Dezvoltare embrionară
Dezvoltarea embrionară sau embriogeneza este procesul prin care embrionul se formează și se dezvoltă. Mecanismele moleculare prin care se succed diferitele faze embrionare fac obiectul studiului biologiei dezvoltării și variază de la specie la specie.
Embriogeneza este un proces care are loc atât la animale, cât și la plante .
Etapele dezvoltării embrionare a vertebratelor
Fertilizare
Dezvoltarea embrionară începe cu fertilizarea celulei ovule haploide de către un spermatozoid care este și haploid. Din aproximativ 300 de milioane de spermatozoizi umani ejaculați în timpul coitusului , doar aproximativ 200 ajung în oviduct . De aici, spermatozoizii trebuie să treacă câteva straturi de celule granulare , să se atașeze și să traverseze zona pelucidă și să-și contopească propria membrană celulară cu cea a celulei ouă. Niciuna dintre aceste sarcini nu poate fi realizată de un singur spermă, dar este nevoie de molecule din uter și ovar pentru a îndeplini aceste sarcini [1] .
Prezența enzimei hialuronidază legată de membrana celulară anterioară a spermatozoizilor o ajută să traverseze matricea matricei extracelulare care înconjoară celulele granulare. Acțiunea enzimei digeră acidul hialuronic care alcătuiește matricea extracelulară și îi permite să ocolească aceste celule. În apropierea celulei ovule, spermatozoizii se atașează la zona pelucidă printr-un mecanism complex care implică numeroase proteine de membrană. Activarea acestor proteine induce o cascadă de evenimente intracelulare în spermatozoizi, care culminează cu exocitoza veziculei acrosomale . Întregul proces se numește reacție acrosomică [1] .
Conținutul enzimatic al veziculei curge apoi către zona pellucidă și începe să o digere, pentru a trece spermatozoizii către celula ouă și pentru a promova fuziunea celulară. Mecanismele moleculare responsabile de procesul de fuziune a celor două membrane plasmatice nu sunt pe deplin clare, deși a fost descoperită existența a două proteine necesare procesului: Izumo și CD9 [1] . Izumo este o proteină transmembranară a spermei, în timp ce CD9 este localizat pe celula de ou.
Fuziunea membranelor activează celula ouă, determinând creșterea concentrației de calciu din citosol . Această creștere a cationilor este responsabilă de depolarizarea membranei plasmatice, care îi alungă pe ceilalți spermatozoizi. Toate acestea servesc la prevenirea evenimentelor polispermice (fertilizări multiple de către spermatozoizi diferiți). Un al doilea proces care previne polispermia și are loc la câteva secunde după fertilizare se numește reacție corticală și constă într-o schimbare structurală în zona pelucidă, astfel încât alți spermatozoizi să nu o poată traversa.
Fertilizarea se termină cu fuziunea materialului genetic al spermatozoizilor cu cel al celulei ouă. Noua celulă care își are originea se numește zigot și este o celulă diploidă care posedă toate informațiile genetice necesare dezvoltării unui întreg organism funcțional. Morfologia zigotului va depinde în principal de forma celulei de ou, deoarece spermatozoizii îi aduc acestuia din urmă doar materialul genetic conținut în nucleul său [2] și centrioli.
Segmentare
Procesul care aduce zigotul către multicelularitate se numește segmentare [2] . Diviziunile mitotice consecvente fără creștere, adică fără fazele G 1 și G 2 , conduc zigotul să se împartă (segmentează) în 2 celule fiice numite blastomere , apoi în 4, 8, 16 și așa mai departe. Diviziunile pot fi:
- Oloblastic (total), care apare la acele organisme al căror ou are puțină gălbenuș și hrana este asigurată de mamă;
- Meroblastic (parțial), care apare în schimb la acele organisme al căror ou este foarte mare și bogat în gălbenuș.
| Diviziuni holoblastice | Diviziuni meroblastice |
|---|---|
Când aglomeratul ajunge la 16 celule se numește Morula .
Formarea blastulei
După ce a șaptea divizie a produs 128 de celule, embrionul se numește Blastula . În acest stadiu, embrionul este compus dintr-o suprafață sferică numită blastoderm și o cavitate umplută cu gălbenuș numită blastocel .
