Állatszervezettan 2. előadás – 2011.02.22
- a szomatikus és ivarsejtek közt a különbségek csak mennyiségek (DNS, RNS, fehérjék, vitaminok, pigentek, szikfehérjék)
A hímivarsejt
- 27. ÁBRA
- sejtmagban a DNS-hez kapcsolódva argininben gazdag, hiszton típusú fehérjék: protaminok vannak
à RNS szintézis gyakorlatilag nem folyhat benne. A magállomány kondenzált állapotban van.
à RNS szintézis gyakorlatilag nem folyhat benne. A magállomány kondenzált állapotban van.
- acrosoma: a spermiogenezis során a Golgi-készülékből alakul ki. Benne glükoproteinek és proteolitikus enzimek
- farokrész: főrészében az ostor filamentumrendszerét fehérjehüvely veszi körül. A végrészben ez nincs.
- spermiumok a hímivarszervben anaerob anyagcseréjűek, ejakulációkor aerobra térnek át.
A petesejt poláris felépítése:
- animális és vegetatív pólusok 24 ÁBRA – animális és vegetatív faktorok grádiense
- ooplasmaticus segregatio: petesejtben az anyagok megoszlása nem egyenletes.
o Pl. C-vitamin: petesejt Golgi készülékeinél, az ekvatoriális síkban, RNS tartalom az animális, szikben kevésbé gazdag részén a legmagasabb. A szikanyag koncentrációja egyenletesen nő a vegetatív pólus felé haladva.
- corticalis/superficialis rétegnek fontos szerepe a fejlődésben. 2-3 mikron vastagságú, bizonytalanul körülhatárolható réteg, közvetlen a sejthártya alatt fekszik.
o benne sok mukopoliszaharid tartalmú granulum, pigmentanyagok
o viszont a legtöbb puhatestű petéjének felületi plazmarétege (itt superficialis réteg) vékony, teljesen sziknélküli plazmatömeg, rajta lokális vastagodások az animális és a vegetatív pólusok közelében – poláris plazma.
- sok állatnál bilaterális szimmetria is megfigyelhető, pl. rovarok (már a megtermékenyítetlen petén is), kétéltűek (csak megtermékenyítés után)
-----
- petesejt-burkok:
o elsődleges: sejtmembrán (plasmalemma / oolemma)
o másodlagos (a petefészekben képződött) burok: szikmembrán: membrana vitellina. (Általában mindenhol kialakul.) Emlősöknél ez üveghártya, membrana pellucida
o harmadlagos: ivarvezetékek egyes szakaszai termelik, pl. rovarok chorionja, a kétéltű peték kocsonyás burkai, hüllők, madarak tojását alkotó bonyolult rétegek
Vita a petesejt fejlődésbeni szerepe körül:
o Preformatio: meghatározott anyagok eleve képviselik a petében az egyes szervek kiindulási komponenseit à mozaikos pete. Pl. puhatestűek, zsákállatok
§ Morula állapotban egy sejt kiirtása meghatározott szerv(rendszer)ek kiesését eredményezi.
§ Korai stádiumban eldől, hogy melyik blastomerából mi fog fejlődni az embriogenezisben
o Epigenesis: petesejtben nincsenek konkrét információk a további fejlődésre vonatkozóan, minden fejlődési lépés csak a következő lépés programját hordozza. A szervezetlen protoplazma csak anyagok kölcsönhatásai útján válik majd a kifejlett állat különböző szöveteivé, szerveivé. Ha egy sejtet kiirtunk, azt könnyen pótolja a többi. à regulatív pete
Mozaikos peték fejlődése, érvek a preformatio tana mellett
12 ÁBRA – poláris lebeny
A poláris lebeny később eltűnik, de ha eltávolítják, az embrió egyes szervei hiányozni fognak.
13. ÁBRA – ascidia faj blastomeráinak sorsa
- ha a petét az osztódások beindulása előtt kicsit centrifugáljuk, mindene meglesz az állatkának, csak nem biztos, hogy jó helyen
- azok az anyagok, amelyek így megszabják a sejtek sorsát, a corticalis réteghez köthetők (sok adat erre utal)
Regulatív peték fejlődése, érvek az epigenesis mellett. Pl. Xenopus laevis, afrikai karmosbéka
Találtak egy térfélspecifikus gént: Vg1 (vegetatív pólus fehérje 1)
25. ÁBRA – cDNS könyvtár készítése
1. polyA – mRNS-ek izolálása
2. foszfor-jelölt cDNS-ek szintézise.
3. a térfélspecifikus mRNS-ek azonosítása.
