Appunti biologia dello sviluppo

Introduzione

Sviluppo

Sviluppo: processo relativamente lento di cambiamento progressivo negli organismi multicellulari. Anche in alcuni organismi unicellulari coloniali ci sono delle modalità di sviluppo concertato.

Fecondazione e zigote

1. Fecondazione cellula uovo: formazione dello zigote, singola cellula, cellula uovo e spermatozoo.

Zigote = data dall’unione di cellula uovo e spermatozoo. Si divide per mitosi per generare tutte le cellule dell’organismo.

Prime divisioni meiotiche dello zigote

2. Prime divisioni meiotiche dello zigote. Processo molto rapido che dà origine a un gran numero di cellule.

In questo stadio le cellule non hanno tempo per trascrivere i geni e produrre materiale mediante il processo di sintesi proteica. Per questo motivo le cellule uovo sono di grandi dimensioni, poiché contengono già grandi quantità di mRNA o proteine nel citoplasma che serviranno all’embrione per sopravvivere nelle prime fasi dello sviluppo.

Inizio della differenziazione

3. Inizio della differenziazione.

Le cellule germinali sono le prime ad iniziare il differenziamento ma le ultime a terminarlo: creazione dei gameti in forma quasi matura, che si completerà quando l’organismo avrà raggiunto la maturità sessuale.

Embriologia = studio dello sviluppo a partire dalla fase di fecondazione fino alla nascita.

La biologia dello sviluppo studia lo sviluppo embrionario e lo sviluppo in età adulta (dopo la nascita). Es. nelle rane lo sviluppo continua con la metamorfosi del girino. Anche nello sviluppo del cervello continua dopo la nascita per diversi anni.

Differenziazione

Il processo di differenziazione è possibile perché ogni cellula contiene la stessa informazione genetica.

Approccio anatomico

Embriologia comparata → Studia come cambia l’anatomia durante lo sviluppo dei diversi organismi.

Tipi di riproduzione

• Oviparità = le femmine depongono le uova fecondate – l’incubazione termina al di fuori dell’organismo materno. [anfibi, rettili, uccelli, monotremi e Invertebrati]
• Viviparità = lo sviluppo embrionale avviene all’interno dell’organismo materno. [mammiferi placentati]
• Ovoviviparità = le uova sono incubate e si schiudono nell’organismo materno (assenza di relazione nutritiva) [squali, alcuni rettili e invertebrati]

Sviluppo embrionale = incubazione.

Tipi di segmentazione

Processo in cui l'ovulo fecondato subisce una serie di divisioni mitotiche che portano alla divisione in cellule chiamate blastomeri.

La quantità di tuorlo (deutoplasma) determina il tipo di segmentazione:

• Oloblastica: la cellula uovo intera è divisa in due cellule più piccole - il citoplasma si dimezza completamente formando altri due blastomeri. [uova oligolecitiche e mesolecitiche]
• Meroblastica: solo una parte della cellula uovo è destinata a diventare embrione (blastoderma), mentre l’altra porzione serve come nutriente (vitello) – divisione parziale in due blastomeri (merociti) che condividono solo il citoplasma (e non il nucleo/materiale genetico). [uova telolecitiche e centrolecitiche]

Preformismo - nel germe (uovo/spermatozoo) si trova già costruito in miniatura, con tutte le sue parti, quello che sarà l’organismo adulto.

Epigenesi – l’embrione si sviluppa gradualmente: a partire da un germe indifferenziato si formano le parti nuove dell’organismo adulto che differiscono per morfologia e struttura.

• Teoria di Wolff: le regioni embrionali si sviluppano a partire da tessuto che non sarà presente nell’adulto. Il cuore e i vasi sanguigni sono presenti dal principio della crescita embrionale. Il tubo intestinale si origina per ripiegamento di un tessuto piano.
• Teoria Kant e Blumenbach: Bildungstrieb è una “forza di sviluppo” che viene ereditata dalle cellule germinali e permette la crescita dell'embrione. Le istruzioni per formare l’organismo adulto sono già presenti nella cellula uovo.

Foglietti embrionali

Pander, von Baer, Rathke: prima differenziazione dell’embrione nei diversi strati cellulari (da cui si svilupperanno tessuti e organi).

1. Ectoderma – strato esterno: epidermide, pelle, sistema nervoso (neurolazione).
2. Endoderma – strato interno: epitelio, app. respiratorio, app. digerente, ghiandole (fegato e pancreas), vescica e uretra.
3. Mesoderma – intermedio: sangue, cuore, gonadi, reni, ossa, muscoli, tessuto connettivo.

Gli embrioni triploblastici presentano i tre strati, mentre quelli diploblastici mancano di mesoderma [porifere, cnidari, ctenofori].

Gli archi faringei dei vertebrati, nei pesci si convertono nell’apparato branchiale, mentre nei mammiferi danno origine alla mandibola e alle orecchie.

Anche se programmati per avere destini diversi, tutti i foglietti germinali si influenzano l’un l’altro in modo da raggiungere insieme un appropriato livello di sviluppo. Questo tipo di influenza si chiama induzione (Pander).

Notocorda

La notocorda è la struttura assile dell’embrione.

• Si origina dalla parte dorsale del mesoderma.
• Nell’individuo adulto rimane come dischi intervertebrali.
• Separa l’embrione in due metà (Sx e Dx); in polo anteriore e posteriore.
• Indirizza la parte ventrale dell’ectoderma a convertirsi in sistema nervoso.

Leggi di von Baer

1. Le caratteristiche generali di un vasto gruppo di animali appaiono prima nello sviluppo delle particolarità specializzate di un gruppo più piccolo. Tutti i vertebrati, poco dopo la gastrulazione, si somigliano; successivamente si sviluppano le caratteristiche della classe, poi ordine e infine specie.
2. Caratteri meno generali si sviluppano a partire dai più generali, finché all’ultimo momento appaiono le caratteristiche più specializzate. Tutti i vertebrati inizialmente