疗性克隆(即用于治疗疾病的克隆)的研 究,禁止繁殖性克隆(即用于繁殖人的克隆)的研究.jLBHrnAILg 转基因克隆动物是转基因动物技术与克隆动物技术的有机结合.它是以体细胞(包 括动物成体体细胞、胎儿成纤维细胞等)为受体 xHAQX74J0X ,将目的基因以 DNA 转染的方式导入能进传代培养的动物体细胞,再以这些体细胞 为核供体,进行动物克隆.转基因动物克隆是指在获得转基因动物的基础上再进行动物
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动物转基因技术及其应用 摘自（作者：幸宇云任军江西农业大学来源：《百名专家谈转基因》） 转基因是指利用现代分子生物学技术，将某些生物的基因导入到其他物种中，由于导入基 因的表达，引起这些物种性状发生可遗传的变化。转基因动物就是利用转基因技术获得的、具 有正常表达和可稳定遗传外源基因的动物。自1982年第一只转基因动物——一只因导入大鼠 生长激素基因而使生长速度倍增的转基因鼠诞生以来，各种转基因动物，如鱼、兔、猪、牛、 羊等先后问世，1997年，举世轰动的“多莉”克隆羊的诞生使转基因克隆动物成为现实，转 基因动物研究得到了进一步发展。 生产转基因动物的方法有很多，如：显微注射法、精子载体法、逆转录病毒载体法、胚胎 干细胞介导法、体细胞克隆介导法、人工染色体介导的基因转移法等，这些方法各有其优缺点，在转基因动物生产中有着不同程度的应用。 显微注射法是动物转基因技术中最早使用的方法。1982年，美国人Gordon就是利用这种 方法获得了名噪一时的转基因鼠。其基本原理是在显微镜下直接将目的基因注射到受精卵细胞 的原核内，在目的基因与胚胎基因组融合后进行体外培养，最后移植给受体母畜“借腹怀胎”。这种方法的优点是：可靠性高，重复性好，目的基因的整合效率相对较高，导入基因片段的大 小和类型不受限制，转基因在世代之间可以稳定遗传。该方法也有其缺点，主要体现在导入基 因整合的随机性和不可见性，这样会导致基因表达不稳定及可能出现不希望的插入突变。该方 法成功的范例很多，如：美国科学家Hammer等在1985年获得一批转基因兔、绵羊和猪；荷兰 科学家KrimPenfort等于1991年获得了转基因牛；1985年，我国朱作言院士等成功获得了世 界上首例转基因鱼；由中国农业大学李宁院士领导的课题组于2008年获得了一头导入人CD20 抗体基因的转基因奶牛——贝贝。 有的学者另辟蹊径，创立了精子载体转基因法。该方法是将精子与目的DNA进行预培养后，使精子具有携带目的基因进入卵子的能力，精子与卵子结合后，该基因被整合到受精卵的DNA 中。同显微注射法相比，该方法有几个明显的优点：无需显微注射操作，不会对胚胎造成损伤，整合率高，成本很低，不需要对动物进行胚胎移植手术处理等。但该方法成功率不高、效果不 稳定，有待科研人员进一步探索和改进。与显微注射法相比，该方法成功的例子不多。1989 年意大利Lavitrano等首次报道利用精子载体法获得转基因鼠；1996年意大利Sperandio科 研小组报道了采用该方法生产转基因牛和猪。 谈到病毒，人们往往面容失色，殊不知病毒在科学上有很多妙用。逆转录病毒是一种RNA 病毒，在转基因技术中有着独特的应用。人们将目的基因结合到逆转录病毒上，通过病毒感染 可将目的基因插入到宿主基因组中去。该方法具有可同时感染大量胚胎、不需要昂贵的显微注 射设备等优点，但也存在插入外源DNA大小有限、外源基因易发生重排和丢失、逆转录病毒的 序列可能干扰转基因表达等缺点。应用该方法，美国人Salter等（1987）生产出转基因鸡； 德国学者Hofmann等获得绿色荧光蛋白转基因猪（2003），随后又生产出转基因牛（2005）； 来自冷泉港实验室的Michael获得能够发荧光的山羊（2006）。 胚胎干细胞是生命体中保留的未成熟细胞，具有再分化形成其他细胞和组织器官的潜力， 被称为“万能细胞”。利用胚胎干细胞生产转基因动物的原理是将外源基因导入分离好的胚胎 干细胞，然后将转基因的胚胎干细胞注射于受体动物胚胎后，参与宿主的胚胎融合形成嵌合体，从而得到转基因动物。这一方法的优点是可以对胚胎干细胞进行特定选择。缺点是目前只有小 鼠干细胞系比较成熟，而家畜干细胞系还未完全建立，有不少问题尚待解决。 体细胞克隆介导的转基因是动物转基因技术中的“高级版本”。说到体细胞克隆，很多人都会想到一位“动物明星”——多莉羊，它是于1997年由英国Wilmut等获得的杰作。转基因 克隆技术是转基因技术和动物克隆技术的有机结合，其基本原理是将目的基因导入动物体细胞
