Tierische Entwicklung

Tierische Entwicklung… Campbell 7e liest – c46 p973-978; c47 p987-1010
Campbell 8e liest – c46 p1008-1009;c47 p1021-1036
Embryologie – Studium der Entwicklung des Embryos
5 Hauptstadien…
1. Gametogenese – Gametenproduktion -(d.h., MEIOSIS)
Spermatogenese*- im Samenleiter*-Tubulus
Spermatozyten — Meiose 1 & 2 –>Samenzellen
gekennzeichnet durch „Zelldifferenzierung“
Oogenese*- im Eierstock* (Abb.)
alle 28d FSH (der Hypophyse) stimuliert schlafenden Follikel
Oozyten — Meiose–> produzieren 2. Eizelle & Polkörper
LH (Hypophyse) löst Eisprung aus
gekennzeichnet durch „Zellwachstum – Vergrößerung“

2. Befruchtung – Vereinigung von Spermium & Eizelle –> 2n Zygote…
Teile eines Spermiums* – Akrosom, Kopf, Mito, & Axonem (Geißel) Zeichnung* &SEM
Spermium muss eindringen…… 1) äußere, schützende, gallertartige Hülle der Eizelle,
2) Vitellinschicht… (Glykoproteine), &
Foto* vonLennart Nilsson 3) Plasmamembran der Eizelle
durch AKROSOME REAKTION… erfordert Spezifität – (invert)*, (Säugetiere)*,
Monospermie: Verschmelzung eines einzelnen Spermien- und Eikerns.
Verhinderung der Polyspermie:
Plasmamembran &Vitellinschicht wird depolarisiert;
Ca++ wird aus dem E.R. der Eizelle freigesetzt und eine Welle von Ca* schwappt über die Eizelle;
hohes Ca führt zu kortikaler Reaktion (= Perivitellinraum)
nach der Befruchtung verfestigt sich die Eizelle und trennt sich…. Bildung der Befruchtungsmembran*
hohes Ca führt auch zur Aktivierung der Eizelle = Zellatmung & Proteinsynthese
Zeitplan der Ereignisse*

3. Spaltung* – schnelle Abfolge von Zellteilungen… ohne Zellwachstum
– keine Größenzunahme, nur eine Zunahme der Zellzahl
(Lichtmikroskop Bilder-1* – Bilder-2 Video* & REM-Frosch)
bildet hohle Kugel aus Zellen, genannt BLASTULA Embryo oder Blastozyste*,
mit innerer Flüssigkeitshöhle wird genannt… Blastocoel
Allgemeines Muster* Bilder Seeigel-Spaltung zur Blastula Embryo*
hängt Frosch* &Bilder Frosch-Spaltung*
auf Dotter Küken* &Bilder Küken-Spaltung*
Tierpol* – Teil des Embryos, der primäre Gewebe beherbergt
vegetaler Pol* – Teil des Embryos, der „Dotter“ enthält – der die Achsen bildet

3 Tage alter menschlicher Embryo (8-Zellen-Stadium)
Manipulation des menschlichen Blastula-Embryos
Sumanas, Inc. Animation – Menschliche embryonale Stammzellen

Embryogenese & Keimzellschichten

4. Gastrulation – Periode von Zellwanderungen um die Blastopore (ein Organizer),
die den Embryo von einem hohlen Zellknäuel in
ein dreischichtiges Stadium namens Gastrula-Embryo* &Pic
(invert*) &(Frosch*) &(Küken*)
bildet 3 primäre Keimzellschichten:
Ektoderm – äußere Epidermisschichten von Organen, Haut –> Epithel & Nerven
Endoderm – Gewebe des Verdauungstraktes –> Darm &endokrine Drüsen
Mesoderm – füllt den Zwischenraum aus –> Notochord, Muskel-&Bindegewebe
aus den 3 embryonalen Keimschichten der Wirbeltiere*
Gastrulation verwischt das Blastocoel – bildet eine neue
Höhle, Archenteron genannt – mutmaßliche Verdauungshöhle
► Zeitraum, in dem neue diploide Gene des Embryos aktiv werden

5. Organogenese …. Organbildung durch – organisierende Zentren*
Zellgruppen, die das Schicksal anderer Zellen steuern (organisieren)
ex: Neuralisation* beim Frosch – Bildung des Nervensystems über das Neuralrohr
Neuralplatte (Ektoderm) – flache Gewebeoberfläche, die
über zytoskelettale Elemente zu Röhren wandern*
Neuralrohr*= Gehirn &Rückenmark
Notochord (Mesoderm) bilden Knorpel-wie Rückgrat
► fast alle Organe bilden sich aus flachen Platten zu Röhren –> 3D-Form
nachfolgend segmentierte Entwicklung über Somiten – Somiten*
Menschliche Entwicklung: 6 Wochen* – 20 Wochen*
Film über die Entwicklung des Menschen (Dias von der Befruchtung bis zum Fötus)
von Robert J. Huskey, von der University of Virginia
Fisch, Küken, Schwein, &Entwicklungsfilme des menschlichen Embryos (WGBH-Nova)
die 23 Stadien der menschlichen Entwicklung (Visible embryo & NIH)
der mehrdimensionale menschliche Embryo – U of Michigan

Einige wichtige Unterschiede: Vergleich der Entwicklung von Tieren und Pflanzen….
große Unterschiede treten in den Mechanismen der
MORPHOGENEIS auf: die Entwicklungsmechanismen, die
GESTALT/FORM und ORGANISATION (Körperplan)
ZELLDIFFERENZIERUNG : Prozesse, durch die Zellen in Struktur und Funktion
spezialisiert werden
bei Tieren: Zellwanderungen – wo Zellen neue Formen durch Wanderung
schaffen und Platten &Röhren bilden Abb. 21.4a
& Embryonalinduktion – wo eine Gruppe von Zellen die Entwicklung einer
benachbarten Gruppe von Zellen beeinflusst z.B.: Linseninduktion im Auge
bei Pflanzen: Zytokinese & Ebene der Zellteilung* Abb. 21.4b

Genetische Grundlage der Entwicklung – ist differentielle Genaktivität
Zellen werden strukturell, funktionell, & biochemisch unterschiedlich
durch die Expression verschiedener Gene zu verschiedenen Zeitpunkten in der Entwicklung
1. muss zeigen, dass alle Zellen eines Organismus ein vollständiges genetisches Komplement enthalten
d.h., die Differenzierung verläuft nicht durch den Verlust von Genen mit der Zeit
Genomische Äquivalenz: alle Zellen enthalten dieselben Gene: Kerntransplantationsexperimente –
1. F.C. Steward (1950) züchtet mit Hilfe von Karotten* eine ganze Pflanze aus einer einzigen Zelle
2. Briggs & King (1952) & J.B. Gurdon (1974) demonstriert es mit Infrogs*
3. John Wilmut (1997) klontDolly – Klonen*
Stammzellen: unspezialisierte Zellen (in Form &), die sich unbegrenzt vermehren können
unter geeigneten Bedingungen –> differenzieren sie sich in einen oder mehrere Zelltypen
befruchtete Eizellen sind totipotent (= alle) embryonale Stammzellen
vs. adulte Stammzellen (pluripotent = viele, aber nicht alle) – Stammzellen*
Transkriptionelle Regulation: führt zur Expression gewebespezifischer Proteine – Abb. 18.10*
Schlüsselbegriffe*