Kehitysbiologia ja histologia



Samankaltaiset tiedostot
Alkionkehityksen vaiheet (kertaus) Postnataalinen kehitys: (lat. natus = syntymä) 2 moodia

Gastrulaatio neurulaatio elinaiheet

Blastula. Munasolun vakoutumistyypit (itseopiskeluun liittyen) 2. Meroblastisen vakoutumisen jälkeen (lintu, matelija, kala)

Epigeneettinen säätely ja genomin leimautuminen. Tiina Immonen Medicum, Biokemia ja kehitysbiologia

Epigeneettinen säätely ja genomin leimautuminen. Tiina Immonen BLL Biokemia ja kehitysbiologia

Yhtäläisyydet selkärankaisten aivoissa, osa II. Niko Lankinen

epiteeli endodermi Nisäkkään hampaan kehitys nisäkkään alkio:

Kehitysbiologia ja kehitysfysiologia

DNA RNA proteiinit transkriptio prosessointi translaatio regulaatio

BI4 IHMISEN BIOLOGIA

Avainsanat: BI5 III Biotekniikan sovelluksia 9. Perimä ja terveys.

Lataa Sammakoiden nahkea todellisuus - Anto Leikola. Lataa

Yksilönkehitys. Hedelmöityksestä syntymään

x _ Miksi elinikä ei ole rajaton? Mediterranean fruitfly (Ceratitis capitata) Eliniän jakautuma

Biologia. Pakolliset kurssit. 1. Eliömaailma (BI1)

Perinnöllisyyden perusteita

Hermoston kehitys raskauden aikaisen alkoholinkäytön vaikutus kehittyvään hermostoon

3. Endodermi ja sen johdannaiset A. Kidussuoli (branchium) ja sen johdannaiset. kidussuoli = sydämen etupuolelle jäävä osa archenteronia l.

Gametogeneesi eli sukusolujen syntyminen

Bioinformatiikan maisteriohjelman infotilaisuus Exactum D122

FM-opiskelijan opintopolku, fysiologia ja neurotiede, neurobiologian erikoistumislinja (vastuuopettajat Juha Voipio & Mikael Segerstråle)

VSNL1:n poiston vaikutus hiirien suonten muodostukseen

SOLUISTA KUDOKSIKSI. Veli-Pekka Lehto, M.D., Ph.D. Patologian osasto/haartman instituutti/helsingin yliopisto

Geenitekniikan perusmenetelmät

Evolutiiviset muutokset aivoalueiden rakenteessa, osa , Nisse Suutarinen

VASTAUS 1: Yhdistä oikein

Pakolliset kurssit (OL PDDLOPD%,,

Biologian kokeellisuuteen liittyvä pienimuotoinen tutkimus tai projekti. Kurssia ei suositella itsenäisesti suoritettavaksi.

Modernin bioteknologian sääntelyn erityiskysymyksiä

Suositeltu suoritusajankohta. Koodi Opintojakson nimi ja laajuus

Symbioosi 2 VASTAUKSET. b. Millaisia sukusoluja vanhemmat tuottavat (4 erilaista)? Vastaus: VL, vl, Vl, vl

Paikkatiedon hyödyntäminen liito-oravien esiintymistä selittävien tekijöiden ja maiseman käytön tutkimuksessa

Suomi Eläinten käyttö tieteellisiin tai opetustarkoituksiin - kasvatus ja/tai ylläpito ja lopetus ilman toimenpiteitä. Total.

Lisääntyminen. BI1 Elämä ja evoluutio Leena kangas-järviluoma

Luku 20. Biotekniikka

DNA Tiina Immonen, FT, yo-lehtori HY Biolääketieteen laitos, Biokemia ja kehitysbiologia

Hiiriä, hiivoja ja kärpäsiä mitä malliorganismien geenit kertovat elämästä ja sen evoluutiosta. Hannu Sariola, Irma Thesleff ja Marja Makarow

I.Thesleff: Hampaan kehitys ja sen säätely

6.5 Biologia. Opetuksen tavoitteet

Genetiikan perusteet. Tafel V Baur E. (1911) Einführung in die experimentelle Vererbungslehre. Verlag von Gebrüder Borntraeger, Berlin.