转基因技术的理论基础来源于进化论衍生来的分子生物学。基因片段的来源可以是提取特定生物体基因组中所需要的目的基因，也可以是人工合成指定序列的DNA片段。DNA片段被转入特定生物中，与其本身的基因组进行重组，再从重组体中进行数代的人工选育，从而获得具有稳定表现特定的遗传性状的个体。该技术可以使重组生物增加人们所期望的新性状，培育出新品种。 1992年荷兰培育出植入了人促红细胞生成素基因的转基因牛，人促红细胞生成素能刺激红细胞生成，是治疗贫血的良药。转基因技术标志着不同种类生物的基因都能通过基因工程技术进行重组，人类可以根据自己的意愿定向地改造生物的遗传特性，创造新的生命类型。同时转基因技术在药物生产中有着重要的利用价值。转基因技术，包括外源基因的克隆、表达载体、受体细胞，以及转基因途径等，外源基因的人工合成技术、基因调控网络的人工设计发展，导致了21世纪的转基因技术将走向转基因系统生物技术2000年国际上重新提出合成生物学概念，并定义为基于系统生物学原理的基因工程与转基因技术。 1.转基因的细胞学原理： (1)细胞周期及MPF：细胞周期可人工分成4个时期，分别为G1期、S期、G2期和M期。细胞在正常情况下，沿着G1-S-G2-M路线运转。S期为DNA合成期，M期为有丝分裂期，M期结束到S期开始之前为G1期，S期末到有丝分裂期(M期)为G2期。有丝分裂的启动由成熟促进因子也叫M期促进因子(maturation/mitosism/meiosis promoting factor，MPF)调控，MPF 在细胞分裂中呈周期性变化即分裂后逐渐积累，到G2晚期达到高峰，由中期向后期转换时骤然消失。因此推测MPF是真核细胞M期的一个基本调节物质，能引导细胞由间期向M期转变。MPF由蛋白激酶激活，存在于所有的真核细胞中(包括减数分裂的性细胞)。但并非所有的细胞都是周期中细胞，某些细胞在一定的条件下可以脱离细胞周期进入G0期或分化为不分裂的细胞，而且G0期细胞可通过诱导重新进入周期。 (2)通过MⅡ期的卵母细胞转基因：MⅡ期的卵母细胞的MPF含量很高，可以诱导细胞核发生一系列变化包括核膜破裂(NEBD)和早熟染色体凝集(premature chromosome condensation，PCC)，处于减数分裂MⅡ期的卵母细胞无核膜的时间远远长于有丝分裂M期的细胞。所以此时期的卵母细胞可作为基因导入的受体。据此1998年Anthonv等对逆转录病毒载体感染发育早期的动物胚胎方法加以改进，用逆转录病毒载体注射MⅡ期的卵母细胞，注射完毕的卵母细胞同获能后的精子共同孵育后，体外发育至囊胚，再移植到母牛体内得到了转基因小牛。1999年Anthonv等又将精子与外源基因共孵育，然后将精子头部显微注射入MⅡ期的卵母细胞，这两种方法共同之处都是利用MⅡ期的卵母细胞无核膜，外源基因易导入的 特点。 2.转基因的胚胎学原理： (1)哺乳动物转基因的胚胎学原理：精子和卵子只有发育成熟后，精卵相遇时才能完成受精过程。精子进入卵子后头尾分离，胞核出现核仁，形成核膜，头部膨大形成雄原核；同时卵子排出第二极体形成雌原核。一般来说雄原核比雌原核大。接着雌雄原核的核膜消失，雌雄原核融合。随后细胞周期性卵裂，分裂球增加到32个时形成桑葚胚，进入子宫再发育至囊胚，此前的胚胎细胞具有很强的分化能力。从哺乳动物受精卵分裂发育的规律来看，转基因操作时较合适的部位是受精卵的雄原核，精子进入卵细胞后的1小时，雄原核和雌原核还未融合，在显微镜下容易看到雄原核。多数研究者在此时期把外源基因显微注射到雄原核，通
