模式生物-果蝇
果蝇实验报告
果蝇实验报告果蝇实验报告引言：果蝇（Drosophila melanogaster）是一种常见的模式生物，因其短寿命、易于繁殖和基因组的简单性而被广泛应用于生物学研究。
本实验旨在通过观察果蝇的行为和遗传特征，探索其在遗传学和行为学领域的应用。
实验一：果蝇的繁殖与生命周期果蝇的繁殖能力强，每只雌蝇可产下数百个卵。
在实验中，我们选取了一对野生型果蝇，将其放置在含有适宜培养基的培养皿中。
经过一段时间的观察，我们发现果蝇卵孵化后，经历了卵、幼虫、蛹和成虫四个阶段。
整个生命周期约为10天。
这一发现表明果蝇是一种适合进行短期实验的模式生物。
实验二：果蝇的觅食行为果蝇对于食物的敏感性极高，能够迅速定位到食物的存在。
在实验中，我们将果蝇放置在一个圆形培养皿中，将一块成熟的水果放置在圆心位置。
果蝇会通过触角和视觉来感知食物的存在，并迅速飞向食物。
这一实验结果表明果蝇在觅食行为中运用了多种感知方式。
实验三：果蝇的遗传特征果蝇的遗传特征是其成为模式生物的重要原因之一。
在实验中，我们通过交配不同基因型的果蝇，观察后代的表型变化。
例如，我们将一只长翅果蝇（Ww）与一只短翅果蝇（ww）交配，得到了一代杂合子（Ww）和纯合子（ww）的后代。
纯合子表现出短翅的特征，而杂合子表现出中等长度的翅膀。
这一实验结果展示了果蝇的遗传规律，即显性和隐性基因的表现。
实验四：果蝇的学习与记忆能力果蝇在学习和记忆方面也具有一定的能力。
在实验中，我们使用经典条件作用实验，将一种特定的气味与电击刺激同时呈现给果蝇，经过多次重复后果蝇会形成条件反射，即当闻到该气味时会表现出避开的行为。
这一实验结果显示果蝇具有学习和记忆能力，为研究学习和记忆的机制提供了一个简单而有效的模型。
结论：通过对果蝇的观察和实验，我们可以得出结论：果蝇是一种适用于遗传学和行为学研究的理想模式生物。
其短寿命、易于繁殖和遗传特征的简单性使得果蝇成为科学家们研究基因和行为的重要工具。
果蝇作为实验材料的优点
果蝇作为实验材料的优点
果蝇（Drosophila melanogaster）作为实验材料在生物学研究中被广泛应用，其
具有诸多优点，使其成为科学研究的理想模式生物。
首先，果蝇具有短世代时间，通常在25°C下，从卵到成虫仅需约10天时间，这使得研究者能够在短时间内进
行多代实验，加快研究进程。
其次，果蝇的生殖能力强，每对果蝇一生能产下数百个卵，这意味着研究者可以轻松获得大量实验材料，从而进行大规模的实验。
此外，果蝇的基因组已经被完全测序，研究者可以轻松获取其基因信息，进行基因功能和表达模式的研究。
果蝇的遗传特性也使其成为遗传学研究的理想模式生物，其遗传规律清晰，易于进行遗传交叉和基因突变实验。
此外，果蝇的生长条件简单，只需一些基本的食物和适宜的温度，就能够完成其整个生命周期的繁殖和生长，这使得果蝇成为实验室中易于饲养和管理的实验材料。
最后，果蝇的形态和生理特征相对简单，其发育过程也相对短暂，这使得研究者能够更加方便地观察其发育和生理过程，探究生命活动的规律。
综上所述，果蝇作为实验材料具有短世代时间、强生殖能力、完全测序的基因组、遗传特性清晰、生长条件简单以及形态和生理特征相对简单等诸多优点，这些优点使其成为生物学研究中不可或缺的模式生物。
果蝇的广泛应用，不仅推动了生物学研究的进展，也为人类对生命活动的认识提供了重要的支持和帮助。
因此，果蝇作为实验材料的优点是显而易见的，相信在未来的科学研究中，果蝇将继续发挥重要作用，为人类的科学探索做出更大的贡献。
果蝇高考相关知识点
果蝇高考相关知识点果蝇(Drosophila melanogaster) 是一种常见的昆虫，也是遗传学研究中最重要的模式生物之一。
在高考生物考试中，果蝇是一个常见的考点。
下面将介绍果蝇的相关知识点，帮助同学们更好地准备考试。
一、果蝇的生命周期果蝇的生命周期包括卵、幼虫、蛹和成虫四个阶段。
果蝇卵白色透明，约为0.5毫米长，通常在果蝇蛆繁殖的食物表面附近产卵。
孵化后的果蝇幼虫是白色的，有头和体节，通过不断蜕皮生长。
幼虫经过几次蜕皮后，进入蛹的阶段。
蛹是不活动的状态，外形有一点像木乃伊。
最后，在蛹内发育成熟的果蝇成虫会从蛹中爬出来。
二、果蝇的遗传实验果蝇由于其短的世代时间、小巧的体型和容易培养等特点，成为了遗传学研究的理想模式生物。
通过对果蝇遗传的实验研究，我们可以深入了解遗传变异的发生和遗传规律的探究。
其中最有名的实验是托马斯·亨特·摩尔根的果蝇遗传实验，他在果蝇身上首次观察到了连锁性状的存在，揭示了性连锁遗传的规律。
三、果蝇的性别决定机制果蝇的性别决定是有关性连锁等位基因决定的。
果蝇有33对染色体，其中一对为性染色体，雌性为XX，雄性为XY。
果蝇的性别由位于第三染色体上的性连锁基因决定，该基因在雌性为双态基因，而在雄性为单态基因。
这也是果蝇遗传实验时，通过观察眼色和翅型等性连锁的特征，可以判断出果蝇的性别的原理。
四、果蝇在发育生物学中的应用果蝇在发育生物学研究中被广泛应用。
