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Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 59 Biologia Gastrulação em anfíbios. Detalhe da gástrula avançada de anfíbios em corte longitudinal. O processo de neurulação em anfíbios é bastante semelhante ao do anfioxo, envolvendo o espessamento da ectoderme dorsal e sua transformação em placa neural, com posterior afundamento e da mesma para formar um sulco neural e convergência das bordas do sulco neural, as cristas neurais, que se fecham para constituir o tubo neural. Formado o girino, estágio larval aquático no ciclo vital de anfíbios, em pouco tempo se dá a metamorfose para a passagem ao estágio adulto terrestre. Leitura – Embriologia experimental Após os primeiros trabalhos envolvendo a descrição dos fenômenos ocorridos ao longo do desenvolvimento embrionário de espécies variadas, vários pesquisadores começaram a levantar questionamentos sobre fatores que levariam a alterações no processo de desenvolvimento. Assim, a Embriologia Descritiva, por volta do século XIX, dá origem a uma nova era nos estudos de embriologia através da Embriologia Experimental. Ovos de mosaico e ovos de regulação Um dos questionamentos levantados a respeito dos fenômenos relacionados ao desenvolvimento embrionário foi a respeito da informação para a produção das estruturas do embrião. Cada blastômero leva consigo o potencial para a formação de alguma estrutura em particular ou o potencial para a formação de um embrião completo? Experimentos no final do século XIX permitiram esclarecer o assunto. Em 1888, Wilhelm Roux propôs um modelo de desenvolvimento embrionário segundo o qual o potencial organizador do óvulo é dividido indiscriminadamente entre os blastômeros resultantes das clivagens na segmentação. A cada divisão, as células-filhas têm então potenciais distintos de diferenciação, estando programadas para a geração de estruturas distintas. Esse modelo foi experimentalmente testado com embriões de sapos. Ao destruir uma das células (blastômeros) de um embrião de sapo com apenas duas células, ocorria a formação de um embrião defeituoso, constituído por apenas metade das estruturas normais (esquerda ou direita) do animal. Assim, a ausência do blastômero destruído leva à perda de informações cruciais na organização do embrião, que então não forma certas estruturas. Roux descreve os ovos de anfíbio como ovos de mosaico, nos quais cada blastômero tem informação pré- determinada para originar certa estrutura, e a perda desse blastômero levará à perda de informação e má-formação do embrião. Em 1891, Hans Driesch descobriu um novo modelo de desenvolvimento através de experimentos com ouriços-do-mar. Quando Driesch destruía uma das células do embrião no estagio inicial de duas células, a célula restante se desenvolvia não em metade de um ouriço-do-mar, mas num organismo completo, porém menor. De maneira semelhante, os organismos menores e completos se desenvolviam depois da destruição de duas ou três células em embriões de quatro células. Os blastômeros, portanto, são totipotentes: o potencial organizador do óvulo fecundado reparte-se integralmente em cada uma das células geradas nas clivagens. Driesch descreve tais ovos como ovos de regulação, e a diferenciação só ocorre bem mais tarde, quando os folhetos embrionários da gástrula já estão bem definidos. Na espécie humana, o surgimento de gêmeos univitelinos a partir da cisão do embrião em estágios precoces do desenvolvimento demonstra que na espécie humana ocorrem ovos de regulação. Hoje se sabe que os modelos de ovos de mosaico e ovos de regulação são igualmente corretos, dependendo da categoria de organismos analisados, sendo, por exemplo, os ovos de anfíbios de mosaico e os ovos de equinodermos, assim, como os da espécie humana, de regulação. Teoria do Indutor ou Organizador de Spemann Outro questionamento levantado a respeito dos fenômenos relacionados ao desenvolvimento embrionário foi a respeito do processo de diferenciação celular. Como se dá o controle dos mecanismos de diferenciação? Como se dá a determinação da sequência na qual as estruturas são diferenciadas? Mais experimentos, agora no século XX, permitiram esclarecer, ao menos em parte, esse outro assunto. Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 60 Biologia O alemão Hans Spemann, com o auxílio de Hilde Mangold, na década de 1920, na tentativa de entender esse processo, fez uma série de experimentos envolvendo embriões de salamandra, um anfíbio caudado (urodelo). Ao transferir células de uma região do embrião para outra, Spemann então acompanhava o efeito no desenvolvimento embrionário. O primeiro de seus experimentos consistiu em na troca de uma porção de ectoderme ventral, que dá origem normalmente a epiderme, por uma porção de ectoderme dorsal, que dá origem normalmente ao tubo nervoso. Mesmo com a troca, o desenvolvimento de cada região foi normal. A conclusão de Spemann foi a de que algum fator na região onde o tecido se localiza induz a sua diferenciação. Esse fator foi chamado por Spemann de indutor (substância indutora). Assim, na região de ectoderme ventral, a indução leva à formação de epiderme mesmo que as células tenham tido origem na ectoderme dorsal. Do mesmo modo, na ectoderme dorsal, a indução leva à formação de tubo neural mesmo que as células tenham tido origem na ectoderme ventral. Um outro experimento realizado por Spemann consistiu na transferência de células do lábio dorsal do blastóporo de um embrião em gástrula mais avançada para a gástrula mais jovem de outro embrião. A conseqüência dessa transferência foi o desenvolvimento de outro embrião na gástrula para a qual as células do lábio dorsal do blastóporo foram transplantadas, de modo a produzir gêmeos siameses, através da formação de uma segunda prega neural que acabou por originar as novas estruturas nervosas. A conclusão de Spemann nesse caso é que a região que recebeu as células transplantadas não produzia substâncias indutoras, mas sim o contrário ocorria: as próprias células transplantadas a partir do lábio dorsal do blastóporo produziam as substâncias que induziam a formação de um novo embrião na gástrula jovem. Assim, Spemann desenvolveu a sua Teoria do Indutor, que afirma que determinadas estruturas do embrião produzem substâncias químicas (indutores) que induzem a diferenciação das células. Assim, como exemplo, verifica-se que as células da ectoderme dorsal do embrião de anfíbio produzem substâncias que induzem a formação de tubo neural, enquanto as células da ectoderme ventral produzem substâncias que induzem a formação de epiderme; entretanto, algumas regiões produzem substâncias indutoras capazes de mascarar os indutores produzidos numa certa região, como no exemplo do lábio dorsal do blastóporo induzir a formação do tubo neural na gástrula jovem, não importando em que região dessa gástrula as células do lábio dorsal do blastóporo estejam (ou seja, os indutores produzidos pelo lábio dorsal do blastóporo são mais “fortes” do que qualquer outro indutor produzido por células da gástrula jovem). Uma região pode induzir a diferenciação de uma outra, que pode então induzir a diferenciação de uma terceira, e daí por diante. Daí, pode-se falar em indutores primários, secundários, etc. Na espécie humana, sabe-se, por exemplo, que um dos principais papéis da notocorda é induzir a diferenciação do tubo neural, que depois induz a diferenciação de várias outras estruturas. Um exemplo de cadeia de induções bem conhecida em vertebrados é a da formação do olho. Na nêurula, surgem duas projeções na região mais anterior do tubo nervoso, que acabam por sofrer invaginação e tomar a forma de um cálice, o chamado cálice óptico. Em frente a esse cálice óptico, célulasda epiderme se desprendem e dão origem ao cristalino. As células epidérmicas restantes dão origem à córnea. Se o cálice óptico for removido, não ocorrerá a diferenciação do olho. Se implantarmos uma membrana semipermeável entre o cálice óptico do embrião e a epiderme, não se formará córnea nem cristalino. Isso porque o cálice óptico produz organizadores que induzem a formação da córnea e do