Modelos Experimentales en la Investigación Biológica

Modelo experimental

Escherichia coli

Saccharomyces cerevisiae

Dictyostelium discoideum

Caenorhabditis elegans

Drosophila melanogaster

Arabidopsis thaliana

Primera descripciónTheodor Escherich, 1884.Louis Pasteur, 1871.Oskar Brefeld, 1869.Sydney Brenner, 1965.Johann Wilhelm Meigen, 1830.Johannes Thal, siglo XVI.
Taxonomía

Reino: Bacteria

Filo: Proteobacteria

Clase: Gamma proteobacteria

Orden: Enterobacterias

Familia: Enterobacteriaceae

Género: Escherichia

Especie:Escherichia coli

Dominio: Eukarya

Reino: Fungi

Filo: Ascomycota

Clase: Saccharomycetes

Orden: Saccharomycetales

Familia: Saccharomycetaceae

Género: Saccharomyces

Especie: Saccharomyces cerevisiae.

Dominio: Eucariota

Filo: Amebozoa

Clase: Dictyostelia

Orden: Dicyosteliida

Familia: Dicyosteliidae

Género: Dictyostelium

Especie: D. discoideum

Reino: Animalia

Filo: Nematoda

Clase: Secernentea

Orden: Rhabditida

Familia: Rhabditidae

Género: Caenorhabditis

Especie: Caenorhabditis elegans

Reino: Animalia

Filo: Arthropoda

Clase: Insecta

Orden: Diptera

Familia: Drosophilidae

Género: Drosophila

Especie: Drosophila melanogaster

Reino: Plantae

Filo: Magnoliophyta

Clase: Magnoliopsida

Orden: Brassicales

Familia: Brassicaceae

Género: Arabidopsis

Especie: Arabidopsis thaliana

Genoma

ADS: 1997

Longitud: 4.6-6.2 Mb

Cromosomas: 1

Genes: 1387

ADS: 1996.

Longitud: 12 Mb

Cromosomas: 16

Genes: 6495

Homología humano: 23%

ADS: 2005.

Longitud: 34 Mb

Cromosomas: 6

Genes: 12,000

Homología humano: –

ADS: 1998

Longitud: 97 Mb

Cromosomas: 6

Genes: 20,000.

Homología humano: 40%.

ADS: 2000

Longitud: 180 Mb

Cromosomas: 8

Genes: 15,016

Homología humano: 75%

ADS: 2000

Longitud: 137 Mb

Cromosomas: 10

Genes: 25,500

Homología humano: 35%

Características morfológicasOrganismo unicelular, bacilo, 1 μm x 0.35 μm, con flagelo, con peptidoglicano. Componentes: 55% proteínas, 25% ADN y ARN, 9% lípidos, 6% de pared celular, 2.5% glucógeno y 3% de otros metabolitos.Hongo unicelular, esférico, 5-10 μm, núcleo, vacuolas, mitocondrias, aparato de Golgi, retículo endoplásmico, vesículas secretoras, glóbulos de grasa y filamentos de actina.Fase unicelular: 10-20 μm. Cuerpo fructífero: posee disco basal, tallo, soro y esporas. El 20% de las células del organismo se sacrifican para formar el tallo y el disco basal.Animal pluricelular, posee un anillo nervioso perifaríngeo y un cordón nervioso ventral y dorsal, con testículos y ovocitos. 1 mm de largo.Insecto pequeño, 3mm, dimorfismo sexual, posee sistemas relativamente más complejos, un par de alas. 3 tagmas: cabeza, tórax y abdomen.Planta vascular, con flores, 10-30cm de altura, fruto tipo silicua, con una base tipo roseta, de hojas anchas.
Características como organismo modeloReproducción asexual, se reproduce en 20 minutos a 37°C, económico, pequeño.Posee reproducción sexual y asexual, pH ideal entre 4.5 y 6.5, pequeño, económico.Haploide, ciclo de vida de 24 hrs., temperatura ideal de 22°-24°C.Hermafrodita, vida útil de 2 a 3 semanas, órganos y sistemas animales.Ciclo vital de 10-11 días aprox, temperaturas ideales de 24°C, sensibles a altas temperaturas.Ciclo vital de 6-8 semanas en laboratorio, fases: vegetativa y reproductiva.
Aplicaciones
  • Bioindicador de materia fecal.
  • Microorganismo amplificador.
  • Obtención de genes de resistencia.
  • Producción de antibióticos de manera masiva.
  • Producción de insulina.
  • Estudios genéticos de transferencia horizontal.
  • Alimento para otros modelos experimentales.
  • Alimentarias (levaduras).
  • Biotecnología ambiental.
  • Investigación biomédica.
  • Investigación en ciclos biológicos.
  • Biocombustibles.
  • Envejecimiento.
  • Antivirales.

Estudios de:

  • Proliferación.
  • Motilidad celular.
  • Quimiotaxis.
  • Fagocitosis.
  • Adhesión celular.
  • Morfogénesis.
  • Rutas de señalización.

Estudios de:

  • Desarrollo embrionario.
  • Genética.
  • Neurobiología.
  • Biología del envejecimiento.
  • Enfermedades mitocondriales.
  • Modelo de infección.

Estudios de:

  • Progresión tumoral.
  • Cardiopatías, arritmias y paros cardíacos.
  • Metabolismo.
  • Efecto de las drogas.
  • Búsqueda de extractos antidiabéticos.
  • Enfermedad de Parkinson y Huntington en perspectiva genética.

Estudios de:

  • Biología celular.
  • Biología molecular.
  • Floración en plantas.
  • Transferencia de plásmidos.
  • Respuestas a condiciones ambientales.
  • Expresión génica.
VentajasFácil reproducción, de bajo mantenimiento, fenotipo fácilmente observable y medible, muy económico.Genoma pequeño, conocido, ciclo de vida corto, fácil manipulación genética, aplicaciones industriales, etc.Rápido crecimiento, replicación sencilla, económico.Rápida reproducción, pequeño, transparente, manipulación sencilla, económico, etc.Fácil de criar, económica, ciclo de vida corto, distinción clara entre fase de vida, complejos enzimáticos similares a mamíferos.Genoma pequeño, fácil reproducción, gran número de descendencia, fácil manipulación, económico, ciclo de vida corto, autofecundación.
DesventajasAl ser procariota no siempre puede extrapolarse a organismos eucariotas. Distintos mecanismos de traducción a los eucariotas.Patogenicidad.Son sensibles a las alteraciones de su ambiente, lo que puede implicar un error en los datos obtenidos.Sin sistema inmunológico, sin comportamiento complejo, aplicabilidad limitada en estudios farmacológicos.Temperaturas >26°C producen esterilidad, sistema cardiovascular difiere mucho de los humanos.Composición celular distinta a los mamíferos, potenciales respuestas distintas a plantas con potencial económico.

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