ĆW 5 ROZWÓJ ZARODKOWY JEŻOWCA
Jajo jeżowca i zapłodnienie:
- krótki i szybki rozwój
- jaja niewielkie 80-100 nm.
- Oligolecytalne – niewielka ilość ziarenek żółtkaà niewielka ilość materiałów zapasowych (ziarenka białka witelogeniny i kropelki lipidów) jest rozproszona w cytoplazmie
- Rozmiary jaja różne u róznych gatunków
- Dojrzewanie przebiega w jajniku i owulowana jest dojrzała komórka jajowaà jest ona osłonięta 2-oma błonami:
Ø Błona żółtkowa – w niezapłodnionym jaju ściśle przylega do powierzchni jaja
Ø osłonka galaretowata
- owulacji podlegają jaja w pełni dojrzałe > do wody
- zapłodnienie w wodzie (zewnętrzne ) >> pomagają w tym atraktanty; gdy w H2O gamety różnych gatunków
- kontakt plemnika z osłonką galaretowatą wywołuje w nim reakcję akrosomowąà czyli wyrzucenie zawartości akrosomu, w której obecne są enzymy proteolityczne torujące plemnikowi drogę poprzez osłonkę galaretowatą, zachodzi wtedy tworzenie nici akrosomowej
- zawarte w osłonie galaretowatej czynniki odpowiedzialne za wywołanie reakcji akrosomowej są gatunkowo specyficzne
- po przejściu plemnika przez osłonę galaretowata i błonę żółtkową dochodzi do kontaktu nici akrosomowej z powierzchnią jaja i następnie fuzji błon nici akrosomowej i jajaà w efekcie fuzji błon następuje wniknięcie plemnika do cytoplazmy jaja
- w fuzji gamet pośredniczy specyficzne gatunkowo białko: bindyna, które występuje na powierzchni nici akrosomowej i w trakcie zapłodnienia wiąże się z receptorem znajdującym się na powierzchni błony żółtkowej oocytu
- plemnik przedziera się przez osłonkę przejrzystą; tworzy się wyrostek akrosomalny
- gdy plemnik zetknie się z jajem tworzy się bariera przeciwko polispermii
2 bariery (bloki) przeciwko polispermii:
1- blok elektryczny – szybki, podwyższenie potencjału błonowego na skutek wnikania jonów Na+ do komórki; jajo nieatrakcyjne dla plemników (-70 – 0 mV) à podwyższenie potencjału na +20 mV >> plemnik ma zdolność fuzji z błoną jaja, tylko gdy ma ona ujemny potencjał elektryczny, nie łączy się z błoną o potencjale dodatnimàpo minucie efektywność spada do 0à zanim ten blok przestanie działać tworzy się drugi blok, powolny zapewniający stałą ochronę jaja przed wnikaniem dodatkowych plemników
2- blok „powolny” (30sek) – mechaniczny – gotowy nim przestanie działać blok 1 >> polega na wyrzuceniu białek stanowiących zawartość ziaren korowych ( wyrzucanie zawartości ziaren korowych zaczyna się w miejscu kontaktu z plemnikiem) do przestrzeni między błoną komórkową a błoną żółtkową jajaà zawarte w ziarnach korowych proteazy rozpuszczają białka łączące błonę komórkową jaja z błoną żółtkową, powodując rozdzielenie się tych początkowo ściśle przylegających do siebie warstw i wytworzenie między nimi przestrzeni okołożółtkowejà z kolei mukopolisacharydy zawarte w ziarnach korowych i uwolnione do rpzestrzeni okołożółtkowej po wyrzuceniu tworzą gradient osmotyczny powodujący wchłanianie wody do tej przestrzeni i w konsekwencji odsunięcie błony żółtkowej od powierzchni jajaà enzym peroksydaza modyfikuje błonę żółtkową, nazywaną teraz błoną zapłodnienia, czyniąc ją nieprzenikliwą dla plemnikówàwytworzenie błony zapłodnienia następuje w 20-60 sekund po zetknięciu plemnika z komórką jajowąà w reszcie zawarta w ziarnach korowych hialina tworzy na powierzchni jaja silnie przylegającą doń warstwę hialinowąà warstwa ta wiążąc z sobą blastomery powstające w wyniku podziałów zygoty zapewnia integralność zarodka aż do czasu wytworzenia między nimi połączeń ścisłych>>>>>> plazmolemma jaja i błona żółtkowa ściśle przylegają > pod powierzchnią są ziarna korowe (białka w nich) po zetknięciu się plemnika z jajem>> fala zjawisk>> ziarna korowe podchodzą pod powierzchnię i zawartość wydostaje się do przestrzeni enzymy trawią i zawartość ziaren się tam wydostaje>> + H20>> błona żółtkowa odsunięta od jaja pęcznieje>>>białka dołączają się do błon żółtkowych czyniąć ją nieprzepuszczalną dla plemników tworzy się BŁONA ZAPŁODNIENIA – do końca zabezpiecza
