生物学的研究工具教学设计，生物学研究常用的模型生物

鲜花吐蕊，绿叶葱茏，抑或花瓣凋落，枯叶飘零，展示着个体的生命现象，折射出细胞的生命历程。

一 噬菌体

噬菌体(bacteriophage, phage)是感染细菌、真菌、藻类 、放线菌或螺旋体等微生物的病毒的总称，因部分能引起宿主菌的裂解，故称为噬菌体。

噬菌体具有病毒的一些特性：个体微小。噬菌体基因组含有许多个基因，但所有已知的噬菌体都是细菌细胞中利用细菌的核糖体、蛋白质合成时所需的各种因子、各种氨基酸和能量产生系统来实现其自身的生长和增殖。一旦离开了宿主细胞，噬菌体既不能生长，也不能复制。

噬菌体分布极广，凡是有细菌的场所，就可能有相应噬菌体的存在。在人和动物的排泄物或污染的井水、河水中，常含有肠道菌的噬菌体。在土壤中，可找到土壤细菌的噬菌体。噬菌体有严格的宿主特异性，只寄居在易感宿主菌体内，故可利用噬菌体进行细菌的流行病学鉴定与分型，以追查传染源。由于噬菌体结构简单、基因数少，是分子生物学与基因工程的良好实验系统。

二 大肠杆菌

大肠杆菌是人和许多动物肠道中最主要且数量最多的一种细菌，周身鞭毛，能运动，无芽孢。主要生活在大肠内。

1、大肠杆菌是细菌，属于原核生物;具有由肽聚糖组成的细胞壁，只含有核糖体简单的细胞器，没有细胞核有拟核;细胞质中的质粒常用作基因工程中的运载体。

大肠杆菌放大7万倍

2.大肠杆菌的代谢类型是异养兼性厌氧型。

3.人体与大肠杆菌的关系:在不致病的情况下(正常状况下)，可认为是互利共生(一般高中阶段认为是这种关系);在致病的情况下，可认为是寄生。

4.在培养基培养时无需添加生长因子，向培养基中加入伊红美蓝遇大肠杆菌，菌落呈深紫色，并有金属光泽，可鉴别大肠杆菌是否存在。

5.大肠杆菌在生物技术中的应用:大肠杆菌作为外源基因表达的宿主，遗传背景清楚，技术操作简单，培养条件简单，大规模发酵经济，倍受遗传工程专家的重视。目前大肠杆菌是应用最广泛，最成功的表达体系，常做高效表达的首选体系。

6.大肠杆菌在生态系统中的地位:假如它生活在大肠内，属于消费者，假如生活在体外则属于分解者。

7.它的基因组DNA为拟核中的一个环状分子，同时可以有多个环状质粒DNA。

8.大肠杆菌细胞的拟核有1个DNA分子，长度约为4 700 000个碱基对，在DNA分子上分布着大约4 400个基因，每个基因的平均长度约为1 000个碱基对。

三 酵母菌

酵母是一种单细胞真菌，在有氧和无氧环境下都能生存，属于兼性厌氧菌。

酵母菌的生殖方式分无性繁殖和有性繁殖两大类。

无性繁殖包括:芽殖，裂殖，芽裂。

有性繁殖方式:子囊孢子。

芽殖:这是酵母菌进行无性繁殖的主要方式。成熟的酵母菌细胞，先长出一个小芽，芽细胞长到一定程度，脱离母细胞继续生长，而后形成新个体。有一端出芽、两端出芽、三端出芽和多端出芽。

裂殖:少数种类的酵母菌与细菌一样，借细胞横分裂而繁殖。

芽裂:母细胞总在一端出芽，并在芽基处形成隔膜，子细胞呈瓶状。这种方式很少。

子囊孢子:在营养状况不好时，一些可进行有性生殖的酵母会形成孢子(一般来说是四个)，在条件适合时再萌发。一些酵母，如假丝酵母(或称念珠菌，Candida)不能进行有性繁殖。

生活史

各种酵母的生活史可分为三种类型: 1. 单倍体型 2. 双倍体型 3. 单双倍体型

1、单双倍体型

单双倍体型以啤酒酵母为代表

特点:单倍体营养细胞和双倍体营养细胞均可进行芽殖。营养体既可以单倍体形式也可以双倍体形式存在;在特定条件下进行有性生殖。单倍体和双倍体两个阶段同等重要,形成世代交替

