Mine sisu juurde

Arengubioloogia: erinevus redaktsioonide vahel

Allikas: Vikipeedia
Sirvi ajalugu interaktiivselt
← Vanem muudatus
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
VisuaalneVikitekst
PResümee puudub
PResümee puudub
 
(ei näidata 6 kasutaja 9 vahepealset redaktsiooni)
1. rida: 1. rida:
'''Arengubioloogia''' on [[bioloogia]] haru, mis uurib kõiki muutusi [[organism]]is kogu [[Elutsükkel|elutsükli]] vältel ehk [[viljastumine|viljastumisest]] surmani. <ref name="XmszM" /> Organismi arengut nimetatakse ka [[ontogenees]]iks, mis hõlmab enda all [[gametogenees]]i, viljastumist, [[lõigustumine|lõigustumist]], [[gastrulatsioon]]i, [[organogenees]]i, postnataalset arenemist ja organismi kasvamist. Arengubioloogia uurib eelkõige [[embrüoloogia]] kolme pöördumatut protsessi:
'''Arengubioloogia''' on [[bioloogia]] haru, mis uurib kõiki muutusi [[organism]]is kogu [[Elutsükkel|elutsükli]] vältel ehk [[viljastumine|viljastumisest]] surmani.<ref name="XmszM" /> Organismi arengut nimetatakse ka [[ontogenees]]iks, mis hõlmab [[gametogenees]]i, viljastumist, [[lõigustumine|lõigustumist]], [[gastrulatsioon]]i, [[organogenees]]i, postnataalset arenemist ja organismi kasvamist. Arengubioloogia uurib eelkõige [[embrüoloogia]] kolme pöördumatut protsessi:
* [[diferentseerumine]],
* [[diferentseerumine]],
* [[morfogenees]],
* [[morfogenees]],
* kasvamine. <ref name="Karner" />
* kasvamine.<ref name="Karner" />
==Ajalugu==
==Ajalugu==
[[File:Embryo comparisons.jpg|pisi|right|Embrüote võrdlus – Baer'i seadus]]
[[Pilt:Embryo comparisons.jpg|pisi|Embrüote võrdlus – Baer'i seadus]]
Esialgu oli embrüoloogia teadus, mis uuris loomade arenemist munaraku viljastumisest kuni loote- või munakestadest vabanemiseni. Ajapikku embrüoloogia uurimispiirid laienesid, kuna embrüonaalset arenemist ei olnud võimalik mõista ilma eelneva ja järgneva perioodi tundmiseta. Niiviisi lülitus embrüoloogia vaatevälja ka proembrüogenees ehk gametogenees ja postembrüonaalne arenemine koos kasvamise, [[Regeneratsioon|regeneratsiooni]], [[Metaboolia|metamorfoosi]] ja morfogeneesi probleemidega. 1960. aastatest edasi haaras embrüoloogia endasse üha rohkem [[biokeemia]], [[rakubioloogia]], [[molekulaarbioloogia]], [[geneetika]] ja [[immunoloogia]] saavutusi ning uurimismeetodeid. Selle tulemusena arenes välja uus suund – arengubioloogia. <ref name="Karner" /> Mõned autorid on arengubioloogia sünonüümina kasutanud terminit arengugeneetika (ka ontogeneesigeneetika), teised jällegi loevad seda arengubioloogia üheks osaks. <br />Oluline roll on arengubioloogias ja embrüoloogias ka [[Karl Ernst von Baer|Karl Ernst von Baeril]], kes oli baltisakslane, kuid sündinud Eestis ja õppinud ka [[Tartu Ülikool|Tartu Ülikoolis]]. Ta avastas selgroogsete arengus [[blastula]] staadiumi, seljakeeliku ja imetaja [[Munarakk|munaraku]]. Samuti täiustas ta [[Heinz Christian Pander|Heinz Christian Panderi]] sõnastatud [[looteleht|lootelehtede]] teooriat. 1828. aastal sõnastas ta embrüoloogia reeglid, mis on nüüd tuntud [[Baeri seadused|Baeri seadustena]]. <ref name="t1r2A" /> <br />1866. aastal pakkus [[Ernst Haeckel]] välja [[rekapitulatsiooniteooria]], mille kohaselt [[ontogenees]] peegeldab [[Fülogenees|fülogeneesi]]. <ref name="ODTH5" />
Esialgu oli embrüoloogia teadus, mis uuris loomade arenemist munaraku viljastumisest kuni loote- või munakestadest vabanemiseni. Ajapikku embrüoloogia uurimispiirid laienesid, kuna embrüonaalset arenemist ei olnud võimalik mõista ilma eelneva ja järgneva perioodi tundmiseta. Niiviisi jõudis embrüoloogia vaatevälja ka proembrüogenees ehk gametogenees ja postembrüonaalne arenemine koos kasvamise, [[regeneratsioon]]i, [[Metaboolia|metamorfoosi]] ja morfogeneesi probleemidega. Alates 1960. aastatest hakati embrüoloogias järjest enam kasutama [[biokeemia]], [[rakubioloogia]], [[molekulaarbioloogia]], [[geneetika]] ja [[immunoloogia]] teadussaavutusi ja uurimismeetodeid. Selle tulemusena arenes välja uus suund – arengubioloogia.<ref name="Karner" /> Mõned autorid on arengubioloogia sünonüümina kasutanud terminit arengugeneetika (ka ontogeneesigeneetika), teised jällegi loevad seda arengubioloogia üheks osaks. <br />Oluline roll on arengubioloogias ja embrüoloogias ka [[Karl Ernst von Baer]]il, kes oli baltisakslane, kuid sündinud Eestis ja õppinud ka [[Tartu Ülikool]]is. Ta avastas selgroogsete arengus [[blastula]] staadiumi, seljakeeliku ja imetaja [[Munarakk|munaraku]]. Samuti täiustas ta [[Heinz Christian Pander]]i sõnastatud [[looteleht]]ede teooriat. 1828. aastal sõnastas ta embrüoloogia reeglid, mis on nüüd tuntud [[Baeri seadused|Baeri seadustena]].<ref name="t1r2A" /> <br />1866. aastal pakkus [[Ernst Haeckel]] välja [[rekapitulatsiooniteooria]], mille kohaselt [[ontogenees]] peegeldab [[fülogenees]]i.<ref name="ODTH5" />
==Mudelorganismid==
==Mudelorganismid==