果蝇的胚胎发育短且易于观察，通过观察果蝇胚胎发育过程中的基因表达和信号通路调控，可以深入了解发育的机制。
此外，果蝇的突变体资源丰富，研究人员可以通过研究不同突变株系来揭示基因在发育过程中的功能和调控。
五、果蝇在行为学研究中的应用果蝇也被广泛应用于行为学研究。
果蝇的神经系统相对简单，可以通过研究果蝇的行为来揭示基因在行为发育和行为调控中的作用。
例如，研究人员可以观察果蝇的觅食行为、睡眠行为和交配行为等，通过对不同基因突变株系的观察比较，可以探究基因在行为调控中的机制。
遗传学模式生物
遗传学模式生物遗传学模式生物是指在遗传学研究中起到模板作用的生物材料。
这些模式生物因其易培养、繁殖周期短、基因组较小、基因功能研究比较方便等特点，成为了基因遗传研究的主要研究对象。
下面我们将介绍几种经典的遗传学模式生物。
一、果蝇（Drosophila melanogaster）果蝇是最常见的遗传学模式生物之一，于1910年被孟德尔·摩根利用其眼色变异分离得到。
果蝇体形小，易于培养，其全基因组已经被测序，且存在大量研究成果和遗传工具，成为遗传学、发育生物学和神经科学等领域的重要研究对象。
尤其是因其生殖周期短，且交配能力强，可以快速进行杂交试验，使果蝇成为遗传分析中的经典模式生物。
二、酵母菌（Saccharomyces cerevisiae）酵母菌是一种单细胞真菌，因其生长迅速，培养容易，生殖周期短且易于遗传操作，故常被用于遗传学研究。
此外，酵母菌还被用于研究细胞增殖、细胞周期、基因表达、DNA修复等方面。
酵母菌基因组简单，且存在基因交换、基因敲除等遗传工具，为基因功能研究提供了重要平台。
拟南芥是作为植物学研究的器材而广为使用的植物模式生物。
拟南芥的基因组超过1亿碱基对，具有复杂的基因组结构和基因功能网络。
其短而精简的生长和生殖周期，揭示了生长和发育的分子机制。
同时，拟南芥还较为适合进行基因敲除和转基因实验，对于研究基因信号传递、细胞增殖及各种生物发育过程等，都有重要作用。
线虫是一种透明的微小生物，由于其简单而固定的神经系统、短的生命周期、清晰的细胞发育图像等特点，已成为研究神经科学、发育生物学、遗传学等问题的著名模式生物。
线虫基因组大小适中，缺乏组蛋白修饰，遗传稳定性高且存在基因的绝对性表达和完整的遗传工具，为遗传和发育的研究提供了重要手段。
五、小鼠（Mus musculus）小鼠因为其与人类基因组相似度较高，其常常被用于疾病模型的构建和基因功能研究。
鼠类基因组已经被完整测序，此外，小鼠还包括了许多基因敲除、转基因技术和DNA克隆等遗传工具，可用于探索小型RNA调节、遗传重组、细胞信号传递等生命科学中的重要问题。
模式生物-果蝇分析
果蝇的系统命名法
f; cn bw; TM2/tra C(1)RM,y2/Y; In(2LR)O, Cy/Sco; ciD/eyD
果蝇基因的命名
配体 bride of sevenless（boss）
受体
sevenless
信号分子 son of sevenless（sos）
染色体交换
雄蝇中不会发生！
FokI nuclease domain (Fn)
TALEN
CRISPR/Cas9
基因打靶与定点整合的结合
Genomic Engineering
SIRT (site-specific integrase-mediated repeated targeting)
埃德华·刘易斯 克里斯蒂纳·福尔哈德 埃里克·威斯乔斯
以果蝇为实验材料，筛选了上百个控制胚胎早期发育 的基因，揭开了胚胎如何由一个细胞发育成完美的特化器 官的遗传秘密。获得了1995年诺贝尔生理学或医学奖。
❖ BX：「双胸」突变果蝇
❖ 「同源异型转变」（homeotic transformation）：将身体一部分 构造变为另一相似构造的转变。造 成这类转变的基因就称为同源异型 基因（homeotic gene），主要为 转录因子。
被称为“遗传学之父”。
用果蝇证实了孟德尔定律，发 现了果蝇白眼突变的性连锁遗 传，提出了基因在染色体上直 线排列以及连锁交换定律。
1933年诺贝尔生理学或医学奖。
Hermann J. Muller 赫尔曼-缪勒
摩尔根的学生，被誉为 “果蝇的突变大师”。 发现X线照射可引起基因 突变，为人工诱导突变 开辟了重要途径。 1946年诺贝尔生理学或 医学奖。
果蝇的性别决定
X染色体与常染色体的比例
果蝇作为遗传学研究的模式生物
果蝇作为遗传学研究的模式生物遗传学是生物科学的一个重要分支，研究基因的遗传规律和变异机制。
而果蝇（Drosophila melanogaster）作为遗传学研究的模式生物，已经成为了众所周知的实验动物。
果蝇是一种小型昆虫，身长约3-4mm，全球广泛分布，包括温带和热带地区。
它们具有很短的生命周期和高繁殖能力，而且容易饲养，所以成为了常用的实验动物。
首先，果蝇的遗传学特性易于研究。
果蝇基因组大约有1.5亿个碱基对，但仅有4个染色体，共有约1.4万个基因。
