הרצאה1-3 Flashcards
תפיסות בסיסיות על התפתחות-
- ‘איש קטן’- העובר נוצר כבר עם כל החלקים ורק מתפתח בגוף האישה. זה הגיע מתוך המחשבה על הזרע שמזריע את החומר והאישה היא האדמה שממנה ייצא הצמח. האיש הקטן נקרא ‘הומונקולוס’..
- העובר בונה מבנים חדשים תוך כדי התפתחות, תהליך שנקרא epigenesis.
דיפרנציאציית תאים/cell differentation- איך התאים מקבלים את הספציפיות שלהם?
אורגניזימים מורכבים מתאים שונים, אבל מתחילים מתא אחד אז איך מתא אחד מקבלים את הספציפיות? בנוסף אם כל התאים מתמיינים איך יוצרים את האורגניזם הבא- כי צריך לשמור על תאים שלא מתמיינים?
חוקר גרמני אוגוסט וייסמן שהיה הראשון לדבר על ההבדל בין germline )ביציות ותאי זרע( לבין soma )תאים שלא תורמים לבניית הדור הבא(. רוב התאים לא מיועדים לדור הבא, אך יש מעט שנשמרים. אז אם תהיה מוטציה בתאי סומה, זה יכול לגרום לסרטן אך זה לא ישפיע על הדור הבא. מצד שני אם יש מוטציה בתאי זרע/ביצית אז כל עובר יקבל את המוטציה.
-Cloning
יש בע”ח שיכולים לעשות התרבות א-סקסואלית כך שיכולים לייצר גוף שלם רק מתאים סומטים.
אפשר לחלק גנים ל-2 חלקים:
תאי בית/housekeeping genes- מתבטאים ברוב התאים וקשורים בבניית הבית, למשל שכפול DNA , מטבוליזם וכו’.
Tissue-specific genes- מתבטאים רק בתאים ספציפיים. צריך דיפרנציאציה רלוונטי רק לסוגי תאים הללו.
מוזאייק/mosaic development לעומת בקרה/regulative development-
מוזאייק/mosaic development -דוגמה: Tunicate/מיתרני זנב- הביצית כוללת אזורים שונים, כלומר האם כבר מוציאה ביצית שכבר ספציפים לאזורים שונים. זה מתאים לעוברים פשוטים שמתמיינים מהר כי זו שיטה מהירה.
בקרה/regulative development - דוגמה: sea urchin/קיפוד ים- כל בעלי חוליות ויונקים משתמשים בשיטה זו, העובר בתחילת הדרך אינו ספציפי לאזורים ספציפיים. עובר של קיפוד ים בעל 4 תאים שלמים שהופכים ל4 תאים נפרדים ואז מקבלים 4 קיפודי דם שלמים. כל תא דוגמה ויכול להתמיין לכל סוג של תא.
השראה/אינדוקציה עוברית-
השפעה של תא אחד)inducer( על ההתפתחות של תא אחר)responder(. הרעיון הזה הגיע בהתחלה ממחקר שבו לקחו חלק מעובר צעיר והשתילו אותו בעובר אחר באותו שלב צעיר. אחרי גדילה, באזור שהשתילו נוצר עוד עובר קטן ויותר מזה- הם סימנו את התאים וכך ידעו מה הגיע מהעובר ומה הגיע מהשתל ואחרי חיתוך ראו שחלק מהגוף שייך לשתל. השתל השפיע על ההתמיינות/התפתחות של רקמה אחרת. השתל נקרא משרה/inducer. איך העקרון הזה מסביר את סוג ההתמיינות הרגולטורית?- נענה על זה בהמשך.
יש סיגנלים שתלויים במרחק-
- Juxtacrine signaling- סיגנלים שעוברים באופן ישיר מתא לתא שכן, צריך להיות מגע. דוגמה- notch signaling , בסרטן. 2. Paracrine signaling- מופרשים מתאים לתאים בטווח קצר. 3. Long range signaling- מופרש לטווח ארוך. דוגמה- הורמונים, משפיע על פיזיולוגיית הגוף.