Kõige tihedamini kasutatake arengubioloogias järgmisi mudelorganisme:
Kõige tihedamini kasutatakse arengubioloogias järgmisi mudelorganisme:
* Taimed:
* Taimed:
**[[harilik mais]] (''Zea mays'')
**[[harilik mais]] (''Zea mays'')
** petuunia (''Petunia'')
** petuunia (''Petunia'')
** [[harilik müürlook]] (''Arabidopsis thaliana'')
** [[harilik müürlook]] (''Arabidopsis thaliana'')
* Selgroogsed: [[File:GFP hiir.jpg|thumb|GFP valguga märgitud hiir]]
* Selgroogsed:
** [[koduhiir]] (''Mus musculus'')
** [[koduhiir]] (''Mus musculus'')
**[[ kodukana]] (''Gallus gallus domesticus'')
**[[kodukana]] (''Gallus gallus domesticus'')
** sebrakala (''Danio rerio'')
** sebrakala (''Danio rerio'')
** kannuskonn (''Xenopus laevis'')
** kannuskonn (''Xenopus laevis'')
21. rida: 21. rida:
** [[Harilik äädikakärbes|äädikakärbes]] (''Drosophila melanogaster'')
** [[Harilik äädikakärbes|äädikakärbes]] (''Drosophila melanogaster'')
** [[varbuss]] ehk nematood (''Caenorhabditis elegans'')
** [[varbuss]] ehk nematood (''Caenorhabditis elegans'')
** [[Merisiilikud|merisiilik]] (''Strongylocentrotus purpuratus'') <ref name="VPlXK" />
** [[Merisiilikud|merisiilik]] (''Strongylocentrotus purpuratus'') <ref name="VPlXK" />



==Uuritavad põhiküsimused==
==Uuritavad põhiküsimused==


===Diferentseerumine===
===Diferentseerumine===
Ühest viljastatud munarakust tekib sadu erinevaid diferentseerunud rakutüüpe. Täiskasvanud inimeses on rohkem kui 210 erinevat diferentseerunud rakutüüpi, nagu näiteks [[lihaskude|lihasrakud]], [[vererakud]], rasvarakud, [[närvirakk|närvirakud]] ja nii edasi. Sellist uut tüüpi rakkude teket nimetataksegi diferentseerumiseks. Kõik need erinevad rakud sisaldavad samu [[geen]]e. Kuidas saab selline identne geneetiline informatsioon panna aluse nii paljudele erinevatele rakutüüpidele?
Ühest viljastatud munarakust tekib sadu diferentseerunud rakutüüpe. Täiskasvanud inimeses on rohkem kui 210 diferentseerunud rakutüüpi, näiteks [[lihaskude|lihasrakud]], [[vererakud]], rasvarakud, [[närvirakk|närvirakud]] ja nii edasi. Seda uut tüüpi rakkude teket nimetataksegi diferentseerumiseks. Kõik need erinevad rakud sisaldavad samu [[geen]]e. Kuidas saab selline identne geneetiline informatsioon panna aluse nii paljudele erinevatele rakutüüpidele?
===Morfogenees===
===Morfogenees===
Diferentseerunud rakud ei paikne juhuslikult, vaid moodustavad [[kude]]sid ja [[elund|elundeid]]. Kuidas moodustavad rakud funktsionaalseid struktuure? Vastus sellele peitub koordineeritud rakkude jagunemises, rakkude migratsioonis ja rakkude surmas, mis kõik on arengubioloogia olulisteks uurimisaladeks.
Diferentseerunud rakud ei paikne juhuslikult, vaid moodustavad [[kude]]sid ja [[elund]]eid. Kuidas moodustavad rakud funktsionaalseid struktuure? Vastus sellele peitub koordineeritud rakkude jagunemises, rakkude migratsioonis ja rakkude surmas, mis kõik on arengubioloogia olulisteks uurimisaladeks.
===Kasvamine===
===Kasvamine===
Arengu käigus rakud paljunevad, kuid lõpuks nad lõpetavad jagunemise ja moodustub täiskasvanud organism. Kuidas rakud teavad, millal lõpetada jagunemine, ja kuidas on rakujagunemine reguleeritud?
Arengu käigus rakud paljunevad, kuid lõpuks nad lõpetavad jagunemise ja moodustub täiskasvanud organism. Kuidas rakud teavad, millal lõpetada jagunemine, ja kuidas on rakujagunemine reguleeritud?
39. rida: 38. rida:
Evolutsiooni käigus liigid muutuvad ja seda põhjustavad päritavad muudatused arengus. Näiteks on tänapäevase kapjadega hobuse eelkäijaks viie varbaga hobune, kellel on põlvkondade vältel toimunud [[embrüo]] arengu käigus mitmed muutused lihastes ja luukoes. Kuidas on sellised muutused võimelised panema aluse uutele kehastruktuuridele? Millised päritavad muutused on võimalikud, arvestades seda, et ka evolutsiooni vahevormid peavad olema eluvõimelised?
Evolutsiooni käigus liigid muutuvad ja seda põhjustavad päritavad muudatused arengus. Näiteks on tänapäevase kapjadega hobuse eelkäijaks viie varbaga hobune, kellel on põlvkondade vältel toimunud [[embrüo]] arengu käigus mitmed muutused lihastes ja luukoes. Kuidas on sellised muutused võimelised panema aluse uutele kehastruktuuridele? Millised päritavad muutused on võimalikud, arvestades seda, et ka evolutsiooni vahevormid peavad olema eluvõimelised?
===Keskkonna mõjud===
===Keskkonna mõjud===
Paljude organismide arengut mõjutab keskkond, kus embrüo või vastne areneb. Näiteks sõltub sündiva kilpkonna sugu sellest, mis temperatuuri juures munad hauduti. Samuti suudavad ka täiskasvanud organismi arengut mõjutada ümbritsevas keskkonnas olevad kemikaalid, põhjustades erinevaid arenguhäireid, mis võivad viia erinevate haiguste ja kasvajate tekkeni. Kuidas on organismi areng seotud laiemalt tema elupaiga ja teda ümbritseva keskkonnaga? <ref name="Gilbert" />
Paljude organismide arengut mõjutab keskkond, kus embrüo või vastne areneb. Näiteks sõltub sündiva kilpkonna sugu sellest, mis temperatuuri juures munad hauduti. Samuti suudavad ka täiskasvanud organismi arengut mõjutada ümbritsevas keskkonnas olevad kemikaalid, põhjustades arenguhäireid, mis võivad viia haiguste ja kasvajate tekkeni. Kuidas on organismi areng seotud laiemalt tema elupaiga ja teda ümbritseva keskkonnaga? <ref name="Gilbert" />


