Model organisme

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning

Modelorganismer er udvalgte bakterier , vira , svampe , planter eller dyr, der kan dyrkes og undersøges ved hjælp af enkle metoder og derfor er af stor betydning for biologisk og biomedicinsk forskning. De er normalt kendetegnet ved en kort generationstid samt en billig og ukompliceret holdning og er meget veldokumenteret på mange måder. Derudover var de blandt de første organismer, hvis komplette genom blev dechiffreret. Der er linjer eller stammer af praktisk talt alle modelorganismer, der er specielt avlet til brug i forskning. Metoderne til at undersøge dem er normalt veletablerede og dokumenterede.

Valget af modelorganismen afhænger primært af det biologiske spørgsmål. Grundlæggende cellebiologiske processer kan fx undersøges godt i mindre komplekse enkeltceller . Til udviklingsstudier har du derimod normalt brug for flercellede organismer . Immunologer arbejder ofte med mus, fordi immunsystemet først udviklede sig hos hvirveldyrene. Forskning på modelorganismer er også udbredt inden for genetik , molekylærbiologi og farmakologi . Man forsøger at opnå generelt gyldig viden, der kan overføres til andre organismer, herunder mennesker.

I biomedicinsk forskning bruges udtrykket dyremodel især om visse dyrearter eller avlslinier, der udvikler en bestemt sygdom spontant eller efter målrettet behandling. Forskning i sådanne dyremodeller kan give oplysninger om årsager og behandling af menneskelige sygdomme. Den etiske begrundelse for dyreforsøg er imidlertid kontroversiel.

Eksempler

bakterie

Escherichia coli (forstørret 1000 gange), gramfarvning

Bakteriologien anvender hovedsageligt den gramnegative bakterie Escherichia coli og den grampositive bakterie Bacillus subtilis som modelorganismer. Ikke-patogene stammer af begge typer er tilgængelige til forskning. Imidlertid kan de tilsvarende forskningsresultater ofte også anvendes på de tilsvarende patogene varianter, som f.eks B. enterohaemorrhagic Escherichia coli (EHEC) og Bacillus cereus , samt andre klinisk relevante bakterier og er derfor også af betydning for medicin. Begge bakteriestammer bruges også industrielt i forskellige former inden for bioteknologi. En anden modelorganisme, der primært bruges inden for bioteknologi, er jordbakterien Agrobacterium tumefaciens . Som repræsentant for actinomyceterne er Streptomyces coelicolor blevet undersøgt intensivt. På grund af den viden om grundlæggende biologiske processer, såsom replikation , transkription og translation , som blev opnået ved undersøgelsen af E. coli , går dens betydning som modelorganisme langt ud over bakteriologi. Især har undersøgelsen af ​​bakterielle vira ( bakteriofager ), såsom lambda og T4 , bidraget til forståelsen af ​​genstrukturen og genregulering .

Archaea

På trods af den til tider vanskelige dyrkning i laboratoriet kan man gennem undersøgelsen af ​​organismer fra kongeriget Archaea også opnået vigtig indsigt i evolutionær biologi og biokemi. Eksempler på modelorganismer er repræsentanter for metan generatorer , halofiler , thermococcales og sulfolobales . [1]

svampe

Skimmelsvampen Neurospora crassa fra sac -svampeafdelingen er en af ​​de vigtigste modelorganismer fra champignonriget. For eksempel blev det brugt af George Beadle og Edward Tatum i deres eksperimenter til at udvikle "et gen, et enzym" -hypotese til mutationsforsøg . En anden svamp, der primært bruges som modelorganisme i cellebiologi, er bagergær ( Saccharomyces cerevisiae ), som også tilhører slangesvampene.

planter

Arabidopsis thaliana , thale karse

Thale karse ( Arabidopsis thaliana ) var den første plante i 1999, hvis genom var fuldstændigt dechiffreret. Det er hovedsageligt anvendes til forskning i cellebiologi, molekylærbiologi og udviklingsbiologi af planter.

Fire forskellige økotyper af Physcomitrella patens

På grund af sin enkle organisering og korte livscyklus har løvmos Mos Physcomitrella patens længe været en modelorganisme for udviklingsbiologi og molekylær udvikling i planter. Yderligere fordele er den lette dyrkning, det haploide genom og meget effektiv homolog rekombination .[2] Genomet blev grundlagt i 2007 som det første genom i et land uden for planten blomstrende planter fuldstændigt sekventeret. [3] Physcomitrella patens bruges også i stigende grad inden for bioteknologi . Forskellige økotyper , transgene stammer og mutanter - herunder mange knockout -moser - deponeres på International Moss Stock Center til forskningsformål.

Hvirvelløse dyr

Den bananfluen Drosophila melanogaster er blevet populært som en model organisme primært gennem krydsninger forsøg i genetik. Fordelen her er, at denne art kan opdrættes i et stort antal organismer med lille indsats, kun har fire par kromosomer og genetisk bestemte fænotypiske afvigelser fra vildtypen, for eksempel i dyrenes anatomi og morfologi, kan let og ofte genkendt med det blotte øje. Børsteormen Platynereis dumerilii betragtes som en levende fossil og er derfor af interesse for fylogenetiske undersøgelser. Nematoden Caenorhabditis elegans , den første multicellulære organisme med et fuldt sekvenseret genom i 1998, er af særlig interesse for udviklingsbiologi. Dens komplette udvikling op til de nøjagtige 959 celler af en fuldvoksen hermafrodit ( Eutelia ) er dokumenteret detaljeret.