-Competence
יכולת של תא להגיב לסיגנל משרה. סיגנל זה רק חלק מהסיפור, מה התא עושה עם הסיגנל שקיבל זה מה שחשוב.
תאים שונים מקבלים את אותו סיגנל אך מגיבים לו שונה. למה? בגלל ההיסטוריה של התא, הוא כבר הלך בוואדי בדרכים מסוימות )כמו הכדור( ויש כבר סיגנלים שהודלקו וביחד כל הסיגנלים עובדים לגרום להתמיינות התא והמבנה.
א( מורפוגנזה/Morphogenesis-
ב( Cell sorting-
א( מורפוגנזה/Morphogenesis- סיגנלים בעלי השפעה שונה תלויים בכמות ריכוזים. דוגמה- מולק’ בשם sonic hedgehog שמתבטאת בnotochord ומתברר שתאים בתוך הצינור עצבים מגיבים לריכוזים של המולק’ הזו ולפי הריכוזים מתמיינים לתאים מסוגים שונים. בריכוזים גבוהים מתבטא .V1 ובריכוזים נמוכים מתבטא ,FP
2 סוגי אינדוקציות:
1. Instructive induction- מה שקובע את הגורל שלך. יש לתא יותר מאופציה אחת וכמות הסיגנל קובע לאיזה דרך התא יילך. 2. Permissive induction- מה שמאפשר את התמיינות התא. כשתא כבר קיבל את כל הסיגנלים ויודע מה הגורל אך עדיין לא
מתמיין כי הוא מחכה לתנאים הנכונים כדי להתמיין. דוגמה- כונדרוציטים לא יהפכו לתאי סחוס עד לסוג מסוים של ECM, אין להם עוד מסלול והם יודעים מה גורלם אבל הם צריכים השראה מסוימת כדי לבטא את תוכנית ההתמיינות שלהם. השראה זו אומרת לפעמים לתא מתי/איפה התא מתמיין.
ב( Cell sorting- התאים מתמיינים בצורה רנדומלית ואז עוברים מיון כך שאלו שדומים מתחברים זה לזה ומגיעים לאמצע ואחרים שדומים מתחברים והולכים החוצה. כלומר יכולים לזוז ולהתחבר זה לזה.
not committed
specified
determined
terminally differentiated
not committed- אין התחייבות. בצלחת לא מתמיין לכלום. Specified/ ספסיפיקציה- יש לו מספיק אינפורמציה כדי להתמיין לגורל המקורי שלו, אך לא מספיק מחויב לכך אם שמים
אותו בסביבה עם השראה אחרת.
Determined/דטרמינציה- מספיק זמן בגורל שלו לכן לא ישנה את הגורל שלו בסביבה שונה.
Terminally differentiated- סיים התמיינות.
מורפוגנזה- איך מתוך כל הגנים הללו יוצרים איברים?
בתמונה רואים איברים שונים שלא סודרו בצורה מסודרת וזה נראה כמו גידול. זה קורה כשעובר מתחיל מהפרייה של ביצית ותא זרע ויש
את התנאים לגידול אך בצורה לא מסודרת. זו דוגמה להתמיינות בלי מורפוגנזה תקינה! דוגמאות לחשיבות של מורפוגנזה-
Cell sorting- מיון תאים במקומות המתאימים. Cell migration- למשל אקסונים שמתחילים במקום אחד ומסתיימים במקום אחר. התקפלות של רקמות- למשל צורת הלב מתחיל כצינור ואז מתקפל לקבלת צורה סופית, זה לא שייך להתמיינות אלא זה הצורה
שלו שחשובה להתכווצות הלב.
מוות תאים- למשל יד התחילה כגוש אחד ובהתפתחות יש הפרדה לאצבעות. יש אנשים שאין להם את זה.
שיטות למחקר ביולוגיה התפתחותית-
- שיטה אנטומית- תיאור התפתחות איברים תקינה בשלבים שונים, אפשר לקחת תמונות בשלבים שונים, חיתוך של עוברים כדי לראות את המבנה הפנימי ואיך זה משתנה עם הזמן, לראות איפה גנים מתבטאים מבחינת RNA וחלבונים וכו’.
