Embryonalentwicklung: Phasen und Keimblätter
Von der Zygote zu Organanlagen: Du ordnest Furchung, Einnistung und Gastrulation und lernst die drei Keimblätter kennen.
Kurz gesagt
Die menschliche Embryonalentwicklung beginnt mit der Zygote. Nach Furchung und Blastozystenbildung folgt die Einnistung. Bei der Gastrulation entstehen Ektoderm, Mesoderm und Endoderm; aus ihnen gehen anschließend die Organanlagen hervor.
Die menschliche Embryonalentwicklung beginnt mit der befruchteten Eizelle. Aus ihr entstehen durch Zellteilungen zunächst Morula und Blastozyste. Nach der Einnistung bildet die Gastrulation drei Keimblätter, aus denen anschließend die Organanlagen hervorgehen. Du lernst den Ablauf in seiner biologischen Reihenfolge kennen. Zeitangaben beziehen sich ungefähr auf die Zeit seit der Befruchtung; einzelne Lehrbücher setzen die Grenzen der Phasen etwas unterschiedlich.
Deine Lernziele
Nach der Befruchtung liegt eine einzelne Zelle vor: die Zygote. Sie teilt sich wiederholt in kleinere Tochterzellen, die Blastomeren. In der Blastozyste sind erstmals zwei Zellbereiche deutlich zu unterscheiden: Der Embryoblast, die innere Zellmasse, ist der Ausgangspunkt des eigentlichen Embryos. Der Trophoblast, die äußere Zellschicht, ermöglicht die Einnistung und bildet später Anteile der Plazenta.
Furchung
Als Furchung bezeichnet man die ersten schnellen Zellteilungen der Zygote. Die Zellzahl steigt, während das Gesamtvolumen zunächst ungefähr gleich bleibt. Deshalb wird jede einzelne Zelle kleiner.
Merke: Furchung bedeutet mehr Zellen, aber zunächst keinen entsprechend größeren Keim. Daher werden die Blastomeren kleiner.
Beispiel: Der frühe Ablauf lässt sich so ordnen
- 1Aus der Zygote entstehen zwei, dann vier und acht Blastomeren.
- 2Bis ungefähr zum vierten Tag bildet sich eine kompakte Zellkugel mit bis zu 32 Zellen: die Morula.
- 3Flüssigkeit sammelt sich im Inneren und bildet eine Höhle.
- 4Aus der Morula wird die Blastozyste.
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Ungefähr am sechsten bis siebten Tag nach der Befruchtung beginnt die Blastozyste mit der Nidation, der Einnistung in die Gebärmutterschleimhaut. Ihr Trophoblast nimmt Kontakt auf und dringt teilweise in mütterliches Gewebe ein. So wird der Keim verankert; Plazentaanteile beginnen sich zu bilden. Der Trophoblast bildet auch HCG, das zum Erhalt der Gebärmutterschleimhaut beiträgt. Später tauschen mütterlicher und embryonaler beziehungsweise fetaler Kreislauf über die Plazenta Sauerstoff, Nährstoffe, Kohlendioxid und weitere Stoffwechselprodukte aus. Ihr Blut fließt dabei normalerweise nicht als gemeinsame Blutmenge zusammen.
In der dritten Entwicklungswoche wird die zunächst zweischichtige Keimscheibe dreischichtig. Bei dieser Gastrulation wandern Zellen des Epiblasten durch den Bereich des Primitivstreifens nach innen. Dabei entstehen Ektoderm, Mesoderm und Endoderm; zugleich werden Körperrichtungen wie Kopf und Schwanz sowie rechts und links festgelegt. Der Trophoblast wird keines dieser Keimblätter: Sie entstehen aus dem Embryoblasten.
Die Lage außen, mittig und innen beschreibt nur das frühe Grundmodell. Spätere Faltungen verändern die räumlichen Beziehungen. Die Keimblätter sind noch keine fertigen Organe.
Gastrulation
Zellen des Epiblasten wandern und ordnen sich neu. So entstehen die drei Keimblätter Ektoderm, Mesoderm und Endoderm.
| Keimblatt | Frühe Lage | Spätere Entwicklungen |
|---|---|---|
| Ektoderm | außen | Nervensystem, Oberhaut und Hautanhangsgebilde |
| Mesoderm | mittig | Muskulatur, Teile von Skelett und Bindegewebe, Herz, Blutgefäße und große Teile des Urogenitalsystems |
| Endoderm | innen | Epithel des Darmrohrs und Epithelien zugehöriger Drüsen, bestimmter Atemwege und innerer Organe |
Merke: Der Trophoblast hilft bei Einnistung und Versorgung. Die Keimblätter entstehen dagegen aus Zellen des Embryoblasten.
