中国人民解放军陆军军医大学（第三军医大学）：《生物科学综合》课程教学课件_03 Developmental biology Model Animals 模式生物概述 果蝇、线虫与斑马鱼

已军国大学到 DEPARTMENT OF BASICAL MEDICINE THIRD MIEITARY MEDICAL UNIVERSITY Developmental biology Model Animals 果蝇、线虫与斑马鱼 张吉强教授博士 神经生物学教研室Te:752223 azhangjgtmmu@yahoo.com

1 Developmental biology Model Animals 果蝇、线虫与斑马鱼 张吉强 教授/博士 神经生物学教研室 Tel: 752223  zhangjqtmmu@yahoo.com

Model animals 模式生物:进化上比较低级、结构上相对简单、体外容易 观察,其生理特征能够代表生物界某一大类群的生物 帮助我们理解复杂生命世界的一般规律 特点 生理特征能够代表生物界某一大类群 2.体外发育、生活周期短,容易获得并易于饲养、繁殖 3.操作简便,易于进行遗传学改造和分析 4.结构简单,细胞数量少,基因组相对于人的基因组小

2 模式生物：进化上比较低级、结构上相对简单、体外容易 观察，其生理特征能够代表生物界某一大类群的生物 帮助我们理解复杂生命世界的一般规律 特点: 1. 生理特征能够代表生物界某一大类群 2. 体外发育、生活周期短，容易获得并易于饲养、繁殖 3. 操作简便，易于进行遗传学改造和分析 4. 结构简单，细胞数量少，基因组相对于人的基因组小 Model animals

Why model animals? 实验动物在生命活动中的生理和病理过程,与人类或异种动物 都有很多相似之处,并可互为参照。许多疾病研究不能直接在人 体上进行,模式生物尤其是和人类最相似的小鼠已成为研究人类 多种疾病分子机制不可替代的工具。 生物医学主要杂志60%以上的研究成果来源于模式生物研究。 为了实验更科学、准确和重复性好,把需要研究的生理或病理 活动相对稳定地显现在标准化的实验动物身上,供实验研究之用。 这些标准化的实验动物即为模式动物

3 实验动物在生命活动中的生理和病理过程, 与人类或异种动物 都有很多相似之处, 并可互为参照。许多疾病研究不能直接在人 体上进行，模式生物尤其是和人类最相似的小鼠已成为研究人类 多种疾病分子机制不可替代的工具。 生物医学主要杂志60％以上的研究成果来源于模式生物研究。 为了实验更科学、准确和重复性好, 把需要研究的生理或病理 活动相对稳定地显现在标准化的实验动物身上,供实验研究之用。 这些标准化的实验动物即为模式动物。 Why model animals?

最重要的模式生物 原核生物:大肠杆菌 真核生物(单细胞):酵母 无脊椎动物:线虫 Caenorhabditis elegans、 果蝇 Drosophila melanogaster、海胆 脊椎动物:爪蟾 Xenopus laevis、小鼠/大鼠、猴 鱼类:斑马鱼 Zebrafish、河豚 植物:拟南芥4 rabidopsis thalian、玉米、豌豆

4 最重要的模式生物 原核生物：大肠杆菌 真核生物（单细胞）：酵母 无脊椎动物：线虫 Caenorhabditis elegans、 果蝇 Drosophila melanogaster、海胆 脊椎动物：爪蟾Xenopus laevis、小鼠/大鼠、猴 鱼类：斑马鱼Zebrafish、河豚 植物：拟南芥Arabidopsis thaliana 、玉米、豌豆

秀丽隐杆线虫:发育研究;RNA机制研究。19万个基因;特点: 1.通身透明,长不过1mm,所有细胞能被逐个盘点并各归其类 2.生命周期短(3.5d),可不间断观察并追踪每个细胞的演变 3.把线虫浸泡到含有核酸的溶液中可实现基因导入 黑腹果蝇:主要用于遗传和发育研究;1.3万个基因;特点: 1.繁殖迅速(7-10d), 2.饲养简单,观测容易, 3.易于进行基因敲除和定位等 斑马鱼:脊椎动物中的“果蝇”,特点: 1.个小,繁殖力强,生长速度快体外受精和发育胚胎透明,易养殖 2.内脏器官、血液、神经中枢和视觉系统在分子水平上与人类 相似程度达85%

5 秀丽隐杆线虫：发育研究；RNAi机制研究。1.9万个基因；特点: 1. 通身透明, 长不过1mm，所有细胞能被逐个盘点并各归其类 2. 生命周期短(3.5d), 可不间断观察并追踪每个细胞的演变 3. 把线虫浸泡到含有核酸的溶液中可实现基因导入 黑腹果蝇：主要用于遗传和发育研究；1.3万个基因；特点: 1. 繁殖迅速(7-10d), 2. 饲养简单, 观测容易, 3. 易于进行基因敲除和定位等 斑马鱼：脊椎动物中的“果蝇” ，特点: 1. 个小,繁殖力强,生长速度快,体外受精和发育,胚胎透明,易养殖 2. 内脏器官、血液、神经中枢和视觉系统在分子水平上与人类 相似程度达85%