- שיטה ניסויית- לעשות שינויים בעוברים ולראות איך העובר מגיב. למשל- להשתיל תא באזור שונה, להשתיל חלבונים וכו’
. 3
. שיטה גנטית- התחיל במאה הקודמת, לראות מוטציות של גנים ואיך משפיעים על התפתחות. למשל דרוזופילה עם 2 כנפיים
ואז רואים עם 4 כנפיים כי יש לו מוטנט.
Chordate phylogeny
רואים תרשים של חיות מסוג chordata
)שיש להם notochord( ורואים את התפתחות האיברים בשלבים מסוימים.
כשמשווים בין דג לאדם הצורה נראית שונה אבל יש את כל המבנים בפנים, יש חוט שדרה, מערכת עיכול לב וכו’. הבסיס ההתפתחותי נשאר זהה.
הסתכלות על השלבים השונים של חיות שונות שהן בעלי חוליות, אבל יש שלב שבו הם נראים דומה אחד לשני בשם phylotypic stage שאפשר להגיד שכולם בעלי חוליות. אנחנו בודקים בע”ח שונים כדי לחקור על האדם כמו דג זברה, עוף, עכבר ועוד. אפשר ללמוד גם מהדימיון וגם מהשוני.
בשחלה-
תאי זרע וביצית מגיעים מ-)primodial germ cells(PGC’s-
בשחלה- PGC עוברים הרבה סיבובים של מיטוזה ליצירת oogonia-< ולאחר מכן ליצירת primary oocytes. הם עוצרים את ההתפתחות בפרופאזה1 , יושבים בערך 12 שנים עד שמתחילים תהליכים המחזוריים. בזמן פרופאזה1 כרומוזומים משחלפים מידע כך שיוצרים קומבינציות וזה מאפשר גיוון גנטי. כל Primary oocytes מייצר ביצית מובשלת אחת.
באשך
PGC עוברים גם כן פרוליפרציה אך לפני הלידה הם נעצרים בשלב G1 של המיטוזה
)עדיין לא מיוזה כמו בשחלה( והם תקועים שם ובהתבגרות הם מתפתחים לspermatogonia. כלומר הם עדיין בשלב של המיטוזה ובכל שלבי החיים של הגבר הספרמטגוניות מתרבות עד שבאיזה שלב הם מגיעים ל-spermatocytes שעוברים מיוזה והופכים לתאי זרע. תהליך שלוקח 74 ימים. מכל spermatocytes יוצאים 4 תאי זרע.
בשחלה
בחודש הרביעי:
בחודש השביעי:
בשחלה- בחודש הרביעי: PGC מתרבות)הרבה שלבי מיטוזה( ומקבלים oogonia. בכל שחלה יש 7 מיליון oogonia. בחודש השביעי: מתגבשת הביצית הראשונית/primordial follicles שמכילה primary oocyte שמצופה בשכבה דקה של זקיקים/follicular cells. בשלב זה הם מתחילים להיכנס למיוזה. בלידה: הביציות בשלב diplotene, כלומר מנוחה בפרופאזה1 ויש הרבה שחלופים של כרומוזומים. כבר בשלב זה יש 600,000 ביציות ראשוניות בכל שחלה. הן יישארו בשלב זה עד התבגרות. באישה בת 40, הביציות היו בשלב פרופאזה כבר 40 שנה לכן זה מגדיל כמות בעיות כרומוזומליות.
תהליך הזה קורה בשבועיים:
- granulosa cells - בהתחלה שכבת הזקיקים מתחילה להתעבות- מפחוס לקובייתי. נוצרת גם zona pellucida- הפרדה בין תאי זקיק לביצית. זה סוכרים וחלבון שמופרשים מתאי הזקיקים ויושבים על הביצית וזה חשוב להמשך. .granulosa layer בשלב הבא שכבת הזקיקים מתרבה לכמה שכבות והן נקראות -Primary follicle .2
- Antral follicle- נוזלים מתחילים להתגבש בין תאי הגרנולה עד לקבלת חלל אחד בשם antrum. במקביל השכבות מסביב לתאי גרנולה מתחילים להתארגן- בהתחלה הם רק מזנכמיאליים ובשלב הזה הן כבר בשכבות. 4. Mature graffian- אנטרום ממשיך לגדול והשכבות מחוץ לתאי הגרנולה מתארגנות ל-theca interna ו-theca externa. תאי הגרנולה ותאי ה-theca מפרישים אסטרוגן ופרוגסטרון בהתאמה. )ההפרדה של מי מפריש מה לא מדויקת אך הרוב ככה(.