==Meetodid==
==Meetodid==
[[File:Hiire embrüo.tif|thumb|Geeniekspressiooni märkimine hiire embrüol]]
[[Pilt:Hiire embrüo.tif|pisi|Geeniekspressiooni märkimine hiire embrüol]]
Arengubioloogias kasutatakse väga palju erinevaid meetodeid biokeemiast, geneetikast, rakubioloogiast, [[evolutsioonibioloogia]]st, [[embrüoloogia]]st ja molekulaarbioloogiast. <ref name="lUFyV" /> Mõningad olulisemad meetodid:
Arengubioloogias kasutatakse väga palju meetodeid biokeemiast, geneetikast, rakubioloogiast, [[evolutsioonibioloogia]]st, [[embrüoloogia]]st ja molekulaarbioloogiast.<ref name="lUFyV" /> Mõningad olulisemad meetodid:
* Elusrakkude otsene jälgimine. Mõnede liikide embrüotel on väga vähe rakke ja tsütoplasma kõigis [[blastomeer]]ides on erineva pigmendiga. Sellisel juhul on võimalik jälgida mikroskoobis erinevaid rakke ja nende arenemist erinevateks kudedeks. Näiteks tunikaadi ''[[Styela partita]]'' lihaseid moodustavad rakud on alati kollase värvusega. <ref name="Gilbert" />
* Elusrakkude otsene jälgimine. Mõne liigi embrüotel on väga vähe rakke ja tsütoplasma kõigis [[blastomeer]]ides on erineva pigmendiga. Sel juhul on võimalik jälgida mikroskoobi all erinevaid rakke ja nende arenemist erinevateks kudedeks. Näiteks tunikaadi ''[[Styela partita]]'' lihaseid moodustavad rakud on alati kollase värvusega.<ref name="Gilbert" />
* Värvimine. Embrüo arengu jälgimiseks kasutatakse värve, mis värvib nende rakke, kuid ei tapa neid rakke. Kasutatakse ka fluorestsentsvärve. [[File:Arengubioloogia meetodid.png|thumb|Mõned näited arengubioloogia meetodeist amfiibi embrüotega. A – Spemanni transplantatsioonimeetod; B – Mangoldi implantatsioonimeetod; C – Holtfreteri eksplantatsioonimeetod; D – dissotsieerimine-reagregatsioon.]]
* Värvimine. Embrüo arengu jälgimiseks kasutatakse värve, mis värvib nende rakke, kuid ei tapa neid rakke. Kasutatakse ka fluorestsentsvärve. [[Pilt:Arengubioloogia meetodid.png|pisi|Näiteid arengubioloogia meetodeist amfiibiembrüotega. A – Spemanni transplantatsioonimeetod; B – Mangoldi implantatsioonimeetod; C – Holtfreteri eksplantatsioonimeetod; D – dissotsieerimine-reagregatsioon.]]
* [[Hans Spemann|Spemanni]] [[transplantatsioon]]imeetod. Ühelt liigilt pärit embrüonaalse koe siirdamine teise liigi embrüole, kust see sama embrüonaalse koe osa on enne eemaldatud.
* [[Hans Spemann|Spemanni]] [[transplantatsioon]]imeetod. Ühelt liigilt pärit embrüonaalse koe siirdamine teise liigi embrüole, kust see sama embrüonaalse koe osa on enne eemaldatud.
* [[Hilde Mangold|Mangoldi]] [[implantatsioon]]imeetod. Ühelt embrüolt pärit embrüonaalne kude siirdatakse teise organismi embrüole erinevasse kohta.
* [[Hilde Mangold|Mangoldi]] [[implantatsioon]]imeetod. Ühelt embrüolt pärit embrüonaalne kude siiratakse teise organismi embrüole erinevasse kohta.
* [[Johannes Holtfreter|Holtfreteri]] [[eksplantatsioon]]imeetod. Erinevatelt embrüotelt eemaldatakse sama embrüonaalse koe osa ja ühendatakse need.
* [[Johannes Holtfreter|Holtfreteri]] [[eksplantatsioon]]imeetod. Erinevatelt embrüotelt eemaldatakse sama embrüonaalse koe osa ja ühendatakse need.
* [[Dissotsieerimine-reagregatsioon]]. [[Blastula]] või varase [[gastrula]] staadiumis eemaldatakse erinevad embrüonaalse koe osad, mõlema osa rakud lahutatakse üksteisest ja siis erinevatest osadest pärit rakkudel lastakse omavahel uuesti reagregeeruda. Embrüo jätkab oma arengut samast kohast, kus see enne rakkude eemaldamist pooleli jäi. Seega saab jälgida, kuidas toimub erinevatest embrüonaalsetest kudedest pärit rakkude migratsioon ja areng edasi. <ref name="Karner" /> <br />
* [[Dissotsieerimine-reagregatsioon]]. [[Blastula]] või varase [[gastrula]] staadiumis eemaldatakse erinevad embrüonaalse koe osad, mõlema osa rakud lahutatakse üksteisest ja siis erinevatest osadest pärit rakkudel lastakse omavahel uuesti reagregeeruda. Embrüo jätkab oma arengut samast kohast, kus see enne rakkude eemaldamist pooleli jäi. Seega saab jälgida, kuidas toimub erinevatest embrüonaalsetest kudedest pärit rakkude migratsioon ja areng edasi.<ref name="Karner" />


