Entwicklungsbiologie

Question 1

Benennen und beschreiben sie 2 Bewegungsvorgänge bei der Gastrulation?

Answer 1

Ingression: Einwanderung einzelner Zellen.
intercalation: 2 Zellschichten bilden 1 , mit abwechselnde Zellen. Invagination: Einstülpen einer Zellschicht
Involution:
Zellen wandern als Gewebeverband über eine Kante ein.
Ephibolie: Ausdehnung der äußere Zellschicht des Keimblattes, dass innere Zellen Umwächst

Question 2

Wie wird in Drosophilia die Anterior-Posterior Achse bestimmt?

Answer 2

> Bicoid wird anterior lokalisiert
Nano und Oskar werden posterior lokalisiert
im anterior/posterior Bereich wird Gurken synthetisiert

Question 3

Was ist Apoptose und wie kann sie eingeleitet werden?

Answer 3

programmierter Zelltod, wird von Ex/In-trinsischen Signalweg eingeleitet werde. Ex: durch äußere
rezeptoren->Signalweg, Aktivierung von Capsase 8 und Capsase-Kaskade.
In: geschädigter DNA führt aktivierung P53, also Proteinenweg bis Capsase 9 und Capsase-
Kaskade

Question 4

Zu welchen Struckturen tragen der Müller-Gang und der Woll`fschen Gang bei?

Answer 4

Der Müller-Gang wird bei der Frau zu den Eileitern und der Wolff’sche Gang wird bei den Männern zu den Samenleitern. Bei der Frau wird der Wolff’sche Gang abgebaut und beim Mann wird der Müller-Gang abgebaut.

Question 5

Zu welchen Derivaten können Somiten differenzieren?

Answer 5

Derivate -> Nebenstruktur = Abkömmling
Somiten können sich zum Sklerotom (Skelett), zum Dermatom (Unterhautgewebe) und zum Myotom (Rumpf- und Extremitätenmuskulatur) ausbilden.
HO-X Gene bestimmen die Identität des Somiten.

Question 6

Beschreiben sie den 4-Signal Modell der dorso-ventralen Musterung des Mesoderm.

Answer 6

1° Induktion des Mesoderm durch Signale aus vegetalen Pol.
2° dorsale Mesoderm durch Signal aus Nieuwkoop-Zentrum
3° in Dorso-Ventrale Achse während der Gastrulation durch 2 Signale von: Spemann-Organisator
und ventralen Mesoderm (4° )

Question 7

Beschreiben sie den Spemann-Organisator.

Answer 7

ist vom Nieuwkoop-Zentrum induziert, und dass Gewebe bildet die prächordale Platte und die Chorda dorsalis
Es sezerniert Transkriptionsfaktoren (Noggin und Chordin) die den BMP-4(ventralisierenden Faktor)(BMP Signalweg) binden (nicht in geltung setzen) und so im angrenzenden Mesoderm die Somiten, und im Ektoderm Nervensystem Bildung induzieren.

Question 8

Wie werden die drei Derivate des Ektoderms spezifiziert?

Answer 8

Epidermis benötigt BMP und Wnt (Signalwege); Posteriores Neuronalgewebe aktiven Wnt und inhibiert BMP; Anteriores Neuronalgewebe inibition von BMP und Wnt Signalwege

Question 9

Beschreiben sie die Abfolge der Segmentierungsgene in Drosophila.

Answer 9

Gradient maternaler Gene bestimmen die Polarität ( bicoid)
Lückengene unterteilen Embryo in Regionen (Hunchback)
Paarregelgene etablieren die Segmentierung (evem-skipped/ Fushi-tarazu) Segmentspolaritätsgene legen die Segmentgrenzen fest. (engralled)

Question 10

Wie verläuft die Schicksahlsentscheidung von Neuronen und Gliazellen?

Answer 10

eine Zelle produziert mehr Delta (alle produzieren auch Notch und Neurogenin), also aktivierung in Nachbarzelle des Notch Rezeptor, so keine Neurogenin produktion (repressor Hey) und sie wird zur Gliazelle. Dieses produziert wenige Delta, also die nächste Zelle wird weniger Hey repressor produzieren und sich in ein Neuron Bilden

Question 11

Zu welchen Zelltypen können hämatopoetische Stammzellen differenzieren?

Answer 11

Lymphoide VZ in : B-Zelle (Plasmazelle) und T-Zelle ( aktivierte T-Zelle) Myeloide VZ : Megakaryo und Erythroblas VZ: in Erythrozyt und Trombozyten
Granulo/Makroph –yten VZ: Granulozyten und in Mastzellen, Makrophagen und Osteoklast

Question 12

Wie werden bei Mammalia die männlichen und weiblichen Gonaden festgelegt? Geben sie 2 beispiele für alternativen Geschlechts-Determination.

