Biologia dello Sviluppo Completo

Meiosi

Profase 1

Leptotene: Struttura a bouquet.

Zigotene: Si completa l'appaiamento degli omologhi e si forma il complesso sinaptinemale.

Pachitene: Si perde la struttura a bouquet e avviene il crossing-over.

Diplotene: Gli omologhi si separano, ma restano attaccati nei punti in cui è avvenuto il crossing-over. Tali punti sono detti chiasmi.

Metafase 1

I cromosomi si dispongono al centro del fuso.

Anafase 1

Gli omologhi si separano ai lati del fuso.

Telofase 1

Il fuso mitotico si allunga e si ha la citodieresi. Dopo, si avrà la meiosi 2 che segue gli stessi step della mitosi e alla fine si avrà un corredo aploide.

Mitosi

Profase

• Si forma il fuso mitotico.
• I centrioli si dispongono ai due poli opposti.
• I centrioli inducono la formazione dei microtubuli.
• Nel nucleo i filamenti di cromatina iniziano a spiralizzarsi e condensarsi.

Pro-Metafase

• Il nucleo inizia a degradarsi.
• Si completa il fuso mitotico.
• Continua la spiralizzazione della cromatina.
• I microtubuli si agganciano al cinetocore.

Metafase

• Si forma la piastra metafasica.
• I cromosomi sono posti al centro del fuso mitotico.

Anafase

Fase A

• I cromatidi vengono portati verso i centrioli perché i microtubuli si accorciano grazie all'intervento delle dineine.

Fase B

• I microtubuli scorrono l'uno sull'altro grazie all'intervento delle chinesine.
• I microtubuli astrali entrano in contatto con la membrana plasmatica.
• Allungamento del fuso mitotico.

Telofase

• I cromatidi iniziano a dissolversi.
• Vi è l'arrivo di vescicole dal RER che iniziano a riformare il nucleo.

Citodieresi

• Non fa parte della mitosi, ma della fase M.
• Si forma un anello contrattile grazie a microfilamenti di actina e miosina.
• L'anello contrattile forma una strozzatura che si stringe fino alla completa separazione delle due cellule.

Segmentazione e gastrulazione

A causa della presenza di una grande quantità di tuorlo al centro della cellula uovo, si avrà un tipo di segmentazione superficiale. Inizialmente, nelle prime divisioni cellulari, si ha solo divisione nucleare ma non divisione del citoplasma. Si origina perciò un sincizio. Da ricordare è che in seguito alla nona divisione si formano dei nuclei che si porteranno nella posizione posteriore dell'embrione e che successivamente formeranno i gameti. Si tratta delle cellule polari.

Ora, abbiamo quindi nuclei immersi nel citoplasma, il complesso porzione di citoplasma + nucleo è detto energide. Il citoplasma non ha una composizione omogenea, ogni porzione contiene una diversa quantità e tipologia di determinanti citoplasmatici che guideranno le cellule attraverso il passaggio di specificazione e determinazione (le due fasi fanno parte del processo noto come commitment).

Solo nelle ultime fasi della segmentazione, i nuclei si sposteranno dal centro alla periferia e per effetto di anelli contrattili di actina-miosina, avverrà anche la citodieresi. Si avranno cellule contenenti ciascuna la propria porzione di citoplasma.

Gastrulazione

La gastrulazione ha inizio con l'invaginazione delle cellule lungo la linea mediana ventrale dell'embrione che originerà il solco ventrale al cui centro entreranno le cellule del futuro mesoderma e ai due lati le cellule dell'endoderma (al polo posteriore entreranno anche le cellule polari formatesi alla 9 divisione del processo di segmentazione). Poi nella parte anteriore, trasversalmente al solco ventrale, si formerà il solco cefalico che formerà torace e addome e che va a delimitare la futura zona cefalica (procephalon).

Le cellule del mesoderma e quelle ectodermiche poi, per estensione convergente, si muovono in direzione del solco ventrale formando un addensamento di cellule noto come piastra germinativa. Quest'ultima si espanderà in direzione posteriore dell'embrione e avvolgerà attorno alla superficie dorsale dell'embrione. Durante il processo di segmentazione, la piastra germinativa si ritrae lasciando posto ai segmenti posteriori.

Ricordiamo che il tubo neurale, al contrario di quello che avviene nei vertebrati, si forma in posizione pressoché ventrale anziché in posizione dorsale. Come nello zebrafish, a causa dell'elevata quantità di tuorlo, abbiamo una segmentazione di tipo discoidale. Avremo, come in zebrafish, in seguito alle divisioni che avvengono nel blastodisco la formazione del blastoderma.