Erinevatelt liikidelt pärit rakkude tuvastamiseks kasutatakse fluorestseeruvat valku [[GFP]]. Selleks nakatatakse embrüot [[viirus]]ega, kes kannab fluorestseeruva valgu GFP geeni. Sel viisil saadud embrüo kõik rakud helendavad UV-valguses roheliselt. Enamasti kasutatakse selleks konni. Selliselt [[transgeenne organism|transgeenselt]] embrüolt eemaldatakse kindlast piirkonnast rakke ja pannake teise embrüo samasse piirkonda. Niimoodi on täiskasvanud organismil võimalik jälgida, mis elundid arenesid sellest embrüo piirkonnast, kuhu siirdati fluorestseeruva konna rakud. <ref name="Gilbert" /> Samuti kasutatakse looduslikke markereid, mis arengu käigus ei kao ja ei muutu. Sellisteks on erinevad [[kromosomaalsed markerid]] ja lindude puhul kasutatakse näiteks [[Douarini marker]]it. Tihti piisab transplantatsioonitulemuste jälgimiseks lähteloomade erinevast pigmentatsioonist. <ref name="Karner" />
Eri liikidelt pärit rakkude tuvastamiseks kasutatakse fluorestseeruvat valku [[GFP]]. Selleks nakatatakse embrüot [[viirus]]ega, kes kannab fluorestseeruva valgu GFP geeni. Sel viisil saadud embrüo kõik rakud helendavad UV-valguses roheliselt. Enamasti kasutatakse selleks konni. [[transgeenne organism|Transgeenselt]] embrüolt eemaldatakse kindlast piirkonnast rakke ja pannakse teise embrüo samasse piirkonda. Niimoodi on täiskasvanud organismil võimalik jälgida, mis elundid arenesid sellest embrüo piirkonnast, kuhu siirati fluorestseeruva konna rakud.<ref name="Gilbert" /> Samuti kasutatakse looduslikke markereid, mis arengu käigus ei kao ega muutu – [[kromosomaalsed markerid|kromosomaalseid markereid]]. Näiteks lindude puhul kasutatakse [[Douarini marker]]it. Tihti piisab transplantatsioonitulemuste jälgimiseks lähteloomade erinevast pigmentatsioonist.<ref name="Karner" />


* Transgeensed loomad. Looma embrüorakkudesse viiakse sisse võõr-[[DNA]], mis integreerub peremeesraku [[kromosoom]]idesse. Sel viisil on võimalik jälgida antud geeni mõju organismi arengule.
* Transgeensed loomad. Looma embrüorakkudesse viiakse sisse võõr-[[DNA]], mis integreerub peremeesraku [[kromosoom]]idesse. Sel viisil on võimalik jälgida antud geeni mõju organismi arengule.
* ''[[Knock-out]]'' loomad. Selle meetodi puhul inaktiveeritakse mõni geen [[mutatsioon]]i abil. ''Knock-out'' hiired võimaldavad kohe uurida vastava geeni mutatsiooni efekti hiire arengu käigus. <ref name="uMy7u" /> <ref name="Karner" />
* ''[[Knock-out]]''-loomad. Selle meetodi puhul inaktiveeritakse mõni geen [[mutatsioon]]i abil. ''Knock-out-''hiired võimaldavad kohe uurida vastava geeni mutatsiooni efekti hiire arengu käigus.<ref name="Karner" /><ref name="uMy7u" />


