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Homöotische Gene sind im Tierreich homolog. was bedeutet das?
Gensequenzen und Position der Homöotischen Gene auf den Chromosomen sind erstaunlich ähnlich angeordnet
Aus welchem Teil entwickelt sich bei den Protostomia der Mund und wie wird der Darms gebildet?
Blastoporus = Mund
After = sekundäre Bildung
Wie wird der Darm und der Mund bei den Deuterostomian gebildet?
Blatoporus = Darm
sekundäre Entwicklung = Mund
5 Gene dienen der Entwicklungssteuerung. Wie heißen diese und welche Aufgabe haben diese?
- Koordinationsgene -> Stammen von Mutterzelle ab
- Lückengene
- Paarregelgene -> Organisierung in 7 Streifen
- Segmentierungsgene -> Halbierung jeden Streifens (=14 Streifen)
- Homöotische Segmentidentitätsgene -> Unterteilung in Kopf, Thorax und Hinterleibsegmente
Wie funktionieren die Gene zur Entwicklungssteuerung allgmein?
Sie lagern sich an DNA an und schalten andere Gene an oder aus, wodurch die Streifenbildung ensteht. Die spätere Segmentierung wird dadurch quasi vorgebildet
Beschreibe die Schritte zum Konzept des Fliegenbauplans.
- TRanslation der mRNA im vorderen Pol, wodruch hohe Konzentration an bicoid-Proteinen vorhanden ist, welche HOX-Proteine kontrollieren und aktivieren
- Untergliederung des Embryos in Segmente durch Lückengene in Längsrichtung; Produkte der Gene aktivieren Paarregelgene
- Zelldifferenzierung durch Aufgabenverteilung der Paarregelgene
- Segmentierungsgene legen finale Segmentgernzen fest
- Selektorgene (HOM): aufteilung des Körpers in Kopf- Thorax und Hinterleib
Was passiert wenn das Lückengen mutiert?
Lücken im Körperbau -> z.B Kopf nicht ausgebildet
Was passiert bei einer Mutation des Paarregelgens?
fehlen jedes zweiten Segments
Was passiert bei der Mutation im Segmentpolaritätsgen?
Segmente sind anterior/posterior falsch angelegt
Was ist unter der Anterior/ Posterior Plarität (Bicoid) zu verstehen?
Ist eine Mutation, die durch einen Transkriptionsfaktor entsteht. Dabei mutiert das Gen so, dass zwei Schwanzregionen entstehten und der Kopf vernachlässigt wird
Wie läuft die Mutation der Anterior/ Posterior Polarität ab?
- Protonengradient des Bicoids am vorderen Pol entsteht
- Bicoid induziert die Transkription zygotischer Gene
- Bicoid unterdrückt die Translation des entstehenden Gens (candal), dessen mRNA gleichmäßig im Ei verteilt vorliegt
- Bicoid unterdrückt candal/ induziert huchback, das für die Bildung des vorderen Segments zuständig ist
- Nanos unterdrückt huchback/ induziert candal, welches für die Ausbildung des Hinterleibs zuständig ist
Definiere Homöotische Gene
Selektorgene, die für Transkriptionsfaktoren codieren und so die Aktivität nachgeschalteter Gene steuern
Welche Aufgaben haben die HOM-Gene und in welchen Tiergruppen sind sie vertreten?
- beeinflussen Identität und spezifizierung einzelner Segmente
- wichtig, um charakteristische Genmuster der Segmente aufrecht zu erhalten
Was ist ein Beispiel für ein HOX-Gen in der Fruchtfliege?
= ANTP
Was bewirkt das ANTP (HOX-Gen)?
- Unterdrückung des Homothorax Gens, welches für die Antennenbildung zuständig ist
- Steuert Entwicklung der Beine
Was passiert, wenn das ANTP (HOM-Gen) mutiert?
- Beine entstehen, die wie Antennen aussehen
- im Kopf: Beine anstelle Antennnen entstehen
Wo spielen die Gene Pax6 und Eyeless eine wichtige Rolle und welche Funktion wird ihnen zugeschrieben?
- wichtige Rolle bei Augenentwicklung
- werden bei Augenbilldung ausgelöst; Pax6 enthält die Information, dass ein Auge gebildet wird (Typ egal)
- Augenentwicklung wird durch nachgeschaltete Gene gesteuert
- Eyeless: Entwicklung Komplexauge (Fruchtfliege)
- Pax6: Entwicklung Linsenauge (Maus)
Was ist unter Genexpression zu verstehen?
Aktivierung genetischer Substanzen zur Ausbildung von Strukturen und Funktionen der Zelle
Welche Veränderungen der Genexpression gibt es (Prinzipien)
- Modifikation (neue Merkmale, Genenwicklung, Anpassung)
- Zeit-Heterochronie (Evolutionäre Änderung des zeitlichen Verlaufs der Individualentwicklung eines Lebewesens) Bsp.: Halswirbel -> Giraffe-Mensch
- Räumliche Unterschiede (z.B. Ausbildung Schwimmhaut, durch Hemmung eines Stoffs)
Was sind Stammzellen?
= undifferenzierte Zellen mit der Fähigkeit sich kontinuierlich zu Teilen und sich in spezialisierte Zelltypen zu differenzieren
"Ursprüngliche Zellen, aus denen sich Leben entwickelt" (~Hekel)
Welche Stammarten von Stammzellen gibt es und wie unterscheiden sich diese voneinander?