DNA Tiina Immonen, FT, yo-lehtori HY Lääketieteellinen tiedekunta Biokemia ja kehitysbiologia

Lisätietoja Jukola 3 (ÄI3) Kustantaja Kirjasarja Oppikirja ja kurssinumero ISBN Lisätietoja

BIOLOGIA. Aihekokonaisuudet. Biologian opetuksessa huomioidaan erityisesti seuraavat aihekokonaisuudet: kestävä kehitys teknologia ja yhteiskunta

Biologian tehtävien vastaukset ja selitykset

Kantasolututkimuksen etiikasta - uusimmat näkymät. Timo Tuuri HUS, Naistenklinikka Biomedicum kantasolukeskus

5.7 Biologia. Opetuksen tavoitteet

Elämän synty. Matti Leisola

Luennon aiheet: GM-eläimet. Geenimuunnellut hiiret. Alkioiden pakastus. Geenimuunnellut eläimet: miksi ja miten?

Biokemian perusteet : Hemoglobiini, Entsyymikatalyysi

Laskelmointia mielen evoluutiosta

III Perinnöllisyystieteen perusteita

Tarkastele kuvaa, muistele matematiikan oppejasi, täytä tekstin aukot ja vastaa kysymyksiin.

PERINNÖLLISET TEKIJÄT JA NIIDEN MERKITYS RINTASYÖPÄSAIRASTUMISESSA. Robert Winqvist. SyöpägeneCikan ja tuumoribiologian professori Oulun yliopisto

Ruotsinkielinen opetus Eläinlääketieteellisessä tiedekunnassa lukuvuonna muutokset mahdollisia

5.7. Biologia. Opetuksen tavoitteet

Lataa Ihmisen polveutuminen ja sukupuolivalinta - Charles Darwin. Lataa

Mullistaako epigeneettinen periytyminen evoluutioteorian perusteet?

Suomalaisen maatiaiskanan säilytysohjelman koulutuspäivä, Riihimäki, Pasi Hellstén

KYMENLAAKSON AMMATTIKORKEAKOULU TEKNIIKKA Markku Huhtinen

RET-geenin vaikutus hermostopienan solujen vaellukseen

? LUCA (Last universal common ancestor) 3.5 miljardia v.

Paneeli 7 biotieteet II

BI4 IHMISEN BIOLOGIA

Jukola Tekstioppi Sanoma Pro Kaikki kurssit. Jukola 1 Sanoma Pro Kurssi 1. Jukola 2 Sanoma Pro Kurssi 2. Jukola 3 Sanoma Pro Kurssi 3

MS-C2128 Ennustaminen ja Aikasarja-analyysi, 5 op Esittely

Nimi: Ratkaise tehtävät sivun alalaitaan. (paperi nro 1) 1. Valitse oikea toisen asteen yhtälön ratkaisukaava: (a) b ± b 4ac 2a. (b) b ± b 2 4ac 2a

Tehtävät Lukuun 15. Symbioosi 1. Tehtävä 1. Eliökunnan kehitys - vedestä maalle siirtyminen

LUKION OPETUSSUUNNITELMAN PERUSTEET 2003, OPETUSHALLITUKSEN MÄÄRÄYS 33/011/2003

POP- Paremman Oppimisen Puolesta

VIENTI- JA TUONTITOIMINTA Syksy 2010

Perinnöllisyyden perusteita

Lataa Koiraksi ihmiselle - Tiina Raevaara. Lataa

Kemometriasta. Matti Hotokka Fysikaalisen kemian laitos Åbo Akademi

Luonnontieteilijät työnhakijoina

Geenien etiikka 1 ANTO LEIKOLA

2a) Piirrä ison valtimon ja laskimon rakenne ja nimeä kuvaan siinä näkyvät rakenteet (4p) (Ihminen s.40)

