動(dòng)物生物技術(shù)課件：第一章 緒論

動(dòng)物生物技術(shù)AnimalBiotechnology甲型H1N1流感病毒包含有禽流感、豬流感和人流感病毒的核糖核酸基因片斷，同時(shí)擁有亞洲和非洲豬流感病毒特征?衛(wèi)生部長陳竺試種第二針國產(chǎn)甲流疫苗埃博拉病毒Ebolavirus武漢病毒所開發(fā)研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“埃博拉病毒快速檢測試紙條”和“埃博拉病毒抗體ELISA檢測試劑盒”，并在法國里昂P4（生物安全等級(jí)4級(jí)）實(shí)驗(yàn)室獲得驗(yàn)證埃博拉病毒生物安全等級(jí)為4級(jí)（艾滋病、SARS病毒為三級(jí)），致死率可達(dá)90%2015年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予愛爾蘭醫(yī)學(xué)研究者坎貝爾(WilliamC.Campbell)和日本的大村智(Satoshiōmura)以及中國藥學(xué)家屠呦呦(YouyouTu)，以表彰他們發(fā)現(xiàn)了治療瘧疾的開創(chuàng)性療法和治療蛔蟲感染的新療法。在190次失敗之后，屠呦呦的課題組在第191次低沸點(diǎn)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了抗瘧效果為100%的青蒿提取物。1、緒論2、分子生物學(xué)基礎(chǔ)3、動(dòng)物基因工程4、動(dòng)物細(xì)胞工程5、動(dòng)物胚胎工程6、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物7、動(dòng)物分子診斷及免疫技術(shù)8、動(dòng)物分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)9、動(dòng)物營養(yǎng)生物技術(shù)課程組織參考資料參考書：蔣思文等，動(dòng)物生物技術(shù)李麗立、楊坤明等，現(xiàn)代生物技術(shù)與畜牧業(yè)Smith

JE，生物技術(shù)概論何忠效等，生物技術(shù)概論瞿禮嘉等，現(xiàn)代生物技術(shù)導(dǎo)論雜志：Nature,Science,Cell,NatureBiotechnology,AnimalBiotechnology,BiotechnologyAdvances,BiotechnologyLetters,TrendsinBiotechnology等。第一章緒論一、現(xiàn)代生物技術(shù)概述二、動(dòng)物生物技術(shù)的發(fā)展歷程及其應(yīng)用三、動(dòng)物生物技術(shù)的前景一、現(xiàn)代生物技術(shù)的概述“生物技術(shù)”最初是由KarlEreky于1917年提出19世紀(jì)，人類有意識(shí)地利用酵母進(jìn)行大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)1928年，F(xiàn)lemming發(fā)現(xiàn)了青霉素抗生素；澳大利亞病理學(xué)家霍華德.弗羅里因進(jìn)行青霉素化學(xué)制劑的研究青霉素發(fā)明者、英國科學(xué)家弗萊明在他的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)

20世紀(jì)40年代，獲取細(xì)菌的次生代謝代謝物抗生素工業(yè)；20世紀(jì)50年代，氨基酸發(fā)酵工業(yè)；20世紀(jì)60年代，酶制劑工業(yè)；1953年JamesWatson和FrancisCrick共同發(fā)現(xiàn)DNA(脫氧核糖核酸)雙螺旋結(jié)構(gòu)

FrancisCrick&JamesWatson1973年，HerertBoyer和StanleyCohen完成第一個(gè)DNA重組實(shí)驗(yàn)以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ),結(jié)合先進(jìn)的工程技術(shù)手段和其它基礎(chǔ)學(xué)科的科學(xué)原理，

按照預(yù)先的設(shè)計(jì)，定向地在不同水平上改造生物體或加工生物原料,為人類生產(chǎn)出所需產(chǎn)品或達(dá)到某種目的的綜合性科學(xué)技術(shù)。1986年，我國國家科委制訂《中國生物技術(shù)政策綱要》時(shí)現(xiàn)代生物技術(shù)定義基因工程細(xì)胞工程酶工程發(fā)酵工程蛋白質(zhì)工程現(xiàn)代生物技術(shù)基因工程主要原理應(yīng)用人工方法把不同生物的遺傳物質(zhì)從細(xì)胞中分離出來，在體外進(jìn)行切割和拼接，并將重組后的DNA導(dǎo)入某種宿主或個(gè)體，從而改變它們的遺傳特征，育成新的品種或使新的遺傳信息在新的宿主細(xì)胞或個(gè)體中大量表達(dá)，以獲得基因產(chǎn)物（多肽或蛋白質(zhì)）

