Werkcollege 3 Vroeg ontwikkeling 2
Dit werkcollege vindt op locatie plaats, in een werkcollegeruimte. Enkele opdrachten maak je van tevoren thuis
(zie ‘Voorbereiding’), de overige opdrachten worden tijdens het werkcollege gemaakt.
Tijdens de gastrulatie ontstaan er drie kiemlagen uit de blastula. De blastulacellen zijn niet meer totipotent
maar pluripotent. Ze hebben dus nog steeds de potentie om tot verschillende soorten weefsels te
ontwikkelen (namelijk uit alle drie de kiemlagen), maar wel beperkter dan de blastula cellen voorafgaand aan
de gastrulatie.
Uit werkcollege 2 is duidelijk geworden welke factoren een rol spelen tijdens de gastrulatie. Het is tijd
om verder vorm te gaan geven aan het bouwplan van de foetus. Specifieke weefsels moeten gevormd en
gerangschikt worden tot organen (organogenese) op specifieke plekken (patroonvorming).
Dit werkcollege geeft een kennismaking met deze patroonvorming en patroonvormende regelgenen. Wat
stuurt de kiemlagen zo aan dat er bepaalde typen weefsels op de juiste positie (langs de verschillende
lichaamsassen) en op de juiste manier gevormd worden?
Specifieke onderwijsdoelstellingen:
De student kan het belang aangeven van cel-cel communicatie en patroonvorming tijdens de
vroegontwikkeling.
De student kan de rol en het belang van regelgenen in de patroon- en orgaanvorming beschrijven.
De student kan met de kennis over patroonvorming van het bouwplan en regelgenen een afwijking
in het bouwplan verklaren.
De student kan het neurulatie proces en de inducerende factoren beschrijven.
Voorbereiding:
Bestudeer
- HC4, HC5 en WC2
- McGeady H6, p. 48-49, Apoptosis en Morphogens
- Reader 4 Ontwikkelingsinstructiegenen
Bekijk
- Filmpje Crash Course Biology: Evolutionary Development
Maak
- Zelfstudie Hersenen
- Opdrachten in deze handleiding:
o Formuleer een antwoord op opdrachten 1A, 4A en 4B.
o Lees de overige opdrachten door en bepaal of je voldoende voorkennis hebt om deze
opdrachten te kunnen maken.
N.B.: Aan het begin van het werkcollege is er ruimte om eventuele vragen over de voorbereiding en zelfstudie
te stellen aan de docent.
, Opdracht 1 Patroonvorming
Ter voorbereiding op het werkcollege heb je het filmpje (Crash Course Biology: Evolutionary Development)
over HOX genen bekeken en reader 4 Ontwikkelingsinstructiegenen gelezen.
Om tot een goede vorming van het bouwplan te komen, is het noodzakelijk dat er niet alleen een differentiatie
van cellen tot de specifieke weefsels plaatsvindt, maar ook dat die specifieke weefsels op een bepaalde manier
in het lichaam gerangschikt worden.
Een voorbeeld: het hebben van een ribbenkast op thoracaal niveau is erg voordelig – maar wanneer de
ribbenkast zich op abdominaal niveau zou bevinden, gaan alle voordelen ervan verloren!
De ontwikkeling van het embryo vindt plaats langs drie assen (driedimensionaal):
Craniocaudaal
o Van kop naar staart
Dorsoventraal
o Van rug naar buik
Proximodistaal
o Van dichtbij het lichaam naar ver van het lichaam af (uiteinden ledematen)
De plaatsing van bepaalde weefsels langs deze assen wordt patroonvorming genoemd. Patroonvorming kan
plaatsvinden doordat er langs een as een (afnemende) gradiënt aanwezig is van signaal- of regelmoleculen
(ook wel: morfogenen – een iets verwarrende term, omdat hiermee niet de genen zelf maar het product van
deze genen benoemd wordt). Deze signaalmoleculen hebben invloed op de expressie van Hox-genen in de
cellen. Hierdoor ontwikkelen lichaamssegmenten een zogeheten positionele identiteit.
A. Wat zijn Hox-genen en wat is hun belang in de embryogenese?
Bedenk wat je in de zelfstudie al hebt ontdekt over Hox-genen en hun functie in patroonvorming van het
embryo en welke informatie je nog mist om bovenstaande vraag te kunnen beantwoorden. Probeer deze
informatie online, in Hyttel of in het hoorcollege terug te vinden.
Formuleer vervolgens een antwoord op bovengenoemde vraag. Bedenk ook: op welke manier wordt er
gecommuniceerd met de Hox-genen? Beperk jezelf daarbij tot maximaal 100 woorden.
Probeer dit in je eigen woorden op te schrijven, maar gebruik daarbij tenminste de termen die in
bovenstaande introducerende tekst dikgedrukt staan.
Wanneer er langs een as een gradiënt aanwezig is van morfogenen, zal er
patroonvorming plaatsvinden. De morfogenen zorgen ervoor dat Hox-genen tot expressie
komen. Hox-genen zijn transcriptiefactoren en reguleren daarmee de expressie van
andere genen. Na activatie hebben ze een regulerende functie. Ze bepalen of genen aan
of uit staan en zorgen zo ervoor dat de lichaamssegmenten zich op de juiste plekken
ontwikkelen, dit noem je positionele identiteit.
B. Fruitvliegjes (Drosophila spp.) hebben maar 1 set Hox-genen; zoogdieren hebben 4
sets. Waar zou dat verschil op gebaseerd zijn?
Het lichaam van zoogdieren is veel complexer dan die van fruitvliegjes, waardoor er dus
meerdere sets Hox-genen nodig zijn om alle tot expressie te laten komen.