==Perspektiivid==
==Perspektiivid==
Organismide arengu uurimise käigus saadud teadmisi loodetakse kasutatakse mitmesuguste haiguste raviks. Olulisteks avastusteks on võimalus blokeerida [[parakriinne|parakriinseid]] faktoreid, kasutada [[tüvirakk]]e elundite moodustamisel ning võimalus muuta peaaegu kõiki keharakke [[pluripotentne|pluripotentseteks]] tüvirakkudeks. Need teadmised võimaldavad blokeerida [[vähk|vähi]] levikut, parandada kehalisi vigastusi ja geneetilisi haigusi.
Organismide arengu uurimise käigus saadud teadmisi loodetakse kasutatakse mitmesuguste haiguste raviks. Olulisteks avastusteks on võimalus blokeerida [[parakriinne|parakriinseid]] faktoreid, kasutada [[tüvirakk]]e elundite moodustamisel ning võimalus muuta peaaegu kõiki keharakke [[pluripotentne|pluripotentseteks]] tüvirakkudeks. Need teadmised võimaldavad blokeerida [[vähk (haigus)|vähi]] levikut, parandada kehalisi vigastusi ja geneetilisi haigusi.
*Anti-[[angiogenees]] vähi ravis – blokeeritakse veresoonte moodustumist, mis on vajalikud, et varustada kasvajarakke hapniku ja toitainetega. Selleks on võimalik kasutada [[VEGF]] faktorite (kasvaja angiogeneesi faktorid, inglise keeles ''vascular endothelial growth factor'') inhibiitoreid.
*Anti[[angiogenees]] vähi ravis – blokeeritakse veresoonte moodustumist, mis on vajalikud, et varustada kasvajarakke hapniku ja toitainetega. Selleks on võimalik kasutada [[VEGF]] faktorite (kasvaja angiogeneesi faktorid, inglise keeles ''vascular endothelial growth factor'') inhibiitoreid.
* Pluripotentsete tüvirakkude tootmine diferentseerunud keharakkudest võimaldaks saadud tüvirakke kasutada kudede ja elundite regeneratsioonis. Tüvirakke tahetakse kasutada närvirakkude tootmiseks degeneratiivsete ajuhaiguste ravil ([[Alzheimeri tõbi]] ja [[Parkinsoni tõbi]]) ning [[insuliin]]i tootvate pankreaserakkude tootmiseks [[diabeet|diabeediga]] patsientidel. Samuti loodetakse tüvirakkudega ravida ka südamehaigusi ja immuunhäireid. Ravis kasutatakse ka erinevaid parakriinseid kasvufaktoreid. <ref name="Gilbert" />
* Pluripotentsete tüvirakkude tootmine diferentseerunud keharakkudest võimaldaks saadud tüvirakke kasutada kudede ja elundite regeneratsioonis. Tüvirakke tahetakse kasutada närvirakkude tootmiseks degeneratiivsete ajuhaiguste ravil ([[Alzheimeri tõbi]] ja [[Parkinsoni tõbi]]) ning [[insuliin]]i tootvate pankreaserakkude tootmiseks [[diabeet|diabeediga]] patsientidel. Samuti loodetakse tüvirakkudega ravida ka südamehaigusi ja immuunhäireid. Ravis kasutatakse parakriinseid kasvufaktoreid.<ref name="Gilbert" />



==Vaata ka==
==Vaata ka==
66. rida: 64. rida:
*[[Lõigustumine]]
*[[Lõigustumine]]
*[[Ontogenees]]
*[[Ontogenees]]




