Organogenéza zvierat a rastlín a ich vlastnosti

organogenézy, vo vývojovej biológii je to štádium zmien, kde sa tri vrstvy, ktoré tvoria embryo, transformujú do radu orgánov, ktoré nájdeme u plne rozvinutých jedincov..

Proces organogenézy, ktorý sa dočasne nachádza vo vývoji embrya, začína na konci gastrulácie a pokračuje až do narodenia organizmu. Každá zárodočná vrstva embrya sa líši v špecifických orgánoch a systémoch.

U cicavcov vzniká ektoderm externými epiteliálnymi štruktúrami a nervovými orgánmi. Mezoderm na notochord, dutiny, orgány obehového systému, svalov, časť kostry a urogenitálny systém. Nakoniec endoderm produkuje epitel dýchacieho traktu, hltanu, pečene, pankreasu, výstelky močového mechúra a hladkého svalstva..

Ako môžeme vyvodiť, ide o jemne regulovaný proces, v ktorom počiatočné bunky prechádzajú špecifickou diferenciáciou, kde sú exprimované špecifické gény. Tento proces je sprevádzaný kaskádami bunkovej signalizácie, kde stimuly, ktoré modulujú bunkovú identitu, pozostávajú z vonkajších aj vnútorných molekúl.

V rastlinách prebieha proces organogenézy až do smrti organizmu. Všeobecne zelenina produkuje orgány po celý život - napríklad listy, stonky a kvety. Tento jav je riadený rastlinnými hormónmi, ich koncentráciou a vzťahom medzi nimi.

index

• 1 Čo je organogenéza?
• 2 Organogenéza u zvierat
  • 2.1 Embryonálne vrstvy
  • 2.2 Ako sa tvoria orgány?
  • 2.3 Ectoderm
  • 2.4 Endoderm
  • 2.5 Mesoderm
  • 2.6 Migrácia buniek počas organogenézy
• 3 Organogenéza v rastlinách
  • 3.1 Úloha fytohormónov
• 4 Odkazy

Čo je organogenéza?

Jednou z najvýraznejších udalostí v biológii organizmov je rýchla transformácia malej oplodnenej bunky na jedinca, ktorý sa skladá z viacerých komplexných štruktúr..

Táto bunka sa začína deliť a dosahuje bod, v ktorom môžeme rozlíšiť zárodočné vrstvy. Tvorba orgánov nastáva v procese nazývanom organogenéza a prebieha po segmentácii a gastrulácii (iné štádiá embryonálneho vývoja)..

Každé primárne tkanivo, ktoré sa vytvorilo počas gastrulácie, sa líši v špecifických štruktúrach počas organogenézy. U stavovcov je tento proces veľmi homogénny.

Organogenéza je užitočná na stanovenie veku embryí s použitím identifikácie štádia vývoja každej štruktúry.

Organogenéza u zvierat

Embryonálne vrstvy

Počas vývoja organizmov sú generované embryonálne alebo zárodočné vrstvy (nie zamieňať sa so zárodočnými bunkami, to sú vajíčka a spermie), štruktúry, ktoré spôsobia vznik orgánov. Skupina mnohobunkových zvierat má dve zárodočné vrstvy - endodermu a ektodermu - a nazývajú sa diploblastmi..

Do tejto skupiny patria sasanky a iné zvieratá. Ďalšia skupina má tri vrstvy, ktoré sú uvedené vyššie, a tretinu, ktorá sa nachádza medzi nimi: mezoderm. Táto skupina je známa ako triploblast. Všimnite si, že neexistuje žiadny biologický termín, ktorý by sa vzťahoval na zvieratá s jednou zárodočnou vrstvou.

Akonáhle sa vytvoria tri vrstvy v embryu, začne sa proces organogenézy. Niektoré špecifické orgány a štruktúry sú odvodené od špecifickej vrstvy, hoci nie je divné, že nejaká forma z dvoch zárodočných vrstiev. V skutočnosti neexistujú žiadne orgánové systémy, ktoré pochádzajú z jednej zárodočnej vrstvy.

Je dôležité poznamenať, že nie je to vrstva, ktorá sama o sebe rozhoduje o osude štruktúry a procese diferenciácie. Naopak, určujúcim faktorom je poloha každej bunky vzhľadom na ostatné bunky.

Ako sa tvoria orgány?

Ako sme uviedli, orgány sú odvodené zo špecifických oblastí embryonálnych vrstiev, ktoré tvoria ich embryá. Vznik môže vzniknúť tvorbou záhybov, delení a kondenzácií.

Vrstvy môžu začať tvoriť záhyby, ktoré neskôr vytvárajú štruktúry pripomínajúce trubicu - neskôr uvidíme, že tento proces vedie k vzniku nervovej trubice u stavovcov. Tiež zárodočnú vrstvu možno rozdeliť a spôsobiť vznik vezikúl alebo predĺžení.

Ďalej popíšeme základný plán tvorby orgánov z troch zárodočných vrstiev. Tieto vzory boli opísané pre modelové organizmy u stavovcov. Iné zvieratá môžu predstavovať podstatné zmeny procesu.

ektoderm

Väčšina epiteliálnych a nervových tkanív pochádza z ektodermu a sú prvými orgánmi, ktoré sa objavia.

Notochord je jednou z piatich diagnostických funkcií akordov - a teda aj názvu skupiny. Pod tým sa objavuje zahusťovanie ektodermu, ktoré spôsobí vznik nervovej platne. Hrany dosky prechádzajú výškou, potom sa ohýbajú a vytvárajú predĺženú trubicu a dutý vnútorný priestor, nazývaný dutá nervová dorzálna trubica, alebo jednoducho nervová trubica..