2、单倍体型

单倍体型以八孢裂殖酵母为代表。

特点:营养细胞是单倍体;无性繁殖以裂殖方式进行;双倍体细胞不能独立生活，因为双倍体阶段短，一经生成立即减数分裂。

3、双倍体型

双倍体型以路德类酵母为代表。

特点:营养体为双倍体，不断进行芽殖，双倍体营养阶段长，单倍体的子囊孢子在子囊内发生接合。单倍体阶段仅以子囊孢子形式存在，故不能独立生活。

四 果蝇

雄性腹部有黑斑前肢有性梳，雌性没有

体型较小，身长3~4mm。近似种鉴定困难，主要特征是具有硕大的

红色复眼。雌性体长2.5毫米, 雄性较之还要小。雄性有深色后肢，可以此来与雌性作区别。雌雄鉴别方法:雌果蝇体型大，末端尖。背面:环纹5节，无黑斑。腹面:腹片7节。第一对足跗节基部无性梳。雄果蝇体型小，末端钝。背面:环纹7节，延续到末端呈黑斑。腹面:腹片5节。第一对足跗节基部有黑色鬃毛状性梳。

果蝇只有四对染色体，数量少而且形状有明显差别;果蝇性状变异很多，比如眼睛的颜色、翅膀的形状等性状都有多种变异，这些特点对遗传学研究也有很大好处。

一只正常果蝇的复眼由800个小眼组成，每个小眼又是8个细胞凑成一圈。科学家找到一个能做主的统领基因eyeless(无眼)，这个基因出现异常，果蝇就成了无眼蝇;顺便说下，eyeless在小鼠里被叫做"Small eye(小眼睛)"，在人类则叫"Aniridia(没虹膜)"，都和缺失后的症状有关。为了证明这个基因的绝对权威，科学家在果蝇身体其他部位表达eyeless，最后复眼竟长上了翅膀、腿和触角，最多的一身长了14个。

五 斑马鱼

斑马鱼身体延长而略呈纺锤形，头小而稍尖，吻较短，全身布满多条深蓝色纵纹似斑马，与银白色或金黄色纵纹相间排列纹路比较有条理。在水族箱内成群游动时犹如奔驰于非洲草原的斑马群，故此得斑马鱼之美称。斑马鱼和人类基因有着87%的高度同源性，作为模式生物的优势很突出，这意味着其实验结果大多数情况下适用于人体。常可用于水质环境的监测。斑马鱼也是比较好养的一种鱼。

六 小鼠

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。

特征

1.体型小 小鼠是哺乳动物中体型最小的动物。

2.生长期短、成熟早、繁殖力强

3.性情温顺，胆小怕惊，对环境变化敏感 小鼠经过长期培育，性情温顺，易于抓捕，一般不会咬人，但在哺乳期或雄鼠打架时，会出现咬人现象。小鼠对外界环境的变化敏感，不耐冷热，对疾病抵抗力差

4.小鼠喜欢黑暗安静环境，因门齿生长较快，需经常啃咬坚硬物品，习惯于昼伏夜动，进食交配分明等多发生在夜间。

七 线虫

秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)是一种很小的蠕虫，是线形动物中极少数的自由生活种类，隐杆线虫是蛔虫及其他寄生线虫的幼虫，寄生在土壤层中，以微小的生命体为食，人接触到它们寄生的土壤，就会得各种综合病。

感染后的症状:

寄主感染幼虫发病急，感染虫卵潜伏期过后，身体才会有症状，不敏感的人无症状，但是会有贫血、低热、烦躁、头痛、皮疹等症状，严重的导致寄主肌体受损，组织体液的改变，身体基因的改变，皮肤粘膜、肌肉纹理的改变等。致使身体多脏器受损，导致各种并发症，危害生命。

八 拟南芥

拟南芥 （Arabidopsis thaliana）又名鼠耳芥，阿拉伯芥，阿拉伯草。属被子植物门，双子叶植物纲，十字花科植物，拟南芥基因组大约为12500万碱基对和5对染色体。

九 玉米

玉米（拉丁学名：Zea mays L.）是禾本科玉蜀黍属一年生草本植物。别名：玉蜀黍、棒子、包谷、包米、包粟、玉茭、苞米、珍珠米、苞芦、大芦粟，东北辽宁话称珍珠粒，潮州话称薏米仁，粤语称为粟米，闽南语称作番麦。玉米是一年生雌雄同株异花授粉植物， 植株高大， 茎强壮， 是重要的粮食作物和饲料作物， 也是全世界总产量最高的农作物， 其种植面积和总产量仅次于水稻和小麦。玉米一直都被誉为长寿食品， 含有丰富的蛋 白质、 脂肪、 维生素、 微量元素、 纤维素等， 具有开发高营养、 高生物学功能食品的巨大潜力。但由于其遗传性较为复杂， 变异种类丰富， 在常规的育种过程中存在着周期过长、 变异系数过大、 影响子代生长发育的缺点， 而现代生物育种技术不但克服了上述缺点和不足， 同时也提高了育种速度和质量。

