Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

18.2: Розвиток та органогенез

  • Page ID
    532
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Процес, за допомогою якого організм розвивається з одноклітинної зиготи в багатоклітинний організм, складний і добре відрегульований. Регуляція відбувається через сигналізацію між клітинами та тканинами та відповіді у вигляді диференціальної експресії генів.

    Ранній ембріональний розвиток

    Запліднення - це процес, при якому гамети (яйцеклітина і сперматозоїд) зливаються з утворенням зиготи (рис. \(\PageIndex{1}\)). Щоб у потомства був тільки один повний диплоїдний набір хромосом, тільки один сперматозоїд повинен зростися з однією яйцеклітиною. У ссавців шар, який називається зона пеллюцида, захищає яйце. На кінчику головки сперматозоїда розташована структура, подібна лізосомі, яка називається акросома, яка містить ферменти. Коли сперма зв'язується з зоною pellucida, відбувається низка подій, які називаються акросомальними реакціями. Ці реакції, за участю ферментів з акросоми, дозволяють плазматичній мембрані сперми зливатися з плазматичною мембраною яйцеклітини і дозволяють ядру сперми перенестися в яйцеклітину. Ядерні мембрани яйцеклітини та сперми руйнуються, а два гаплоїдних ядра зливаються, утворюючи диплоїдне ядро або геном.

    Мікрофотографія показує сперматозоїд, головка якого торкається поверхні яйцеклітини. Яйцеклітина набагато більше сперматозоїда.
    Малюнок \(\PageIndex{1}\): Запліднення - це процес, при якому сперма та яйцеклітина зливаються, утворюючи зиготу. (кредит: дані шкали від Метта Рассела)

    Щоб забезпечити запліднення яйцеклітини не більше одного сперматозоїда, як тільки акросомальні реакції відбуваються в одному місці оболонки яйцеклітини, яйцеклітина вивільняє білки в інших місцях, щоб запобігти злиттю інших сперматозоїдів з яйцеклітиною.

    Розвиток багатоклітинних організмів починається з цієї одноклітинної зиготи, яка піддається швидкому поділу клітин, званому розщепленням (рис. \(\PageIndex{2}\)А), з утворенням порожнистої кулі клітин, званих бластулою (рис. \(\PageIndex{2}\)Б).

    Частина а: ілюстрація показує запліднену яйцеклітину, розділену на дві, чотири, вісім, шістнадцять і тридцять дві клітини. Частина b: показує порожнисту кульку з клітин. Клітини на поверхні називаються бластодермою, а порожнистий центр - бластокоель.
    Малюнок \(\PageIndex{2}\): (а) Під час розщеплення зигота швидко ділиться на множинні клітини. (b) Клітини переставляються, утворюючи порожнисту кульку, звану бластулою. (кредит a: модифікація роботи Анатомії Грея; кредит b: модифікація роботи Пірсона Скотта Форесмана; пожертвувано Фонду Вікімедіа)

    У ссавців бластула утворює бластоцисту на наступній стадії розвитку. Тут клітини в бластулі розташовуються в два шари: внутрішня клітинна маса, і зовнішній шар, який називається трофобластом. Внутрішня клітинна маса піде на формування ембріона. Трофобласт виділяє ферменти, що дозволяють імплантувати бластоцисту в ендометрій матки. Трофобласт буде сприяти відходженню плаценти і живити ембріон.

    ПОНЯТТЯ В ДІЇ

    QR-код, що представляє URL-адресу

    Відвідайте проект «Віртуальний ембріон людини» на сайті Endowment for Human Development, щоб перейти на інтерактивні етапи розвитку ембріона, включаючи мікрофотографії та обертові 3-D зображення.

    Клітини в бластулі потім переставляються просторово, утворюючи три шари клітин. Цей процес називається гаструляцией. Під час гаструляції бластула складається на собі і клітини мігрують, утворюючи три шари клітин (малюнок \(\PageIndex{3}\)) у структурі, гаструла, з порожнистим простором, який стане травним трактом. Кожен з шарів клітин називається зародковим шаром і буде диференціюватися в різні системи органів.

    Ілюстрація показує серію з 3 кроків у формуванні бластули до гаструли. Перший крок - порожнистий куля з клітин. На другому етапі одна секція осередків в порожнистому кулі починає відступати в порожнину, як при натисканні руки в повітряну кульку. На третьому кроці ця секція має відступ до упору, утворюючи шарувату чашку 3 з невеликим отвором, званим бластопором. Три шари чашки - ектодерма зовні, мезодерма посередині, а ентодерма - зсередини.
    Малюнок \(\PageIndex{3}\): Гаструляція - це процес, при якому клітини в бластулі переставляються, утворюючи зародкові шари. (кредит: модифікація роботи Ебігейл Пін)

    Три зародкові шари - це ентодерма, ектодерма та мезодерма. Клітини в кожному зародковому шарі диференціюються на тканини і ембріональні органи. Ектодерма породжує нервову систему та епідерміс, серед інших тканин. Мезодерма дає початок м'язових клітин і сполучної тканини в організмі. Ентодерма дає початок кишечнику і багатьом внутрішнім органам.

    Органогенез

    Гаструляція призводить до утворення трьох зародкових шарів, які породжують під час подальшого розвитку різні органи в організмі тварини. Цей процес називається органогенезом.

    Органи розвиваються з зародкових шарів через процес диференціації. Під час диференціації ембріональні стовбурові клітини експресують специфічні набори генів, які визначатимуть їх кінцевий тип клітин. Наприклад, деякі клітини в ектодермі будуть виражати гени, специфічні для клітин шкіри. В результаті ці клітини приймуть форму і характеристики клітин епідермісу. Процес диференціювання регулюється специфічними для місця розташування хімічними сигналами з ембріонального середовища клітини, що створює каскад подій, що регулює експресію генів.

    Резюме

    Ранні стадії ембріонального розвитку починаються з запліднення. Процес запліднення жорстко контролюється для того, щоб тільки один сперматозоїд злився з однією яйцеклітиною. Після запліднення зигота піддається розщепленню з утворенням бластули. Бластула, яка у деяких видів є порожнистим кулькою клітин, піддається процесу, званому гаструляцією, під час якого утворюються три зародкові шари. Ектодерма дає початок нервовій системі і клітинам шкіри епідермісу, мезодерма дає початок м'язовим клітинам і сполучної тканини в організмі, а ентодерма дає початок травній системі та іншим внутрішнім органам. Органогенез - це утворення органів з зародкових шарів. Кожен зародковий шар породжує певні типи тканин.

    Глосарій

    бластоциста
    структура формується, коли клітини в бластулі ссавців розділені на внутрішній і зовнішній шар
    гаструляція
    процес, в якому бластула складки над собою, щоб сформувати три шари зародка
    внутрішня клітинна маса
    внутрішній шар клітин в бластоцисти, який стає зародком
    органогенез
    процес формування органу під час розвитку
    трофобласт
    зовнішній шар клітин бластоцисти, що породжує внесок ембріона в плаценту
    Пелюціда зона
    захисний шар навколо яйцеклітини ссавців

    Дописувачі та атрибуції