Befruchtung und Embryonalentwicklung

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1 Befruchtung und Embryonalentwicklung Befruchtung: Man versteht darunter Die Verschmelzung von zwei haploiden (= mit einfachem Chromosomensatz ausgestatteten) Zellen. Solche Zellen werden auch als Keimzellen oder Geschlechtszellen bezeichnet. Das Verschmelzungsprodukt ist eine Zygote, die dann wiederum die doppelte Erbinformation beinhaltet, nämlich eine von der mütterlichen Eizelle und die zweite von der väterlichen Samenzelle. Grundbauplan der menschlichen Keimzellen: Samenzelle: Kopfteil (enthält u. a. das genetische Material haploide Information) Mittelstück mit zahlreichen Mitochondrien zur Energiebereitstellung Schwanzteil mit typischem Geißelquerschnitt aus Doppelfibrillen Eizelle:

2 Samenzelle wird durch Lockstoffe (Fertilisine) von der Eizelle angelockt (positive Chemotaxis) Enzyme des Akrosoms verflüssigen die Gallerthülle Akrosom schleudert das Akrosomfilament in die Eizellenmembran Rindengranula verändern ihre Struktur und bauen eine für andere Spermien undurchdringbare Befruchtungsmebran auf Kortikalreaktion (breitet sich in ca sec über die ganze Eizelle aus!) Anschließend wird der Schwanzteil der Samenzelle abgestoßen Zellkern wandert in die Eizelle Kernmembranen lösen sich auf Beginn der ersten Zellteilung anschließend erste Furchung.

3 Embryonalentwicklung (stark vereinfacht) Die hier dargestellten Entwicklungsvorgänge sind nicht mit wissenschaftlicher Korrektheit dargestellt. Es wir eine Mischung von Entwicklungsvorgängen verschiedener Wirbeltierklassen beschrieben. Der Grund dafür liegt in der Komplexität der tatsächlichen Geschehnisse, die meiner Meinung nach das räumliche Vorstellungsvermögen der meisten Lernenden überfordert. Die von mir gewagten Vereinfachungen bzw. Überschneidungen machen die grundsätzliche Entstehung der drei Keimblätter bzw. der sich daraus entwickelnden Organe leichter nachvollziehbar: 1) Furchungsstadium durch eine dauernde Abfolge von Mitosen Morulabildung (Maulbeerstadium) Blastulabildung (Blasenkeimbildung) mit Blastocoel (ein entstehender zentraler Hohlraum = primäre Leibeshöhle). 2) Keimblattbildung + Gastrulation es differenzieren sich drei unterschiedlich gefärbte Regionen: a) animale Zone b) vegetative Zone c) Randzone d) Durch unterschiedliche Teilungsaktivitäten werden die Zellen der vegetativen Zone nach innen gedrückt Gastrula e) Der Urmund wird bei einigen Tieren später tatsächlich zur Mundöffnung, bei anderen, z.b. beim Menschen, wir er zur Afteröffnung und die Mundöffnung entsteht aus einer sekundär entstehenden Öffnung auf der Gegenseite.

4 3) Aufbau der einfachsten Organanlagen Durch intensive Teilung schiebt sich das Mesoderm zwischen Ektoderm und Entoderm 4) Neurulation und Organbildung Der bisher kugelförmige Keim streckt sich in die Länge. Auf der Rückenseite beginnt das Ektoderm mit einer Einfaltung. Dies ist die Anlage für das ZNS, das Neuralrohr:

5 Anschließend differenziert sich ein in Längsrichtung verlaufendes Stützrohr aus dem Mesoderm. Dieses gilt als Vorstufe der Wirbelsäule und bleibt beim unmittelbaren Vorläufer der Wirbeltiere, dem Lanzettfischchen als Chorda dorsalis zeitlebens erhalten. Durch Differenzierung des Mesoderms entsteht anschließend die sekundäre Leibeshöhle, das Cölom. In dieser kommt der Großteil der inneren Organe zu liegen. Die Embryonalentwicklung ist auch durch die Ausbildung zweier Schutzhüllen um den Embryo gekennzeichnet Embryonalhüllen Entstehung der Embryonalhüllen: Nach der Neurulation wird die gesamte Dottermasse der Eizelle umwachsen Dottersack: Durch Auffaltungen der Dottersackwand entsteht eine doppelte Hülle um den Embryo: Innere Hüllschicht Amnion Äußere Hüllschicht Chorion Die Amnionhöhle wird von Amnionzellen mit Flüssigkeit gefüllt Fruchtwasser Eine zusätzliche, entodermale Aussackung des Embryos. der Harnsack, stellt eine Verbindung zw. Embryo und Chorion her. An der Kontaktstelle zwischen Harnsack und Chorion beginnt sich die Gebärmutterschleimhaut kräftig zu entwickeln und baut ein Ver- und Entsorgungssystem für den Embryo auf, den Mutterkuchen (Plazenta). Der Leitung der Stoffe (Nährstoffe, O2, Schadstoffe) erfolgt über die Nabelschnur, welche sich aus Dottersack und Harnsack entwickelt. Die Embryonalhüllen sind zwischen der 3. und 4. Schwangerschaftswoche ausgebildet Nach dem 3. Schwangerschaftsmonat ist die Anlage aller Organsysteme und des äußerem Baues abgeschlossen. Länge das Embryos ca. 9 cm. In der verbleibenden Zeit der Schwangerschaft erfolgt hauptsächlich Wachstum.

6 Amnionpunktion Das ist eine Methode um in einem relativ frühen Embryonalstadium eine Aussage über den Gesundheitszustand des Embryos machen zu können: Mit einer Hohlnadel wird durch die Bauchdecke, die Gebärmutter und die beiden Embryonalhüllen gestochen und das dahinter liegende Fruchtwasser abgesaugt (ca. 10 ml). Im Fruchtwasser befinden sich immer auch embryonale Zellen, die dann gewonnen werden können und eine Diagnose in Hinblick auf genetische Veränderungen des Embryos zulassen. Die zudem im Fruchtwasser gefundenen Stoffwechselendprodukte des Embryos lassen auch auf eventuell vorliegende Stoffwechselkrankheiten schließen. Chorionbiopsie Eine ähnliche Vorgangsweise, nur wird hier Gewebe aus dem Chorion entnommen, das ebenfalls mit den Zellen des Embryos identisch ist. Es muss also nicht auch das Amnion durchstochen werden, woraus sich eine erheblich niedrigeres Risiko ergibt, dass der Embryo durch die Untersuchung zu Schaden kommen könnte.

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