青岛农业大学 动物基因工程课程论文 题目：转基因动物生物反应器的构建及应用 姓名： 学院：动物科技学院 专业： 班级： 学号： 任课教师：闵令江 二〇一一年十月二十三日
转基因动物反应器的构建与应用 兽医专业刘朝霞 任课教师指导老师：闵令江 摘要:21世纪是生命科学突飞猛进的时代,生命科学在人类生活中占有极为重要的位置。一是生命科学的发展促进了其他学科的发展;二是生命科学发展带动的产业将推动世纪经济的发展近年来生物学和分子生物学取得的显著进展终于使这种幻想成为现实。基因工程应用技术之一的基因重组，可用于对不同生物遗传物质的体外人工剪切、组合、拼接，使遗传物质重新组合，然后，通过载体，如微生物、病毒等转入微生物或细胞内，进行"无性繁殖"，并使所需基因在细胞内表达出来，产生人类所需的物质或创造新的物种。根据目的蛋白表达部位的不同可分为乳腺生物反应器、血液生物反应器、卵生物反应器、尿生物反应器、精囊腺生物反应器、唾液腺生物反应器等。 关键词：转基因分子生物学生物反应器
Transfers animals biological reactor construction and application Student maioring in:Veterinary professional name:liuzhaoxia Tutor name:minlingjiang Abstract：21 century is the life science by leaps and bounds times, life science in human life has very important position. One is the development of life science promoted the development of other disciplines; 2 it is life science development of industry will push to drive the development of the economy of the century in recent years in biology and molecular biology significant progress finally make this fantasy become a reality. Genetic engineering application of the technology of genetic restructuring, which can be used on different biological genetic material of in vitro artificial shear, combined, joining together, make new combination of genetic material, and then, through the carrier, such as microorganisms, virus into the microbial or within cells, for "asexual reproduction", and make required in a cell gene expression, produce human needs corporeal or create new species.According to the purpose of protein expression can be divided into different parts of the mammary gland bioreactor, blood bioreactor, eggs bioreactor, urine biological reactor, the seminal vesicle gland bioreactor, salivary gland bioreactor, etc. Keywords: Genetically modified Molecular biology Biological reactor
