W 1
Embriologia- co się dzieje od kom. jajowej do organizmu>> zarodek>stadium pośrednie>embrion
Rozwój zarodkowy- od zapłodnienia do organizmu
Epigeneza- rozwój osobniczy,
Preformacja- pomiędzy stadium zapłodnionego jaja a organizmem zachodzi tylko wzrost
>>>> stare koncepcje ^^^^^ „człowiek w plemniku’’-> po obserwacjach na zarodkach kurzych potwierdzenie preformacji>> zawiązki nóg i skrzydeł (małe kurczaki) błąd!!!!!
- złożone jaja kury zawierają zarodek na pewnym stadium rozwoju
- stopniowo tworzące się zawiązki struktur
Embriologia nie równa się biologii rozwoju
- zjawiska rozwojowe to nie tylko procesy w zarodku; regeneracja, krwiotworzenie
- embriologia miała skłonności opisowe>> biologia rozwoju- eksperymentalna
- embriologiczne badania to opisywanie różnic w strategiach rozwojowych
- b. Rozwoju – wyszukiwanie praw, które funkcjonują w przekroju świata zwierzęcego
Jak geny regulują rozwój
B. rozwoju integruje badania na poziomie:
- molekularnym
- komórkowym
- tkankowym
- narządów i układów narządów
- ekologiczne
- ewolucyjne
Unifikująca rola biologii rozwoju w stosunku do:
- biol. Molekularnej
- b. Komórki
- fizjologii
- anatomii
- immunologii
- badań nad nowotworami
Jak organizm wielokomórkowy powstaje z zapłodnionego jaja?
Procesy rozwojowe:
- wzrost
- różnicowanie
- morfogeneza
> mają znacznie< zapewniają uporządkowane zróżnicowanie rozwojowe komórek i następowanie po sobie pokoleń
wzrost- jego intensywna skala; to sinusoida, gwałtowny a później wyhamowanie
> wzrost precyzyjnie regulowany- komórek przybywa i musi być regulacja; musi być stosowny koniec i początek podziałów
- w czasie wzrostu towarzyszy różnicowanie
- komórki różnego typu
mechanizmy różnicowania:
- ekspresja genów – w pewnym okresie jedne geny włączone w innym wyłączone, zróżnicowana ekspresja do powstania narządów
- wzrost i różnicowanie muszą być rozmieszczone w określony sposób, musi być prawidłowa morfogeneza>> wytwarzanie prawidłowych narządów
- są sytuacje, że coś pójdzie źle i nie ma prawidłowej morfogenezy
Ø guzy jajników u myszy LT/Sr:
w stadium blastocysty implantacja i w tym przypadku występuje w tkankach jajnika a normalnie jest w macicy, ten zarodek różnicuje się w różne tkanki> powstaje guz z tego oocytu; zawiera on wszystkie tkanki: chrząstki, zęby> ‘potworniaki’, różnicowanie tkanek bez sensu.
Te 3 procesy zachodzą skorelowane. Warstwy zarodkowe oddziałują na siebie i zachodzi organogeneza
· rozmnażanie płciowe- wszystkie kręgowce> 2 zjawiska: rozród i proces płciowy (powstawanie nowej kombinacji genów w jednym osobniku)
w bezpłciowym> kolejne generacje identycznych osobników
· u bakterii proces płciowy> przekazywanie plazmidów przez pilus płciowy,ale nie ma rozmnażania
· u orzęsków > koniugacja- 2 osobniki, mostek, wymiana materiału genetycznego dzięki mikronukleusom. Poprzedzone mejozą.2 pierwotniaki o różnym genomie
· Chlamydomonas > rozmnażanie przez podział ale są 2 typy płciowe + i - , mogą one rozpocząć rozród płciowy, łączą się w komórkę zygotyczną (przetrwalną), ta zygota przechodzi mejozę, po niej 2 osobniki + i 2 osobniki - >> w zygocie połączenie materiału genetycznego.
Niezbędny jest podział mejotyczny
- dzięki mejozie stała liczba komórek, wprowadzona zmienność genetyczna
Mechanizmy pozwalające na połączenie się gamet:
- witki ulegają spleceniu i następuje fuzja błon przez nić z osobnika + >> wypustka i komórki fuzjują
Heterogamia – gamety różnej wielkości
Oogamia- duża kom. jajowa i mały plemnik
Izogamia – 2 komórki identycznej wielkości
Anizogamia – różnią się wielkością ale reszta taka sama
Wielokomórkowość.
- specjalizacja na komórki somatyczne i rozrodcze
- - u zielenic z rodzaju toczkowców każda komórka z wicią może być somatyczną i rozrodczą
- większa liczba komórek
- cecha charakterystyczna: zdolność do serii uporządkowanych podziałów mitotycznych> tworzenie wzoru rozwojowego.
- Często podziały mitotyczne prowadzą do powstania struktur powtarzalnych w wielu pokoleniach, bez wzrostu.
- W tym czasie u niektórych gatunków zróżnicowanie wielkości komórek
- Ścisła proporcja komórek
- Część z tych komórek pełni funkcje rozrodcze by po rozpadzie utworzyć organizm potomny ( toczkowce ciąg dalszy)>> gonidium po uwolnieniu przechodzi podziału i tworzy organizm potomny >> Volvox sp.- sfera , W 'kolonii' toczka, zachodzi pewien podział funkcji. Osobniki umieszczone na powierzchni pełnią funkcje wegetatywne, natomiast te zlokalizowane w środku odpowiadają za rozmnażanie generatywne.
- zjawisko skrajnego zróżnicowania komórek>> z gonidium (twór 32- komórkowy) w wyniku symetrzycznych podziałów. Aktywacja genu sprawia że komórki dzielą się nierównomiernie, jedna mniejsza druga większa.Te które mają być gonidiami tylko rosną, a małe komórki tworzą część somatyczną organizmu
Ø Large cellsà Lag genes act.à gonidium
Ø Small cellsà reg A genes act.àsomatic cells ;)
Obumarcie powoduje uwolnienie gonidiów.>> specjalizacja sprawia, że nie odzowna jest śmierć.
- rozmnażające się przez podział jednokomórkowce nie mają martwych przodków
- specjalizacja na linię somatyczną i płciowąà musi być śmierć.
· mutacje w genie rec A à co sprawia, że wszystkie komórki budujące zmieniają się w gonidia
- u Volvoxa à zjawisko indukcji rozmnażania płciowego w rozwoju, osobniki o płci gnetycznej
- zamiast gonidiów powstają plemniki i komórki jajowe > zygota przetrwalnikwa>> przystosowanie do życia w kałużach.>> gdy grozi wyschnięcie produkcja zygot przetrwalnikowych> odebranie sygnału o zmianach środowiska i zmiana cyklu rozwojowego.
- za indukcję procesu płciowego odpowiada białko- sexual inducer – aktywne w bardzo niskich stężeniach> oddziałuje ze ścianami kom. i macierzą międzykomórkową, indukuje szlak przekaźnictwa>> uwalniane pod wpływem zmiany temperatury „ 1 podgrzany Volvox” indukuje do rozmnażania inne Volvoxy
Model powstawania organizmu wielokomórkowego
- odbiór sygnałów ze środowiska i modyfikacja cyklu życiowego
śluzowiec Dictiostelium sp. (śluzorośla)
- najprostszy wielokomórkowiec
- dużą część życia funkcjonuje jako jednokomórkowiec>> ulega różnicowanie w wielokomórkowca
- pseudośluzowieà pojedyncze komórkià gdy ameby poczują brak substancji odżywczych zaczynaja pełzać w kierunku skupień innych amebà szereg skupieńàagregaty, ale nie fuzjująà tylko zlepianie się komórek. Twór ten funkcjonuje jako oddzielny organizm ‘śluźnia’ wędruje jak oddzielny organizm (Plasmodium) plasmodia migrują do miejsca oświetlonego. Są zróżnicowane przodo-tylnio, Tworzy się ciało owocujące z 2-óch grup komórekàtrzonek i zarodniki, komórki budujące trzonek (gruba ściana z celulozy i obumierają) ciało owocujące uwalnia zarodniki
- Ameby na brak pokarmu reagują uwolnieniem cAMP do środowiska i ten związek tworzy gradient w podłożu i gdy sygnał idzie do innych ameb w postaci wysokiego stężenia cAMP i inne ameby rozpoznają gradient, wędrują w jego kierunkuà odbiorca sygnału też wydziela cAMP. Spiralna fala podwyższonego stężenia cAMP. Ameby niestymulowane nie lepią się a stymulowane lepią bo pojawiają się na nich białka odpowiedzialne za ich adhezję (gp 24, gp 80, gp 150) różne białka w poszczególnych etapach tworzenia plasmodium.
W morfogenezie organizmówà reakcją komórki na odebranie sygnału jest zmiana ekspresji genów białek i zmian adhezji komórek.
Najprostsze różnicowanie u Dictyostellum.>> na trzonek i zarodniki>> terminacja w kierunku wytworzenia struktur>z przedniej części trzonek a z tylnej zarodniki
>>>> przecięcie>> komórki mające różnicować się w zarodniki różnicują się w trzonek, los rozwojowy zmieniony, rozpoznają swoje położenie i wytworzą prawdziwe ciało owocujące
---- zdolności regulacyjne>>> wykazują też zarodki ssaków w reakcji na zaburzenia komórki są w stanie rozpoznać swoje położenie
Strategia badań „Find it, lose it, move it”
1 – obserwacja korelacji>ameby agregują gp 24 pojawia się na powierzchni
2- wysnuć wniosek
3 – zablokowanie funkcji>> przeciwciało przeciw białku gp 24>>ameby nie agregują, kolejny dowód na to że białko niezbędne do fuzji
4 – uzyskać modyfikacje genów plasmodiów, będą one produkować białko na powierzchni>> ameby będą lepić się bez sygnałów
bzdetsterta