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模式生物概论及基因工程小鼠的研制和应用 考题： 小鼠的常规基因剔除和条件性基因剔除有什么不同，后者主要通过什么手段来达到条件剔除的目的？ 请简述目前在生物医药研究中常用的模式生物有哪些（试举3种以上不同进化层次的生物）？它们各自的研究优势是什么？ 在进行小鼠基因剔除实验中，常用129小鼠的ES细胞和C57小鼠的囊胚，请说明有什么好处和缺点？ 小鼠基因敲除的一般步骤及其局限性？ 1．生物体由低等向高等、由简单向复杂的进化过程中，很多生物学过程在不同生物物种中是非常保守的。因此，可以通过选择合适的物种，对其开展研究，获得对生命基本规律或者人类健康的认识，这样的物种就称为模式生物。 2．模式生物的选择 有利于回答和解决研究者关注的问题，繁殖容易，周期短，研究成本低，遗传背景清楚，有遗传操作的手段，表型分析容易。 3．常用的模式生物： （1）大肠杆菌（Escherichia coli），属肠细菌家族（Shigella, Salmonella, Yersinia，etc），在自然界中广泛存在，适合实验室培养（可以液体培养和固体培养），安全，培养条件简单，生长迅速，克隆方便，基因操作简便，是分子生物学，遗传学和生物化学研究中的重要模式生物也用于人类感染性疾病和其他微生物研究的模式生物。 1997完成测序，4.3M，4400 基因，近一半功能不清。1961年，法国科学家莫诺（J·L·Monod，1910-1976）与雅可布（F·Jacob）通过研究大肠杆菌中乳糖代谢的过程，发表了“蛋白质合成中的遗传调节机制”一文，提出操纵子学说，开创了基因调控的研究。四年后的1965年，莫诺与雅可布即荣获诺贝尔生理学与医学奖。 （2）酵母（Saccharomyces cerevisiae），单细胞的真核生物，适合实验室培养（可以液体培养和固体培养），安全，克隆方便，基因操作简单，可以有丝分裂，也可以出芽繁殖，可以以单倍体和双倍体生长，是分子生物学，遗传学，生物化学，真核细胞周期调控，信号转导等研究的重要模式生物，16条染色体，12M，约6000个蛋白编码基因，基因结构紧凑。 利兰·哈特韦尔以面包酵母（ Saccharymyces cerevisiae）为模型，分离出了控制细胞周期基因发生突变的酵母细胞。通过这种途径，他成功地鉴别了一百多种与控制 细胞周期有关的特定基因，叫做CDC基因（细胞分裂周期基因）。其中CDC28是细胞进入G1阶段的“启动器”。保罗·纳斯用了另外一种酵母，裂殖酵母（ Schizzosaccharomyces pombe）作为模型发现了cdc2。该基因在控制细胞分裂（从G2阶段转变到有丝分裂）起关键作用。他们获得了2001年诺贝尔生理或医学奖。 考恩伯格利用酵母为模式生物，用晶体学方法研究了真核细胞基因转录的过程，向人们描述了真核细胞如何实现不同的转录控制。 （3）线虫（Caenorhabditis elegans），成虫大小：1mm，实验室饲养简单，生命周期短，保种方便，大部分为雌雄同体（雄虫占0.05%），N2是目前实验室常用的野生型品种，成虫由959个细胞构成（ Caenorhabditis elegans ），其中302个细胞为神经细胞；所有的细胞谱系清楚，成虫过程中有131个细胞经历凋亡，是研究发育（细胞命运决定）、神经系统的重要模式生物。 遗传操作手段成熟（转基因和RNAi），基因组：5对常染色体，1对性染色体，97M，约20000个基因，“程序性细胞死亡”是细胞一种生理性、主动性的“自觉自杀行为”，这些细胞死得有规律，似乎是按编好了的“程序”进行的，犹如秋天片片树叶的凋落，所以这种细胞死亡又称为“细胞凋亡”。 霍维茨、布雷内和劳尔斯顿分别以线虫为实验材料，建立了线虫模式生物遗传修饰系统，并对“程序性细胞死亡”过程中的基因调节进行了研究。正是由于在细胞凋亡方面的突出贡献，三位科学家获得了2002年诺贝尔生理学或医学奖。目前科学家们已经开始利用“程序性细胞死亡”的机理，研究多种疾病的新型治疗方法。 RNA干扰是一个双链RNA以一种非常明确的方式抑制基因表达的生物过程。1998年法尔和梅洛分别以线虫为实验材料发现了RNA干扰机制，因而获得了2006年诺贝尔生理学或医学奖。目前，RNA干扰已经成为一种强大的“基因沉默”技术，不仅是研究基因功能的重要手段，不久的未来，这种技术也许能用来直接从源头上让致病基因“沉默”，以治疗癌症甚至艾滋病 。 （4）果蝇（Drosophila melanogaster），个体小，3mm，适合实验室饲养，生命周期短（2周），繁殖力强（数百个卵），具有成熟的遗传操作的方法，具备众多的突变品系，有特殊的染色体结构（多线染色体，可分成102条区带），有比较复杂的行为能力，是遗传学，发育生