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研究生物學能建立哪些種類的模型

發布時間:2022-08-01 07:39:12

生物學的三個模型

1物理模型是指以實物或圖畫形式直觀地表達認識對象特徵的模型,物理模型既包括靜態的結構模型,如真核細胞的三維結構模型、細胞膜的流動鑲嵌模型等;又包括動態的過程模型,如教材中學生動手構建的減數分裂中染色體變化的模型、血糖調節的模型等

2.數學模型是指用來描述一個系統或它的性質的數學形式,如探究培養液中酵母菌種群種群數量的變化的實驗

3概念模型是指以文字表述來抽象概括出事物本質特徵的模型,如對真核細胞結構共同特徵的文字描述、光合作用過程中物質和能量的變化的解釋、達爾文的自然選擇學說的解釋模型等;

❷ 生物學模型有哪些

生物學生長模型(biological growth model)是指個體生長發育模型。戴維等人提出。該模型認為,個體生長發育的最終狀態(即成熟)是持續發展的目標。個體的發展變化是有序的、不可逆轉的,是一種普遍適用的發展模式。

❸ 生物學中的數學模型

記得馬克思曾說,一門科學只有成功地運用數學時才算達到了完善的地步。數學在生物學中應用的一種主要的形式就是生物數學模型。
人教版生物實驗教科書提供了豐富的數學模型資源。探究培養液中酵母菌種群種群數量的變化的實驗(必修三),要求學生具有建立數學模型的思想和方法。人教版教科書中也有較多的應用。在《分子與細胞》中有:細胞有氧呼吸的方程式,細胞無氧呼吸的方程式,光合作用的方程式,酶降低化學反應活化能的圖解,酶活性受溫度影響示意圖,酶活性受PH影響示意圖,葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜變化曲線,不同細胞的細胞周期持續時間等。在《遺傳與進化》中有:黃色圓粒豌豆和綠色皺粒豌豆的雜交實驗,果蠅雜交實驗圖解,種群中基因頻率和基因變化等。在《穩態與環境》中有:HIV濃度和T細胞數量的關系,某島環頸雉種群數量的增長,大草履蟲種群的增長曲線,東亞飛蝗種群數量的波動,雪兔和猞猁在90年間的種群數量波動,賽達波格湖能力流動圖解,我國人口增長等。
在日常的生物教學中,有效地運用這一資源,開展生物數學模型教學,能夠增進學生對數學模型的思想和方法的理解,培養學生用建立數學模型的方法來解決實際的生物學問題的能力。
我非常期待當我們正確地應用了生物數學模型之後,學生也能象吳老師班級中被采訪的兩位學生一樣,由驚訝到不可思議,最終達到由表面現象至事物本質的理解。

