Information

34.1D: Verdauungssysteme von Wirbeltieren - Biologie

34.1D: Verdauungssysteme von Wirbeltieren - Biologie


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Wirbeltiere können einen einzigen Magen, mehrere Magenkammern oder Hilfsorgane haben, die beim Abbau der aufgenommenen Nahrung helfen.

Lernziele

  • Unterscheiden Sie zwischen den Arten des Verdauungssystems von Wirbeltieren

Wichtige Punkte

  • Monogastrische Tiere haben einen einzigen Magen, der Enzyme absondert, um Nahrung in kleinere Partikel zu zerlegen; Zusätzliche Magensäfte werden von Leber, Speicheldrüsen und Bauchspeicheldrüse produziert, um die Verdauung der Nahrung zu unterstützen.
  • Das Verdauungssystem von Vögeln hat einen Mund (Schnabel), Kropf (zur Nahrungsspeicherung) und Muskelmagen (zum Abbau) sowie einen Zweikammermagen, bestehend aus dem Proventriculus, der Enzyme freisetzt, und dem wahren Magen, der die abbauen.
  • Wiederkäuer wie Kühe und Schafe sind Tiere mit vier Mägen; Sie essen Pflanzenmaterial und haben symbiotische Bakterien in ihren Mägen, die bei der Verdauung von Zellulose helfen.
  • Pseudo-Wiederkäuer (wie Kamele und Alpakas) ähneln Wiederkäuern, haben aber einen Dreikammermagen; die symbiotischen Bakterien, die ihnen beim Abbau von Zellulose helfen, befinden sich im Blinddarm, einer Kammer in der Nähe des Dickdarms.

Schlüsselbegriffe

  • Peristaltik: die rhythmische, wellenartige Kontraktion und Entspannung der Muskeln, die sich in einer Welle durch einen Muskelschlauch ausbreitet
  • Proventriculus: der Teil des Vogelmagens zwischen Kropf und Muskelmagen, der Verdauungsenzyme absondert
  • Zellulose: ein komplexes Kohlenhydrat, das in den meisten Pflanzen den Hauptbestandteil der Zellwand bildet

Verdauungssysteme von Wirbeltieren

Wirbeltiere haben komplexere Verdauungssysteme entwickelt, um sich an ihre Ernährungsbedürfnisse anzupassen. Manche Tiere haben einen einzigen Magen, während andere mehrkammerige Mägen haben. Vögel haben ein Verdauungssystem entwickelt, das an den Verzehr von unzerkauter (ungekauter) Nahrung angepasst ist.

Monogastrisch: Einkammermagen

Wie das Wort monogastrisch vermuten lässt, besteht diese Art des Verdauungssystems aus einer („mono“) Magenkammer („Magen“). Menschen und viele Tiere haben ein monogastrisches Verdauungssystem. Der Verdauungsprozess beginnt mit dem Mund und der Nahrungsaufnahme. Die Zähne spielen eine wichtige Rolle beim Kauen (Kauen) oder beim physischen Zerlegen von Nahrung in kleinere Partikel. Die im Speichel enthaltenen Enzyme beginnen auch, Nahrung chemisch abzubauen. Die Speiseröhre ist ein langer Schlauch, der den Mund mit dem Magen verbindet. Bei der Peristaltik drücken die Muskeln der Speiseröhre die Nahrung in Richtung Magen. Um die Wirkung von Enzymen im Magen zu beschleunigen, hat der Magen ein extrem saures Milieu mit einem pH-Wert zwischen 1,5 und 2,5. Die Magensäfte, die im Magen Enzyme enthalten, wirken auf die Speisereste und setzen den Verdauungsprozess fort. Im Dünndarm setzen Enzyme, die von der Leber, dem Dünndarm und der Bauchspeicheldrüse produziert werden, den Verdauungsprozess fort. Die Nährstoffe werden über die Epithelzellen, die die Wände des Dünndarms auskleiden, in den Blutkreislauf aufgenommen. Das Abfallmaterial wandert zum Dickdarm, wo Wasser absorbiert wird und das trockenere Abfallmaterial zu Fäkalien verdichtet wird, die bis zur Ausscheidung durch das Rektum gespeichert werden.