基因工程技术的应用和前景 【摘要】基因工程问世以来短短的二十年，显示出了巨大的活力，今后基因工程将重点开展基因组学、基因工程药物、动植物生物反应器和环保等方面的研究，展望未来，基因工程的前景将是更加灿烂辉煌。基因工程研究和应用范围涉及农业、工业、医药、能源、环保等许多领域。【关键词】基因工程技术前景现状 随着基因工程技术的迅速发展，通过克隆或筛选出来的富基因，转到作物中进行表达，已取得很大的进展。由于基因工程运用DNA分子重组技术，能够按照人们预先的设计创造出许多新的遗传结合体，具有新奇遗传性状的新型产物，增强了人们改造动植物的主观能动性、预见性。而且在人类疾病的诊断、治疗等方面具有革命性的推动作用，对人口素质、环境保护等作出具大贡献。所以，各国政府及一些大公司都十分重视基因工程技术的研究与开发应用，抢夺这一高科技制高点。其应用前景十分广阔。我国基因工程技术尚落后于发达国家，更应当加速发展，切不可坐失良机。 但是，任何科学技术都是一把“双刃剑”，在给人类带来利益的同时，也会给人类带来一定的灾难。比如基因药物，它不仅能根治遗传性疾病、恶性肿瘤、心脑血管疾病等，甚至人的智力、体魄、性格、外表等亦可随意加以改造；还有，克隆技术如果不加限制，任其自由发展，最终有可能导致人类的毁灭。还有，尽管目前的转基因动植物还未发现对人类有什么危害，但不等于说转基因动植物就是十分安全的，毕竟这些东西还是新生事物，需要实践慢慢地检验。转基因生物和常规繁殖生长的品种一样，是在原有品种的基础上对其部分性状进行修饰或增加新性状，或消除原来的不利性状，但常规育种是通过自然选择，而且是近缘杂交，适者生存下来，不适者被淘汰掉。而转基因生物远远超出了近缘的范围，人们对可能出现的新组合、新性状会不会影响人类健康和环境，还缺乏知识和经验，按目前的科学水平还不能完全精确地预测。所以，我们要在抓住机遇，大力 1、植物基因工程成果丰硕 自1983年首次获得转基因烟草、马铃薯以来，短短十余年间，植物基因工程的研究和开发进展十分迅速。国际上获得转基因植株的植物已达100种以上，包括水稻、玉米、马铃薯等作物;棉花、大豆、油菜、亚麻、向日葵等经济作物;番茄、黄瓜、芥菜、甘蓝、花椰菜、胡萝卜、茄子、生菜、芹菜等蔬菜作物;首楷、白三叶草等牧草;苹果、核桃、李、木瓜、甜瓜、草荀等瓜果;短牵牛、菊花、香石竹、伽蓝菜等花卉以及杨树造林树种。转基因植物研究取得了令人鼓舞的突破性发展。十
动物转基因技术的研究现状与应用 课程：基因工程姓名：迪丽努尔·尼扎木墩学号：2013081605 摘要转基因动物就是指通过人工的方法将外源基因导人动物染色体基 因组，使之稳定表达并能遗传给后代的一类动物。转基因技术的一般方法有原核期胚胎的显微注射法（Microjection）、逆转录病毒载体法、精子载体法、体细胞核移植技术、胚胎干细胞介导的基因转移，这几种方法各有其公优缺点，在动物转基因上均有不同的应用，目前在动物抗病育种、建立诊断和治疗人类疾病的动物模型、利用转基因动物生产药用蛋白质等方面应用越来越广泛。 关键词转基因技术方法研究现状 转基因动物（transgenicanimal）指通过基因工程技术将目的基因导入生殖细胞、早期胚胎干细胞和早期胚胎，并整合到受体细胞的基因组中，它们经过各种发育途径形成所有细胞都包含目的基因的个体，称转基因动物（也称个体表达系统）。导入的基因称为转入基因（transgene），而整个技术则称为转基因技术（transgenictechnology或transgenesis）[1]。现代转基因动物（tx-ansgenicanimal）研究始于20世纪80年代以后,1980年，Gordon等首次获得转基因小鼠目前除转基因小鼠外，转基因兔、绵羊、猪、牛及转基因山羊、转基因鸡、转基因大鼠、转基因猴等陆续育成[2，3]。本文将从转基因动物的原理、主要方法和应用等方面作一综述。 1转基因技术的一般方法
