细胞生物学--浅谈模式生1

1、细胞生物学-浅谈模式生1浅谈模式生物摘要：模式生物已经在现代生命科学基础研究中具有举足轻重的地位。 尤其是在最近几年，这些的基因组测序相继完成，在这些基因组信息的基 础上，以这模式牛物为研究对象的重大科学发现层出不穷.随着人类全基 因组测序工作的完成，对人的研究也已经进入了 “后基因组时代”，在后 基因组时代，对这些处于生物演化不同阶段的模式生物体的研究是认识人 类基因结构与功能所不可缺少的；同时，要想在整个基因组的规模上了解 基因组和蛋白质组的功能意义，包括基因组的表达与调控、基因组的多样 化和进化规律以及基因及其产物在生物体牛长、发育、分化、行为、老化 和治病过程中的作用机制，都必须充分加

2、强对不同种类模式生物的综合研 究以及发展新的模式生物.关键词：模式生物 小鼠 遗传学基因组理想的研究系统往往是试验成功的关键，现代细胞生物学乃至生物科 学的研究发展，在很大程度上取决于合适的生物材料，这些材料被叫作模 式生物。目前常见的模式生物有真菌中的酵母，原核生物中的大肠杆菌， 低等无脊椎动物中的线虫，昆虫纲的果蝇，鱼纲的斑马鱼，哺乳纲的小鼠 以及植物中的拟南芥等，它们对生命现象的揭秘和人类疾病治疗的探索等 都做出了巨大的贡献。通过对它们的优势、发展前景等的了解，我们可以 更深刻的了解到模式牛物在科学研究中的重要作用以及推动牛命科学研 究及医学进步的不可替代的巨大潜力。模式生物具有许多共同

3、的特征，如形体相对较小，在实验室内易于培养和繁殖，世代周期短，形态结构相对比较简单，繁殖系数高（后代数量 众多）等，而且通常情况下它的基因组会比较小。前两点是出于实验室空 间考虑，而世代周期短是出于研究时间的考虑；形态结构的简单性能够减 少特有生命现象的干扰，以便使人们更专注于生物遗传发育的基本规律。 除了在遗传学研究外，模式生物研究策略在发育牛物学中获得了非常广泛 的应用，以以下几种模式生物为例：模式生物大肠杆菌1. 生物学分类细菌界、变形菌门、y 变形菌纲、肠杆菌冃、肠杆菌科埃希氏菌属、 大肠杆菌种2. 生物学特征1. 大肠杆菌是细菌，属于原核生物；具有由肽聚糖组成的细胞壁，只 含冇核糖体

4、简单的细胞器，没冇细胞核冇拟核；细胞质中的质粒常用作基 因工程中的运载体。2. 人肠杆菌的代谢类型是异养兼性厌氧型。3. 人体与大肠杆菌的关系：大肠杆菌是人和许多动物肠道中最主要 且数量最多的一种细菌。主要生活在大肠内。在不致病的情况下（止常状 况下），可认为是互利共生；在致病的情况下，可认为是寄生。3大肠杆 菌的应用1. 大肠杆菌用于基因突变研究突变型生物体在研究基因及蛋白质的 性质的过程中扮演着重要角色。常见的大肠杆菌突变型大体有两种类型：合成代谢功能的突变型：它是指在某些外界作用条件下，基因组中部分 基因发生突变时，有些生化反应就不会正常进行，因而使某些代谢失衡， 菌体也不会在基本培养基

5、上存活，这种突变多为条件致死突变。这种突变 型的产牛，主要用于研究该突变基因的具体功能,对其进行准确定位。分解代谢功能的突变型：它能把复杂的糖类转化为简单糖类，这些 降解功能是细菌体一系列酶的产生所致。而当决定该酶合成的基因发生突 变后，就产生了相应的突变型。运用这种方法，人们可用一定的选择培养 基对突变型进行筛选，然后与野生型大肠杆菌基因组相对照，可得该突变 基因的相应碱基顺序，从而为人们更好地了解某些基因的位置及功能奠定 了基础。2. 大肠杆菌与原核生物基因表达调控的研究在物体长期进化过程中，经历了从原核到真核的进化过程。最简单的 原核生物在不同的细胞周期需要不同的基因产物，同时也需要不断

6、地调控 各种基因的表达活性，以适应千变万化的环境条件。大肠杆菌作为一种结 构简单、取材广泛以及培养较方便的原核微生物，早在40多年前，法国科 学家jacob和monod通过对不同大肠杆菌乳糖代谢突变型的调控基因作用 的研究/也们发现在大肠杆菌中有3种酶基因一起被表达，分别为半乳糖 昔酶、透性酶和酰基转移酶基因，在此z前有一段dna序列为基因表达的 调控序列，它包括阻遏物基因、启动基因和操纵基因。阻遏物与操纵基因 结合而阻止结构基因表达；当诱导物与阻遏物结合后，就启动结构基因表 达。这几个基因和一套表达的调控序列称为操纵子。这可以说是最早研究 蛋白质表达的最简单的调控系统。3. 基因工程中的质粒

