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Unter welchen Umständen kopiert ein Säugetier-Ei seine DNA?

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In der 2. Folge der neuen Cosmos-Serie zeigt Moderator Neil deGrasse Tyson, wie sich der Weißpelzbär entwickelt haben könnte (natürlich vernünftige wissenschaftliche Spekulationen).

Wenn Sie diese Episode noch nicht gesehen haben, hier ist der Link. Tolle Show übrigens.

Es zeigt also die Eier des Bären und zeigt dann, wie es zu einem Fehler beim Kopieren der DNA kommen kann, der zu einer Fehlfunktion der braunen Pigmentproduktion führt. Hier ein Auszug aus dem Untertiteltext:

- große Bären durchstreiften die gefrorenen Einöden Irlands. - Das sieht vielleicht aus wie ein gewöhnlicher Bär, - aber in ihr passiert etwas Außergewöhnliches. - Etwas, das eine neue Spezies hervorbringen wird. - Um es zu sehen, müssen wir auf eine viel kleinere Ebene hinuntersteigen, auf die zelluläre Ebene, damit wir das Fortpflanzungssystem des Bären erkunden können ... - Das sind einige ihrer Eier. - Um zu sehen, was in einem von ihnen vorgeht, - müssen wir noch kleiner werden. - Wir müssen auf die molekulare Ebene schrumpfen... - Wenn sich eine lebende Zelle in zwei Teile teilt, - nimmt jede eine vollständige Kopie der DNA mit. - Ein spezialisiertes Protein prüft, um sicherzustellen, dass nur die richtigen Buchstaben akzeptiert werden, damit die DNA genau kopiert wird. - Aber niemand ist perfekt. - Gelegentlich schleicht sich ein Korrekturlesefehler durch, - eine kleine, zufällige Änderung der genetischen Instruktionen. - In der Eizelle des Bären ist eine Mutation aufgetreten. - Ein so kleines zufälliges Ereignis wie dieses kann weitaus größere Konsequenzen haben. - Diese Mutation hat das Gen verändert, das die Fellfarbe kontrolliert. - Es beeinflusst die Produktion von dunklem Pigment im Fell - der Nachkommen des Bären.

Aufgrund meiner (nicht professionellen, aber leidenschaftlichen Amateur-) Kenntnisse der Biologie hatte ich den Eindruck, dass alle Säugetiereier bei der Geburt vorhanden sind. Aber die in der Show dargestellte Geschichte beinhaltet das (fehlerhafte) Kopieren der DNA. Ich sehe dort Dissonanzen, und ich möchte sie lösen.


Die Autoren der Show waren möglicherweise aus Versehen oder absichtlich etwas ungenau, um übermäßige Details zu vermeiden.

Es gibt mehrere verschiedene Stadien von Eizellen mit unterschiedlichen Namen für jedes und für den Prozess, der von einem zum nächsten führt. Der gesamte Prozess der Eizellbildung wird als [Oogenese] bezeichnet.1 Um Wikipedia zu zitieren:

Die Oogenese beginnt mit dem Prozess der Entwicklung von Oogonien, der durch die Umwandlung von Primordialfollikeln in primäre Eizellen erfolgt, ein Prozess, der als Oocytogenese bezeichnet wird.[4] Die Oocytogenese ist entweder vor oder kurz nach der Geburt abgeschlossen.

Nach unserem derzeitigen Kenntnisstand sind alle primären Eizellen bei der Geburt vorhanden. Die nächste Stufe im Reifungsprozess wird als Ootidogenese bezeichnet, bei der ein Ootid entsteht.

Die nachfolgende Phase der Ootidogenese tritt auf, wenn sich die primäre Eizelle zu einem Ootiden entwickelt. Dies wird durch den Prozess der Meiose erreicht. Tatsächlich ist eine primäre Eizelle nach ihrer biologischen Definition eine Zelle, deren Hauptfunktion darin besteht, sich durch den Prozess der Meiose zu teilen.[8]

Obwohl dieser Prozess im pränatalen Alter beginnt, endet er jedoch in der Prophase I. Im späten fetalen Leben sind alle Eizellen, immer noch primäre Eizellen, in diesem Entwicklungsstadium, dem sogenannten Diktyat, gestoppt. Nach der Menarche entwickeln sich diese Zellen dann weiter, allerdings nur wenige in jedem Menstruationszyklus.

Die Meiose I der Ootidogenese beginnt während der Embryonalentwicklung, endet aber im diplotären Stadium der Prophase I bis zur Pubertät. Die Maus-Oozyte im diktierten (verlängerten Diplotän)-Stadium repariert aktiv DNA-Schäden, während die DNA-Reparatur in den prädiktierten (leptotän, zygoten und pachytänen) Stadien der Meiose nicht nachweisbar ist

Die DNA-Replikation ist abgeschlossen, bevor die Meiose auftritt. Eizellen replizieren also nach der Geburt keine DNA, aber sie tun es Reparatur DNA, um Mutationen zu beheben, die nach der Geburt, aber vor der Empfängnis auftreten können. Wenn die DNA-Reparatur fehlschlägt, können Mutationen bestehen bleiben. Die Show scheint also falsch zu sein, wenn Eizellen die DNA eines erwachsenen Bären kopieren, aber richtig, dass während seines Lebens Mutationen auftreten können, die seine Nachkommen beeinträchtigen.


Klonen

2.2.6.5 Brasilien

Die Klonforschung begann in den späten 1990er Jahren in Brasilien und konzentrierte sich hauptsächlich auf Rinder. Um einen rechtlichen Rahmen für die Klonaktivitäten in Brasilien zu schaffen, erarbeitet das Land derzeit einen Entwurf eines Vorschlags zur Regulierung von Forschung, Produktion, Import und Verkauf geklonter Tiere ( Europäische Kommission, 2013 ). Geklonte Tiere werden durch Zuchtorganisationen registriert: Seit Mai 2009 hat das Ministerium für Landwirtschaft, Viehzucht und Lebensmittelversorgung (MAPA) seine Verordnung geändert, um die Registrierung geklonter Rinder bei der brasilianischen Zebu-Rindervereinigung (ABCZ) zu ermöglichen. Der brasilianische Zabu repräsentiert etwa 90 % der Rinderbestände in Brasilien.