目的基因基因載體重組體分切接轉(zhuǎn)篩表總體技術(shù)路線細(xì)胞工程

指以細(xì)胞為基本單位，在體外條件下進(jìn)行培育、繁殖，或人為地使細(xì)胞某些生物學(xué)特征按照人們的意愿進(jìn)行改良和創(chuàng)造設(shè)計(jì)，獲得細(xì)胞產(chǎn)品或利用細(xì)胞體本身的技術(shù)。單細(xì)胞藻類培養(yǎng)

細(xì)胞工程一些單細(xì)胞低等植物如單細(xì)胞藻類的大規(guī)模培養(yǎng)成為細(xì)胞工程的重要組成部分獲得蛋白質(zhì)資源、營養(yǎng)食品、精細(xì)化工產(chǎn)品等高等植物細(xì)胞培養(yǎng)

細(xì)胞工程高等植物細(xì)胞具有全能性。從高等植物的幼胚、根、莖、葉、花和果實(shí)等不同器官的組織中分離的單個(gè)細(xì)胞，經(jīng)過特殊培養(yǎng)形成愈傷組織，并可進(jìn)一步誘導(dǎo)生成完整的植株。蝴蝶蘭試管苗工廠化生產(chǎn)利用動(dòng)物細(xì)胞工程生產(chǎn)一些藥品，如紅細(xì)胞生成素、抗血友病因子、組織纖溶酶原激活物（tPA）等

細(xì)胞工程動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)細(xì)胞融合、細(xì)胞重組、雜交瘤技術(shù)

細(xì)胞工程細(xì)胞融合是指在離體條件下，用人工方法將不同種生物或同種生物不同類型的單細(xì)胞通過無性方式融合為一個(gè)雜合細(xì)胞的技術(shù)細(xì)胞重組是把不同種類的細(xì)胞部件重新組合裝配，包括核移植、葉綠體移植、核糖體重建及線粒體裝配等。雜交瘤技術(shù)是通過細(xì)胞融合產(chǎn)生特異雜交瘤細(xì)胞。1975年，著名免疫學(xué)家米爾斯坦和同事克勒爾在英國劍橋大學(xué)分子實(shí)驗(yàn)室內(nèi)巧妙地把B淋巴細(xì)胞和能無限生長的骨髓瘤細(xì)胞合并成一個(gè)雜交瘤細(xì)胞。雜交瘤細(xì)胞因而具備了雙重特性：既能無限生長，又能產(chǎn)生B淋巴細(xì)胞的抗體。當(dāng)雜交瘤細(xì)胞注射進(jìn)老鼠腹腔后，它就能產(chǎn)一種特異性抗體－單克隆抗體。酶工程：

指利用酶、細(xì)胞器或細(xì)胞所具有的催化功能，或?qū)γ高M(jìn)行修飾改造，并借助生物反應(yīng)器和工藝過程來生產(chǎn)人類所需產(chǎn)品的一種技術(shù)。酶工程的應(yīng)用，主要集中于食品工業(yè)，輕工業(yè)以及醫(yī)藥工業(yè)中。如：加酶洗衣粉固定化酶、酶分子改造技術(shù)和酶反應(yīng)器的設(shè)計(jì)是當(dāng)前酶工程的重點(diǎn)。近年把酶電極生物傳感器也歸到酶工程范圍內(nèi)。如:底物＋固定化酶→化學(xué)信號(hào)→電信號(hào)→人視覺→控制反應(yīng)。生物傳感器原理示意圖葡萄糖生物傳感器（研究最多、商品化最早）葡萄糖生物傳感器（研究最多、商品化最早）（A）血糖試紙和電極型血糖儀；（B）鐵氰化鉀/亞鐵氰化鉀導(dǎo)電介質(zhì)氧化測定葡萄糖的原理發(fā)酵工程