- Embryonale Adulte = differenzierung in jegl. Gewebe
- Somatische = festgelegte Gewebetypen
- iPS (induzierte reprogrammierte Stammzellen)
Was sind die Zellpotentiale der Stammzelle?
- Totipotente Stammzelle (= Bildung Organismus oder extraembrionales Gewebe)
- Pluripotente Stammzelle (= Differnezierung in fast alle Gewebetypen)
- Multipotente Stammzelle (= Differenziert; können nur in geringem Anteil andere Gewebe bilden)
- Bi-/Unipotente Stammzelle (= Differenzierung in einen/ zwei Zelltypen)
Was ist das besondere an Embryonalen Stammzellen?
- können sich selbst replizieren oder spezialisierte Zellen formen
- sind nur am Anfang der menschlichen Entwicklung totipotent (bis Blastocysten-Stadium)
Was passiert mit der Embryonalen Stammzelle im Blastocysten-Stadium?
- aus innerer Zellschicht entsteht Embryo
- aus äußerer Zellschicht entsteht FRuchtblase, Nabelschnur und Co.
Zu welcher Gruppe der Stammzellen zählen die Adulten/ Somatischen Stammzellen?
Mulitpotente Stammzellen
Was sind Merkmale von Adulten/ Somatischen Stammzellen?
- findet man in bestimmten Geweben und Organen im vollentwickelten Menschen
- können sich selbst erneuern
- Teilen sich erst, wenn sie aktiviert wurden
- erhalten und reparieren das Gewebe
Wo sind Adulte/ Somatische Stammzellen zu finden?
Blut, Haut
Was ist das Problem bei Adulten/ Somatischen Stammzellen?
sind schwirig zu kultivieren
Grund:
sind auf Stammzellniesche angewiesen; d.h. sie brauchen benachtbarte Zellen mit Wachstumsfaktoren, anosnten verlieren sie ihre Eigenschaften
Wofür könnte man die Stammzellentherapie nutzen?
- untersuchung menschlicher Entwicklung
- Entwicklung neuer Medikamente
- Tests von Gentherapie (ohen Tierversuche)
- Nutzug bei Krankheiten, bei denen Zellen verloren gegangen sind oder ihre Funktion verloren haben
- verbessertes Verständnis von Wachstum und Entwicklung des Menschen
Was sind Hämatopoetische Stammzellen und welche Arten gibt es?
= Zellen der Blutbildung (rote BK) und des Immunsystems (weiße BK)
- Langzeit Stammzellen: können sich selbst regenerieren
- Kurzzeit Stammzellen: können sich in versch. Zellen differenzieren; könenn unter norm. Bed. nicht regenerieren
Welche Arten der Hämapoetischen Stammzellentransplantation gibt es?
- Autologe HSCT
- Allogene HSCT
Was sind die Merkmale der Autologen HSCT?
- Extraktion der HSCs des Patienten und Lagerung im Gefrierschrank
- Chemotherapie, um Krebs/ blutbildende Zellen zu töten
- Intravenöse Infusion von eigenen HSCs
- geringes Infektionsrisiko
- Risko des Rückfalls
Was sind die Merkmale von der Allogenen HSCT?
- HSC aus Beckenknochen eines gesunden Spenders
- verbesserte Chance auf Heilung oder langfristige Rückbildung
- aber: passender Spenger benötigt
Was sind die Vor- und Nachteile der Autologen HSCT?
Vorteile:
- Therapie erprobt und sicher
- eigene Stammzellen verwendbar
- eigene Stammzellen werden nicht abgestoßen
Nachteile:
- Nicht für alle Körpergewebe anwendbar
- schwer zu gewinnen
- Erbgutschäden sammeln sich an
Vergleiche die Adulten und Embryonalen Stammzellen hinsichtlich ihrer Eigenschaften, Einschränkungen und Bedenken.
Was sind Merkmale der induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS)?
- "Rückdifferenzierung" möglich
- Zelle kann jedes Gewebe bilden
- adulte Zellen werden in Embryo-Stammzellen-ähnliche Zellen "umprogrammiert"
Wie funktioniert die Neuprogrammierung von differenzierten Zellen?
- Gewebe aus der Haut dient als Ausgangsmaterial
- mit HIlfe eines veränderten Virus werden Transkriptionsfaktoren (Oct4, Sox2, Klf4, C-Myc) in Hautzelle eingeschleust
- Chromosomen wickelt sich ab
- Hautzellen-Gene simulieren eine embryonale Umgebung
- Teilung der Zelle; je häufiger sie sich teilt, desto Stammzellenähnlicher wird die Zelle
iPS - Wie funktioniert der Prozess?
- Biopsie: Entnahme der Hautzellen
- Umwandlung in Stammzellen durch Reprogrammierungsfaktoren
- Forschung in Petrieschale, Direkte Zelldifferenzierung und Forschung von Therapiemöglichkeiten oder Transplantation in Mensch
Was sind Vor- und Nachteile/ Einschränkungen der iPS-Therapie?
Vorteile:
- können Zellen in beschädigtem Gewebe ersetzen
- fast idetisch zum Zell-Spender
- keine ethnischen Bedenken
Nachteile/ Einschränkungen:
- Qualitätskontrolle/ Variablität
- Genetische Stabilität
- Kosten
- Produktionszeit
- Differenzierungs-Effizienz
Was sind Organoide?
= selbst organisierende Stammzell-systeme