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1 Foca na Medicina Aula 7 – Biologia Material do Aluno Professor: Eduardo Rabelo EMBRIOLOGIA Estudo do crescimento e da diferenciação sofridos por um organismo no curso de seu desenvolvimento, desde o estágio de ovo até o de um ser altamente complexo. Classificação quanto ao tipo de desenvolvimento embrionário: – Ovulíparos: animais que apresentam fecundação externa e desenvolvimento no interior de um ovo aquático. Invertebrados aquáticos, maioria dos peixes e anfíbios. – Ovíparos: animais que apresentam fecundação interna e desenvolvimento no interior de um ovo aquático ou terrestre. Répteis em geral, alguns peixes, aves e vários invertebrados. – Ovovivíparos: animais que apresentam fecundação interna e que se desenvolvem dentro de ovos que ficam retidos no organismo materno. Alguns peixes e determinados répteis. – Vivíparos: animais com fecundação interna e desenvolvimento no interior do organismo materno. Maioria dos mamíferos. Estágios do desenvolvimento: 1 – Fecundação ou fertilização - Gametas animais. -Espermatozoide 2 - óvulo OBS: Tipos de óvulos ISOLÉCITO OU OLIGOLÉCITO - Possui pouco vitelo, homogênea ou quase homogeneamente distribuído pelo citoplasma. Ocorrência: equinodermos e cefalocordados (anfioxo). HETEROLÉCITO - Muito vitelo. Distinção entre pólo animal, que contém o núcleo, e pólo vegetativo, que contém o vitelo. Ocorrência: peixes (alguns) e anfíbios. TELOLÉCITO - Óvulos grandes, com muito vitelo no pólo vegetativo. Nítida separação entre o citoplasma sem vitelo (pólo animal) e o citoplasma rico em vitelo (pólo vegetativo). Ocorrência: peixes (alguns), répteis e aves CENTROLÉCITO - O vitelo ocupa praticamente toda a célula, ficando a porção do citoplasma sem vitelo reduzida a uma pequena região na periferia da célula e junto ao núcleo. Ocorrência: insetos ALÉCITO - Na maioria dos mamíferos, o óvulo é praticamente desprovido de vitelo, podendo ser considerado como um óvulo alécito, embora também possa ser chamado de oligo ou isolécito. Ocorrência: mamíferos (maioria) 3 - Fecundação Na tuba uterina ocorre a fecundação, ou seja, o espermatozoide penetra no ovócito, posteriormente teremos a formação do zigoto. 4 2 – Clivagem ou segmentação 3- Embriogênese O zigoto sofre mitoses (Clivagem) e da origem ao novo estágio chamado de mórula. Posteriormente acontece uma diferenciação, agora temos a mórula (1) que se diferenciará na blástula (3), dando origem ao blastocisto, estágio esse que realiza o processo de nidação (implantação no endométrio). O blastocisto apresenta dois tipos de célula, uma massa externa que chamamos de trofoblasto (dará origem a placenta) e uma massa interna que chamamos de embrioblasto (célula tronco embrionária pluripotente) Obs.: célula tronco é uma célula indiferenciada que apresente a capacidade de dar origem a vários tipos celulares. 5 Continuando a embriologia o blastocisto da origem a gástrula (5), que é quando surgem os folhetos embrionários, ECTODERMA (A), MESODERMA e ENDODERMA (B). ORGANOGÊNESE EM ANFIOXO A terceira fase do desenvolvimento embrionário é a organogênese, que se caracteriza pela diferenciação de órgãos a partir dos folhetos embrionários formados na gastrulação. O esquema seguinte representa a fase inicial da organogênese: a neurulação. Após a neurulação, os folhetos embrionários, continuam a se diferenciar, originando os tecidos especializados do adulto. Do ectoderma diferencia-se o tubo neural, que apresenta no seu interior o canal neural. O endoderma dá origem ao tubo digestório. O mesoderma dá origem aos somitos e à notocorda. Os somitos são blocos celulares dispostos lateralmente no dorso do embrião, e a notocorda é uma estrutura maciça localizada logo abaixo do tubo neural. Mórula 6 O mesoderma delimita cavidades denominadas celomas. 