Vogel

Vögel stehen vor besonderen Herausforderungen, wenn es um die Nahrungsaufnahme geht. Sie haben keine Zähne, daher muss ihr Verdauungssystem in der Lage sein, unzerkaute Nahrung zu verarbeiten. Vögel haben eine Vielzahl von Schnabeltypen entwickelt, die die große Vielfalt ihrer Ernährung widerspiegeln, von Samen und Insekten bis hin zu Früchten und Nüssen. Da die meisten Vögel fliegen, sind ihre Stoffwechselraten hoch, um die Nahrung effizient zu verarbeiten und gleichzeitig ihr Körpergewicht niedrig zu halten. Der Magen von Vögeln hat zwei Kammern: den Proventriculus, in dem Magensäfte produziert werden, um das Futter zu verdauen, bevor es in den Magen gelangt, und den Muskelmagen, in dem das Futter gelagert, eingeweicht und mechanisch gemahlen wird. Das unverdaute Material bildet Nahrungspellets, die manchmal hochgewürgt werden. Der Großteil der chemischen Verdauung und Absorption findet im Darm statt, während der Abfall über die Kloake ausgeschieden wird.

Wiederkäuer

Wiederkäuer sind hauptsächlich Pflanzenfresser wie Kühe, Schafe und Ziegen, deren gesamte Nahrung aus dem Verzehr großer Mengen an Ballaststoffen besteht. Sie haben ein Verdauungssystem entwickelt, das ihnen hilft, große Mengen an Zellulose zu verarbeiten. Ein interessantes Merkmal des Mauls der Wiederkäuer ist, dass sie keine oberen Schneidezähne haben. Sie benutzen ihre unteren Zähne, Zunge und Lippen, um ihre Nahrung zu zerreißen und zu kauen. Aus dem Mund wandert die Nahrung durch die Speiseröhre und in den Magen.

Um die große Menge an Pflanzenmaterial zu verdauen, ist der Magen der Wiederkäuer ein Organ mit mehreren Kammern. Die vier Kammern des Magens werden Pansen, Retikulum, Omasum und Labmagen genannt. Diese Kammern enthalten viele Mikroben, die Zellulose abbauen und aufgenommene Nahrung fermentieren. Der Labmagen, der „echte“ Magen, entspricht der monogastrischen Magenkammer. Hier werden Magensäfte abgesondert. Die Magenkammer mit vier Kammern bietet mehr Platz und die notwendige mikrobielle Unterstützung, um Pflanzenmaterial bei Wiederkäuern zu verdauen. Durch den Fermentationsprozess entstehen große Gasmengen in der Magenkammer, die beseitigt werden müssen. Wie bei anderen Tieren spielt der Dünndarm eine wichtige Rolle bei der Nährstoffaufnahme, während der Dickdarm bei der Ausscheidung von Abfallstoffen hilft.

Pseudo-Wiederkäuer

Einige Tiere, wie Kamele und Alpakas, sind Pseudo-Wiederkäuer. Sie fressen viel Pflanzenmaterial und Ballaststoffe. Pflanzenmaterial zu verdauen ist nicht einfach, da Pflanzenzellwände das polymere Zuckermolekül Cellulose enthalten. Die Verdauungsenzyme dieser Tiere können Zellulose nicht abbauen, aber im Verdauungssystem vorhandene Mikroorganismen können dies. Da das Verdauungssystem große Mengen an Ballaststoffen verarbeiten und die Zellulose abbauen muss, haben Pseudowiederkäuer einen Dreikammermagen. Im Gegensatz zu Wiederkäuern ist ihr Blinddarm (ein Beutelorgan am Anfang des Dickdarms, das viele Mikroorganismen enthält, die für die Verdauung von Pflanzenmaterial notwendig sind) groß. Hier wird das Raufutter fermentiert und verdaut. Diese Tiere haben keinen Pansen, aber ein Omasum, Labmagen und Retikulum.


