克隆的基本原理克隆的定义是独立细胞繁殖系

1、克隆的基本原理克隆的定义是独立细胞繁殖系，指后代完全由一个细胞复制，具有完全相同的遗传物质。它是特制一种生物学操作。一个细菌经过20分钟左右就可一分为二；一根葡萄枝切成十段就可能变成十株葡萄；仙人掌切成几块，每块落地就生根；一株草莓依靠它沿地“爬走”的匍匐茎，一年内就能长出数百株草莓苗，凡此种种，都是生物靠自身的一分为二或自身的一小部分的扩大来繁衍后代，这就是无性繁殖，无性繁殖的英文名称叫“Clone”，译音为“克隆”，实际上，英文的“Clone”起源于希腊文“Klone”，原意是用“嫩枝”或“插条”繁殖。时至今日，“克隆”的含义已不仅仅是“无性繁殖”。即不用精子授精，而是采用细胞核移植技术，把一个细胞核移植到一个去核的卵母细胞（卵子）中，繁殖出“后代”来。即由同一个祖先细胞分裂繁殖而形成的纯细胞系，该细胞系中每个细胞的基因彼此相同。2、“多利”，就是由一头母羊的体细胞克隆而来，使用的便是动物克隆技术。克隆绵羊获得成功，在世界上引起巨大震动。在自然界，有不少植物具有先天的克隆本能，如番薯、马铃薯、玫瑰等的插枝繁殖的植物。而动物的克隆技术，则经历了由胚胎细胞到体细胞的发展过程。早在20世纪50年代，美国的科学家以两栖动物和鱼类作研究对象，首创了细胞核移植技术。1938年，德国科学家首次提出了哺乳动物克隆的思想。1986年，英国科学家魏拉德森用胚胎细胞克隆出一只羊，以后又有人相继克隆出牛、鼠、兔、猴等动物。这些克隆动物的诞生，均是利用胚胎细胞作为供体细胞进行细胞核移植而获得成功的。而克隆绵羊“多利”是用乳腺上皮细胞（体细胞）作为供体细胞进行细胞核移植的，它翻开了生物克隆史上崭新的一页，突破了利用胚胎细胞进行核移植的传统方式，使克隆技术有了长足的进展。无性繁殖现象在低等植物中是存在的，而按照哺乳动物界的规律，动物的繁衍要由两性生殖细胞来完成，由于父体和母体的遗传物质在后代体内各占一半，因此后代绝对不是父母的复制品。而克隆绵羊的诞生，意味着人类可以利用哺乳动物的一个细胞大量生产出完全相同的生命体，完全打破了亘古不变的自然规律。这是生物工程技术发展史中的一个里程碑，也是人类历史上的一项重大科学突破。完全可以说，克隆技术是一项划时代的技术。“克隆”是英文中Clone的音译，意为生物体通过体细胞进行的无性繁殖以及由无性繁殖形成的基因型完全相同的后代个体组成的种群。在自然条件下，由于许多植物本身就适宜进行无性繁殖，因此它们很容易形成克隆。在动物界，这种繁殖方式多见于无脊椎动物，如原生动物的分裂生殖等。但是，对于高等动物，由于在自然状态下它们一般只能进行有性繁殖，所以要使它们进行无性繁殖，科学家必须经过一系列复杂的操作程序。首先要用外科手术除去受精卵的细胞核，或用辐射等手段使受精卵内的细胞核失去活性，然后再将另一个个体的细胞核转换到已去除细胞核的受精卵中。本世纪五十年代，科学家用上述方法成功地无性繁殖出一种两栖动物——非洲孤蟾，此举揭开了细胞生物学的新篇章。“多利”羊是第一只利用成年动物细胞核经过无性繁殖方式获得的哺乳动物，因而具有里程碑式的意义。“多利”的核遗传物质来源一只六岁绵羊的乳腺细胞核，维尔穆特及其同事将获得的乳腺细胞进行体外培养，这些细胞的主要类型为乳腺上皮细胞（90%以上），并包括成纤维细胞等其他类型的分化细胞。他们利用降低培养基中血清浓度的方法使培养乳腺细胞处于有丝分裂停滞状态（G[,0]期），然后将处于G[,0]期乳腺细胞的细胞核称植到去核的未受精卵细胞中，在绵羊输卵管中把融合细胞培养至桑椹胚或胚泡期，大约6天的培养后，植入受体羊子宫中进行孕育和分娩，“多利”就是精确地通过这种方式诞生的。“多利”的新奇之处在于：第一，不用并挑出胚胎细胞的细胞核，而“装入”体细胞（乳腺细胞）的细胞核，进行核移植，它也照样可以分裂并发育成个体。