Fertilizarea este procesul în care gametii (un ovul și spermatozoizii) fuzionează pentru a forma zigot (Figura 13.8). Pentru a se asigura că descendenții au un singur set complet de cromozomi diploizi, un singur spermă trebuie să se contopească cu un singur ou. La mamifere, un strat numit zona pellucida protejează oul. La vârful capului unei celule de spermă se află o structură ca un lizozom numit acrosom, care conține enzime. Când un spermă se leagă de zona pelucidă, au loc o serie de evenimente, numite reacții acrosomale. Aceste reacții, care implică enzime din acrosom, permit membranei plasmatice a spermei să se fuzioneze cu membrana plasmatică a ovulului și permit transferul nucleului spermei în ovul. Membranele nucleare ale ovulului și spermatozoizilor se descompun și cele două nuclee haploide fuzionează pentru a forma un nucleu sau genom diploid.
Pentru a vă asigura că nu mai mult de un spermă fertilizează ovulul, odată ce reacțiile acrosomale au loc într-o locație a membranei ovulului, ovulul eliberează proteine în alte locații pentru a preveni fuziunea altor spermatozoizi cu ovulul.
Începe dezvoltarea organismelor multi-celulare din acest zigot unicelular, care suferă o diviziune celulară rapidă, numită clivaj (Figura 13.9 a), pentru a forma o bilă goală de celule numită blastulă (Figura 13.9 b).
La mamifere, blastula formează blastocistul în etapa următoare de dezvoltare. Aici celulele din blastulă se aranjează în două straturi: masa celulară interioară și un strat exterior numit trofoblast. Masa celulară interioară va continua să formeze embrionul. Trofoblastul secretă enzime care permit implantarea blastocistului în endometrul uterului. Trofoblastul va contribui la placentă și va hrăni embrionul.
Conceptul în acțiune
Accesați proiectul Virtual Human Embryo de pe site-ul Endowment for Human Development pentru a face clic printr-un interactiv al etapelor dezvoltării embrionilor, inclusiv micrografii și imagini tridimensionale rotative.
celulele din blastula se rearanjează apoi spațial pentru a forma trei straturi de celule. Acest proces se numește gastrulație. În timpul gastrulației, blastula se pliază pe ea însăși și celulele migrează pentru a forma cele trei straturi de celule (Figura 13.10) într-o structură, gastrula, cu un spațiu gol care va deveni tractul digestiv. Fiecare dintre straturile celulelor se numește strat germinal și se va diferenția în diferite sisteme de organe.
Cele trei straturi germinale sunt endodermul, ectoderm și mezoderm. Celulele din fiecare strat de germeni se diferențiază în țesuturi și organe embrionare. Ectodermul dă naștere sistemului nervos și epidermei, printre alte țesuturi. Mezodermul dă naștere la celulele musculare și țesutul conjunctiv din corp. Endodermul dă naștere la intestin și la multe organe interne. corp. Acest proces se numește organogeneză.
Organele se dezvoltă din straturile germinale prin procesul de diferențiere. În timpul diferențierii, celulele stem embrionare exprimă seturi specifice de gene care vor determina tipul lor celular final. De exemplu, unele celule din ectoderm vor exprima genele specifice celulelor pielii. Drept urmare, aceste celule vor lua forma și caracteristicile celulelor epidermice.Procesul de diferențiere este reglementat de semnale chimice specifice locației din mediul embrionar al celulei, care pune în joc o cascadă de evenimente care reglează expresia genelor.