Answer 12

Auf dem männlichen Geschlechtschromosom gibt es das SRY Gen, welches für die Geschlechtsdetermination wichtig ist.
Wenn SRY nicht vorhanden ist, entwickeln sich die Gonaden zu Ovarien und wenn SRY vorhanden ist differenzieren sich die Gonaden zu Testern.
Nachdem SRY exprimiert wurde, wird Sox9 exprimiert und sorgt für Differenzierung der Gonaden in die Tester.

Question 13

Nennen Sie 3 Beispiele für die Geschlechtsdetermination

Answer 13

Geschlechtsdetermination:
Säugetiere/Mammalia: Mutter hat (XX), Vater (XY) -> 50% Chance durch Vater
Vögel/Aves: Vater (ZZ), Mutter (ZW) -> 50% Chance durch Mutter
Insekten/Haplodiploidie: Ameisen, Bienen, Wespen: Königin speichert die Samen von den Männern und legt Eier. Befruchtete Eier (diploid) = weiblich (XX), unbefruchtete Eier (haploid) = männlich (X0) Temperatur: Reptilien: Krokodile, Schildkröten: Geschlecht hängt von der Temperatur nach der Befruchtung ab. Hot chicks (nn) and cool dudes (nn).
Sequentielle Hermaphroditen/Fisch: Clownfisch: Alle werden als Männchen (nn) geboren und wanden sich dann in ein Weibchen (nn) um.
Bonellia (Seewurm): Wenn sie auf den Boden fallen -> weiblich (nn). Wenn auf einem Weibchen landet, wird es ein Männchen (nn).
Unisexuelle Reproduktion: Eidechsen: Klonen sich selbst -> alle sind weiblich.

Question 14

Was sind die Phasen des Zellzyklus? Wie werden sie reguliert?

Answer 14

Zellzyklus: G1: Zelle ist im Wachstum, Protein und RNA-Synthese ist in vollem Gange
S: DNA wird repliziert, Verdopplung der DNA
G2: Vorbereitung auf die Zellteilung

Cyclin (Proteine) regulieren die Zellzyklus Stadie, indem sie die Genexpression im Zellzyklus steuern. Cyclin D: (Anfang G1- bis Ende M-Phase) Veranlasst die Zelle sich von der G0 zu G1 und von der G1 zur S-Phase zu entwickeln.
Cyclin E: (Mitte G1- bis Mitte S-Phase) Bereitet die Zelle darauf vor die DNA Replikation in der S-Phase durchzuführen.
Cyclin A: (Ende G1- bis Anfang M-Phase) Aktiviert die DNA Replikation in dem Nucleus in der S-Phase. Cyclin B: (Ende G1- bis Angang M-Phase) Leitet die Versammlung von der mitotischen Spindel und den anderen Aufgaben in dem Cytoplasma ein, um die Mitose vorzubereiten.

Question 15

Benennen Sie die drei Keimblätter und jeweils 2 Organe/Zelltypen, die daraus entstehen.

Answer 15

Entoderm: Schilddrüse, Harnblase, Leber, Pankreas
Ektoderm: Haut, Zahnschmelz, ZNS
Mesoderm: Knochen, Muskeln, Herz

Question 16

Was ist die Akrosomenreaktion?

Answer 16

Akrosom: enzymhaltiges Zellkompartiment im Spermienkopf.
Als Akrosomreaktion bezeichnet man die Fusion zwischen Akrosommembran und Spermienmembran im Rahmen der Fertilisation. Die Akrosomreaktion ermöglicht durch Ausschüttung proteolytischer Enzyme die Penetration der Eizellhüllen durch das Spermium.

Question 17

Wie wird bei der Befruchtung die Polyspermie verhindert?

Answer 17

Polyspermie: abnormales Eindringen von mehreren Spermien in die Eizelle
Schneller Polyspermieblock: die Eizellmembran depolarisiert von -70mV auf +20 mV durch einen Natriumeinstrom. Die Ladungsänderung verhindert das Eindringen weiterer Spermien.
Langsamer Polyspermieblock: Bei dem automatischen repolarisieren der Eizellmembran werden Calcium-induzierte Kortikalgranula freigesetzt, die Proteoglykane ausschütten und ZP3 inaktivieren und ZP2 modifizieren. Dadurch verhärtet die Zona pellucida.

Question 18

Wie wird das Nieuwkoop-Zentrum ausgebildet?