Verdauungssysteme

Tiere beziehen ihre Nahrung aus dem Verzehr anderer Organismen. Abhängig von ihrer Ernährung können Tiere in folgende Kategorien eingeteilt werden: Pflanzenfresser (Pflanzenfresser), Fleischfresser (Fleischfresser) und solche, die sowohl Pflanzen als auch Tiere fressen (Allesfresser). Die in Lebensmitteln enthaltenen Nährstoffe und Makromoleküle sind für die Zellen nicht sofort zugänglich. Es gibt eine Reihe von Prozessen, die Nahrung im tierischen Körper verändern, um die Nährstoffe und organischen Moleküle für die Zellfunktion zugänglich zu machen. Da Tiere sich in Form und Funktion komplexer entwickelt haben, haben sich auch ihre Verdauungssysteme weiterentwickelt, um ihren verschiedenen Ernährungsbedürfnissen gerecht zu werden.


Verdauungssysteme von Wirbeltieren

Wirbeltiere haben komplexere Verdauungssysteme entwickelt, um sich an ihre Ernährungsbedürfnisse anzupassen. Manche Tiere haben einen einzigen Magen, während andere mehrkammerige Mägen haben. Vögel haben ein Verdauungssystem entwickelt, das an den Verzehr von unzerkauter Nahrung angepasst ist.

Monogastrisch: Einkammermagen

Wie das Wort monogastrisch vermuten lässt, besteht diese Art des Verdauungssystems aus einer („mono“) Magenkammer („Magen“). Menschen und viele Tiere haben ein monogastrisches Verdauungssystem. Der Verdauungsprozess beginnt mit dem Mund und der Nahrungsaufnahme. Die Zähne spielen eine wichtige Rolle beim Kauen (Kauen) oder beim physischen Zerlegen von Nahrung in kleinere Partikel. Die im Speichel enthaltenen Enzyme beginnen auch, Nahrung chemisch aufzuspalten. Die Speiseröhre ist ein langer Schlauch, der den Mund mit dem Magen verbindet. Durch Peristaltik oder wellenförmige Kontraktionen der glatten Muskulatur drücken die Muskeln der Speiseröhre die Nahrung in Richtung Magen. Um die Wirkung von Enzymen im Magen zu beschleunigen, ist der Magen ein extrem saures Milieu mit einem pH-Wert zwischen 1,5 und 2,5. Die Magensäfte, die im Magen Enzyme enthalten, wirken auf die Speisereste und setzen den Verdauungsprozess fort. Der weitere Abbau der Nahrung findet im Dünndarm statt, wo Enzyme, die von der Leber, dem Dünndarm und der Bauchspeicheldrüse produziert werden, den Verdauungsprozess fortsetzen. Die Nährstoffe werden über die Epithelzellen, die die Wände des Dünndarms auskleiden, in den Blutkreislauf aufgenommen. Das Abfallmaterial wandert weiter zum Dickdarm, wo Wasser absorbiert wird und das trockenere Abfallmaterial zu Fäkalien verdichtet wird und gespeichert wird, bis es durch das Rektum ausgeschieden wird.

Vogel

Vögel stehen vor besonderen Herausforderungen, wenn es um die Nahrungsaufnahme geht. Sie haben keine Zähne und daher muss ihr Verdauungssystem in der Lage sein, unzerkaute Nahrung zu verarbeiten. Vögel haben eine Vielzahl von Schnabeltypen entwickelt, die die große Vielfalt ihrer Ernährung widerspiegeln, von Samen und Insekten bis hin zu Früchten und Nüssen. Da die meisten Vögel fliegen, sind ihre Stoffwechselraten hoch, um die Nahrung effizient zu verarbeiten und ihr Körpergewicht niedrig zu halten. Der Magen von Vögeln hat zwei Kammern: den Proventriculus, in dem Magensäfte produziert werden, um die Nahrung zu verdauen, bevor sie in den Magen gelangt, und den Muskelmagen, in dem die Nahrung gelagert, eingeweicht und mechanisch gemahlen wird. Das unverdaute Material bildet Nahrungspellets, die manchmal hochgewürgt werden. Der Großteil der chemischen Verdauung und Absorption findet im Darm statt und der Abfall wird durch die Kloake ausgeschieden.