PERUSTIETOJA MEHILÄISTEN PERIMÄSTÄ

2.5 Liikeyhtälö F 3 F 1 F 2

SYDÄN, VERENKIERTO JA MUNUAINEN- OPINTOJAKSON INFOTILAISUUS

LUOMINEN JA EVOLUUTIO

Evoluutio. BI Elämä ja evoluutio Leena Kangas-Järviluoma

Tiedonhallinnan perusteet. Viikko 1 Jukka Lähetkangas

Vaste Vaste tarkoittaa seurausta kohdesolun toiminnassa induktiivisen signaalin saavuttua. Solun jakautuminen,

Virkaanastujaisesitelmä Anneli Hoikkala. Evoluutotutkimus: ekologiaa ja molekyyligenetiikkaa

KEHITYSBIOLOGIAN OPETUSMONISTE (opiskelijoille Digitaalisessa kurssikirjastossa)

Tietoinen (kirjallinen) lupa

DNA:n informaation kulku, koostumus

Kokoava rikospaikkaharjoitus poliisin AMK- tutkinnossa

5, S Maisteriseminaari 5 op 1,0 1,0 1,0 2, S Syventävien aineiden loppukuulustelu 10 op 5,0 5,0

Muuttumaton genomi? Genomin ylläpito. Jakson luennot. Luennon sisältö DNA:N KAHDENTUMINEN ELI REPLIKAATIO

KURSSI L4 kevät 2015, cursus tacti Kurssin isännät:

Suomen virtuaaliammattikorkeakoulu Erilaisia käyttöliittymiä v.0.5 > 80 % % % < 50 % Suhteellinen osuus maksimiarvosta (%)

Väärin, Downin oireyhtymä johtuu ylimääräisestä kromosomista n.21 (trisomia) Geeni s. 93.

VIIKKI BIOCENTER University of Helsinki

Miten letaalialleeleita käsitellään Drosophilalla? Välttämätön taito esimerkiksi alkionkehityksen alkuvaiheiden selvittämisessä

Yhtäläisyydet selkärankaisten aivoissa, osa I. Taksonomiaa ja vertailua

1. Mitkä ovat tietoliikennetekniikan koulutusohjelman opintosuunnat?

Molekyylibiologia liikuntatutkijan työkaluna Miten liikunta tai liikkumattomuus muokkaa solujamme ja kudoksiamme?

- Jakautuvat kahteen selvästi erottuvaan luokkaan,

iltapäivä

Transkriptio:

Kehitysbiologia ja histologia Opettajat: Harjoitustyöt: Verkossa Luennot: Esa Hohtola kehitysbiologia: 5 4 h http://cc.oulu.fi/~ehohtola salasana: kbkbkb Harjoitukset: histologia: 6 4 h Yliopisto-opettaja Henrika Kuulustelut: Honkanen, tuntiopettajat Luennot 2 kpl, plus Luennot: uusinnat kehitysbiologia: n. 9 kertaa Harjoitukset kpl (sis. 2 omatoimikertaa) histologia: n. 9 kertaa Kurssin arvosana: ( omatoimikerta) 3 tentin keskiarvo 2 Kehitysbiologia - luentorunko Kehitysbiologia - luentorunko Kuvaileva/anatominen/vertaileva osa Alkionkehityksen perustapahtumat. - historiaa, kehitysbiologian peruskäsitteitä ja menetelmiä 2. Gametogeneesi eli sukusolujen muodostuminen - spermatogeneesi, oogeneesi 3. Hedelmöitys 4. Vakoutuminen - vakoutumistyypit; morula, blastula, blastokysti 5. Gastrulaatio eli alkiokerrosten muotoutuminen: sammakko, lintu, nisäkäs 6. Organogeneesi - elinaiheiden muodostuminen, erilaistuminen ja kasvu. Kokeellinen embryologia 2. Induktion käsite, solujen välinen kommunikaatio (signalointi), solujenväliset tunnistusmekanismit 3. Geeniekspressio ja sen säätely Kurssi painottuu selkärankaisten kehitysbiologiaan, esimerkkieläiminä sammakko, lintu, nisäkäs Huom: yksilönkehityksen geneettinen 'työkalupakki hyvin samankaltainen kaikilla monisoluisilla eläimillä 3 4