能否将在细胞中进行的遗传修饰过渡到整体以及实现向后代的传递，主要取决于所进行修饰的细胞类型和与其相应的育种技术。迄今为止，能够被有效地用来进行转基因动物研究的途径主要有以下几种[4]： 1.1原核期胚胎的显微注射法（Mi-crojection） 该法由美国人Gordon发明，其主要步骤包括：（1）分离、克隆和重组外源基因，构建载体；（2）将融合基因注入受精卵的原核（一般是雄原核）；（3）将微注射后的受精卵移入假孕母畜的输卵管继续发育。Palmiter等（1982）将带有小鼠金属硫蛋白I基因启动子的大鼠生长激素基因导入小鼠的受精卵，获得“巨型小鼠”，在生命科学领域引起了不小的轰动。按照转基因小鼠的思路，转基因兔、转基因绵羊、转基因猪、转基因山羊都相继成功。显微注射方法相对简单，整合率高，是目前应用比较广泛，效果比较稳定的制作转基因动物的方法之一。但该方法的整合位点随机，整合一般是多拷贝首尾串联相接，不利于研究基因的结构、功能及表达调控。 1.2逆转录病毒载体法 1.2.1逆转录病毒载体感染发育早期的动物胚胎：该方法主要利用逆转录病毒的长末端重复序列（longtermi-nalrepeats，LTRs）区域具有转录启动子活性以及逆转录病毒可以直接整合到宿主染色体上的特点，将外源基因连接到LTRs下部，构建重组载体，直接感染受精卵或微注入囊胚腔中。达到外源基因在宿主染色体上的整合、表达。Salter和Haskell等分别用此方法作出了转基因鸡和牛[5]。 1.2.2逆转录病毒载体注射MⅡ期的卵母细胞：Anthony等[6]（1998）对逆转录病毒载体感染发育早期的动物胚胎的方法进行了改进。他认为逆转录病毒载体介导的基因整合的关键在于细胞分裂时出现核膜分解。有丝分裂时核膜降解的时间很短。细胞分裂完成后，核膜很快重新形成。而处于减数分裂中期（MⅡ）的卵母
·129· 129 生物技术 动物基因工程技术的应用 徐小静 （河北农业大学，河北 保定 071000） 摘 要：动物的基因工程技术或称遗传工程技术，目前已发展了三大类,包括动物转基因技术、克隆技术及转基因 克隆技术。它们具有重大的应用价值和科学意义,有着诱人的发展前景,必将成为21世纪全球范围内生物工程领域研究的热点。这篇论文旨在介绍动物基因工程技术在制药技术、植物、动物方面的应用以及研究进展。 关键词:动物基因工程；药学；植物学；动物 文章编号：ISSN2096-0743/2019-24-0129 1.动物基因工程的概念 动物基因工程的研究建立在动物遗传学、分子生物学、动物繁殖学等多门学科的基础上，利用基因工程技术人为地改造动物的遗传特性的现代生物学技术，主是的研究是在转基因动物。转基因是指利用一定的方法，将人工重组的外源DNA 导入受体动物的基因组中或将受体基因组中的一段DNA 敲除，从而使受体动物的遗传信息发生人为地改变，并且可以将这种改变遗传下去的生物技术。 基因工程子自20世纪70年代诞生以来，动物研究受到了全国各界的重视，在药物的研究、开发、生产等多方面方面广泛应用，在植物方面的拓展也有不 错的效果。 2.动物基因工程在畜牧上的贡献 动物基因工程开始于1938年，德国生物学家斯佩曼（Hans Spemman，在1935年获得诺贝尔奖）提出将胚胎细胞核移植到去核卵母细胞中研究胚胎分化发育的想法，也就是所说的胚胎细胞核移植又称胚胎克隆。 基因工程技术对于畜牧学来讲，有重要作用。我 国各地有多种生物及其宝贵，尤其对于珍稀物种来讲说，利用基因工程技术将其遗传资源保存下来，加大了物种遗传改良进程，有利于良种繁育体系的建立。 同时，基因工程技术在动物方面发展广泛，如荧光猪的培育，使猪在不同波长激发光下可以发出红黄绿青四种荧光。在云南农业大学培育的转基因克隆猪，猪蹄可以发出绿色光。 绿色荧光猪 3.动物基因工程药物 基因工程制药是指按照人们的意图,将外源基因整合入宿主基因组中,表达具有生物学活性的蛋白药物。基因工程药物旨在生产能够预防和治疗某种疾病但是却难以提取的药物。它们对预防人类的肿瘤、遗传病、糖尿病、艾滋病、疫苗的生产等以有重要作用。如胰岛素自投入市场以来，以基因工程药物为主导的基因工程产业就已经成为全球发展最快的产业之一。 3.1人类的肿瘤 世界上每年因为肿瘤而死的人很多，其发病机制复杂，目前治疗肿瘤采用的基本上就是放疗、化疗综合治疗法，因此肿瘤仍然是医药界的一大难解之题。应用基因工程抗体抑制肿瘤，应用基因治疗法治疗肿瘤，基质金属蛋白酶抑制剂可抑制肿瘤血管生长，阻止肿瘤生长与转移。
