Entwicklung der Tiere

Transkript

1 Entwicklung der Tiere Entwicklung beginnt, wie immer, mit einer ersten Zelle. Diese Zelle ist die befruchtete, diploide Zygote, deren Kern durch Verschmelzung der Kerne einer männlichen und einer weiblichen Keimzelle entstanden ist.

2 Embryogenese Nun beginnt der Prozess der Embryogenese (Embryonalentwicklung), womit alle Veränderungen gemeint sind, die vom Ei zum Embryo führen, der dann, ausserhalb von Samen, Ei oder Muttertier sich weiter entwickelt. Bei Pflanzen haben wir die Entwicklung kennen gelernt, die zunächst beim Samen stehen bleibt. Bei mehrzelligen Tieren läuft die Embryogenese in mehreren Schritten ab, von denen jetzt die Rede sein soll und die bei vielen Tieren in sehr ähnlicher Weise verläuft.

3 Was passiert dabei? Was steht am Anfang der Embryogenese? Was steht am Ende der Embryogenese? Denkt an die Organisationsebenen in der Biologie!

4 Embryogenese bei Nicht- Wirbeltieren Die Embryogenese bei Nicht-Wirbeltieren läuft bei den unterschiedlichen Tierstämmen sehr unterschiedlich ab. Dennoch sind die allerersten Schritte meist gleich. Als Beispiel wollen wir uns die ersten Schritte der Embryonalentwicklung des Fadenwurmes C. elegans ansehen. Wir können diese Tiere später selbst beobachten. Sie sind transparent (man kann die Eier sehen). Sie haben einen Lebenszyklus von nur 4 Tagen (bilden also oft Nachkommen). Weibliche Tiere können sich selbst befruchten.

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6 Die Furchungen So werden die ersten mitotischen Zellteilungen genannt, die aus der Eizelle ein mehrzelliges Gebilde den Keim entstehen lassen. Dabei verändert sich die Grösse der Zellen, nicht aber die des Keims. Die Zellteilungen durchziehen den Keim und es werden Furchen sichtbar.

7 Die Furchungen II Die Furchungen beginnen erst nach der Befruchtung des Eis. Die dabei entstehenden Zellen werden mit Zahlen und Buchstaben benannt, um ihre Entwicklung verfolgen zu können.

8 Eutelie (Zellkonstanz) Der erwachsene Fadenwurm besteht stets aus derselben Zahl von Zellen (959). Man kann also, ausgehend von der Eizelle jeder neu entstandenen Zelle ihr Schicksal im späteren Körper zuweisen. Somit kann durch Manipulation einzelner Zellen, die Entwicklung des Wurm beeinflusst und untersucht werden.

9 Gastrulation Ein zweiter wichtiger Schritt der Embryogenese, ist auch beim Fadenwurm verwirklicht. Im 24- Zellstadium (nach 4-5 Teilungen), wandern einige Zellen ins Innere des Keims. Es entsteht eine Öffnung (Urmund) und ein Inneres (hier entsteht der Verdauungstrakt).

10 Weitere Entwicklung Schliesslich teilen sich die Zellen weiter. Der Keim streckt sich, die Wurmform entsteht, die Organe werden fertig gebildet und mit 558 Zellen kommt die Larve im Stadium L1 auf die Welt.

11 Embryogenese der Molche Warum? - Eier sind gross genug für Beobachtung. - Entwicklung spielt sich im Wasser ab und nicht im Muttertier. - Es kann eine Vielzahl von Eiern leicht erhalten werden. - Die Eier sind transparent und daher gut beobachtbar. - Molche gehören zu den Wirbeltieren, wie wir Menschen.

12 Molcheier Die weiblichen Molche legen, nach Balz und Befruchtung (Praktikum), einzelne Eier ab, die sie an Wasserpflanzen heften. Die Eier haben einen Durchmesser von ca. 3mm. Sie sind nicht gleichmässig gebaut und gefärbt und sie sind von einer Gallerthülle umgeben. Je heller die Färbung, desto mehr Dotter ist enthalten.

