18.2: Desenvolvimento e Organogênese
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O processo pelo qual um organismo se desenvolve de um zigoto unicelular para um organismo multicelular é complexo e bem regulado. A regulação ocorre por meio da sinalização entre células e tecidos e respostas na forma de expressão gênica diferencial.
Desenvolvimento embrionário precoce
A fertilização é o processo no qual os gametas (um óvulo e um espermatozóide) se fundem para formar um zigoto (Figura\(\PageIndex{1}\)). Para garantir que a prole tenha apenas um conjunto diploide completo de cromossomos, apenas um espermatozóide deve se fundir com um óvulo. Em mamíferos, uma camada chamada zona pelúcida protege o ovo. Na ponta da cabeça de um espermatozóide está uma estrutura semelhante a um lisossoma chamado acrossoma, que contém enzimas. Quando um espermatozóide se liga à zona pelúcida, ocorre uma série de eventos, chamados de reações acrossômicas. Essas reações, envolvendo enzimas do acrossoma, permitem que a membrana plasmática do espermatozóide se funda com a membrana plasmática do óvulo e permitem que o núcleo do espermatozóide se transfira para o óvulo. As membranas nucleares do óvulo e do espermatozóide se quebram e os dois núcleos haplóides se fundem para formar um núcleo ou genoma diploide.
Para garantir que não mais do que um espermatozóide fertilize o óvulo, uma vez que as reações acrossômicas ocorrem em um local da membrana do óvulo, o óvulo libera proteínas em outros locais para evitar que outros espermatozoides se fundam com o óvulo.
O desenvolvimento de organismos multicelulares começa a partir desse zigoto unicelular, que sofre\(\PageIndex{2}\) uma rápida divisão celular, chamada clivagem (Figura a), para formar uma bola oca de células chamada blástula (Figura\(\PageIndex{2}\) b).
Nos mamíferos, a blástula forma o blastocisto no próximo estágio de desenvolvimento. Aqui, as células da blástula se organizam em duas camadas: a massa celular interna e uma camada externa chamada trofoblasto. A massa celular interna formará o embrião. O trofoblasto secreta enzimas que permitem a implantação do blastocisto no endométrio do útero. O trofoblasto contribuirá para a placenta e nutrirá o embrião.
CONCEITO EM AÇÃO
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As células da blástula então se reorganizam espacialmente para formar três camadas de células. Esse processo é chamado de gastrulação. Durante a gastrulação, a blástula se dobra sobre si mesma e as células migram para formar as três camadas de células (Figura\(\PageIndex{3}\)) 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.
As três camadas germinativas são o endoderma, o ectoderma e o mesoderma. As células em cada camada germinativa se diferenciam em tecidos e órgãos embrionários. O ectoderma dá origem ao sistema nervoso e à epiderme, entre outros tecidos. O mesoderma dá origem às células musculares e ao tecido conjuntivo do corpo. O endoderma dá origem ao intestino e a muitos órgãos internos.
Organogênese
A gastrulação leva à formação das três camadas germinativas que, durante o desenvolvimento posterior, dão origem aos diferentes órgãos do corpo animal. Esse processo é chamado de organogênese.
Os órgãos se desenvolvem a partir das camadas germinativas por meio do processo de diferenciação. Durante a diferenciação, as células-tronco embrionárias expressam conjuntos específicos de genes que determinarão seu tipo final de célula. Por exemplo, algumas células do ectoderma expressam os genes específicos das células da pele. Como resultado, essas células assumirão a forma e as características das células epidérmicas. O processo de diferenciação é regulado por sinais químicos específicos de localização do ambiente embrionário da célula que desencadeiam uma cascata de eventos que regula a expressão gênica.
Resumo
Os estágios iniciais do desenvolvimento embrionário começam com a fertilização. O processo de fertilização é rigidamente controlado para garantir que apenas um espermatozóide se funda com um óvulo. Após a fertilização, o zigoto sofre clivagem para formar a blástula. A blástula, que em algumas espécies é uma bola oca de células, passa por um processo chamado gastrulação, durante o qual as três camadas germinativas se formam. O ectoderma dá origem ao sistema nervoso e às células epidérmicas da pele, o mesoderma dá origem às células musculares e ao tecido conjuntivo do corpo e o endoderma dá origem ao sistema digestivo e outros órgãos internos. A organogênese é a formação de órgãos a partir das camadas germinativas. Cada camada germinativa dá origem a tipos específicos de tecidos.
Glossário
- blastocisto
- a estrutura formada quando as células da blástula de mamíferos se separam em uma camada interna e externa
- gastrulação
- o processo no qual a blástula se dobra sobre si mesma para formar as três camadas germinativas
- massa celular interna
- a camada interna de células do blastocisto, que se torna o embrião
- organogênese
- o processo de formação de órgãos durante o desenvolvimento
- trofoblasto
- a camada externa de células do blastocisto, que dá origem à contribuição do embrião para a placenta
- zona pelúcida
- a camada protetora ao redor do ovo de mamífero