Organogenesi animale e vegetale e le sue caratteristiche

IL Organogenesi, Nella biologia dello sviluppo, è una fase di cambiamenti in cui i tre strati che costituiscono l'embrione si trasformano nella serie di organi che troviamo in individui completamente sviluppati.

Individuandoci temporaneamente nello sviluppo dell'embrione, il processo di organogenesi inizia alla fine della gastrulazione e continua fino alla nascita dell'organismo. Ogni strato germinale dell'embrione differisce in organi e sistemi specifici.

Fonte: Anatomist90 [CC BY-SA 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0)]

Nei mammiferi, l'ectoderm dà origine alle strutture dell'epitelio esterno e degli organi nervosi. Il mesoderma alla notocorda, cavità, organi del sistema circolatorio, muscolare, parte dello scheletro e del sistema urogenitale. Infine l'endoderma produce l'epitelio del tratto respiratorio, la faringe, il fegato, il pancreas, il rivestimento della vescica e la muscolatura liscia.

Come possiamo dedurre, è un processo finemente regolato in cui le cellule iniziali subiscono una differenziazione specifica in cui vengono espressi geni specifici. Questo processo è accompagnato da cascate di segnalazione cellulare, in cui gli stimoli che modulano l'identità cellulare sono costituiti da molecole sia esterne che interne.

Nelle piante, il processo di organogenesi si verifica fino alla morte dell'organismo. Generalmente le verdure producono organi per tutta la vita - come foglie, steli e fiori. Il fenomeno è orchestrato dagli ormoni vegetali, dalla loro concentrazione e dalla relazione tra loro.

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Cos'è l'organogenesi?

Uno degli eventi più straordinari della biologia degli organismi è la rapida trasformazione di una piccola cellula fecondata in un individuo che è formato da strutture multiple e complesse.

Questa cellula inizia a dividersi e c'è un punto in cui possiamo distinguere gli strati germinali. La formazione degli organi si verifica durante un processo chiamato organogenesi e si svolge dopo la segmentazione e la gastrazione (altre fasi dello sviluppo embrionale).

Ogni tessuto primario che è stato formato durante la gastrazione differisce nelle strutture specifiche durante l'organogenesi. Nei vertebrati questo processo è molto omogeneo.

L'organogenesi è utile per determinare l'età degli embrioni, usando l'identificazione della fase di sviluppo di ciascuna struttura.

Organogenesi negli animali

Strati embrionali

Durante lo sviluppo di organismi, vengono generati strati embrionali o germinali (per non confondere con le cellule germinali, si tratta di ovuli e spermatozoi), strutture che darà origine agli organi. Un gruppo di animali multicellulari ha due strati germinali - endoderma ed ectoderma - e sono chiamati diploblastici.

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A questo gruppo appartengono agli anemoni marini e ad altri animali. Un altro gruppo presenta tre strati, quelli sopra menzionati e un terzo che si trovano tra di loro: il mesoderma. Questo gruppo è noto come triploblastic. Si noti che non esiste un termine biologico per fare riferimento agli animali con un singolo strato germinale.

Una volta che i tre strati sono stati stabiliti nell'embrione, inizia il processo di organogenesi. Alcuni organi e strutture molto specifici sono derivati ​​da uno strato specifico, sebbene non sia strano che alcuni siano formati da due strati germinali. In effetti, non ci sono sistemi di organi che provengono da un singolo livello germinale.

È importante sottolineare che non è lo strato che di per sé decide il destino della struttura e il processo di differenziazione. Al contrario, il fattore determinante è la posizione di ciascuna delle cellule rispetto alle altre.

Come accade la formazione di organi?

Come accennato, gli organi sono derivati ​​da regioni specifiche degli strati embrionali che compongono i loro embrioni. La formazione può verificarsi a causa della formazione di pieghe, divisioni e condensa.

Gli strati possono iniziare a formare pieghe che successivamente danno origine a strutture che ricordano un tubo - in seguito vedremo che questo processo dà origine al tubo neurale nei vertebrati. Lo strato germinale può anche essere diviso e somministrato a vescicole o estensioni.

Successivamente descriveremo il piano di formazione di organi di base in base ai tre livelli germinali. Questi modelli sono stati descritti per gli organismi dei modelli vertebrati. Altri animali possono avere sostanziali variazioni nel processo.

Ectoderm

La maggior parte dei tessuti epiteliali e nervosi provengono da ectoderm e sono i primi organi ad apparire.

Notocorda è una delle cinque caratteristiche diagnostiche dei cavi - e da lì arriva il nome del gruppo. Sotto di essa sembra un eco di ectoderm che darà origine alla piastra neurale. I bordi della piastra subiscono un'altitudine, quindi si piegano e creano un tubo interno allungato e cavo, chiamato tubo dorsale neurale cavo o semplicemente tubo neurale.