Hvirveldyr

Padder

Kløfrøen ( Xenopus laevis ) bruges hovedsageligt inden for embryologi og udviklingsbiologi.

Fugle

En hyppigt anvendt modelorganisme fra fuglefeltet er tamfugle ( Gallus gallus domesticus ). Forskningsområder, som kyllinger foretrækker at bruge, omfatter embryologi, virologi , immunologi , avlsforskning og udviklingsbiologi inden for lemudvikling.

fisk
Danio rerio , zebrafisken

Zebrafisken ( Danio rerio ), ofte omtalt som zebrafisken, er populær som modelorganisme inden for udviklingsbiologi og genetik på grund af dens korte generationscyklusser og det faktum, at dens embryoner udvikler sig helt uden for moderen og er gennemsigtige. En særlig dyrket form for Aland, den gyldne orfe ( Leuciscus idus ), bruges hovedsageligt i økotoksikologi . Medakaen bruges også til undersøgelser.

Pattedyr
Albino mus

Farvemusen ( Mus musculus f. Domestica ) og rotten ( Rattus norvegicus ) bruges hovedsageligt i grundlæggende biomedicinsk forskning. Til dette formål er der opdrættet en række indavlede linjer fra begge arter. Disse er delvist kendetegnet ved en særlig modtagelighed for visse sygdomme og bruges derefter som dyremodeller for disse sygdomme. Disse inkluderer for eksempel NOD -musen og BB -rotten for type 1 -diabetes eller SHR -rotten ( Spontan Hypertension Rat ) for essentielt forhøjet blodtryk . Særlige stammer af mus uden thymus ( nøgne mus ) er af interesse for kræftforskning og eksperimentel transplantationsmedicin på grund af manglen på cellulært immunforsvar . Målrettet deaktivering af et gen ( gen-knockout ) i såkaldte knockout-mus og krydsning af kongeniske linjer gør det muligt at undersøge funktionen af ​​et enkelt gen eller et lille gensegment nærmere.

Flere arvelige sygdomme er kendt for at eksistere hos hunde end i noget andet levende væsen, bortset fra mennesker. Næsten halvdelen af ​​disse sygdomme er racespecifikke eller begrænset til et par hunderacer. [4] [5] Generaliseret progressiv retinal atrofi (gPRA) er en uhelbredelig, progressiv død af nethinden, hvilket resulterer i blindhed. Sygdommen blev første gang beskrevet hos hunde i 1911, og hos mennesker har den længe været kendt som retinopathia pigmentosa . Sygdommen, som kan skyldes flere genetiske defekter, påvirker mange hunderacer, og mange af de forårsagende gener er allerede blevet identificeret. For nogle former for progressiv retinal atrofi hos hunde testes egnetheden til dyremodellen af ​​retinopathia pigmentosa hos mennesker, hunde af Briard -racen med en særlig form for sygdommen er allerede blevet succesfuldt underkastet genterapi, og der er håb at sådan forskning i terapier mod human retinopathia pigmentosa og nogle dødelige enzymlagringssygdomme resulterer. [4] [6] [7]

Se også

litteratur

Weblinks

Commons : modelorganismer - samling af billeder, videoer og lydfiler

Individuelle beviser

  1. ^ John A. Leigh, Sonja-Verena Albers, Haruyuki Atomi, Thorsten Allers: Modelorganismer til genetik i domænet Archaea: methanogener, halofiler, Thermococcales og Sulfolobales . I: FEMS Microbiology Reviews . tape   35 , nej.   4 , juli 2011, s.   577-608 , doi : 10.1111 / j.1574-6976.2011.00265.x .
  2. ^ Ralf Reski : Physcomitrella og Arabidopsis : David og Goliat af omvendt genetik . I: Trends in Plant Science. Bind 3, 1998, s. 209-210. doi: 10.1016 / S1360-1385 (98) 01257-6 .
  3. ^ SA Rensing, D. Lang, AD Zimmer et al.: Physcomitrella -genomet afslører evolutionær indsigt i planternes erobring af jord . I: Videnskab . tape   319 , nr.   5859 , januar 2008, s.   64-69 , doi : 10.1126 / science.1150646 , PMID 18079367 .
  4. ^ A b Regina Kropatsch: Molekylære genetiske undersøgelser hos hunde: Genomomfattende analyser af generaliseret progressiv retinal atrofi og mitokondrielle og Y-kromosomale undersøgelser af slægtsforskning. Afhandling. Ruhr University Bochum, Bochum 2011, s. 9–22 (online PDF 2.650 kB , åbnet 27. august 2013)
  5. Elaine A. Ostrander , Francis Galibert, Donald F. Patterson: Canine genetik kommer af alder. I: Trends in Genetics. bind. 16, nr. 3, 2000, s. 117-124. doi: 10.1016 / S0168-9525 (99) 01958-7
  6. ^ Konrad Kohler, Elke Guenther, Eberhart Zrenner: Dyremodeller inden for retinitis pigmentosa -forskning. I: Kliniske månedlige ark til oftalmologi. bind. 211, 1997, ISSN 0023-2165 , s. 84-93.
  7. ^ Simon Petersen-Jones: Fremskridt inden for den molekylære forståelse af hundehindesygdomme. I: Journal of Small Animal Practice. bind. 46, 2005, ISSN 0022-4510 , s. 371-380, doi: 10.1111 / j.1748-5827.2005.tb00333.x .