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模式生物小结

第一篇：模式生物小结模式生物摘要：模式生物的研究对于生命科学的发展具有重大意义，是探索生物起源奥秘、治疗疑难杂症以及解密奇特生命现象的重要手段。模式生物（modelorganism）能够代表一类生物的基本特点，结构相对简单并易于进行试验操作，因此普遍用于遗传学、发育生物学、生理学和分子细胞学等方面的研究。其普遍特点是如：有利于回答研究者关注的问题，能够代表生物界的某一大类群；对人体和环境无害，容易获得并易于在实验室内饲养和繁殖；世代短、子代多、遗传背景清楚；容易进行实验操作，特别是具有遗传操作的手段和表型分析的方法等.不同的模式生物由于其各自的遗传生长特点及其在进化过程中的地位，而又具有各自独特的特点.下文主要介绍了酵母、斑马鱼、小鼠这三种模式生物，让我们一起来了解了解这些模式生物的特点及研究优势。关键词：模式生物酵母斑马鱼小鼠1.酵母在各种模式生物中,酵母是最早被认识、研究得最深入的真核生物之一,也是分子生物学研究的常用模式物种。酵母与其它真核生物相比，它们的基因组较小（约12Mb），基因数目也比较少（约5885）。与大肠杆菌类似，它们可以在实验室里快速繁殖，在理想条件下，每次细胞分裂大约90min，可以从单个细胞繁殖成克隆群体.酵母作为模式实验系统最重要的优点是，酵母细胞不仅简单，而且具有所有真核生物细胞的主要特征，如含有一个独立的细胞核、多条线性染色体包装成染色质、细胞质包含了全部的细胞器（如线粒体）和具有细胞骨架结构（如肌动纤维蛋白）等。在酵母系统中，单倍体和双倍体细胞的存在促进了酵母的遗传分析。酵母在单倍体和二倍体的状态下均能生长，并能在实验条件下较为方便地控制单倍体和二倍体之间的相互转换，这种转换是通过交配（单倍体到双倍体）和孢子生成（双倍体到单倍体）来实现的，这对其基因功能的研究十分有利。例如，0要想知道一个特定的基因是否是细胞生长所必需的，可以在单倍体里敲除这个基因，单倍体细胞只能承受非必需基因的敲除。在酵母中容易对其基因组做精确的人为突变，当把末端与基因组的任何一个特定区域同源的线性DNA引入到酵母细胞中，酵母基因组就会发生非常高的同源重组，导致目标染色体序列被所用的目的染色体片段所取代。如精确地删除整个基因的编码区、改变单个特定的密码子，甚至改变启动子中一个特定的碱基对，这使得研究基因或其调控序列的功能等具体问题变得比较容易。目前已发展了一些非常有效的技术使得酵母基因组中的任何一个基因均能被突变的等位基因取代甚至完全缺失。因此,酵母作为一种模式生物已广泛应用于表观遗传学研究。近几年来以酵母为模式生物研究DNA损伤修复过程和异染色质形成机制已经取得了长足的进展,揭示了基本的生命现象,为表观遗传学研究生物体维持基因组稳定性机制提供了良好的启示和理论基础。这些已报道的研究主要集中于组蛋白修饰领域,涉及到两大方面:一是建立一个稳定的染色质环境,通过修饰划分常染色质和异染色质的不同区域;二是统筹与DNA相关的生物功能,包括基因的表达调控、DNA损伤修复、染色质浓缩等过程。另外，酵母细胞由于凋亡过程的保守性及其作为分子生物学模式物种的先天优势，成为凋亡研究新的模式生物。目前该领域发展迅速，酵母已被用于研究多种凋亡相关的重大疾病。不可否认的是，酵母并不是哺乳动物细胞凋亡的完整拷贝，因此酵母细胞作为模式菌株仍存在一些瓶颈问题。目前认为，酵母缺乏某些动物细胞凋亡的重要调控因子。解决这一问题需要加强对酵母细胞凋亡的研究，同时寻找其他进化稍高等的物种作为补充。酵母作为细胞凋亡模式生物还有很大空间。酵母可用于解释不同凋亡途径间的复杂层次以及凋亡执行过程中尚未揭示的下游事件，如染色质修饰、凝缩与细胞死亡三者之间的关系等。酵母也可用于揭示细胞周期与凋亡之间的平衡与联系。此外，动物细胞凋亡相关的死亡形式自嗜(autophage)对于抑制细胞癌变非常重要。因此随着酵母中发现自嗜基因，酵母对于研究自嗜与凋亡通路之间的关系也应当有所贡献。我们有理由相信，细胞凋亡的酵母模型将在未来10年内取得更丰硕的成果。2.斑马鱼作为模式生物，斑马鱼（Daniorerio）不仅有脊椎生物的一般特点，而且具备诸多技术优势：饲养简单、成本较低、繁殖力强、胚胎透明、个体较小、时代时间短、遗传信息丰富、拥有大量实验室突变系、可进行正向和反向遗传分析等。斑马鱼个体较小，可以在较小的空间里繁殖高密度的种群，利于节省试验成本。时代时间较短，仅3-4个月，有助于长期的遗传学研究。实验室条件下，斑马鱼可常年产卵，允许连续大规模繁殖后代。通常，雌性每周可产卵一次，每次产卵50-200枚。胚胎发育快，受精后24h（hpf）身体成型，大部分器官96hpf内发育完全。斑马鱼胚胎个体小，可在微孔反应板上培养；与哺乳动物胚胎在子宫内发育的情况不同，斑马鱼是体外发育，便于人