7 ANIMAIS CELOMADOS, ACELOMADOS E PSEUDOCELOMADOS Os animais que apresentam celoma são chamados celomados. Todos os cordados são celomados, assim como os moluscos (lesmas, ostras), os anelídeos (minhocas) e os equinodermos (estrelas-do-mar, ouriços-do-mar). Há animais triblásticos em que a mesoderma delimita uma parte da cavidade, sendo a outra parte delimitada pelo endoderma. Esses animais são chamados de pseudocelomados, pois o celoma só é verdadeiro quando é completamente revestido pelo mesoderma. É o caso dos nematódeos, cujo representante mais conhecido é a lombriga (Ascaris lumbricóides), um parasita do intestino humano. 8 Em alguns animais a única cavidade que se forma no embrião é o arquêntero, pelo que são designados acelomados. O esquema a seguir mostra cortes transversais esquemáticos em organismos acelomados, pseudocelomados e celomados ANIMAIS CELOMADOS, ACELOMADOS E PSEUDOCELOMADOS Os animais que apresentam celoma são chamados celomados. Todos os cordados são celomados, assim como os moluscos (lesmas, ostras), os anelídeos (minhocas) e os equinodermos (estrelas-do-mar, ouriços-do-mar). 9 Há animais triblásticos em que a mesoderma delimita uma parte da cavidade, sendo a outra parte delimitada pelo endoderma. Esses animais são chamados de pseudocelomados, pois o celoma só é verdadeiro quando é completamente revestido pelo mesoderma. É o caso dos nematódeos, cujo representante mais conhecido é a lombriga (Ascaris lumbricóides), um parasita do intestino humano. Em alguns animais a única cavidade que se forma no embrião é o arquêntero, pelo que são designados acelomados. 10 O esquema a seguir mostra cortes transversais esquemáticos em organismos acelomados, pseudocelomados e celomados: OBS. Organogênese em rã A organogênese em rã será estudada como exemplo da organogênese geral dos vertebrados. O esquema a seguir explica de forma simplificada como ocorre a fase inicial da organogênese nesses animais: aneurulação. 11 Alguns dos destinos finais dos folhetos embrionários nos vertebrados em geral são: Ectoderma Mesoderme Endoderme Epiderme e derivados cutâneos, com as glândulas mucosas; todas as estruturas do sistema nervoso; Epitélio de revestimento das cavidades nasais, anal e bucal. Derme; Músculos; Cartilagem, ossos e outros tecidos conjuntivos; Sangue, medula óssea e tecidos linfáticos; Órgãos do sistema genital e urinário. Epitélio de revestimento do trato digestório (exceto cavidades oral e anal); Fígado e pâncreas; Sistema respiratório (exceto cavidades nasais) Células embrionárias especiais típicas e exclusivas dos vertebrados formam a crista neural. Essas células diferenciam-se juntamente com a formação do tubo neural a partir do ectoderma do embrião. Elas ficam dispostas ao lado do tubo neural, mas posteriores à região do encéfalo. 12 As células da crista neural têm a capacidade de migrar pelo corpo, dando origem a diversos tipos celulares, como neurônios sensoriais do sistema nervoso periférico, células da medula da adrenal, derme da pele da cabeça e células pigmentares da pele de todo o corpo. Considera-se hoje que o passo definitivo na origem dos vertebrados tenha sido a evolução das células da crista neural. Nenhum outro animal as possui. Protostomados e deuterostomados O blastóporo pode dar origem à boca ou ao ânus.Quando dá origem apenas à boca ou tanto à boca quanto ao ânus, os animais são chamados de protostômios (proto = primeiro). É o caso dos vermes, dos moluscos e dos artrópodes. Quando o blastóporo dá origem ao ânus os animais são chamados de deuterostômios (deutero = posterior). É o caso dos equinodermos e dos cordados. 