[2024 HK, 2023 HK]
Vergleichen Sie die ersten Teilungen von Medaka und Xenopus. Was sind die Unterschiede und welche Auswirkungen auf Gastrulation haben diese Unterschiede?
Medaka/
Zebrabärbling
Xenopus laevis
Eizelltyp
telolecithal = viel Dotter, polar verteilt (Hauptsächtlich vegetativer Pol)
mesolecithal (=mäßig viel Dotter, polar verteilt, auch im vegetativen Pol aber weniger ausgeprägt
Unterschiede in Teilungen
-unvollständige (=meroblastische) Teilung aufgrund des Dotters
=> Spaltfurchen können Dotter darunter nicht durchdringen
-Furchung nur im Zytoplasma der Blastodsik (dotterfreiem animalen Bereich)
-vollständige Furchung (holoblastsich= totale, inäquale Furchung), sprich ganze Eizelle (im vegetativen nur etwas langsamer)
Auswirkungen auf Gastrulation
-Gastrulation nur im dotterfreien Bereich = Blastodisk über dem Dotter
-Zellen wandern nur um dotter herum (=Epibolie)
-Dotter bleibt unbeteiligt an Zellbewegungen dient aber als Nährstoffspeicher
-Körperachsen werden durch embryonales Schild gebildet
-ganze Eizelle ist an Zellwanderung beteiligt (Invagination, Epibolie, Involution, konvergente Extension)
-ausgebildetes Blastocoel
-Speman-Organisator zur Körperachsen-bildung
? [2024 HK, 2023HK]
Auf welche Arten bilden sich die einzelnen Köperachsen von Medaka?
Dorsal-Ventral:
-Achsenorientierung schon in Oozyte festgelegt
-asymmetrische Verteilung von maternalen Determinanten wie ß-Catenin => Dorsaler Pol bildet sich dort wo nukleäres ß-Catenin angereichert wird, wird zu embryonalen Schild (=Organisator, öquivalent zu Speman-Magold Organisator)
-BMP Signalgebung:
=> hohe BMP Aktivität -> ventrale Strukturen
=> BMP-Antagonisten (Chordin, Noggin, Follistatin, vom Organisator exprimiert) → dorsale Strukturen
Anterior-Posterior: animal-vegetale Achse wird nach Befruchtung bestimmt durch zytoplasmatische Strömung in dotterfreien (=animal) und dotterhaltigen Pol (=vegetativ)
=> Spermieneintritt = späterer posteriorer Pol
=> vorbestimmt durch D-V, Organisator initiiert Achsenbildung
Rechts-Links Symmetrie:
-Etablierung erst nach dorsoventralen und anterior-posterior Achse
-im Kupffers Vesikel kommt es zu asymmetrischen Fluidströmungen auf der linken Körperhälfte
=> asymmetrischen Expression von Genen wie Nodal, Lefty und Pitx2 (s. u.)
-bei Störung der Zilien oder Kupffers Vesikel Funktion können zu zufälliger oder gespiegelter Organlage führen (situs inversus)
=> deswegen manche Organe gespiegelt und manche nur auf der linken Körperhälfte
[2024 NK]
Nennen Sie 4 Vorteile, die Fische gegenüber Säugern bieten, um die frühe Embryonalentwicklung zu untersuchen.
-transparente Embryonen
-Embryonalentwicklung außerhalb des Muttertieres
-schnelle Embryonalentwicklung (in ~24h alle wichtigen Organsysteme angelegt)
-schnelle Genrationszeit (2-3 Monate bis zum Erreichen des Fortpflanzungsalters)
-einfache Pflege
Welche 3 Keimblätter gibt es? Nennen Sie jeweils ein Organ, das aus den jeweiligen Keimblättern hervorgeht.
1) Ektoderm => Epidermis + Nervensystem
2) Mesoderm => Keimschicht, Muskeln, Skelett- + Kreislaufsystem, Nieren, Fortpflanzungsorgane, Keimdrüsen
3) Endoderm => innere Auskleidung des Darms + Darmabschnitte
[2024 NK, 2024 HK]
[2010 HK]
1- Somiten
2- Notochord
3- After?
4- Otic (ear) vesicle
5- Hindbrain
6- Mid Brain ?
7- Auge
8- Lens (Linse)
9- Herzatrium ?
10- Dotter
? ([2010 HK])
Definieren Sie 2 wesentliche Eigenschaften einer Stammzelle!
Selbsterneuerung (Self-Renewal):
Stammzellen können sich über viele Zellzyklen hinweg teilen, ohne sich zu differenzieren. Dabei entstehen identische Tochterzellen, die ebenfalls Stammzellen bleiben. Diese Eigenschaft sichert den langfristigen Erhalt des Stammzellpools.