酿酒酵母:研究真核生物生命现象的首选工具;6000个基因; 1.最简单的真核单细胞生物,可在基本培养基上生长,生长可 完全控制 2.在单倍体和二倍体的状态下均可生长,可在实验条件下控 制单倍体和二倍体之间的相互转换,这对其基因功能研究 十分有利 3.近31%编码蛋白质的基因或ORF与哺乳动物编码蛋白质 的基因高度同源 小鼠:生物医学研究中广泛使用的模式生物;3万个基因; ◆17世纪开始用于解剖学和动物实验 是当今研究最详尽的哺乳类实验动物 ◆80%的基因与人类基因相同/同源

6 酿酒酵母：研究真核生物生命现象的首选工具；6000个基因； 1. 最简单的真核单细胞生物,可在基本培养基上生长,生长可 完全控制 2. 在单倍体和二倍体的状态下均可生长,可在实验条件下控 制单倍体和二倍体之间的相互转换,这对其基因功能研究 十分有利 3. 近31%编码蛋白质的基因或ORF与哺乳动物编码蛋白质 的基因高度同源 小鼠：生物医学研究中广泛使用的模式生物；3万个基因； ◆ 17世纪开始用于解剖学和动物实验 ◆ 是当今研究最详尽的哺乳类实验动物 ◆ 80％的基因与人类基因相同/同源

已军国大学到 DEPARTMENT OF BASICAL MEDICINE THIRD MIEITARY MEDICAL UNIVERSITY 生命科学的功臣—果蝇 、苍蝇之王-(黑腹)果蝇

7 一 、苍蝇之王-(黑腹)果蝇 生命科学的功臣——果蝇

(一)概况 黑腹果蝇( Drosophila):节肢动物门,昆虫纲,双翅目,果蝇科, 果蝇属。广泛存在于温带及热带 至少有1000个以上的物种。大部分以腐烂的水果或植物体为食,少 部分则只取用真菌、树液或花粉为其食物,因此在人类的栖息地 内如果园、菜市场等地区内皆可见其踪迹 特点:生活史短,易饲养,繁殖快,染色体少,突变型多,个体小 遗传学上的重要的实验材料,也是重要的实验模型。许多人类 的基因在果蝇也有,甚至功能可以互通;与人类在身体发育、 神经退变、肿瘤形成等的调控机制都有非常多的相通。2000 年3月完成了果蝇基因组测序,有13601个基因

8 黑腹果蝇(Drosophila ):节肢动物门，昆虫纲，双翅目，果蝇科， 果蝇属。广泛存在于温带及热带 至少有1000个以上的物种。大部分以腐烂的水果或植物体为食，少 部分则只取用真菌、树液或花粉为其食物，因此在人类的栖息地 内如果园、菜市场等地区内皆可见其踪迹 特点：生活史短，易饲养，繁殖快，染色体少，突变型多，个体小 遗传学上的重要的实验材料，也是重要的实验模型。许多人类 的基因在果蝇也有，甚至功能可以互通；与人类在身体发育、 神经退变、肿瘤形成等的调控机制都有非常多的相通。2000 年3月完成了果蝇基因组测序，有13 601个基因。 （一）概况

辨别雌雄:腹部体节数目 雌果蝇6节,腹部底部为产卵管;雄果蝇4节,腹部底部为交尾器 野生型:翅膀有横隔脉;眼睛颜色为砖红色,饱满圆形

9 辨别雌雄：腹部体节数目 雌果蝇6节，腹部底部为产卵管；雄果蝇4节，腹部底部为交尾器 野生型：翅膀有横隔脉；眼睛颜色为砖红色，饱满圆形

(二)作为模式生物的优点: 1.生命周期短在实验室条件下,一般12d就可完成 次世代交替 2.个体小成虫的长度仅为2mm,给予很少一点适宜食 物在实验室就能饲养一大群 3.易于诱变具有几十个易于诱变分析的遗传特征, 并保持有大量的突变体 4.染色体数量少有比较简单的染色体组成,只有4对 共8条染色体 10

10 （二）作为模式生物的优点： 1. 生命周期短 在实验室条件下，一般12d就可完成一 次世代交替 2. 个体小 成虫的长度仅为2mm，给予很少一点适宜食 物在实验室就能饲养一大群 3. 易于诱变 具有几十个易于诱变分析的遗传特征， 并保持有大量的突变体 4. 染色体数量少 有比较简单的染色体组成，只有4对 共8条染色体