Transcript Fejlődéstan

Fejlődéstan
(biogenetika)
Bevezetés
• Fejlődés: mennyiségi és minőségi változások folytonos
sorozata.
• A biológiai fejlődés két nagy vetülete:
– egyedfejlődés (ontogenezis)
– törzsfejlődés (filogenezis).
• Egyedfejlődéstan (ontogenetika):
a szervezetben a szervrendszerek, szervek eredetével,
kialakulásával foglalkozó tudományág.
• Az egyedfejlődés két legfontosabb vetülete:
– növekedés: mennyiségi gyarapodás a sejtek méretének
növekedése, és/vagy a sejtek számának növekedése által
– differenciálódás: a sejtek, és így a belőlük felépülő szervek egyre
specializáltabb állapotú szerkezeti és funkcionális változása
Gametogenezis
Korai fázis – ősivarsejtek kialakulása és bevándorlása az
ivarszervek telepébe:
– Az ivarsejtek a csíralemezektől függetlenül, azoktól az
embriogenezis egészen korai fázisában elkülönülő ún.
ősivarsejtekből (archeocyták vagy elsődleges csíravonal sejtek)
alakulnak ki.
– Később, de még mindig az embrionális fejlődés korai fázisában, a
kialakult ősivarsejtek bevándorolnak a gonádok mezodermális
eredetű szervtelepeibe.
Az ott megtelepedett ivarsejteket törzssejteknek nevezzük.
• Ezek a folyamatok a fejlődő embrió – kromoszómális nemétől függetlenül morfológiailag azonosak, vagyis mind
a petesejtek, mind a hímivarsejtek kialakulása folyamán
egyforma módon zajlanak le.
Spermiogenezis – A hímivarsejtek
fejlődése
Helyszíne: a herecsatornácskák
– Szaporodási szakasz:
törzssejtek mitotikus osztódásokkal történő
proliferációja → spermatogoniumok
– Növekedési szakasz:
spermatogoniumok méretbeli növekedése → primer
spermatociták
– Érési szakasz:
primer spermatociták meiotikus osztódása:
• meiózis I: primer spermatocitákból → szekunder
spermatociták (2n)
• meiózis II: szekunder spermatocitákból → spermatidák (n)
– Spermiohisztogenezis (spermiomorfogenezis):
a kezdetben izodiametrikus spermatidákból →
megtermékenyítésre alkalmas, ostorral rendelkező
spermiumok
Ovogenezis – A petesejtek fejlődése
Helyszín: ovárium (petefészek)
– Szaporodási szakasz:
törzssejtek mitotikus osztódásokkal történő
proliferációja → oogoniumok
– Növekedési szakasz:
oogoniumok méretbeli növekedése (szikfelhalmozás:
szikfehérjék, lipidek, rRNS és mRNS felvétele a
tüszőhámsejtektől) → primer oociták
[leendő petesejt + tüszőhámsejtek = tüsző v. folluculus]
– Érési szakasz:
primer oociták meiotikus osztódása:
• meiózis I: primer oocitákból → szekunder oociták (2n) +
polocyták (sarki sejtek)
A meiózis I. profázisában a folyamat megáll az ivarérésig.
• meiózis II: szekunder oocitákból → ovumok (n) + polocyták
Fertilizáció (Megtermékenyítés)
A petesejt (ovum és hímivarsejt (spermium)
egyesülése.
• Beindítja az embrionális fejlődést.
• Biológiai funkciója:
– a szomatikus sejtekre jellemző diploid
kromoszómaszerelvény visszaállítása → új, egyedi
génkombinációval rendelkező zigóta kialakítása.
• Alaptípusai:
– Külső megtermékenyítés: az ivarsejtek fúziója a
szülői szervezeten kívül történik (legtöbb vízi állat)
– Belső megtermékenyítés: az ivarsejtek fúziója a
szülői szervezeten belül történik (pl. ember).
A fertilizáció szakaszai:
– Ivarsejtek találkozása, spermiumok megkötődése a
peteburkon:
A megkötődés a spermium membránján és a peteburkon levő
kötőfehérjék antigén-antitest jellegű kapcsolódásával jön létre, és
biztosítja a fajspecificitást.
– Acrosomális reakció:
A spermium acrosomális membránjának distális lemeze és a
plazmamembránja fúzionál → proteolitikus enzimek emészteni
kezdik a peteburkot (zona pellucidát).
– A spermium és a petesejt membránjának fúziója (itt is:
fajspecifikus kötőfehérjék vannak a membránokon), létrejön a
fertilizációs kúp → a pete aktiválódik:
• cortikális reakció: spermium membránja (+), petesejt membránja
nyugalomba (-) töltésű; a fúzió után a pete membránja
depolarizálódik: 5-15 s-ig (+) lesz → a többi spermiumot
elektrosztatikusan eltaszítja
• megtermékenyítési hártya kialakulása: a peteburok (ZP) eltávolodik
a pete membránjától → perivitellináris tér
E két mechanizmus megakadályozza a polispermiát.