Differenzierungspotenz (Potency):
Stammzellen können sich in verschiedene spezialisierte Zelltypen des Körpers entwickeln. Abhängig vom Differenzierungspotenzial unterscheidet man z. B. totipotente, pluripotente, multipotente und unipotente Stammzellen.
=>diese Eigenschaften ermöglichen es Stammzellen, sowohl Gewebe zu regenerieren als auch zur embryonalen Entwicklung beizutragen.
[Protokollfrage]
Zeichnen Sie grob einen 4 Tage alten Embryo und heben Sie dabei das Herz & Vaskularsystem mit Blutfluss hervor. Zeichnen Sie zusätzlich eine Detailansicht des Herzen, in der klar wird aus welchen Komponenten dieses besteht (Beschriften!)
Wozu dient der Blutfluss in einem 4-Tage alten Embryo? Wie sieht der Blutfluss aus? Geben Sie dazu ein Flussdiagramm an!
der Blutfluss in einem Medakaembryo 4 dpf wird noch nciht zum Sauerstofftransport sondern ausschließlich zum Nährstofftransport aus dem Dotter in Organe genutzt
Atrium -> Ventrikel -> Kiemen -> Gehirn -> Organe -> Dotter -> Atrium
Organogenese des Herzens: Wie bildet es sich?
Bildung kardiogener Mesodermzellen
-Hervoläuferzellen entstehen bilateral im anterioren lateralen Mesoderm
Migration & Fusion zur Herzanlage
-Herzvorläuferzellen migrieren + fusionieren in der embryonalen Mittellinie
=> Bildung des Herzschlauches
Windung des Herzschlauches
-bisher lineare Herzschlauch besteht aus innerem Endokard und äußerem myokard
-rechtsgerichtete Krümmung des Schlauches
=> Grundstruktur für spätere Herzkammern
Kammerbildung
-Differenzierung des Herzschlauches in: Sinus venosus, Atrium, Ventrikel und bulbus arteriosus
-2 kammeriges Herz (Atrium + Ventrikel, typisch für Teleostei)
Klappenentwicklung
-für unidirektionalen Blutfluss (= Verhindern des Blutflusses zurück ins Atrium) gehen aus Neuralleistenzellen hervor
Rekonstruktion der Augenentwicklung: Zeichnen Sie schematisch einen Medaka-Embryo mit knockouts im Auge. Wie kann es dazu kommen?
-CRISPR/Cas9 Technik wurde genutztum ein Knockout in den Pigmentzellen der Augen zu erzielen
=> unvollständiges Knock-out, Pigmentzellen und nicht pigmentbildende Stammzellen im Auge proliferieren und es kommt zu Zellwanderung (von außen ins innere des Auges). So ergibt sich ein Streifenmuster.
Wie entstehen Augen (“Augengastrulation”) im Medaka Embryo und wie wächst es im Anschluss?
=> Was lässt sich daraus auf das Wachstum anderer Organe schlussfolgern?
Abb.: a-d Künftige Retinazellen sind mittels des Transgens rx3-GFP grün leuchtend markiert. Sie bewegen sich in einem Umfeld rot markierter Neuralplattenzellen; Pfeile geben die Bewegungsrichtung an (nach Rembold et al. 2006). Haben die grün markierten Zellen die Außen- positionen erreicht, bilden sie einen epithelialen Verband und formen sich zum Augenbecher. Kommt dieser in Kontakt zum Ektoderm, induziert er die Bildung der Linse. Die von den Retinaneuronen eines Auges auswachsenden Axone (f, g) bündeln sich zum Nervus opticus, ziehen alsdann zum Tectum opticum der gegenüberliegenden (kontralateralen) Seite, um sich dort voneinander zu trennen und mit ihren Wachstumskegeln die ihnen bestimmten („retinotopen“) Endziele anzusteuern
(1)
-Auge entsteht aus Ausstülpungen des Dieencephalons bilateralsymmetrisch auf beiden Seiten des Kopfes
=> Ausstülpungen = Augenbläschen
-weitere Einstülpungen bilden Augenbecher
-Gleichzeitig Bildung der Augenlinse: innere Teil des Augenbechers/Augenbläschen induziert Ektoderm um die Linsenplakode zu bilden
-Augenbläschen invaginiert und bildet die zweischichtige Optikbecherstruktur:
Innere Schicht → Neuralretina
Äußere Schicht → Pigmentepithel
Beim Fisch haben alle Organe Stammzellnischen, wodurch sie wie das Augenumd der gesamte Fisch lebenslang wachsen.
Zuletzt geändertvor einem Monat