Struttura del blastoderma

Questo però non sarà direttamente a contatto con il tuorlo, ma ci sarà una cavità subgerminale a separarli. La cavità subgerminale si forma quando le cellule del blastoderma assorbono acqua dall'albume emettendo fuori altre sostanze. Successivamente le cellule profonde della parte centrale del blastoderma si distaccano, lasciando una zona monostratificata che verrà definita area pellucida, mentre la porzione più esterna non presenterà tale situazione e verrà definita area opaca. Tra le due zone vi è un'area marginale. Le cellule superficiali dell'area pellucida daranno origine all'epiblasto (a contrario dello zebrafish esso formerà tutti e tre i foglietti embrionali), mentre per delaminazione si formerà l'ipoblasto primario detto anche "isole di poli-invaginazione".

Successivamente per proliferazione delle cellule della falce del Koller localizzata a livello della Zona Marginale vi sarà l'ingressione di cellule che, unendosi a quelle dell'ipoblasto primario, formeranno l'ipoblasto secondario. Dopo per ispessimento della falce del Koller, si formerà la stria primitiva, tale stria primitiva per espansione convergente attraverserà l'embrione centralmente dalla parte posteriore a quella anteriore andando a definire proprio l'asse antero-posteriore.

La stria primitiva presenta un solco primitivo attraverso cui per embolia entreranno le cellule che andranno a formare il mesoderma (gruppo laterale) e l'endoderma (gruppo mediano), mentre all'estremità anteriore presenta il nodo di Hensen il quale è caratterizzato da una fossetta primitiva attraverso cui migreranno le cellule che andranno a costituire la futura placca pre-cordale e la futura notocorda. Quando la migrazione delle cellule attraverso il nodo di Hensen termina, esso si sposta caudalmente lasciando spazio alla notocorda.

Le cellule epiblastiche superficiali si differenziano in neuroetoderma e ectoderma che verranno coinvolti nei processi di neurulazione.

Focus Gastrulazione

• Nodo di Hensen: notocorda, processo cefalico (prosencefalo e mesencefalo), somiti mediani, mesoderma precordale.
• Stria Primitiva: somiti laterali, cuore, reni, mesoderma extraembrionale.
• Notocorda + Mesoderma precordale = Cordomesoderma
• Somiti: strutture metameriche nella zona antero-posteriore-laterale del tubo neurale che originano le cellule connettivi e muscoli facciali cartilaginee da cui deriveranno muscoli, costole e ossa del torace e del dorso.

La specificazione dei somiti dipende dai geni Hox.

Segmentazione del riccio di mare

Il riccio di mare presenta una segmentazione oloblastica radiale. Abbiamo che le prime due divisioni sono di tipo meridiano ossia aumenta il numero delle cellule, ma resta uguale il numero dei piani di divisione. Alla terza divisione si assiste a una divisione di tipo equatoriale in cui ora le cellule sono disposte su due piani. Alla quarta divisione abbiamo al PA una divisione di tipo meridiana, al PV una divisione equatoriale con formazione di macromeri e micromeri. Alla quinta, i macromeri si dividono meridialmente mentre i micromeri si dividono equatorialmente formando grandi e piccoli micromeri. Alla sesta si ha divisione equatoriale al PA, i macromeri si dividono meridialmente, i piccoli micromeri non si dividono, mentre i grandi micromeri si dividono meridialmente.

In seguito alla fecondazione, la cellula, inizialmente ciliata sia al PA che al PV, presenterà ciglia solo al PA (molto più allungate) mentre al PV si formerà la piastra vegetativa priva di ciglia e la membrana di fecondazione scomparirà in quanto si verifica ispessimento al PV che indica la formazione del blocco lento (per la polispermia). A livello della piastra vegetativa, le cellule perdono affinità per il contenuto della matrice extracellulare e acquistano affinità per il contenuto del blastocele. Infatti le cellule, perderanno affinità per la piastra (dove è presente la ialina) e acquisteranno affinità per la fibronectina e le proteoglicani solfato. Acquisiranno dunque una forma a fiasco e migreranno per ingressione all'interno del blastocele. Origineranno così il mesenchima primario da cui si formeranno le spicole. I segnali responsabili di questo avvenimento sono:

• Fibronectina e Alanina: La quale regola il cambio di affinità.
• Proteoglicani solfato: Fanno muovere le cellule singolarmente e non come aggregati.

Successivamente si ha l'invasione.