Samenvatting Developmental Biology_prof. Leyns,

Samenvatting Developmental
Biology
1 Chap.1. Overview of vertebrate development
1.1 The frog development
1.1.1 Life cycle

Xenopus laevis of Afrikaanse klauwkikker

 Orde: Anura
 Familie: Pipidae (tongloze kikkers).
 Locatie: zuidelijk en centraal Afrika
 Lengte: 7,5 - 14 cm
o Mannetjes zijn kleiner en hebben, wanneer ze geslachtsrijp zijn, zwarte voorpoten
 Aquatisch en carnivoor
 Labo: kunnen in een aquarium gehouden worden

Model in kliniek: fertiliteittest

 Vrouwtjes kunnen geprikkeld worden eieren te leggen door hCG (humaan choriongonadotrofine)
intradermaal te injecteren
 Vroegere toepassing: vruchtbaarheidstest door urine van een vrouw te injecteren (het leggen van
eieren de volgende dag was een teken van zwangerschap).
 Het ei kan in vitro worden bevrucht met behulp van gehakte testis.
o De ontwikkeling gaat door en de embryo's kunnen worden gemanipuleerd
o De snelheid van ontwikkeling is afhankelijk van de temperatuur
 Lab → IVF met gehakte testis (mannetjes gebruikt voor sperma-extractie via dissectie)
o 3-5 eilegmomenten per dag
o De ontwikkeling gaat door en de embryo’s kunnen worden gemanipuleerd
o De snelheid van ontwikkeling hangt af van de T
 Een uniform cluster van cellen organiseert en differentieert

Cleavage → gastrulatie for gut formation → neurulation → organogenesis → metamorofse  full adult (ca
3 months to become a full adult)




From the embryo to the tadpole (larva) to the adult Links: female Rechts: Male



1

,1.1.2 Eicel

Kikker-eicel:

 Grootte:
o Kikker-eicel: +- 1 mm diameter
o Zoogdier-eicel: 0.1 mm
o Somatische cel: 10 nm
 Bestaat uit:
o Animale pole: Donker gepigmenteerde hemisfeer (de dierlijke hemisfeer)  zorgt voor
bescherming tegen UV-licht
 Is altijd naar boven gericht door zwaartekracht
o Vegetal pole: bleke hemisfeer
 Is altijd naar beneden gericht  zwaarder dan zwaartekracht
o Pro-nucleus: binnenkant  wacht op fertilisatie
o Ribosomen, mitochondria, light yolk platelets
 Yolk platelets: voedsel tijdens de ontwikkeling  meestal aan vegetal pole
o Sperma-ingangspunt: linksboven
 De eicel is dus radiaal symmetrisch rond zijn dier-plantaardige as.

Dooierplaatjes (leveren "voedsel" leveren tijdens de ontwikkeling tot het uitkomen) zijn zwaar en bevinden
zich meestal aan de plantaardige pool

 Door de zwaartekracht zal de eicel zich altijd zo oriënteren
 Dor de dooier deelt het plantaardige halfrond zich langzamer dan het dierlijke halfrond

1.1.3 Cortical rotation (rotatie van 30°C)

Corticale rotatie:

 Door de bevruchting ontstaat er een corticale reactie
o Gevolg:
 Membraan-samenstelling verandering
 Doel: polyspermie voorkomen (verdere penetratie van het sperma te voorkomen)
 Het binnendringen van sperma gebeurt op dierlijke halfrond (linkerkant)
o 30 minuten na de bevruchting:
 Cortex (buitenste laag) zal 30° roteren ten opzichte van het grootste deel van het
cytoplasma en de dooier
 cytoskelet van het ei is verantwoordelijk voor deze verandering
 Tijdens de corticale rotatie:
o Cortex (pigment laag) zal +- 30 graden roteren in de richting van sperma entry point
 Gevolg corticale rotatie
o Zichtbare verandering aan het embryo
 Omdat grootste deel pigment gekoppeld is aan cortex en
 Omdat de dooier zwaar is zal de zwaartekracht hem op dezelfde plaats houden
 De kant tegenover het ingangspunt van het sperma zal grotendeels verstoken zijn van pigment
 Bij veel soorten amfibieën zal cortical rotatie een spoor achterlaten
2