❹ 動物模型的分類

(一)自發性動物模型(Spontaneous Animal Models)
是指實驗動物未經任何有意識的人工處置,在自然情況下所發生的疾病。包括突變系的遺傳疾病和近交系的腫瘤疾病模型。突變系的遺傳疾病很多,可分為代謝性疾病、分子疾病和特種蛋白質合成異常性疾病。如無胸腺裸鼠、肌肉萎縮症小鼠、肥胖症小鼠、癲癇大鼠、高血壓大鼠、無脾小鼠和青光眼兔等。它們為生物醫學研究提供了許多有價值的動物模型。近交系的腫瘤模型隨實驗動物種屬、品系的不同,其腫瘤的發生類型和發病率有很大差異。
很多自發性動物模型在研究人類疾病時具有重要的價值,如自發性高血壓大鼠,中國地鼠的自發性真性糖尿病,小鼠的各種自發性腫瘤,山羊的家族性甲狀腺腫等;利用這類動物疾病模型來研究人類疾病的最大優點,就是疾病的發生、發展與人類相應的疾病很相似,均是在自然條件下發生的疾病,其應用價值就很高,但是這類模型來源較困難,不可能大量應用。由於誘發模型和自然產生的疾病模型是有一定差異的,如誘發的腫瘤和自發的腫瘤對葯物的敏感性是不相同的,加之有些人類的疾病至今尚不能用人工的方法在動物身上誘發出來,因此大家十分重視對自發的動物疾病模型的開發,有的學者甚至對狗、貓的疾病進行大規模的普查,以發現自發性疾病的病例,然後通過遺傳育種,將這種自發性疾病模型保持下來,並培育成具有特定遺傳性狀的突變系,以供研究。許多動物遺傳病的模型就是通過這樣的方法建立的。在這方面小鼠和大鼠的各種自發性疾病模型開發和應用得最多。這類模型在遺傳病、代謝病、免疫缺陷病、內分泌疾病和腫瘤等方面的應用正日益增多。
(二)誘發性或實驗性動物模型(Experimental Animal Models)
實驗性動物模型是指研究者通過使用物理的、化學的和生物的致病因素作用於動物,造成動物組織、器官或全身一定的損害,出現某些類似人類疾病時的功能、代謝或毒使動物患相應的傳染病,又如用化學致癌劑、放射線、致癌病毒誘發動物的腫瘤等。誘發性疾病動物模型具有能在短時間內復制出大量疾病模型,並能嚴格控制各種條件使復制出的疾病模型適合研究目的需要等特點,因而為近代醫學研究所常用,特別是葯物篩選研究工作所首選。但誘發模型和自然產生的疾病模型在某些方面畢竟存在一定差異。因此在設計誘發性動物模型要盡量克服其不足,發揮其特點。 (一)疾病的基本病理過程動物模型
這類動物疾病模型是指各種疾病共同性的一些病理變化過程的模型。致病因素在一定條件下作用於動物,使動物組織、器官或全身造成一定病理損傷,出現各種功能、代謝和形成結構的變化,其中有些變化是各種疾病都可能發生的,不是各種疾病所特有的一些變化,如發熱、缺氧、水腫、炎症、休克、彌漫性血管內凝血、電解質紊亂、酸鹼平衡障礙等,我們稱之為疾病的基本病理過程。
(二)各系統疾病動物模型
是指與人類各系統疾病相應的動物型。如心血管、呼吸、消化、造血、泌尿、生殖、內分泌、神經、運動等系統疾病模型,還包括各種傳染病、寄生蟲病、地方病、維生素缺乏病、物理損傷性疾病、職業病和化學中毒性疾病的動物模型 在動物身上復制人類疾病模型。目的在於從中找出可以推廣(外推)應用於病人的有關規律。外推法(Extra polation)要冒風險,因為動物與人到底不是一種生物。例如在動物身上無效的葯物不等於臨床無效,反之也然。因此,設計動物疾病模型的一個重要原則是,所復制的模型應盡可能近似於人類疾病的情況。
能夠找到與人類疾病相同的動物自發性疾病當然最好。例如日本人找到的大白鼠原發性高血壓就是研究人類原發性高血壓的理想模型,老母豬自發性冠狀動脈粥樣硬化是研究人類冠心病的理想模型;自發性狗類關節炎>風濕性關節炎與人類幼年型類關節炎>風濕性關節炎十分相似,也是一種理想模型,等等。
與人類完全相同的動物自發性疾病模型畢竟不可多得,往往需要人工加以復制。為了盡量做到與人類疾病相似,首先要注意動物的選擇。例如,小雞最適宜做高脂血症的模型,因它它的血漿甘油三酯、膽固醇以及游離脂肪酸水平與人十分相似,低密度和極低密度脂蛋白的脂質構成也與人相似。其次,為了盡可能做到模型與人類相似,還要在實踐中對方法不斷加以改進。例如結扎兔闌尾血管,固然可能使闌尾壞死穿孔並導致腹膜炎,但這與人類急性梗阻性闌尾炎合並穿孔和腹膜不一樣,如果給兔結扎闌尾基部而保留原來的血液供應,由此而引起的闌尾穿孔及腹膜炎就與人的情況相似,因而是一種比較理想的方法。
如果動物型與臨床情況不相似,在動物身上有效的治療方案就不一定能用於臨床,反之也然。例如,動物內毒性性休克(Endotoxin Shock,單純給動物靜脈輸入細菌及其毒素所致的休克)與臨床感染性(膿毒性)休克(SepticShock)就不完全一樣,因此對動物內毒素性休克有效的療法長期以來不能被臨床醫生所採用。於是有人向結扎膽囊動脈和膽管的動物膽囊中注入細菌,復制人類感染性休克的模型,認為這樣動物既有感染又有內毒素中毒,就與臨床感染性休克相似。
為了判定所復制的模型是否與人相似,需要進行一系列的檢查。例如有人檢查了動物壓、脈率、靜脈壓、呼吸頻率、動脈血pH、動脈氧分壓和二氧化碳分壓、靜脈血乳酸鹽濃度以及血容量等指標,發現一次定量放血法造成的休克模型與臨床出血性休克十分相似,因此認為些法復制的模型是一種較理想的模型。同理,按中醫理論用大黃喂小鼠使其出現類似人的「脾虛症」,如果又按中醫理論用四君子湯把它治好,那麼就有理由把它看成人類「脾虛症」的動物模型。 理想的動物模型應該是可重復的,甚至是可以標准化的。例如用一次定量放血法可百分之百造成出血性休克,百分之百死亡,這就符合可重復性和達到了標准化要求。又如用狗做心肌梗死模型照理很合適,因為它的冠狀動脈循環與人相似,而且在實驗動物中它最適宜做暴露心臟的剖胸手術,但狗結扎冠狀動脈的後果差異太大,不同狗同一動脈同一部位的結扎,其後果很不一致,無法預測,無法標准化。相反,大小白鼠、地鼠和豚鼠結扎冠脈的後果就比較穩定一致,可以預測,因而可以標准化。
為了增強動物模型復制時的重復性,必須在動物品種、品系、年齡、性別、體重、健康情況、飼養管理;實驗及環境條件,季節、晝夜節律、應激、室溫、濕度、氣壓、消毒滅菌;實驗方法步驟;葯品生產廠家、批號、純度規格、給葯劑型、劑量、途徑、方法;麻醉、鎮靜、鎮痛等用葯情況;儀器型號、靈敏度、精確度;實驗者操作技術熟練程度等等方面保持一致,因為一致性是重現性的可靠保證。 在復制動物模型時,所採用的方法應盡量做到容易執行和合乎經濟原則。靈長類動物與人近似,復制的疾病模型相似性好,但稀少昂貴,即使獼猴也不可多得,更不用說猩猩、長臂猿。幸好很多小動物如大小鼠、地鼠、豚鼠等也可以復制出十分近似的人類疾病模型。它們容易作到遺傳背景明確,體內微生物可加控制、模型性顯著且穩定,年齡、性別、體重等可任意選擇,而且價謙易得、便於飼養管理,因此可盡量採用。除非不得已或一些特殊疾病(如痢疾、脊髓灰白質炎等)研究需要外,盡量不用靈長類動物。除了在動物選擇上要考慮易行性和經濟性原則外,而且在模型復制的方法上、指標的觀察上也都要注意這一原則。

