Ontwikkelingsbiologie – Yanniek Vos – Jaar 2
Hoorcollege 1: Basic concepts
Post-embryonic development:
1. Metamorphosis
2. Growth
3. Aging
4. Regeneration
Xenopus is tetraploïde, dit maakt het lastiger om genetische manipulatie te doen. Daarom meer
gebruik van Danio rerio. Daarnaast ook modelsystem Gallus gallus en Mus musculus. Die tweede is
lastiger te onderzoeken sinds deze zich bevindt in de baarmoeder. Daarnaast ook invertebraten zoals
de Drosophila, C.elegans en Echinoderms. Daarnaast ook in vitro modelsystems zoals embryonic stem
cells, induced pluripotent stem cells, organoids en embryoids.
Aristoteles had twee hypotheses over het ontstaan van nieuwe organismen:
1. Preformatism: proformed embryo waarbij alleen maar groei nodig is.
2. Epigenesis: het embryo is niet voorgevormd, zo zullen er processen plaatsvinden tijdens de
ontwikkeling.
In de 19e eeuw werd ontdekt dat alles bestaat uit cellen, waaronder de ei- en zaadcel. Hierdoor
moest het wel dat er celdeling en dus epigenesis plaatsvondt. Hierbij is er een verschil in somatische
cellen en germ cells. Als er een mutatie plaatsvindt in somatische cellen zal dit niet worden
doorgegeven aan de volgende generatie.
Mosaic development (Theory of Nuclear determinants): an embryo is a ‘patchwork’ of cells, each with
a pre-determined developmental potential. Echter spreekt cloning dit tegen.
Regulative development: cells do not have a pre-determined developmental potential en kunnen
onderling communiceren (induction).
Important concepts in developmental biology:
1. Growth / division
2. Pattern formation
3. Morphogenesis
4. Cell differentiation
Cleavages:
De eerste celdelingen waarbij er geen sprake is van groei, waardoor er meer cellen komen over
hetzelfde volume. Hierbij heb je twee type celdivisions:
1. Meroblastic (Zebra fish): hierbij is nog meer dooier aanwezig waardoor het te veel energie
kost om door de hele dooier heen te gaan. Hierdoor krijg je aan de animal pole veel
geldelingen en zal er een ongelijke verdeling zijn.
2. Holoblastic (Xenopus): Hierbij is er dooier aanwezig waardoor je een bal met cellen krijgt
waardoor het gelijke cellen maakt.
Zodra er asymmetrische celdeling plaatsvindt, is er polariteit aanwezig. Maar het kan ook zijn dat
inductie ervoor zorgt dat er asymmetrische celdelingen plaatsvinden.
, Ontwikkelingsbiologie – Yanniek Vos – Jaar 2
Pattern formation:
The process by which cellular activity is organized spatiotemporally so that
an ordered structure develops. Hier speelt polariteit ook een belangrijke
rol.
Morphogenesis:
Hierbij wordt er gekeken naar de bewegingen van cellen
waardoor er bepaalde vormen worden aangelegd. Bij
gastrulatie bewegen het endoderm en mesoderm naar
binnen en vormen deze the gut and the main body plan.
Naast gastrulatie is apoptosis ook onderdeel van morphogenesis. Bij apoptosis vindt er celdood plaats
als onderdeel van de ontwikkeling van het body plan. BMP zorgt ervoor dat apoptosis plaatsvindt. Bij
eenden wordt er gremlin (BMP4-inhibitor) gemaakt waardoor er geen apoptosis plaatsvindt en de
eenden zwemvliezen houden.
Ten slotte is cell migration ook een onderdeel van morphogenesis.
Cell differentiation:
De functie van een cel wordt bepaald door de eiwitten in de cel. Als bepaalde genen aan / uit staan,
heeft dit invloed op welke eiwitten en dus welke functie de cel krijgt. Transcriptiefactoren bepalen
welke genen wanneer aan / uit staan. De aanwezigheid van welke transcriptiefactoren en wanneer is
zeer belangrijk voor de ontwikkeling. Deze transcriptiefactoren worden bepaald door inductie.
Feedback loops zorgen ervoor dat er goede controle is over de differentiation.
Pattern formation through positional information:
1. Morphogen gradient: hierbij is er een concentratie-gradiënt waardoor de cel weet hoeveel er
aanwezig is en dus wat voor soort cel deze moet worden.
2. Asymmetric distribution of cytoplasmic determinants : doordat er determinanten maar aan
één kant van de cel zit en na deling dus asymmetrisch zijn doordat deze de determinanten
wel / niet hebben.
3. Cell-cell communication: Doordat deze contact hebben met elkaar door middel van cell
sorting en lateral inhibition. Cell sorting is een proces waarbij cellen bij elkaar gaan zitten als
ze dezelfde functie krijgen door cell-cell interacties. Lateral inhibition zorgt ervoor dat er
ruimte zit tussen de structuren.
