当前课程知识点：现代生物学导论 > 第八讲 重组DNA > 8.3 转基因动物、克隆动物和干细胞研究 > 8.3 转基因动物、克隆动物和干细胞研究
重组DNA技术的出现为科学家们提供了更广阔的研究平台
我们可以借助一些哺乳动物研究人类疾病、生产工业产品、生物制药
组织器官移植等，这就需要转基因动物的技术
转基因动物就是把外源基因整合或导入动物染色体中
希望能够在动物中观察到这个外源基因的表型
这个外源基因就被称作为转基因，即转移来的基因
这种动物就是转基因动物
转基因动物是现代生物学中常见的技术
我们以转基因小鼠为例来说明具体操作
这项技术主要运用了受精和胚胎发育的知识
我们在前面的课程中讨论过有性生殖，精子和卵子结合后形成受精卵
受精卵然后经过细胞分裂和分化逐渐发育成成体
在精子和卵子结合以后，一个卵子内是有两个细胞核的
一个来自精子，一个来自卵子
我们一般把重组DNA注射到精子的细胞核中
主要步骤是这样的：（1）让一只雌鼠和一只雄鼠进行交配受精
然后从雌鼠体内取出受精卵
（2）产生重组DNA后，把重组DNA导入受精卵的精子细胞核中
注射重组DNA的技术是这样的
是用一个镊子把受精卵固定，然后用注射器把重组DNA注射到细胞核内
把含有重组DNA的受精卵移入代理孕母的体内
注意：这里的代理孕母是一种假怀孕的状态
即这个雌鼠和一只被切除输精管的雄鼠进行交配后产生的状态
然后，使受精卵在其体内发育并诞下小鼠
最后一步是生出来的小鼠再通过PCR或其他方法检测重组DNA是否进入
随着DNA技术的发展
科学家们也研究出从一个细胞克隆整个多细胞生物体的技术
在这里，克隆产生出来的生物体在基因组成上
和贡献单个细胞的“父母”是完全一样的
目前克隆生物体的需求主要是从其可以产生干细胞来的
干细胞的知识我们随后介绍
所以从50多年前，科学家们就开始尝试克隆动物
我们在这里介绍首个从成熟个体的体细胞中克隆的动物：多利羊
多利羊是通过体细胞克隆技术实现的
首先，从一只母羊A的乳腺中取出乳腺细胞
将其放入低浓度的营养培养液中，细胞逐渐停止分裂
这个细胞称之为“供体细胞”
然后从另一头母羊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，这个细胞称为“受体细胞”
下一步，利用电脉冲的方法，使供体细胞和受体细胞融合
最后形成“融合细胞”
融合细胞也能像受精卵一样进行细胞分裂和分化，从而形成“胚胎细胞”
将胚胎细胞转移到另一只母羊C的子宫内，胚胎细胞进一步分化和发育
最后形成小羊--多莉
克隆动物胚胎的发展使人们开始怀疑克隆人类的可能
不过研究人员需要克隆人的胚胎并不是为了繁殖
而是生产干细胞来治疗疾病
干细胞是一类具有分化能力但尚未分化的细胞
它们可以通过有丝分裂来繁殖自己，而且在适合的条件下
可以分化成其他细胞类型
干细胞对于受损组织重新产生新组织有重要的意义
早期动物胚胎中的干细胞可以分化成任何一种类型的细胞
这样的干细胞可以从囊胚期的胚胎中分离获得
这种干细胞叫做胚胎干细胞
在组织培养中，胚胎干细胞可以无限制地繁殖
而且可以根据不同的环境诱导条件
分化成各类细胞，甚至包括卵子和精子
成熟个体中也含有干细胞，目的是替换无法复制自己的细胞
和胚胎干细胞不同
成体干细胞无法分化出那么多种的细胞类型，只能分化成部分类型
目前，在人的大脑、皮肤、头发、眼睛和牙髓质中都发现了干细胞
尽管成体中的干细胞不多
但科学家们可以从这些地方分离出干细胞并把它们进行组织培养
给以合适的环境信号刺激，这些干细胞可以分化出不同的新的细胞类型
无论是胚胎还是成体干细胞，在医学上都有重要的用途
最重要的是替换那些生病或损坏的器官
比如，干细胞可以用来生产可以产生胰岛素的细胞
从而治疗I型糖尿病
也可以生产正常的脑细胞用来治疗帕金森疾病
另外，骨髓中的成体干细胞被用来产生免疫细胞
用来治疗因放疗或遗传导致的免疫系统异常
对比成体干细胞，胚胎干细胞可以更广泛地应用于医疗
这是因为胚胎干细胞具有全能性，即可以分化成多种细胞类型
目前，胚胎干细胞还是从人类胚胎中获得
由于数量有限和伦理方面的争论
科学家们希望在其他胚胎干细胞的来源上有所发现
一些科学家们向体细胞
比如皮肤细胞或肝脏细胞中导入特定基因或是特定基因产物，蛋白质
使该体细胞变成如同胚胎干细胞一样
具有分化成各种细胞的多功能分化能力，并且可以持续分裂
这类干细胞叫做诱导性多功能干细胞
即Induced pluripotent stem cells，缩写为iPS
这项技术由日本的山中伸弥团队发明
2006年成功地运用在老鼠的纤维细胞中
山中伸弥因此获得2012年诺贝尔生理学或医学奖
iPS可以执行胚胎干细胞的大部分功能
