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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,*,C,O,N,T,E,N,T,S,线虫的相关概念,模式生物秀丽隐杆线虫,线虫在细胞生物学中的应用,线虫相关概念,什么是线虫,线虫的特点,线虫的分类,什么是线虫,线虫是线形动物门线虫纲所有蠕虫的通称,为假体腔动物,有超过28,000个已被记录的物种,尚有大量种尚未命名。绝大多数体小呈圆柱形,又称圆虫。分布广极端的环境如南极和海沟都可发现。此外,有许多种的线虫是寄生性的,包括许多植物及人类在内的动物的病原体。,线虫相关概念,植物寄生型,植物的寄生性线虫有几个会造成巨大经济损失的类型。最常见的几个属有:叶芽线虫、根结线虫、胞囊线虫等。,动物寄生型,感染途径有食用未煮熟而含有虫卵或幼虫的肉、经由未经保护的伤口进入、直接穿入皮肤、经由吸血动物的传移等等。人类身上常见的寄生性线虫有鞭虫、钩虫、蛲,(nao),虫、蛔虫及丝虫,。,在自由生活的线虫种中,不同种的食性各不同,以藻类、真菌、小型动物、排泄物、生物死尸为食。有丝状弯咽线虫、关节毛棘刺线虫、,秀丽隐杆线虫(秀丽线虫),等。,自由生活型,模式生物,的,概念,模式生物,的,特点,模式生物线虫的优点,模式生物秀丽隐杆线虫,模式生物,模式生物的概念,:,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。,模式生物的特点:,1对人体和环境无害,易获得并易于在实验室内饲养和繁殖;,2,.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。,3.,世代短、子代多、遗传背景清楚;,4.,有利于回答研究者关注的问题,能代表生物界的某一大类群;,模式生物,常见的模式生物,:,线,虫、,噬菌体、大肠杆菌、酵母,菌,、,果蝇,、,小鼠、拟南芥等,模式生物秀丽线虫的优点,容易培养,:该线虫生活在土壤间水层,成虫体全长只有,0.1,公分,以细菌为食,可以在实验室培养皿中培养;,容易保存,:,线虫还可以像动物培养细胞一样储存在一,80,冰箱或液氮中;,容易观察,:线虫全身透明,研究时不需染色,可在显微镜下看到线虫体内的器官;,存在雌雄同体和雄性两类不同生物型,:,雌雄同体个体自体受精的结果可产生非常纯合的基因型,,XO,雄性个体可与雌雄同体个体交配产生后代,从而增加了基因重组和新等位基因引入的机会;,生命周期短,胚胎发育速度快,:,生活周期只有三天半,这就使得不间断的观察并追踪每个细胞的演变成为可能;,模式生物秀丽线虫的优点,细胞数量少,:,受精卵发育到成熟个体,共产生了1 090个细胞.但是其中131个细胞因为程序性细胞死亡而消灭,结果使成虫的组成细胞数减为959个;,导入基因简单,:只要把线虫浸泡到含有核酸的溶液中,就可以实现基因的导入;,细胞谱系图已建成,:人们已经建立了完整的线虫从受精卵到所有成体细胞的谱系图,补充:,细胞谱系:,是指追溯到原有细胞第一次分裂的细胞发育史.秀丽隐杆线虫这个实验模型在诺贝尔奖得主手里成为数量化表述程序性细胞死亡的绝好标本。,模式生物秀丽线虫的优点,模式生物秀丽线虫的优点,与人类基因的相似度高达,80%,细胞程序性死亡中的基因规则,RNA干扰(RNAinterference,RNAi),细胞癌变及药物筛选,癌症检查,衰老和年龄,MAPK信号传导,TGF-信号传递途径,微RNA(microRNA,mRNA),。,线虫在细胞生物学领域的应用,应用一:细胞程序性死亡中基因规则的发现,2002年诺贝尔生理学或医学奖分别授予了三位科学家,悉尼,布雷内,、,约翰,苏尔斯顿、罗伯特,霍维茨,,他们以秀丽线虫为模式生物,鉴定了参与调控程序性死亡的重要基因。同时,他们证明了相对应的基因存在于高等生物中,包括人类。,从左至右分别为:罗伯特,霍维茨,悉尼布雷内,约翰苏尔斯顿,应用一:细胞程序性死亡中基因规则的发现,阶段一,悉尼布雷内,在20世纪60年代初期接触细胞分化和器官发育的课题,在简单的无细胞生物与复杂多细胞生物这两个极端之间找到到一种既简单,又是多细胞的生物,秀丽隐杆线虫,(Caenorhabditis elegans),1974年,Brenner 发现,EMS 能够诱导秀丽线虫基因组的特定基因发生突变,,不同的突变与特定的基因相关连,对于器官的发育产生特定的效应。