Ontwikkelingsbiologie Samenvatting
Hoofdstuk 1
Hoorcollege 1
Intro
Ontwikkelingsstrategieën
Verschillende dieren gebruiken andere strategieën.
Na de embryologische (post-embryonic) ontwikkeling kunnen er processen plaatsvinden die het
organisme veranderen zoals:
• Metamorfose
• Groei
• Veroudering
Sommige dieren zijn instaat om delen van hun lichaam te regenereren, waarbij het lichaamsdeel
compleet terug gekregen wordt.
Modelsystemen
Voor vertebraten worden kikkers kippen en zebravissen vaak als modelsystemen gebruikt.
Invertebrata vooral de Drosophila en de C. elegans.
Aristoteles had 2 theorieën over de ontwikkeling van embryo’s
Preformatisme, een microvorm van een mens die zo gevormd was en dan uitgroeit.
Epigenese, het modeleren tot iets wat uiteindelijk op een mens lijkt (soort kleien).
Veranderde eigenschappen kunnen alleen worden doorgegeven aan het nageslacht als deze
veranderingen plaatsgevonden heeft in de germ cells.
Germ cells zijn 1n en als deze fuseert met een eicel (1n) krijg je 2x 1n = 2n zygote.
Mosaic ontwikkelingstheorie
In de kern zitten bepaalde eigenschappen en tijdens een deling worden deze
eigenschappen/kerndeterminanten gesegregeerd over de 2 cellen. En zo ook voor de volgende
celdeling waardoor je allemaal
verschillende soorten cellen krijgt.
Mosaic ontwikkeling wordt ook
wel autonome specificatie
genoemd.
Echter via dolly het schaap is
bewezen dat alle cellen in je lichaam, ook alle informatie hebben om alles te kunnen doen wat
andere cellen ook kunnen. Daarmee is deze mosaic ontwikkelingstheorie dus niet juist.
,Regulatieve ontwikkelingstheorie
Driesch had een proef waarbij hij bij een zee egel waarbij
normaal 2 eicellen samen uitgroeien tot een morula en
vervolgens een bilateraal embryo, de 2 eicellen van elkaar
gescheiden. Daardoor (ging meestal een van de 2 dood)
ontwikkelden de overlevende cellen zich eigenlijk hetzelfde
als de 2 samen, eerst morula dan bilateraal embryo, maar
dan net iets kleiner als het origineel. -> regulatieve
ontwikkeling
Een embryo kan een gemis regenereren en reguleren.
Geldt ook bij andere diersoorten zoals de kikker.
De kenmerken van regulatieve ontwikkeling zijn:
• Ze kunnen een gemis compenseren
• De processen zijn inductie afhankelijk
o De fate/toekomst van een cel hangt af van een conditie (instructie van buitenaf)
o De fate staat dus niet vast
o Regulatie van gemis of de verschuiving/verplaatsing van cellen kan gecompenseerd
worden.
Regulatieve ontwikkeling wordt ook wel conditionele specificatie genoemd.
De regulatieve ontwikkeling kan je ook terugzien bij mensen. Zoals het ontstaan van een eiige
tweelingen zijn eigenlijk ook ontstaan doordat de 2 embryocellen gescheiden worden in het begin
van de ontwikkeling.
Hoorcollege 2
Klievingen
Er zijn verschillende type van klievingen
De radiale, inequale en de spiraalklieving.
• Bij de radiale klievingen komen alle
cellen gewoon recht op elkaar.
• Bij de inequale klievingen (zoals bij C.
elegans) Bij de eerste deling is er al een
grotere en kleinere cel te zien.
• Bij spirale klievingen (zoals bij ringwormen), bij het tweecellige stadium zullen er nieuwe
klievingen gedaan worden en soms is het zo dat er een groter is dan de andere 3. Tijdens de
3e klieving zijn er opvallend kleine cellen en grote cellen aanwezig, dit is een inequale
klieving. Echter is het bij deze niet zo dat ze netjes geordend zijn, maar liggen juist een
beetje gedraaid tussen de 2 grote cellen. De 4 kleine cellen die ertussen liggen heten
micromeren en de 4 grote cellen heten macromeren. Bij deze cellen is het ook zo dat per
deling de cellen van rotatie wisselen eerst met de klok mee en vervolgens tegen de klok in.
,Een andere manier om delingen op te typeren is op de manier waarop de hoeveelheid van het
dooier materiaal van het embryo wordt opgedeeld.
• Holoblastische klievingen
o Vindt plaats bij amfibieën
o Er is niet veel yolk aanwezig in het embryo
o Hierbij is er sprake van complete klievingen
o En de klievingen zijn inequaal.