Wiederkäuer

Wiederkäuer sind hauptsächlich Pflanzenfresser wie Kühe, Schafe und Ziegen, deren gesamte Nahrung aus dem Verzehr großer Mengen an Ballaststoffen besteht. Sie haben ein Verdauungssystem entwickelt, das ihnen hilft, große Mengen an Zellulose zu verdauen. Ein interessantes Merkmal des Mauls der Wiederkäuer ist, dass sie keine oberen Schneidezähne haben. Sie benutzen ihre unteren Zähne, Zunge und Lippen, um ihre Nahrung zu zerreißen und zu kauen. Aus dem Mund wandert die Nahrung in die Speiseröhre und weiter in den Magen.

Um die große Menge an Pflanzenmaterial zu verdauen, ist der Magen der Wiederkäuer ein Organ mit mehreren Kammern. Die vier Kammern des Magens werden Pansen, Retikulum, Omasum und Labmagen genannt. Diese Kammern enthalten viele Mikroben, die Zellulose abbauen und aufgenommene Nahrung fermentieren. Der Labmagen ist der „echte“ Magen und entspricht der monogastrischen Magenkammer, in der Magensäfte abgesondert werden. Die Magenkammer mit vier Kammern bietet mehr Platz und die notwendige mikrobielle Unterstützung, um Pflanzenmaterial bei Wiederkäuern zu verdauen. Durch den Fermentationsprozess entstehen große Gasmengen in der Magenkammer, die beseitigt werden müssen. Wie bei anderen Tieren spielt der Dünndarm eine wichtige Rolle bei der Nährstoffaufnahme und der Dickdarm hilft bei der Ausscheidung von Abfallstoffen.

Pseudo-Wiederkäuer

Einige Tiere, wie Kamele und Alpakas, sind Pseudowiederkäuer. Sie fressen viel Pflanzenmaterial und Ballaststoffe. Pflanzenmaterial zu verdauen ist nicht einfach, da Pflanzenzellwände das polymere Zuckermolekül Cellulose enthalten. Die Verdauungsenzyme dieser Tiere können Zellulose nicht abbauen, aber im Verdauungssystem vorhandene Mikroorganismen können dies. Daher muss das Verdauungssystem in der Lage sein, große Mengen an Ballaststoffen zu verarbeiten und die Zellulose abzubauen. Pseudowiederkäuer haben im Verdauungssystem einen Dreikammermagen. Ihr Blinddarm – ein Beutelorgan am Anfang des Dickdarms, das viele Mikroorganismen enthält, die für die Verdauung von Pflanzenmaterial notwendig sind – ist jedoch groß und ist der Ort, an dem die Ballaststoffe fermentiert und verdaut werden. Diese Tiere haben keinen Pansen, aber ein Omasum, Labomasum und Retikulum.


34.1D: Verdauungssysteme von Wirbeltieren - Biologie

Einheit sechs. Tierleben

25. Der Weg der Nahrung durch den Tierkörper

Den meisten Tieren fehlen die Enzyme, die zum Verdauen von Cellulose notwendig sind, dem Kohlenhydrat, das als Hauptstrukturbestandteil der Pflanzen fungiert. Der Verdauungstrakt einiger Tiere enthält jedoch Prokaryoten und Protisten, die Zellulose in Substanzen umwandeln, die der Wirt verdauen kann. Obwohl die Verdauung durch gastrointestinale Mikroorganismen in der menschlichen Ernährung eine relativ geringe Rolle spielt, ist sie ein wesentliches Element in der Ernährung vieler anderer Tierarten, einschließlich Insekten wie Termiten und Schaben und einiger Gruppen pflanzenfressender Säugetiere. Die Beziehungen zwischen diesen Mikroorganismen und ihren tierischen Wirten sind für beide Seiten von Vorteil und bieten ein hervorragendes Beispiel für Symbiose.