Answer 18

Nieuwkoop-Zentrum: Induktionszentrum auf der Dorsalseite des Embryos.
Es entsteht, bei der durch den Spermieneintritt ausgelösten Cortex-Rotation, gegenüber der Spermieneintrittsstelle und legt hier die zukünftige Dorsalseite des Embryos fest. Nach der Cortex- Rotation akkumuliert sich auf der späteren Dorsalseite das Protein β-Catenin und aktiviert (als Komplex an Tcf3 gebunden) die Nieuwkoop-Zentrum-spezifische Gene (reguliert die Genexpression). Das Nieuwkoop-Zentrum induziert in den animal angrenzenden Zellen den Spemann Organisator.

Question 19

Wie wird das zukünftige Neuralgewebe im Ektoderm festgelegt?

Answer 19

• Eine isolierte animale Kappe führt zu epidermalen Strukturen.
• Die Dissoziation (Trennung) und nachfolgende Re-Aggregation (Wiederansammlung) von Zellen der animalen Kappe führt zur Bildung neuronaler Zellen.
• Die Ausbildung neuraler Zellen aus Einzelzellen kann durch Zugabe von BMP rückgängig gemacht werden.
• Eine animale Kappe bildet in Gegenwart von BMP-Antagonisten (z. B. BMP gebunden an Chordin) neurale Zellen aus.

Question 20

Welche Strukturen entsprechen dem Spemann-Organisator in Huhn und Zebrafisch?

Answer 20

Zebrafisch (= Danio rerio): Shield ist der Organisator.

Huhn (= Gallus gallus domesticus) (und Maus): Hensenscher Knoten ist der Organisator.

Question 21

Über welche Struktur erfolgt die Zell-Wanderung bei der Gastrulation im Huhn?

Answer 21

Entwicklung nach der Eiablage: Gastrulation setzt mit Zell-Teilung und Bewegung ein. Wanderung von Zellen aus Epiblast in Richtung Mittellinie.
Ausbildung des Primitivstreifens: Endodermale und mesodermale Zellen wandern über den Primitivstreifen nach innen. Der Endoderm verdrängt die Hypoblasten. Die Kollersche Sichel bildet den Primitivstreifen aus.
Wanderung des Hensenschen Knotens: Bei der Wanderung des Hensenschen Knotens von anterior (oben) nach posterior (unten) entlang des Primitivsteifens bildet sich der Kopf (aus dem Ektoderm und Endoderm) aus. Notochord und Somiten folgen aus dem Mesoderm. Oberhalb des Notochords bildet sich die Neuralleiste (aus dem Ektoderm) aus.

Question 22

Wie verlaufen die Furchungen bei der Embryogenese von Huhn und Zebrafisch?

Answer 22

Furchung: erste Phase der Embryonalentwicklung der vielzelligen Tiere, in der sich das befruchtete Ei
schrittweise in kleinere Furchungszellen (Blastomeren) aufteilt.
Beim Zebrafisch und dem Huhn spricht man von der Meroblastischen Furchung. Das heißt, dass die Zellteilung nicht in den vegetalen Bereich vordringt, also nur im animalen Bereich sattfindet. Daraus entsteht die Blastodermen, welche auf dem Dotter aufsitzen.

Question 23

Wie wird in Drosophila die dorso-ventrale Achse bestimmt?

Answer 23

Toll-Signalweg ist entscheidend dafür
> Morphogengradient
> Toll Transmembranrezeptor wird von Spätzle-Ligand gebunden
> diese Bindung führt zur Anlagerung von Pelle und Tube
> diese aktiviert wiederum Drosophila IKK
> Was dazu führt, dass Cactus phosphoryliert und anschließend abgebaut wird > wodurch Dorsal in den Zellkern eintreten kann und dort als Transkriptionsfaktor wirkt

Question 24

Beschreiben Sie den Zellstammbaum bei C.elegans.

Answer 24

bild

Question 25

Beschreiben Sie die Genregulation durch miRNAs

Answer 25

> Bildung von pri-miRNA und prä-miRNA im Zellkern
Prozessieren im Zytoplasma über Dicer, ein miRNA Strang bindet and RISC (RNA incluced silencing complex)
Ziel - mRNA Moleküle werden über eine RNase prozessiert und die Translation an Ribosomen verhindert

miRNA wird im Zellkern gebildet, über einen Dicer im Cytoplasma prozessiert, bindet an RISC und sorgt schließlich dafür, dass bestimmte mRNA von der RNase prozessiert und somit die Translation der mRNA an den Ribosomen verhindert wird.
-> Sorgt dafür, dass bestimmte Proteine nicht gebildet werden.