Einführung

Die Entwicklung von Methoden zur Manipulation und Modifikation des Genoms ist eine der wichtigsten Errungenschaften der Molekularbiologie. Die Integration fremder DNA ist eine dieser weit verbreiteten Techniken, die es uns ermöglicht, den genetischen Inhalt einer Zelle zu verändern. Der Integrationsprozess beginnt mit der Abgabe der DNA an die Zelle. Es wurden viele Transfektionsverfahren entwickelt, die es der DNA ermöglichen, in das Zytoplasma einzudringen, aber ihr Durchgang in den Zellkern wird hauptsächlich durch zelluläre Prozesse vermittelt. 1,2 Nach dem Eintritt in den Zellkern wird ein großer Teil der fremden DNA bei nachfolgenden Zellteilungen schnell abgebaut oder verdünnt. 3 Moleküle mit einem Replikationsursprung (typischerweise von Viren abgeleitet) können jedoch unter bestimmten Bedingungen (wie Expression viraler Tumorantigene oder Assoziation mit der Kernmatrix) über lange Zeiträume als extrachromosomal replizierende Episomen persistieren. 4 Alternativ integriert sich die eingeführte Fremd-DNA in ungefähr einer Zelle pro Tausend in die chromosomale DNA (obwohl diese Zahl je nach Zelltyp etwas variieren kann). 5,6 Dieses Phänomen ist nicht auf Labortransfektionen beschränkt, da viele natürliche zelluläre Prozesse, wie z de novo DNA-Integration. 9,10 Somit kann die DNA-Integration als ein fortlaufender natürlicher Prozess angesehen werden, der genutzt werden kann, um künstliche Modifikationen des genetischen Inhalts einer Zelle einzuführen.

DNA kann durch zwei Hauptprozesse in Chromosomen integriert werden: homologieabhängige Mittel und illegitime Integration. Homologie-abhängige Genommodifikationen beruhen auf Mechanismen, die Sequenzähnlichkeiten zwischen der eingehenden DNA und dem Zielort nutzen, um eine homologe Rekombination zu induzieren. Diese Prozesse führen in der Regel zu vorhersehbaren Ergebnissen, so dass die Konfigurationen der modifizierten Loci und der integrierten DNA von den Forschern vordefiniert werden können. Techniken, die diese Mechanismen verwenden, haben zahlreiche Anwendungen. 11 Unter anderem verwendet Small Fragment Homologe Rekombination (SFHR) kurze (400–800 bp) DNA-Fragmente, um jeden Locus zu modifizieren und kann verwendet werden, um punktuelle Mutationen zu korrigieren. 12 Andere Techniken, wie das klassische Gen-Targeting, werden routinemäßig verwendet, um DNA an einer bestimmten Stelle einzuführen oder um Gene auszuschalten. 13 Während diese Methoden für den Bereich der Gentherapie und für die Entwicklung experimenteller Werkzeuge zur Untersuchung der Genomdynamik vielversprechend sind, müssen wir jedoch berücksichtigen, dass ein erheblicher Anteil der Zellen DNA über homologieunabhängige . in ihr Genom integriert zusammenfassend als illegitime Integration bezeichnet. Unrechtmäßige Integrationsereignisse sind in der Regel häufiger als homologiegerichtete Integration: das Verhältnis von Homologie gegen die nichthomologieabhängige Integration kann je nach experimentellen Bedingungen und Zelltypen zwischen 4:1 und 1:1 000 000 liegen, aber die illegitime Integration ist typischerweise 1000–10 000 Mal häufiger als die gezielte Integration (siehe Smith 14 und Referenzen darin ). Diese Mechanismen führen zu viel weniger vorhersagbaren integrierten Strukturen, da man normalerweise weder die genomische Integrationsstelle noch die resultierende fremde DNA-Chromosom-Struktur vorauswählen kann. Die Bedingungen, die bestimmen, wie die Zelle den zu verwendenden Integrationsmodus wählt, sind unklar, können jedoch durch die zellzyklusabhängige Verfügbarkeit von DNA-modifizierenden Maschinen bestimmt werden: Homologie-abhängige Maschinen sind hauptsächlich in G2/S verfügbar, während homologieunabhängige Mittel während des größten Teils des Zellzyklus vorhanden (siehe unten). fünfzehn

Es muss daher betont werden, dass sich die DNA oft auf eine Weise in das Genom integriert, die wir weder vollständig verstehen noch vollständig kontrollieren. Im Zusammenhang mit der Gentherapie ist es wahrscheinlich, dass die lokale oder systemische Abgabe von DNA an Zellen schließlich zu einer unrechtmäßigen Integration von DNA-Molekülen führt. Dies scheint mit einer niedrigen Frequenz zu passieren. 16,17 Wir werden jedoch in dieser Übersicht sehen, dass die resultierende integrierte Struktur im Vergleich zur erwarteten Struktur der angestrebten Integration überraschend komplex und unvorhersehbar sein kann, was es schwierig macht, die mit diesen Ereignissen verbundenen Risiken zu bewerten (siehe Abbildung 1).

Unterschied zwischen homologiegerichteter Genommodifikation und illegitimer DNA-Integration. (a) Die Chromosomenstruktur, die sich aus der homologiegerichteten Modifikation ergibt, ist vorhersehbar. Beachten Sie, dass die homologiegerichteten Modifikationsmechanismen nicht notwendigerweise die Integration der transfizierten DNA- oder RNA-Moleküle implizieren, sondern aus Prozessen wie der matrizengerichteten Korrektur von fehlgepaarten Heteroduplexen resultieren können. (b) Eine unzulässige DNA-Integration erzeugt unerwartete Strukturen, die sich in der Transgenkopienzahl und der Struktur der endogenen Integrationsstelle unterscheiden. Gestrichelte Linien repräsentieren mögliche Verschlechterungen oder Umordnungen.

Eine kurze Anmerkung zur Quelle der DNA-Integration wird in diesem Aufsatz diskutiert, da ein Großteil der frühen Arbeiten zur illegitimen Integration die Integration viraler DNA beschrieb. Virale DNA an sich scheint sich wie jede fremde DNA in das Genom zu integrieren. Die verfügbaren Daten legen jedoch nahe, dass viral kodierte Integrasen (wie bei Retroviren) eintreffende DNA auf bestimmte genomische Loci zielen und (zumindest teilweise) die Integrationsmechanismen beeinflussen können. Tatsächlich hat die Charakterisierung retroviraler Integrationsprozesse nur eine teilweise Abhängigkeit von Wirtszellfaktoren gezeigt, was darauf hindeutet, dass auch virale Faktoren an der Integration beteiligt sein können. 18,19,20 Somit scheinen einige virale DNA-Integrationsereignisse in ihrer Natur mit jeder Art von Fremd-DNA-Integration (z. B. SV40-DNA) identisch zu sein, während diejenigen, die von der viral kodierten Maschinerie abhängen, sich deutlich unterscheiden. Diese Arten von virusspezifischen Ereignissen werden hier nicht berücksichtigt, aber es sollte beachtet werden, dass viele der Mechanismen, die an der illegitimen Integration fremder DNA beteiligt sind, zu einem oder anderen Zeitpunkt auch an der viralen DNA-Integration beteiligt sein könnten.