Del tubo neurale, vengono generate la maggior parte degli organi e delle strutture che compongono il sistema nervoso. La regione anteriore si allarga, formando il cervello e i nervi cranici. Man mano che lo sviluppo avanza, si formano nervi motori spinali e spinali.

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Le strutture corrispondenti al sistema nervoso periferico derivano dalle cellule della cresta neurale. Tuttavia, la cresta non solo dà origine agli organi nervosi, ma partecipa anche alla formazione di cellule di pigmento, cartilagine e osso che formano il cranio, gangli del sistema nervoso autonomo, alcune ghiandole endocrine, tra le altre.

Endoderma

Organi derivati

Nella maggior parte dei vertebrati, il canale alimentare è formato da un intestino primitivo, in cui la regione finale del tubo si apre all'estero e si allinea con l'ectoderma, mentre il resto del tubo è allineato con l'endoderma. Dalla regione anteriore dell'intestino si presentano i polmoni, il fegato e il pancreas.

Vie respiratorie

Uno di quelli derivati ​​dal tratto digestivo comprende il diverticolico faringeo, che appare all'inizio dello sviluppo embrionale di tutti i vertebrati. Nei pesci, gli archi di branchie danno origine a branchie e altre strutture di approvvigionamento che persistono negli adulti e consentono l'estrazione di ossigeno nei corpi idrici.

Nel diventare evolutivo, quando gli antenati degli anfibi iniziano a sviluppare una vita fuori dall'acqua, le branchie non sono più necessarie o utili come organi respiratori aerei e sono funzionalmente sostituiti dai polmoni.

Allora perché gli embrioni dei vertebrati terrestri hanno archi di branchie? Sebbene non siano correlati alle funzioni respiratorie degli animali, sono necessari per la generazione di altre strutture, come mascella, strutture per le orecchie interne, tonsille, ghiandole paratiroidee e timo.

Mesoderma

Il mesoderma è il terzo strato germinale e lo strato aggiuntivo che appare negli animali triploblastici. È correlato alla formazione di muscoli scheletrici e altri tessuti muscolari, il sistema circolatorio e gli organi coinvolti nell'escrezione e nella riproduzione.

La maggior parte delle strutture muscolari deriva dal mesoderma. Questo strato germinale dà origine a uno dei primi organi funzionali dell'embrione: il cuore, che inizia a battere in una fase iniziale di sviluppo.

Ad esempio, uno dei modelli più utilizzati per lo studio dello sviluppo embrionale è il pollo. In questo modello sperimentale, il cuore inizia a battere il secondo giorno di incubazione: l'intero processo dura tre settimane.

Mesoderm contribuisce anche allo sviluppo della pelle. Possiamo pensare che l'epidermide sia una sorta di "chimera" di sviluppo, poiché nella sua formazione è coinvolto più di uno strato germinale. Lo strato esterno proviene da ectoderm e lo chiamiamo epidermide, mentre il derma è formato da mesoderma.

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Migrazione cellulare durante l'organogenesi

Un fenomeno eccezionale nella biologia organogenesi è la migrazione cellulare vissuta da alcune cellule per raggiungere la loro destinazione finale. Cioè, le cellule hanno origine in un luogo di embrione e sono in grado di spostare lunghe distanze.

Tra le cellule in grado di migrare abbiamo le cellule precursori del sangue, le cellule del sistema linfatico, le cellule di pigmento e i gameti. In effetti, la maggior parte delle cellule che sono correlate all'origine ossea del cranio migrano ventralmente dalla regione dorsale della testa.

Organogenesi nelle piante

Come negli animali, l'organogenesi nelle piante consiste nel processo di formazione di organi che compongono le verdure. C'è una differenza chiave in entrambi i lignaggi: mentre l'organogenesi negli animali si verifica nelle fasi e finisce quando nasce l'individuo, nelle piante l'organogenesi si ferma solo quando la pianta muore.

Le piante presentano una crescita in tutte le fasi della loro vita, grazie alle regioni situate in specifiche regioni degli ortaggi chiamati Meristemas. Queste aree di crescita continua producono regolarmente rami, foglie, fiori e altre strutture laterali.

Ruolo dei fitormoni

In laboratorio è stata raggiunta la formazione di una struttura chiamata callo. Viene indotto applicando un cocktail di fitohormonas (principalmente auxine e citoquinini). Calle è una struttura che non è differenziata ed è totipotenziale, ovvero può produrre qualsiasi tipo di organo, come animali ben noti negli animali.

Sebbene gli ormoni siano un elemento chiave, non è la concentrazione totale dell'ormone che dirige il processo di organogenesi ma la relazione tra citochinine e auxine.

Riferimenti

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