(cDNS → egy lötyibe az animális fél mRNS-eivel → párosodnak → egy oszlopon átszűrik, ahol a kettős szálú nukleinsavak megtapadnak, így marad a lötyiben: animális mRNS + vegetatív cDNS → az átszűrt lötyibe endonukleázokat → csak a vegetatív fél-sepecifikus cDNS marad → megszekvenálni, elemezni.)
- Vg1: az első, vegetatív pólusból izolált mRNS.
o szintézisének kezdetén mindenütt kimutatható a petében, később csak a vegetatív rész corticalis zónájában koncentrálódik.
o Vg1 által kódolt fehérje: transzformáló növekedési faktorok, mesoderma-képzés
- Ikerképződés (ha egypetéjű) is a regulatív petére példa, mivel ilyenkor ugye nem az van, mint a mozaikos peténél, hogy leválasztom a pete felét, és rögtön nem lesz jobb/bal fele a fejlődő embriónak, hanem két, bár kisebb pici fog születni. Hajszállal, hűtéssel, besugárzással, kémiai anyagokkal lehet teljesen / nem egészen szétválasztani a sejtet (ebben az esetben sziámi ikrek születnek). Az emberi petesejt is regulatív.
o természetesen is létrejöhet pl. armadillo embriók a négysejtes fázisban fiziológiás körülmények közt is szétesnek és az anya négy kis ikernek fog életet adni.
Konklúzió:
A mozaikos és a regulatív peték közötti különbség nem ég és föld, hanem csak annyi, hogy a mozaikos petében előbb kialakulnak azok a struktúrák, amelyek eldöntik, mi fog az egyes peterészekből fejlődni, mint a regulatív petékben, amelyek flexibilis organizációja tovább fennmarad az egyedfejlődés kezdeti szakaszában. Kevert fejlődésre példa a Drosi.
Az Afrikai karmosbéka (Xenopus leavis) fejlődése
A petesejt - Ovum
- epigenezis tana igaz rá – egy kis részéből is kifejlődhet az állat, ha tartalmaz vegetatív és animális részt IS. à az animális és a vegetatív pólus is tartalmaz valamilyen anyagokat, morfogéneket, amelyek koncentrációja egymással szemben haladva fokozatosan csökken, majd a keletkező blastomerákba különböző mértékben csomagolódik be, meghatározva azok további sorsát a fejlődés alatt.
- Mesolecitális (mennyiség alapján lehet oligo/meso/polilecitális)
Megtermékenyítés – Fertilisatio
- első látható jele: az animális pólus mindig antigravitációs helyzetben van.
- corticalis rotatio: a spermium behatolásának másik oldalán szürke félhold jelenik meg, a corticalis borítását elveszíti. Amikor a spermium a pete membránjához kapcsolódik, akkor a pigmentált animális pólus mintegy 30 fokkal elfordul a vegetatív pólushoz képest, így a másik oldalon az eredeti animális pólus pigmentált anyaga felfelé csúszik
- 47. ÁBRA
Barázdálódás – Segmentatio
- Kb 8-16 sejtig a blastomerák osztódásai totálisak és ekválisak: az egész pete egyenlően osztódik fel. Az első osztódás vertikális.
- ezután az utódsejtek nem egyformák
o alsó, vegetatív részből nagyobb utódsejtek: macromerák
o felső, animális részből kisebbek: micromerák
- DNS és fehérje szintézis van, RNS szintézis nincs – az embrionális lét első szakaszaiban az RNS-t az anyától kapja
- Másodlagos peteburok szerepe a barázdálódásban: ha leoperáljuk, akkor a blastula egészen lapos, korong alakú lesz à gastrulatio során meghal
- Mitotikus apparátus szerepe: helyzete meghatározza az utódsejtek helyzetét a csírán belül. Radiális barázdálódásnál mindig ventrális ill. horizontális irányú, tehát a sejtek is egymás fölött ill. mellett fognak elhelyezkedni egy síkban. Spirális barázdálódáskor az embrionális test főtengelyéhez képest szögben elfordult, így az utódsejtek nem fognak egy síkban feküdni. Ha mitotikus apparátus pontosan középen van, az utódsejtek egyforma nagyok lesznek, ha el van tolva az egyik pólus felé, akkor nem.
- Mozaikos állatok – kimérák: pl. albínó és vad színű béka morulát 4-4 sejtes állapotban egymásra nyomjuk (előtte a peteburkot eltávolítjuk). A kisbéka azt hiszi, már 8 sejtes és így osztódik tovább, de sajna nem fekete-fehér, hanem kevert színű lesz.