利用微生物生長速度快、生長條件簡單以及代謝過程中的特殊性等特點(diǎn)，在合適的條件下，通過現(xiàn)代化工程技術(shù)手段，利用微生物特定功能生產(chǎn)出人類所需產(chǎn)品的一種技術(shù)。發(fā)酵工程三組成部分：上游工程，發(fā)酵工程和下游工程。上游工程包括優(yōu)良菌株的選育，最適發(fā)酵條件(pH、溫度、溶氧和營養(yǎng)組成)的確定，營養(yǎng)物的準(zhǔn)備等。發(fā)酵工程指在最適發(fā)酵條件下，發(fā)酵罐中大量培養(yǎng)細(xì)胞和生產(chǎn)代謝產(chǎn)物的工藝技術(shù)。發(fā)酵前嚴(yán)格的無菌生長環(huán)境建立；發(fā)酵過程中不斷向發(fā)酵罐中通入干燥無菌空氣的空氣過濾技術(shù)、加料速度的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、種子培養(yǎng)的工藝技術(shù)。下游工程指從發(fā)酵液中分離和純化產(chǎn)品的技術(shù)。蛋白質(zhì)工程

指在基因工程的基礎(chǔ)上，結(jié)合蛋白質(zhì)晶體學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和蛋白質(zhì)化學(xué)等多學(xué)科知識(shí)，通過基因的人工定向改造等手段，從而達(dá)到對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行修飾、改造、拼接以產(chǎn)生能滿足人類需要的新型蛋白質(zhì)的一種技術(shù)。這被稱為是生物技術(shù)發(fā)展的第二浪，如通過增加或減少人工二硫鍵、置換氨基酸等修飾技術(shù)，提高或改變活性多肽(激素、酶、細(xì)胞因子)的穩(wěn)定性動(dòng)物生物技術(shù)：

以動(dòng)物為主要研究對(duì)象，采用基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程、發(fā)酵（微生物）工程等現(xiàn)代生物技術(shù)對(duì)動(dòng)物品質(zhì)和性狀進(jìn)行改造的生物技術(shù)，包括獲得新型生物制品或飼料添加劑，培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆的畜禽品種；是生物技術(shù)的重要組成部分。動(dòng)物胚胎工程是用人工方法對(duì)動(dòng)物卵母細(xì)胞或胚胎進(jìn)行改造的技術(shù)。包含胚胎移植、排卵控制、體外受精、胚胎性別控制、胚胎分割、胚胎冷凍、胚胎嵌合等。目前,胚胎工程已在遺傳學(xué)、醫(yī)學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、動(dòng)物育種學(xué)上得到廣泛應(yīng)用1917,KarlEreky首次使用“生物技術(shù)”這一名詞1943，大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)青霉素1944，Avery,MacLeod和McCarty通過實(shí)驗(yàn)證明DNA是遺傳物質(zhì)1953，Watson和Crick闡明了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)1961，《生物技術(shù)和生物工程》雜志創(chuàng)刊二、動(dòng)物生物技術(shù)的發(fā)展歷程及其應(yīng)用1961－1966，破譯遺傳密碼1970，分離出第一個(gè)限制性內(nèi)切酶1972，Khorana等人合成了完整的tRNA基因1973，Boyer和Cohen建立了DNA重組技術(shù)1975,Kohler和Milstein建立了單克隆抗體技術(shù)1976，第一個(gè)DNA重組技術(shù)規(guī)則問世1978，Genentech公司在大腸桿菌中表達(dá)出胰島素1980，美國最高法院對(duì)Diamond和Chakrabarty專利案作出裁定，認(rèn)為經(jīng)基因工程操作的微生物可獲得專利1981，第一臺(tái)商業(yè)化生產(chǎn)的DNA自動(dòng)測序儀誕生第一個(gè)單克隆抗體診斷試劑盒在美國被批準(zhǔn)使用1982，用DNA重組技術(shù)生產(chǎn)的第一個(gè)動(dòng)物疫苗在歐洲獲得批準(zhǔn)1983，基因工程Ti質(zhì)粒用于植物轉(zhuǎn)化1988，PCR方法問世1990，美國批準(zhǔn)第一個(gè)體細(xì)胞基因治療方案1997，英國科學(xué)家培養(yǎng)出第一只克隆綿羊多莉1998，美國批準(zhǔn)艾滋病疫苗可以進(jìn)行人體試驗(yàn)日本科學(xué)家培養(yǎng)出克隆牛，英美等國培養(yǎng)出克隆鼠2000，英國科學(xué)家培養(yǎng)出轉(zhuǎn)基因克隆豬2001，人類基因組框架圖公布2002，水稻基因組框架圖公布小鼠基因組框架圖公布2003，中國科學(xué)家研制的重組腺病毒－p53注射液獲得國家食品藥物監(jiān)督管理局批準(zhǔn)的新藥證書，成為世界上第一個(gè)獲得正式批準(zhǔn)的基因治療藥物2004，英國當(dāng)局（HumanFertilisationandEmbryologyAuthority,HFEA）首次批準(zhǔn)英國一科研單位進(jìn)行人類細(xì)胞核移植治療克隆治療2007，豬基因組測序結(jié)果公布2007，首次繪出狗的基因組序列草圖2008，英國成功制造人獸混合胚胎成活3天2008，大熊貓“晶晶”基因組框架圖繪制完成2008，日本科學(xué)家成功克隆冷凍16年死亡老鼠2009，中國科學(xué)家獲得世界首批iPS細(xì)胞克隆活體小鼠英國科學(xué)家誘導(dǎo)出精子樣細(xì)胞2010，美生物學(xué)家制造出了首個(gè)完全由人造基因指令控制的細(xì)菌；利用老鼠細(xì)胞培植出可分解毒素的人造老鼠肝臟；通過開啟過早衰老的老鼠體內(nèi)的一個(gè)端粒酶基因，扭轉(zhuǎn)了老鼠的衰老進(jìn)程；英科學(xué)家使用胚胎干細(xì)胞制造出紅血球2011，首個(gè)癌癥病毒治療成功日本科學(xué)家培育出人造精子2012，生物技術(shù)重建滅絕動(dòng)物古基因