果蝇基因的构成和人的相似，但相对更加简单，研究起来更加容易。
此外，果蝇的遗传特性有利于繁殖和实验。
果蝇的幼虫生长很快，短短几天就能从卵变成成熟的蝇。
幼虫排卵的同时，可使用小软笔将需求者转移到新培养罐中。
在实验室饲养期间，只需提供酵母、干粉和一点点糖等简单的食物，就能让果蝇良好饲养。
其次，果蝇在许多遗传过程上都与人类有相似的基因。
例如，果蝇的基因LOV-2可以被用在构建光敏剂科研里研究光导制物理特性的生物系统。
此外，通过对果蝇进行基因操作或人工选择，可以研究基因、性状、行为和发育等方面的遗传特性，这对确定一个遗传特征的起源和功能有很大的帮助。
最后，果蝇也用于疾病的研究。
科学家们已经发现许多人类相关基因在果蝇中同样存在，并且这些基因的结构和功能也类似于人类。
因此，将果蝇用于疾病研究，对于畜产品中的致病菌和新药物的测试都有很大的作用。
总的来说，由于其生命周期短、繁殖快，而且易于饲养、研究，以及和人类基因类似等特点，果蝇被公认为是遗传学研究的理想模式生物。
在未来，相信果蝇还将继续为这一领域的研究做出更加杰出的贡献。
生物果蝇知识点总结
生物果蝇知识点总结形态特征：果蝇成虫约2-4mm长，且身体呈黑色。
它们的前翅透明，后翅呈灰色，具有纵纹纹理。
果蝇的头部具有两个红色眼睛，以及一对触须和口器。
它们的复眼非常发达，使得它们能够清晰地感知周围环境。
果蝇的前胸和中胸有两对短翅，而后胸没有翅膀。
它们的腹部末端有一对交叉的附器，用于产卵和交配。
生命周期：果蝇的生命周期包括卵、幼虫、蛹和成虫四个阶段。
一只成熟的雌性果蝇每次产卵数量可达50-100个。
孵化后，幼虫经历三个齿轮状的幼虫期，每个幼虫期的持续时间约为24小时。
在幼虫期结束时，它们会进行蛹化，并在蛹期度过8-10天后变成成虫。
遗传特性：果蝇是一个理想的遗传模型生物，因为它们具有简单的染色体结构和短的世代时间。
果蝇卵在温度适宜的条件下可以在24小时内孵化，幼虫期约4天，蛹期约8天，从卵到成虫的整个周期只需约两周。
此外，果蝇的染色体只有四对，其中一对是性染色体。
这些特性使得果蝇成为研究基因功能和遗传机制的理想模型。
行为特征：果蝇是一种典型的昼夜露头动物，喜欢在白天飞行。
它们对环境的适应性十分强，在实验室中可以容易地通过控制温度、湿度和光照等因素来繁殖。
果蝇对食物的需求也很简单，可以通过酵母发酵的果蝇食物来满足其生存所需。
繁殖特性：果蝇的繁殖速度很快，雌果蝇每天产卵数都很高，这使得果蝇在实验室中进行遗传研究非常方便。
此外，果蝇的性别决定是由雄性德罗索菌的不在位导致的。
不同性别的果蝇都有特定的染色体组合，这为遗传学家提供了一种研究性别决定机制的理想模型。
应用价值：果蝇在遗传学、发育生物学、神经生物学、行为学、毒理学等领域都有广泛的应用价值。
例如，人们可以使用果蝇来研究基因突变和基因表达对生物体的影响，也可以模拟人类疾病，并寻找治疗方法。
果蝇还可以用来研究肿瘤生长、神经元的发育及行为学等方面的问题。
此外，果蝇也常常用于毒理学研究，帮助人们了解各种物质对生物体的影响。
总之，果蝇是一种十分重要的研究模式生物，由于其简单的生活习性、快速的繁殖速度和明确的遗传特性，使得它成为研究遗传学、发育生物学、神经生物学等领域的理想模型生物。
果蝇基因组及其模型生物作用
果蝇基因组及其模型生物作用果蝇，这种小巧玲珑的昆虫，在科学家们的研究中扮演着至关重要的角色。
果蝇拥有很短的，只有两周的生命周期，而且其遗传系统和人类非常相似，都会遵循孟德尔遗传规律，这些特点使得果蝇成为模式生物研究的理想选择。
今天，我们将要探索的是：果蝇基因组及其模型生物作用。
果蝇基因组是什么？果蝇基因组是指果蝇所有基因的集合。
果蝇基因组由约1.2亿个DNA碱基对组成，编码有约1.5万个基因。
此外，果蝇基因组还包含重复序列和非编码区域等。
果蝇基因组的重要性研究果蝇基因组具有重要的科学意义。
通过对果蝇基因组的分析，我们可以研究生命周期、免疫、病菌抵御、发育及成熟等多个生物学问题。
此外，果蝇基因组也是研究骨骼肌萎缩、白内障、阿尔茨海默氏症等人类疾病的理想模型，这些疾病都与人体遗传相关。
果蝇基因组的解读研究果蝇基因组不仅需要深入了解果蝇遗传，还需要掌握一系列技术。
其中最重要的是基因测序技术，这项技术是将果蝇基因组从头到尾地测序，并把其整个信息录入计算机。
这样，科学家们就可以对这些数据进行分析，从而发现不同基因的编码方式及其在果蝇生命中的作用。
模式生物果蝇在生命科学中的重要意义作为诺贝尔奖的得主杨振宁所说，“物理、化学需要实验室来验证，但生物可以通过模拟来完成。
”这其中，果蝇则是最受欢迎的研究对象之一。
之所以选择果蝇作为模式生物，一方面是因为果蝇的生命史短，一两周就可以完成生命循环，而且能在有限的空间里提供大量的后代；另一方面则是因为果蝇遗传、细胞分裂、发育等方面与人类非常相似。
因此，研究果蝇的生命，有望帮助我们更好地理解人类及大量生物的营养需求、物质交换和身体适应性等问题。
