TIER- UND PFLANZENORGANOGENESE UND IHRE EIGENSCHAFTEN - BIOLOGIE - 2024

Die Organogenese in der biologischen Entwicklung ist eine Zeit des Wandels, in der die drei Schichten, aus denen der Embryo besteht, die Anzahl der Körper werden, die in voll entwickelten Individuen gefunden werden.

Der Prozess der Organogenese beginnt vorübergehend mit der Entwicklung des Embryos und beginnt am Ende der Gastrulation und dauert bis zur Geburt des Organismus. Jede Keimschicht des Embryos wird in bestimmte Organe und Systeme unterschieden.

Quelle: Anatomist90

Bei Säugetieren führt das Ektoderm zu äußeren Epithelstrukturen und Nervenorganen. Das Mesoderm zum Notochord, zu Hohlräumen, Organen des Kreislaufs, der Muskulatur, eines Teils des Skeletts und des Urogenitalsystems. Schließlich produziert das Endoderm das Epithel der Atemwege, des Rachens, der Leber, der Bauchspeicheldrüse, der Blasenschleimhaut und der glatten Muskulatur.

Wie wir schließen können, handelt es sich um einen fein regulierten Prozess, bei dem die ursprünglichen Zellen eine spezifische Differenzierung erfahren, bei der bestimmte Gene exprimiert werden. Dieser Prozess wird von Zellsignalkaskaden begleitet, bei denen die Stimuli, die die Zellidentität modulieren, sowohl aus externen als auch aus internen Molekülen bestehen.

In Pflanzen findet der Prozess der Organogenese bis zum Tod des Organismus statt. Gemüse produziert im Allgemeinen lebenslang Organe wie Blätter, Stängel und Blüten. Das Phänomen wird durch Pflanzenhormone, ihre Konzentration und die Beziehung zwischen ihnen orchestriert.

Was ist Organogenese?

Eines der außergewöhnlichsten Ereignisse in der Biologie von Organismen ist die schnelle Umwandlung einer kleinen befruchteten Zelle in ein Individuum, das aus mehreren und komplexen Strukturen besteht.

Diese Zelle beginnt sich zu teilen und es kommt ein Punkt, an dem wir die Keimschichten unterscheiden können. Die Organbildung erfolgt während eines als Organogenese bezeichneten Prozesses und erfolgt nach Segmentierung und Gastrulation (andere Stadien der Embryonalentwicklung).

Jedes Primärgewebe, das sich während der Gastrulation gebildet hat, differenziert sich während der Organogenese in spezifische Strukturen. Bei Wirbeltieren ist dieser Prozess sehr homogen.

Die Organogenese ist nützlich, um das Alter von Embryonen zu bestimmen, indem das Entwicklungsstadium jeder Struktur identifiziert wird.

Organogenese bei Tieren

Embryonale Schichten

Während der Entwicklung von Organismen entstehen embryonale oder Keimschichten (nicht zu verwechseln mit Keimzellen, dies sind die Eizellen und Spermien), Strukturen, aus denen die Organe entstehen. Eine Gruppe mehrzelliger Tiere hat zwei Keimschichten - Endoderm und Ektoderm - und wird als Diploblast bezeichnet.

Zu dieser Gruppe gehören Seeanemonen und andere Tiere. Eine andere Gruppe hat drei Schichten, die oben genannten, und eine dritte, die sich zwischen ihnen befindet: das Mesoderm. Diese Gruppe ist als Triploblast bekannt. Beachten Sie, dass es keinen biologischen Begriff gibt, der sich auf Tiere mit einer einzelnen Keimschicht bezieht.

Sobald alle drei Schichten im Embryo etabliert sind, beginnt der Prozess der Organogenese. Einige sehr spezifische Organe und Strukturen stammen aus einer bestimmten Schicht, obwohl es nicht überraschend ist, dass einige ausgehend von zwei Keimschichten gebildet werden. Tatsächlich gibt es keine Organsysteme, die aus einer einzigen Keimschicht stammen.

Es ist wichtig hervorzuheben, dass nicht die Schicht selbst über das Schicksal der Struktur und den Differenzierungsprozess entscheidet. Im Gegensatz dazu ist der bestimmende Faktor die Position jeder der Zellen in Bezug auf die anderen.

Wie kommt es zur Organbildung?

Wie bereits erwähnt, stammen die Organe aus bestimmten Regionen der Embryonalschichten, aus denen Ihre Embryonen bestehen. Die Bildung kann durch Bildung von Falten, Teilungen und Kondensationen erfolgen.

Die Schichten können anfangen, Falten zu bilden, die später zu Strukturen führen, die einer Röhre ähneln - später werden wir sehen, dass dieser Prozess bei Wirbeltieren zur Neuralröhre führt. Die Keimschicht kann sich auch teilen und zu Vesikeln oder Extensionen führen.

Als nächstes beschreiben wir den Grundplan der Organbildung ausgehend von den drei Keimschichten. Diese Muster wurden für Modellorganismen bei Wirbeltieren beschrieben. Andere Tiere können erhebliche Unterschiede im Prozess aufweisen.

Ektoderm

Die meisten Epithel- und Nervengewebe stammen aus dem Ektoderm und sind die ersten Organe, die auftreten.

Der Notochord ist eines der fünf diagnostischen Merkmale von Akkordaten - und daher kommt der Name der Gruppe. Darunter befindet sich eine Verdickung des Ektoderms, die zur Bildung der Nervenplatte führt. Die Kanten der Platte werden angehoben und dann gebogen, wodurch ein längliches, hohles Innenrohr entsteht, das als hohles Neural-Rückenrohr oder einfach als Neuralrohr bezeichnet wird.

Das Neuralrohr erzeugt die meisten Organe und Strukturen, aus denen das Nervensystem besteht. Die vordere Region erweitert sich und bildet das Gehirn und die Hirnnerven. Mit fortschreitender Entwicklung werden das Rückenmark und die motorischen Nerven der Wirbelsäule gebildet.

Die dem peripheren Nervensystem entsprechenden Strukturen stammen aus den Zellen des Nervenkamms. Der Kamm führt jedoch nicht nur zu den Nervenorganen, sondern ist auch an der Bildung von Pigmentzellen, Knorpel und Knochen beteiligt, aus denen der Schädel, die Ganglien des autonomen Nervensystems und einige endokrine Drüsen bestehen.

Endoderm

Zweigorgane

Bei den meisten Wirbeltieren besteht der Nahrungskanal aus einem primitiven Darm, in dem sich der letzte Bereich der Röhre nach außen öffnet und mit dem Ektoderm ausgerichtet ist, während der Rest der Röhre mit dem Endoderm ausgerichtet ist. Aus der vorderen Darmregion entstehen Lunge, Leber und Bauchspeicheldrüse.

Atemwege

Eines der Derivate des Verdauungstrakts ist das Pharyngealdivertikel, das zu Beginn der Embryonalentwicklung aller Wirbeltiere auftritt. Bei Fischen führen die Kiemenbögen zu Kiemen und anderen Stützstrukturen, die bei Erwachsenen bestehen bleiben und die Extraktion von Sauerstoff aus Gewässern ermöglichen.

In der evolutionären Evolution sind die Kiemen, wenn die Vorfahren der Amphibien beginnen, ein Leben außerhalb des Wassers zu entwickeln, als Atmungsorgane der Luft nicht mehr notwendig oder nützlich und werden funktionell durch die Lunge ersetzt.

Warum besitzen terrestrische Wirbeltierembryonen Kiemenbögen? Obwohl sie nicht mit den Atmungsfunktionen von Tieren zusammenhängen, sind sie für die Erzeugung anderer Strukturen erforderlich, wie z. B. des Kiefers, der Strukturen des Innenohrs, der Mandeln, der Nebenschilddrüsen und des Thymus.

Mesoderm

Das Mesoderm ist die dritte Keimschicht und die zusätzliche Schicht, die bei triploblastischen Tieren auftritt. Es hängt mit der Bildung von Skelettmuskeln und anderen Muskelgeweben, dem Kreislaufsystem und den an der Ausscheidung und Reproduktion beteiligten Organen zusammen.

Die meisten Muskelstrukturen stammen aus dem Mesoderm. Aus dieser Keimschicht entsteht eines der ersten Funktionsorgane des Embryos: das Herz, das in einem frühen Entwicklungsstadium zu schlagen beginnt.

Eines der am häufigsten verwendeten Modelle für die Untersuchung der Embryonalentwicklung ist beispielsweise das Huhn. In diesem experimentellen Modell beginnt das Herz am zweiten Tag der Inkubation zu schlagen - der gesamte Prozess dauert drei Wochen.

Das Mesoderm trägt auch zur Entwicklung der Haut bei. Wir können uns die Epidermis als eine Art Entwicklungs- "Chimäre" vorstellen, da mehr als eine Keimschicht an ihrer Bildung beteiligt ist. Die äußere Schicht stammt aus dem Ektoderm und wir nennen es die Epidermis, während die Dermis aus dem Mesoderm gebildet wird.

Zellmigration während der Organogenese

Ein herausragendes Phänomen in der Biologie der Organogenese ist die Zellmigration, die einige Zellen durchlaufen, um ihr endgültiges Ziel zu erreichen. Das heißt, die Zellen stammen von einer Stelle im Embryo und können große Entfernungen zurücklegen.

Unter den Zellen, die migrieren können, befinden sich Blutvorläuferzellen, Zellen des Lymphsystems, Pigmentzellen und Gameten. Tatsächlich wandern die meisten Zellen, die mit dem knöchernen Ursprung des Schädels zusammenhängen, ventral aus der dorsalen Region des Kopfes.

Organogenese in Pflanzen

Wie bei Tieren besteht die Organogenese in Pflanzen aus dem Prozess der Bildung der Organe, aus denen Pflanzen bestehen. In beiden Abstammungslinien gibt es einen entscheidenden Unterschied: Während die Organogenese bei Tieren im embryonalen Stadium stattfindet und mit der Geburt des Individuums endet, stoppt die Organogenese bei Pflanzen erst, wenn die Pflanze stirbt.

Pflanzen zeigen Wachstum in allen Phasen ihres Lebens, dank Regionen in bestimmten Regionen der Pflanze, die Meristeme genannt werden. Diese Bereiche mit kontinuierlichem Wachstum produzieren regelmäßig Zweige, Blätter, Blüten und andere seitliche Strukturen.

Rolle der Phytohormone

Im Labor wurde die Bildung einer Struktur namens Kallus erreicht. Es wird durch die Anwendung eines Cocktails aus Phytohormonen (hauptsächlich Auxine und Cytokinine) induziert. Der Kallus ist eine Struktur, die nicht differenziert und totipotential ist - das heißt, er kann jede Art von Organ produzieren, wie beispielsweise die bekannten Stammzellen bei Tieren.

Obwohl Hormone ein Schlüsselelement sind, ist es nicht die Gesamtkonzentration des Hormons, die den Organogeneseprozess steuert, sondern die Beziehung zwischen Cytokininen und Auxinen.

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