Entwicklungsbiologie

1
an1
An
an2
veg1
Veg
veg2
Mikromeren
Pluteus
Pluteus
Symbiontenball
B
An
C
animalisierte Larve
(Dauerblastula)
D
Veg
Vorderpolgradient
B
Stunden
2 Klaus SANDER führte 1960 Experimente mit der Kleinzikade Euscelis plebejus durch, die die Gradientenhypothese weiter bestätigten. Diese Hypothese war
1910 von Theodor BOVERI, einem der beiden Begründer
der Chromosomentheorie der Vererbung, formuliert
worden.
Bei einem Euscelis-Ei liegt im Plasma des Hinterpolbereiches eine Ansammlung symbiontischer Bakterien,
der Symbiontenball. Dieser wird nicht aus Eimaterial
gebildet, sondern von den Weibchen bei der Eiablage
zusätzlich in den Keim eingebracht. So ist sichergestellt,
dass die Nachkommen die lebensnotwendigen
Darmsymbionten von Beginn an erhalten.
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Entwicklungsbiologie
Vorpuppe
Puppe
Fliegen-Chromosom
In Zellkernen der Speicheldrüsen von Zuckmücken gibt
es Riesenchromosomen. An einigen Stellen, die Puffs
genannt werden, sind die Riesenchromosomen aufgelockert (A). Während der Entwicklung verändert sich
das Muster der Puffs (B) auf einem Chromosom, was
sich auch in unterschiedlichen Konzentrationen mit den
Puffs korrelierter Proteine zeigt (C).
a) Welcher Vorgang läuft an den Puffs ab?
b) Inwiefern ist die obige Abbildung ein Beleg für die
differenzielle Genaktivität? Erläutern Sie ihre Überlegungen.
Hinterpolgradient
X
Die Schnürungsexperimente am Seeigelei wurden mit
dem Morula-Stadium wiederholt.
a) Beschreiben Sie die beiden Experimente mit ihrem
Ergebnis.
b) Welche Schlussfolgerungen ziehen Sie aus dem
Vergleich der beiden Versuchsergebnisse für die
Regulationsfähigkeit des Seeigelkeims?
c) Inwiefern kann die Annahme eines gegenläufigen
Gradienten zweier Gestalt bildender Substanzen die
Versuchsergebnisse erklären?
Larvenstadium
C
E
X A B C D E
A
A
X
A
vegetativisierte
Larve
5 Bisher wurden in allen darauf untersuchten Lebewesen
die Homöobox enthaltende Gene gefunden. Sie sind
zudem in nahezu derselben Art und Weise angeordnet
wie bei der Taufliege. Bei Drosophila liegen diese Gene
alle auf einem Chromosom. In einem vorderen Bereich
sind dabei die Gene des Antennapedia-Komplexes
konzentriert und in einem weiter hinten liegenden die
des Bithorax-Komplexes.
Bei der Maus sowie den anderen Säugern gibt es vier
Chromosomen, die einen gleichen oder zumindest sehr
ähnlichen Satz dieser Gene tragen.
Gene mit entsprechender Homöobox werden durch
dieselben Farben symbolisiert. In den Embryonen und
adulten Tieren sind die Wirkorte der Genprodukte
jeweils in der Farbe der zugehörigen, die Homöobox
enthaltenden, Gene gekennzeichnet.
Puffs
Während der in A dargestellten normalen Furchungen
entsteht beim Euscelis-Ei an dessen Oberfläche eine
einschichtige Zelllage, das Blastoderm. Der Embryo
entwickelt sich, nach der Längsachse ausgerichtet,
auf der Bauchseite des Blastoderms.
SANDER schnürte das Zikadenei nun einmal vor (B) und
einmal nach (C) der Blastodermbildung. An der
Schnürungsstelle beobachtete er jeweils eine Lücke.
Dies wird Gap-Phänomen genannt (engl., Lücke).
Bei Experiment D brachte Sander vor der Blastodermbildung mit einer feinen Nadel einen Teil des Hinterpolplasmas zusammen mit dem Symbiontenball nach vorn
und schnürte dann hinter diesem.
Körpersegmente
AUFGABEN
3
AUFGABEN
Entwicklungsbiologie
A
D
E
Maus-Chromosom
B
X
A
B
C
D
E
C
D
X
A
B
C
D
E
X
A
B
C
D
E
D
E
a) Beschreiben Sie die drei Experimente A bis C jeweils
einzeln in Durchführung und Ergebnis.
b) Interpretieren Sie die Versuchsergebnisse von B und
C jeweils einzeln mit Hilfe der Gradienten-Hypothese.
c) Beschreiben und erläutern Sie Experiment D.
Vervollständigen Sie das Dreiecksschema entsprechend.
4
A
B
Die Abbildung B zeigt eine spektakuläre Mutation der
Taufliege Drosophila, Abbildung A die Normalentwicklung.
a) Beschreiben Sie die abgebildete Mutation.
b) Offensichtlich ist es bei dieser Mutation zu einer
Störung in der genetischen Steuerung der Entwicklung gekommen. Erläutern Sie, welcher der Stufen
der Entwicklungssteuerung das Gen zuzurechnen ist,
das zu dieser Veränderung im Phänotyp führt.
Fliegenembryo
(10 Stunden alt)
Mausembryo
(12 Tage alt)
Drosophila melanogaster
erwachsene Maus
a) Erläutern Sie, warum der geschilderte Gentyp als
homöotisches Gen bezeichnet wird.
b) Vergleichen Sie die Anordnung der die Homöobox
enthaltenden Gene auf dem Drosophila-Chromosom
mit dem Ort im Embryo oder adulten Tier, an dem die
entsprechenden Genprodukte zum Einsatz kommen.
c) Vergleichen Sie die Verhältnisse bei Drosophila und
Maus miteinander. Welche Hypothese kann man
daraus ableiten?
Entwicklungsbiologie
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