7、载体的重要来源质粒是把外源基因导入受体细胞使之得以复制和表达的载体。从20 世纪70年代基因工程诞生以来，科学家己通过实践从大肠杆菌屮筛选出 了多种性质优良的载体。另外科学家们还根据具体需要改建了多种类型的 优良载体，并已应用于科研实践中，收效明显。如：中科院遗传所把带有固 氮基因的质粒prd1从大肠2杆菌(k12jc5564)转移到无固氮能力水稻根系菌4502y屮，表现岀了很 强的固氮能力。4. 分子克隆中的受体基因工程也称为dna重组技术，它是将外源0的基因转入某种质粒载 体，然后，通过载体转入受体细胞，然后受体细胞大量增殖形成无数克隆。模式生物小鼠1. 生物学分类小鼠在生物分类学上属脊椎

8、动物门、哺乳动物纲、啮齿目、鼠科、緜 鼠属、小家鼠种。2. 生物学特征小鼠面部尖突，嘴脸前部有长长的触手，耳耸立呈半圆形，眼大鲜红， 牛有较长的尾。成熟时体长小于15.5cm,体重雌性为18-40克，雄性为20-49克，双子宫型，胸部有3对乳头，鼠蹊部有2对乳头，有胆囊，胃 容量小，肠内能合成维生素c,小鼠的染色体为20对，寿命23年。繁 殖能力强，小鼠67周龄时性成熟，雌性35-50 h龄，雄性4560日 龄；体成熟雌性为6575日龄，雄性为7080日龄；性周期为45天， 妊娠期为19-21天；哺乳期为2022天；特别有产后发情便于繁殖的特 点，一次排卵10-23个（视品种而定），每胎产仔数

9、为815头，一年产 仔胎数610胎，属全年、多发情性动物，繁殖率很高，牛育期为一年。 小鼠的体温38 （3739） °c,呼吸频率163 （84230）次/分，心跳频率625 （470780）次/分，耗氧量1530mm2/g活体重，通气量24 （1136） ml/分，潮气量 0.15（0.090.23）ml,收缩压 113 （95125） mmhg、舒张 压81 （6790）mmhg,红细胞总数 9.3（7.712.5）百万/mm3,血红蛋白 14.8（1019）g/100ml,白细胞总数8.0（612）千/mm3,总蛋白48（425.5）g%。3. 小鼠的应用领域安全性和毒性试验常

10、选用小鼠进行食品、化妆品、药物化工产品等的安全新实验，急性、 亚急性、慢性、毒性试验，还可做致畸、致癌致突变试验，半数致死量测 定等。免疫学研究各种免疫缺陷小鼠，如纯系新西兰黑色小鼠（nzb）有自身免疫性溶 血性贫血，akr/n品系小鼠又补体c5缺损，cba/n小鼠无b细胞的免疫缺 陷等，都是研究免疫机理和免疫缺陷病的良好实验动物。微生物寄生虫病学研小鼠对多种病原体有敏感性，尤其是在病毒学研究屮应用更大。适合 于研究血吸虫、疟疾、锥虫、流行感冒脑炎、狂犬病、脊髓灰质炎、淋巴 脉络从脑膜炎、支原体、巴氏杆菌和沙门氏菌等。肿瘤白血病研究小鼠肿瘤发病率高，近交系组织相容性好，肿瘤移植较易牛长，因此

11、应用广泛。可用小鼠自发性肿瘤筛选抗肿瘤药物。可诱发各种肿瘤，做成 肿瘤模型，进行肿瘤病因学发病学研究。近交系小鼠有些属于高癌系，有 些属于低癌系，对研究肿瘤发生，比较方便而有利。生物效应测定和药物效价比较广泛用于血清、疫苗等牛物制品的鉴定，进行生物效应实验和各种药 物效价测定。药物的筛选筛选试验多半从小鼠做起，筛选各种药物对疾病冇无防止作用，通过 筛选获得每个药物的疗效效果后，再用其他动物进一步计划生育研究小鼠有规律的发情周期、排卵，妊陈有明显指标，易于检测，价格便 宜，常用来做抗生育、抗着床、抗早孕、抗排卵实验，很适宜进行避孕药 研究。一一镇咳药研究小鼠有咳嗽反应，可利用这一特点研究镇咳药物，成为必选实验动物。 遗传性疾病研究小鼠有多种品系，有些有自发