为以秀丽线虫,为模式进行动物个体发育的遗传研究奠定基础,。,Sydney Brenner,阶段二,约翰,苏尔斯顿,使用微分干涉显微镜来研究秀丽线虫细胞的命运。他首先观察了雌雄同体的幼虫细胞的命运,进而研究了由受精卵开始所产生的每一个细胞的来龙去脉。他发现,特化后的细胞在正常的细胞分化过程中进行着细胞程序性死亡,最终,绘制出了当今世界上独一无二的一份细胞谱系。,应用一:细胞程序性死亡中基因规则的发现,John E.Sulston,阶段三,罗伯特,霍维茨,在秀丽线虫中,发现了控制细胞死亡的基因,,egl-1、ced-9、ced-4 和ced-3这四个基因组成,一条线性的调控途径以控制细胞程序性死亡,。其中ced-9和ced-3的基因产物分别对应于哺乳动物中的凋亡抑制因子Bcl-2和执行凋亡的一类酶,caspase,应用一:细胞程序性死亡中基因规则的发现,Robert Horvitz,死亡决定 死亡过程吞噬作用 废物降解,这一发现的意义:,一些疾病,比如癌症和特定的自身免疫性疾病,都是那些在正常情况下应该死亡的细胞却存活下来造成的,许多针对,癌症,的处理策略都是建立在刺激细胞“自杀程序”的基础上。,神经变性疾病,、,艾滋病,、中风和心肌梗塞是由于细胞过多死亡造成,可利用基因控制手段抑制细胞死亡。,应用一:细胞程序性死亡中基因规则的发现,应用二:RNA干扰(RNAi),2006,年诺贝尔生理学或医学奖颁给了美国科学家安德鲁菲尔和克雷格梅洛以表彰他们发现了,RNA,干扰。,安德鲁菲尔 克雷格梅洛,应用二:RNA干扰(RNAi),RNA干扰:,是一个生物过程,在这个过程中双链RNA以一种非常明确的方式抑制了基因表达。自1998年发现以来,RNA干扰已经作为一种强大的“基因沉默”技术而出现。这项技术被用于全球的实验室来确定各种病症中哪种基因起到了重要作用。,安德鲁菲尔和克雷格梅洛做的实验,应用二:RNA干扰(RNAi),RNA干扰机制:,应用二:,RNA干扰(RNAi),RNAi的运用,RNAi在探索基因功能中的应用,:RNAi主要通过在转录后水平阻断基因的表达,并借此研究基因的功能;,RNAi在基因治疗和抗肿瘤方面中的应用,:如我们可以按拟定的方式来关闭非必需或致病基因的功能。从理论上说,若能关闭致病基因的表达则很多疾病将被治愈如肿瘤,在动物中已证实RNAi的方法使导致血胆固醇升高的基因沉默;,RNAi在抗病毒感染方面的应用:,Novina等以siRNA干扰TCD4+的 CD4分子表达,HIV就不感染该细胞,中断了病毒感染的环节,达到预防感染的目的;,RNAi在药物开发中的应用:,美国Alynlma的一个经鼻腔给药的小干扰RNA(siRNA)药物AIJNRSV01能有效对抗小鼠呼吸道合胞病毒,希望能在2006年上半年开始工期临床试验RNA(siRNA)药物对病毒的多种变异株都有效。,应用三:研究细胞癌变及药物筛选,线虫优势:,基于秀丽线虫与人在多种生命活动调控机制上的相似性,可以用秀丽线虫为动物模型进行药物筛选。,相关研究,:实验室发现樟脑丸的一种代谢产物1,4-萘醌(1,4-naphthoquione)可抑制线虫的促凋亡蛋白CED-3的活性,从而抑制细胞凋亡这一发现表明,,人们日常生活中使用的樟脑丸极有可能通过抑制细胞凋亡而引发癌症,。,应用四:癌症的检查,日本科研人员最新发现,线虫在,识别癌症,方面有“特长”。线虫可根据气味准确辨识出癌症患者的尿液,未来有望据此开发出简单而廉价的诊断方法。,线虫普遍远离健康人的尿液,而聚集到癌症患者的尿液旁,准确率高达95%左右。此次研究涉及胃癌、食道癌、前列腺癌、胰腺癌等多种癌症,有些癌症还处于很早期阶段,,而线虫不分癌症种类和发展程度,都能准确识别出癌症患者的尿液。研究人员说,线虫与狗的嗅觉能力相当,且更容易饲养,.,应用五:衰老和年龄的研究,相关研究:,南京大学模式动物研究所与加州大学伯克利分校的科学家们发现了基因间相互作用的方法,使得线虫的寿命延长 5 倍,相当于人类活到,400-500,岁。,结束语,在短短的五十年期间的研究表明,不仅是细胞生物学领域,还是在别的科研领域,以线虫为研究对象的重大科学发现层出不穷,我们坚信线虫的研究必将继续为人类探索生命规律的调控机制做出更大贡献,
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