18.2: התפתחות ואורגנוגנזה

Last updated
Save as PDF

Page ID: 208949

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

התהליך שבו אורגניזם מתפתח מזיגוטה חד תאית לאורגניזם רב תאי הוא מורכב ומווסת היטב. הרגולציה מתרחשת באמצעות איתות בין תאים ורקמות ותגובות בצורה של ביטוי גנים דיפרנציאלי.

התפתחות עוברית מוקדמת

הפריה היא התהליך שבו גמטות (ביצית וזרע) מתמזגות ליצירת זיגוטה (איור\(\PageIndex{1}\)). כדי להבטיח שלצאצא יש רק קבוצה דיפלואידית שלמה אחת של כרומוזומים, רק זרע אחד חייב להתמזג עם ביצה אחת. אצל יונקים, שכבה הנקראת zona pellucida מגנה על הביצה. בקצה ראשו של תא זרע נמצא מבנה כמו ליזוזום הנקרא אקרוזום, המכיל אנזימים. כאשר זרע נקשר ל- zona pellucida, מתרחשת סדרת אירועים, הנקראים תגובות אקרוזומליות. תגובות אלו, הכוללות אנזימים מהאקרוזום, מאפשרות לקרום פלזמת הזרע להתמזג עם קרום פלזמת הביצית ולאפשר לגרעין הזרע לעבור לביצית. הממברנות הגרעיניות של הביצית והזרע מתפרקות ושני הגרעינים הפלואידים מתמזגים ויוצרים גרעין דיפלואידי או גנום.

מיקרוגרף מראה זרע שראשו נוגע במשטח הביצה. הביצה גדולה בהרבה מהזרע. — **איור\(\PageIndex{1}\):** הפריה היא התהליך שבו זרע וביצית מתמזגים ליצירת זיגוטה. (אשראי: נתוני סרגל קנה מידה מאת מאט ראסל)

כדי להבטיח שלא יותר מזרע אחד מפרה את הביצית, ברגע שהתגובות האקרוזומליות מתרחשות במיקום אחד של קרום הביצית, הביצית משחררת חלבונים במקומות אחרים כדי למנוע מזרע אחר להתמזג עם הביצית.

התפתחותם של אורגניזמים רב-תאיים מתחילה מהזיגוטה החד-תאית הזו, שעוברת חלוקת תאים מהירה, הנקראת מחשוף (איור \(\PageIndex{2}\) א), ליצירת כדור חלול של תאים הנקרא בלסטולה (איור ב). \(\PageIndex{2}\)

חלק א ': איור מראה ביצית מופרית המחולקת לשניים, ארבעה, שמונה, שש עשרה ושלושים ושניים תאים. חלק ב ': מראה כדור חלול של תאים. התאים על פני השטח נקראים בלסטודרם, והמרכז החלול נקרא בלסטוקואל. — **איור\(\PageIndex{2}\):** (א) במהלך המחשוף, הזיגוטה מתחלקת במהירות למספר תאים. (ב) התאים מסדרים את עצמם מחדש ליצירת כדור חלול הנקרא בלסטולה. (קרדיט א: שינוי עבודה על ידי האנטומיה של גריי; קרדיט ב: שינוי עבודתו של פירסון סקוט פורסמן; נתרם לקרן ויקימדיה)

אצל יונקים, הבלסטולה יוצרת את הבלסטוציסט בשלב הבא של ההתפתחות. כאן התאים בבלסטולה מסדרים את עצמם בשתי שכבות: מסת התא הפנימית, ושכבה חיצונית הנקראת טרופובלסט. מסת התא הפנימית תמשיך ליצור את העובר. הטרופובלסט מפריש אנזימים המאפשרים השתלת הבלסטוציסט לרירית הרחם. הטרופובלסט יתרום לשליה ויזן את העובר.

מושג בפעולה

קוד QR המייצג כתובת אתר

בקר בפרויקט העובר האנושי הווירטואלי באתר Endowment for Human Development כדי ללחוץ על אינטראקטיב של שלבי התפתחות העובר, כולל מיקרוגרפים ותמונות תלת-ממדיות מסתובבות.