– Kariogámia: a spermium és a petesejt sejtmagjainak
(pronucleusok) fúziója.
Szegmentáció (Barázdálódás)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Barázdálódás: a zigóta mitotikus osztódások
sorozatával egyre kisebb sejtekre
(blastomérákra) tagolódik.
• A petesejt, és az újonnan keletkezett egyetlen
setjből álló zigóta mérete nagy. A barázdálódás
során a sejtciklusokban rövid a G1 növekedési
fázis → sejtek mérete csökken, addig, amíg a
normál sejtméretet el nem érik.
• A barázdálódás során az osztódó sejtek tömör
sejtcsoportja alkotja a szedercsírát (morula).
• Később a morula belsejében üreg keletkezik, így
kialakul a bélcsíra (blastula). A bélcsíra ürege, a
blastocoel.
Alapvetően kétféle barázdálódási módot
ismerünk, az ún. radiális barázdálódást ("A" jelű
ábra), illetve a spirális barázdálódást ("B" jelű
• A radiális barázdálódásnál az ábra):
utódsejtek sugarasan (mint a
délkörívek a Földön) helyezkednek
el. Ez a barázdálódási mód jellemző
a szivacsokra, a csalánozókra, a
tapogatókoszorúsokra és az
újszájúakra.
• A spirális barázdálódásnál az
utódsejtek nem pontosan egymás
felett, hanem némileg eltolódva (és
kb. 45°-al elfordulva) helyezkednek
el, emiatt úgy tűnik, mintha egy
spirálvonal mentén rendeződnének
el. Ez a barázdálódási mód jellemző
a korábban ősszájúként
meghatározott állatcsoportokra.
A BARÁZDÁLÓDÁS TÍPUSAI
KEVÉS SZIK!
első osztódások
morula állapot
blasztula metszetben
pl. tengeri sün
TELJES (EGYETEMES)
pl. emlősök
A BARÁZDÁLÓDÁS TÍPUSAI 2.
SOK SZIK!
első osztódások
pl. kétéltűek
morula állapot
blasztula metszetben
animális
pl. madarak
EGYENLŐTLEN
vegetatív
IGEN SOK SZIK!
KORONGOS
HEFOP 3.3.1.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
A barázdálódásnak több altípusa van. Az altípusokat elkülönítő főbb
szempontok:
– Mekkora a petesejtben levő szik mennyisége
• Alecithalis pete: a szik mennyiség elenyésző.
• Oligolecithális pete: kevés szikanyag.
• Mesolecithalis pete: közepes mennyiségű szikanyag.
• Polylecithális pete: szikben gazdag.
– Hogyan oszlik el a szik a petén belül:
• Isolecithalis pete: a szik egyenletesen oszlik el.
• Anisolecithalis pete: a szik a pete egy bizonyos részében van felhalmozva.
– Mekkora része barázdálódik a zigótának
• Holoblasticus: totális barázdálódás, a zigóta teljes egésze blastomérákra
tagolódik. Az oligolecithális és az isolecithalis petékre jellemző.
• Meroblasticus: parciális barázdálódás, a zigótának csak egy része tagolódik
blastomérákra. A mesolecithalis vagy polylecithalis petékre; és az
anisolecithalis peték közül a szikanyagot a pete egyik pólusán (vegetatív
pólus) felhalmozó, ún. telolecithalis petékre jellemző.
– Azonos méretűek-e a létrejövő blastomérák
• Aequalis: azonos méretű blastomérák keletkeznek.
• Inaequalis: különböző méretű (kisebb: micromera, nagyobb: macromera)
blasotmérák keletkeznek.
– Milyen az osztódási síkok egymással bezárt szöge
• Hegyesszög: spirális barázdálódás.
• Derékszög: radiális barázdálódás.
Gasztruláció és a csíralemezek
kialakulása
AZ EMLŐSÖK EMBRIÓBURKAI
serosa
embrió
szikzacskó
allantois
embrió
exocoel
amnion
amnionüreg
(magzatvíz)
serosa
amnion
köldökzsinór
exocoel maradványa
amnionüreg
allantois
serosa bolyhok
HEFOP 3.3.1.
Organogenezis
Organogenesis: a gastrulatio végén kialakult
csíralemezekből, a fejlődés további szakaszában szövetek és
szervek differenciálódnak.
• Ekkor történnek a legnagyobb mérvű változások a
fejlődő embrió testében. A csíralemezek kezdetben
hasonló felépítésű sejtjei egyre specializáltabbá válnak,
funkcionálisan és alakilag is egyre differenciáltabb
szöveteket, szervtelepeket, szerveket képeznek.
• Embrionális szervek: olyan képződmények, amik csak az
embrionális fejlődés ideje alatt funkcionálnak, és vannak
jelen. Pl. gerinceseknél: szikzacskó és magzatburkok.
• Biogenetikai vagy filembriogenetikai törvény (Haeckel):
az élőlények ontogenezisük során megismétlik (rekapitulálják)
őseik filogenetikai fejlődésének legjellegzetesebb vonásait.