- 64-128 sejtig morula, eddig az osztódás szinkronizált, vertikális és horizontális osztódások váltogatják egymást. Ezután a micromerák gyorsabban kezdenek osztódni mint a macromerák.
- A morula állapotban a blastomerák közt gap junction-ok teremtenek kapcsolatot
- Ugyanekkor a sejtek közti extracelluláris tér kezd kitágulni és kezd kialakulni a blastula.
- A blastula ürege folyadékkal telt. Ez úgy alakul ki, hogy a felszíni sejtek közt tight junction-ok kezdenek kialakulni, így a basolaterális (kifelé néző) membrán elválik az apikálistól. à Szabályozott transzcelluláris anyagmozgás alakul ki a környezet és a sejtek közti tér közt, Na/K pumpák jelennek meg à Na+ belül magas koncentrációban, nő az ozmotikus nyomás à víz áramlik be à kialakul az egyre növekvő üreg, a blastocoel. (Először még csak rések vannak a sejtek közt, aztán összenyílnak.)
Gastrulatio
- 48. ÁBRA
- Csak akkor lesz életképes egyed, ha tartalmazta a szürke félhold állományát.
- 49. ÁBRA
- Szürke félhold az organizátor központ, indukciós hatást gyakorol a vele érintkezésben levő többi sejtre. Ez az a terület, ahol az ősszájajak kialakul, funkciója nélkülözhetetlen a gastrulatio során lezajló sejtmozgások irányításában. Ha innen citoplazmát viszünk a korai embrió ventrális részébe à új őssszájnyílás, sőt, agy és fej megjelenése.
o fiziológiai aktivitása a pete corticalis régiójához kötött (ha csak a corticalis részt operálják át, akkor is megtörténik ugyanez).
- Folyamat: a sejtek már nem szinkronizáltan osztódnak: a micromerák gyorsabban osztódnak, körülnövik a macromerákat à amíg el nem érik azt a területet, ahol a szürke félhold volt, ott megállnak à rés nyílik: ősszájnyílás à felső ajak mentén befordulnak a micromerák, és ahogy nőnek előre, úgy tolják a macromerákat à kialakul az ecto-, meso- és endoderma
o endoderma megfordul, az eredetileg hátul lévő sejtek kerülnek előre, ahol az ősszáj volt, ott lesz a végbélnyílás, és fordítva (deuterostomia)
o külső sejtsor alkotja az ectodermát, a belső vegetatív sejtek az endodermát
o a gastroporuson – a vegetatív sejtek induktív hatására – a test belsejébe forduló sejtek a mesodermát fogják képezni.
o 52. ÁBRA
- Sorstérkép: megfestik az embrió különböző részeit, így egy térképet készítettek arról, hogy a blastula egyes sejtcsoportjai hová kerülnek át a gastrulatio során
- Presumptiv area: terület, amelyből egy-egy szerv fejlődik, az adott szerv előfutára
- FATE MAP, 51. ÁBRA
- gastrulatio befejeztével az ősbélüreget fedő terület külső rétegéből fejlődik az idegrendszer kezdeménye és a többi ectodermalis eredetű szerv, belső sejtrétege képzi a mesodermát
- 53. ÁBRA
Gastrulatio szabályozása
- a dorsoventralis testtengelyt a spermium behatolásának helye határozza meg. (Kiváltja a corticalis rotációt, megjelenik a szürke félhold, ami végső fokon a behatolással ellentétes oldalon a dorsalisan elhelyezkedő testrészek kialakulásához vezet.)
- a vegetatív sejteknek van elsődleges szerepe abban, hogy a felettük levő, velük érintkező animális sejteket mesodermálissá alakítsák. Ezen kívül pozicionális infókat, utasításokat hordoznak és adnak át.
- 54. ÁBRA
- ventralis macromerákban termelődik tehát a leendő mesoderma-sejtek sorsát meghatározó anyag, pl. a Vg1 fehérje:
o aktív formája a kiültetett ectoderma sejteket dorsalis mesodermává alakítja át és idegelemek is megjelennek a hatására.
o a kiültetett ectodermából olyan kis embriószerű szerkezetek fejlődnek, amelyeknek majdnem minden dorsalis szervük megvan (idegrendszer, somiták, fej, szemek)
o Képes az UV sugárzás hatását kivédeni
o Maternal effected gén terméke
- 56. ÁBRA
- noggin gén: ahol aktiválódik, ott fordulnak be a micromera sejtek. Ha inaktiválják, hiába van szürke félhold, nem mennek be
o természetesen szerepet játszik még számos más gén: pl. chordin, frizbee, follistatin. Ezek azt is serkentik, hogy pont középre beforduló sejtekből gerinchúr fejlődjön.