證實(shí)單倍體孤雄干細(xì)胞具有可替代精子和快速傳遞基因修飾的能力2013,首次利用核移植技術(shù)復(fù)活八十年代滅絕動(dòng)物首次在活體小鼠中構(gòu)建iPS細(xì)胞首次制造出人造微型腎臟2014，研制出新一代模仿人腦計(jì)算機(jī)芯片基因療法首次降伏HIV或可促“功能性治愈”艾滋病

發(fā)現(xiàn)助推“返老還童”的蛋白2015，人工培養(yǎng)出腎臟細(xì)胞器揭開不死蟲再生之謎克隆技術(shù)的發(fā)展1938年：德國科學(xué)家首次提出克隆的設(shè)想。1952年：科學(xué)家開始用青蛙克隆試驗(yàn)。1970年：克隆青蛙試驗(yàn)取得突破，青蛙卵發(fā)育成為了蝌蚪，但是在開始進(jìn)食后死亡。1981年：科學(xué)家進(jìn)行克隆鼠試驗(yàn)，用鼠胚胎細(xì)胞培育出了發(fā)育正常的鼠。1984年：第一只胚胎克隆羊誕生。1997年2月：英國羅斯林研究所宣布克隆羊培育成功。他們用取自一只6歲成年羊的乳腺細(xì)胞培育成功一只克隆羊。277次乳腺細(xì)胞核移植實(shí)驗(yàn)；獲得29個(gè)發(fā)育為8細(xì)胞的“胚”；13頭代孕母親克隆羊的意義——理論意義：證明已分化的高等動(dòng)物的體細(xì)胞仍然具有潛在的遺傳表達(dá)全能性，也證明了用現(xiàn)代生物技術(shù)復(fù)制或克隆高等動(dòng)物甚至人類的可能性。1998年2月23日：英國PPL醫(yī)療公司宣布，該公司克隆出一頭牛犢“杰弗遜”先生。1998年7月5日：日本科學(xué)家宣布，他們利用成年動(dòng)物細(xì)胞克隆的兩頭牛犢誕生。1998年7月22日：科學(xué)家采用一種新克隆技術(shù)，用成年鼠的體細(xì)胞成功地培育出了三代共50多只克隆鼠，這是人類第一次用克隆動(dòng)物克隆出克隆動(dòng)物。1999年5月31日：美國夏威夷大學(xué)的科學(xué)家，利用成年體細(xì)胞克隆出第一只雄性老鼠。2000年1月：美國科學(xué)家宣布克隆猴成功，這只恒河猴被命名為“泰特拉”。2000年3月14日：英國PPL公司宣布，他們成功克隆出5只克隆豬，這是人類首次培育出克隆豬。2003年Dolly死亡2001年12月22，美國科學(xué)家經(jīng)188次實(shí)驗(yàn)，培育出世界上第一只克隆貓2003年，美國成功克隆騾，法國克隆出大鼠，意大利克隆出馬克隆狗“斯納皮”（中）和爸爸（左）與媽媽2005年韓國克隆出狗2007年，韓國科研人員宣布成功克隆狼2008年11月，日本科學(xué)家宣布成功克隆了一只已經(jīng)冷凍了16年的老鼠2009年4月14日，迪拜科學(xué)家聲稱成功培育出世界上第一只克隆駱駝。2009年，韓國成功培育出全球首例克隆“熒光狗”2011年，韓國科研人員近日利用“極速”冷凍和解凍卵子的技術(shù)成功克隆了一頭已經(jīng)死亡的牛。2013年，日本科學(xué)家用一滴血克隆出一只老鼠2015年美國第一個(gè)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物大西洋鮭魚上市2015年，韓國和中國的共同研究小組培育出了體格大又幾乎沒有脂肪的“超級(jí)豬”上世紀(jì)60年代，生物學(xué)家童第周對(duì)金魚進(jìn)行細(xì)胞核移殖。這是我國有記錄的第一次動(dòng)物克隆實(shí)驗(yàn)我國克隆技術(shù)的發(fā)展1981年，中科院水生生物所的科學(xué)家用成年鯽魚的腎臟細(xì)胞克隆出一條魚，證明成年魚的體細(xì)胞也可去分化和再程序化，這比用成年體細(xì)胞克隆出的“多利”羊早了15年。但遺憾的是，由于種種原因，中國的克隆魚研究并未獲得國外學(xué)界的重視。1999年，我國第一只體細(xì)胞克隆山羊誕生2000年6月，中國再次成功獲得體細(xì)胞克隆山羊“陽陽”2003年，2月26日，陽陽喜做太姥姥2002年1月18日我國首只本土克隆牛“委委”誕生