❺ 生物中模型的種類

1、物理模型:以實物或圖畫形式直觀地表達認識對象的特徵,這種模型就是物理模型。例如沃森和克里克製作的DNA雙螺旋結構模型、生物膜的流動鑲嵌模型、動植物細胞模式圖、細菌結構模式圖、分泌蛋白合成和運輸示意圖(注意用文字表示就是概念模型,而顯微照片則不屬於模型)等。

2、概念模型:通過分析大量的具體形象,分類並揭示其共同本質.

將其本質凝結在概念中,把各類對象的關系用概念與概念回的大歡不個述用文字和符號突出表達對象的主要特徵和聯系。例如:動物細肥谷P紿構的名稱相互關系概念圖、用光合作用圖解描述光合作用的主要反應過程、甲狀腺激素的分級調節等。

3、數學模型:數學模型是用來描述一個系統或它的性質的數學形式。對

研究對象的生命本質和運動規律進行具體的分析、綜合,用適當的數學形式如,數學方程式、關系式、曲線圖和表格等來表達,從而依據現象作出判斷和預測。

❻ 高中生物模型構建的種類有哪些

高中生物模型主要分3種,物理模型,數學模型和概念模型。流動鑲嵌模型,dna雙螺旋結構模型,細胞結構模型等屬於物理模型。種群密度的「j」「s」增長曲線模型,酵母菌,草履蟲培養時的種群密度變化等屬於數學模型。概念模型高中一般很少討論。

❼ 細胞生物學常用的模型動物有哪些,它們分別有哪些優勢

一般的模型生物有果蠅,大腸桿菌(E. coli),釀酒酵母,線蟲,蠕蟲,老鼠。
模型生物的優勢:1. 容易獲得,2. 快速繁殖,3. 可大量繁殖,4. 可以人為控制基因突變

❽ 生物模型構建的類型有什麼

物理模型 如細胞核模型,DNA結構模型
數學模型 如種群J型變化曲線模型
概念模型 如概念

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