模式生物果蝇的突变基因研究当我们研究果蝇生殖、发育、行为、生理等过程时，经常会遇到部分个体出现了某些异常现象。
这些异常现象往往是由基因突变引起的。
在这里，我们可以使用基因突变技术来对这些基因进行研究。
通过对基因的研究，我们可以了解到基因的功能，从而推断它们在生命过程中的具体作用。
果蝇的生命周期揭示果蝇的新陈代谢与生殖关系
果蝇的生命周期揭示果蝇的新陈代谢与生殖关系果蝇（Drosophila melanogaster）是一种小型的果实食性昆虫，也是常见的实验模式生物之一。
研究果蝇的生命周期可以揭示其新陈代谢与生殖关系，对了解生物发育、遗传学、代谢调控等具有重要意义。
1. 卵期（Egg Stage）果蝇的生命周期始于卵期。
果蝇雌性在适宜的环境条件下，会将卵产放在寄主果实表面。
卵的外观为椭圆形，呈白色透明。
在适宜的温度下，卵会经历一段时间的发育和孵化。
2. 幼虫期（Larval Stage）果蝇的幼虫期为它的发育过程中最长的阶段。
孵化后的幼虫从卵壳中钻出，并开始寻找食物来源。
果蝇幼虫以腐烂水果或发酵物为食，通过摄入养分来进行生长和发育。
幼虫体长逐渐增加，同时不断蜕皮。
通常，果蝇经历三次蜕皮过程。
每次蜕皮后，幼虫体型会略微扩大，并进入下一个发育阶段。
在幼虫期间，果蝇会经历数次发育阶段。
在每个发育阶段结束时，幼虫体型和外部特征都会发生明显改变。
这些外部特征的变化通常用于分辨幼虫所处的发育阶段。
3. 蛹期（Pupal Stage）当果蝇幼虫发育到一定程度后，它们会停止进食，并在适宜的环境条件下转变为蛹。
果蝇蛹的外观类似于一个封闭的保护膜，内部则是正在发育的成虫。
在蛹期，果蝇的身体会经历彻底的改造。
内脏器官、神经系统、翅膀和附肢等结构都会重组和重塑。
这个过程被称为蛹化，是果蝇从幼虫向成虫转变的关键阶段。
4. 成虫期（Adult Stage）当果蝇在蛹期发育完成后，它们会从外膜中钻出，成为完全发育的成虫。
果蝇的成虫期是其生命周期的最后一个阶段。
成年果蝇的外表非常独特，通常呈现出金黄色的身体和红色的眼睛。
成虫期的果蝇主要任务是寻找伴侣，进行交配，以完成繁殖过程。
同时，成虫果蝇也需要摄取食物来维持其新陈代谢需求。
它们通过吸食果实和其他甜味物质来获取能量和营养物质，并帮助维持其生存和繁殖能力。
通过研究果蝇的生命周期，我们可以深入了解果蝇的新陈代谢和生殖关系。
实验四果蝇的性别鉴定性状观察与饲养方法
实验四果蝇的性别鉴定性状观察与饲养方法果蝇（Drosophila melanogaster）是一种常见的实验室模式生物，广泛应用于遗传学、发育生物学和神经科学等领域。
在果蝇实验中，进行性别鉴定、性状观察和饲养是非常重要的。
下面将详细介绍果蝇的性别鉴定方法、性状观察以及饲养方法。
性别鉴定方法：果蝇的雌雄性别鉴定是实验中的基础工作。
果蝇雄性和雌性在形态上有一些明显的差异，通过观察这些差异可以较为准确地进行性别鉴定。
1.腹部观察法：雄性果蝇的腹部后端有黑色的长带状突起物（称为“大器官”），雌性果蝇则没有。
通过放大镜观察腹部后端的形态差异可以进行性别鉴定。
2.外生殖器观察法：雄性果蝇的外生殖器有明显的阴茎，而雌性果蝇没有。
通过显微镜观察果蝇的外生殖器可以进行性别鉴定。
这两种方法可以互相印证，从而提高鉴定的准确性。
性状观察方法：果蝇的性状观察是进行遗传实验的基础，研究果蝇的性状变异可以揭示出各种基因的表达和相互作用规律。
下面介绍几种经典性状的观察方法。
1.眼颜色观察：正常果蝇的眼睛是红色的，而突变果蝇可能会有不同颜色的眼睛。
观察果蝇的眼睛颜色可以了解突变基因所引起的变化。
2.翅脉观察：果蝇的翅脉有不同的模式和密度，可以根据突变果蝇翅脉的形态变化进行性状观察。
3.头形观察：不同基因型的果蝇头部形态有所差异，观察果蝇头部的大小、形状和颜色可以了解基因对果蝇头部发育的影响。
这些性状观察方法都需要通过显微镜进行观察，同时需要建立一套果蝇是否表现出其中一种性状的标准。
饲养方法：果蝇的饲养是进行实验的前提，饲养条件的合理设置对果蝇的生长发育和繁殖起着关键作用。
下面介绍果蝇的基本饲养方法。
1.饲养容器：可以使用玻璃试管、培养皿、烧杯等容器作为果蝇的饲养器。
饲养容器应选择透明材质，方便观察。
2.饲料：果蝇的饲养饲料是果蝇培养基，可以在市场上购买到或自己配制。
果蝇培养基主要包括蔗糖、酵母粉、琼脂等成分，可以提供果蝇所需的营养。
生物学研究中的模式动物果蝇
生物学研究中的模式动物果蝇夏天，水果一旦开始腐烂，果蝇就会寻着烂水果释放出来的特殊气味，成群结队地飞到烂水果上吸食残存的甜蜜物质或酵母菌。
它们的体长一般只有2～3毫米，如果用放大镜观察，你会发现这些小虫子有点像Mini版的蜜蜂，不过它们那对红色眼睛却是独具特色的。
一旦几天不处理这些烂水果，果蝇们很快就会在其上面繁衍后代，不到两周时间，它们就能繁衍一代。
雌性果蝇每次产卵约400枚，不到一天的时间，幼虫就能破壳而出。