cristalino a partir da epiderme, e a membrana semipermeável impede que os indutores responsáveis pela diferenciação do cristalino e da córnea atinjam as células epidérmicas e as estimulem a se diferenciar. Pelo fato de serem barradas por uma membrana semipermeável, as moléculas de indutores devem ter grande massa molecular. A tentativa de isolamento e purificação de regiões organizadoras permitiu indicar o papel provável de nucleoproteínas como indutores. Apesar de originalmente se acreditar que as moléculas de RNAm correspondiam aos principais indutores, hoje se acredita que sejam principalmente a parte protéica dessas nucleoproteínas. A indução pode ser definida como a interação entre células não equivalentes, ou seja, que não pertencem à mesma comunidade e que pertencerão a partes distintas do organismo, esta interação resulta na modificação da determinação (tipo de célula diferenciada que se formará) de pelo menos uma das células que interagem. Por seus trabalhos, Spemann ganhou o Prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina em 1935. Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 61 Biologia Exercícios Questões estilo múltipla escolha 1. (UNIFOR) A figura abaixo representa as fases iniciais do desenvolvimento embrionário humano, identificadas pelas letras A, B, C, D e E: Correlacionando a figura acima com as denominações de cada fase embrionária, marque a alternativa correta: A) a fase A representa o estágio denominado de zigoto. B) a fase C representa o estágio de ovo. C) a fase D caracteriza o estágio de mórula. D) a fase E representa o blastocisto. E) a fase B representa a blástula. 2. (UNIFOR) O esquema abaixo representa o corte de um embrião em estágio de gástrula. Se um vírus parasitar a região escura (x) haverá alteração na formação do sistema A) digestório. B) reprodutor. C) hormonal. D) respiratório. E) nervoso. 3. (UNIFOR) O esquema abaixo é uma representação tridimensional de uma fase do desenvolvimento embrionário de um anfíbio. A medula espinhal e a coluna vertebral do adulto formam-se, respectivamente, a partir de A) II e I. B) I e III. C) II e III. D) II e IV. E) IV e V. 4. (UECE) Durante o desenvolvimento embrionário dos cordados, a fase na qual se diferencia a notocorda é chamada de A) mórula. B) blástula. C) gástrula. D) nêurula. 5. (UECE) Na embriogênese, durante o processo de formação dos tecidos e órgãos, os condroblastos – células que originam a cartilagem constituinte inicial das vértebras e das costelas – são diferenciados a partir da seguinte parte de um somito: A) Esclerótomo. B) Miótomo. C) Dermátomo. D) Mesômero. 6. (FACID) O celoma é uma cavidade na qual armazena algumas estruturas durante o desenvolvimento embrionário. A maioria dos animais possui esse compartimento, que no caso dos vertebrados é substituído, futuramente, por outras cavidades como a torácica e abdominal por exemplo. No embrião de um cordado, o celoma é revestido pelo: A) Mesentoderma. B) Hipômero. C) Mesômero. D) Epímero. E) Endoderma. 7. (FCM-JP) Associe a coluna da direita com a coluna da esquerda e assinale a alternativa correspondente. São derivados dos folhetos: I. Derivado ectoderma. II. Derivado endoderma. III. Derivado mesoderma. (_) sistema respiratório; exceto cavidades nasais. (_) sistema nervoso. (_) sistema muscular. (_) medula óssea. (_) glândulas do trato digestivo (fígado e pâncreas) A) I, II, III, III, II. B) II, II, I, III, II. C) III, I, I, III, II. D) I, I, III, III, II. E) II, I, III, III, II. 8. (FCM-JP) O eixo ântero-posterior do embrião nos animais cordados define a formação de duas estruturas cilíndricas, dispostas ao longo do dorso do embrião. Estas estruturas são identificadas como: A) Endoderma e mesoderma. B) Blástula e gástrula. C) Tubo nervoso e notocorda. D) Mórula e Nêurula. E) Blastômero e celoma. 