• Meroblastische klievingen
o Vindt plaats bij vissen en vogels.
o Er zit enorm veel dooiermateriaal in deze embryo’s.
o Hierbij is sprake van incomplete klievingen (omdat de cellen zo groot zijn).
o De klievingen vinden plaats boven op de dooiercel.
Naast inequale klievingen kan je ook asymmetrische klievingen hebben. Hiermee heb je niet dat er 2
cellen ontstaan die niet de gelijke grote hebben, maar 2 cellen die er hetzelfde uitzien maar wel
verschillende ontwikkelingsmogelijkheden hebben.
Dus ondanks dat er een equale klieving plaatsvind
kan het nog steeds zijn dat de 2 cellen een andere
functie krijgen. Dit geldt net zo voor inequale
klievingen.
Weer een andere vorm van klievingen zijn de
rotationele klievingen.
Dit gebeurd in zoogdieren en daarbij zal de 2e
klieving (in 2 cellig stadium) in de ene cel horizontaal
lopen maar in de andere cel (als het ware geroteerd
aan de andere cel) in verticaal vlak lopen.
Patroon vorming of morphogenesis(ontstaan van vorm)
Apoptose speelt een belangrijke rol binnen deze processen. Zo wordt je gevormd tijdens de
embryologie met vliezen tussen je vingers en door apoptose worden uiteindelijk vingers gevormd.
De vorming van het gezicht wordt veroorzaakt door de
migratie van de neurale lijst/crest cellen. Deze komen
vrij tijdens het sluiten van de neurale buis en vormen
uiteindelijk het model en vorm van het gezicht.
Transcriptiefactoren
Om van ongedifferentieerde cel naar gedifferentieerde cel te gaan zijn de transcriptie factoren
enorm van belang, deze zorgen voor de cel differentiatie.
Op het niveau van DNA, pre-mRNA en mRNA kan er gereguleerd worden. Transcriptiefactoren zijn
eiwitten die na modulatie terug de kern in gaan om daar de expressie van genen te veranderen.
, Genetische feedback loops -> positieve feedbackloop leidt tot het aanzetten van een gen het in een
keer intens de expressie te verhogen.
Negatieve feedback loops zorgen ervoor dat het product van een gen ertoe leidt dat de expressie
van het gen afneemt
Gen expressie
o De expressie van de genen verandert in de tijd. Temporele genexpressie het gen pakket wat
aan staat in een bepaalde tijd.
o Ook verandert de plek de expressie van genen. Spatiele genexpressie, de plek en de diepte
van een cel heeft gevolg voor de genen die tot expressie komen in de cel.
o Verandering in tijd en positie tijdens de ontwikkeling. Spatio-temporale expressie van
genen.
Groei
Na de metamorfose zal het embryo moeten groeien. Echter groeien sommige delen van het lichaam
sneller dan andere. Zo is in verhouding het hoofd van een jong foetus veel groter dan aan het eind
van de zwangerschap. Dus de hersenen en het centrale zenuwstelsel is erg dominant in de
ontwikkeling.
Progressieve determinatie van cel fate
Cel differentiatie is een geleidelijk proces, stapje voor stapje
wordt bepaald wat de cel uiteindelijk zal worden.
Specificatie, wat een cel zal gaan doen als je het cel uit een
embryo haalt en in een neutrale omgeving legt. Dit wordt ook
wel de autonome differentiatie (in een neutrale omgeving), dit
laat zien wat in de cel geprogrammeerd is om te worden.
Determinatie, betekent dat de cel al een besluit heeft
genomen. Hierbij is het zo dat de cel al een irreversibele commitment begaan heeft en ondanks de
plek waar het in het embryo terecht komt het zal die differentiatie ondergaan die het heeft besloten,
zelfs al is hij op de verkeerde plek.
Differentiatie, als je kan zien wat een cel geworden is. Dus als je ziet dat het een lange cel is met
veel actine en myosine kan je zeggen dat het een spiercel geworden is.
Deze 3 processen kunnen ook gevat worden in 2 fenomenen.
Zo zijn de specificatie en determinatie Covert, bedekt, en kan je niet van buitenaf zien
En de differentiatie is overt, en kan je dus wel zien.
Als je een groene cel transplanteert
naar het gebied van de gele cellen en hij
gaat zich gedragen net zoals de andere
gele cellen dan zal de cel niet
gedetermineerd zijn op het moment
van transplantatie. Als hij zich wel blijft
gedragen als een groene cel dan was hij
op moment van transplantatie al
gedetermineerd.