除了生命周期短、繁殖能力强、易于饲养和便于观察等特点之外，果蝇还因染色体数目少，具有适合作模式动物的优势。
自20世纪初，果蝇就成为遗传学研究的最佳模式动物。
黑腹果蝇的染色体只有4对，同为模式动物的斑马鱼和小鼠染色体分别有25和20对。
2000年，黑腹果蝇基因组测序完成后，科学家发现果蝇和人类基因组序列同源性高达60%，而且人体75%的已知致病基因与果蝇身上的相似，因此染色体相对简单的果蝇非常适合人类遗传学或疾病机理的研究。
果蝇是生物学研究中的模式动物。
果蝇的研究并不一定在遗传学领域。
试题解析试题1：果蝇的长翅（V）对残翅（v）为显性。
在一个由600只长翅果蝇和400只残翅果蝇组成的种群中，若杂合子占所有个体的40%，那么隐性基因v在该种群内的基因频率为（）A．20% B．40% C．60% D．80%解析：基因频率是在种群基因库中某一基因占该种群中所用等位基因的比例。
由题意知vv=400只，Vv=（600+400）×40%=400只，VV=600-400=200只，因此v 的基因频率=（2×400+400）÷2000×100%=60%，故答案为C。
试题2：自然界生物经常出现染色体数目变异的情况。
黑腹果蝇第Ⅳ号染色体（点状染色体）多一条（三体）或少一条（单体）可以生活，而且能够繁殖。
果蝇的无眼和正常眼是一对相对性状，控制这对性状的基因位于第Ⅳ号染色体上，利用多对无眼和正常眼的纯合果蝇进行杂交实验，子一代全为正常眼，子二代正常眼：无眼=3：1。
高考试题中的模式生物(果蝇玉米果蝇小鼠)
其它模式生物
（2018-全国卷-I）6．某大肠杆菌能在基本培养基上生长，其 突变体M和N均不能在基本培养基上生长，但M可在添加了氨 基酸甲的基本培养基上生长，N可在添加了氨基酸乙的基本培 养基上生长，将M和N在同时添加氨基酸甲和乙的基本培养基 中混合培养一段时间后，再将菌体接种在基本培养基平板上， 发现长出了大肠杆菌（X）的菌落。据此判断，下列说法不合 理的是
（2）再次注射抗原后，上述四组小鼠中能出现再次免疫应
答的组是______。初次注射抗原后机体能产生记忆细胞，再次
注射同种抗原后这些记忆细胞能够_________。
（3）A组小鼠再次注射抗原甲，一段时间后取血清，血清
中加入抗原甲后会出现沉淀，产生这种现象的原因是
_________。
（4）若小鼠发生过敏反应，过敏反应的特点一般有
动物激素，药物
（2020-全国卷-I） 38．[生物——选修3：现代生物科技专题]（15分） 为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材 料设计了以下实验流程。
单克隆抗体
（2020-全国卷-Ⅲ）30．（11分）
动物初次接受某种抗原刺激能引发初次免疫应答，再次接
受同种抗原刺激能引发再次免疫应答。某研究小组取若干只实
_________（答出2点即可）。
（2018-全国卷-I）4．已知药物X对 细胞增值有促进作用，药物D可抑 制药物X的作用。某同学将同一瓶 小鼠皮肤细胞平均分为甲、乙、丙 三组，分别置于培养液中培养，培 养过程中进行不同
的处理（其中甲组未加药物），每 隔一段时间测定各组细胞数，结果 如图所示。据图分析，下列相关叙 述不合理的是
（1）由上述实验结果可推测，药物W破坏了胰腺中的 ________________细胞，使细胞失去功能，从而导致血糖浓度 升高。
模式生物---果蝇
模式生物---果蝇
汇报人：张亮亮
目录
果蝇简介 果蝇作为模式生物的优点 果蝇主要被用于什么领域 谢谢大家
果蝇简介
果蝇优势
果蝇的神经系统相对于脊椎动物等其它物种来说相对 简单，因而对其生理、生化及解剖的研究相对简单易行。 但是它的神经系统又具有一定的复杂性，使得果蝇可以完 成觅食、交配、求偶、学习记忆以及昼夜节律等复杂行为。 果蝇无论在蛋白质分子基础，还是信号传导通路；无论是 神经编码方式，还是突触传递机制，以及神经疾病的发生 和病症上，都与哺乳动物有高度的相似性。因此，以果蝇 为模型，研究神经系统的一些基本问题，是一个简捷而有 效的途径
果蝇的性状表现 果蝇的性状表现极为丰富，突变类型众多，而且具 有许多易于诱变分析的遗传特征。是的复眼性状可分 为白眼、朱砂眼、墨黑眼、砖红眼和棒眼等；果蝇的 体色可分为黄身、黑檀身和灰身等；果蝇的翅膀可分 为长翅、残翅、小翅、卷翅和无横隔脉翅等。由于其 表型多样，在研究果蝇的杂交等试验时，对其亲本的 组合的选择也可多种多样。
果蝇简介
果蝇的行为
果蝇的神经系统相对于人类而言简单得多，但同 样表现出与人类相似的复杂的行为特征，如觅食求偶、学 习记忆、休息睡眠等。
果蝇细小的身躯反映的是科学的大世界，蕴藏着 数量惊人的科学信息。随着现代分子生物学技术的日臻成 熟，果蝇的研究已远远不止停留在白眼突变和连锁互换规 律的层次上，科学家更关注怎样使果蝇的研究能更好地为 人类服务，希望能够通过对果蝇的研究揭示人类生命的奥 秘。作为经典的模式生物，果蝇在未来的生命科学研究中 将发挥更加巨大的作用。