Kirjallisuutta: Scott F. Gilbert Developmental Biology, 6 th Edition, Sianuer Associates, Inc., Publishers, Sunderland, Massachusetts, 2000 (nyt myös jo 8. painos) Vertaileva Sariola Hannu ym. Solusta yksilöksi. Kehitysbiologia. Duodecim, Helsinki 2003,. painos. Esittelee lähinnä nisäkkäiden kehitysbiologiaa. Huom: 6. painos myös www:ssä Youtube: paljon videoita alkionkehityksestä! 5 6 Sanottua Kehitysbiologia vs. muu biologia alkio on linkki genotyypistä fenotyyppiin Esim. globiini-geeni hemoglobiini alkio hengittää ennen kuin sillä on keuhkot sulattaa ravintoa ennen kuin sillä on suoli kierrättää verta ennen kuin sillä on sydän Geneetikko: miten geeni periytyy, miten sen alleelit jakautuvat populaatiossa (intronit/eksonit/promooottorit) Fysiologi: miten hemoglobiini sitoo happea, mitkä seikat vaikuttavat hemoglobiinin määrään (geeniekspressioon): esim. korkea ilmanala, lihasharjoitus liikkuu ennen kuin sillä on lihakset jne. alkio vs. kone kone ei toimi ennekuin se on valmis, alkio toimii jo rakentuessaan! Biokemisti: miten globiinin aminohappojärjestys määrää sen 3- ulotteisen rakenteen Kehitysbiologi: miksi ja miten tietty globiini-geeni (alfa/beta/gamma) ilmentyy vain punasoluissa ja juuri tiettyyn aikaan; esim. sikiöllä ααγγ, aikuisella ααββ 7 8

Peruskäsitteitä Kokeellinen embryologia/kehitysbiologia embryologia - alkionkehitys Organogeneesi - elinten kehitys ontogenia - muu yksilönkehitys ml. vanheneminen kehitysbiologia Menetelmät anatomiset tekniikat histologiset & mikroskooppiset tekniikat Anatominen traditio vertaileva embryologia esim. zygootin vakoutumistyypit, varhaisten embryoiden samankaltaisuus evolutionaarinen embryologia mm. homologian ja analogian käsite (esim. linnun ja lepakon siipi ovat homologisia eturaajoina, ei siipinä!) biokemialliset menetelmät tumasiirrot, kudossiirrot (grafts) molekyyli- ja solubiologia geenimanipulaatiot (poistogeeniset l. knock-out mallit, yliekspressoivat mallit jne.) kloonaus lääketieteellinen embryologia ja teratologia alkion kehityksen matemaattinen mallinnus 9 0 Missä tutkimukset julkaistaan? Tärkeitä malliorganismeja C. elegans - sukkulamato Drosophila sp. - banaanikärpänen Echiuroidea - merisiilit Danio rerio - seeprakala Xenopus laevis - kynsisammakko Triturus sp. - vesiliskot Gallus gallus - kana Mus musculus - hiiri Linkki sarjan sivuille Monissa sarjoissa oma osio kehitysbiologialle: esim PLoSOne, PNAS Wnt/ß-catenin signaling in both oocytes and early embryos acts through LRP6- mediated regulation of axin 2