Hoofdstuk 1
Hoorcollege 1
Intro
Ontwikkelingsstrategieën
Verschillende dieren gebruiken andere strategieën.
Na de embryologische (post-embryonic) ontwikkeling kunnen er processen plaatsvinden die het
organisme veranderen zoals:
• Metamorfose
• Groei
• Veroudering
Sommige dieren zijn instaat om delen van hun lichaam te regenereren, waarbij het lichaamsdeel
compleet terug gekregen wordt.
Modelsystemen
Voor vertebraten worden kikkers kippen en zebravissen vaak als modelsystemen gebruikt.
Invertebrata vooral de Drosophila en de C. elegans.
Aristoteles had 2 theorieën over de ontwikkeling van embryo’s
Preformatisme, een microvorm van een mens die zo gevormd was en dan uitgroeit.
Epigenese, het modeleren tot iets wat uiteindelijk op een mens lijkt (soort kleien).
Veranderde eigenschappen kunnen alleen worden doorgegeven aan het nageslacht als deze
veranderingen plaatsgevonden heeft in de germ cells.
Germ cells zijn 1n en als deze fuseert met een eicel (1n) krijg je 2x 1n = 2n zygote.
Mosaic ontwikkelingstheorie
In de kern zitten bepaalde eigenschappen en tijdens een deling worden deze
eigenschappen/kerndeterminanten gesegregeerd over de 2 cellen. En zo ook voor de volgende
celdeling waardoor je allemaal
verschillende soorten cellen krijgt.
Mosaic ontwikkeling wordt ook
wel autonome specificatie
genoemd.
Echter via dolly het schaap is
bewezen dat alle cellen in je lichaam, ook alle informatie hebben om alles te kunnen doen wat
andere cellen ook kunnen. Daarmee is deze mosaic ontwikkelingstheorie dus niet juist.
,Regulatieve ontwikkelingstheorie
Driesch had een proef waarbij hij bij een zee egel waarbij
normaal 2 eicellen samen uitgroeien tot een morula en
vervolgens een bilateraal embryo, de 2 eicellen van elkaar
gescheiden. Daardoor (ging meestal een van de 2 dood)
ontwikkelden de overlevende cellen zich eigenlijk hetzelfde
als de 2 samen, eerst morula dan bilateraal embryo, maar
dan net iets kleiner als het origineel. -> regulatieve
ontwikkeling
Een embryo kan een gemis regenereren en reguleren.
Geldt ook bij andere diersoorten zoals de kikker.
De kenmerken van regulatieve ontwikkeling zijn:
• Ze kunnen een gemis compenseren
• De processen zijn inductie afhankelijk
o De fate/toekomst van een cel hangt af van een conditie (instructie van buitenaf)
o De fate staat dus niet vast
o Regulatie van gemis of de verschuiving/verplaatsing van cellen kan gecompenseerd
worden.
Regulatieve ontwikkeling wordt ook wel conditionele specificatie genoemd.
De regulatieve ontwikkeling kan je ook terugzien bij mensen. Zoals het ontstaan van een eiige
tweelingen zijn eigenlijk ook ontstaan doordat de 2 embryocellen gescheiden worden in het begin
van de ontwikkeling.
Hoorcollege 2
Klievingen
Er zijn verschillende type van klievingen
De radiale, inequale en de spiraalklieving.
• Bij de radiale klievingen komen alle
cellen gewoon recht op elkaar.
• Bij de inequale klievingen (zoals bij C.
elegans) Bij de eerste deling is er al een
grotere en kleinere cel te zien.
• Bij spirale klievingen (zoals bij ringwormen), bij het tweecellige stadium zullen er nieuwe
klievingen gedaan worden en soms is het zo dat er een groter is dan de andere 3. Tijdens de
3e klieving zijn er opvallend kleine cellen en grote cellen aanwezig, dit is een inequale
klieving. Echter is het bij deze niet zo dat ze netjes geordend zijn, maar liggen juist een
beetje gedraaid tussen de 2 grote cellen. De 4 kleine cellen die ertussen liggen heten
micromeren en de 4 grote cellen heten macromeren. Bij deze cellen is het ook zo dat per
deling de cellen van rotatie wisselen eerst met de klok mee en vervolgens tegen de klok in.
,Een andere manier om delingen op te typeren is op de manier waarop de hoeveelheid van het
dooier materiaal van het embryo wordt opgedeeld.
• Holoblastische klievingen
o Vindt plaats bij amfibieën
o Er is niet veel yolk aanwezig in het embryo
o Hierbij is er sprake van complete klievingen
o En de klievingen zijn inequaal.
