生命科学研究中常用模式生物
模式生物的概念
模式生物的概念
模式生物是指在生命科学研究中被广泛用作模型的生物物种。
这些生物通常具有一些特殊的生物学特征或行为，使其成为研究特定生命现象或过程的理想模型。
模式生物的选择通常基于以下几个因素：
1. 代表性：模式生物的生物学特征或行为应能够代表一类生物或一种生命现象，从而使研究结果具有普适性。
2. 实验便利性：模式生物应易于在实验室中培养和操作，以便进行各种实验研究。
3. 基因组简单：一些模式生物的基因组相对较小且简单，这有助于对基因功能和调控机制的研究。
4. 发育过程：一些模式生物的发育过程相对简单，有助于研究胚胎发育和细胞分化等过程。
5. 遗传学：模式生物的遗传学特征应较为清楚，便于进行遗传学研究和基因操作。
常见的模式生物包括大肠杆菌、酵母、果蝇、线虫、斑马鱼、小鼠等。
这些生物在基因功能、细胞生物学、发育生物学、神经科学等领域的研究中发挥了重要作用。
选择合适的模式生物对于生命科学研究的成功至关重要。
通过对模式生物的研究，可以深入了解生命现象的基本原理，并为人类健康和疾病治疗提供重要的线索和启示。
(高考生物)模式生物
（生物科技行业）模式生物生命研究中的明星——模式生物李璐冰2009044020123河北农业大学生命科学学院生物科学0901班，河北保定071000 摘要：模式生物在现代生命科学研究中有着举足轻重的地位，特别是随着功能基因组计划的开展，数种生物的基因组序列已经获得，模式生物在遗传学、功能基因组学、分子生物学、发育遗传学以及对人类疾病机理模型的研究中被广泛应用。
本文主要以微生物大肠杆菌、植物拟南芥和动物斑马鱼这几种经典的模式生物为例，介绍了模式生物的概况。
关键词：模式生物，功能基因组学，分子生物学，发育遗传学正文：模式生物（Modelorganism）是人们研究生命现象过程中长期和反复作为实验模型的动物、植物和微生物，通过对这些物种的科学研究来揭示某种具有普遍规律的遗传现象，模式生物的种类有很多，如果蝇、小鼠、拟南芥、大肠杆菌等，主要应用于遗传学和发育遗传学早在二十世纪初期，人们就发现，如果把关注的焦点集中在相对简单的生物上，则发育现象难题可以得到部分解答。
因为简单生物的细胞数量少，分布相对单一，更容易进行实验操作，变化也较好观察。
由于生物进化的原因，生物在发育的基本模式方面具有很大的相似性，许多生命活动的方式在不同物种的生物见具有同一性，这是通过模式生物来研究更复杂生物的方法可以有效并成功的基础。
尤其是当在有不同发育特点的生物中发现共同形态形成和变化特征时，发育的普遍原理也就得以建立。
因此对模式生物的研究可以帮助探索和理解生命的一般规律，在生命研究中有着举足轻重的地位。
1987年美国国立卫生院研究所（NationalInstituteofHealth）和美国能源部（DepartmentofEnergy）联合提出了“人类基因组计划（HumanGenomeProject）”,除了对人类基因组的测序，还包括有黑猩猩、小鼠、大鼠和河豚鱼等，以及猪、牛、狗、兔、、鸡、斑马鱼、文昌鱼、海胆、蜜蜂、十几种果蝇、数种线虫、30余种真菌等。
生命科学研究中常用模式生物
生命科学研究中常用模式生物生命科学研究中常用模式生物为题。
模式生物是指在特定领域内用来进行生物学研究的物种，其具有一系列优势，如短生命周期、易于培养、易于操作和遗传变异等。
通过对模式生物的研究，科学家们可以揭示生物进化、发育、疾病等方面的机制，从而推动生命科学的发展。
模式生物在生命科学中发挥着重要的作用。
它们有着独特的特点，可以提供研究所需的条件和方便，使科学家们能够更好地进行实验和观察。
例如，模式生物的短生命周期使得科学家们可以在较短的时间内观察到多代物种的变化，从而可以更好地研究遗传变异和进化过程。
