Az egyedfejlődés alapok. Vajon ez micsoda? Nézzük csak közelebbről…

Az előadások a következő témára: "Az egyedfejlődés alapok. Vajon ez micsoda? Nézzük csak közelebbről…"— Előadás másolata:

1 Az egyedfejlődés alapok

2 Vajon ez micsoda?

3 Nézzük csak közelebbről…

4 Nézzünk meg egyetlen sejtet!

5 A nyálkagomba aggregációja Az amőbák egy gyújtópontba gyűlnek össze Az amőboid alak bipolárissá változik

6 A cAMP jel terjedése és a kemotaxis A központi sejt kibocsát egy adag cAMP-t, majd átmenetileg inaktívvá válik A környező sejtek állábaikkal a központi sejt felé másznak, miközben cAMP jelet bocsátanak ki

7 A Dictyostelium nyálkagomba termőtestének kialakulása A mászó „meztelen csigában” a pre-nyél sejtek elől vannak A pre-spóra terület a csúcsra kerül

8 Miért nehéz az egyedfejlődés problémája? Attól, hogy valami hasznos, nem tudjuk, miként alakult ki Attól, hogy valami hasznos, nem tudjuk, miként alakult ki Nem építünk „embrionális” gépeket: a fiziológia könnyű, az ontogenezis „nehéz” Nem építünk „embrionális” gépeket: a fiziológia könnyű, az ontogenezis „nehéz” Eltérő felfogások az egyedfejlődés mibenlétéről Eltérő felfogások az egyedfejlődés mibenlétéről

9 Preformáció versus epigenezis „Preformacionisták”: homonkulusz (kis emberke az ivarsejtben) Az „epigenetikus” álláspont: az egyedfejlődés során nő a térbeli komplexitás

10 A vírus kapszid összeszerelődése Az alegységek fehérjékből állnak

11 Az összeszerelődés folyamata

12 A Drosophila antero- posterior tengelyének beállítása

13 A gének programozzák az egyedfejlődést? Bizonyos értelemben, DE Bizonyos értelemben, DE Egy zsáknyi elefánt-fehérje nem elefánt Egy zsáknyi elefánt-fehérje nem elefánt Ön-összeszerelő struktúrák (self-assenbly) Ön-összeszerelő struktúrák (self-assenbly)  Riboszóma: 51 fehérje, 3 RNS  Vírus részecskék spontán összeállása  Kiegészítő templát felszínek fontossága A „kirakójáték-elv” korlátai A „kirakójáték-elv” korlátai

14 Hullámszerű jelenségek A valódi hullámok alakja nem függ közvetlenül attól, hogy alkohol- vagy vízmolekulák alkotják-e a folyadékot A valódi hullámok alakja nem függ közvetlenül attól, hogy alkohol- vagy vízmolekulák alkotják-e a folyadékot Kültakaró mintázatok (zebra, tigris, stb.) Kültakaró mintázatok (zebra, tigris, stb.) Viszont a gének megváltoztatásával megváltoztathatjuk az elefánt alakját Viszont a gének megváltoztatásával megváltoztathatjuk az elefánt alakját Valahogy a molekulák akkor is befolyásolják az alakot, ha nem összeszerelődésről van szó Valahogy a molekulák akkor is befolyásolják az alakot, ha nem összeszerelődésről van szó DE HOGYAN??? DE HOGYAN???

15 Turing fellépése Alan Turing angol matematikus A német kód megfejtője Az „univerzális Turing- gép” megalkotója Cikk a morfogenezisről: Philosophical Transactions of the Royal Society (1952) Mi alakítja ki a zebra csíkjait és a gepárd foltjait?

16 A kémiai állóhullám elmélete Két anyag: inhibitor és aktivátor Az aktivátor segíti önmaga és az inhibitor keletkezését Az inhibitor gátolja az aktivátor keletkezését Mindkét anyag bomlik Az inhibitor diffúzió sebessége jóval nagyobb

17 A kémiai állóhullám Ha az egész egy jól kevert oldatban van, mindkét anyag koncentrációja egy stacionárius szintre áll be Ha az oldatot nem keverjük, akkor az aktivátor koncentrációjának helyi pozitív fluktuációja felerősíti önmagát E fluktuáció a véletlen műve (Brown-mozgás) Az inhibitor is elkezd termelődni, de a nagyobb diffúziósebesség miatt a koncentráció púpja laposabb és szélesebb lesz

18 Egy hal kültakarójának fejlődése A növekedés és a REGENERÁCIÓ is a Turing- mechanizmust látszik követni Reakció-diffúzió rendszerek

19 A Belouszov-Zsabotyinszkij reakció Belouszov, 1958 Belouszov, 1958 Kálium-bromát, cérium(IV)-szulfát, citromsav és híg kénsav Kálium-bromát, cérium(IV)-szulfát, citromsav és híg kénsav A cérium(IV) és a cérium(III) aránya oszcillált A cérium(IV) és a cérium(III) aránya oszcillált A felfedezést visszautasították A felfedezést visszautasították

20 Haladó hullámok a BZ-ben Felülről kétdimenziósnak tűnnek Valójában 3 dimenziós szerkezet (tekercsek) jelennek meg

21 A BZ számítógépen szimulálható Balra a szimuláció, jobbra a felvétel

22 Wolpert: a „francia zászló” A mintázat- képződés egyszerű modellje

23 Pozicionális információ és mintázat-képződés Minden ember helye sor és ülés szerint meghatározott a stadionban Minden pozícióban meghatározott színű posztert kell felmutatni

24 Az Oncopeltus szőrmintázata: a polaritás indikátora A cuticulán a szőrök hátrafelé mutatnak, ami egy morfogén grádiensére utalhat A szelvény határának kiütése a grádiens irányának helyi megfordulását eredményezi a szőrökével együtt

25 A csirke végtagjának fejlődése A polarizáló terület adja a pozicionális információt az antero-posterior irányhoz

26 A polarizáló terület hatása

27 Előmintázat és következmény A morfogén a sonic hedgehog

28 A Drosophila antero- posterior tengelyének beállítása

29 A bicoid anyai mRNS kifejeződése Az mRNS és a fehérje helyben megfesthető, és a koncentrációval mélyülő tónust ad.

30 A 2. even-skipped (eve) csík meghatározása Bicoid és hunchback fehérjék aktiválnak Giant és Krüppel fehérjék gátolnak Nem túl elegáns…

31 Génkifejeződés és mintázat Az expresszált gének más és más kombinációi a mintázat más és más részeit határozzák meg