==Viited==
==Viited==
{{viited|allikad=
{{viited|allikad=
⚫
<ref name="XmszM">{{netiviide | URL = http://encyclopedia2.thefreedictionary.com/Developmental+Biology | Pealkiri = Developmental Biology | Keel = inglise keeles}}</ref>
<ref name="Karner">Jüri Kärner (1997) Sissejuhatus arengubioloogiasse, Tartu: Tartu Ülikooli Kirjastus, cop. lk. 9, 16–19</ref>
<ref name="Karner">Jüri Kärner (1997) Sissejuhatus arengubioloogiasse, Tartu: Tartu Ülikooli Kirjastus, cop. lk. 9, 16–19</ref>
⚫
<ref name="Gilbert">Scott F.Gilbert (2010) Developmental biology 9.väljaanne, Sunderland: Sinauer Associates, Inc. lk. 2–3, 19–23</ref>
⚫
<ref name="XmszM">{{netiviide | URL = http://encyclopedia2.thefreedictionary.com/Developmental+Biology | Pealkiri = Developmental Biology | Keel = inglise keeles}}</ref>
<ref name="t1r2A">{{netiviide | URL = http://www.macroevolution.net/karl-ernst-von-baer.html | Pealkiri = Karl Ernst von Baer | Keel = inglise keeles}}</ref>
<ref name="t1r2A">{{netiviide | URL = http://www.macroevolution.net/karl-ernst-von-baer.html | Pealkiri = Karl Ernst von Baer | Keel = inglise keeles}}</ref>
<ref name="ODTH5">{{netiviide | URL = http://www.frozenevolution.com/haeckel-s-recapitulation-theory | Pealkiri = Haeckel’s recapitulation theory | Keel = inglise keeles}}</ref>
<ref name="ODTH5">{{netiviide | URL = http://www.frozenevolution.com/haeckel-s-recapitulation-theory | Pealkiri = Haeckel’s recapitulation theory | Keel = inglise keeles}}</ref>
<ref name="VPlXK">{{netiviide | URL = http://devbio.eu/modelorganisms | Pealkiri = Model Organisms in Developmental Biology | Keel = inglise keeles}}</ref>
<ref name="VPlXK">{{netiviide | URL = http://devbio.eu/modelorganisms | Pealkiri = Model Organisms in Developmental Biology | Keel = inglise keeles | vaadatud = 2012-11-12 | arhiivimisaeg = 2013-12-05 | arhiivimisurl = https://web.archive.org/web/20131205134442/http://devbio.eu/modelorganisms | url-olek = ei tööta }}</ref>
⚫
<ref name="Gilbert">Scott F.Gilbert (2010) Developmental biology 9.väljaanne, Sunderland: Sinauer Associates, Inc. lk. 2–3, 19–23</ref>
<ref name="lUFyV">{{netiviide | URL = http://www.uni-tuebingen.de/fakultaeten/mathematisch-naturwissenschaftliche-fakultaet/fachbereiche/interfakultaere-institute-und-zentren/interfakultaeres-institut-fuer-biochemie/studium/diplom-biochemie/schwerpunktfaecher/methods-and-concepts-in-developmental-and-cellular-biology.html | Pealkiri = Methods and concepts in developmental and cellular biology | Keel = inglise keeles}}</ref>
<ref name="lUFyV">{{netiviide | URL = http://www.uni-tuebingen.de/fakultaeten/mathematisch-naturwissenschaftliche-fakultaet/fachbereiche/interfakultaere-institute-und-zentren/interfakultaeres-institut-fuer-biochemie/studium/diplom-biochemie/schwerpunktfaecher/methods-and-concepts-in-developmental-and-cellular-biology.html | Pealkiri = Methods and concepts in developmental and cellular biology | Keel = inglise keeles}}</ref>
<ref name="uMy7u">{{netiviide | URL = http://www.ebc.ee/BIOTECHNOLOGY/Antsu_loengud/Loeng12_2007.pdf | Pealkiri = Transgenees loomadel, knock-out}}</ref>
<ref name="uMy7u">{{netiviide | URL = http://www.ebc.ee/BIOTECHNOLOGY/Antsu_loengud/Loeng12_2007.pdf | Pealkiri = Transgenees loomadel, knock-out }}{{Kõdulink|aeg=juuli 2022 |bot=InternetArchiveBot |paranduskatse=jah }}</ref>
}}
}}



==Välislingid==
==Välislingid==
86. rida: 81. rida:
*[http://www.ijdb.ehu.es/web/ The International Journal of Developmental Biology]
*[http://www.ijdb.ehu.es/web/ The International Journal of Developmental Biology]



[[Kategooria:Bioloogia]]
[[Kategooria:Arengubioloogia]]
[[Kategooria:Arengubioloogia| ]]

Viimane redaktsioon: 16. august 2023, kell 18:39

Arengubioloogia on bioloogia haru, mis uurib kõiki muutusi organismis kogu elutsükli vältel ehk viljastumisest surmani.[1] Organismi arengut nimetatakse ka ontogeneesiks, mis hõlmab gametogeneesi, viljastumist, lõigustumist, gastrulatsiooni, organogeneesi, postnataalset arenemist ja organismi kasvamist. Arengubioloogia uurib eelkõige embrüoloogia kolme pöördumatut protsessi:

Ajalugu

[muuda | muuda lähteteksti]
Embrüote võrdlus – Baer'i seadus

Esialgu oli embrüoloogia teadus, mis uuris loomade arenemist munaraku viljastumisest kuni loote- või munakestadest vabanemiseni. Ajapikku embrüoloogia uurimispiirid laienesid, kuna embrüonaalset arenemist ei olnud võimalik mõista ilma eelneva ja järgneva perioodi tundmiseta. Niiviisi jõudis embrüoloogia vaatevälja ka proembrüogenees ehk gametogenees ja postembrüonaalne arenemine koos kasvamise, regeneratsiooni, metamorfoosi ja morfogeneesi probleemidega. Alates 1960. aastatest hakati embrüoloogias järjest enam kasutama biokeemia, rakubioloogia, molekulaarbioloogia, geneetika ja immunoloogia teadussaavutusi ja uurimismeetodeid. Selle tulemusena arenes välja uus suund – arengubioloogia.[2] Mõned autorid on arengubioloogia sünonüümina kasutanud terminit arengugeneetika (ka ontogeneesigeneetika), teised jällegi loevad seda arengubioloogia üheks osaks.
Oluline roll on arengubioloogias ja embrüoloogias ka Karl Ernst von Baeril, kes oli baltisakslane, kuid sündinud Eestis ja õppinud ka Tartu Ülikoolis. Ta avastas selgroogsete arengus blastula staadiumi, seljakeeliku ja imetaja munaraku. Samuti täiustas ta Heinz Christian Panderi sõnastatud lootelehtede teooriat. 1828. aastal sõnastas ta embrüoloogia reeglid, mis on nüüd tuntud Baeri seadustena.[3]
1866. aastal pakkus Ernst Haeckel välja rekapitulatsiooniteooria, mille kohaselt ontogenees peegeldab fülogeneesi.[4]