此外，它们的易于培养和操作性也为科学家们提供了便利，使得实验的设计和执行更加容易。
这些优势使得模式生物成为生命科学研究的重要工具。
目前，生命科学研究中常用的模式生物主要包括果蝇（Drosophila melanogaster）、酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、线虫（Caenorhabditis elegans）和拟南芥（Arabidopsis thaliana）等。
这些模式生物在相应领域内被广泛应用，并且已经成为该领域的标准研究对象。
例如，果蝇被广泛用于研究遗传学、发育生物学和神经科学等方面的问题。
酿酒酵母则被用于研究细胞生物学、基因表达和蛋白质合成等方面的问题。
线虫被用于研究发育生物学、神经科学和免疫学等方面的问题。
拟南芥则被用于研究植物生物学、基因功能和植物与环境互作等方面的问题。
这些模式生物在各自领域内具有独特的优势，为研究者们提供了强大的工具和平台。
选择模式生物进行研究不仅可以加快科学研究的进展，还可以为其他领域的研究提供基础和启示。
例如，通过对果蝇的研究，科学家们发现了一些与人类疾病相关的基因，为人类疾病的研究提供了重要线索。
同时，模式生物的研究结果也可以为其他物种的研究提供参考和借鉴。
因此，模式生物的选择和研究对于推动生命科学的发展具有重要意义。
总之，模式生物在生命科学研究中发挥着重要的作用。
常见的模式生物有
常见的模式生物有：［海胆］seaurchin是最早被使用的模式生物，主要用于早期发育生物学(受精,早期胚胎发育）。
1891年,HansDriesh在显微镜下把刚刚完成第一次卵裂的海胆胚胎一分为二,发现分开后的两个细胞各自形成了一个完整幼虫,证明了胚胎具有调整发育的能力.为现代发育生物学奠定了第一块观念里程碑.[黑腹果蝇]fruitfly，Drosophilamelanogaster主要用于遗传和发育研究其特点为:繁殖迅速,染色体巨大,易于进行基因定位.由14个体节构成的躯干完全对称,一套基因控制了这些体节从上到下的发生过程,这套基因普遍存在于从昆虫到人的基因组中，是决定机体左右对称布局形成的最基本因素。
［秀丽隐杆线虫］nematode，Caenorhaditiselegans特点:1)通身透明，长不过1mm2）身体中所有细胞能被逐个盘点并各归其类幼虫:556个体细胞,2个原始生殖细胞成虫:雌雄同体成虫:959个体细胞,2000个生殖细胞雄性成虫(偶见）:1031个体细胞，1000个生殖细胞3）生命周期短,从生到死仅为三天半，使得不间断地观察并追踪每个细胞的演变成为可能4)把线虫浸泡到含有核酸的溶液中可实现基因导入［酵母］特点：1)是单细胞生物，可在基本培养基上生长，可通过改变物理或化学环境完全控制其生长2）在单倍体和二倍体的状态下均可生长，并可在实验条件下控制单倍体和二倍体之间的相互转换,这对其基因功能的研究十分有利3)有将近31%编码蛋白质的基因或ORF与哺乳动物编码蛋白质的基因有高度的同源性[斑马鱼]zebrafish和［非洲爪蟾]southAfricanclawedtoad是目前最常用的两种模式低等脊椎动物斑马鱼特点：1）产卵多,繁殖迅速2）胚胎通体透明,是进行胚胎发育机理和基因组研究的好材料非洲爪蟾特点:1)卵母细胞体积大，数量多,易于显微操作，还可制成具有生物活性的无细胞体系，易于生化分析，在卵母细胞减数分裂机理研究中有重要作用[小鼠］mouse17世纪开始用于解剖学和动物实验，经长期人工饲养选择培育，已育成千余个独立的远交群和近交系,是生物医学研究中广泛使用的模式生物,是当今世界上研究最详尽的哺乳类实验动物。
模式生物在科学研究中的重要作用