Väčšina orgánov a štruktúr, ktoré tvoria nervový systém, sa vytvára z nervovej trubice. Predná oblasť sa rozširuje a vytvára mozog a mozgové nervy. Ako postupuje vývoj, tvoria sa miechové a miechové motorické nervy.

Štruktúry zodpovedajúce periférnemu nervovému systému sú odvodené z buniek nervového hrebeňa. Avšak hrebeň nielenže vedie k vzniku nervových orgánov, ale podieľa sa aj na tvorbe pigmentových buniek, chrupaviek a kostí, ktoré tvoria lebku, gangliá autonómneho nervového systému, niektoré endokrinné žľazy, medzi inými..

endoderm

Odvodené orgány

U väčšiny stavovcov je kŕmny kanál vytvorený z primitívneho čreva, kde sa konečná oblasť trubice otvára von a vyrovnáva sa s ektodermom, zatiaľ čo zvyšok trubice je zarovnaný s endodermom. Z prednej oblasti čreva vznikajú pľúca, pečeň a pankreas.

Dýchacie cesty

Jedným z derivátov tráviaceho traktu je divertikulum hltanu, ktoré sa objavuje na začiatku embryonálneho vývoja všetkých stavovcov. Pri rybách vytvárajú žiabrovky oblúky žiabre a iné podporné štruktúry, ktoré pretrvávajú u dospelých a umožňujú extrakciu kyslíka vo vodných útvaroch..

V evolučnom vývoji, keď predkovia obojživelníkov začínajú rozvíjať život mimo vody, žiabre už nie sú potrebné alebo užitočné ako dýchacie orgány vzduchu a sú funkčne nahradené pľúcami..

Prečo majú pozemské embryá stavovcov žiabrové oblúky? Hoci nesúvisia s respiračnými funkciami zvierat, sú nevyhnutné na vytváranie ďalších štruktúr, ako je čeľusť, štruktúry vnútorného ucha, mandlí, prištítnych teliesok a týmusu..

mesoderm

Mezoderm je tretia zárodočná vrstva a ďalšia vrstva, ktorá sa objavuje v triploblastických zvieratách. Súvisí s tvorbou kostrového svalstva a iných svalových tkanív, obehového systému a orgánov zapojených do vylučovania a reprodukcie..

Väčšina svalových štruktúr pochádza z mesodermu. Táto zárodočná vrstva vytvára jeden z prvých funkčných orgánov embrya: srdce, ktoré začína biť v ranom štádiu vývoja.

Jedným z najpoužívanejších modelov štúdia embryonálneho vývoja je napríklad kurča. V tomto experimentálnom modeli začína srdce biť v druhý deň inkubácie - celý proces trvá tri týždne.

Mesoderm tiež prispieva k rozvoju kože. Môžeme si myslieť, že epidermis je druh "chiméry" vývoja, pretože vo svojej formácii je implikovaná viac ako jedna zárodočná vrstva. Vonkajšia vrstva pochádza z ektodermu a my ju nazývame epidermis, zatiaľ čo dermis sa tvorí z mesodermu.

Migrácia buniek počas organogenézy

Významným fenoménom v biológii organogenézy je migrácia buniek, ktorú niektoré bunky podrobia svojmu konečnému cieľu. To znamená, že bunky pochádzajú z miesta v embryu a sú schopné sa pohybovať na dlhé vzdialenosti.

Medzi bunkami, ktoré sú schopné migrácie, máme krvné prekurzorové bunky, bunky lymfatického systému, pigmentové bunky a gamety. V skutočnosti väčšina buniek, ktoré súvisia s kostným pôvodom lebky, migruje ventrálne z dorzálnej oblasti hlavy..

Organogenéza v rastlinách

Tak ako u zvierat, organogenéza v rastlinách pozostáva z procesu tvorby orgánov, ktoré tvoria rastliny. V oboch líniách je kľúčový rozdiel: zatiaľ čo organogenéza u zvierat sa vyskytuje v embryonálnych štádiách a končí, keď sa jedinec narodí, v rastlinách sa organogenéza zastaví len vtedy, keď rastlina zomrie.

Rastliny sú prítomné vo všetkých štádiách svojho života, a to vďaka regiónom nachádzajúcim sa v špecifických oblastiach rastliny nazývanej meristémy. Tieto oblasti nepretržitého rastu pravidelne produkujú konáre, listy, kvety a iné bočné štruktúry.

Úloha fytohormónov

V laboratóriu sa dosiahla tvorba štruktúry nazývanej kalus. Je indukovaný aplikáciou kokteilu fytohormónov (hlavne auxínov a cytokinínov). Kalus je štruktúra, ktorá nie je diferencovaná a je totipotenciálna - to znamená, že môže produkovať akýkoľvek typ orgánu, ako sú známe kmeňové bunky u zvierat..

Hoci hormóny sú kľúčovým prvkom, nie je to celková koncentrácia hormónu, ktorá riadi proces organogenézy, ale vzťah medzi cytokinínmi a auxínmi.

referencie

1. Gilbert, S. F. (2005). Biológia vývoja. Panamericana Medical.
2. Gilbert, S. F., & Epel, D. (2009). Ekologická vývojová biológia: integrácia epigenetiky, medicíny a evolúcie.
3. Hall, B. K. (2012). Evolučná vývojová biológia. Springer Science & Business Media.
4. Hickman, C. P., Roberts, L.S., & Larson, A. (2007). Integrované zásady zoológie. McGraw-Hill
5. Raghavan, V. (2012). Vývojová biológia kvitnúcich rastlín. Springer Science & Business Media.
6. Rodríguez, F. C. (2005). Základy živočíšnej výroby. Univerzita v Seville.