Mudelorganismid

[muuda | muuda lähteteksti]

Kõige tihedamini kasutatakse arengubioloogias järgmisi mudelorganisme:

Uuritavad põhiküsimused

[muuda | muuda lähteteksti]

Diferentseerumine

[muuda | muuda lähteteksti]

Ühest viljastatud munarakust tekib sadu diferentseerunud rakutüüpe. Täiskasvanud inimeses on rohkem kui 210 diferentseerunud rakutüüpi, näiteks lihasrakud, vererakud, rasvarakud, närvirakud ja nii edasi. Seda uut tüüpi rakkude teket nimetataksegi diferentseerumiseks. Kõik need erinevad rakud sisaldavad samu geene. Kuidas saab selline identne geneetiline informatsioon panna aluse nii paljudele erinevatele rakutüüpidele?

Morfogenees

[muuda | muuda lähteteksti]

Diferentseerunud rakud ei paikne juhuslikult, vaid moodustavad kudesid ja elundeid. Kuidas moodustavad rakud funktsionaalseid struktuure? Vastus sellele peitub koordineeritud rakkude jagunemises, rakkude migratsioonis ja rakkude surmas, mis kõik on arengubioloogia olulisteks uurimisaladeks.

Kasvamine

[muuda | muuda lähteteksti]

Arengu käigus rakud paljunevad, kuid lõpuks nad lõpetavad jagunemise ja moodustub täiskasvanud organism. Kuidas rakud teavad, millal lõpetada jagunemine, ja kuidas on rakujagunemine reguleeritud?

Paljunemine

[muuda | muuda lähteteksti]

Sugurakud on väga spetsialiseerunud rakud, mis on ainsana võimelised panema aluse kogu organismi arengule. Kuidas toimub selliste rakkude eraldamine teistest rakkudest, mis moodustavad keha füüsilisi struktuure ja elundeid? Mis juhised sugurakkude rakutuumas ja tsütoplasmas võimaldavad neil panna aluse uuele põlvkonnale?

Regeneratsioon

[muuda | muuda lähteteksti]

Mõned organismid saavad taastada kogu oma keha. Mõned salamandrid suudavad taastada oma silmad ja jalad ning mitmed roomajad on võimelised kasvatama omale uue saba. Imetajad enamasti seda ei suuda, kuid siiski on ka imetajatel tüvirakud, mis on võimelised moodustama uusi elundeid ja struktuure. Kuidas on tüvirakud säilitanud sellise võime ja kuidas oleks võimalik seda meditsiinis ära kasutada?

Evolutsioon

[muuda | muuda lähteteksti]

Evolutsiooni käigus liigid muutuvad ja seda põhjustavad päritavad muudatused arengus. Näiteks on tänapäevase kapjadega hobuse eelkäijaks viie varbaga hobune, kellel on põlvkondade vältel toimunud embrüo arengu käigus mitmed muutused lihastes ja luukoes. Kuidas on sellised muutused võimelised panema aluse uutele kehastruktuuridele? Millised päritavad muutused on võimalikud, arvestades seda, et ka evolutsiooni vahevormid peavad olema eluvõimelised?

Keskkonna mõjud

[muuda | muuda lähteteksti]

Paljude organismide arengut mõjutab keskkond, kus embrüo või vastne areneb. Näiteks sõltub sündiva kilpkonna sugu sellest, mis temperatuuri juures munad hauduti. Samuti suudavad ka täiskasvanud organismi arengut mõjutada ümbritsevas keskkonnas olevad kemikaalid, põhjustades arenguhäireid, mis võivad viia haiguste ja kasvajate tekkeni. Kuidas on organismi areng seotud laiemalt tema elupaiga ja teda ümbritseva keskkonnaga? [6]

Meetodid

[muuda | muuda lähteteksti]
Geeniekspressiooni märkimine hiire embrüol

Arengubioloogias kasutatakse väga palju meetodeid biokeemiast, geneetikast, rakubioloogiast, evolutsioonibioloogiast, embrüoloogiast ja molekulaarbioloogiast.[7] Mõningad olulisemad meetodid:

  • Elusrakkude otsene jälgimine. Mõne liigi embrüotel on väga vähe rakke ja tsütoplasma kõigis blastomeerides on erineva pigmendiga. Sel juhul on võimalik jälgida mikroskoobi all erinevaid rakke ja nende arenemist erinevateks kudedeks. Näiteks tunikaadi Styela partita lihaseid moodustavad rakud on alati kollase värvusega.[6]
  • Värvimine. Embrüo arengu jälgimiseks kasutatakse värve, mis värvib nende rakke, kuid ei tapa neid rakke. Kasutatakse ka fluorestsentsvärve.
    Näiteid arengubioloogia meetodeist amfiibiembrüotega. A – Spemanni transplantatsioonimeetod; B – Mangoldi implantatsioonimeetod; C – Holtfreteri eksplantatsioonimeetod; D – dissotsieerimine-reagregatsioon.
  • Spemanni transplantatsioonimeetod. Ühelt liigilt pärit embrüonaalse koe siirdamine teise liigi embrüole, kust see sama embrüonaalse koe osa on enne eemaldatud.
  • Mangoldi implantatsioonimeetod. Ühelt embrüolt pärit embrüonaalne kude siiratakse teise organismi embrüole erinevasse kohta.
  • Holtfreteri eksplantatsioonimeetod. Erinevatelt embrüotelt eemaldatakse sama embrüonaalse koe osa ja ühendatakse need.
  • Dissotsieerimine-reagregatsioon. Blastula või varase gastrula staadiumis eemaldatakse erinevad embrüonaalse koe osad, mõlema osa rakud lahutatakse üksteisest ja siis erinevatest osadest pärit rakkudel lastakse omavahel uuesti reagregeeruda. Embrüo jätkab oma arengut samast kohast, kus see enne rakkude eemaldamist pooleli jäi. Seega saab jälgida, kuidas toimub erinevatest embrüonaalsetest kudedest pärit rakkude migratsioon ja areng edasi.[2]