转基因动物技术应用研究进展 摘要：本文主要对动物转基因技术发展状况作了概述，重点是近年发展的提高转基因效率的非定点整合转基因方法, 如睾丸转基因法和卵巢转基因法; 提高转基因精确性的定点整合转基因的基因打靶法作了介绍。然后对转基因技术的应用作了论述，最后对转基因技术的发展前景作了展望。 关键字：动物转基因技术；应用；展望 Progress on Techniques for Producing Transgenic Animals And their Application Abstract: This review describes the recently developed animal gene transfer techniques, including gene transfer into the testis and ovary for easily making non-site specific methods; gene targeting in embryonic stem cells, somatic cells and primordial germ cells for site specific methods.The application and prospect of transgenic technology was also discussed. Key words: animal gene transfer technique; application;prospect 动物转基因技术是将外源基因移入动物细胞并整合到基因组中, 从而使其得以表达。自Palmiter等[1] (1982)把大鼠生长激素基因导入小鼠受精卵获得超级巨鼠以来,世界各国科学家对转基因技术应用于动物生产的研究产生了极大的兴趣,并相继在兔、羊、猪、牛、鸡、鱼等动物上获得转基因成功。转基因动物研究是近年来生命科学中最热门、发展最快的领域之一,其应用已广泛渗透于分子生物学、发育生物学、免疫学、制药及畜牧育种等各个研究领域中。这项技术正在对动物生产产生一场新的革命,在提高生长速度、生产性能,改善产品品质、抗病育种、基因治疗等方面取得了可喜的进展,显示出诱人的应用前景。 1 转基因动物技术 1.1 显微注射法 这一方法是发展最早,目前应用最广泛和最为有效的制作转基因动物的方法,创始人是Jaenisch和Mintz等,Gorden等[2]和最先通过此法获得转基因动物。其基本原理是:通过显微操作仪将外源基因直接用注射器注入受精卵,利用受精卵繁殖过程中DNA的复制过程,将外源基因整合到DNA中,发育成转基因动物。 1.2 逆转录病毒载体导入法 将目的基因重组到逆转录病毒载体上,制成高滴度的病毒颗粒,人为感染着床前后的胚胎,
大连医科大学实验动物研究及使用计划（试用） A. 管理信息： □初次申请 □3年复审，请填写已有的研究计划号：（ ） 列出在本计划中所有动物实验操作人员： 注：职责可为课题设计、主要操作、辅助操作、手术操作、小鼠管理等 列出每个人相对于职责，已有的实验经验和资格 B. 研究或教学的目的： 以一般非生物医学背景人员为对象，简述研究目的，以及对人类或动物的健康与解决的科学问题。一般只需要以非科学术语描述做什么以及做这个实验的必要性。 C. 危险试剂或感染性试剂： □本计划不使用任何有害物质 □本计划使用有害物质，假如使用 危险试剂的使用需要取得大连医科大学生物安全委员会的认可。危险试剂包括下列几个范畴： □1. 放射性性物质 □2. 致癌物/致突变物 □3. 感染物质 □4. 重组DNA □5. 肿瘤等细胞系 □6. 组织或抗血清 □7.其他有害物质 1.请详细描述具体的试剂名称、拟使用剂量，以及给药或使用方式： 2. 请详细描述对人或动物的潜在毒性、并简述安全操作和处理受污染动物及材料的方法及程序： D. 需求动物信息：