Dit werkcollege vindt op locatie plaats, in een werkcollegeruimte. Enkele opdrachten maak je van tevoren thuis
(zie ‘Voorbereiding’), de overige opdrachten worden tijdens het werkcollege gemaakt.
Tijdens de gastrulatie ontstaan er drie kiemlagen uit de blastula. De blastulacellen zijn niet meer totipotent
maar pluripotent. Ze hebben dus nog steeds de potentie om tot verschillende soorten weefsels te
ontwikkelen (namelijk uit alle drie de kiemlagen), maar wel beperkter dan de blastula cellen voorafgaand aan
de gastrulatie.
Uit werkcollege 2 is duidelijk geworden welke factoren een rol spelen tijdens de gastrulatie. Het is tijd
om verder vorm te gaan geven aan het bouwplan van de foetus. Specifieke weefsels moeten gevormd en
gerangschikt worden tot organen (organogenese) op specifieke plekken (patroonvorming).
Dit werkcollege geeft een kennismaking met deze patroonvorming en patroonvormende regelgenen. Wat
stuurt de kiemlagen zo aan dat er bepaalde typen weefsels op de juiste positie (langs de verschillende
lichaamsassen) en op de juiste manier gevormd worden?
Specifieke onderwijsdoelstellingen:
De student kan het belang aangeven van cel-cel communicatie en patroonvorming tijdens de
vroegontwikkeling.
De student kan de rol en het belang van regelgenen in de patroon- en orgaanvorming beschrijven.
De student kan met de kennis over patroonvorming van het bouwplan en regelgenen een afwijking
in het bouwplan verklaren.
De student kan het neurulatie proces en de inducerende factoren beschrijven.
Voorbereiding:
Bestudeer
- HC4, HC5 en WC2
- McGeady H6, p. 48-49, Apoptosis en Morphogens
- Reader 4 Ontwikkelingsinstructiegenen
Bekijk
- Filmpje Crash Course Biology: Evolutionary Development
Maak
- Zelfstudie Hersenen
- Opdrachten in deze handleiding:
o Formuleer een antwoord op opdrachten 1A, 4A en 4B.
o Lees de overige opdrachten door en bepaal of je voldoende voorkennis hebt om deze
opdrachten te kunnen maken.
N.B.: Aan het begin van het werkcollege is er ruimte om eventuele vragen over de voorbereiding en zelfstudie
te stellen aan de docent.
, Opdracht 1 Patroonvorming
Ter voorbereiding op het werkcollege heb je het filmpje (Crash Course Biology: Evolutionary Development)
over HOX genen bekeken en reader 4 Ontwikkelingsinstructiegenen gelezen.
Om tot een goede vorming van het bouwplan te komen, is het noodzakelijk dat er niet alleen een differentiatie
van cellen tot de specifieke weefsels plaatsvindt, maar ook dat die specifieke weefsels op een bepaalde manier
in het lichaam gerangschikt worden.
Een voorbeeld: het hebben van een ribbenkast op thoracaal niveau is erg voordelig – maar wanneer de
ribbenkast zich op abdominaal niveau zou bevinden, gaan alle voordelen ervan verloren!
De ontwikkeling van het embryo vindt plaats langs drie assen (driedimensionaal):
Craniocaudaal
o Van kop naar staart
Dorsoventraal
o Van rug naar buik
Proximodistaal
o Van dichtbij het lichaam naar ver van het lichaam af (uiteinden ledematen)
De plaatsing van bepaalde weefsels langs deze assen wordt patroonvorming genoemd. Patroonvorming kan
plaatsvinden doordat er langs een as een (afnemende) gradiënt aanwezig is van signaal- of regelmoleculen
(ook wel: morfogenen – een iets verwarrende term, omdat hiermee niet de genen zelf maar het product van
deze genen benoemd wordt). Deze signaalmoleculen hebben invloed op de expressie van Hox-genen in de
cellen. Hierdoor ontwikkelen lichaamssegmenten een zogeheten positionele identiteit.
A. Wat zijn Hox-genen en wat is hun belang in de embryogenese?
Bedenk wat je in de zelfstudie al hebt ontdekt over Hox-genen en hun functie in patroonvorming van het
embryo en welke informatie je nog mist om bovenstaande vraag te kunnen beantwoorden. Probeer deze
informatie online, in Hyttel of in het hoorcollege terug te vinden.
Formuleer vervolgens een antwoord op bovengenoemde vraag. Bedenk ook: op welke manier wordt er
gecommuniceerd met de Hox-genen? Beperk jezelf daarbij tot maximaal 100 woorden.
Probeer dit in je eigen woorden op te schrijven, maar gebruik daarbij tenminste de termen die in
bovenstaande introducerende tekst dikgedrukt staan.
Wanneer er langs een as een gradiënt aanwezig is van morfogenen, zal er
patroonvorming plaatsvinden. De morfogenen zorgen ervoor dat Hox-genen tot expressie
komen. Hox-genen zijn transcriptiefactoren en reguleren daarmee de expressie van
andere genen. Na activatie hebben ze een regulerende functie. Ze bepalen of genen aan
of uit staan en zorgen zo ervoor dat de lichaamssegmenten zich op de juiste plekken
ontwikkelen, dit noem je positionele identiteit.
B. Fruitvliegjes (Drosophila spp.) hebben maar 1 set Hox-genen; zoogdieren hebben 4
sets. Waar zou dat verschil op gebaseerd zijn?
Het lichaam van zoogdieren is veel complexer dan die van fruitvliegjes, waardoor er dus
meerdere sets Hox-genen nodig zijn om alle tot expressie te laten komen.