, o Er ontstaat een grijze halve maan (het is heel duidelijk bij kikkers in onze vijvers, maar niet
bij Xenopus).
 Definitie van dorsale en ventrale zijde (ventraal = gepigmenteerd) = oorspronkelijke asymmetrie
van het embryo

corticale rotatie is van cruciaal belang voor de oorspronkelijke asymmetrie van het embryo

 Sperma entry point: vorming: ventrale zijde van het embryo
o Tegenover sperma entry point: vorming dorsale zijde (blastopore lip)

Notatie regel: embryo moet weergeven worden met het sperma-ingangspunt aan de linkerkant

o Corticale rotatie naar links en de grijze halve maan aan de rechterkant




1.1.4 Cleavage

Cleavage/splitsing:

 Splitsing van cellen in kleine massa’s
o Geen vorming extra massa
 A) Eerste splitsing: Gebeurt verticaal
o start aan animal pole en gaat langzaam naar beneden naar plantaardige pool
o Passeert het ook het punt waar het sperma binnenkomt
o Resultaat: vorming 2 blastomeren (2-cellig stadium)
 1 blastomeer vormt linkerkant van het embryo
 1 blastomeer vormt de rechterkant van het embryo
 B) Tweede splitsing: 2e: loodrecht op 1e; verticaal
o Begint voordat eerste splitsing voltooid is
o Langzamer bij de vegetal pole  door hoge dooiergehalte
 C) Derde splitsing: Gebeurt meridionaal (loodrecht op de twee eerste)
o Splitsing ligt niet perfect op de evenaar  De splitsingen gebeuren synchroon
 Ligt meer aan de dierlijke kant  door lage dooiergehalte van de animal pole
 4 dierlijke blastomeren zijn kleiner dan de 4 plantaardige blastomeren
o Naarmate de splitsing verder gaat
 Dierlijke pole: bevat talloze kleine cellen
 Plantaardige pole: bevat relatief klein aantal grote, dooiercellen
 Tijdens de splitsing blijft volume van eicel hetzelfde (cellen worden kleiner doordat ze verdeeld zijn in
10.000 cellen)
 De celdeling zal op een vergelijkbare manier doorgaan

SEM die de voren en blastomeren laten zien.




3

, 1.1.5 Blastula

Blastula:

 Vanaf 128 cellen ontstaat er een holte met vloeistof in het dierlijke gebied van het embryo 
blastocoel vorming is compleet
o Holte met vloeistof: blastocoel
o Embryo = blastula
 2-cellige stadium  een kleine intracellulaire ruimte komt tevoorschijn
o Zal uitgroeien tot de blastocoel
 Rotatiesymmetrie (behalve het gepigmenteerde deel) → gastrula zal deze symmetrie verbreken →
links - rechts; anterieur-posterieur (zie gastrulatie)
 Germ laag (gastrulatie):
o Animal cap: vormt later ectoderm
 Epidermis, CZS
o Marginale zone: wordt later mesoderm
 Urogenitaal systeem, botten en kraakbeen, dermis (bijv. mond), spieren,
bloedsysteem, vet, hart
o Dooiercellen/yolk cells (voedselembryo): wordt later endoderm
 Maagdarmkanaal (GIT, let op: let op de mond), lever, pancreas, longvlies
(gescheiden van slokdarm)

Functie van blastocoel:

1. Creëren van een ruimte waarin gastrulerende cellen zullen migreren (meer specifiek: ze zullen het
dak van de blastocoel volgen)
2. Isoleert de animal cap van de inductieve signalen die uit de plantaardige regio komen (we zullen ze
later analyseren)




1.1.6 Mid-blastula transition (MBT)

Celdeling voor mid blastula transitie:

 Alleen S-fase en mitose tijdens celcyclus
o Gevolg: zeer snelle deling (30-45 minuten in plaats van 16 uur)
o Gebeurt bij kikkers en Drosophila, niet bij zoogdieren!
o De snelle delingen gebeurt doordat de celcyclus anders is
 S  M  De G1- en G2-fasen ontbreken  gebeurt voor de mid-blastula fase
 Tijd deelcyclus: 30 tot 45 minuten
 Tijd normale celcyclus: 16 uur
 Geen gap-fase = geen RNA-transcriptie!  MAAR er is een voorraad ongebruikt
mRNA in de dooier (maternale genoom)
4