目前为止，人类的iPS主要有两大类用途
（1）从患者体内提取的细胞可以用来产生iPS，这类细胞可用作疾病治疗和研发
（2）在再生医学中，患者自身的细胞可以被诱导成iPS
然后替代那些功能异常的组织，比如胰腺中的分泌胰岛素的细胞
-1.1 生物学的基本主题
-1.2 科学方法
--1.2 科学方法
-1.3 如何正确地评价科学结果
-1.4 施一公老师和不同院系本科生座谈（上）
-1.5 施一公老师和不同院系本科生座谈（下）
-课前小短片
--课前短片
-2.1 元素和化学键
-2.2 水和生命
--2.2 水和生命
-2.3 碳和生命的分子多样性
-2.4 大生物分子
-2.5 营养以及身体健康
-第二讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-3.1 细胞的结构和功能
-3.2 细胞膜和跨膜运输
-3.3 细胞间交流
-3.4 细胞分裂和细胞周期
-3.5 癌症与细胞分裂
-第三讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-4.1 热动力学和代谢
-4.2 自由能和代谢
-4.3 ATP的工作原理
-4.4 活化能和酶
-4.5 酶的反应特性和酶的调控
-4.6 细胞呼吸
--4.6 细胞呼吸
-4.7 光合作用
--4.7 光合作用
-第四讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-5.1 减数分裂和生命周期
-5.2 孟德尔遗传学
-5.3 孟德尔遗传学的延伸
-5.4 基因连锁和染色体互换
-5.5 伴性遗传
--5.5 伴性遗传
-5.6 非孟德尔遗传
-5.7 人类遗传学疾病及诊断
-第五讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-6.1 DNA是遗传物质
-6.2 DNA结构和染色体结构
-6.3 DNA的复制
-6.4 DNA的突变、损伤和修复
-6.5 DNA重组
-第六讲 遗传的分子基础--第六讲小测验
-课前小短片
--课前小短片
-7.1 基因表达综述
-7.2 基因表达的具体步骤
-7.3 突变和表型
-7.4 基因表达调控的特点
-7.5 原核生物的基因表达调控
-7.6 真核生物的基因表达调控
-7.7 表观遗传
--7.7 表观遗传
-第七节小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-8.1 重组DNA
-8.2 电泳技术、PCR和DNA测序
-8.3 转基因动物、克隆动物和干细胞研究
-8.4 转基因植物
-8.5 DNA技术的应用
-8.6 生物的信息时代
-8.7 新药研发的基本过程
-第八章小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-9.1 演化理论的介绍
-9.2 演化的证据
-9.3 Hardy-Weinberg定律
-9.4 改变种群中等位基因频率的机制
-9.5 自然选择
--9.5 自然选择
-9.6 物种的形成
-9.7 地球上生命的历史
-第九章小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-10.1 动物的结构与功能
-10.2 反馈调节
-10.3 植物的结构和生长
-10.4 植物的营养和运输
-第十讲小测验--作业
-课前小短片
--课前小短片
-11.1 病原体
--11.1 病原体
-11.2 免疫系统介绍
-11.3 先天性免疫
-11.4 适应性免疫中的受体识别
-11.5 体液免疫和细胞免疫
-11.6 免疫系统疾病
-11.7 免疫知识的应用
-第十一讲 免疫系统--第十一讲小测验
-12.1 神经元的结构和功能
-12.2 静息电位和动作电位
-12.3 突触传导和神经递质
-12.4 神经系统的组成
-12.5 脑的结构和功能
-12.6 神经系统疾病
-第十二章小测验--作业
-13.1 激素的介绍
-13.2 内分泌系统
-13.3 动物的生殖---配子的形成
-13.4 动物的生殖---激素调节动物生殖
-13.5 动物的生殖---胚胎在子宫中的发育
-13.6 动物发育(1)
-13.7 动物发育(2)
-13.8 动物发育(3)
-第十三讲小测验--作业
-14.1 生态学的基本内容
-14.2 种群生态学
-14.3 种群间的相互作用
-14.4 生态系统
-14.5 生态系统中的物质循环
-14.6 生物多样性和物种
