高三二輪復(fù)習(xí)微專題生物：小鼠下的現(xiàn)代生物技術(shù)專題

1、一“鼠”到底現(xiàn)代生物技術(shù)專題復(fù)習(xí)01小鼠的背景介紹02應(yīng)用于動物細(xì)胞工程03應(yīng)用于胚胎工程04應(yīng)用于基因工程一、小鼠的背景介紹小鼠體型小，飼養(yǎng)方便，繁殖快，易于控制，早在17世紀(jì)就有人用它做實驗，現(xiàn)已成為使用量最大、用途最多、研究最詳盡的哺乳類實驗動物。繼人類基因組計劃之后，2002年小鼠基因組測序基本完成。將小鼠和人類基因組進(jìn)行對比后發(fā)現(xiàn)，兩者同源序列達(dá)到99%以上。當(dāng)人們不能直接以人為材料研究人類疾病時，小鼠成為研究人類基因功能的一種有效技術(shù)手段，是研究人類遺傳疾病的最佳動物模型之一。細(xì)胞融合實驗1970年，科學(xué)家用綠色和紅色熒光染料分別標(biāo)記小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞表面蛋白質(zhì)分子，然后用滅活的病毒

2、誘導(dǎo)細(xì)胞融合。剛?cè)诤蠒r細(xì)胞一半發(fā)綠色熒光，一半發(fā)紅色熒光。一段時間后兩種顏色的熒光在雜種細(xì)胞表面均勻分布。此實驗證明細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)具有流動性。實驗過程細(xì)胞融合的發(fā)現(xiàn)二、應(yīng)用于動物細(xì)胞工程熒光標(biāo)記的小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實驗示意圖制備單克隆抗體二、應(yīng)用于動物細(xì)胞工程1975年，科學(xué)家把能產(chǎn)生抗體的小鼠B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞進(jìn)行融合，形成雜交瘤細(xì)胞，這種細(xì)胞既能無限增殖，又能產(chǎn)生特異性抗體。因此雜交瘤細(xì)胞通過在小鼠體內(nèi)增殖或體外細(xì)胞培養(yǎng)，可以制備大量的單克隆抗體，在腫瘤診斷和靶向治療等方面有廣闊的應(yīng)用前景。此項技術(shù)發(fā)明獲得了1984年諾貝爾獎。配子融合二、應(yīng)用于動物細(xì)胞工程小鼠等其他哺乳動物細(xì)胞減數(shù)分

3、裂過程的特點為：雌性哺乳動物的減數(shù)分裂過程是不連續(xù)的，且多數(shù)動物的第一極體不進(jìn)行減數(shù)第二次分裂。通常只有受精時才激活次級卵母細(xì)胞完成減數(shù)第二次分裂。用來自減數(shù)分裂I期或者II期兩個不同階段的小鼠卵細(xì)胞誘導(dǎo)融合，并促使其分裂、發(fā)育，從得到的胚胎中分離出干細(xì)胞。三、應(yīng)用于胚胎工程胚胎工程涉及很多技術(shù)，如精子和卵細(xì)胞的采集、人工授精、體外受精、早期胚胎培養(yǎng)、胚胎冷凍、胚胎移植、胚胎分割以及胚胎干細(xì)胞的誘導(dǎo)和分化等。這些技術(shù)已廣泛應(yīng)用于克隆動物、試管動物、轉(zhuǎn)基因動物以及人類的治療性克隆等很多領(lǐng)域。在實踐中能指導(dǎo)哺乳動物良種繁育、瀕危物種的保護(hù)、器官移植的排斥反應(yīng)、人類不孕不育和機(jī)能衰退引起疾病的治療等

4、。相對于其他哺乳動物，小鼠體型小、繁殖快、易飼養(yǎng)，所以在胚胎工程的研究中是首選的實驗材料。優(yōu)良供體母畜促性腺激素處理超數(shù)排卵優(yōu)良供體公畜配種或人工授精沖卵早期胚胎：桑椹胚或囊胚胚胎移植同期發(fā)情的受體母畜激素處理妊娠檢查有價值的后代內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞分割后胚胎胚胎分割胚胎移植胎兒生殖腺細(xì)胞胚胎干細(xì)胞分離應(yīng)用利用ES誘導(dǎo)分化形成新的組織細(xì)胞，用于治療人類由于細(xì)胞壞死、退化或功能異常引起的病癥；利用ES細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化，培育人造組織器官；利用ES細(xì)胞研究體外細(xì)胞分化，揭示細(xì)胞的分化與凋亡機(jī)理。分離體外受精和早期胚胎培養(yǎng)胚胎移植的基本程序胚胎分割胚胎干細(xì)胞早期的轉(zhuǎn)基因技術(shù)四、應(yīng)用于基因工程轉(zhuǎn)基因動物是指通過