Unter welchen Umständen kopiert ein Säugetier-Ei seine DNA? - Biologie

Ort der Befruchtung: Seeigel und viele andere im Meer lebende Tiere geben einfach ihre Spermien und Eier ins Wasser ab. (Anmerkung in Klammern: Normale Leute verwenden das Wort "Ei", um sich auf jedes Stadium von unbefruchteten Eizellen bis zu frühen Embryonen zu beziehen, bis hin zur Gastrulation oder sogar noch später. Jeder professionelle Embryologe, den ich kenne, hat dasselbe getan. Perfektionisten lehnen das manchmal ab Verwendung, und sagen, es ist nicht im Ei, wenn es befruchtet ist.

Eine Variante der externen Befruchtung, die von einigen filtrierenden Wirbellosen verwendet wird, besteht darin, dass Spermien zufällig ins Wasser abgegeben werden, die Eier jedoch im Körper bleiben und die Spermien die Eier aus dem Wasserfluss erreichen, der durch den Körper der Eltern gepumpt wird . Viele Seescheiden (Mantelmännchen) tun dies, und so auch viele (oder alle) Arten von Schwämmen.

Wenn Frösche kopulieren, spritzt das Männchen neben der Stelle, wo das Weibchen Eizellen (Oozyten) ausspritzt, Spermien aus. Viele Fische brüten ungefähr gleich. Forscher können mit einer Hand ein Weibchen und mit der anderen ein Männchen aufnehmen und ihre Körper so weit zusammendrücken, dass die Eier und das Sperma in dieselbe Petrischale fließen. Ich habe dies viele Male getan. Es funktioniert nur, wenn die Tiere in der Brutzeit "reif" sind und sich noch nicht verpaart haben.

Bei einigen Salamanderarten legen die Männchen Spermienklumpen auf dem Boden von Teichen ab und die Weibchen kommen ein oder zwei Wochen später und legen Eier in Kontakt mit den Spermienmassen ab.

Bei allen Reptilien, Vögeln und Säugetieren (und auch bei vielen Fischarten) fügt das Männchen Sperma in das untere Ende des Eileiters des Weibchens ein, und die Befruchtung erfolgt im Körper des Weibchens. Eiweiß und Eierschalen werden von den Wänden des Eileiters um den sich früh entwickelnden Embryo abgesondert.

Chemotaxis? Und damit verbundene Fragen.

Obwohl es im Lehrbuch nicht erwähnt wird, gibt es mehrere sehr unterschiedliche Formen der Chemotaxis, die außer dem Nettoeffekt nicht viel gemeinsam haben. Zum Beispiel könnten (B) Zellen die lokalen Konzentrationen chemotaktischer Lockstoffe an verschiedenen Punkten auf jeder Zelloberfläche vergleichen und sich dann in die Richtung drehen, in die die Konzentration am höchsten ist. Eine andere Kategorie von Chemotaxis wäre (B), wenn sich jede Zelle ungefähr geradlinig bewegt und erkennt, ob die Konzentration der Lockstoffsubstanz um sie herum von einem Moment zum anderen höher oder niedriger wird, wobei jede Zelle eine zufällige Wendung macht als Reaktion auf eine lokale Erniedrigung der Lockstoffkonzentration. Dies ist eine sehr effektive Methode, um Zellen dort zu konzentrieren, wo der Lockstoff am konzentriertesten ist, und jeder naive Beobachter wird denken, dass die Zellen tatsächlich die Richtung des Gradienten erkennen. Eine dritte Möglichkeit ist (C) für sich bewegende Zellen, die Lockstoffkonzentration an ihrer Vorderseite mit der Lockstoffkonzentration an ihrem hinteren Ende zu vergleichen (oder die Konzentrationen bei zwei beliebigen Konzentrationen entlang der Länge der Zelle zu vergleichen) und häufiger zufällige Drehungen zu machen, wenn die Konzentration im vorderen Bereich wird geringer als die Konzentration im hinteren Bereich.

"Trap-Aktion" wird auch tendenziell als Chemotaxis interpretiert. (D) Wenn Zellen aufhören, wenn die Lockstoffkonzentration hoch wird, führt dies dazu, dass sie sich am oberen Ende des Gradienten ansammeln, und es scheint vielen Beobachtern, dass eine Chemotaxis aufgetreten sein muss. Der gleiche Nettoeffekt kann erreicht werden, wenn (E)-Zellen aufhören, wenn die Lockstoffkonzentrationen vorne und hinten hoch und ungefähr gleich sind.

Neben dem "Anziehen" von Spermien zu Eizellen und Schleimpilz-Amöben zueinander, gibt es viele wichtige Entwicklungsphänomene, bei denen sich krabbelnde oder schwimmende Zellen irgendwo ansammeln, vielleicht als Reaktion auf einen chemischen Gradienten. Beispiele hierfür sind die Bewegung spezieller „Primordialer Keimzellen“ an den Ort, an dem sich die Eierstöcke und Hoden entwickeln, sowie die Bewegung von Nervenaxonen zu Orten der Synapsenbildung, insbesondere Fasern des Sehnervs, die kartenartige Verbindungen im Gehirn finden.

Echte molekulare Mechanismen dieser Phänomene werden nie entdeckt, wenn die Forscher nicht sorgfältiger zwischen so grundlegend verschiedenen Arten von "Chemotaxis" wie den oben aufgeführten unterscheiden. Nur wenige Forscher nehmen sich die Mühe.

Parthenogenese bedeutet die Entwicklung einer Eizelle ohne Befruchtung. Beachten Sie die Ähnlichkeit dieses Wortes mit Parthenon, das ein Tempel der griechischen Göttin Athene war und von einem griechischen Wort für "Jungfrau" stammt.

Mehrere Arten von Fischen, Salamandern und Eidechsen sind "parthenogen" und haben nur Weibchen, die Eier produzieren, die sich entweder ohne Befruchtung entwickeln oder in einigen Fällen von Spermien verwandter Arten befruchtet werden, aber dann werden die männlichen Vorkerne zerstört oder extrudiert, und dienen nur dazu, die Entwicklung der Eizelle zu initiieren.

Blattläuse und einige andere Insekten vermehren sich hauptsächlich durch Parthenogenese, produzieren aber auch einige befruchtete Eizellen.

Im Übrigen sind sich die Wissenschaftler nicht ganz sicher, warum sich nicht alle Tiere durch Parthenogenese fortpflanzen, denn wenn alle Individuen Weibchen wären, könnten doppelt so viele Eier produziert werden. Daher gibt es einen sofortigen zweifachen Vorteil in der Reproduktionsrate für Mutationen, die Parthenogenese erzeugen. Die Konsenserklärung ist, dass die Rekombination von Genen verschiedener Eltern auf längere Sicht eine schnellere Evolution von Verbesserungen ermöglicht, genug, dass sich sexuell reproduzierende Arten schließlich parthenogenen Arten zum Aussterben bringen, indem sich Verbesserungen schneller entwickeln. Dies ist experimentell schwer zu testen. Gute Beweise stammen aus seltenen Situationen, in denen viele sich sexuell fortpflanzende Arten direkt mit sich ungeschlechtlich fortpflanzenden Arten konkurrieren, die eng mit ihnen verwandt sind. Wenn sich die Umgebung ändert, welche wird sich anpassen und überleben können?

Die schnellen und langsamen Blöcke zur Polyspermie.

"Polyspermie" bedeutet das Eindringen von zwei oder mehr Spermien in dieselbe Eizelle. Die Folge ist fast immer, dass sich die Eizelle so abnorm entwickelt, dass sie effektiv abstirbt. Es gibt also einen starken evolutionären Druck, Polyspermie zu verhindern, und es haben sich viele verschiedene Mechanismen entwickelt, um zu verhindern, dass nach der ersten Spermien weitere Spermien eindringen. Polyspermie ist für die Spermien genauso tödlich wie für die Eizellen, bitte beachten Sie.

Eier von Seeigeln produzieren einen Schutzschild, die sogenannte Befruchtungsmembran. Dies ist nicht wirklich eine Membran im Sinne einer Lipiddoppelschicht. Es ist eine Schicht spezieller Proteine, die an der Innenfläche der Vitellinmembran haften, einer geleeartigen Schicht, die die Eizellen der meisten Arten, einschließlich des Menschen, umgibt. Aber kein Wirbeltier bildet eine Befruchtungsmembran.

Reife Eizellen enthalten in ihrem oberflächennahen Zytoplasma etwa 10.000 bis 20.000 spezielle Vakuolen. Diese werden kortikale Vesikel genannt und ihr Inhalt wird direkt nach der Befruchtung ausgeschieden. Diese Sekretion resultiert aus der Fusion der Plasmamembran der Oozyten mit den Membranen, die die Oberflächen dieser Vesikel bilden. Die von diesen Vesikeln ausgeschiedenen Substanzen enthalten Enzyme, die die Adhäsionsmoleküle verdauen, mit denen Spermien an Eiern und Eigelees haften.

Die kortikalen Vesikel von Seeigel-Eiern enthalten auch die Proteine, die die Befruchtungsmembran bilden, sowie Enzyme, die die Verbindungen zwischen der Vitellinmembran und der Eioberfläche durchtrennen, und enthalten auch lösliche Materialien, die einen osmotischen Druck verursachen, der die Befruchtungsmembran anhebt und ausdehnt.

Oozyten von Menschen und anderen Säugetieren enthalten auch Tausende von kortikalen Bläschen, die denen in Seeigel-Oozyten sehr ähnlich sind. Unsere enthalten Enzyme, die die Adhäsionsproteine ​​verdauen, durch die Spermien an Eizellen kleben. Unsere Eier bilden keine Befruchtungsmembranen. Für Säugetiere ist die Verdauung der Adhäsionsproteine ​​das wichtigste Mittel zur Verhinderung von Polyspermie, und dieser Verlust der Haftfähigkeit wird "die Zona-Reaktion" genannt. Die Embryologie von Mensch und Säugetier wurde oft von verschiedenen Wissenschaftlern untersucht, die unterschiedliche Namen für Prozesse und Strukturen erfinden, anstatt die von anderen Embryologen verwendeten Namen zu verwenden. Zwei Beispiele sind "zona pellucida" (= vitelline Membran) und "zona Reaktion".

Bitte beachten Sie die drei Beispiele für die Verschmelzung von Membranen, die bei der Befruchtung auftreten:

1) Fusion mit der Akrosommembran und der Plasmamembran des Spermiums, wodurch die Enzyme und andere Materialien freigesetzt werden, die sich im Akrosom befanden.

2) Fusion der Plasmamembran der Spermien mit der Plasmamembran der Eizelle.

3) Fusion der Plasmamembran der Eizelle mit den Membranen der kortikalen Bläschen, wodurch die Enzyme und andere Materialien freigesetzt werden, die sich in den kortikalen Bläschen befunden haben.

Mechanismen zur Verhinderung von Polyspermie werden in zwei Kategorien unterteilt, den langsamen Block und den schnellen Block.

In die Kategorie der langsamen Blockaden der Polyspermie fallen die Befruchtungsmembran und Enzyme, die die Adhäsionsproteine ​​verdauen, durch die Spermien an Eiern haften.

Die schnelle Blockierung der Polyspermie ist eine fortschreitende elektrische Depolarisationswelle, die sich schnell (in Sekunden) über die Plasmamembran der Eizelle ausbreitet. Der Mechanismus dieser elektrischen Depolarisation ist fast der gleiche wie der der Nervenimpulse und der Depolarisationswellen, die die Muskelkontraktion koordinieren. Vor der Befruchtung haben Eizellen eine negative Spannung in ihrem Zytoplasma relativ zur Außenseite ihrer Plasmamembran. Diese Spannung beträgt etwa 70 Millivolt und hat die gleiche Ursache wie das Ruhepotential von Nerven und Muskeln. Dies liegt daran, dass die Plasmamembran für Kaliumionen viel durchlässiger ist als für alle anderen Ionen, kombiniert mit der Tatsache, dass bestimmte Membranenzyme, die "Natriumpumpe" genannt werden, die Energie von ATP verwenden, um Kaliumionen in das Zytoplasma und Natriumionen aus dem Zytoplasma zu pumpen .

Austretende Ionen nehmen Ladung mit und erzeugen an der Stelle, zu der sie austreten, einen Überschuss ihrer eigenen Ladung. Aus diesem Grund erzeugen austretende Kaliumionen (die positiv sind) eine negative Ladung auf der zytoplasmatischen Seite der Plasmamembran. Dies erscheint paradox, denn Kaliumionen sind innerhalb der Zelle stärker konzentriert als außerhalb und positiv geladen, erzeugen jedoch eine negative Ladung innerhalb der Zelle.

Dieses Paradox ist zu schwierig für die Autoren von 95 % der Biologielehrbücher (auch unseres?). Sie können nicht sehen, wie positive Ionen, die im Inneren konzentrierter sind, eine negative Ladung im Inneren verursachen können. Was Sie beachten sollten, ist, dass die Spannung nicht durch absolute Zahlen irgendeiner Art von Ionen verursacht wird, sondern durch Lecken entlang eines Konzentrationsgradienten, sodass positive Ionen auf der Seite, zu der sie entweichen, eine positive Ladung erzeugen.