形式生物-果蝇
转座子：可移动的遗传因子
Corn (maize) varieties
1983年诺贝尔生理学及医学奖
Barbara McClintock 1902-1992
转座子诱导的突变
正向遗传学 具有随机性，常常不能得到实验需要的突变体。
反向遗传学 转座子剪切 转基因 RNAi 基因打靶
转座子剪切
病）， • tau（frontotemporal dementia with parkinsonism, FTDP-17,
额颞叶痴呆型帕金森氏病）， • Notch（CADASIL syndrome, 伴有脑白质梗死的遗传性脑动脉
病） • ABCD1（adrenoleukodystrophy, ALD，肾上腺脑白质营养不
104
染色体重排
Inversion （倒位）
ab
ba
Translocation（易位）
Compound chromosome （复合染色体）
Duplications （重复） Deficiencies （缺失）
平衡系染色体（balancer）
1、多个位点的大段倒 位，使之不能和正常染 色体发生重组。 2、带有隐形致死突变， 不能纯合。 3、带有显性表型标记， 易于辨别。
黑腹果蝇不同性状
果蝇资源
/
果蝇突变体库
/
果蝇的基本特点 果蝇相关的研究成果 果蝇的遗传操作工具 果蝇在人类疾病机制研究中的应用
Thomas Morgan 托马斯-摩尔根
良） • ataxin-2, ataxin-6（spinal cerebellar ataxia，SCA，脊髓小脑
共济失调）
几乎所有的神经退行性疾病的果蝇模型都是利用 UAS/Gal4系统构建的。
果蝇形态和生活史观察
果蝇形态和生活史观察果蝇（Drosophila melanogaster）是一种小型昆虫，是实验室中最常用的模式生物之一、它的形态和生活史观察非常有趣，并且对于遗传研究和发育生物学有很大的意义。
下面将对果蝇的形态和生活史进行详细观察。
首先，果蝇的形态特征有以下几个方面。
果蝇的身体呈长形，通常约2-3毫米长，呈灰黑色。
它们有一个小而圆形的头部，长有复眼，复眼可以分为上下两部分，每个部分都包含几百个小单眼。
果蝇具有三个关节的触角，触角上有许多感受器，可以感知食物和环境中的化学物质。
果蝇的口器为單层细管式口器，上颚、下颚和舌头构成了果蝇取食的主要器官。
果蝇有两片透明而有质感的翅膀，翅膀可以进行快速而有力的震动，使果蝇能够在空中迅速飞行。
果蝇的胸段和腹段之间有刚毛状的细毛，可以帮助它们保持身体的平衡。
果蝇末端有一对纤细的长脚，脚部上具有刚毛和趾爪，可以帮助果蝇在垂直的表面上粘附。
果蝇的生活史观察包括产卵、幼虫的发育、蛹的形成和成虫的出现。
果蝇的生命周期大致分为四个阶段：卵、幼虫、蛹和成虫。
果蝇的产卵是在合适的食物上进行的。
雌蝇产卵时，会通过爆破式排卵将卵粘附在食物表面上。
每次产卵数量不等，通常为几十至几百个。
卵的外观呈橢圆形，呈白色或乳白色。
卵孵化后，出现了幼虫。
幼虫呈白色，身体长而细长，头部稍微宽大。
幼虫的体内没有内骨骼，外表被透明而有弹性的外骨骼包裹着。
它们通过摄食食物和伸缩体节的运动来生长。
幼虫经过三个发育期（Instar）的循环，每个阶段之间都会发生蜕皮，幼虫体型逐渐变大。
在幼虫的最后一次蜕皮后，幼虫留下一个硬壳，形成蛹。
蛹的外观呈橢圆形，呈红褐色。
蛹是静止不动的阶段，内部发生了许多重要的变化。
蛹壳内的组织和器官不断分化和重构，为成虫的形成做准备。
在蛹的内部变化完成后，成虫即将出现。
成虫从蛹的头部破壳而出，头部先出现，身体之后。
刚出壳的果蝇呈白色，翅膀是湿润的，随着时间过去，成虫会变得干燥，体色变为典型的灰黑色。
模式生物-果蝇全解
脊髓小脑共济失调
HSP70改善SCA3果蝇的神经退行表型
a 表达Q78 b 共表达Q78与HSP70 c HSP70（显性负效应）
d 共表达HSP70（显性负效应）与HSP70
HD果蝇模型
Notch受体蛋白的信号通路
果蝇神经细胞发育过程中由 Notch和Delta介导的侧抑制
在高尔基体 中进行第一 步切割形成 异源二聚体
attR
attL
• Co-injection of attB-construct DNA with fC31 mRNA into attP embryos • ~ 10-50% integration rate
RNAi
基因打靶
果蝇基因打靶杂交流程
目标基因的断裂可增加同源重组发生的概率
ZFN
FokI nuclease domain (Fn)
神经退行性疾病
• Amyloid precursor protein like, Presenilin（ Alzheimer’s Disease ） • huntingtin（Huntington’s diease） • Parkin（juvenile-onset parkinson’s disease，早发型帕金森氏 病）， • tau（frontotemporal dementia with parkinsonism, FTDP-17, 额颞叶痴呆型帕金森氏病）， • Notch（CADASIL syndrome, 伴有脑白质梗死的遗传性脑动脉 病） • ABCD1（adrenoleukodystrophy, ALD，肾上腺脑白质营养不 良）
