VL 1: Tierische Entwicklungsbiologie Flashcards
Ontogenese
Individualentwicklung
Ontogenese besteht aus mehreren Entwicklungsabschnitten:
- Furchung
- Gastrulation
- Zelldifferenzierung
- Musterbildung
Furchung
teilt befruchtetes Ei in viele kleinere Zellen (Blastomeren)
keine Volumen- oder Massenzunahme (G1- und G2-Phasen fallen weg, damit keine
zygotische Transkription)
“Mid-Blastula-Transition”: Gap-Phasen wieder eingeführt, Ende maternale Transkription,
jetzt zygotische Transkription (Gene der befruchteten Eizelle werden exprimiert)
Blastomeren (Furchung)
Furchungszellen
Morula (Furchung)
Zellhaufen aus Blastomeren aus dem sich Blastula entwickelt
Blastula (Furchung)
Frühes Entwicklungsstadium in Form einer Hohlkugel; innerer flüssigkeitserfüllter Hohlraum = Blastocoel/ primäre Leibeshöhle
animaler Pol (Furchung)
Pol der Eizelle, an dem Zellkern
vegetativer Pol (Furchung)
Dem animalen Pol gegenüberliegend, dotterreich
Gastrulation
erste Phase der Bildung der Keimblätter (=embryonale Zellschichten); führt zur Ausbildung einer becherförmigen Gastrula
aus Keimblättern entstehen später Organe und Gewebe, Ekto- (außen), Ento- (innen) und Mesoderm (“mittig”)
durch Einwandern von Entoderm und Mesoderm in das Innere des Keims gekennzeichnet
aus Blastula entwickelt sich eine Gastrula (Keim aus zwei geschlossenen Zellschichten, Ektoderm und Entoderm)
mit morphogenetischen Bewegungen verbunden (Wanderung von Einzelzellen, Zellformveränderungen etc.)
Formen der Gastrulation
Invagination:
Einstülpung des prospektiven Entoderms, Bildung Urdarm (Archenteron)
Formen der Gastrulation
Immigration:
Einzelne Blastodermzellen wandern ins Blastocoel ein
Formen der Gastrulation
Delamination:
Abblätterung von Zellschichten, Entodermbildung
Formen der Gastrulation
Involution:
Einrollen des prospektiven Entoderms über Blastoporusrand
Formen der Gastrulation
Epibolie:
Überwachsung/ Umwachsung einer inneren Masse
Anlagenpläne und Zellgenealogien:
Anlagenpläne basieren auf Vitalfarbenmarkierungen und geben das künftige Entwicklungsschicksal bestimmter Embryobereiche an
Zellgenealogien (Zellstammbäume) werden durch Beobachtung der Furchungsteilungen ermittelt; wichtig z.B. zum Verständnis der Zelldetermination und Musterbildung
Zelldifferenzierung
Grundlage der Morphogenese (Gestaltbildung)
Entwicklung von Zellen von einem weniger in einen stärker spezialisierten Zustand
Zelldifferenzierung
Determination:
zu best. Zeitpunkt in Entwicklung, wird prospektives Schicksal embryonaler Zellen festgelegt
erfolgt sukzessive über intrazelluläre Determinanten und/oder extrazelluläre Signale
Zelldifferenzierung
Kommittierung:
(Spezifikation+Determination) —> Ausdifferenzierung
Zelldifferenzierung
Spezifikation:
(unverbindliche Zuweisung Schicksal) ≠ Determination (irreversibel)
Zelldifferenzierung
Differenzierung:
Zellen bilden sich morphologisch und physiologisch entsprechend ihres determinierten Schicksals aus
zeitlich versetzt zur Determination
differenzierte Zellen haben definierte Morphologie und produzieren zelltypspezifische Proteine
Zelldifferenzierung
Zeitpunkt der Determination:
kann durch Transplantationsexperimente ermittelt werden
herkunftsgemäße Entwicklung: Determination
ortsgemäße Entwicklung: Zellen sind noch nicht determiniert
Musterbildung:
Anordnung von Zellen zu spezifischen, dreidimensionalen Strukturen
wird von Positionsinformation (molekulare Signale) gesteuert
Vermittelt Lagebeziehung einer Zelle bezogen auf ihre Nachbarn
Zellen erhalten Info über Lage in Embryo und setzen diese um, indem sie sich gemäß ihrer Determination differenzieren
Festlegung der Zellposition durch verschiedene Mechanismen (Musterbildung):
Asymmetrische Zellteilung
Lateralinhibition
Induktion
Morphogengradienten
Asymmetrische Zellteilung
Als asymmetrische Zellteilung bezeichnet man die mitotische Teilung von Stammzellen, aus der sowohl klonale Replikate der Mutterstammzelle als auch differenzierte Tochterzellen hervorgehen.
Lateralinhibition
In einer Reihe von Zellen mit gleichem Potenzial können die, die sich zuerst differenzieren, die anderen Zellen daran hemmen, das gleiche zu tun
-> sie sezernieren einen Hemmstoff
Induktion
Vorgang, bei dem gewisse Faktoren, Determinationsvorgänge im benachbarten Gewebe einleiten; eine Zelle beeinflusst Nachbarzellen in ihrem
Entwicklungsschicksal
Organisator:
Bereich im sich entwickelndem Embryo, der die Differenzierung anderer Bereiche induziert
Morphogengradienten
Ein Morphogen (Signalstoff) wird von einer Quelle (z.B.
Organisator) produziert, breitet sich von dort in benachbartes Gewebe aus und bildet so
Konzentrationsgradienten, in dem Zellen bei unterschiedlichen Schwellenwertkonzentrationen und damit in verschiedener Entfernung von Signalquelle,
in unterschiedlicher Weise reagieren, z.B. verschiedene Gene aktivieren
Morphogenkonzentration gibt Positionsinformation, so entsteht geordnetes räumliches Muster von unterschiedlich differenzierten Zellen
Prinzipien der experimentellen Embryologie
Experimente werden zum Nachweis von Forschungsergebnissen verwendet
Defekt-Experiment
Bestimmter Bereich des frühen Embryos wird zerstört, um z.B. dessen Funktion, oder die des verbleibenden Bereichs oder deren Interaktion nachweisen zu können
Isolations-Experiment
Ein bestimmter Bereich wird aus dem Embryo entnommen, um z.B. die weitere Entwicklung dieses Bereichs untersuchen zu können
Rekombinations-Experiment
Zwei oder mehrere Bereiche eines Embryos werden neu miteinander kombiniert, um z.B. deren Interaktionen nachweisen zu können
Transplantations-Experiment
Ein Bereich des Embryos wird bei demselben an anderer Stelle oder einem anderen Untersuchungsobjekt implantiert
Modellorganismen
kurze Generationszeit
viele Nachkommen
gut im Labor haltbar
Gene ausschaltbar
Furchungstypen
holoblastisch (vollständig) und meroblastisch (partiell)