十 水稻

水稻是稻属谷类作物，代表种为稻(学名:Oryza sativa L.)。水稻原产于中国和印度，七千年前中国长江流域的先民们就曾种植水稻。

水稻按稻谷类型分为籼稻和粳稻、早稻和中晚稻、糯稻和非糯稻。按留种方式分为常规水稻和杂交水稻。还有其它分类，按是否无土栽培分为水田稻与浮水稻;按生存周期分为季节稻与"懒人稻"(越年再生稻);按高矮分为普通水稻与2米左右的巨型稻;按耐盐碱性分为普通淡水稻与"海水稻"(其实它主要使用淡水)。

水稻所结子实即稻谷，稻谷脱去颖壳后称糙米，糙米碾去米糠层即可得到大米。世界上近一半人口以大米为主食。水稻除可食用外，还可以酿酒、制糖作工业原料，稻壳和稻秆可以作为牲畜饲料。中国水稻主产区主要是东北地区、长江流域、珠江流域。水稻属于直接经济作物，大米饭是中国东北居民与南方居民的主食，目前国内的水稻种植面积常规稻是2.45亿亩，而杂交稻的种植面积是2亿亩。

中国科学家群体对水稻科研做出了全球罕见的贡献:袁隆平院士被誉为"杂交水稻之父"， 朱英国院士对杂交水稻的研究作出了突出贡献，农民胡代书发明越年再生稻等等。

十一 小麦

小麦是小麦系植物的统称，是单子叶植物，是一种在世界各地广泛种植的禾本科植物，小麦的颖果是人类的主食之一，磨成面粉后可制作面包、馒头、饼干、面条等食物;发酵后可制成啤酒、酒精、白酒(如伏特加)，或生质燃料。小麦富含淀粉、蛋白质、脂肪、矿物质、钙、铁、硫胺素、核黄素、烟酸、维生素A及维生素C等。

小麦是三大谷物之一，几乎全作食用，仅约有六分之一作为饲料使用。两河流域是世界上最早栽培小麦的地区，中国是世界最早种植小麦的国家之一。2010年小麦是世界上总产量位居第二的粮食作物(6.51亿吨)，仅次于玉米(8.44亿吨)。

2017年，中国农科院院作物科学研究所研究员贾继增领衔的研究团队，完成了染色体级别的D基因组精细图谱的绘制，并首次获得小麦D基因组一个完整的整合图谱。

2018年，中国科学院遗传与发育生物学研究所的科研团队完成了小麦A基因组的测序和染色体精细图谱的绘制。全面揭示了小麦A基因组的结构和表达特征。这一成果5月10日在线发表于国际学术刊物《自然》上。

十二 蟾蜍

蟾蜍（读chán chú），也叫蛤蟆há ma(蟆单独读má)。两栖动物，体表有许多疙瘩，内有毒腺，俗称癞蛤蟆、癞刺、癞疙宝。在我国分为中华大蟾蜍和黑眶蟾蜍两种。从它身上提取的蟾酥以及蟾衣则是我国紧缺的药材。

十三 四膜虫

四膜虫(Tetrahymena)是一种单细胞真核生物，分布在全球的淡水水域中，属于原生生物门(Protista)纤毛虫纲(Ciliophora)，与一般人所熟知的草履虫(Paramecium)在型态生理上十分相似。四膜虫外观呈椭圆长梨状，体长约50微米，全身布满数百根长约4-6微米长的纤毛，纤毛排列成数十条纵列，是不同种间纤毛虫分类的特征之一。四膜虫身体前端具有口器(oral apparatus)，有三组三列的口部纤毛，早期在光学显微镜下观察时看似有四列膜状构造，因此据以命名。

生殖方式

四膜虫的生殖方式分为有性生殖和无性生殖两种。在外界营养成分不足时，可以引起四膜虫

四膜虫图集

的有性生殖。在有性生殖的过程中两个虫体接合在一起，四膜虫每个虫都有1个大核和1个小核，接合后其中的遗传物质发生重组。重组后会使虫体产生突变，依靠这些突变的虫株，科学家可以进行更为深入的细胞学研究。在Orias的实验室中就保存了很多的突变四膜虫。