果蝇中常用的基因调控元件
Flp/FRT
Cre/loxP
UAS/Gal4(Gal80)
果蝇在生物学研究中的应用
果蝇在生物学研究中的应用果蝇，在生物学界被誉为“实验室老鼠”，是本世纪所建立的标准模式生物之一。
这种小昆虫被广泛用于研究遗传、发育、行为等重要生物学问题，也是现代生命科学中不可或缺的研究工具。
本文将从果蝇的生物性特征、遗传技术、研究方法和应用等方面，来探讨果蝇在生物学研究中的应用。
一、果蝇的生物性特征果蝇科学名为Drosophila melanogaster，属于两翅目(Diptera)昆虫，是一种小型的果蝇，长约3mm左右，具有透明的翅膀和红色眼睛。
这种微小的昆虫便于在实验室中饲养和研究，而且它生命周期短，从卵到成虫只需要10~14天，繁殖快速，每天产卵数可达200枚左右。
这些生物学特征使果蝇成为研究学科的模式生物。
二、果蝇遗传技术的应用遗传学是生物学研究的重要分支，在研究中，我们需要人工干预一个生物个体的基因，观察其生长发育和性状等方面的变化。
然而在实际操作中，我们很难在哺乳动物体内进行基因改造试验。
而果蝇具有较高的遗传变异性，因此成为研究基因功能和行为、形态特征的标准模式生物。
研究人员可以通过人工干预果蝇的行为、形态、生产等特性，得到一系列变异果蝇，然后根据变异果蝇的遗传特点，提取所需要的基因或基因组。
在遗传技术的帮助下，人类得以开展各种针对果蝇的PCR扩增、基因克隆和转录组分析等实验操作，从而深入研究果蝇的生物学机理。
三、研究方法果蝇可以利用自然和人工干预两种方法进行繁殖和实验操作。
自然干预是将果蝇放置于一个天然的环境中，然后观察观察其行为和特征的变化，通常被称为野外研究。
而人工干预是通过人为控制果蝇的生长环境、特性、行为、繁殖等方面，然后进行各种实验和研究。
人工干预不仅允许科学家们自由控制果蝇实验的逻辑性和精确性，而且也更适于研究果蝇的基因调控和基因组互作等方面。
四、果蝇在实际研究中的应用在遗传学中，研究人员可以利用果蝇进行基因定位和遗传显影等方面的试验。
这是因为果蝇基因组非常小，仅有150M，含有几千种基因。
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脊髓小脑共济失调
HSP70改善SCA3果蝇的神经退行表型
a 表达Q78 b 共表达Q78与HSP70 c HSP70（显性负效应）
d 共表达HSP70（显性负效应）与HSP70
HD果蝇模型
Notch受体蛋白的信号通路
果蝇神经细胞发育过程中由 Notch和Delta介导的侧抑制
在高尔基体 中进行第一 步切割形成 异源二聚体
果蝇的基本特点
果蝇相关的研究成果
果蝇的遗传操作工具 果蝇在人类疾病机制研究中的应用
果蝇遗传学方法
正向遗传学
Phenotype
EMS
反向遗传学
Phenotype
Mutant
white1118
X chromosome
white
*
Mutant
X chromosome
Gene
Gene
*
自发突变 化学试剂诱变 射线诱变 转座子介导的突变
转座子剪切 转基因 RNAi 基因打靶
化学诱变剂
(EMS, 甲基磺酸乙脂)
(TEM,三乙基三聚氰胺) (MMS, 甲磺酸甲酯 ),
(ENU, 乙烷基亚硝基脲)
( ICR-170, 吖啶诱变剂)
(Formaldehyde, 甲醛)
(DEB, 二环氧丁烷)
EMS 在果蝇基因组中平均每400kb可诱导一个点突变， 这一点突变80%是G/C到A/T的转换。
f; cn bw; TM2/tra C(1)RM,y2/Y; In(2LR)O, Cy/Sco; ciD/eyD
果蝇基因的命名
配体 受体 信号分子
bride of sevenless（boss） sevenless
son of sevenless（sos）
染色体交换
雄蝇中不会发生！
黑腹果蝇不同性状
应用： • 癌症
• 神经退行性疾病
• 免疫
• 衰老
• 行为学
黑腹果蝇生活史
果蝇的雌雄分别
雌
雄
sex combs
处女蝇（virgin female）
果蝇的性别决定
X染色体与常染色体的比例
=1，雌蝇 • • • • =0.5 雄蝇
X/Y, 2A 雌蝇 X/X, 2A 雄蝇 X/0, 2A 不育的雄蝇 X/X/Y, 2A 可育雌蝇
转到质膜
与Delta结合， 在位点2切割
在位点三切割
Notch末端转 运到核内
社会行为学
求偶
打斗 觅食 运动 趋光性 趋触性 昼夜节律
求偶
Mutants of fru gene
A movie for it!
打斗
A movie for it!