13 Die Furchungen beim Molch Innerhalb von ca. 15h entsteht aus einer befruchteten Molchzygote (oben) ein Gebilde, das Morula genannt wird (weil es aussieht, wie die Frucht eines Maulbeerbaumes) und aus den sog. Blastomeren besteht. Warum nennt man die Veränderungen Furchungen? Warum passieren sie so schnell, warum können sie so schnell passieren (vgl. Zeit für normale Mitose ca. 24h)? Was ist in den Zellen vorhanden? Sind die Zellen alle gleich? Wie verändert sich die Grösse des Keimes? Zeichne die Keime nach den ersten drei Furchungen.

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15 Furchungstypen I Eizellen können Dotter enthalten (sehr nährstoffreich), der in der Eizelle räumlich unterschiedlich verteilt sein kann. (Säuger: alecithal/ oligolecithal; Amphibien; mesolecithal; Reptilien und Vögel: polylecithal) Überlege, warum die Eier der Wirbeltiere unterschiedlich viel Dotter haben/ brauchen? Die Menge und Verteilung des Dotters im Ei bestimmt die Art der Furchung und auch die weitere Embryonalentwicklung. Menschliche Eizellen sind isolecithal, Molcheier sind telolecithal und Insekteneier sind centrolecithal.

16 Furchungstypen II Welchen Tieren kann welche Art der Furchung zugeordnet werden?

17 Blastula Ab ca. dem 16-Zellstadium entsteht in der Morula ein Hohlraum. Die Blastomeren aussen halten zusammen und erzeugen durch Abgabe von Ionen einen Nachfluss von Wasser (Osmose). Es entsteht die Blastula mit dem Blastocoel, der primären Körperhöhle. Der Keim ähnelt jetzt am ehesten einem Luftballon mit äusserer Hülle und innerem Hohlraum. Die Teilungen gehen synchron weiter, bis ca Zellen entstanden sind.

18 Gastrulation Bisher konnten die Veränderungen recht gut von aussen beobachtet werden. Jetzt besteht der Keim aus so vielen Zellen, dass die einzelnen Zellen nicht mehr voneinander unterschieden werden können. Veränderungen passieren nun auch im Inneren der Hohlkugel. Lies den Text zur Gastrulation und schau dir die Abbildungen dazu an. Versuche die Vorgänge der Gastrulation nachzuvollziehen. Was sind Keimblätter? Wie entsteht das Mesoderm? Zeichne eine Amphibiengastrula aufgeschnitten senkrecht zum Urdarm.

19 Lanzettfisch

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22 Pantoffeln in der Biologie Neurulation und was noch?

23 Pantoffeln in der Biologie

24 Neurulation Der letzte grosse Entwicklungsschritt, vor der Bildung der einzelnen Gewebe und Organe ist die Neurulation, bei der Vorläufer des Charakteristikums der Wirbeltiere entstehen (Wirbelsäule und Rückenmark). Hierbei verändern sich auch Menge und Lage der drei Keimblätter Ektoderm, Endoderm und Mesoderm. Das Ektoderm muss dabei in Neuroektoderm und Hautektoderm gegliedert werden.

25 Schwanzknospenstadium Organogenese Während der Neurulation Streckung des Embryo. Wachstum der Keimblätter und Beginn der Bildung von Geweben und Organen Bildung des Afters am Blastoporus; Durchbruch des Mundes Nun dauert es nicht mehr lange, bis die Larve schlüpft.

26 Schicksal der Keimblätter Ausgehend von den drei ursprünglichen Keimblättern entwickeln sich die Gewebe und Organe. Die meiste funktionellen Organe sind allerdings aus Teilen verschiedener Keimschichten bestehend: z.b. Dünndarm: Darmepithel (Entoderm), Blutgefässe, Muskulatur, Bindegewebe (Mesoderm); Nerven (Ektoderm)

27 Entwicklung der Wirbeltiere Zu den Wirbeltieren gehören: - Fische - Amphibien - Reptilien - Vögel - Säugetiere Die Entwicklung läuft in einigen Bereichen sehr ähnlich und führt zu Embryonen mit grosser Ähnlichkeit.