Eri liikidelt pärit rakkude tuvastamiseks kasutatakse fluorestseeruvat valku GFP. Selleks nakatatakse embrüot viirusega, kes kannab fluorestseeruva valgu GFP geeni. Sel viisil saadud embrüo kõik rakud helendavad UV-valguses roheliselt. Enamasti kasutatakse selleks konni. Transgeenselt embrüolt eemaldatakse kindlast piirkonnast rakke ja pannakse teise embrüo samasse piirkonda. Niimoodi on täiskasvanud organismil võimalik jälgida, mis elundid arenesid sellest embrüo piirkonnast, kuhu siirati fluorestseeruva konna rakud.[6] Samuti kasutatakse looduslikke markereid, mis arengu käigus ei kao ega muutu – kromosomaalseid markereid. Näiteks lindude puhul kasutatakse Douarini markerit. Tihti piisab transplantatsioonitulemuste jälgimiseks lähteloomade erinevast pigmentatsioonist.[2]

  • Transgeensed loomad. Looma embrüorakkudesse viiakse sisse võõr-DNA, mis integreerub peremeesraku kromosoomidesse. Sel viisil on võimalik jälgida antud geeni mõju organismi arengule.
  • Knock-out-loomad. Selle meetodi puhul inaktiveeritakse mõni geen mutatsiooni abil. Knock-out-hiired võimaldavad kohe uurida vastava geeni mutatsiooni efekti hiire arengu käigus.[2][8]

Perspektiivid

[muuda | muuda lähteteksti]

Organismide arengu uurimise käigus saadud teadmisi loodetakse kasutatakse mitmesuguste haiguste raviks. Olulisteks avastusteks on võimalus blokeerida parakriinseid faktoreid, kasutada tüvirakke elundite moodustamisel ning võimalus muuta peaaegu kõiki keharakke pluripotentseteks tüvirakkudeks. Need teadmised võimaldavad blokeerida vähi levikut, parandada kehalisi vigastusi ja geneetilisi haigusi.

  • Antiangiogenees vähi ravis – blokeeritakse veresoonte moodustumist, mis on vajalikud, et varustada kasvajarakke hapniku ja toitainetega. Selleks on võimalik kasutada VEGF faktorite (kasvaja angiogeneesi faktorid, inglise keeles vascular endothelial growth factor) inhibiitoreid.
  • Pluripotentsete tüvirakkude tootmine diferentseerunud keharakkudest võimaldaks saadud tüvirakke kasutada kudede ja elundite regeneratsioonis. Tüvirakke tahetakse kasutada närvirakkude tootmiseks degeneratiivsete ajuhaiguste ravil (Alzheimeri tõbi ja Parkinsoni tõbi) ning insuliini tootvate pankreaserakkude tootmiseks diabeediga patsientidel. Samuti loodetakse tüvirakkudega ravida ka südamehaigusi ja immuunhäireid. Ravis kasutatakse parakriinseid kasvufaktoreid.[6]

Vaata ka

[muuda | muuda lähteteksti]

Viited

[muuda | muuda lähteteksti]
  1. ↑ "Developmental Biology" (inglise keeles).{{netiviide}}: CS1 hooldus: tundmatu keel (link)
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 Jüri Kärner (1997) Sissejuhatus arengubioloogiasse, Tartu: Tartu Ülikooli Kirjastus, cop. lk. 9, 16–19
  3. ↑ "Karl Ernst von Baer" (inglise keeles).{{netiviide}}: CS1 hooldus: tundmatu keel (link)
  4. ↑ "Haeckel's recapitulation theory" (inglise keeles).{{netiviide}}: CS1 hooldus: tundmatu keel (link)
  5. ↑ "Model Organisms in Developmental Biology" (inglise keeles). Originaali arhiivikoopia seisuga 5. detsember 2013. Vaadatud 12. novembril 2012.{{netiviide}}: CS1 hooldus: tundmatu keel (link)
  6. ↑ 6,0 6,1 6,2 6,3 Scott F.Gilbert (2010) Developmental biology 9.väljaanne, Sunderland: Sinauer Associates, Inc. lk. 2–3, 19–23
  7. ↑ "Methods and concepts in developmental and cellular biology" (inglise keeles).{{netiviide}}: CS1 hooldus: tundmatu keel (link)
  8. ↑ "Transgenees loomadel, knock-out" (PDF).[alaline kõdulink]

Välislingid

[muuda | muuda lähteteksti]
Pärit leheküljelt "https://et.wikipedia.org/w/index.php?title=Arengubioloogia&oldid=6462867"