小
结
模式生物：科学研究中，用以揭示某种具有普遍规律性的 生命现象的生物物种。 由于生物进化的保守性，在某一种生物内的生物过程很可 能在高等生物（例如人）中也是类似甚至完全一样的。因 此研究人员可以利用一些技术上更容易操作的生物来研究 高等生物的生物学问题。 模式生物广泛应用于遗传学和发育生物学的研究中，常用 的模式生物有：大肠杆菌、酿酒酵母、秀丽线虫、果蝇、 斑马鱼、小鼠、大鼠、拟南芥、水稻等。 各模式生物各具优点，其研究成果不仅揭示特定物种的特 点，还有助于探索生物发育的普遍规律和机制。
果蝇资源
/
果蝇突变体库
/
果蝇的基本特点
果蝇相关的研究成果
果蝇的遗传操作工具 果蝇在人类疾病机制研究中的应用
被称为“遗传学之父”。 用果蝇证实了孟德尔定律，发 现了果蝇白眼突变的性连锁遗 传，提出了基因在染色体上直 线排列以及连锁交换定律。 1933年诺贝尔生理学或医学奖。
RNAi
基因打靶
转座子剪切
P-element介导的转基因
带有P-element及标记基因的质粒+del2-3质粒（提供转座子酶）
转化
显微注射
受精卵的准备
Syncitial blastoderm
Germ cells
phiC31介导的定点转基因
attP
fC31
attB
transgenic insertion
神经退行性疾病
• Amyloid precursor protein like, Presenilin（ Alzheimer’s Disease ） • huntingtin（Huntington’s diease） • Parkin（juvenile-onset parkinson’s disease，早发型帕金森氏 病）， • tau（frontotemporal dementia with parkinsonism, FTDP-17, 额颞叶痴呆型帕金森氏病）， • Notch（CADASIL syndrome, 伴有脑白质梗死的遗传性脑动脉 病） • ABCD1（adrenoleukodystrophy, ALD，肾上腺脑白质营养不 良）
Y染色体不是果蝇雌雄的决定因素，它只与育性有关。
黑腹果蝇染色体
多线染色体（polytene chromosome）：果蝇唾液腺中一种缆状的巨大染色体，由 核内有丝分裂产生的多股染色单体平行排列而成。
104
染色体重排
Inversion （倒位）
a b b a
Translocation（易位）
Compound chromosome （复合染色体）
Duplications （重复）
Deficiencies （缺失）
平衡系染色体（balancer）
1、多个位点的大段倒
位，使之不能和正常染 色体发生重组。 2、带有隐形致死突变，
不能纯合。
3、带有显性表型标记，
易于辨别。
果蝇的系统命名法
Thomas Morgan 托马斯-摩尔根
摩尔根的学生，被誉为 “果蝇的突变大师”。 发现X线照射可引起基因 突变，为人工诱导突变 开辟了重要途径。 1946年诺贝尔生理学或 医学奖。
Hermann J. Muller 赫尔曼-缪勒
埃德华· 刘易斯 克里斯蒂纳· 福尔哈德 埃里克· 威斯乔斯
以果蝇为实验材料，筛选了上百个控制胚胎早期发育 的基因，揭开了胚胎如何由一个细胞发育成完美的特化器 官的遗传秘密。获得了1995年诺贝尔生理学或医学奖。
attR
attL
• Co-injection of attB-construct DNA with fC31 mRNA into attP embryos • ~ 10-50% integration rate
RNAi
基因打靶
果蝇基因打靶杂交流程
目标基因的断裂可增加同源重组发生的概率
ZFN
FokI nuclease domain (Fn)
BX：「双胸」突变果蝇 「同源异型转变」（homeotic transformation）：将身体一部分 构造变为另一相似构造的转变。造 成这类转变的基因就称为同源异型 基因（homeotic gene），主要为 转录因子。
基因的功能与身体发育有关
理查德· 阿克塞尔
琳达· 巴克
阿克塞尔和巴克以果蝇为研究材料，从分子 层面到细胞组织层面清楚地阐明了嗅觉系统的作 用机理，因而获得2004年诺贝尔生理学或医学奖。
果蝇的基本特点
果蝇相关的研究成果
果蝇的遗传操作工具 果蝇在人类疾病机制研究中的应用
75%的人类已知致病基因中在果蝇中有同源序列
• 癌症
• 神经退行性疾病 • 免疫 • 衰老 • 行为学
癌症
RTK-RAS-MAPK信号通路
Hedgehog/Ci 信号通路
该通路与脊椎动物和非脊 椎动物的许多组织的发育 相关，能够促进细胞的分 化，过量的Hedgehog信号 能够导致癌症发生
FokI nuclease domain (Fn)
TALEN
CRISPR/Cas9
基因打靶与定点整合的结合
Genomic Engineering
SIRT (site-specific integrase-mediated repeated targeting)
IMAGO (integrase-mediated approach for gene knock-out)
果蝇（Drosophila melanogaster）
果蝇的基本特点
果蝇相关的研究成果
果蝇的遗传操作工具 果蝇在人类疾病机制研究中的应用
果蝇的基本特点
果蝇相关的研究成果
果蝇的遗传操作工具 果蝇在人类疾病机制研究中的应用
主要优点： • 个体小，饲养成本低； • 生命周期短，繁殖能力强； • 遗传操作手段成熟，突变体资源丰富； • 有比较复杂的行为能力 • 基因组测序已经完成（2000年）。 染色体小：3对常染色体，1对性染色体 基因组大小约为120Mb 约13,600 基因 75%的人类已知致病基因中在果蝇中有同源序列
X射线
诱导突变
诱导有丝分裂交换
引起体细胞辐射损伤
转座子：可移动的遗传因子
Corn (maize) varieties
1983年诺贝尔生理学及医学奖
Barbara McClintock 1902-1992
转座子诱导的突变
正向遗传学 具有随机性，常常不能得到实验需要的突变体。 反向遗传学 转座子剪切 转基因
果蝇中常用的基因调控元件
Flp/FRT
Cre/loxP
UAS/Gal4(Gal80)
Flp/FRT
FRT white
FRT X Flp
Flp/FRT介导的突变体克隆
Cre/loxP
UAS/Gal4(Gal80)
利用UAS/Gal4系统易 位表达eyeless基因