Kühe, Hirsche und andere Pflanzenfresser, die Wiederkäuer genannt werden, haben große, geteilte Mägen. Indem wir dem Nahrungspfad in Abbildung 25.14 folgen, können wir die Bereiche des Magens erkunden. Nahrung gelangt über den Pansen in den Magen 1. Der Pansen, der bis zu 50 Gallonen fassen kann, dient als Fermentationsbottich, in dem Prokaryoten und Protisten Zellulose und andere Moleküle in eine Vielzahl einfacherer Verbindungen umwandeln. Die Position des Pansens an der Vorderseite der vier Kammern ist wichtig, da es dem Tier ermöglicht, den Inhalt des Pansens zu erbrechen und erneut zu kauen (sehen Sie, wie der Pfeil den Magen verlässt, nachdem er den Pansen durchlaufen hat und wieder eindringt), eine Aktivität, die Wiederkäuen genannt wird. oder „Wiederkäuen“. Die Wiederkäuer werden dann geschluckt und gelangen in das Retikulum 2, von wo es zum Muttermund 3 und dann zum Labmagen 4 gelangt, wo es schließlich mit Magensaft vermischt wird. Somit entspricht nur der Labmagen in seiner Funktion dem menschlichen Magen. Dieser Prozess führt bei Wiederkäuern zu einer weitaus effizienteren Verdauung von Cellulose als bei Säugetieren ohne Pansen, wie beispielsweise Pferden.

Abbildung 25.14. Vierkammermagen eines Wiederkäuers.

Das Gras und andere Pflanzen, die ein Wiederkäuer wie eine Kuh frisst, gelangen in den Pansen, wo sie teilweise verdaut werden. Von dort kann das Essen wieder hochgewürgt und wieder gekaut werden. Das Futter wird dann durch die letzten drei Kammern transportiert. Nur der Labmagen sondert Magensaft ab.

Bei einigen Tieren wie Nagetieren, Pferden und Hasen (Kaninchen und Hasen) findet die Zelluloseverdauung durch Mikroorganismen im Blinddarm statt, der bei diesen Tieren stark vergrößert ist (siehe das Kaninchen, ein nicht wiederkäuender Pflanzenfresser, in Abbildung 25.15 ). Da sich der Blinddarm außerhalb des Magens befindet, ist ein Aufstoßen seines Inhalts unmöglich. Nager und Hasentiere haben jedoch eine andere Art der Zelluloseverdauung entwickelt, die einen ähnlichen Wirkungsgrad wie die Wiederkäuerverdauung erreicht. Sie tun dies, indem sie ihren Kot fressen und die Nahrung so ein zweites Mal durch ihren Verdauungstrakt leiten. Die zweite Passage ermöglicht es dem Tier, die von den Mikroorganismen in seinem Blinddarm produzierten Nährstoffe aufzunehmen. Tiere, die diese Praxis der Koprophagie (von den griechischen Wörtern Kopros, Exkremente und Phagein, fressen) ausüben, können nicht gesund bleiben, wenn sie daran gehindert werden, ihren Kot zu essen. Die Organisation des Verdauungssystems spiegelt die Ernährung des Tieres wider. So spiegelt der große Blinddarm des Kaninchens eine pflanzliche Ernährung wider. Im Gegensatz dazu verdauen die Insektenfresser und Fleischfresser in Abbildung 25.15 hauptsächlich Proteine ​​aus tierischen Körpern und haben daher einen reduzierten oder fehlenden Blinddarm. Pflanzenfresser von Wiederkäuern haben, wie bereits beschrieben, einen großen Vierkammermagen und auch einen Blinddarm, obwohl der größte Teil der Vegetationsverdauung im Magen stattfindet.

Abbildung 25.15. Die Verdauungssysteme verschiedener Säugetiere spiegeln ihre Ernährung wider.

Pflanzenfresser benötigen lange Verdauungstrakte mit spezialisierten Kompartimenten für den Abbau von Pflanzenmaterial. Proteindiäten sind leichter verdaulich, daher haben insekten- und fleischfressende Säugetiere einen kürzeren Verdauungstrakt mit wenigen spezialisierten Beuteln.

