18.2: Desarrollo y Organogénesis
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Desarrollo Embrionario Temprano
La fertilización es el proceso en el que los gametos (un óvulo y esperma) se fusionan para formar un cigoto (Figura\(\PageIndex{1}\)). Para asegurar que la descendencia tenga solo un conjunto diploide completo de cromosomas, solo un espermatozoide debe fusionarse con un óvulo. En los mamíferos, una capa llamada zona pelúcida protege al huevo. En la punta de la cabeza de un espermatozoide se encuentra una estructura como un lisosoma llamado acrosoma, que contiene enzimas. Cuando un espermatozoide se une a la zona pelúcida, se producen una serie de eventos, llamados reacciones acrosómicas. Estas reacciones, que involucran enzimas del acrosoma, permiten que la membrana plasmática espermática se fusione con la membrana plasmática del óvulo y permiten que el núcleo espermático se transfiera al óvulo. Las membranas nucleares del óvulo y el esperma se descomponen y los dos núcleos haploides se fusionan para formar un núcleo diploide o genoma.
Para garantizar que no más de un espermatozoide fertilice el óvulo, una vez que las reacciones acrosómicas tienen lugar en una ubicación de la membrana del óvulo, el óvulo libera proteínas en otras ubicaciones para evitar que otros espermatozoides se fusionen con el óvulo.
El desarrollo de organismos multicelulares parte de este cigoto unicelular, que se somete a\(\PageIndex{2}\) una rápida división celular, llamada escisión (Figura a), para formar una bola hueca de células llamada blástula (Figura\(\PageIndex{2}\) b).
En los mamíferos, la blástula forma el blastocisto en la siguiente etapa de desarrollo. Aquí las células de la blástula se disponen en dos capas: la masa celular interna y una capa externa llamada trofoblasto. La masa celular interna pasará a formar el embrión. El trofoblasto secreta enzimas que permiten la implantación del blastocisto en el endometrio del útero. El trofoblasto contribuirá a la placenta y nutrirá al embrión.
CONCEPT EN ACCIÓN
Visite el proyecto Virtual Human Embrion en el sitio de Endowment for Human Development para hacer clic en un interactivo de las etapas del desarrollo del embrión, incluyendo micrografías e imágenes giratorias en 3D.
Las células en la blástula luego se reorganizan espacialmente para formar tres capas de células. Este proceso se llama gastrulación. Durante la gastrulación, la blástula se pliega sobre sí misma y las células migran para formar las tres capas de células (Figura\(\PageIndex{3}\)) in a structure, the gastrula, with a hollow space that will become the digestive tract. Each of the layers of cells is called a germ layer and will differentiate into different organ systems.
Las tres capas germinales son el endodermo, el ectodermo y el mesodermo. Las células en cada capa germinal se diferencian en tejidos y órganos embrionarios. El ectodermo da origen al sistema nervioso y a la epidermis, entre otros tejidos. El mesodermo da lugar a las células musculares y al tejido conectivo en el cuerpo. El endodermo da origen al intestino y a muchos órganos internos.
Organogénesis
La gastrulación conduce a la formación de las tres capas germinales que dan lugar durante el desarrollo posterior a los diferentes órganos del cuerpo animal. Este proceso se llama organogénesis.
Los órganos se desarrollan a partir de las capas germinales a través del proceso de diferenciación. Durante la diferenciación, las células madre embrionarias expresan conjuntos específicos de genes que determinarán su último tipo celular. Por ejemplo, algunas células del ectodermo expresarán los genes específicos de las células de la piel. Como resultado, estas células tomarán la forma y características de las células epidérmicas. El proceso de diferenciación está regulado por señales químicas específicas de ubicación del ambiente embrionario de la célula que pone en juego una cascada de eventos que regula la expresión génica.
Resumen
Las primeras etapas del desarrollo embrionario comienzan con la fertilización. El proceso de fertilización está estrechamente controlado para asegurar que solo un espermatozoide se fusione con un óvulo. Después de la fertilización, el cigoto se somete a escisión para formar la blástula. La blástula, que en algunas especies es una bola hueca de células, se somete a un proceso llamado gastrulación, durante el cual se forman las tres capas germinales. El ectodermo da origen al sistema nervioso y a las células epidérmicas de la piel, el mesodermo da lugar a las células musculares y al tejido conectivo en el cuerpo, y el endodermo da lugar al sistema digestivo y a otros órganos internos. La organogénesis es la formación de órganos a partir de las capas germinales. Cada capa germinal da lugar a tipos específicos de tejido.
Glosario
- blastocisto
- la estructura formada cuando las células en la blástula de mamífero se separan en una capa interna y externa
- gastrulación
- el proceso en el que la blástula se pliega sobre sí misma para formar las tres capas germinales
- masa celular interna
- la capa interna de células en el blastocisto, que se convierte en el embrión
- organogénesis
- el proceso de formación de órganos durante el desarrollo
- trofoblasto
- la capa externa de células en el blastocisto, lo que da lugar a la contribución del embrión a la placenta
- zona pelúcida
- la capa protectora alrededor del huevo de mamífero