Biologia
Robert J. Brooker, Eric P. Widmaier, Linda E. Graham, Peter D. Stiling
Copyright © 2011 – he McGraw-Hill Companies srl
Capitolo 52
Spunti di riflessione
Figura 52.1
Il processo attraverso il quale un girino evolve in una rana adulta è definito
metamorfosi. Questo processo è ampiamente diffuso tra gli animali e si osserva in molti artropodi,
determinati pesci, numerosi invertebrati marini, come i gasteropodi, e negli anfibi.
Figura 52.5 No, non tutti i vertebrati ricorrono alla fecondazione interna. La fecondazione esterna
è comune nei pesci e negli anfibi; questi animali depongono uova non fecondate, su cui i maschi
riversano gli spermi (vedi il Capitolo 51).
Figura 52.14 Differenti concentrazioni di una proteina di segnale possono esercitare effetti diversi
sulle cellule quando, per esempio, cellule diverse esprimono differenti isoformi del recettore
plasmatico di membrana per la proteina. Se una cellula esprime un recettore ad alta affinità e
un’altra cellula un recettore a bassa affinità, le due cellule reagiranno alla proteina di segnale a
concentrazioni differenti. Analogamente, i diversi recettori possono congiungersi a differenti
molecole che fungono da secondo messaggero all’interno della cellula. Questi messaggeri, come
cAMP e Ca2+, possono esercitare effetti diversi sulla funzione cellulare.
Test di autovalutazione
1. a 2. c 3. c 4. d 5. b 6. c 7. b 8. e 9. e 10. e
Quesiti teorici
1. Lo sviluppo embrionale consiste nel processo attraverso il quale un uovo fecondato viene
trasformato in un organismo dotato di componenti corporee e sistemi fisiologici ben distinti.
La differenziazione cellulare è il processo di acquisizione di forme e funzioni specializzate
da parte di cellule differenti appartenenti a un organismo in fase di sviluppo, determinato
dall’espressione di geni cellulo-specifici. L’accrescimento prevede un incremento delle
dimensioni dell’embrione, determinato da divisione e/o espansione delle cellule.
2. La successione temporale degli eventi che conducono allo sviluppo finale degli organi
embrionali è tipicamente correlata con l’esigenza di funzionamento di quell’organo. Nei
mammiferi, per esempio, è necessario che il cuore si sviluppi precocemente per pompare
sangue nel circolo embrionale e fetale, distribuendo i nutrienti ed eliminando le scorie. La
completa funzionalità dei polmoni, invece, non è necessaria fino alla nascita dell’animale,
quando respirerà aria per la prima volta.
3. La specificazione autonoma è determinata dalla distribuzione asimmetrica di proteine e di
mRNA all’interno della cellula nel corso degli eventi di segmentazione che si susseguono
durante dello sviluppo embrionale. Le cellule figlie così generate conterranno
concentrazioni differenti di questi determinanti citoplasmatici e questo dirigerà tali cellule
verso differenti destini di sviluppo. La specificazione condizionata è determinata
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dall’interazione di proteine poste sulla superficie extracellulare delle membrane cellulari di
cellule diverse o da proteine secrete da una cellula, che esercitano i propri effetti su un’altra
cellula. Questa forma di specificazione determina l’ubicazione finale di una cellula
all’interno dell’embrione e il tipo cellulare destinato a svilupparsi.
Quesiti sperimentali
1. Il riconoscimento dei geni espressi in questa regione di un embrione in corso di sviluppo
potrebbe fornire informazioni preziose sul controllo del patterning di tessuti e strutture
embrionali.
2. Harland e collaboratori verificarono l’ipotesi secondo cui le cellule incluse
nell’organizzatore di Spemann esprimano determinati geni, essenziali per lo sviluppo di
strutture dorsali, come la notocorda.
3. I ricercatori ricorsero a una procedura nota come expression cloning. Seguendo tale
processo, isolarono varie molecole di mRNA presenti nei tessuti del labbro dorsale
dell’embrione. Dopo aver purificato queste molecole di mRNA, costituirono una libreria di
cDNA, in cui furono raccolti tutti i geni espressi nel particolare tessuto in una particolare
fase di sviluppo. In seguito, i ricercatori effettuarono la trascrizione di differenti geni inclusi
nella libreria di cDNA in mRNA e inocularono questi trascritti in uova trattate con raggi
UV, che vennero successivamente fecondate. Dalle uova fecondate e danneggiate dai raggi
UV non si svilupparono le strutture dorsali. I ricercatori erano interessati al riconoscimento
di qualsiasi mRNA che potesse “salvare” l’embrione in corso di sviluppo e che potesse
ripristinare un livello normale di sviluppo. Fu riconosciuta una proteina, definita noggin, in
grado di salvare gli embrioni e agire da morfogeno.