5、實驗手段將外源基因?qū)氲绞芫鸦蛟缙谂咛ゼ?xì)胞中，最終可以獲得能穩(wěn)定遺傳并表達(dá)的動物。這項技術(shù)早期主要是使外源基因在生物體內(nèi)過量表達(dá)，實現(xiàn)對外源基因功能的研究。然而外源基因隨機(jī)整合到受體細(xì)胞的基因組上，可能導(dǎo)致幾種結(jié)果：能有效地表達(dá)且不影響動物的發(fā)育繁殖；不能有效表達(dá)，但不影響動物的發(fā)育繁殖；整合導(dǎo)致動物細(xì)胞正?；虻氖Щ罨蚣せ钤┗?，動物不能正常發(fā)育繁殖。獲取目的基因基因表達(dá)載體的構(gòu)建目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測與鑒定基因工程的應(yīng)用運載體的選擇及改造構(gòu)建表達(dá)載體的工具 檢測目的基因是否 導(dǎo)入受體細(xì)胞 檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄和翻譯 終端檢測是否達(dá)到轉(zhuǎn)基因的目標(biāo) 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 Ca2+處理法

6、 工程菌 顯微注射技術(shù)轉(zhuǎn)基因植物轉(zhuǎn)基因產(chǎn)物轉(zhuǎn)基因動物基因治療基因組文庫cDNA文庫 PCR技術(shù)擴(kuò)增 人工化學(xué)合成同源重組技術(shù)(基因打靶技術(shù))四、應(yīng)用于基因工程同源重組技術(shù)是21世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一門精確改造生物遺傳性狀的實驗手段，并獲2007年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。該項技術(shù)實現(xiàn)了外源基因的定點整合，亦稱“基因打靶”。一方面可以使導(dǎo)入的外源基因按照人們的意愿定點整合，避免隨機(jī)整合的影響；另一方面，可以定點滅活一個內(nèi)源的靶基因，亦稱為“基因敲除”。目前，胚胎干細(xì)胞介導(dǎo)的同源重組技術(shù)在小鼠身上應(yīng)用比較成熟。首先體外將外源基因?qū)胄∈蟮呐咛ジ杉?xì)胞，利用同源重組的方法“替換”同源染色體上一個特定的靶

7、基因。然后將轉(zhuǎn)基因的雜合子胚胎干細(xì)胞顯微注射入小鼠囊胚的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)。若胚胎干細(xì)胞參與形成小鼠生殖腺，即得到嵌合體。再通過兩代或多代的雜交繁育，最終篩選出2個靶基因都被“替換”的純合小鼠，即穩(wěn)定遺傳的轉(zhuǎn)基因小鼠。根據(jù)不同的目的同源重組可分為三類：用突變的外源基因替換小鼠的正常靶基因，實現(xiàn)了分子水平的基因敲除，再通過觀察純合小鼠性狀的改變，推斷出特定基因的功能；用正常的外源基因替換小鼠突變的靶基因，實現(xiàn)基因修正，為基因治療開辟了新的途徑；在受體細(xì)胞基因組中定點導(dǎo)入一個原本不存在的新基因，實現(xiàn)基因敲入。RNA干擾技術(shù)四、應(yīng)用于基因工程除了基因敲除以外，RNA干擾技術(shù)同樣可以實現(xiàn)特定基因的刪除。RNA干擾是由雙鏈RNA引發(fā)的轉(zhuǎn)錄后基因沉默機(jī)制。一種短片段雙鏈RNA-siRNA，能夠與同源互補(bǔ)序列的mRNA結(jié)合并使之降解，致使特定基因有效封閉。該項技術(shù)獲得2006年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。RNA干擾轉(zhuǎn)基因小鼠模型的成功構(gòu)建表明，該技術(shù)能夠在哺乳動物中滅活或降低特定基因的表達(dá)，且根據(jù)人們的意愿控制在發(fā)育的任何階段，產(chǎn)生類似基因敲除的效應(yīng)。但與基因敲除相比，RNA干擾技術(shù)投入少，周期短，操作簡單，正成為研究基因功能的新工具。用RNA干擾技術(shù)來抑制基因的異常表達(dá)，為癌癥治療、顯性遺傳病的基因治療開辟了新的途徑。它還將應(yīng)用于新藥開發(fā)、生物醫(yī)學(xué)研究等其他領(lǐng)域。熒光蛋白具有發(fā)光示蹤特性，