- HIALINA – układa się na powierzchni plazmolemmy; zawiącek warstwy hialinowej jest przez czas bruzdkowania czynnikiem spajającym elementy zarodka>> do stadium blastuli>>> warstwa ta >> związek z powierzchnią konieczny do gastrulacji
Bruzdkowanie
- w izolecytalnym jaju jeżowca oś animalno-wegetatywna łączy biegun animalny (miejsce wyrzucenia ciałek kierunkowych) z położonym po przeciwnej stronie jaja biegunem wegetatywnym
- bruzdkowanie całkowite i promieniste
- 2 pierwsze bruzdy przebiegają południkowo dzieląc jajo na blastomery równej wielkości
- 3-cia bruzda przebiega równoleżnikowo (zależnie od gatunku w płaszczyźnie równika lub w jej pobliżu) i dzieli zarodek na 2 piętra: animalne i wegetatywne
- czwarty podział przebiega odmiennie w każdym z tych pięter: blastomery piętra animalnego dzielą się bruzdami południkowymi tworząc jedno piętro złożone z 8 blastomerówà blastomeru piętra wegetatywnego dzielą się bruzdami równoleżnikowymi przebiegającymi w pobliżu bieguna wegetatywnego na dwa piętra à 4 duże blastomery z góry i 4 blastomery małe przy biegunie wegetatywnym
- powstają więc 3 piętra blastomerów o różnej wielkościà od strony bieguna animalnego 8 blastomerów średniej wielkości- mezomerów; następnie 4 duże blastomery- makromery ; i w rejonie bieguna wegetatywnego 4 małe blastomery- mikromery
- w trakcie dalszych podziałów, przebiegających w różnych płaszczyznach w poszczególnych piętrach blastomerów, powiększa się liczba pięter mez0- i makromerów oraz tworzą się 2 piętra mikromerów- wyższe piętro ‘dużych’ mikromeróe i niższe piętro ‘ małych’ mikromerow
- w takim zarodku można już stosując znakowanie blastomerów, określić losy rozwojowe (specyfikacje) poszczególnych rejonów zarodka (pięter)
- mezomery tworzą àektodermę larrwy (okrywową jak i neuralną)
- makromery à ektoderma a większa część materiału na endo- i mezodermę
- mikromeryà górne piętro (duże mikromery): szkielet larwy a dolne piętro (małe mikromery): wyściółkę wtórnej jamy ciała
- nie oznacza to że losy poszczególnych blastomerów są już w tym momencie nieodwracalnie ustaloneà rozwój jeżowca jest regulacyjny- po eksperymentalnym rozdzieleniu wczesnego zarodka z każdego z pierwszych dwóch lub czterech blastomerów można uzyskać normalną, chociaż mniejszą larwę
- także specyfikacja blastomerów wzdłuż osi wnimalno-wegetatywnej może jeszcze zostać zmieniona
- jedynymi blastomerami, których przeznaczenie jest już w chwili ich wytworzenia zdeterminowane, są mikromeryà w trakcie dalszego rozwoju dają one mezenchymę pierwotną, z której następnie tworzą się igiełki szkieletu larwy
- wykazano, że mikromery wyizolowane z zarodka i połączone z innymi fragmentami zarodka,z którymi w nienaruszonym zarodku bezpośrednio się nie stykają, indukują rozwój struktur , których dany fragment normalnie nie tworzyà oznacza to że mikromery są źródłem sygnału indukcyjnego, który decyduje o rozwoju pozostałych elementów zarodkaà stwierdzono, że białkiem odpowiadającym za proces specyfikacji i determinacji mikromerów, a następnie indukowanie przez nie innych komórek jest B-katenina
- po 4-tym podziale zanika synchroniczność podziałów komórekà w wyniku zróżnicowania szybkości podziałów w obrębie różnych pięter, różnice wielkości blastomerów zaczynają się stopniowo zacierać
- wewnątrz bruzdkującego zarodka pojawia się jama wypełniona płynem
- tworzy się blastula w kształcie pęcherzyka o jednowarstwowej ścianie i dużej jamie- blastocelu
- w wyrośniętej blastuli wszystkie komórki tworzące jej ścianę są jednakowej wielkościà między nimi tworzą się połączenia ścisłe (przed wytworzeniem tych połączeń czynnikiem spajającym komórki blastuli była warstwa hialinowa)
- po stronie wewnętrznej (skierowanej do blstocelu) komórki blastuli tworzą błonę podstawną
- na wewnętrznej powierzchni blastuli wyrastają rzęski
- komórki blastuli zaczynają wydzielać do przestrzeni okołożółtkowej enzymy proteolityczne, co powoduje strawienie błony zapłodnienia i wyklucie się blastulià od tej chwili mamy do czynienia z postacią swobodnie pływającą w wodzie
- kształt blastuli w tym okresie ulega zmianieà strona wegetatywna ulega spłaszczeniu, a komórki w tym rejonie stają się wyższe (płytka wegetatywna)