Az idegcsíra kialakulása
- a gastrulatio indukálja, a két folyamat időben és térben nem választható el egymástól.
- az ectodermában a leendő megitan-saggitalis síkban felemelkedik az ektoderma és velősáncot hoz létre
- 57. ÁBRA
- exogastrula: ha a kétéltű-peték nyálkaburkát és a szikmembránját eltávolítjuk / Li+ kezeljük. à mesoderma és endoderma kifelé nő, az ectoderma differenciálatlan, gömb alakú hólyag marad, és ezeknek az embrióknak sosem alakul ki idegrendszere. Az idegrendszer és származékainak kialakulásához elengedhetetlen a chorda mesoderma és az ectoderma közti kölcsönhatás létrejötte. A meso és endodermális struktúrák szerkezete teljesen normális, annak ellenére, hogy ki vannak fordítva. Ez a kísérlet fontos bizonyítéka annak, hogy a ventralis helyzetű macromerák indukciós hatása a csíralemezek teljes fejlődéséhez elegendő.
- 58. ÁBRA
- A dorsalis helyzetű ectodermasejtek velőlemezzé való átalakításáért elsősorban a gastroporus felső ajka mentén bevándorló sejtek felelősek.
- ezt a sejtcsoportot egy korai gastrulából egy másik blastocoeljébe ültetik át úgy, hogy az pl. a leendő hasi rész ectodermájával kerüljön kontaktusba à fölötte egy második velőlemez, abból teljes IR, sőt a fej többi struktúrája is kialakul. Nem ebből fejlődik, hanem ez indukálja a differenciálódást.
- 59. ÁBRA
- A velőcső kialakulásáért a chorda felelős.
- 60. ÁBRA
- A chorda mesoderma sejtjei szintetizálnak és kiválasztanak olyan anyag(ok)at, amelyek az ectoderma sejtjeiben az idegrendszer kialakulását indukálják. A velőlemez kialakuláshoz nem szükséges, hogy a kapcsolat közvetlen legyen az ectoderma és a chorda mesoderma sejtjei közt. Az indukciós hatás nem fajfüggő.
o ha csillámlapocskát csúsztatunk a két sejtsor közé à nem fejlődik IR
o ha tojásfehérje-darabkát ültetünk oda à a molekulák keresztüljutnak à fejlődik IR
o ha ugyanezt a tojásfehérjét másik embrióba ültetik à ott is fejlődik IR
o Millipore-szűrővel ugyanúgy fejlődik IR, mert átengedi a makromolekulákat is à a cucc fehérje
o nitro-cellulóz lapokkal ugyanez à nagy hatásfokkal köti a fehérjéket à nem fejlődik IR
o ezt a nitro cellulóz lapot fordítva beültetjük másik embrió ectodermája alá à IR
o de ha ezt a nitro-cellulóz lapot beültetés előtt proteázokkal kezeltünk à nem IR, tényleg feh.
o kioperáljuk a felső ősszájajkat, betesszük 7-10 napra tenyészedénybe, eltávolítjuk a sejteket à a kondicionált médium még kb. 30 napig indukálja a benne tartott differenciálatlan ectoderma darabkákban az ideg és pigmentsejtek kialakulását. De ha proteázokkal és vagy nukleázokkal kezelik à megint csak nem lesz idegrendszer.
- ribonucleo-proteinek (RNP) transzportját elektronmikroszkóposan is fel lehet ismerni (izotópos jelölés)
- létezik egy faktor, ami az ectodermasejtek közti kölcsönhatás folytán gátolja a neuroblastok kialakulását
o ha leendő neurális ectodermasejtek ültetnek tenyészedénybe à alaktalan sejttömeg lesz
o ha a sejteket óvatosan enzimatikus emésztéssel szétválasztják, pár órán át szeparáltan tartják, és utána hagyják őket fejlődni à lesznek idegsejtek
è a neurális induktorok ennek a gátlásnak a feloldása útján hatnak.
A neurális indukció mechanizmusa
- 61. ÁBRA
- a velőcső kialakulásáért 2 anyag felelős:
o Elején: előagy-induktor (Forebrain factor) à prosencehalikus eredetű szervek kialakulása. Valószínűleg azonos a noggin gén termékével.
o Hátul: mesoderma-induktor (Mesodermal Growth Factor, MGM)
o együttesen a gerincvelő kialakulását serkentik
- 75. ÁBRA
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése