Peter Carlsson - Utvecklingsbiologi

Question 1

Vad ger en cell dess egenskaper?

Answer 1

Summan av alla proteiner som finns i cellen. Det som styr detta är att olika gener uttrycks. Genuttryck regleras främst på transkriptionsnivå.

Question 2

Enhancer och promotorer

Answer 2

Vid en gen, binder transkriptionsfaktorer som aktiverar eller inhiberar transkription.

Question 3

Zygot

Answer 3

Äggets och spermiens haploida kärnor smälter ihop och bildar en diploid kärna, alltså en zygot.

Question 4

Fluga zygot

Answer 4

DNA:t i zygoten replikeras snabbt upprepade gånger, och embryot fylls av kärnor. Dock sker ännu ingen celldelning, och alla kärnor delar cytoplasma. Detta kallas syncytium.

Question 5

Fluga syncytium

Answer 5

Flera kärnor i en och samma cytoplasma. Stadiet efter zygot. Kärnorna täcker insidan av embryots vägg, medan de centrala delarna bara innehåller cytoplasma. Detta gör kommunikationen mellan kärnorna mycket enklare, eftersom de extracellulära stegen kan hoppas över.

Question 6

Fluga oocyt och nurse cells

Answer 6

Flughonan producerar ägg i foliklar. Cellerna inne i folikeln är produkter av meios, och därför haploida. En av dessa celler blir äggcell (oocyt), övriga blir nurse cells. Nurse cells producerar mRNA, proteiner och metaboliter som äggcellen fylls med.

Question 7

Fluga fördelning av saker från nurse cells till oocyt

Answer 7

Fördelas inte jämnt. Ett exempel är Bicoid, som transkriberas i nurse cellerna. Det hamnar i den anteriora ändan av ägget. Denna plats är förutbestämd. Andra mRNA placeras också ojämnt. Dessa mRNA kommer translateras när ägget befruktas. De kallas maternella gener.

Question 8

Fluga Bicoid mRNA

Answer 8

Transkriberas i nurse celler. Hamnar anteriort i oocyten. När det translateras kommer proteinet att diffundera och bilda en koncentrationsgradient, högst i den anteriora ändan och lägst i den posteriora ändan. Bicoid proteinet är en transkriptionsfaktor. Eftersom kärnorna inte är omslutna av cellmembran, går det direkt in i kärnorna, binder till DNA och aktiverar transkriptionen av gener som har bindningsställen för Bicoid. Liknande gradienter bildas av andra maternella proteiner, som ofta är transkriptionsfaktorer.

Question 9

Fluga exempel på hur maternella proteiner fungerar

Answer 9

Saufen är ett RNA-bindande protein som fixerar vissa mRNA på rätt ställe i ägget.
Nanos är dels en transkriptionsfaktor, och dels binder det till Hunchback mRNA och inhiberar dess translation.
Hunchback mRNA är jämnt fördelat, men translateras bara i framändan eftersom Nanos förhindrar detta i bakändan.

Question 10

Fluga koncentration Bicoid

Answer 10

Flera geners transkription aktiveras av Bicoid, men kräver olika koncentration av Bicoid-proteinet. Därför kommer olika målgener att uttryckas i olika delar av embryot. En substans som triggar olika utvecklingsprogram beroende på koncentration kallas morforgen.

Question 11

Morfogen

Answer 11

En substans, tex Bicoid, som triggar olika utvecklingsprogram beroende på koncentration.

Question 12

Fluga Bicoid trösklar

Answer 12

Eftersom Bicoid-koncentrationen bildar en gradient kommer dessa koncentrationströsklar motsvaras av distinkta positioner längs embryots längd-axel.

Question 13

Fluga Bicoid konc öka/minska

Answer 13

Om Bicoid koncentrationen ökas eller minskas i ett experiment, kommer gränsen för uttryck flyttas bakåt eller framåt på oocyten, så att gränserna alltid motsvarar samma Bicoid koncentration.

Question 14

Fluga gap genes

Answer 14

Maternella transkriptionsfaktorer, tex Bicoid och Nanos, reglerar transkriptionen av de första embryogenerna som uttrycks, sk gap genes. Beroende på vilka bindningsställen för tf som finns i gap genernas promotorer kommer de att transkriberas i olika delar av flugembryot. Även gap generna kodar för tf. Detta gör zoneringen mer detaljerad.

Question 15

Fluga tf DNA sekvenser

Answer 15

Varje tf har sin egen favorit DNA-sekvens som den binder till. Vilka gener den kan reglera bestäms av ifall genens promotor eller enhancer möjliggör bindning. Sekvenser som är en perfekt match med tf:s preferens kommer att binda mer effektivt, och fungerar även vid låg koncentration. En sämre sekvens kräver högre koncentration.

Question 16

Fluga pair rule gener

Answer 16

Efter gap generna aktiveras transkription av nästa grupp gener: pair rule gener. De uttrycks i vartannat segment. Deras transkription aktiveras av en kombination av martenella och gap tf. Även pair rule genprodukterna är tf.

Question 17

Fluga pair rule gener

Answer 17

Aktiveras av gap genes. Skapar tydligare mönster längs AP axeln. de skapar sju band under syncytium stadiet. Efter detta kommer cellväggar skapas.

Question 18

Fluga segment polarity genes

Answer 18

Aktiveras av pair rule genes. Skapar tydligare och fler streck.

Question 19

Deterministisk embryonalutveckling

Answer 19

Modern skapar skillnader i äggcellen från början genom att skapa skillnader i koncentrationer av tf inom äggcellen. Asymmetrin finns där från början. Tex bananfluga.

Question 20

Grodägg asymmetri

Answer 20

Det har en asymmetri. Näringen som ska föda embryot är tung och hamnar i botten. Överdelen är ofta pigmenterad för att skydda mot UV. De kallas för den vegetetativa polen respektive den animala polen.

Question 21

Vad händer när en spermie penetrerar grodägget?

Answer 21

Den för in två saker: sin haploida kärna och en centrosom som organiserar äggcellens mikrotubuli.
Polariserade mikrotubuli ger direktionell transport av bla ett protein som skyddar proteinet beta-catenin mot nedbrytning på sidan rakt motsatt där spermien penetrerade.
Klyvningsdelningar delar upp äggcellen i många mindre celler. De celler på motsatta sidan av där spermien träffade kommer ha högre koncentration av beta-catenin, som flyttas in i kärnorna och binder till tf. Detta skapar den första asymmetrin.

Question 22

Finns det förberedd asymmetri i däggdjursembryon?

Även tidigt stadie embryo

Answer 22

Nej. Inte heller skiljer sig cellerna åt efter de första celldelningarna. Ända upp till morula-stadiet är alla celler identiska och totipotenta.

Question 23

Morfogenes

Answer 23

Alla processer som syftar till att skapa eller förändra form på organism- eller organnivå. Cellmigration, jonflöden, invagination, rotation etc.

Question 24

Däggdjurembryo

Första specialiseringen

Vad kallas det, vilka celler bildas

Answer 24

Det yttre cellagret differentierar till trofoblastceller. Dessa kommer inte att bidra till fostret, utan är celler som ansvarar för implantation i livmoderslemhinnan. I och med detta har cellerna förlorat sin totipotens. Stadiet kallas för blastocyst, och innanför trofoblastcellerna finns dels ett hålrum (blastocoel) och dels en grupp celler (ICM), som kommer utvecklas till själva embryot.

Question 25

Däggdjurembryo

Vad triggar den första differentieringen?

Trofoblaster och ICM

Answer 25

När cellerna hänger ihop som en boll och alla celler signalerar till alla celler runt om, så kommer cellerna i mitten att känna av starkare signaler än cellerna på ytan. De med låg signal blir då trofoblastceller, och de med högre signal ICM. När symmetrin väl är bruten är det bara att fortsätta.

Question 26

Däggdjursembryo

I vilka stadier kan enäggstvillingar utvecklas?

Answer 26

Om morula eller ICM delas så kan två genetiskt identiska individer utvecklas: monozygota tvillingar. Om delningen sker före implantation bildas två blastocyster, två implantationer och två placentor. Sällsynt sker delning så sent att fostret delar amnion, vilket är förknippat med sammanväxningar.

Question 27

Induktion

Answer 27

När man har två olika cellpopulationer intill varann kan detta utnyttjas för differentiering av ytterligare celltyper. Differentiering i en grupp celler triggas av signal från andra celler. Den inducerande cellen signalerar tex genom att producera extracellulära substanser som genom diffusion kan nå den mottagande cellen.

Ex: ögonutveckling hos groda

Question 28

Kompetens

Vad är det, vad behövs, morfogen

Answer 28

Förmåga hos celler att svara på induktiv signal. Kräver bland annat att det finns receptorer för signalsubstansen. Bindning av signalsubstansen triggar förändrat genuttryck i mottagarcellen. Om olika koncentration av signalen leder till initiering av olika differentieringsprogram är signalsubstansen morfogen.

Question 29

Grodembryo

Induktion för lins

Vad krävs för bildande av lins

Answer 29

Lins-induktion kan bara ske inom ett visst område av huvudet och kan bara induceras av den optiska vesikeln.

Question 30

Utveckling av simhud

And vs höna

Answer 30

Hos många djur måste simhuden tas bort genom apoptos. Cellerna mellan tårna producerar ett protein, Bmp4, som inducerar apoptos. Detta gäller både änder och höns. Hos änder produceras också Gremlin, en inhibitor av Bmp4, som förhindrar apoptos. Andungen kommer därför att ha kvar huden mellan tårna, medan den elimineras hos kycklingen.