9. (FSM) Os vertebrados constituem um subfilo de animais cordados, compreendendo os ágnatos, peixes, anfíbios, répteis, aves e mamíferos. Quando evoluem, a endoderme, a mesoderme e a ectoderme originam respectivamente: A) Pelos, glândulas mucosas e derme. B) Encéfalo, pulmão e pâncreas. C) Coração, ossos e rins. D) Pulmão, nervos e cartilagens. E) Fígado, músculos lisos e medula espinhal. Simétrico Pré-Universitário – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.simetrico.com.br 62 Biologia 10. (UESPI) Observe os diferentes tecidos indicados pelas setas, numerados 1, 2, 3 e 4 e, em seguida, identifique suas origens embrionárias, respectivamente. A) Ectoderma, mesoderma, mesoderma, ectoderma. B) Ectoderma, mesoderma, endoderma, ectoderma. C) Endoderma, ectoderma, mesoderma, endoderma. D) Ectoderma, endoderma, mesoderma, mesoderma. E) Mesoderma, endoderma, ectoderma, endoderma. 11. (UESPI) A figura abaixo ilustra um momento do desenvolvimento embrionário humano. Analise-a. 1. Em 1, é mostrada a estrutura que dará origem à epiderme. 2. Em 2, é mostrada a estrutura que dará origem à crista neural e, posteriormente, ao gânglio espinhal. 3. Em 3, é mostrada a estrutura que dará origem ao tubo neural. Está(ão) correta(s): A) 1, 2 e 3. B) 1 e 2 apenas. C) 2 e 3 apenas. D) 3 apenas. E) 1 e 3 apenas. 12. (UESPI) A figura abaixo mostra um dos estágios do desenvolvimento embrionário observado em vários grupos animais. Sobre este tema é correto afirmar que: A) nesse estágio, é definido o plano corporal do organismo. B) o blastóporo (1) dará origem ao ânus nos vertebrados. C) a figura mostra a blástula, estágio em que a blastocela (2) está repleta de líquido. D) o arquêntero (2) originará a boca nos moluscos e artrópodes. E) as células que originarão o sistema nervoso migram da periferia (3) para o interior do embrião. 13. (UERN) Durante a vida de um animal, as divisões celulares são rigorosamente controladas, de modo a garantir o bom funcionamento do organismo. Entretanto, certas alterações genéticas podem danificar o sistema de controle da divisão celular, levando a multiplicação descontrolada da célula, com potencialidade para formar um tumor. Os tumores malignos são classificados em dois grupos: sarcomas, que são originados de células do mesoderma, e carcinomas, provenientes de células originadas do ectoderma ou endoderma. Leucemia é caracterizada pela produção excessiva de células brancas anormais, superpovoando a medula óssea. A infiltração da medula óssea resulta na diminuição da produção e funcionamento de células sanguíneas normais. Dependendo do tipo, a doença pode se espalhar para os nódulos linfáticos, baço, fígado, sistema nervoso central e outros órgãos e tecidos, causando inchaço na área afetada. Esse tipo de câncer é proveniente de células originadas no seguinte folheto embrionário: A) mesoderme. B) ectoderme. C) endoderme. D) notocorde. 14. (UPE) O desenvolvimento embrionário do cachorro (Canis lupus familiaris) tem início quando o ovócito é fertilizado pelo espermatozoide. No corpo da cadela, o desenvolvimento desse novo ser é marcado por sucessivas etapas, transformações e profundas modificações. Nesse estágio, conhecido inicialmente como “idadeda fertilização” ou “idade gestacional”, há formação dos sistemas que constituirão o futuro embrião. A estrutura 1, formada a partir do 22º dia de gestação, será diferenciada no sistema 2 no qual, a sua perfeita formação estará relacionada à alimentação da cadela durante o período gestacional. Assim, a deficiência de vitamina 3 na alimentação desse animal, durante a gestação, poderá não só implicar má formação e defeitos no tubo neural do futuro ser, como também aborto espontâneo e placentação inadequada. Assinale a alternativa cujas palavras preenchem, corretamente, as lacunas do texto acima A) 1- Peritônio; 2- Digestório e 3- Piridoxina. B) 1- Placenta; 2- Reprodutor e 3- Niacina. C) 1- Alantoide; 2- Locomotor e 3- Riboflavina. D) 1- Âmnion; 2- Respiratório e 3- Tiamina. E) 1- Tubo Neural; 2- Nervoso e 3- Folato. 15. (UERJ) Em uma experiência que procurava estudar a participação dos tecidos embrionários na formação dos órgãos primitivos, um embriologista transplantou o lábio dorsal do blastóporo de uma gástrula para a região ventral de outra, conforme demonstra o esquema abaixo: