zoologie Flashcards
Extrazelluläre Matrix
Die Extrazelluläre Matrix besteht aus der Gesamtheit aller Makromoleküle im Interzellularraum.
ein sehr komplexes Environment aus verschiedenen Fasern, die in eine Grundsubstanz eingebettet sind. Die extrazelluläre Matrix ist essentiell für die Verankerung der Zellen und die Formkonsistenz der Gewebe.
Hauptbestandteil sind glykoproteine die von Zellen sezerniert werden. Häufigste sind Kollagene, welche fasern ausbilden. Fibronectin (EZM Protein) bindet an zelloberflächenproteine aus Gruppe der integrine.
Akrosomenreaktion
Duch Kontakt des Spermiums mit der Eizelle werden hydrolytische enzyme freigesetzt, welche das Material um das Ei auflösen. (Eigallerte)
Erleichtert den spermium durchtritt zur zona pellucida.
Wie wird bei der Befruchtung die Polyspermie verhindert?
schnellen Block: Durch Kontakt der Gameten depolarisiert die Eizelle und löst schnellen Block aus. (Natriumionen einstrom) Innerhalb der ersten 3sekunden nach anheften des spermiums an eizelle.
langsamer Block: Freisetzung von Corticalgranula führt zur Bildung einer befruchtungshülle (durch CA2+ ausschüttung verschmelzen die corticalgranula mit der Plasmamembran)
Sie behandlen animale Kappen mit Aktivin. Was erwarten Sie?
animale Polkappe: animaler Bereich der Amphibien-Blastula, der normalerweise nur Ektoderm bildet, durch Kontakt mit Zellen der vegetalen (vegetativen) Region aber zur Bildung von Mesoderm angeregt (Induktion) werden kann.
Eine isolierte animale Kappe führt zu epidermalen Strukturen.
Die Dissoziation (trennung) und nachfolgende Re-Aggregation (zurückansammlung) von Zellen der animalen Kappe führt zur Bildung neuronaler Zellen. Eine animale Kappe bildet in Gegenwart von BMP-Antagonisten (Noggin) neurale Zellen aus.
Die Signalisierung der räumlichen Position erfolgt über Gradienten von Botenstoffen. Als
Beispiel und zu Veranschaulichung dient uns der Activin-Gradient, der verschiedene
Genexpression in den animalen Polkappen des xenopus bewirkt.
Induzierter veränderter Activin Gradient verändert Genexpression in der animalen polkappe.
Kann zur Bildung verschiedener Organe führen
Wie wird das Nieuwkoop-Zentrum ausgebildet?
Nieuwkoop zentrum ist das Induktionszentrum (Induktion) auf der Dorsalseite des frühen Frosch-Embryos. Es entsteht bei der durch den Spermieneintritt (Spermien) ausgelösten Cortex-Rotation gegenüber der Spermieneintrittsstelle und legt hier die zukünftige Dorsalseite des Embryos fest
Welche Strukturen entsprechen dem Spemann-Organisator in Huhn und Zebrafisch?
Hensenscher Knoten bei Huhn: Verdickung der Primitivrinne stellt das äquivalent der zellen der dorsalen urmundlippe des Frosches da. (Spemann organisator). Bei Fisch: embryonalschild
Über welche Struktur erfolgt die Zell-Wanderung bei der Gastrulation im Huhn?
Zellwanderung während der Gastrulation wird durch große Dottermasse beeinflusst. Der Keim ist einer Blastula äquivalent und besteht aus oberer und unterer Zellschicht (epiblast-embryo entsteht hieraus, hypoblast).
Anhäufung von Epiblastzellen die auf Keimscheibe zuwandern, führt zu verdickung, dem primitivstreifen, indem sich primitivrinne einsenkt. Primitivrinne ist funktionell dem Urmund des Frosches gleichzusetzen. (genaugesehen der Hensensche Knoten). Epiblastzellen die nach innen einwandern bilden Endoterm, andere wandern seitlich ein und bilden Mesoderm und die an der oberfläche bleibenden bilden Ektoderm.
Furchung bei Tieren mit wenig Dottergehalt
Das Blastocoel liegt zentral und die Zellen werden vollständig gefurcht- holoblastische Furchung
Furchung bei Drosophila
Zygotenkern liegt inmitten der Dottermasse. Der Zellkern durchläuft mehrere mitotische Teilungen ohne Zellteilung. (keine Zellmembran um kerne). In Dottermasse verteilte Zellkerne wandern zur randzone wo weitere mitotische teilungen stattfinden. Syncytium stadion. Schließlich bildet sich um jeden Zellkern eine Plasmamembran aus. superfizielle Furchung.