Cellulose ist nicht das einzige Pflanzenprodukt, das Wirbeltiere aufgrund der Verdauungsaktivität von Darmmikroorganismen als Nahrungsquelle verwenden können. Wachs, eine für die meisten Landtiere unverdauliche Substanz, wird von symbiotischen Bakterien verdaut, die im Darm von Honeyguides leben, afrikanischen Vögeln, die das Wachs in Bienennestern fressen. In der marinen Nahrungskette ist Wachs ein wesentlicher Bestandteil von Copepoden (Krebsen im Plankton), und viele Meeresfische und -vögel scheinen in der Lage zu sein, Wachs mit Hilfe symbiotischer Mikroorganismen zu verdauen.

Ein weiteres Beispiel für die Funktionsweise von Darmmikroorganismen im Stoffwechsel ihrer tierischen Wirte ist die Synthese von Vitamin K. Alle Säugetiere sind auf Darmbakterien angewiesen, um dieses Vitamin zu synthetisieren, das für die Blutgerinnung notwendig ist. Vögel, denen diese Bakterien fehlen, müssen die erforderlichen Mengen an Vitamin K mit ihrer Nahrung aufnehmen. Beim Menschen reduziert eine längere Behandlung mit Antibiotika die Bakterienpopulation im Darm unter solchen Umständen stark, so dass eine zusätzliche Zufuhr von Vitamin K erforderlich sein kann.

Wichtiges Lernergebnis 25,7. Ein Großteil des Nährwerts von Pflanzen ist in Zellulose gebunden, und der Verdauungstrakt vieler Tiere beherbergt Kolonien von Zellulose-verdauenden Mikroorganismen.


Verdauungssystem von Vögeln

Die aviäre Speiseröhre hat einen Beutel, der als Getreide bezeichnet wird und der Nahrung speichert. Die Nahrung gelangt von der Ernte in den ersten von zwei Mägen, den sogenannten Proventriculus, der Verdauungssäfte enthält, die die Nahrung abbauen. Aus dem Proventriculus gelangt die Nahrung in den zweiten Magen, den sogenannten Muskelmagen, der die Nahrung mahlt. Manche Vögel schlucken Steine ​​oder Splitt, die im Muskelmagen gespeichert sind, um den Mahlvorgang zu unterstützen. Vögel haben keine separaten Öffnungen, um Urin und Kot auszuscheiden. Stattdessen wird Harnsäure aus den Nieren in den Dickdarm ausgeschieden und mit Abfallstoffen aus dem Verdauungsprozess kombiniert. Dieser Abfall wird durch eine Öffnung, die Kloake genannt, ausgeschieden.


34.6 Organogenese und Wirbeltierbildung

In diesem Abschnitt gehen Sie den folgenden Fragen nach:

  • Was sind die Stadien im Prozess der Organogenese bei Wirbeltieren?
  • Was sind die anatomischen Achsen bei Wirbeltieren und ihre Bedeutung für die Entwicklung?

Anschluss für AP ® Kurse

Die Informationen in diesem Abschnitt fallen nicht in den Geltungsbereich von AP ® . Die Bildung von Organen aus embryonalen Keimblättern resultiert aus der Expression spezifischer Gensätze, die den Zelltyp bestimmen. Organogenese wurde im Labor an der Fruchtfliege untersucht (Drosophila) und der Nematode Caenorhabditis elegans. Bei Wirbeltieren ist einer der Hauptschritte während der Organogenese die Bildung des neuralen Systems aus embryonalem Ektoderm. Die Bildung von Körperachsen (lateral-medial, dorsal-ventral und anterior-posterior) ist ein weiteres wichtiges Entwicklungsstadium unter genetischer Kontrolle.

Die in diesem Abschnitt präsentierten Informationen und hervorgehobenen Beispiele fallen nicht in den Anwendungsbereich von AP ® und stimmen nicht mit dem Curriculum Framework überein.

Gastrulation führt zur Bildung der drei Keimblätter, aus denen im weiteren Verlauf die verschiedenen Organe im tierischen Körper entstehen. Dieser Vorgang wird als Organogenese bezeichnet. Die Organogenese zeichnet sich durch schnelle und präzise Bewegungen der Zellen innerhalb des Embryos aus.