13 Anexos embrionários 14 DESENVOLVENDO COMPETÊNCIAS 1. (Usf 2016) Um agente causador de deformidades físicas ou, até mesmo, a morte de um feto é denominado teratógeno (GABBARD, 2000). Para GALLAHUE & OZMUN (2001), teratógenos são quaisquer substâncias que possam fazer o bebê desenvolver-se de maneira anormal. Entre os fatores teratogênicos estão as drogas e medicações, as doenças maternas e a nutrição. Os maiores riscos para o desenvolvimento pré-natal ocorrem entre a terceira e a oitava semana de gestação, uma vez que este período é considerado como o momento em que o embrião está mais suscetível a possíveis danos causados por fatores teratogênicos. Disponível em: <http://www.efdeportes.com/efd170/fatores-que-afetam-o- desenvolvimento.htm>. Acesso em: 23/10/2015, às 09h34. a) Por que os maiores riscos para o desenvolvimento pré-natal ocorrem entre a terceira e oitava semanas de gestação? b) Um teratógeno é responsável por problemas hereditários ou congênitos? Justifique sua resposta. c) Observe a figura embrionária a seguir e indique as estruturas indicadas de I a VII. 15 d) Qual o destino das estruturas indicadas pelos números IV e V? 2. (Ufu 2015) A figura representa esquematicamente o estágio de nêurula de um embrião de cordado. Os folhetos embrionários estão representados pelos números de 1 a 3 e as estruturas A, B, C e D são oriundas do desenvolvimento e diferenciação dos folhetos embrionários. a) Indique a letra e o nome da estrutura que desaparece no decorrer do desenvolvimento embrionário dos mamíferos, dando lugar à coluna vertebral. b) Indique os números e os nomes dos folhetos embrionários que dão origem, respectivamente, às células intestinais e às células neurais, nos mamíferos adultos. c) Indique a letra e o nome da estrutura onde ficarão alojados os futuros órgãos do animal. Tal estrutura origina-se a partir de qual folheto embrionário? 16 3. (Ufes 2015) A figura abaixo ilustra o corte sagital do embrião de um metazoário na fase de gástrula, estando aí indicados os folhetos germinativos a, b e c. Com relação aos tipos de embriões de metazoários, faça o que se pede. a) Cite um grupo de metazoário que apresente um embrião com as características descritas acima e indique os nomes dos folhetos a, b e c. b) Explique o papel do folheto c na formação do corpo de um metazoário adulto. c) Explique a diferença entre um embrião de metazoário e um embrião de cnidário. 4. (Ufg 2014) Analise a figura a seguir que representa a gástrula, uma estrutura embrionária. 17 Considerando a figura: a) denomine os folhetos embrionários primordiais X, Y e Z, respectivamente, e identifique o folheto que irá originar a notocorda; b) nomeie a estrutura W. Com base no desenvolvimento embrionário dessa estrutura, explique a classificação dos moluscos e dos equinodermos. 5. (Pucrj 2013) O desenvolvimento embrionário pode ser usado para organizar os filos animais de acordo com as diferentes sequências de estágios e graus de complexidade corporal gerados. Descreva as fases iniciais do desenvolvimento embrionário dos animais e diferencie animais diploblásticos de triploblásticos, protostômios de deuterostômios e celomados de acelomados e pseudocelomados. 6. (Uerj 2012) As células-tronco se caracterizam por sua capacidade de autorrenovação e diferenciação em múltiplas linhagens celulares. Podem ser classificadas, quanto à origem, em células-tronco embrionárias e células-tronco adultas. As adultas são encontradas nos tecidos dos organismos após o nascimento, sendo capazes de promover a diferenciação celular específica apenas do tecido de que fazem parte. Nomeie a estrutura do blastocisto na qual se encontram as células-tronco embrionárias. Identifique, também, no caso de uma lesão tecidual, a vantagem da existência de células-tronco adultas nos tecidos. 7. (Uftm 2012) Um casal decidiu gerar um filho submetendo-se à fertilização in vitro. A mulher, após tratamento hormonal, conseguiu engravidar e teve uma criança saudável. Após o parto, ela desejou montar um álbum com todas as fases de vida de seu filho e quis iniciá-lo com algumas fases embrionárias pelas quais ele teria passado. Como não tinha essas imagens, reuniu algumas que fazem parte do desenvolvimento embrionário de um animal, que é considerado evolutivamente próximo dos seres humanos, e formou uma sequência, porém incorreta. 