按照发育生物学的观点，成羊体细胞是一种“定向”了的、一定程度上分化了的细胞，即这种细胞的性质已经定型，是哪种类型的细胞或组织就是哪种类型的细胞或组织，正如乳腺细胞只能发育成乳腺组织一样，不可能“再回头”，重新获得“全能性”。然而“多利”的成功依然说明，即使分化了的体细胞在一定的条件下，仍然具有“全能性”。第二，由于移入卵内的是体细胞，不仅含有双倍的染色体，而且由此产生的后代细胞的染色体均是该体细胞的遗传拷贝，因而由此发育而成的个体的遗传性质与核供体的亲本是一致的。另外，由于“多利”的产生未经过精子与卵细胞的结合的受精过程，属于无性繁殖，故此称为“克隆羊”，意思是“无性繁殖的羊”。在培育多莉的过程中，科学家采用体细胞克隆技术，主要分四个步骤进行：①从一只六岁雌性的芬兰多塞特(FinnDorset)白面绵羊（称之为A）的乳腺中取出乳腺细胞，将其放入低浓度的培养液中，细胞逐渐停止分裂，此细胞称之为供体细胞。②从一头苏格兰黑面母绵羊（称之为B）的卵巢中取出未受精的卵细胞，并立即将细胞核除去，留下一个无核的卵细胞，此细胞称之为受体细胞。③利用电脉冲方法，使供体细胞和受体细胞融合，最后形成融合细胞。电脉冲可以产生类似于自然受精过程中的一系列反应，使融合细胞也能像受精卵一样进行细胞分裂、分化，从而形成胚胎细胞。④将胚胎细胞转移到另一只苏格兰黑面母绵羊（称之为C）的子宫内，胚胎细胞进一步分化和发育，最后形成小绵羊多莉。换言之，多莉有三个母亲：它的“基因母亲”是芬兰多塞特白面母绵羊（A）；科学家取这头绵羊的乳腺细胞，将其细胞核移植到第二个“借卵母亲”——一个剔除细胞核的苏格兰黑脸羊（B）的卵子中，使之融合、分裂、发育成胚胎；然后移植到第三头羊（C）——“代孕母亲”子宫内发育形成多莉。在培育多利羊的过程中，科学家采用了体细胞克隆技术。也就是说，从一只成年绵羊身上提取体细胞，然后把这个体细胞的细胞核注入另一只绵羊的卵细胞之中，而这个卵细胞已经抽去了细胞核，最终新合成的卵细胞在第三只绵羊的子宫内发育形成了多利羊。从理论上而言，多利继承了提供体细胞的那只绵羊的遗传特征。培育多利羊的技术，已经成为如今培育体细胞克隆动物的标准过程克隆的基本过程是先将含有遗传物质的供体细胞的核移植到去除了细胞核的卵细胞中，利用微电流刺激等使两者融合为一体，然后促使这一新细胞分裂繁殖发育成胚胎，当胚胎发育到一定程度后（罗斯林研究所克隆羊采用的时间约为6天）再被植入动物子宫中使动物怀孕使可产下与提供细胞者基因相同的动物。这一过程中如果对供体细胞进行基因改造，那么无性繁殖的动物后代基因就会发生相同的变化。培育成功三代克隆鼠的“火奴鲁鲁技术”与克隆多利羊技术的主要区别在于克隆过程中的遗传物质不经过培养液的培养，而是直接用物理方法注入卵细胞。这一过程中采用化学刺激法代替电刺激法来重新对卵细胞进行控制。1998年7月5日，日本石川县畜产综合中心与近畿大学畜产学研究室的科学家宣布，他们利用成年动物体细胞克隆的两头牛犊诞生。这两头克隆牛的诞生表明克隆成年动物的技术是可重复的。威尔穆特研究小组克隆羊的程序如下图所示。向ScottischBlackface羊6岁FinnDorset羊乳腺细胞注射促性腺素释放激素(GnRH)↑培养3-6代↑28-33小时降低胎小牛血清(FCS)浓度10%※0.5%收集卵细胞↑培养5天↑立即去核细胞进入静止Go期↘↙MⅡ无核卵细胞+静止期乳腺细胞(有核)↑电场脉冲融合(核转移)同时激活卵细胞MPF活性重组细胞(277个)↑转移临时受体Blackface母羊输卵管中生长或者在培养基中培养(247个)↑7天桑椹胚(29个)↑转移受体Blackface母羊子宫↑60天后超声检查,每二周一次148天后一只克隆羊“多莉”的出生克隆羊程序(多莉经4个多态性标记位点的DNA微卫星分析确证为FinnDorset羊)