Organogenese

Aus den Keimblättern entstehen durch Differenzierung Organe. Während der Differenzierung exprimieren die embryonalen Stammzellen spezifische Gensätze, die ihren endgültigen Zelltyp bestimmen. Zum Beispiel exprimieren einige Zellen im Ektoderm die für Hautzellen spezifischen Gene. Als Ergebnis differenzieren sich diese Zellen zu epidermalen Zellen. Der Differenzierungsprozess wird durch zelluläre Signalkaskaden reguliert.

Wissenschaftler untersuchen die Organogenese ausführlich im Labor von Fruchtfliegen (Drosophila) und der Nematode Caenorhabditis elegans. Drosophila haben Segmente entlang ihres Körpers, und die mit der Segmentbildung verbundene Musterung hat es Wissenschaftlern ermöglicht, zu untersuchen, welche Gene zu verschiedenen Zeitpunkten entlang der Länge des Embryos eine wichtige Rolle bei der Organogenese spielen. Der Nematode C.elegans hat ungefähr 1000 Körperzellen und Wissenschaftler haben das Schicksal jeder dieser Zellen während ihrer Entwicklung im Lebenszyklus der Nematoden untersucht. Im Gegensatz zu Säugetieren, bei denen die Zellentwicklung des Embryos von zellulären Hinweisen abhängt, gibt es zwischen den einzelnen Individuen kaum Variationen in den Mustern der Zelllinie.

Bei Wirbeltieren ist einer der wichtigsten Schritte während der Organogenese die Bildung des neuralen Systems. Das Ektoderm bildet Epithelzellen und -gewebe sowie neuronale Gewebe. Während der Bildung des neuronalen Systems signalisieren spezielle Signalmoleküle, sogenannte Wachstumsfaktoren, einigen Zellen am Rand des Ektoderms, sich zu Epidermiszellen zu entwickeln. Die restlichen Zellen in der Mitte bilden die Neuralplatte. Wenn die Signalübertragung durch Wachstumsfaktoren gestört wäre, würde sich das gesamte Ektoderm in Nervengewebe differenzieren.

Die Neuralplatte macht eine Reihe von Zellbewegungen durch, wobei sie sich aufrollt und eine Röhre bildet, die als bezeichnet wird Neuralrohr, wie in Abbildung 34.25 dargestellt. In der weiteren Entwicklung werden aus dem Neuralrohr das Gehirn und das Rückenmark entstehen.

Das Mesoderm, das auf beiden Seiten des Neuralrohrs der Wirbeltiere liegt, entwickelt sich zu den verschiedenen Bindegeweben des Tierkörpers. Ein räumliches Muster der Genexpression reorganisiert das Mesoderm in Zellgruppen namens Somiten mit Leerzeichen dazwischen. Die in Abbildung 34.26 dargestellten Somiten entwickeln sich weiter zu den Zellen, die die Wirbel und Rippen, die Dermis der Rückenhaut, die Skelettmuskulatur des Rückens und die Skelettmuskulatur der Körperwand und Gliedmaßen bilden. Das Mesoderm bildet auch eine Struktur namens Chorda, die stäbchenförmig ist und die Mittelachse des Tierkörpers bildet.

Lehrerunterstützung

Die Fähigkeit, die Differenzierung zu visualisieren, wird den Schülern helfen zu verstehen, wie sich dieselben Zellen, die sich zu Hautzellen differenzieren, auch zu Zellen des Nervensystems differenzieren. Ein Video, das den Schülern helfen kann, diesen Prozess besser zu verstehen, finden Sie hier.

Wirbelachsenbildung

Auch bei der Bildung der Keimblätter behält der Zellball seine Kugelform. Tierkörper haben jedoch lateral-mediale (links-rechts), dorsal-ventrale (Hinterbauch) und anterior-posteriore (Kopf-Füße) Achsen, wie in Abbildung 34.27 dargestellt.