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Während die Gastrulation die Keimblätter anlegt, beginnen bereits erste Schritte der Organogenese. Die Bildung der Organanlagen verläuft ungefähr von der vierten bis zum Ende der achten Entwicklungswoche besonders intensiv. Erste Schritte der Neurulation beginnen bereits in der dritten Woche.
In der Körpermitte entsteht die Chorda dorsalis als Leit- und Signalstruktur. Sie beeinflusst das darüberliegende Ektoderm: Es bildet die Neuralplatte. Diese senkt sich zur Neuralrinne ein; ihre Ränder schließen sich zum Neuralrohr. Aus ihm entwickeln sich Gehirn und Rückenmark. Dieser Vorgang heißt Neurulation. Seitlich entstehen Neuralleistenzellen, die auswandern und unter anderem Teile des peripheren Nervensystems bilden.
Teile des Mesoderms gliedern sich beidseits in paarige Somiten. Sie liefern Anlagen für Wirbelsäulenbestandteile, Skelettmuskulatur und Teile der Lederhaut. Ein Somit ist kein späterer Wirbel. Zugleich faltet sich der Embryo. Teile des Dottersacks werden in den Körper aufgenommen und bilden das Darmrohr; auch Körperwand und Körperhöhlen entstehen.
Organogenese
Organogenese bezeichnet die Bildung und Formung der Organanlagen. Eine Organanlage ist eine frühe Struktur, aus der sich ein Organ weiterentwickelt; sie ist noch kein vollständig ausgereiftes Organ.
Beispiel: So greifen mehrere Entwicklungsschritte ineinander:
- 1Die Gastrulation bildet das Ektoderm.
- 2Signale der Chorda beeinflussen einen mittleren Bereich des Ektoderms.
- 3Dort entsteht die Neuralplatte.
- 4Durch Einfaltung und Verschluss bildet sich das Neuralrohr.
- 5Aus dem Neuralrohr entwickeln sich Gehirn und Rückenmark.
- 6Der entscheidende Gedanke ist: Ein Keimblatt liefert Zellen, doch zusätzliche Signale, Zellbewegungen und Formveränderungen bestimmen, welche konkrete Struktur daraus entsteht.
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Die Bezeichnungen der Phasen werden nicht in allen Darstellungen gleich abgegrenzt. Für den grundlegenden Ablauf ist deshalb die Reihenfolge der Vorgänge wichtiger als eine einzelne Benennung.
| Wann | Was |
|---|---|
| Befruchtung | Die Zygote entsteht. |
| Tag 1 bis 4 | Furchung führt über mehrere Zellstadien zur Morula. |
| Etwa Tag 6 bis 7 | Die Blastozyste beginnt, sich einzunisten. |
| Dritte Woche | Gastrulation erzeugt die drei Keimblätter; Chorda und Neurulation beginnen. |
| Vierte bis achte Woche | Organanlagen werden geformt. |
| Ab der neunten Woche | In der Fetalperiode stehen Wachstum, Reifung und zunehmende Funktionsaufnahme im Vordergrund. |
Merke: Erst steigt die Zellzahl, dann werden Zellbereiche festgelegt, anschließend entstehen Keimblätter und schließlich Organanlagen. Wachstum und Reifung setzen sich während der gesamten Entwicklung fort.
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Alles auf einen Blick
Embryonalentwicklung
Zygote und Furchung; Morula und Blastozyste; Einnistung durch den Trophoblasten
Ektoderm; Mesoderm; Endoderm
Neurulation; Somitenbildung; Körperfaltung
Wachstum; Reifung; Funktionsaufnahme
Entwicklungsstadium aus Merkmalen bestimmen
- 1Ein früher menschlicher Keim besitzt bereits eine flüssigkeitsgefüllte Höhle und zwei unterscheidbare Zellbereiche.
- 2Die innere Zellmasse heißt Embryoblast; außen liegt der Trophoblast.
- 3Diese Merkmale kennzeichnen die Blastozyste. Eine kompakte Morula hat noch keine solche Höhle.
- 4Die Einnistung und die Bildung der drei Keimblätter folgen später.
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Fehler in Zeile 2Richtig: Die drei Keimblätter entstehen aus Zellen des Embryoblasten. Der Trophoblast unterstützt Einnistung und Plazentabildung; er wird nicht zum Mesoderm.
Lückentext
Bei der Bildung der drei Keimblätter ordnen sich Zellen neu. Das Nervensystem entwickelt sich hauptsächlich aus dem . Muskulatur und Blutgefäße gehen überwiegend aus dem hervor. Das Epithel des Darmrohrs entsteht aus dem .