שבוע ראשון של התפתחות-
עד עכשיו דיברנו על גדילה בתוך השחלה מזקיק פרימיטיבי ל- antrum follicle, ואז יש ביוץ והביצית פורצת מהשחלה ונכנסת לחצוצרות הרחם ומתחיל לנדוד עד הרחם עצמו. תוך 6 ימים מגיע לרחם ומשתרש ומתחיל תהליך ההיריון. אם נוצרה הפרייה- זה קורה מיד אחרי ביוץ בחלק הראשון של החצוצרה ואז התא מתחיל להתחלק.
כדי לקבל היריון והשרשה הרבה דברים צריכים להיות מסונכרנים-
הורמונים שמגיעים משחלה, הורמונים מבלוטת יותרת המוח/pituitary gland והורמונים מהעובר עצמו.
)FSH(follicle stimulation hormone- מעודד גדילה והתפתחות זקיקים, כלומר כל החלק מPrimary follicles עד ל-graffian follicle. הוא גם מעודד הפרשה של אסטרוגנים מתאי הגרנולה ואז האסטרוגנים גורמים לרירית הרחם להתרבות.
אחרי 14 ימים
אחרי 14 ימים יש גל של FSH וגם LH שגורמים לביוץ)שביצית מופרשת משחלה(. לאחר מכן ביצית יוצאת מהשחלה אך הזקיק נשאר מאחור)corpus luteum( והוא ממשיך להפריש הורמון פרוגסטרון )וגם אסטרוגן(, הורמון ההיריון שגורם לאנדומטריום לעבור משלב התרבות לשלב הפרשה של חומרים שמכינים את האנדומטריום לקבל עובר - הוא מושך כלי דם אליו, מאכסן גליקו-פרוטאינים )אוכל לעובר(. התהליך הזה ממשיך רק 10 ימים בערך. - אם אין היריון- הזקיק מתנוון)corpus albicans(, מפסיק להפריש פרוגסטרון ומתחיל הווסת. - אם יש היריון+ השרשה- חלק מהשלייה/placenta מתחיל להפריש הורמון hCG וזה חוזר לשחלה ושומר את הזקיק במצב שהוא)corpus luteum( ממשיך להפריש פרוגסטרון+ אסטרוגן, זה שומר על ההיריון כל החודשים. הם הורמונים שחשובים להיריון כי הם שומרים על מטבוליזם בצד השלייה של האם. רמות הפרוגסטרון בהיריון רק עולות.
סיכום:
סיכום: בלוטת יותרת המוח מפרישה FSH ו-LH-< משפיע על השחלה כך שמפרישה אסטרוגן ופרוגסטרון-< משפיעים על האנדומטריום של הרחם- הכנה לקבלת עובר. אם עובר משתרש ברחם-
ביוץ/Ovulation-
- גורם לprimary oocyte לסיים מיוזה1 ולהתחיל מיוזה2-< עצירה במטאפאזה של מיוזה2 עד להפרייה. במיוזה 1 חלוקת הציטופלזמה לא שווה וכמעט כולה הולכת עם הביצית ונשאר תא קטן שנקרא first polar body- זה מנגנון שלו להוריד כרומוזום.
- גורם לרקמות מסביב לזקיק להפריש קולגנאז/collagenase-< מעכל את הרקמות מסביב לזקיק ומאפשר לו לפרוץ מהשחלה כי השחלה מכוסה בסרוסה וקולגנאז עוזר לעבור שכבות של שחלה.
- גורם להתכווצות שריר שחלה שדוחף את הביצית החוצה-< יחד עם קולגנאז זה מאפשר לביצית לפרוץ את המחסום.