18 a) Sabendo que a estrutura I representa um maciço celular e a estrutura IV possui uma cavidade interna, indique, baseando-se nos quatro desenhos, a sequência correta do desenvolvimento embrionário. Em qual órgão da mulher um embrião normalmente deve se implantar? b) Explique o que se entende por fertilização in vitro. Que hormônio essa mulher teve que receber para estimular a liberação do gameta para que a fertilização fosse bem sucedida? 8. (Ufpr 2012) Durante o desenvolvimento embrionário, fontes constantes de oxigênio, energia e nutrientes são imprescindíveis para manter as altas taxas de proliferação e migração celular. O embrião necessita também de água, tanto para hidratação das células quanto para evitar a aderência inapropriada das estruturas em formação. Precisa, ainda, eliminar resíduos metabólicos tóxicos, que se formam ao longo dos processos de desenvolvimento, e se proteger de substâncias tóxicas, variação térmica e outras adversidades do ambiente. Os embriões dos vertebrados mais primitivos, como os peixes (Anamniótas), se desenvolvem em íntimo contato com o ambiente aquático, onde a maior parte dessas necessidades pode ser facilmente suprida. O aparecimento de ovos amnióticos permitiu que o desenvolvimento embrionário de certos vertebrados, como as aves (Amniotas), ocorresse em ambiente terrestre. Para isso, desenvolveram-se os anexos embrionários âmnio (ou âmnion), córion (ou cório), saco vitelino e alantoide. Explique a importância de cada um dos anexos no processo de desenvolvimento até a eclosão do indivíduo, considerando as necessidades expostas acima. 9. (Unicamp 2009) Recentemente pesquisadores brasileiros conseguiram produzir a primeira linhagem de células-tronco a partir de embrião humano. As células-tronco foram obtidas de um embrião em fase de blástula, de onde foram obtidas as células que posteriormente foram colocadas em meio de cultura para se multiplicarem. 19 a) As células-tronco embrionárias podem solucionar problemas de saúde atualmente incuráveis. Quais características dessas células-tronco permitem que os pesquisadores possam utilizá-las no futuro para este fim? b) Blástula é uma etapa do desenvolvimento embrionário de todos os animais. Identifique entre as figuras a seguir qual delas corresponde à fase de blástula e indique uma característica que a diferencia da fase anterior e da posterior do desenvolvimento embrionário. 10. (Ufg 2003) "Nada na vida, nem o nascimento, nem o casamento, nem o trabalho, nem..., nada é mais importante que a gastrulação" (Lewis Wolpert, citado por GILBERT, S. F. Biologia do Desenvolvimento. Ribeirão Preto: SBG, 1994. p. 197.) De acordo com a consideração acima, a) esquematize a fase de gástrula, indicando e nomeando duas estruturas. b) relacione os seguintes termos: triblásticos e celoma. 20 Gabarito: Resposta da questão 1:a) Entre a terceira e quarta semanas da gestação os principais sistemas de órgãos são formados, estando vulneráveis às influências do ambiente. b) Um teratógeno é responsável por problemas congênitos, durante o desenvolvimento embrionário ou logo após o nascimento, mas podem ter causas hereditárias, dependendo de vários fatores. c) I – ectoderme II – endoderme III – mesoderme IV – tubo neural V – notocorda VI – celoma VII – arquêntero d) O tubo neural formará o sistema nervoso e a notocorda originará a coluna vertebral. Resposta da questão 2: a) Letra C. A notocorda do embrião será substituída pela coluna vertebral durante o desenvolvimento do mamífero. b) Números 2 e 3, respectivamente. As células intestinais têm origem endodérmica; as neurais são formadas a partir do ectoderma do embrião. c) Letra B. Os futuros órgãos ficarão alojados na cavidade celomática, estrutura totalmente revestida por tecido de origem mesodérmica. Resposta da questão 3: a) Metazoários triblásticos celomados, como por exemplo anelídeos, moluscos, artrópodes, equinodermos ou cordados; a = ectoderme; b = endoderme; c = mesoderme. b) Nos metazoários triblásticos, a mesoderme forma o tecido que reveste a cavidade corpórea, parcial (reveste internamente a parede do corpo dos blastocelomados ou pseudocelomados) ou totalmente (forma as bolsas celomáticas dos celomados verdadeiros). No caso específico dos platelmintos, porém, a mesoderme forma o mesênquima que preenche a cavidade corpórea. c) Os cnidários são metazoários diblásticos, porque não formam o folheto mesoderme. Resposta da questão 4: a) Os folhetos embrionários primordiais representados por X, Y e Z são respectivamente endoderme, mesoderme e ectoderme. O folheto que originará a notocorda é a mesoderme (Y). b) A estrutura W representa o blastóporo, a abertura da cavidade digestiva primitiva (arquênteron) nos moluscos esta abertura irá formar a boca, sendo o organismo classificado como protostomado (ou protostômio), e nos equinodermos o blastóporo dará origem ao ânus, sendo classificado como deuterostomado ou deuterostômio, e a boca será formada posteriormente. 21 Resposta da questão 5: O zigoto, formado pela união do espermatozoide e do óvulo, se divide várias vezes para formar um cacho de células chamado mórula. A mórula se transforma em uma esfera oca, a blástula, cuja cavidade é chamada de blastocele. O estágio seguinte é chamado de gástrula, onde é possível identificar duas camadas distintas de células, que são a ectoderme e a endoderme. Uma terceira camada, a mesoderme, se desenvolve em alguns grupos animais. Os animais diploblásticos são aqueles que desenvolvem apenas a ectoderme e endoderme enquanto os triploblásticos desenvolvem, além desses dois tecidos embrionários, um terceiro que é a mesoderme. Nos protostômios, o blastóporo (abertura do arquêntero para o meio exterior) dará origem à boca enquanto nos deuterostômios dará origem ao ânus. Nos animais celomados, durante o desenvolvimento embrionário, surge uma cavidade no meio da mesoderme chamada de celoma. Essa cavidade embrionária formará a cavidade geral do corpo do adulto, situada entre a epiderme e o tubo digestório. Os animais que não formam celoma são chamados de acelomados e aqueles que possuem uma cavidade no corpo que não se formou a partir da mesoderme, mas, sim, do blastocele são chamados de pseudocelomados. Resposta da questão 6: Embrioblasto. As células-tronco adultas são capazes de se proliferar, originando novas células e substituindo as perdidas após a lesão tecidual. Resposta da questão 7: a) O desenvolvimento embrionário segue a seguinte sequência: [II] – embrião com oito blastômeros; [I] – mórula; [IV] – blástula e [III] – gástrula. O embrião humano é implantado no útero na fase de blastocistos (blástula), equivalente ao esquema [IV]. b) A fertilização in vitro corresponde à união artificial dos gametas masculino e feminino através da manipulação humana. A mulher deve receber o hormônio luteinizante com a finalidade de liberar os ovócitos dos ovários até as tubas uterinas, local onde podem ser coletados para a realização da fertilização artificial. Resposta da questão 8: O âmnio contém o líquido amniótico que protege o embrião contra desidratação e abalos mecânicos. O cório é uma membrana serosa que reveste e protege externamente todos os anexos embrionários. Ele impede a penetração de agentes infecciosos e atua nas trocas gasosas entre o ovo e o ambiente. O saco vitelínico fornece os nutrientes necessários para o crescimento e desenvolvimento do embrião. O alantoide armazena excretas, realiza trocas gasosas e remove cálcio da casca. O cálcio é utilizado na construção dos ossos do animal em desenvolvimento. Resposta da questão 9: a) São células totipotentes, podem originar qualquer tipo de célula do organismo. 22 b) A blástula está indicada em E. Ela apresenta a primeira cavidade embrionária, enquanto a fase anterior, mórula, D, não apresenta essa cavidade. A fase F, gástrula, possui arquênteron, blastóporo e dois folhetos germinativos, o que não ocorre na estrutura E. Resposta da questão 10: a) Gástrula jovem em corte longitudinal: b) organismos triblásiticos apresentam três folhetos embrionários e enquanto a mesoderme envolve uma cavidade por inteiro, esta cavidade é denominada celoma.
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