• Meroblastische klievingen
o Vindt plaats bij vissen en vogels.
o Er zit enorm veel dooiermateriaal in deze embryo’s.
o Hierbij is sprake van incomplete klievingen (omdat de cellen zo groot zijn).
o De klievingen vinden plaats boven op de dooiercel.
Naast inequale klievingen kan je ook asymmetrische klievingen hebben. Hiermee heb je niet dat er 2
cellen ontstaan die niet de gelijke grote hebben, maar 2 cellen die er hetzelfde uitzien maar wel
verschillende ontwikkelingsmogelijkheden hebben.
Dus ondanks dat er een equale klieving plaatsvind
kan het nog steeds zijn dat de 2 cellen een andere
functie krijgen. Dit geldt net zo voor inequale
klievingen.
Weer een andere vorm van klievingen zijn de
rotationele klievingen.
Dit gebeurd in zoogdieren en daarbij zal de 2e
klieving (in 2 cellig stadium) in de ene cel horizontaal
lopen maar in de andere cel (als het ware geroteerd
aan de andere cel) in verticaal vlak lopen.
Patroon vorming of morphogenesis(ontstaan van vorm)
Apoptose speelt een belangrijke rol binnen deze processen. Zo wordt je gevormd tijdens de
embryologie met vliezen tussen je vingers en door apoptose worden uiteindelijk vingers gevormd.
De vorming van het gezicht wordt veroorzaakt door de
migratie van de neurale lijst/crest cellen. Deze komen
vrij tijdens het sluiten van de neurale buis en vormen
uiteindelijk het model en vorm van het gezicht.
Transcriptiefactoren
Om van ongedifferentieerde cel naar gedifferentieerde cel te gaan zijn de transcriptie factoren
enorm van belang, deze zorgen voor de cel differentiatie.
Op het niveau van DNA, pre-mRNA en mRNA kan er gereguleerd worden. Transcriptiefactoren zijn
eiwitten die na modulatie terug de kern in gaan om daar de expressie van genen te veranderen.
, Genetische feedback loops -> positieve feedbackloop leidt tot het aanzetten van een gen het in een
keer intens de expressie te verhogen.
Negatieve feedback loops zorgen ervoor dat het product van een gen ertoe leidt dat de expressie
van het gen afneemt
Gen expressie
o De expressie van de genen verandert in de tijd. Temporele genexpressie het gen pakket wat
aan staat in een bepaalde tijd.
o Ook verandert de plek de expressie van genen. Spatiele genexpressie, de plek en de diepte
van een cel heeft gevolg voor de genen die tot expressie komen in de cel.
o Verandering in tijd en positie tijdens de ontwikkeling. Spatio-temporale expressie van
genen.
Groei
Na de metamorfose zal het embryo moeten groeien. Echter groeien sommige delen van het lichaam
sneller dan andere. Zo is in verhouding het hoofd van een jong foetus veel groter dan aan het eind
van de zwangerschap. Dus de hersenen en het centrale zenuwstelsel is erg dominant in de
ontwikkeling.
Progressieve determinatie van cel fate
Cel differentiatie is een geleidelijk proces, stapje voor stapje
wordt bepaald wat de cel uiteindelijk zal worden.
Specificatie, wat een cel zal gaan doen als je het cel uit een
embryo haalt en in een neutrale omgeving legt. Dit wordt ook
wel de autonome differentiatie (in een neutrale omgeving), dit
laat zien wat in de cel geprogrammeerd is om te worden.
Determinatie, betekent dat de cel al een besluit heeft
genomen. Hierbij is het zo dat de cel al een irreversibele commitment begaan heeft en ondanks de
plek waar het in het embryo terecht komt het zal die differentiatie ondergaan die het heeft besloten,
zelfs al is hij op de verkeerde plek.
Differentiatie, als je kan zien wat een cel geworden is. Dus als je ziet dat het een lange cel is met
veel actine en myosine kan je zeggen dat het een spiercel geworden is.
Deze 3 processen kunnen ook gevat worden in 2 fenomenen.
Zo zijn de specificatie en determinatie Covert, bedekt, en kan je niet van buitenaf zien
En de differentiatie is overt, en kan je dus wel zien.
Als je een groene cel transplanteert
naar het gebied van de gele cellen en hij
gaat zich gedragen net zoals de andere
gele cellen dan zal de cel niet
gedetermineerd zijn op het moment
van transplantatie. Als hij zich wel blijft
gedragen als een groene cel dan was hij
op moment van transplantatie al
gedetermineerd.