Über welche Struktur erfolgt die Zell-Wanderung bei der Gastrulation der Maus?
Holoblastische Furchung, da wenig Dotter. Trotzdem erfolgt Gastrulation ähnlich wie bei Vögeln etc.
Nach Furchung: Blastocyste ist Säugerversion der Blastula. An einer Seite im Blastocoel liegt Embryblast (späterer Embryo).
Throphoblast, der äußere Epithel der Blastocyste bildet später mit Mesoderm den fetalen Anteil der Placenta. Innere Zellmasse (embryoblast) bildet eine flache Scheibe mit oberer Zellschicht (epiblast-späterer Embryo) und unterer Zellschicht hypoblast (homolog zu vögeln)
Grastulation:
Zellen bewegen sich vom Epiblast durch Primitivrinne nach innen und bilden genau wie beim huhn Meso und Entoderm.
Trophoblast und mesodermale Zellen vom Epiblast bilden mit endometrialen Gewebe die Placenta. (austausch von nährstoffen, Gasen etc).
Nach abgeschlossener Gastrualtion haben sich die Keimblätter ausgebildet.
Furchung bei Drosophila
Zygotenkern liegt inmitten der Dottermasse. Der Zellkern durchläuft mehrere mitotische Teilungen ohne Zellteilung. (keine Zellmembran um kerne). In Dottermasse verteilte Zellkerne wandern zur randzone wo weitere mitotische teilungen stattfinden. Syncytium stadium. Schließlich bildet sich um jeden Zellkern eine Plasmamembran aus. superfizielle Furchung.
Wie werden Knock-out Mäuse generiert?
Eine Knockout-Maus (engl. knock out „außer Gefecht setzen“) ist eine Maus (Mus musculus), bei der mittels einer genetischen Manipulation (Gene-Targeting) gezielt ein oder mehrere Gene deaktiviert wurden (Gen-Knockout).
Diese Manipulation geschieht an den embryonalen Stammzellen (von Mäusen), die dann in die Keimbahn einer Maus eingebracht werden. Es gibt inzwischen Knockout-Mäuse für die unterschiedlichsten Forschungsgebiete. Mit Hilfe der genetisch veränderten Tiere können beispielsweise biologische Mechanismen untersucht werden. Außerdem eignen sie sich als Modelle für menschliche Erkrankungen
wie?
Zellen der inneren Zellmasse können kultiviert werden (Embryonale Stammzellen). Gen-spezifische Inaktivierung (knock-out) über homologe Rekombination (Rekombination, bei der Teile zwischen homologen DNA-Sequenzen ausgetauscht werden).
Selektion rekombinanter Zellen über einen Selektionsmarker. (ein Gen bezeichnet, das als Marker zusammen mit dem „gene of interest“, in den veränderten Organismus eingebracht wird, um Individuen mit erfolgreicher Genveränderung erkennen zu können).
Rekombiannte Embryonale Stammzellen werden in
Blastocyste micro-injiziert und integrieren sich in innere
Zellmasse des Empfängerembryos. Über eine Leihmutter wird ein chimärer (aus unterschiedlichen befruchteten eizellen) Embryo ausgetragen.
Wenn der knock-out in den Keimzellen auftritt, kann
eine homozygote Maus in der F2 Generation
erhalten werden.
Wie verlaufen die Furchungen bei der Embryogenese der Maus?
Kurz nach der Befruchtung folgt bei vielen Arten die
Furchung, eine Reihe rascher Zellteilungen.
Dotterarme und gemäßigt dotterreiche Eier furchen sich total. Holoblastische Furchung.
Die Furchung unterteilt das Cytoplasma einer einzigen,
großen Zelle, der Zygote, in viele kleinere Zellen,
Blastomeren genannt
Die Blastula ist eine vielzellige Kugel, in der sich eine
flüssigkeitsgefüllte Höhle, das Blastocoel, bildet
Aus welchen Zellen entwickelt sich der Mausembryo?
Embryoblastzellen:
Blastocyste ist Säugerversion der Blastula. An einer Seite im Blastocoel liegt Embryoblast (späterer Embryo).
Throphoblast, der äußere Epithel der Blastocyste bildet später mit Mesoderm den fetalen Anteil der Placenta. Innere Zellmasse bildet eine flache Scheibe mit oberer Zellschicht (epiblast-späterer Embryo) und unterer Zellschicht hypoblast (homolog zu vögeln)
Beschreiben Sie den Aufbau von Lamellipodien und Filopodien.
Pseudopodien sind Plasmaausstülpungen eukaryotischer Zellen, welche unter anderem der Zellmigration dienen. Wichtig zur Bewegung und abtastung der EZM.
Aufbau:
Auf der Verlängerung fibrillärer Proteine (Aktin) sowie dem Einbau von Membranvesikeln in Bewegungsrichtung, was die Bildung von Zellfortsätzen (Filopodien und Lamellipodium) zur Folge hat. In Lamellipodien und Filopodien baut sich ein Gerüst aus fibrillärem F-Aktin auf, welches an der Vorderkante durch Anbau G-Aktins weiter wächst, während es an seiner Hinterseite wieder in G-Aktin zerfällt (sog. treadmilling). Gleichzeitig wird die Vorderkante des Lamellipodiums durch den Einbau von Membranmaterial erweitert, das aus zelleigenen Vesikeln stammt. Diese Vesikel werden entlang einer weiteren fibrillären Struktur, den Mikrotubuli, nach vorne transportiert.
Beschreiben Sie den Aufbau und Funktion von Integrinen, Cadherinen und CAMs.
Zelladhäsionsmoleküle (auch CAMs, englisch cell adhesion molecule) integrale Membranproteine, die die Kontakte zwischen Zellen in einem tierischen Gewebe vermitteln. Sie haben zwei grundlegende Funktionen:
den Zusammenhalt von Geweben und
die Kommunikation von Zellen miteinander zu ermöglichen.
Zell-Matrix-Adhäsion-Integrine
Die Verbindungen von Zellen zur extrazellulären Matrix werden durch die Integrine hergestellt. Dies sind Rezeptoren, die vor allem an die Laminine und an RGD-haltige Proteine der extrazellulären Matrix binden. Sie sind besonders für den Zusammenhalt wichtig.
Cadherine - Zell-Zell-Adhäsion
Cadherine sind Glykoproteine die ebenfalls hauptsächlich mit anderen N-CAMs derselben Art interagieren
Auf diese Weise finden sich ähnlich aufgebaute Zellen zusammen und erkennen sich, so dass sie ein zusammenhängendes Gewebe und damit das Organ bilden können.
Was ist ein Syncytium?
Ein Syncytium kann entweder durch Kernteilungen ohne nachfolgende Zellteilungen (Furchung von Drosophila) oder sekundär durch Verschmelzung von Zellen entstehen
Wie wird in Drosophila die anterior-posteriore Achse bestimmt?
- Bestimmung anhand der Konzentration des Proteins Bicoid
- Lokalisation von bicoid-mRNA anterior und Synthese von Bicoid
- da Syncytium freie Diffusion von Bicoid durch Embryo und Konzentrationsgefälle entlang der späteren anterior - posterior Achse
- Bicoid aktiviert Genkaskade, welche zur Ausbildung von Segmenten führt
- hohe Bicoid Konzentration in Segment bestimmt anterioren Teil
- niedrige Konzentration bestimmt posterioren Teil
bicoid
bicoid wird nur direkt nach Fertilisation (Befruchtung) exprimiert - bicoid induziert anteriore Strukturen, bei bicoid-Maximum entsteht Kopf (Thorax) - viel bicoid: anterior, wenig/kein bicoid: posterior - maternale bicoid-mRNA nur anterior lokalisiert, bicoid-Protein nimmt von anterior nach posterior graduell ab
nanos
Das posteriore System: nanos - nanos wird nur direkt nach Fertilisation exprimiert - maternale nanos-mRNA ist nur posterior vorhanden, nanos-Protein nimmt von posterior nach anterior graduell ab - maternale hunchback-mRNA ist über gleich verteilt - im posterioren Teil hemmt nanos Translation von hunchback-mRNA (verhindert Polyadenylierung) > dadurch Ausbildung eines abnehmenden hunchback-Gradienten von anterior nach posterior
Wie wird in Drosophila die dorso-ventrale Achse bestimmt?
- auf Grund der Bindung des Proteins Spaetzle (ligand) an Toll Rezeptoren (auf ventraler Seite) wird eine Kaskade ausgelöst, welche die Freisetzung des Proteins “Dorsal” zu Folge hat, welches anschließend in den Zellkern wandert (Errichtung eines nukleären dorsal-Gradienten). Viel Dorsal was in der Ausbildung der ventralen Seite mündet.
- bei Verbleib von Dorsal im Cytoplasma Ausbildung dorsaler Seite
Dorsal Protein ist im Ei rundherum in der Peripherie gleichverteilt, aber nur im Cytoplasma - Toll-Protein (Rezeptor) wird auf ventraler Seite durch Spätzle-Fragment (maternaler Ligand) aktiviert, dorsal kann dadurch auch in Kern > Errichtung eines nukleären dorsal-Gradienten, ventral hoch, dorsal tief
Mutanten
Bicoid Mutante:
Verlust von Kopf und Thorax
Nanos Mutante:
Abdomen fehlt
Torso Mutante:
Terminale Strukturen fehlen
Beschreiben Sie die Genregulation durch miRNAs (nichtcodierende RNAs)
Bildung der pri-miRNA und prä-miRNA im Zellkern.
Prozessierung (posttranskriptionale Modifizierung eukaryotischer RNA) im Zytoplasma über Dicer (doppelsträngige RNA in kurze, doppelsträngige Fragmente schneidet), ein miRNA Strang bindet an RISC (RNA induced silencing complex). = Komplex aus RNA und Proteinen, funktion ist Produktion spezifischer Proteine auszuschalten.
Ziel-mRNA Moleküle werden über eine RNase (nuklease) prozessiert und die Translation an
Ribosomen verhindert
Wie wird die anterior-posteriore Musterung des Neuralrohrs bestimmt?
Ektoderm: Wachstumsfaktoren BMP+Wnt= Epidermis nur Wnt= Posteriores Neuralgewebe nichts= anteriores Neuralgewebe (BMP wird von Noggin, Chordin, Follistatin gehemmt)
Beschreiben Sie die laterale Inhibition.
einen Mechanismus, bei dem eine Zelle alle direkt benachbarten Zellen daran hindert, sich in der gleichen Art zu entwickeln wie sie selbst (Delta/Notch signal weg/Gliazellen, Neuronen)
Wie wird dorso-ventrale Musterung des Neuralrohrs bestimmt?
-BMP Faktoren induzieren die
Bildung der Dachplatte
-Die Zellen der Dachplatte
produzieren TGFβ Proteine
(Sie sind fähig, die Zellproliferation, also schnelles Wachstum, Zelldifferenzierung und andere Funktionen in einem weiten Spektrum verschiedener Zellen zu beeinflussen)
-Sonic hedgehog (shh) aus dem
Notochord induziert
Bodenplatte
Beschreiben Sie den Zellstammbaum bei C. elegans
- zunächst entsteht Urkeimzelle durch Verschmelzung der Nuklei
- anschließend asymmetrische Zellteilung und Entstehung von Zellen P1 und AB und dadurch Festlegung unterschiedlicher Entwicklungswege
- AB teilt sich weiter in eine Aba und ABp Zelle woraus sich hauptsächlich Neuronen entwickeln
- P1 teilt sich in eine P2 und EMS Zelle woraus u.a. Muskeln und Darm werden
Was sind die Phasen des Zellzyklus? Wie werden sie reguliert?
Phasen:
G1, S, G2, M
G1: Zeitraum zwischen Kernteilung und DNA-Synthese.
Hier werden Zellbestandteile (Zytoplasma, Zellorganelle) ergänzt.
S-Phase steht für Synthesephase, wegen der Verdopplung der DNA im Zellkern.
Die S-Phase endet, sobald die DNA-Verdopplung abgeschlossen ist und jedes Chromosom aus zwei Chromatiden besteht
G2: RNA-Moleküle und zellteilungsspezifische Proteine synthetisiert, um die nachfolgende Mitose vorzubereiten.
M-Phase oder Mitose-Phase: Hier finden die Zweiteilungen der Chromosomen (Mitose), des Zellkernes (Karyokinese) und der Zelle (Zytokinese) statt. Während der Mitose folgen aufeinander: Prophase, Prometaphase, Metaphase, Anaphase und Telophase,
Regulation durch Cycline (Proteine)
- Konzentration der unterschiedlichen Cycline bestimmen die Zellphasen
- binden an Cyclin-abhängige Kinasen (CDK) welche Zellphasen einleiten
mi RNA
- miRNAs sind sehr kurze (21 - 23 Nukleotide) nicht codierende RNAs zur Genreguation, insbesondere Gen Silencing
- Bildung von pri - miRNA und prä - miRNA im Zellkern und Transport ins Cytoplasma
- dort Prozessierung durch Enzym Dicer und Bindung an RISC (RNA induced silencing complex)
- Translation der Ziel mRNA wird dadurch verhindert
Facettenauge Entwicklung
Entwicklung verläuft über 2 Tage (2 h/Omatidiencluster) und Augenimaginalscheibe wächst um das 8-fache.
•Zellteilungen vor der morphogenetischen Furche und am posterioren Ende
•Ausbildung eines Präclusters, aus dem ein Omatidium entsteht.