Question 26

Wie wird die anterior-posteriore Musterung des Neuralrohrs bestimmt?

Answer 26

Die Musterung des Neuralrohrs hängt von BMP und Wnt ab.
Wnt ist Liganden -> spielt bei der Signaltransduktion eine Rolle. BMP ist ein Zytokin (Signalprotein). Aus dem Gewebe des Ektoderm differenzieren verschiedene Zelltypen. Wenn BMP und Wnt an die Membranrezeptoren des Ektoderms binden, bildet sich die Epidermis, wenn BMP nicht bindet (, weil es von Chordin inhibiert wird) und Wnt bindet, bildet sich ein Posteriores Neuralgewebe und wenn BMP und Wnt nicht binden (, weil beide inhibiert wurden), bildet sich ein Anteriores Neuralgewebe.

Question 27

Beschreiben Sie die laterale Inhibition.

Answer 27

Laterale Inhibition ist ein Mechanismus in der Gewebeentwicklung, bei dem eine Zelle ihre Nachbarzellen daran hindert, sich in gleicher Weise zu differenzieren wie sie selbst.
Zellen der neuronalen Platte bilden die Transmembranproteine Delta und Notch und das Protein Neurogenin im Gleichgewicht. Delta ist der Ligand für Notch.
> zufällig bildet eine Zelle mehr Delta als die andere
> dadurch exprimiert die Nachbarzelle mehr vermehrt Notch > was zur vermehrten Expression von Repressor Hey führt, welcher Neurogenin reprimiert und die Zelle somit zur Gliazelle macht
> dadurch kommt es in der Nachbarzelle zur geringen Delta-Konzentration und somit auch zur einer geringen Notch-Konzentration > weniger Repressor Hey und damit wird die Zelle zum Neuron (mehr Neurogenin und NeuroD)

Question 28

Beschreiben Sie die Mechanismen der axonalen Wegfindung.

Answer 28

An der Spitze eines Axons befindet sich eine bewegliche Struktur, der Wachstumskegel
> dieser Wachstumskegel weist zwei Strukturen auf Filopodien und die Lamellopodien
> die Filopodien (schmale Ausstülpungen) sind für die Fortbewegung zuständig indem sie Leitsignale erkennen
> zwischen den Filopodien befinden sich Lamellopodien, kleine Fortsätze, die dem anxonalen Wachstumskegel helfen den richtigen Weg zu finden, durch abtasten der Umgebung

Question 29

Wie erfolgt die Bildung des Facettenauges?

Answer 29

Die Bildung des Facettenauges verläuft über 2 Tage und die Augenimaginalscheibe wächst um das 8- fache.
Sie beginnt mit der Zellteilung vor der Morphogenetischen Furche und am posterioren Ende.
Es bildet sich ein Präcluster, aus dem ein Omatidium entsteht.
R8 Zellen bilden sich zuerst und induzieren laterale Inhibition. Sukzessive Differenzierung der Photorezeptor-Neuronen.

Question 30

Wie entsteht das Linsenauge?

Answer 30

Aus dem Diencephalon (neuronales Ektoderm) stülpt sich das Augenvesikel aus, das im Ektoderm die Linsenplakode induziert. Aus dem Augenvesikel bildet sich der Augenbecher.
Einstülpung der Linsenplakode (später Linse) und des Augenbechers (später Retina).

Question 31

Was sind Somiten?

Answer 31

Somiten sind embryonale Übergangssegmente, auch Ursegmente
> aus ihnen, also dem praxialen Mesoderm bilden sich von Zeit zu Zeit Gewebeblöcke, die sich dann abtrennen und ausdifferenzieren > zu bspw. Sklerotom und anschließend zum Skelett

Question 32

Was ist Regeneration? Geben Sie ein Beispiel.

Answer 32

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Question 33

Wie wird die dorso-ventrale Musterung des Neuralrohrs bestimmt?

Answer 33

Durch 2 Faktoren gesteuert: BMP und sonic-hedgehog (Shh)
> Durch BMP wird die Bildung der Dachplatte induziert, im dorsalen Neuralrohr
> Zellen der Dachplatte produzieren Proteine der TGFbeta Familie
> diese führen zu einem Konzentrationsgradienten in ventrale Richtung
> sonic-hedgehog aus dem Notochord induziert in zentralen Neuralrohr die Bildung der Bodenplatte
> ein solchen Konzentrationsgradient besteht auch von den Bodenplatte annehmend zur Dachplatte durch sonich-hedgehog