中國第一頭體細(xì)胞克隆豬（2005年8月5日）2006年，成功培育出我國首例綠熒光蛋白“轉(zhuǎn)基因”克隆豬。完成轉(zhuǎn)基因克隆奶牛的“再克隆”和冷凍卵母細(xì)胞克隆2007年，國際首例轉(zhuǎn)基因克隆兔在中國上海誕生2009年，獲得世界首批誘導(dǎo)iPS細(xì)胞克隆活體小鼠2013年我國首次成功將克隆豬的肝臟移植到猴子體內(nèi)2014年我國首例純種克隆藏獒在威海順利誕生2015年，通過基因編輯技術(shù)培育出迷你寵物豬三、動(dòng)物生物技術(shù)的前景1、對(duì)人類生活的影響更加準(zhǔn)確的診斷、預(yù)防或治愈傳染病和遺傳疾??；有效地提高作物的產(chǎn)量，獲得具有抗蟲、抗真菌、抗病毒、抗逆境等優(yōu)良性狀的植物；開發(fā)制造可以生產(chǎn)化學(xué)藥物、生物多聚體、氨基酸、酶類和各種食品添加劑的微生物和動(dòng)物細(xì)胞；簡化從環(huán)境中清除污染物和廢棄物的程序。創(chuàng)造帶有更多優(yōu)良性狀的家畜和其他動(dòng)物；

運(yùn)用基因工程技術(shù)，不但可以培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、抗性好的農(nóng)作物及畜、禽新品種，還可以培養(yǎng)出具有特殊用途的動(dòng)、植物。生長快、耐不良環(huán)境、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因魚(中國)乳汁中含有人生長激素的轉(zhuǎn)基因牛(阿根廷)導(dǎo)入貯藏蛋白基因的超級(jí)羊和超級(jí)小鼠導(dǎo)入人基因具特殊用途的豬和小鼠超級(jí)動(dòng)物特殊動(dòng)物獲得供器官移植的純種豬需要：

去掉豬抗原性

移入人抗凝血因子

近交20代約需20年克隆技術(shù)使純種豬培育時(shí)間大為縮短。乳腺生物反應(yīng)器

荷蘭生產(chǎn)促紅細(xì)胞生成素(EPO)的轉(zhuǎn)基因牛

年產(chǎn)值40億美元

英國生產(chǎn)-胰蛋白酶制劑的轉(zhuǎn)基因羊一杯羊奶6000美元

中科院發(fā)育所199