模式生物在科学研究中的重要作用张梦姝（生命科学学院生物技术0901班学号2009044010128）摘要：当今，在生命科学及医学的发展中，模式生物发挥着重要作用。
据统计刊登在《Nature Science》和《Cell》等重要杂志上的论文中，80%以上有关生命过程和机理的研究都是通过模式生物来进行的。
世界上公认的用于生命科学研究的常见模式生物有果蝇、线虫、斑马鱼、小鼠、拟南芥等。
由于篇幅有限，本文将以果蝇、线虫、斑马鱼这三种模式生物为例，详细介绍模式生物在科学研究中的重要作用。
关键词：模式生物；科学研究；作用模式生物是科研工整理在无数次的探索中确定的，在生命科学的研究中起着重要作用。
模式生物作为研究材料不仅能回答生命科学研究中最基本的生物学问题，对人类一些疾病的治疗也有借鉴意义。
目前，在重要杂志上刊登的有关生命过程和机理的重大发现，大多都是通过模式生物来进行研究的。
生命科学研究中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。
这7种常用模式生物对生命现象的揭密和人类疾病治疗的探索等都做出了重大贡献。
1 模式生物的概念对某些生物的研究有利于帮助人们理解生命世界发育现象的共同规律和普遍原理，这些生物被称为发育生物学模式生物，简称发育模式生物。
由于进化的原因，细胞在发育的基本模式方面具有相当大的同一性，所以利用较低等的物种来研究发育的共同规律是可行的。
尤其是在不同发育特点的生物中发现共同形态形成和变化的特征时，发育的普遍原理也就得以建立。
基础问题可以在最简单和最容易获得的系统中得以回答，因此对这些生物的研究具有帮助我们理解生命世界一般规律的意义，所以称其为“模式生物”。
2 模式生物在科学研究中的共同优点①生理特征能够代表生物界的某一大类群。
②实验材料容易获得，并易于在实验室内饲养、繁殖，研究维持费用低。
③容易进行实验操作，特别是遗传学分析。
生物学常见模式生物
生物学常见模式生物模式生物生物学家通过对选定的生物物种进行科学研究，用于揭示某种具有普遍规律的生命现象。
此时，这种被选定的生物物种就是模式生物。
比如：孟德尔在揭示生物界遗传规律时选用豌豆作为实验材料，而摩尔根选用果蝇作为实验材料，在他们的研究中，豌豆和果蝇就是研究生物体遗传规律的模式生物。
由于进化的原因，许多生命活动的基本方式在地球上的各种生物物种中是保守的，这是模式生物研究策略能够成功的基本基础。
选择什么样的生物作为模式生物首先依赖于研究者要解决什么科学问题，然后寻找能最有利于解决这个问题的物种。
19世纪末20世纪初，人们就发现，如果把关注的焦点集中在相对简单的生物上则发育现象的难题可以得到部分解答。
因为这些生物更容易被观察和实验操作，因此，除了在遗传学研究外，模式生物研究策略在发育生物学中获得了非常广泛的应用，一些物种被大家公认为优良的模式生物，如线虫、果蝇、非洲爪蟾、蝾螈、小鼠等。
随着人类基因组计划的完成和后基因组研究时代的到来，模式生物研究策略得到了更加的重视；基因的结构和功能可以在其它合适的生物中去研究，同样人类的生理和病理过程也可以选择合适的生物来模拟。
目前在人口与健康领域应用最广的模式生物包括，噬菌体、大肠杆菌、酿酒酵母、秀丽隐杆线虫、海胆、果蝇、斑马鱼、爪蟾和小鼠。
在植物学研究中比较常用的有，拟南芥、水稻等。
随着生命科学研究的发展，还会有新的物种被人们用来作为模式生物。
但它们会有一些基本共同点：1）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；2）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；3）世代短、子代多、遗传背景清楚；4）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。