Nervenimpulse werden durch spannungsgesteuerte Natriumkanäle verursacht. Dies sind Transmembranproteine, die Natriumionen durchlassen können, sie aber nicht durchlassen, es sei denn, die Spannungsdifferenz zwischen Innen und Außen wird auf weniger als 70 Millivolt reduziert. Jede Abnahme dieser Spannung an einem Teil der Zelloberfläche führt zur Öffnung dieser Natriumkanäle, was dazu führt, dass Natriumionen von hoher Konzentration zu niedriger Konzentration diffundieren, d. h. in die Zelle. Sie tragen ihre positive Ladung nach innen und machen die Innenspannung weniger negativ. Dies depolarisiert alle nahegelegenen Bereiche der Plasmamembran und ist ein positiver Rückkopplungszyklus, der sich schnell über die gesamte Oberfläche ausbreitet.

Spermien verschmelzen nur mit Bereichen der Plasmamembran, die noch die Differenz von 70 Millivolt aufweisen. Die Öffnung der Natriumkanäle ist eine schnelle Methode, um zu verhindern, dass nach der ersten noch weitere Spermien in eine Eizelle eindringen. Diese Mechanismen wurden (teilweise) durch die Verwendung von Mikroelektroden zur Depolarisation von Eizellen nachgewiesen, bevor Spermien mit ihnen verschmolzen waren, und zeigte, dass dies das Eindringen von Spermien verhindert. Das umgekehrte Experiment bestand darin, Elektroden zu verwenden, um die 70-Millivolt-Differenz zu halten oder wiederherzustellen, und das Ergebnis ist, dass unbegrenzt viele Spermien in die Eizelle gelangen können.

Spannungsempfindliche Kalziumionenkanäle öffnen sich auch, wenn die Eizelle depolarisiert (wenn die Differenz von 70 Millivolt abnimmt), und die Depolarisation ermöglicht auch die Freisetzung von Kalzium aus den Membransäcken in den Eizellen. Bestimmte Chemikalien können gekauft werden, die überall dort Licht emittieren, wo die Kalziumkonzentration ausreichend ansteigt, und diese ermöglichen es, Zeitrafferfilme der Welle der erhöhten Kalziumkonzentration zu machen. Man sieht fast die schnelle Blockausbreitung.

Eine Wirkung des Kalziums besteht darin, dass die kortikalen Vesikel mit der Plasmamembran der Zelle verschmelzen und so den Inhalt dieser Tausenden von speziellen Vakuolen absondern. Zu diesen Inhalten gehören Enzyme, die die speziellen Proteine ​​verdauen, durch die Spermien an der Plasmamembran der Eizelle kleben, und dies ist die häufigste Kategorie der langsamen Blockierung der Polyspermie.

Die langsame Blockierung der Polyspermie hat zusätzliche Mechanismen in Eizellen von Seeigeln und einigen anderen Tierarten, wie die bereits erwähnte Bildung der Befruchtungsmembran.

Ein Nebenproblem:
Membranspannungen und elektrische Effekte auf andere Arten von Zellen im Körper.

Eine wenig bekannte Tatsache, die für die zukünftige medizinische Forschung wichtig sein könnte, ist, dass fast alle Zellen des Körpers Membranpotentiale oder 50 oder mehr Millivolt negativ im Inneren haben. Diese Spannungen haben die gleiche Ursache wie in Nerven, Muskeln und Eizellen, d. h. eine höhere Kaliumkonzentration in jeder Zelle, verbunden mit einem ständigen Austritt von Kalium nach außen. Darüber hinaus wurden Messungen über den Anteil des ATP jeder Zelle veröffentlicht, der verbraucht wird, um Ionen durch ihre Plasmamembranen zu pumpen, und es scheint mehr als ein Drittel (!) zu sein.

Setzt man Gewebekulturzellen in Spannungsgradienten (= elektrische Gleichstromströme), reagieren die Zellen je nach differenziertem Zelltyp auf verschiedene Weise. Mesenchymale Zellen und Muskelzellen richten sich senkrecht zum Spannungsgradienten aus. Nerven verlängern Axone in Richtung der negativen Elektrode, Fischepidermiszellen kriechen schnell zur negativen Elektrode und Osteoklasten und Makrophagen kriechen zur positiven Elektrode. Viele Wissenschaftler haben Forschungsarbeiten zu diesen Phänomenen veröffentlicht, die sehr leicht zu wiederholen sind und konsistente Ergebnisse liefern.

WARNUNG - STROMSCHLAGGEFAHR! : Um in Gewebekulturen kleine Spannungsgradienten von nur einem Volt pro Millimeter zu erzeugen, muss man an die Kulturkammer und sogenannte „Salzbrücken“ hundert oder mehr Volt anlegen. Obwohl Experimente zur elektrisch induzierten Zellausrichtung leicht zu replizieren sind, ist diese Forschung daher grundsätzlich viel gefährlicher, als Sie erwarten würden. Also empfehle ich es nicht

Meiotische Teilungen

Die Zellen, die sich schließlich zu Samenzellen (=Spermatozoen) differenzieren, durchlaufen beide meiotischen Teilungen, bevor sie sich differenzieren. Ihre Differenzierung umfasst a) Schrumpfung des Zellkerns und Inaktivierung der komprimierten DNA b) Bildung eines Flagellums, durch das die Spermien schwimmen, und c) Abbrechen fast des gesamten Zytoplasmas, wobei einige wenige Mitochondrien übrig bleiben, die um das Sperma gewickelt sind Basis des Flagellums.

Reife Spermien werden „DNA mit Außenbordmotor“ genannt!

Es gibt mehrere große Unterschiede zwischen der Entwicklung von Spermien und Eizellen (Oozyten).

Eizellen werden im Vergleich zu gewöhnlichen Zellen sehr groß. Säugetier- und Seeigeleier haben einen Durchmesser von etwa 100 Mikrometern (Mikrometer), aber das bedeutet, dass ihr Volumen etwa tausendmal so groß ist wie eine gewöhnliche Zelle mit 10 Mikrometer Durchmesser. Frosch-, Salamander- und Fisch-Oozyten haben einen Durchmesser von Millimetern (1 Millimeter = eintausend Mikrometer), sodass ihr Volumen millionenfach so groß ist wie bei gewöhnlichen Zellen. Das Eigelb eines Vogeleis ist eine einzelne Eizelle, die befruchtet wurde und die Entwicklung begonnen hat, bevor das Ei gelegt wird. Und bei Vogel- und Reptilien-Oozyten liegen die Durchmesser im Zentimeterbereich.