E.疼痛（Pain）或紧迫（Distress）反应的级别评价及预防与减轻： 1. 疼痛或紧迫反应的级别评价（参考美国农业部（USDA）分类标准） □ USDA- C类 -实施实验的动物没有疼痛、紧张或轻微或一过性的疼痛、紧张 □ USDA- D类 -实验过程中有疼痛和紧张，但实施合适的麻醉、镇痛、镇静措施 □ USDA- E类 -实验过程中有疼痛和紧张，但麻醉、镇痛、镇静的应用会影响实验结果 2. 预防与减轻疼痛或紧迫反应的措施： 是否有更好的避免疼痛或紧迫操作的方法：□是□否 假如是，请说明： F.是否存在禁食、禁水（手术前的禁食除外）□是□否 假如是，请说明禁食、禁水的时间长度： G.是否存在单笼饲养：□是□否 假如是，请说明动物环境丰富化策略，如何满足动物的社会性需求。 H.实验设计和动物实验操作步骤：
动物转基因技术研究进展 姓名：赵亚光学号：11110910041 专业：生物科学班级：2011级二班 摘要：文章综述了目前使用的各种转基因动物技术——显微注射法、逆转录病毒法、核移植法、精子载体法、电击法、胚胎干细胞介导法和基因打靶技术,并简述了各种方法的优缺点。同时对转基因动物在提高生产性能、异种器官移植、基因治疗和生物反应器等方面的研究现状做了较系统的概述。并指出了目前存在的问题,对其前景进行了展望。 关键词：转基因动物;动物转基因技术；研究进展 动物转基因技术是将外源基因移入动物细胞并整合到基因组中, 从而使其得以表达，以获得人们所期望得到的产物（优良品种的动物、活性产物等）。自1982，Palmiter等把大鼠生长激素基因导入小鼠一个去核的未受精的成熟卵母细胞中融合并激活，然后将重组胚直接或进行体外培养发育到桑葚胚或囊胚后植入同步化的假孕动物的子宫中而获得超级巨鼠以来 ,世界各国科学家对转基因技术应用于动物生产的研究产生了极大的兴趣 ,并相继在兔、羊、猪、牛、鸡、鱼等动物上获得转基因成功。转基因动物研究是近年来生命科学中最热门、发展最快的领域之一,其应用已广泛渗透于分子生物学、发育生物学、免疫学、制药及畜牧育种等各个研究领域中。这项技术正在对动物生产产生一场新的革命,在提高生长速度、生产性能,改善产品品质、抗病育种、基因治疗等方面取得了可喜的进展,显示出诱人的应用前景。 1 动物转基因技术 转基因技术就是将外源基因或体外重组的基因转移到动物的受精卵内,使其在动物体内得到整合和表达 , 以产生具有新遗传特征或性状的转基因动物 ,并能将新的遗传信息稳定地遗传给后代 ,获得转基因系或转基因群体 ,或者是将外源基因在特定调控元件作用下在某些宿主组织中进行独立的复制 ,并在一定的时间内表达外源蛋白。前一种情况是一种永久表达 ,又称为整合表达 ,这种表达具有遗传性 ,对改变动物的性状具有重大意义;后一种情况是一种暂时性表达 ,不能遗传给后代 ,只在当代表达 ,这种表达为人和动物疾病进行基因治疗和基因预防奠定了理论基础。其中外源基因导入细胞的方法有： 1.1 显微注射法 这一方法是发展最早,目前应用最广泛和最为有效的动物转基因技术。其基本原理是:通过显微操作仪将外源基因直接用注射器注入受精卵的雄性原核中,利用受精卵繁殖过程中雌雄原核的融合和DNA的复制,将外源基因整合到DNA中,发育成转基因动物。1980年Gordon 将SV40的TK基因整合后的质粒以显微注射法注入小鼠受精卵原核中,首次成功地培育出转基因小鼠。随后利用该方法,转基因兔、猪、绵羊、鱼、牛和山羊也都相继获得成功,该方法的优点是基因导入可靠;缺点是成功率低。 1.2 扎刺法 扎刺法是先将胚胎放在含有目的基因的培养液里,然后用细针扎到细胞或细胞核里,针快速拔出,此时外源基因就进入细胞核,细胞膜结构的流动性随之而关闭,胚胎内进入的溶液很少。这种方法比显微注射快,对胚胎损害小,但转基因频率低。 1.3 核移植法 该方法首先将外源基因导入到供体细胞中,选择其中带有外源基因的细胞进行扩增,然后将这种细胞的细胞核导入一个去了核的未受精的成熟卵母细胞中融合并激活将重组胚胎直接或进行体外培养发育到桑葚胚或囊胚后植入同步化的假孕动物的输卵管。