Model Organism

L/O/G/O

模式生物

生物科学 07 级郭莉

主要内容 1

模式生物的含义

2 模式生物的特点 3 常见的模式生 物

模式生物的含义 模式生物 : 生物学家在研究生命活动的基本规律 和人类自身生理病理的过程中，为了研 究的方便和可行，常常选用一些特定的 物种或者有别于研究主体的生物，这些 被选用的生物称为模式生物 。

模式生物的特点 (1) 生理特征能够代表生物界的 某一大类群 ; (2) 容易获得并易于在实验室内 饲养繁殖 ; (3) 容易进行实验操作 , 特别是遗 传学分析 .

常见的模式生物 最常见的模式动物有：果蝇, 斑马鱼, 小鼠, 非洲爪蟾, 秀丽线虫, 海兔, 海胆 , 鲎, 鸡 ( 鸡胚), 家蚕 模式微生物有 : 大肠杆菌 , 酵母菌 , 逆转录病毒 , 四膜虫 模式植物包括：拟南芥, 豌豆 ,

小鼠 (Mouse) 研究思路 :

在哺乳 类实验动物中，由于小 鼠体小，饲养管理方便 ，易于控制，生产繁殖 快，研究最深，有明确 的质量控制标准，已拥 有大量的近交系、突变 系和封闭群，因此在各 种实验研究中，用量最 大，用途最多。

常用小鼠品系 • 供研究肿瘤常用的品系： A 、 AKR 、 BALB/C 、 RF 、 SWR 、 C3H 、 C57BL 、 C58 、 C57BR 等品系； • 生理学研究上常用的品系： A 、 BALB/C 、 SWR 、 C3H 、 C57BL 、 C5 7BR 等品系； • 研究辐射损伤常用的品系： RF 、 SJL 、 C3H 、 C57BL 等品系； • 遗传学上常用的品系： C57BL 等品系； • 免疫研究上常用的品系： C3H 、 C57BL 、 DBA/2 、 BALB/C 等品系

相关研究 相关实验和试验

科研价值

安全性和毒性试验

常选用小鼠进行食品、化妆品、药物、化工产品等的安 全性试验，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。

药物的筛选

筛选实验多半从小鼠做起，筛选各种药物对疾病有无防 治作用，通过筛选获得每个药物的疗效效果后，再用其 他动物进一步肯定。

免疫学研究

各种免疫缺陷小鼠，如纯系新西兰黑色小鼠 (NZ 有自身 免疫性溶血性贫血， AKR/N 品系小鼠有补体 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。

遗传性疾病研究

小鼠有多种品系，有些有自发性遗传病，如小鼠黑色素 病，白化病，家族性肥胖，遗传性贫血等，与人发病相 似，可被用做人类遗传性疾病的动物模型。

老年学研究

小鼠的寿命短，传代时间短，使他们在老年学研究中极 为有用。很多抗衰老药物的研究可在小鼠上进行

小鼠 大鼠 小鼠（ mouse ），学名： mus musculus, 在生物分类 学上属脊椎 动 物 门 、哺乳 动 物纲、啮齿目、鼠科、鼷鼠 属、小家鼠 。 大鼠（ rat ）学名 Rattus norvegicus, 在生物分类学上 属脊椎动物门、哺乳动物纲 、 啮齿 目 、 鼠 科 、 家 鼠 属 、 褐家鼠种。 大鼠与 小鼠均是常用的模式生 物。

果蝇 (Vinegar fly) 研究思路：果蝇具有生 活周期短、容易饲养 、繁殖力强、染色体 数目少而易于观察等 特点，因而是遗传学 研究的最佳材料，是 十分活跃的模型生物 。

果蝇的 “贡献 ”

研究趋向 用果蝇做的遗传学研究，证据确凿地表明 基因存在于染色体上，发现了伴性遗传和连 锁与交换规律。但随着遗传学研究推进到一 个新层次 ，果蝇已不是合适的实验材料了 ，取代果蝇地位的是结构非常简单的微生物 ：霉菌、细菌、病毒。遗传学由此逐渐进入 了分子遗传学阶段，果绳在遗传学研究中的 历史作用已经完成。但是，果蝇又开始在基 因 - 神经 - 行为的研究中发挥作用。

非洲爪蟾 (Xenopus laevis)

生物 特性 非洲爪蟾的卵母细 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 数分裂机理研究中具有不可替代 的作用。

非洲爪蟾的卵 胞

非洲爪蟾的胚胎 非 洲 爪 蟾 的 胚 胎

（引自美国科罗拉多州科罗拉多大学 - 巨石城分校摄影作 品）

非洲爪蟾 一

非洲爪蟾 二

非洲爪蟾 三

非洲爪蟾 四

研究贡献 非洲爪蟾的卵子和胚胎个体较大，很 方便进行实验胚胎学研究，如显微注射 、胚胎切割和移植等。克隆动物最早是 在非洲爪蟾中获得成功的。 相关研究主要在： 1. 细胞分裂与细胞周期调控的研究 2. 构建卵母细胞表达系统 3. 发育遗传学研究

缺点 虽然非洲爪蟾作为动物模型有很 多优点，但是它很难进行遗传学研 究。 这 主要是由于其生命周期 过 长 ---- 幼体要生长 1 到 2 年 才 能 达 到性成熟。同时 ， 是它 源四倍 体 异 ， 多数基因存在四个拷贝，很难进行 遗传突变实验。

斑马鱼 (Danio rerio)

生物 特征

斑马鱼具有繁殖能力强 、体外受精和发育、胚胎 透明、性成熟周期短、个 体小易养殖等。

斑马鱼的胚胎

身体透明的斑马鱼

研究癌变的良好材 料

斑马鱼的胚胎发育图

人类疾病起因方面的研 究 一、 癌症起因 　　斑马鱼在癌症研究方面是一个非常有价值 的模型。它们能象人类一样患癌症，而且遗传 背景相对简单。

人类疾病起因方面的研 究 二、先天性缺陷 　　由于人和斑马鱼的基因及发育机制 相似，近年来斑马鱼已成为研究动物胚 胎发育的优良材料。因此，在此方面的 研究为将来揭示人的出生缺陷之谜提供 了新思路。

神经科学行为学研究 一 . 视觉行为学 二 . 听觉行为学 三 . 嗅觉行为学 四 . 运动行为学

研究趋势 在国际上，斑马鱼模式生物的使用正 逐渐拓展和深入到生命体的多种系统， 例如，神经系统、免疫系统、心血管系 统、生殖系统等的发育、功能和疾病， 例如，神经退行性疾病、遗传性心血管 疾病、糖尿病等的研究中，并已应用于 小分子化合物的大规模新药筛选。

四膜

金鱼草

拟南芥

海胆

海兔

鲎 (hòu )

秀丽隐杆线虫

鸡胚

家蚕

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