Eizellen aller Arten werden mit Nahrungsmaterialien, dem sogenannten "Dotter", meist in Form von Millionen kleiner Körnchen mit einem Durchmesser von jeweils wenigen Mikrometern, verpackt. Milliarden von Kopien von Boten-RNA werden auch in Eizellen gespeichert, und auch Milliarden von Boten-RNAs. Die Kerne der Eizelle müssen sehr hart arbeiten, um all diese RNAs zu produzieren, und schwellen sehr stark an. Eizellenkerne werden so groß, dass frühe Embryologen vermuteten, dass es sich um eine Art Vakuole oder so etwas handeln musste, und nannten sie Keimbläschen. Sie wussten nicht, dass dies ihr Kern ist (riesig und überarbeitet!). Daher wurden Studenten der Embryologie mit einem weiteren Wortschatz belastet.

Ein großer Unterschied zwischen der Entwicklung von Spermien und Eizellen besteht darin, dass Eizellen mit ihrer Differenzierung erst sehr spät warten, bevor sie die Meiose durchlaufen. Dies ist so, dass diese anderen 3 Sätze von Chromosomen-DNA (die in den Polkörpern verworfen werden!) hart arbeiten können, um RNA-Transkripte zu produzieren. Ein Ergebnis ist, dass frühe Stadien von Embryonen Proteine ​​produzieren, die von allen Genen des Muttertiers kodiert werden, einschließlich aller verschiedenen Allele, die in den Polkörperchen verworfen wurden.

Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass die meiotischen Teilungen von Eizellen sehr ungleich sind, anstatt die Zelle in zwei gleich große Zellen zu teilen, jede Meiose produziert einen kleinen Polkörper. Diese enthalten komplette Chromosomensätze, aber kaum Zytoplasma. Die Stelle auf der Eizellenoberfläche, an der die Meiose aufgetreten ist, wird per Definition als Tierpol bezeichnet. Dies ist auch der Bereich mit dem wenigsten Eigelb und den kleinsten Eigelbkörnern. Und die äußerste gegenüberliegende Seite der Eizelle (und des Embryos) wird als Pflanzenpol bezeichnet. Es gibt immer mehr Dotter, relativ zum Zytoplasma, näher am Pflanzenpol. Die Leute beginnen zu denken, dass diese Pole durch die Dotterverteilung definiert sind (wie das Lehrbuch vorschlägt), aber in Wirklichkeit (oder ursprünglich) ist die Definition des Tierpols der Ort, an dem sich die Polkörper gebildet haben.

Eier der meisten Arten beenden die Meiose erst, nachdem sie befruchtet wurden. Dies gilt für den Menschen und die meisten anderen Säugetiere. Unsere Eizellen warten im Metaphasestadium der zweiten meiotischen Teilung. Daher sind unsere Embryonen nach der Befruchtung etwa eine Stunde lang effektiv triploid. Bis zum Abschluss der zweiten meiotischen Teilung befinden sich in der befruchteten Eizelle drei Chromosomensätze.

Seeigel sind eine der wenigen Tierarten, bei denen beide meiotischen Teilungen zum Zeitpunkt der Befruchtung bereits abgeschlossen sind. Füchse und Hunde sind die einzigen Säugetiere, bei denen noch keine meiotische Teilung stattgefunden hat, wenn ihre Eizellen befruchtet werden.


Wie das Klonen von Menschen funktioniert

Zu Beginn des Klonwahns konzentrierten sich einige Wissenschaftler und Unternehmen darauf, die Science-Fiction-Aspekte der Technologie zu nutzen. Zum Beispiel wollten Zavos und Antinori, die bereits erwähnt wurden, das Klonen entwickeln, um unfruchtbaren Paaren zu helfen – in Höhe von ungefähr 50.000 US-Dollar für diesen Dienst. Die Gruppe sagte, dass das Verfahren die Injektion von Zellen eines unfruchtbaren Mannes in ein Ei beinhalten würde, das in die Gebärmutter des Weibchens eingeführt würde. Dieses Kind würde genauso aussehen wie sein Vater. Dann gibt es die Möglichkeit, verstorbene Angehörige wieder zum Leben zu erwecken. Ein inzwischen aufgelöstes Unternehmen namens Genetics Savings & Clone führte diese Art des Klonens für die tote Katze einer Frau, Little Nicky, im Jahr 2004 durch.

­Therapeutisches Klonen verspricht am meisten wertvollen medizinischen Fortschritt. Therapeutisches Klonen ist der Prozess, bei dem die DNA einer Person verwendet wird, um einen embryonalen Klon zu züchten. Anstatt diesen Embryo jedoch in eine Leihmutter einzusetzen, werden seine Zellen verwendet, um Stammzellen zu züchten. Diese Stammzellen könnten die Grundlage für maßgeschneiderte Human-Repair-Kits werden. Sie können Ersatzorgane wie Herz, Leber und Haut bilden. Sie können auch verwendet werden, um Neuronen zu züchten, um diejenigen zu heilen, die an Alzheimer, Parkinson oder Rett-Syndrom leiden. Und da die Stammzellen von Embryoklonen stammen würden, die die DNA Ihrer eigenen Zelle verwenden, würde Ihr Körper sie ohne weiteres akzeptieren. Ausführlichere Informationen zu Stammzellen finden Sie unter Wie Stammzellen funktionieren.

So funktioniert das therapeutische Klonen:

  • DNA wird von einer kranken Person extrahiert.
  • Die DNA wird dann in ein entkerntes Spenderei eingefügt.
  • Die Eizelle teilt sich dann wie eine typische befruchtete Eizelle und bildet einen Embryo.
  • Dem Embryo werden Stammzellen entnommen.
  • Jede Art von Gewebe oder Organ kann aus diesen Stammzellen gezüchtet werden, um verschiedene Leiden und Krankheiten zu behandeln.

Um menschliche Embryonen zu klonen, braucht man jedoch Eier. If therapeutic cloning were to begin in earnest, it could increase the demand for such eggs and potentially create additional moral questions regarding the donors [source: Lamb]. Speaking of ethics, there's plenty of related debate to go around when it comes to human cloning.

Human reproductive cloning probably won't be a reality any time soon, but you can indulge your curiosity with a few cloning film selections.


14.3 Grundlagen der DNA-Replikation

Die Aufklärung der Struktur der Doppelhelix lieferte einen Hinweis darauf, wie sich die DNA teilt und Kopien von sich selbst anfertigt. Dieses Modell legt nahe, dass sich die beiden Stränge der Doppelhelix während der Replikation trennen und jeder Strang als Matrize dient, von dem der neue komplementäre Strang kopiert wird. Was nicht klar war, war, wie die Replikation ablief. There were three models suggested (Figure 14.12): conservative, semi-conservative, and dispersive.

Bei der konservativen Replikation bleibt die Eltern-DNA zusammen und die neu gebildeten Tochterstränge sind zusammen. Die semikonservative Methode legt nahe, dass jeder der beiden Eltern-DNA-Stränge als Matrize für die nach der Replikation zu synthetisierende neue DNA fungiert, jede doppelsträngige DNA umfasst einen Eltern- oder „alten“ Strang und einen „neuen“ Strang. Im dispersiven Modell weisen beide DNA-Kopien doppelsträngige Segmente der Eltern-DNA und neu synthetisierte DNA eingestreut auf.