1997年世界上第一头体细胞克隆羊“多莉”(DOLIY)在英国罗斯林研究所诞生,就应用了该法。安晓荣等通过体细胞核移植技术制作了转基因绵羊。 1.4 逆转录病毒载体导入法 将目的基因重组到逆转录病毒载体上,包装成高滴度的病毒颗粒,人为感染着床前后的胚胎,也可直接将胚胎与能释放逆转录病毒的单层培养细胞共孵育以达到感染的目的,通过病毒将外源目的基因插入整合到宿主基因组DNA中去,使这种细胞具有新的遗传性。Haskell 等应用该方法制作了转基因牛。1974年Janenisch等将SV40DNA注入小鼠囊胚腔中获得转基因小鼠。此方法的优点在于:宿主范围广泛,基因整合率高。对于显微注射比较困难的禽类早期胚胎而言,是一种非常适用的方法,可以直接将载体病毒注射到未经孵化的鸡受精卵的卵黄中。其缺点是:载体病毒不能再结合用以产生新的有感染的病毒,包裹的核酸大小有限制,
第6章从杂交育种到基因工程 第2节基因工程及其应用 一、教学目标 知识目标 1、简述基因工程的基本原理（概念、工具、步骤）。 2、举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。 能力目标 1、通过对书中以及ppt课件中的插图、图片的观察，学会科学的观察方法，培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力。 2、利用课本以外的资料和信息解决课内学习中发现的问题，培养自主学习能力。 情感态度与价值观 1、关注转基因生物和转基因食品的安全性。 2.、通过学习了解我国基因工程的发展，培养爱国主义情感，树立努力学习科学知识造福社会的决心。 重点 1、基因工程的概念； 2、基因工程工具的特点和功能； 3、基因工程的基本操作步骤。 难点 1、基因工程工具的特点和功能 2、基因工程基本操作步骤 知识点 1、基因工程的基本原理（概念、工具、步骤）。 2、基因工程的应用。 考试点基因工程的基本原理。 能力点通过对概念、原理、方法的理解和掌握，逐步形成分析、综合等思维能力，具备运用学到的知识解决实际问题的能力。 自主探究点基因工程操作的基本步骤。 易错易混点基因工程的工具和基因工程的工具酶。 训练点基因工程的工具、基因工程操作的基本步骤。 拓展点转基因生物和转基因食品的安全性讨论。 二、教法学法 多媒体教学直观教学法小组讨论法 教具：多媒体、ppt课件、动画
三、教学过程
四、当堂达标 1、下列关于基因工程技术的叙述，正确的是（） A.重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体 B.所有限制酶都只能识别同一种按规定的核苷酸序列 C.选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细胞繁殖快 D.只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达 2、以下说法正确的是（） A. 所有的限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列 B．质粒是基因工程中惟一的运载体 C．运载体必须具备的条件之一是：具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接 D．基因治疗主要是对有缺陷的细胞进行修复 3、实施基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来，这要利用限性内切酶。一种限制性内切酶能识别DNA子中的GAATTC顺序，切点在G和A之间，这是应用了酶的（） A．高效性 B.专一性 C．多样性 D.催化活性受外界条件影响 4、上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍，转基因动物是指（） A.提供基因的动物 B.基因组中增加外源基因的动物 C.能产生白蛋白的动物 D.能表达基因信息的动物