模式生物：酿酒酵母

2022-03-28 本文已影响0人熊猫人和熊猫猫

酿酒酵母是广泛用于世界各地实验室的模式生物之一。由于这种酵母的基因组已被测序，容易进行遗传操作，且易于培养。使得他成为了解基本细胞进程：如细胞分裂和凋亡的宝贵资源。

酵母属于真核生物域（和蘑菇、霉菌一样，酿酒酵母同属真菌门，它们都具有由几丁质构成的细胞壁。几丁质是一种多糖，不仅见于真菌，也存在于昆虫和甲壳类的外骨骼）

酿酒酵母

1. 酵母的生长特性

自然界中，酿酒酵母生活在温暖、湿润、糖分高的环境中。

酵母喜欢生长在葡萄园

在显微镜下观察酵母细胞，通常呈圆形或椭圆形，直径5-10um，大多数的真核生物采用有丝分裂和减数分裂，使得等量的遗传物质和细胞质分配到子细胞中。

酿酒酵母的形态

但是酿酒酵母采用出芽生殖的方式进行细胞分裂。这种无性生殖的过程包括：先在母细胞上生成一个新芽，新芽在整个细胞周期中不停长大，直到发生胞质分裂。不同于典型的真核生物细胞分裂，酿酒酵母的有丝分裂产生两个大小不同的子细胞。

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为什么酵母是一个非常好的用于研究的模式生物？

酵母细胞生长迅速，大约每90min分裂一次

易于培养，仅需简单的设备和技术就可繁殖

酿酒酵母作为第一个基因组被完全测序的真核生物，其基因序列可通过酵母基因组数据库公开获得 www.yeastgenome.org

遗传操作方便

2. 遗传特点

2.1 蛋白同源

许多来自酵母的蛋白质与其他真核生物中的蛋白质有相似的序列，这些蛋白质通常是同源的，它们相似的序列说明这些生物具有共同的祖先。

酵母的蛋白质与其他真核生物中的蛋白质有相似的序列

应用举例：通过研究一个已知的酵母蛋白质的功能，研究人员可以了解到该蛋白质在高等真核生物，如人类中的作用。

酵母蛋白与人类蛋白

2.2 遗传操作的优势

同源重组：通过置换两段相同或相似序列之间的DNA，将载体与宿主基因组DNA的遗传信息进行交换。通过这种方式可以进行基因的敲除或置换。此外，同源重组将外源DNA整合到宿主基因组，所造成的遗传变化在酵母细胞分裂后仍然保留。

同源重组的原理-1
同源重组的原理-2

酵母质粒载体是基因表达载体的一种，既可以在大肠杆菌中、又可以在酵母系统中进行复制与扩增，所以也称为穿梭载体。

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它分为整合载体和自我复制载体两类。

①整合载体：它带有一个酵母URA3标志基因和大肠杆菌的复制和报告基因。
②自我复制载体：该类载体在酵母中可以自我复制。
例如，分子克隆在大肠杆菌中进行，将水母的荧光蛋白基因整合到穿梭载体中，然后整合到酵母中，表达发光。

水母荧光蛋白

酵母整合新质粒是穿梭载体的一种，它可通过同源重组，将外缘DNA插入到酵母基因组当中（同源重组指的是通过置换两段相同或相似序列之间的DNA，将载体和宿主基因组DNA的遗传信息进行交换），通过这种方式进行基因敲除或基因置换。
此外，由于同源重组将外源DNA整合到宿主基因组所造成的遗传变化，在酵母细胞分裂后仍然会被保留。