Meselson und Stahl waren daran interessiert zu verstehen, wie sich DNA repliziert. Sie wuchsen E coli for several generations in a medium containing a “heavy” isotope of nitrogen ( 15 N) that gets incorporated into nitrogenous bases, and eventually into the DNA (Figure 14.13).

Die E coli Die Kultur wurde dann in ein Medium mit 14 N überführt und eine Generation lang wachsen gelassen. Die Zellen wurden geerntet und die DNA isoliert. Die DNA wurde bei hohen Geschwindigkeiten in einer Ultrazentrifuge zentrifugiert. Einige Zellen wurden für einen weiteren Lebenszyklus in 14 N wachsen gelassen und erneut zentrifugiert. Während der Dichtegradientenzentrifugation wird die DNA in einen Gradienten (typischerweise ein Salz wie Cäsiumchlorid oder Saccharose) geladen und bei hohen Geschwindigkeiten von 50.000 bis 60.000 U/min zentrifugiert. Unter diesen Umständen bildet die DNA entsprechend ihrer Dichte im Gradienten eine Bande. DNA, die in 15 N gezüchtet wurde, banden an einer Position mit höherer Dichte als die in 14 N gezüchtete. Meselson und Stahl stellten fest, dass nach einer Wachstumsgeneration in 14 N, nachdem sie von 15 N verschoben worden war, die beobachtete einzelne Bande eine Zwischenposition in war zwischen DNA von Zellen, die ausschließlich in 15 N und 14 N gezüchtet wurden. Dies deutete entweder auf einen semikonservativen oder dispersiven Replikationsmodus hin. Die DNA, die aus Zellen geerntet wurde, die für zwei Generationen in 14 N gezüchtet wurden, bildete zwei Banden: Eine DNA-Bande befand sich an der Zwischenposition zwischen 15 N und 14 N, und die andere entsprach der Bande der 14 N-DNA. Diese Ergebnisse könnten nur erklärt werden, wenn sich die DNA semikonservativ repliziert. Daher wurden die anderen beiden Modi ausgeschlossen.

Während der DNA-Replikation dient jeder der beiden Stränge, aus denen die Doppelhelix besteht, als Vorlage, von der neue Stränge kopiert werden. Der neue Strang wird zum elterlichen oder „alten“ Strang komplementär sein. Wenn zwei Tochter-DNA-Kopien gebildet werden, haben sie die gleiche Sequenz und werden zu gleichen Teilen auf die beiden Tochterzellen aufgeteilt.


Einführung

Nutritional reserves that are stored in egg yolk are crucial for the development of the embryo of nonmammalian oviparous vertebrates [1]. In the extant egg-laying (oviparous) species that are closest to mammals—reptiles and birds—the composition of yolk is well known [1,2]. It mainly consists of proteins, lipids, phosphorous, and calcium, most of which are either contained in or transported to the egg by vitellogenin (VTG), which is produced in the liver. Thus, yolk constitutes an essential resource in these species, because these nutrients cannot be provided from the exterior to the developing egg [3].

In contrast, “placental” mammals (eutherians) are thought to have replaced the role of VTG through the establishment of a vascularized, chorioallantoic placenta, which builds a controlled interface between the developing embryo/fetus and its mother, together with subsequent milk feeding of the suckling after birth [4–6] (Figure 1).

The topology and divergence times of the tree are based on previous studies [19,24,25,41]. Latin crosses indicate VIT inactivation events in eutherians and monotremes. Inactivation estimates (including approximated 95% prediction intervals) based on opossum VIT sequences are indicated by colored bars at the top (see also Figure 3). Duplications (“x2”) are indicated. VITanc is the likely ancestor of both the amphibian vtgA1/vtgA2 und VIT2/VIT3 genes in birds. Funktional VIT genes in extant species are indicated in red. The inactivation time of VIT1* on the amphibian branch could not be estimated because of its absence in Xenopus tropicalis .

In marsupials (metatherians), lactation is prolonged and more sophisticated than in eutherians [7,8] (Figure 1). Marsupials also have a placenta, originating from the yolk sac [9], but the marsupial oocyte contains considerably more yolk than that of eutherians [10,11], which is virtually devoid of it. The marsupial yolk reserve is assumed to be essential during the earliest development of the embryo, complementing the uptake of uterine secretions by the yolk sac, prior to shell coat rupture [12]. However, the content of marsupial yolk is not well known [11]. The presence of (transient) yolk-sac placentae [13] and lecithotrophic (yolk-dependent) viviparity in lizards may provide a model for an early form of a still VTG-dependent marsupial. However, the increasing provision of nutrients through more advanced lactation and a placenta during marsupial evolution may have gradually reduced selective pressure to preserve large yolk reserves, which are exclusively designated to the developing embryo/fetus until birth.

Monotremes (prototherians) are the only extant oviparous mammalian species (Figure 1). They possess mammary glands like marsupials and eutherians, but teats are absent and milk is supplied to the offspring by leakage onto the abdominal milk patch [4]. Thus, the combination of a primitive mode of lactation—which is likely similar to that of the common mammalian ancestor [6]—and oviparity in these species may give insights into the relationship between lactation and nutrient reserves in the oocyte, as lactation might have at least partially replaced oocyte resources. Indeed, the eggs (∼2 cm in diameter) of the duck-billed platypus, one of three extant monotreme lineages, are very small in proportion to body size, when compared with, for example, bird and reptile eggs [4]. Nevertheless, monotreme eggs still contain considerable quantities of yolk compared with those of marsupials and eutherians. However, the molecular composition of this yolk is not documented in detail [14].

To understand the transition from yolk-dependent nourishment toward the alternative resources—lactation and placentation—available for the mammalian embryo, fetus, and new-born offspring, we set out to elucidate in detail the evolutionary fate of the genes coding for the fundamental egg yolk resource, VTG, in mammals.


Ovulation (HPG Axis)

  • Hypothalmus releases gonadotropin releasing hormone (GRH, luteinizing hormone–releasing hormone, LHRH) -> Pituitary releases follicle stimulating hormone (FSH) and lutenizing hormone (LH) -> ovary follicle development and ovulation.
    • release of the secondary oocyte and formation of corpus luteum
    • secondary oocyte encased in zona pellucida and corona radiata

    Gastrulation

    The typical blastula is a ball of cells. Die nächste Stufe der Embryonalentwicklung ist die Bildung des Körperplans. The cells in the blastula rearrange themselves spatially to form three layers of cells. Dieser Vorgang heißt Gastrulation. During gastrulation, the blastula folds upon itself to form the three layers of cells. Each of these layers is called a germ layer and each germ layer differentiates into different organ systems.