•R8 Zellen bilden sich zuerst und induzierenlaterale Inhibition.
•Sukzessive Differenzierung der Photorezeptor-Neuronen
morphogenetische Furche: bei der Augenentwicklung von Drosophila eine Furche, welche von anterior nach posterior über die Augen-Imaginalscheibe wandert und dabei die spezifische Anordnung und Differenzierung der Zellen zu den Ommatidien (Komplexauge) auslöst.
Das Linsenauge Entwicklung
Aus dem Diencephalon (Zwischenhirn) stülpt sich das Augenvesikel/ Bläschen aus, das im Ektoderm die Linsenplakode (Verdickung im Oberflächenektoderm als Anlage der Augenlinse) induziert
-Aus dem Augenvesikel bildet sich der Augenbecher.
→ Einstülpung der Linsenplakode und des Augenbechers
Aus dem Diencephalon (Zwischenhirn) stülpt sich das Augenvesikel/ Bläschen aus, das im Ektoderm die Linsenplakode (Verdickung im Oberflächenektoderm als Anlage der Augenlinse) induziert.
Nach einstülpung des augenbläschens zum augenbecher gehen Schichten der Netzhaut (retina) mitsamt pigmentepithel hervor.
Augenbläschenstil wird zum augenbecherstiel, durch den der Sehnerv aus der Retina zum zwischenhirn zieht.
Umbildung zum Augenbecher setzt nach Bildung der Linsenplakode ein, welche durch augenbläschen induziert wird.
Pax6, Rx1 und Six3 sind ein notwendiger und hinreichender Regelkreis für die Augeninduktion beim Wirbeltier
Was ist Regeneration? Geben Sie ein Beispiel.
Unter Regeneration versteht man die Fähigkeit eines Organismus, verloren gegangene Teile zu ersetzen.
Morphallaxis: Durch Umstrukturierung kommt es zur Neubildung von Strukturen z.B. Hydra?
Epimorphose: Neubildung gemusterter
Strukturen durch Wachstum
z.B. Molch
Beispiel:
Vollständige Tiere entstehen bei der Trennung z.b: Hydra oder Seestern
Mensch: Regeneration der Leber und Heilung von Knochenbrüchen und Muskelrissen
Wie unterscheiden sich Stammzellen in ihrer Entwicklungsfähigkeit?
Die Eizelle ist totipotent:
Aus ihr entwickelt sich ein ganzer Organismus
z.B. Zygote
Pluripotente Stammzellen entwickeln
sich zu unterschiedlichen Organen
z.B. Blastocyste enthält diese
Adulte Stammzellen sind auf ein
Organ festgelegt
Wie werden die männlichen und weiblichen Gonaden festgelegt?
Geschlechts-Chromosomen/Gonosom
weiblichen: xx
männlichen xy
nur das y Chromosom hat besitzt ein sex determining region gen y (SRY)
Eizelle und Spermium verschmelzen zu Zygote.
Wenn SRY vorhanden bilden sich aus den undifferenzierten Gonaden Hoden aus. Wenn nicht dann Eier Stöcke.
In der Genitalleiste kommt es zur Proliferation (schnelles Zell Wachstum), durch Proteine Wnt4, DAX1, WT1. SF1 und es werden die undifferenzierten Gonaden gebildet.
anschließend:
Durch DAX1, SOX9 zu Hoden
Durch DAX1 Wnt4 zu Eierstöcken
Was wird aus Entoderm, Ektoderm, Mesoderm gebildet?
Endoderm: Darm, Leber, Pankreas,Lunge, Schilddrüse
Ektoderm: Haut, Nervensystem, Zähne, Sinnesorgane
Mesoderm: Knochen, Skelett und glatte Muskulatur, Skelett, Herz, Blutgefäße
Was sind die prinzipiellen Proteinfasern der Zelle und welche Aufgaben besitzen diese?
Cytoskelett:
Das Cytoskelett besteht aus einem Gerüst aus Proteinfasern, das einer Zelle Gestalt und Festigkeit gibt und ihr Bewegungen und Formänderungen erlaubt.
Mikrofilamente/Aktin-Filamente: ca. 8 nm dick
Ausbildung von Zellfortsätzen, Muskelkontraktion
intermediäre Filamente:
Erhöhung der mechanischen Stabilität
Mikrotubuli, ca. 25 nm dick aus globulären Tubulinen
Apparat der Zellteilung (Spindelapparat), das die zwei Centriolen beinhaltende Centrosom sowie die Bewegungsorganellen Cilien und Flagellen bestehen aus Mikrotubuli.