Mamiferele din această etapă formează o structură numită blastocist , caracterizată printr-o masă internă de celule care este distinctă de blastula din jur. La șoarece, celulele germinale primordiale apar dintr-un strat de celule din masa celulară internă a blastocistului ( epiblastul ) ca urmare a reprogramării extinse a întregului genom. Reprogramarea implică demetilarea globală a ADN-ului și are ca rezultat totipotența celulară.
Gastrulare
Procesul care duce blastula la un embrion triblastic, adică cu 3 foi embrionare , se numește gastrulație . Blastula se transformă, ridică suprafața cea mai exterioară ( ectoderm ) pentru a forma o punte, creasta neuronală , care se închide pentru a forma tubul neural . Aceasta este prima schiță care se va dezvolta apoi în coloana vertebrală și în măduva spinării care o străbate. Blastula invaginează o porțiune din ectoderm (care va deveni apoi gura ) până când o conectează la o altă porțiune invaginată ( anusul ) și de fapt formând un tub continuu care se va dezvolta apoi în timpul organogenezei în tractul digestiv . Întregul tract digestiv este acoperit de endoderm . În cele din urmă, mezodermul formează sistemul cardiovascular și conturul inimii .
Blastula, odată ce acest proces este terminat, se numește Gastrula.
Somitogeneza
Somitogeneza este procesul prin care sunt produși somite (segmente primitive). Aceste blocuri de țesuturi segmentate diferă în mușchiul scheletului, vertebrele și dermul tuturor vertebratelor.
Somitogeneza începe cu formarea somitomerilor care marchează viitoarele somite în mezoderm. Mezodermul presomitic dă naștere la perechi succesive de somite, de aspect identic, care diferă în aceleași tipuri de celule, dar structurile formate de celule variază în funcție de partea antero-posterioară (de exemplu, vertebrele toracice au coaste, vertebrele lombare nu). Somiții au valori poziționale unice de-a lungul acestei axe și se crede că acestea sunt specificate de genele homeotice ale lui Hox.
Spre sfârșitul celei de-a doua săptămâni după fertilizare, începe segmentarea transversală a mezodermului paraxial, care este transformată într-o serie de mase bine definite, mai mult sau mai puțin cubice, cunoscute și sub numele de somite, care ocupă întreaga lungime a trunchiului pe ambele laturile.de linia mediană din regiunea occipitală a capului. Fiecare segment conține o cavitate centrală care, totuși, este umplută în curând cu celule unghiulare în formă de fus. Somiții se află imediat sub ectoderm pe aspectul lateral al tubului neural și notocord și sunt conectați la mezodermul lateral prin masa celulară intermediară. Cele ale trunchiului pot fi aranjate în următoarele grupuri, și anume: cervical 8, toracic 12, lombar 5, sacral 5 și coccigian 5 până la 8. Cele din regiunea occipitală a capului sunt în general descrise ca patru. . La mamifere, somitele capului pot fi recunoscute doar în regiunea occipitală, dar un studiu al vertebratelor inferioare sugerează că acestea sunt prezente și în partea anterioară a capului și că un total de nouă segmente sunt reprezentate în regiunea cefalică.
Organogeneza
La un moment dat, după definirea diferitelor straturi germinale, începe organogeneza. Prima etapă la vertebrate se numește neurulare, unde placa neurală se pliază pentru a forma tubul neural. Alte organe sau structuri comune care apar în acest moment includ inima și somiții (de asemenea, de mai sus), dar de acum înainte embriogeneza nu urmează un model comun între diferiții taxoni din regnul animal.
La majoritatea animalelor, organogeneza, împreună cu morfogeneza, are ca rezultat o larvă. Eclozarea larvei, care trebuie să fie supusă metamorfozei, marchează sfârșitul dezvoltării embrionare.
Notă
- ^ a b c Biologia moleculară a celulei , pp. 1345-1352, ISBN 9788808064516 .
- ^ a b Manual of Comparative Anatomy , pp. 25-28, ISBN 9788879595506 .
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre embriogeneză
| Controlul autorității | LCCN (EN) sh85042722 · GND (DE) 4070792-1 |
|---|