לאחר מכן התאים בבלסטולה מסדרים את עצמם מחדש במרחב ליצירת שלוש שכבות של תאים. תהליך זה נקרא גסטרולציה. במהלך גסטרולציה, הבלסטולה מתקפלת על עצמה והתאים נודדים ליצירת שלוש שכבות התאים (איור \(\PageIndex{3}\)) in a structure, the gastrula, with a hollow space that will become the digestive tract. Each of the layers of cells is called a germ layer and will differentiate into different organ systems.

האיור מציג סדרה של 3 שלבים ביצירת בלסטולה לגסטרולה. הצעד הראשון הוא כדור חלול של תאים. בשלב השני, חלק אחד מהתאים בכדור החלול מתחיל להיכנס לחלל, כמו כאשר יד נדחפת לבלון. בשלב השלישי, קטע זה נכנס כל הדרך לתוך החלל, ויצר כוס 3 שכבות עם פתח קטן שנקרא blastopore. שלוש שכבות הכוס הן האקטודרם מבחוץ, המזודרם באמצע והאנדודרם מבפנים. — **איור\(\PageIndex{3}\):** גסטרולציה היא התהליך שבו התאים בבלסטולה מסדרים את עצמם מחדש ליצירת שכבות הנבט. (אשראי: שינוי העבודה על ידי אביגיל פיין)

שלוש שכבות הנבט הן האנדודרם, האקטודרם והמזודרם. תאים בכל שכבת נבט מתמיינים לרקמות ואיברים עובריים. האקטודרם מוליד את מערכת העצבים ואת האפידרמיס, בין רקמות אחרות. המזודרם מוליד את תאי השריר ורקמת החיבור בגוף. האנדודרם מוליד את המעיים ואיברים פנימיים רבים.

אורגנוגנזה

גסטרולציה מובילה להיווצרות שלוש שכבות הנבט המולידות במהלך התפתחות נוספת לאיברים השונים בגוף החי. תהליך זה נקרא אורגנוגנזה.

איברים מתפתחים משכבות הנבט בתהליך ההבחנה. במהלך ההתמיינות, תאי הגזע העובריים מבטאים קבוצות ספציפיות של גנים שיקבעו את סוג התא האולטימטיבי שלהם. לדוגמה, חלק מהתאים באקטודרם יבטאו את הגנים הספציפיים לתאי העור. כתוצאה מכך, תאים אלה יקבלו את הצורה והמאפיינים של תאי האפידרמיס. תהליך ההתמיינות מווסת על ידי אותות כימיים ספציפיים למיקום מהסביבה העוברית של התא, שמכניסה מפל אירועים המסדיר את ביטוי הגנים.

סיכום

השלבים המוקדמים של ההתפתחות העוברית מתחילים בהפריה. תהליך ההפריה נשלט היטב על מנת להבטיח שרק זרע אחד מתמזג עם ביצה אחת. לאחר ההפריה, הזיגוטה עוברת מחשוף ליצירת הבלסטולה. הבלסטולה, שבמינים מסוימים היא כדור תאים חלול, עוברת תהליך הנקרא גסטרולציה, שבמהלכו נוצרות שלוש שכבות הנבט. האקטודרם מוליד את מערכת העצבים ותאי העור האפידרמיס, המזודרם מוליד את תאי השריר ורקמת החיבור בגוף, והאנדודרם מוליד את מערכת העיכול ואיברים פנימיים אחרים. אורגנוגנזה היא היווצרות איברים משכבות הנבט. כל שכבת נבט מולידה סוגי רקמות ספציפיים.

רשימת מילים

בלסטוציסט: המבנה שנוצר כאשר תאים בבלסטולה של היונקים נפרדים לשכבה פנימית וחיצונית

גסטרולציה: התהליך שבו הבלסטולה מתקפלת על עצמה ליצירת שלוש שכבות הנבט

מסת תא פנימית: השכבה הפנימית של התאים בבלסטוציסט, שהופכת לעובר

אורגנוגנזה: תהליך היווצרות האיברים במהלך ההתפתחות

טרופובלסט: שכבת התאים החיצונית בבלסטוציסט, מה שמוליד את תרומת העובר לשליה

אזור פלוסידה: שכבת המגן סביב ביצת היונקים

תורמים וייחוסים

Template:ContribOpenStaxConcepts