Pl. gerinces osztályok embrióinak a fejlődés korai állapotában
megjelennek a kopoltyúívei.
Embrió
Felnőtt
A három csíralemez embrionális és felnőtt származékai
epidermisz
bőr függelékei
szaglószerv hámja
szomatikus ektoderma
szemlencse
belső fül hámja
hipofízis elülső lebenye
branhiális váz
Ektoderma
perifériás idegrendszer sejtjei
dúcléc
mellékvesevelő
pigmentsejtek
agy- és gerincvelő
agy- és gerincvelői idegek
velőcső
retina, látóideg
hipofízis hátulsó lebenye
bélcsatorna hámja
máj és hasnyálmirigy
Endoderma
arhenteron (primitív bél)
légző szervrendszer hámja
endokrin mirigyek egy része
korda dorzális
epimer szomiták
mezomer
redukált vagy hiányzik
dermatoma
dermisz
szklerotoma
gerincoszlop
miotoma
vázizomzat
urogenitális rendszer
szomatikus
Mezoderma
parietális peritoneum
viszcerális peritoneum
mezentérium
hipomer
viszcerális
szív, vérsejtek, erek
gonádok
viszcerális izmok
cöloma
testüregek
A magzat növekedési és fejlődési folyamatainak időzítés és sorrendje
10. hét
A fe j fe leg ye ne sed ik, a be ls ő szervek e lfo g la lják a testen be lü li je lle m ző
he lyzetüket, a gerinc ve lő be lső szerkezete kia laku l.
12. hét
A két ne m kü lső leg is m egkü lö nbö ztethető. M egindu l a vér a lako s
e le m e inek a k ia laku lása a cso ntve lő be n. A sze m ek fe lve sz ik végső
a lak jukat.
4. hó nap vége
A m agzatnak fe lis m erhető en e m beri, m eg je le nik a sző rzet, a testho ssz
fe jho ssz ho z viszo nyíto tt aránya m eg n ő . A leá nyo kná l k ia laku l a m é h és a
hü ve ly, a fiúk heré i a bba n a he lyzetbe n va nnak, aho nna n m a jd kés ő bb a
hereza cskó ba kerü lnek. A cso nto k m egkü lö nbö ztethet ő k, és m eg je le nnek
az izü letek. A nag yag y két fé lteké je látható vá vá lik. N é há ny re fle x, p l. a
nye lé s és szo pás m űkö d ik.
5. hó nap vége
M egkezd ő d ik a barna zsír k ia laku lá sa, az ag y to vább d iffere nc iá ló d ik.
M egkezd ő d ik az ideg se jtek nyú lvá nya inak a hü ve lye sedése.
6. hó nap vége
A tüdő be n m eg indu l a tüdő ö sszeesését m egakadá lyo zó veg yü let
(surfact in) term e lő d ése, a nag yag y fé lteké inek e lkü lö nü lé se to vá bb
fo ko zó dik.
7. hó nap vége
A tüdő és a kö zpo nti idegre nd szer e léri azt a fe jlettséget, am e ly a légzést
le hető vé teszi. A sze m k in yílik, és a fé nyt érzéke li. A bő ralatti zsírréteg
fe lha lm o zá s fo ko zó dik.
8. hó nap vége
A m agzat bő re kisim u l, az ag ykéreg to vább d ifferenc iá ló d ik.
9. hó nap
A m agzat testtö m ege g yarapo dása fo ko zó dik az uto lsó hó nap ele jé n, m a jd
a nö vekedé s m értéke le lassu l a szü lé s kö ze ledtéve l.
Az életút szakaszai biológiai szempontok alapján:
• a prenatális lét
• újszülöttkor (1 10. nap),
• csecsemőkor (10. nap 1. év),
• korai gyermekkor (1 3. év),
• első gyermekkor (4 7. év),
• második gyermekkor (leányoknál: 8 11. év, fiúknál 8 12. év),
• serdülőkor (12 15. év, illetve 13 16. év),
• ifjúkor (16 20. év, illetve 17 21. év),
• az érettkor első szakasza (21 35. év, illetve 22 35. év),
• az érettkor második szakasza (36 55. év, illetve 36 60. év),
• időskor (56 74. év, illetve 61 74. év),
• aggkor (75 90. év) és
• hosszú életkor (a 90. évtől).
A SZÜLETÉS
A normális születési súly 3,0–4,5 kg, testhossz: 52–56 cm
Koraszülött (éretlen):
• a 37. hét (259 nap) előtti születés,
• az időre, de kis súllyal (2500 g alatt) születés (WHO 1961).
Az újszülött testsúly kb. 12–14%-a zsír és 20%-a izom. 
Felnőttkorra, férfiaknál: 15–17% a zsír- és 40% izomtömeg, a nőknél
24–25% zsír- és 35 37% az izomtömeg.
Születéskor a fejkerület 70%-a a testhossznak,  felnőttkorban 30%a.
A 2 hónapos embrió, az 5 hónapos magzat és
az újszülött testarányai (a Stratz 1909)
A testarányok posztnatális változása (a Stratz 1909)