Wie werden diese festgelegt? In einem der bahnbrechendsten Experimente, die jemals in der Entwicklungsbiologie durchgeführt wurden, entnahmen Spemann und Mangold Rückenzellen eines Embryos und transplantierten sie in die Bauchregion eines anderen Embryos. Sie fanden heraus, dass der transplantierte Embryo nun zwei Chorda hatte: einen an der dorsalen Stelle der ursprünglichen Zellen und einen anderen an der transplantierten Stelle. Dies deutete darauf hin, dass die Rückenzellen genetisch so programmiert waren, dass sie die Chorda notochord bilden und die Achse definieren. Seitdem haben Forscher viele Gene identifiziert, die für die Achsenbildung verantwortlich sind. Mutationen in diesen Genen führen zum Verlust der Symmetrie, die für die Entwicklung des Organismus erforderlich ist.

Tierkörper haben äußerlich sichtbare Symmetrie. Die inneren Organe sind jedoch nicht symmetrisch. Zum Beispiel befindet sich das Herz auf der linken Seite und die Leber auf der rechten Seite. Die Bildung der zentralen Links-Rechts-Achse ist ein wichtiger Prozess während der Entwicklung. Diese innere Asymmetrie wird sehr früh während der Entwicklung festgestellt und betrifft viele Gene. Die Forschung ist noch im Gange, um die Auswirkungen dieser Gene auf die Entwicklung vollständig zu verstehen.

Welche der folgenden führt zu den Hautzellen?

Die Rippen bilden sich aus dem ________.

Erklären Sie, wie aus den unterschiedlichen Keimblättern unterschiedliche Gewebearten entstehen.

Aus den Keimblättern entstehen durch Differenzierung Organe. Während der Differenzierung exprimieren die embryonalen Stammzellen einen bestimmten Satz von Genen, die ihr endgültiges Schicksal als Zelltyp bestimmen. Zum Beispiel exprimieren einige Zellen im Ektoderm die für Hautzellen spezifischen Gene. Als Ergebnis differenzieren sich diese Zellen zu epidermalen Zellen. Der Differenzierungsprozess wird durch zelluläre Signalkaskaden reguliert.

Erklären Sie die Rolle der Achsenbildung in der Entwicklung.

Tierkörper haben seitlich-mediale (links-rechts), dorsal-ventrale (Rücken-Bauch) und anterior-posteriore (Kopf-Füße) Achsen. Die Rückenzellen sind genetisch so programmiert, dass sie die Chorda Chorda bilden und die Achse definieren. Es gibt viele Gene, die für die Achsenbildung verantwortlich sind. Mutationen in diesen Genen führen zum Verlust der Symmetrie, die für die Entwicklung des Organismus erforderlich ist.

Als Amazon-Partner verdienen wir an qualifizierten Käufen.

Möchten Sie dieses Buch zitieren, teilen oder ändern? Dieses Buch ist Creative Commons Attribution License 4.0 und Sie müssen OpenStax zuordnen.

    Wenn Sie dieses Buch ganz oder teilweise in gedruckter Form weitergeben, müssen Sie auf jeder physischen Seite die folgende Zuordnung angeben:

  • Verwenden Sie die folgenden Informationen, um ein Zitat zu generieren. Wir empfehlen die Verwendung eines Zitationstools wie dieses.
    • Autoren: Julianne Zedalis, John Eggebrecht
    • Herausgeber/Website: OpenStax
    • Buchtitel: Biologie für AP®-Kurse
    • Erscheinungsdatum: 8. März 2018
    • Ort: Houston, Texas
    • Buch-URL: https://openstax.org/books/biology-ap-courses/pages/1-introduction
    • Abschnitts-URL: https://openstax.org/books/biology-ap-courses/pages/34-6-organogenesis-and-vertebrate-formation

    © 12.01.2021 OpenStax. Von OpenStax produzierte Lehrbuchinhalte sind unter einer Creative Commons Attribution License 4.0-Lizenz lizenziert. Der OpenStax-Name, das OpenStax-Logo, die OpenStax-Buchcover, der OpenStax CNX-Name und das OpenStax CNX-Logo unterliegen nicht der Creative Commons-Lizenz und dürfen ohne vorherige und ausdrückliche schriftliche Zustimmung der Rice University nicht reproduziert werden.