Kehitysbiologian peruskysymykset Kasvu Erilaistuminen kaikilla soluilla ± samat geenit ihmisellä n. 300 eri solutyyppiä miten ekspressiota säädellään ajallisesti ja paikallisesti? Hiiren 32-soluvaiheen solut ovat vielä totipotentteja (jokainen solu voi muodostaa alkion) mikä säätelee solujen jakautumista ja kokoa (ja ohjattua kuolemista = apoptoosi) määrän kasvu = hyperplasia, koon kasvu = hypertrofia Kaavoittuminen ja morfogeneesi miten erilaistuneet solut järjestyvät elimiksi (morfogeneesi) 'oikeaan' paikkaan (kaavoittuminen) esimerkki apoptoosista apoptoosin häiriö homeoottisten geenien ilmentyminen Drosophilan alkiossa 3 4 Lisääntyminen miten sukusolut laitetaan syrjään odottamaan lisääntymistä (iturata) niin että mikään geeni ei ole lukossa Epigeneettinen ohjelmointi (DNA:n ja histonien metylointi ja asetylointi) Hieman historiaa Aristoteles havainnoi linnun (kanan) alkion kehitystä sukupuolen määräytyminen elinaiheet elimet Evoluutio mikä on yksilönkehityksessä tapahtuvien muutosten osuus evoluutiossa ( evo-devo ) Ympäristövaikutukset esim. alligaattorit: < 30 C naaraita, > 30 C koiraita, ympäristöestrogeenit lue lisää koiras antaa spermassa alkiolle muodon (so. hedelmöityksen idea) oviparia, viviparia, ovoviviparia (Huom. Linnut ainoa selkärankaisryhmä, jolla ei vivipariaa 600-luku Harvey: omne vivum ex ovo Graaf: Ihmisen munasolu = Graafin follikkeli Eliniän määräytyminen, vanheneminen & seneskenssi van Leeuvenhoek: siittiö ( likoeläin ) 670-luvulla Esim. miksi linnut elävät 3-6 kertaa pitempään kuin nisäkkäät? 5 6

von Baerin patsas, Tartto, Viro Preformaatio-oppi vs. epigeneesi Preformaatio-oppi: sukusoluissa valmiina pieni yksilö, joka vain kasvaa (ja sen sukusoluissa vielä pienempi jne. enkapsulaatio) homunculus animalculus voimissaan 700-luvulla Epigeneesi: elimet ja kudokset kehittyvät solujen vuorovaikutusten kautta yksikertaisimmista aiheista (siis preformaatio-opin vastakohta; jo Aristoteles kannatti tätä!) Wolff 767: kanan alkion verenkiertoelimet kehittyivät kudoksista, joilla ei vastinetta aikuisilla 827 von Baer: nisäkkään munasolu 850 von Baer & Pander: endo- ja ektodermi 7 8 Haeckel ja biogeneettinen laki 205 Yksilön alkionkehitys toistaa kehityshistoriaa (rekapitulaatio) Haeckel 'stilisoi' kuvia teoriansa tueksi Haeckel: zygootti 'kala' 'sammakkoeläin' 'matelija' 'lintu' 'ihminen' 9 20

Eri selkärankais-ryhmien alkiot muistuttavat toisiaan kehityksen alussa, mutta niiden kehitys erkanee nopeasti Mm. Darwin piti (aivan oikein) varhaisten embryoiden samankaltaisuutta todisteena yhteisestä evolutiivisesta alkuperästä Kokeellisen embryologian historiaa W. Roux 887: sammakon 2-soluvaiheen toisen solun tuhoaminen normaali alkio nykykäsitys H. Driesch 800-luvun loppu: merisiilen 2-soluvaiheen solujen irrotus 2 alkiota Hans Spemann, 920-luku (Nobel 935): mikrokirurgia vesiliskolla Hans Spemann (869-94) silmän linssin synty silmämaljan vaikutuksesta sian alkio kiduskaaret hermostoputken synty alkusuolen katon vaikutuksesta induktion käsite suomalaisten kehitysbiologien oppi-isä 2 22 Spemannin koe (90), jossa hän osoitti, että aivorakkulan pullistumat (joista myöhemmin erilaistuu mm. silmän verkkokalvo) indusoivat silmän linssin synnyn epidermistä linssin aihe verkkokalvon aihe linssi ei indusoidu poistettu aviorakkulan pullistuma 23 24

Induktion geneettinen spesifisyys 25 26 Kehitysbiologinen tutkimus Suomessa Gunnar Ekman (Spemannin oppilas) Gunnar Ekman 883-937 Sulo Toivonen Lauri Saxén (Anto Leikola) Helsinki: Irma Thesleff, Jukka Jernvall, Juha Kere, Hannu Sariola Oulu: Seppo Vainio 27 28