Hoorcollege 2: Vertebrates – Xenopus and Zebrafish
Hoorcollege 1: Basic concepts
Post-embryonic development:
1. Metamorphosis
2. Growth
3. Aging
4. Regeneration
Xenopus is tetraploïde, dit maakt het lastiger om genetische manipulatie te doen. Daarom meer
gebruik van Danio rerio. Daarnaast ook modelsystem Gallus gallus en Mus musculus. Die tweede is
lastiger te onderzoeken sinds deze zich bevindt in de baarmoeder. Daarnaast ook invertebraten zoals
de Drosophila, C.elegans en Echinoderms. Daarnaast ook in vitro modelsystems zoals embryonic stem
cells, induced pluripotent stem cells, organoids en embryoids.
Aristoteles had twee hypotheses over het ontstaan van nieuwe organismen:
1. Preformatism: proformed embryo waarbij alleen maar groei nodig is.
2. Epigenesis: het embryo is niet voorgevormd, zo zullen er processen plaatsvinden tijdens de
ontwikkeling.
In de 19e eeuw werd ontdekt dat alles bestaat uit cellen, waaronder de ei- en zaadcel. Hierdoor
moest het wel dat er celdeling en dus epigenesis plaatsvondt. Hierbij is er een verschil in somatische
cellen en germ cells. Als er een mutatie plaatsvindt in somatische cellen zal dit niet worden
doorgegeven aan de volgende generatie.
Mosaic development (Theory of Nuclear determinants): an embryo is a ‘patchwork’ of cells, each with
a pre-determined developmental potential. Echter spreekt cloning dit tegen.
Regulative development: cells do not have a pre-determined developmental potential en kunnen
onderling communiceren (induction).
Important concepts in developmental biology:
1. Growth / division
2. Pattern formation
3. Morphogenesis
4. Cell differentiation
Cleavages:
De eerste celdelingen waarbij er geen sprake is van groei, waardoor er meer cellen komen over
hetzelfde volume. Hierbij heb je twee type celdivisions:
1. Meroblastic (Zebra fish): hierbij is nog meer dooier aanwezig waardoor het te veel energie
kost om door de hele dooier heen te gaan. Hierdoor krijg je aan de animal pole veel
geldelingen en zal er een ongelijke verdeling zijn.
2. Holoblastic (Xenopus): Hierbij is er dooier aanwezig waardoor je een bal met cellen krijgt
waardoor het gelijke cellen maakt.
Zodra er asymmetrische celdeling plaatsvindt, is er polariteit aanwezig. Maar het kan ook zijn dat
inductie ervoor zorgt dat er asymmetrische celdelingen plaatsvinden.
, Ontwikkelingsbiologie – Yanniek Vos – Jaar 2
Pattern formation:
The process by which cellular activity is organized spatiotemporally so that
an ordered structure develops. Hier speelt polariteit ook een belangrijke
rol.
Morphogenesis:
Hierbij wordt er gekeken naar de bewegingen van cellen
waardoor er bepaalde vormen worden aangelegd. Bij
gastrulatie bewegen het endoderm en mesoderm naar
binnen en vormen deze the gut and the main body plan.
Naast gastrulatie is apoptosis ook onderdeel van morphogenesis. Bij apoptosis vindt er celdood plaats
als onderdeel van de ontwikkeling van het body plan. BMP zorgt ervoor dat apoptosis plaatsvindt. Bij
eenden wordt er gremlin (BMP4-inhibitor) gemaakt waardoor er geen apoptosis plaatsvindt en de
eenden zwemvliezen houden.
Ten slotte is cell migration ook een onderdeel van morphogenesis.
Cell differentiation:
De functie van een cel wordt bepaald door de eiwitten in de cel. Als bepaalde genen aan / uit staan,
heeft dit invloed op welke eiwitten en dus welke functie de cel krijgt. Transcriptiefactoren bepalen
welke genen wanneer aan / uit staan. De aanwezigheid van welke transcriptiefactoren en wanneer is
zeer belangrijk voor de ontwikkeling. Deze transcriptiefactoren worden bepaald door inductie.
Feedback loops zorgen ervoor dat er goede controle is over de differentiation.
Pattern formation through positional information:
1. Morphogen gradient: hierbij is er een concentratie-gradiënt waardoor de cel weet hoeveel er
aanwezig is en dus wat voor soort cel deze moet worden.
2. Asymmetric distribution of cytoplasmic determinants : doordat er determinanten maar aan
één kant van de cel zit en na deling dus asymmetrisch zijn doordat deze de determinanten
wel / niet hebben.
3. Cell-cell communication: Doordat deze contact hebben met elkaar door middel van cell
sorting en lateral inhibition. Cell sorting is een proces waarbij cellen bij elkaar gaan zitten als
ze dezelfde functie krijgen door cell-cell interacties. Lateral inhibition zorgt ervoor dat er
ruimte zit tussen de structuren.
Hoorcollege 2: Vertebrates – Xenopus and Zebrafish