背景早在20世纪最初的20年中，甚至更早到19世纪，人们就发现，如果把关注的焦点集中在相对简单的生物上则发育的现象难题可以得到部分解答。
因为这些生物的细胞数量更少，分布相对单一，变化也较好观察。
模式生物
模式生物模式生物学就是利用模式生物来研究生物学问题的学科。
由于生物进化的保守性，在某一种生物内的生物过程很可能在高等生物（例如人）中也是类似甚至完全一样的。
最常见的模式生物有：逆转录病毒，大肠杆菌,酵母，秀丽线虫，果蝇，斑马鱼，小鼠等。
此外模式植物包括：拟南芥，水稻等随着科学的发展，模式生物的范围将会不断的扩大，将会有新的物种作为模式生物而被研究，如二穗短柄草就是近年才作为模式生物被众多人所熟知。
但作为模式生物，都会有一些基本的共同点：1）有利于回答研究者关注的问题，生理特征能够代表生物界的某一大类群；2）实验材料容易获得并易于在实验室内饲养和繁殖，研究维持费用低；3）世代短、子代多、遗传背景清楚；4）对人体和环境无害；5）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。
几种模式生物的概况1．大肠杆菌大肠杆菌（Escherichiacoli，E.coli）是寄生于人或其他哺乳动物肠道内的细菌，革兰氏阴性短杆菌，为需氧或兼性厌氧菌，大小0.5×1～3微米，周身鞭毛，能运动，不形成芽孢或荚膜。
在琼脂培养基上形成圆形、光滑、白色的菌落。
由于取材广泛，分裂增殖能力强、发育周期短以及结构简单的特点，已作为一种重要的模式生物，在近代生命科学研究尤其是在分子遗传学及生物工程领域起着尤为重要的作用。
大肠杆菌作为生物工程菌的应用①通过研究，发现在大肠杆菌内有多种酶：RNA聚合酶、DNA聚合酶、ＤＮＡ连接酶、限制性内切酶等，可以作为生物工程酶的来源；②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，而大肠杆菌菌体内有这种质粒，因而大肠杆菌是基因工程中质粒载体的重要来源；③ＤＮＡ重组技术，是将外源目的基因转入某种质粒载体，然后通过载体转入受体细胞，之后受体细胞大量增殖形成无数“克隆”，即大肠杆菌不仅可以提供载体，也同时可以作为分子克隆中的受体。
２. 拟南芥拟南芥（Arabidopsis thaliana）属十字花科，与白菜、油菜、甘蓝等经济作物同属一科。
几种重要模式动物的研究简史
ｎｍ ｔ ｅ 是一种类似于蛔虫 的微 型低等 动物 ， 大多 ｅ ａ ｄ） ｏ 绝 数雌雄 同体 ， 个别为雄 性。 秀丽隐杆 线虫 的体 细胞 数
量少 ， 只有不足 ２ ０ 个 ， 色体也 只有 ６对 ， ００ 染 这就使 追
踪每 一个 细胞 的演变 成 为可能 … 。即便是 在 一８ ％ ０ 的冰箱或液 氮 中， 种 动 物仍 然 能 够保 持 生命 活 性。 这 这些 特点使得 秀丽 隐杆线虫在 当今 的生 命科学研究 中
突变体筛选 、 因定位等遗传操作方 法 ， 秀丽 隐杆线 基 为
虫作 为模式 生物进 行 个体 发育 的遗 传研 究 奠定 了基
础。
的受精和发育问题。１３ ９ ４年 ， 国《自然》 英 杂志发表 了
霍格本（ ｏｂｎ 教 授小 组 和 另外 一 家南 非 实验 室 的 Ｈ ｇｅ ） 论文 ， 报告 了给非洲爪 蟾注 射激 素可 以随时诱 导排 卵 的现象。这 一发现在很 大程 度上解 决了实验材料 的来
式 生物 ， 在早期 发育生 物学 中用来 研究 动物 的受精 和 早期胚 胎发育 。１７ ８ ５年 ， 国生物 学家 Ｏ ｃｒＨ ｒｗｇ 德 ｓｅ ｅ ｉｉ ｔ （ ８９～１２ ） １４ ９ ２ 开始 以海胆为材料研究受精过程 中细胞 核 的作用 ， 他鉴别 出了第二极体 ， 并观察 到 了卵细胞 内 这些姊妹 细胞 的细胞 核 。在那 段 时期 ， 胆成 为 了最 海 重要 的实验动 物。１９ ８ １年 ， ａｓＤｉ ｈ在显微镜 下把 Ｈ ｎ ｒ ｓ ｅ 刚刚完成第一 次卵裂 的海胆 胚胎 一分 为二 ， 到的两 得 个子细胞各 自形成 了一个完整 的海胆 幼虫 。这个实验 证 明了胚胎具有 调整 发育 的能力 ， 为现代 发育 生物学 奠定 了第一块 观念里 程碑 。他 的实 验表 明 ， 生物 并非
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
生命科学研究中常用模式生物
生命科学研究中，模式生物是指研究中常用的一些物种，它们具备生物学研究所需的优点和特征，例如生长速度快、生命周期短、实验条件易于控制、遗传变异小等。
这些物种广泛分布于生物界不同的门、纲、目、种等级别之下，包括细胞、组织、器官和整个个体等层次，涵盖了生命科学的各个领域，成为生物学研究中的重要工具和突破口。
下面列举几种常见的模式生物。
1. 酵母菌（Saccharomyces cerevisiae）
酵母菌是一种真菌，是生物制造酒、发酵面包等饮食品
的重要材料之一，由于其在生命科学研究中的应用广泛，成为了模式生物的代表之一。
酵母菌具有生长速度快、细胞结构简单、基因与人类保守程度高等优点，是研究基因功能、基因表达和细胞周期等生命科学问题的理想模型。
目前，酵母菌已成为遗传学、细胞生物学、分子生物学研究中的重要工具，在人类遗传疾病研究中也有着广泛的应用。
2. 拟南芥（Arabidopsis thaliana）
拟南芥是一种小型花草，是植物遗传学和发育生物学的
经典模式生物。
它具有生命周期短、遗传变异小、基因组规模小等特点，同时具备发育过程完整、花草特征鲜明等优点，是研究植物系统生物学、基因表达、发育调控和代谢调节等方面的良好模型。
通过拟南芥的基因克隆、表达及遗传变异等研究，已经取得了一些重要进展，并在植物基因研究、转基因技术、抗逆性育种等方面有着广泛的应用。
3. 果蝇（Drosophila melanogaster）
果蝇是小型昆虫之一，是生命科学研究中的著名模式生物之一。
它具有短寿命、繁殖能力高、体积小、适应各种实验条件等优点，是研究生物发育、遗传学、神经科学和行为学等方面的常用模型。
在果蝇体内，有大量基因表达分析和基因功能研究的数据可供使用，基因与功能关系的系统知识图谱呈现出极其丰富的信息，有助于我们更好地理解生命科学的基本问题。
4. 斑马鱼（Danio rerio）
斑马鱼是一种水生动物，同时也是一种非常重要的模式生物。
它的优点包括生长速度快、生命周期短、透明度高等，是研究病理学、发育生物学、分子遗传学等方面的重要模型。
斑马鱼的优点在于能够通过直接观察鱼胚发育过程，深入理解现象背后产生的原因。
此外，斑马鱼在分子遗传学研究中也有相当程度的应用，对于人类基因的功能研究和疾病防治探索有着十分重要的作用。
5. 小鼠（Mus musculus）
小鼠是哺乳动物之一，也是生命科学研究中的重要模式生物。
小鼠比人类更为易于繁殖，其基因组结构与人类基因组的相似程度约为85%，因此能够为人类疾病的研究提供更加精细和可靠的实验模型。
此外，小鼠在生殖生物学、神经科学、药理学等方面的研究也有着广泛的应用，已成为生命科学研究的重要工具之一。
总之，以上列举的几种模式生物都有其独特的优点和特征，在生命科学研究中有着不可替代的重要作用。
研究人员利用这些生物为模型，深入分析其生物学特点和基因功能，有助
于我们更好地了解生命现象的本质，为未来的生命科学研究提供坚实的基础。