    The three germs layers, shown in Figure 4, are the endoderm, the ectoderm, and the mesoderm. The ectoderm gives rise to the nervous system and the epidermis. Aus dem Mesoderm entstehen die Muskelzellen und das Bindegewebe im Körper. The endoderm gives rise to columnar cells found in the digestive system and many internal organs.

    Figure 4. The three germ layers give rise to different cell types in the animal body. (credit: modification of work by NIH, NCBI)

    Are Designer Babies in Our Future?

    Figure 5. This logo from the Second International Eugenics Conference in New York City in September of 1921 shows how eugenics attempted to merge several fields of study with the goal of producing a genetically superior human race.

    If you could prevent your child from getting a devastating genetic disease, would you do it? Would you select the sex of your child or select for their attractiveness, strength, or intelligence? How far would you go to maximize the possibility of resistance to disease? The genetic engineering of a human child, the production of “designer babies” with desirable phenotypic characteristics, was once a topic restricted to science fiction. This is the case no longer: science fiction is now overlapping into science fact. Many phenotypic choices for offspring are already available, with many more likely to be possible in the not too distant future. Which traits should be selected and how they should be selected are topics of much debate within the worldwide medical community. The ethical and moral line is not always clear or agreed upon, and some fear that modern reproductive technologies could lead to a new form of eugenics.

    Eugenics is the use of information and technology from a variety of sources to improve the genetic makeup of the human race. The goal of creating genetically superior humans was quite prevalent (although controversial) in several countries during the early 20 th century, but fell into disrepute when Nazi Germany developed an extensive eugenics program in the 1930’s and 40’s. As part of their program, the Nazis forcibly sterilized hundreds of thousands of the so-called “unfit” and killed tens of thousands of institutionally disabled people as part of a systematic program to develop a genetically superior race of Germans known as Aryans. Ever since, eugenic ideas have not been as publicly expressed, but there are still those who promote them.

    Efforts have been made in the past to control traits in human children using donated sperm from men with desired traits. In fact, eugenicist Robert Klark Graham established a sperm bank in 1980 that included samples exclusively from donors with high IQs. The “genius” sperm bank failed to capture the public’s imagination and the operation closed in 1999.

    In more recent times, the procedure known as prenatal genetic diagnosis (PGD) has been developed. PGD involves the screening of human embryos as part of the process of in vitro fertilization, during which embryos are conceived and grown outside the mother’s body for some period of time before they are implanted. The term PGD usually refers to both the diagnosis, selection, and the implantation of the selected embryos.

    In the least controversial use of PGD, embryos are tested for the presence of alleles which cause genetic diseases such as sickle cell disease, muscular dystrophy, and hemophilia, in which a single disease-causing allele or pair of alleles has been identified. By excluding embryos containing these alleles from implantation into the mother, the disease is prevented, and the unused embryos are either donated to science or discarded. There are relatively few in the worldwide medical community that question the ethics of this type of procedure, which allows individuals scared to have children because of the alleles they carry to do so successfully. The major limitation to this procedure is its expense. Not usually covered by medical insurance and thus out of reach financially for most couples, only a very small percentage of all live births use such complicated methodologies. Yet, even in cases like these where the ethical issues may seem to be clear-cut, not everyone agrees with the morality of these types of procedures. For example, to those who take the position that human life begins at conception, the discarding of unused embryos, a necessary result of PGD, is unacceptable under any circumstances.

    A murkier ethical situation is found in the selection of a child’s sex, which is easily performed by PGD. Currently, countries such as Great Britain have banned the selection of a child’s sex for reasons other than preventing sex-linked diseases. Other countries allow the procedure for “family balancing”, based on the desire of some parents to have at least one child of each sex. Still others, including the United States, have taken a scattershot approach to regulating these practices, essentially leaving it to the individual practicing physician to decide which practices are acceptable and which are not.

    Even murkier are rare instances of disabled parents, such as those with deafness or dwarfism, who select embryos via PGD to ensure that they share their disability. These parents usually cite many positive aspects of their disabilities and associated culture as reasons for their choice, which they see as their moral right. To others, to purposely cause a disability in a child violates the basic medical principle of Primum non nocere, “first, do no harm.” This procedure, although not illegal in most countries, demonstrates the complexity of ethical issues associated with choosing genetic traits in offspring.

    Where could this process lead? Will this technology become more affordable and how should it be used? With the ability of technology to progress rapidly and unpredictably, a lack of definitive guidelines for the use of reproductive technologies before they arise might make it difficult for legislators to keep pace once they are in fact realized, assuming the process needs any government regulation at all. Other bioethicists argue that we should only deal with technologies that exist now, and not in some uncertain future. They argue that these types of procedures will always be expensive and rare, so the fears of eugenics and “master” races are unfounded and overstated. The debate continues.

    In Summary: Early Embryonic Development

    The early stages of embryonic development begin with fertilization. Der Befruchtungsprozess wird streng kontrolliert, um sicherzustellen, dass nur ein Spermium mit einer Eizelle verschmilzt. Nach der Befruchtung wird die Zygote gespalten, um die Blastula zu bilden. The blastula, which in some species is a hollow ball of cells, undergoes a process called gastrulation, in which the three germ layers form. The ectoderm gives rise to the nervous system and the epidermal skin cells, the mesoderm gives rise to the muscle cells and connective tissue in the body, and the endoderm gives rise to columnar cells and internal organs.


    Verwandte Begriffe aus der Biologie

    • Haploide – Organism with only one copy of each gene in each cell, or gametes with such.
    • Diploid – Two copies of each gene, per cell.
    • PolyploidDominance – Multiple (more than two) copies of each gene per cell.
    • Sister Chromatids – The replicated DNA that exist as a single chromosome until separated in anaphase.

    1. A cell is going through meiosis. The sister chromatids are lined up on the metaphase plate. What phase of meiosis is this?
    A. Metaphase I
    B. Prophase II
    C. Metaphase II

    2. An adult organism has 60 chromosomes or 30 homologous chromosomes. 30 are maternally derived, 30 are paternally derived. How many chromosomes are in each cell after mitosis?
    A. 60 chromosomes, 30 homologs.
    B. 120 chromosomes, 60 homologs.
    C. 30 chromosomes, no homologs.

    3. An adult organism has 60 chromosomes or 30 homologous pairs of chromosomes. 30 are maternally derived, 30 are paternally derived. How many chromosomes are in each cell after meiosis?
    A. 30 chromosomes, no homologous chromosomes.
    B. 60 chromosomes, 30 homologous chromosomes.
    C. 120 chromosomes, 60 homologous chromosomes.


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