-
Plemniki przedostają się do środka, przedjądrze; zlanie, pierwsze podziały
Podziały jaja: całkowite, południkowe
-2-4 blastomery z pełnymi zdolnościami rozwojowymi – z każdego może rozwinąć się żywa larwa
- 3-cia bruzda podziałowa>> południkowa – oddziela blastomery i podziały nie są równocenne>> 2 piętra i podział 4-ty > w górnej części bruzdy>> południkowe> 8 blastomerów
- na dole mikromery (2) i makromery (4) od góry>> mezomery
- z mezomerów – ektoderma
- z makromerów – endoderma
- mezoderma
- z mikromerów – igiełki jeżowca
- >> dalsze podziały są synchroniczne>> synchronizacja zanika i blastomery dzielą się swoim tempem
BLASTULA
Duża blastula>> blastomery podobnej wielkości>> blastula to pęcherzyk> jama (blastocel) wypełniona płynem>> jamka staje się coraz większa a blastomery mniejsze>> ta forma późna>> powstają połączenia ścisłe>> na zewnątrz rzęski pozwalają poruszać się wewnątrz błony zapłodnienia
· enzymy z blastuli trawią błonę zapłodnienia i zarodek wydostaje się do wody>>zarodek nie podczas bruzdkowania
GASTRULACJA
- w trakcie gastrulacji następuje przemieszczanie się komórek (zarówno całych grup jak i pojedynczych komórek) prowadzące do wytworzenia zarodka wielowarstwowego (tworzą się listki zarodkowe)à komórki uzyskują nowe położenie i nowe sąsiedztwo
- gastrulacja rozpoczyna się wnikaniem komórek wywodzących się z ‘’dużych ‘ mikromerów do jamy blastoceluà zachodzi to w ten sposób, że zanika ich adhezja do sąsiadujących komórek i do warstwy hialinowej, a wzrasta ich powinowactwo do błony podstawnej
- wnikające do blastocelu komórki zmieniają kształt, ‘’wyklinowują’ się ze ścianki blastuli i przenikając przez błonę podstawną wchodzą do wnętrza blastocelu
- wewnątrz blastocelu komórki mezenchymy pierwotnej przesuwają się wzdłuż włókien macierzy pozakomórkowej i tworzą pierścieniowate zgrupowanie w wegetatywnej części zarodkaà komórki te to mezenchyma pierwotna, która w trakcie formowania larwy utworzy jej szkielet
- następnie rozpoczyna się proces wpuklania wegetatywnej części ścianki blastuli do wnętrza blastoceluà w wyniku wpuklania tworzy się zagłębienie (prajelito), którego ścianki zawierają materiał na endo- i mezodermę zarodkaà otwór, którym prajelito otwiera się na zewnątrz, nazywamy pragębąà wpuklanie zachodzi w 3-ech etapach, w każdym działają inne mechanizmy
- najpierw położona po stronie wegetatywnej, pochodząca z makromerów część ścianki blastuli wpukla się do wnętrza blastocelu na ¼ do ¾ jej średnicy, tworząc prajelito
- zdolność do wpuklania się jest autonomiczną cechą płytki gastrulacyjnej- jeżeli zostanie ona odcięta od pozostałej części blatocyscty , to proces wpuklania nie zostaje zahamowany
- zasadniczą rolę w tym procesie odgrywa ścisły związek komórek płytki wegetatywnej z przylegającą do niej warstwą hialinową- jeśli blastula zostanie poddana działaniu przeciwciał blokujących ten związek, to wpuklenie prajelita nie następuje
- w następnym etapie gastrulacji krótkie prajelito wydłuza się prawie 3-krotnie i staje się wąskieà zmiana kształtu prajelita zachodzi na skutek wzajemnego przemieszczania się komórek tworzących jego ściankę
- w końcowym etapie gastrulacji komórki leżące w szczytowej części prajelita wysyłają wypustki cytoplazmatyczne ( filopodia), które nawiązują kontakt z wewnętrzną powierzchnią ektodermy w pobliżu bieguna animalnego (nawiązują kontakt ze ściśle określonym rejonem) a następnie kurcząc się doprowadzają do zetknięcia szczytu prajelita z błoną podstawną ektodermy
- na tym etapie zachodzi też wywędrowywanie ze ścianki prajelita do jamy blastocelu komórek mezenchymy wtórnej – materiału na mezodermę zarodka
- w ściance prajelita (od tej chwili możemy je nazwać już jelitem) pozostaje tylko endoderma
- komórki będące prekursorami komórek pigmentowych pierwsze opuszczają ściankę prajelita i wędrują poprzez jamę blastocelu, posuwając się wzdłuż włókien kolagenowychà po dotarciu do błony podstawnej ektodermy ‘’przebijają’ błonę i lokują się po jej wewnętrznej stronie, a potem wędrując wzdłuż ścianki ektodermalnej zajmują swą ostateczną pozycje.
- Następnie opuszczają ścianę prajelita komórki będące prekursorami komórek mięśniowych oraz materiał na wyściółkę jamy ciała.à te ostatnie komórki tworzą pęcherzyk- zawiązek jamy ciała osobnika dorosłego
- spłaszczenie części wegetatywnej>> komórki stają się wyższe i następuje wnikanie:
1- blastomery pochodne mikromerów wnikają najpierw do blastocelu>> wnikanie indywidualne – każda kom. wnika sama>> najpierw leżą ściśle zakotwiczoneàtracą połączenie z sąsiadami i warstwą hialinową i wchodzą do blastocelu i poruszają się ruchem pełzakowatymàtworzą skupieniaàmezenchyma pierwotna àna igiełki>> zachowana ciągła warstwa bo sąsiedzi zwierają
2- wpuklanie – inwaginacja; cała warstwa na ekto – i endodermę
a) wpuklanie – tzw. Pra-jelito otwierające się pragębą (blastopor) płytkie a szerokie àskurcze mikrofilamentówàdo zajścia wpuklenia konieczny związek tego rejonu ...
b) prajelito długie i wąskieà przemieszczanie się komórek w prajelicie- podziałów nie maà zawężeniu ulega otwór pragęby
3 – ze ścianek prajelita wychodzą komórki ze ścian jelita à mezenchyba wtórnaàna utwory mezodermalne – mięśnie
4 – tworzenie pęcherzyków – wyściółka jamy ciała àmateriał na mezodermę ze wpuklenia materiał na endodermę
W szczytowej części jelita wypustki cytoplazmatyczne i wchodzą w kontakt i powodują dociągnięcie szczytu prajelita do ścianki gastruli
- oba elementy zrastają się i ścianka jelita pęka i jelito uzyskuje nowy otwór i rozpoczyna się wzrost larwy
- dookoła otworu wyrastają ramiona
Wolno pływająca larwa (pluteus)
- komórki mezenchymy pierwotnej zlewają się w 2 ułożone po bokach pragęby syncytia, wewnątrz których tworzone są igiełki szkieletu larwalnego
- w miejscu styku prajelita z ektodermą następuje zrośnięcie obu warstw i ich przerwanieà nowopowstały otwór staje się otworem gębowym, podczas gdy otwór pragęby będzie pełnił funkcje odbytu
- larwa zaczyna rosnąć, a szczególnie silny wzrost zachodzi wzdłuż osi prostopadłej do dawnej osi prajelita.àlarwa przybiera kształt ostrosłupa
- dookoła otworu gębowego wyrastają ramiona (początkowo 2 pary ostatecznie 4)
- jelito dzieli się przewężeniami na 3 odcinki- przednie, środkowe i tylne
- pęcherzyk, zawiązek jamy ciała dzieli się następnie na 2 (prawy i lewy) a te z kolei dzielą się na 3 leżące jeden za drugim pęcherzyki (akscocel, hydrocel i somatocel)
- rzęski umieszczone na krawędzi ramion zapewniają larwie zdolność ruchu i napędzają pokarm (głównie glony) do otworu gębowego.
- pluteus – larwa jeżowca
- jelito ma 2 otwory >> nowy otwóràotwór gębowy a otwór pragęby przekształca się w otwór odbytowyà wtórouste
- 3 elementy jelita: przednie, środkowe, tylne
- całość usztywniona igiełkami szkieletu z mezenchymy pierwotnej
- rzęski wzdłuż ramion tworzą wianek wokół otworu gębowegoàruch postępowy i napędzanie drobnoustrojów (odżywianie)
- &...
bzdetsterta