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  EMBRYOLOGY  

Lecture 1 & 2                                                                                               Prof.Dr.Alhubaity  

 

GENERAL  EMBRYOLOGY  

The development (formation) of a new individual begins by the union of  2  cells,one 
from the male (Sperm)  & one from the female ( Ovum).The union of the 2 cells is by  
fertilization tformingZygot ( fertilized  ovum).Each of the sperm & ovum has haploid 
number  chromosomes  & after fertilization the Zygot will have Diploid number of 
chromosomes. 

Pregnancy last for 280 days(i.e  ten  lunar months from the time of fertilization)or 266 
days from the time of  implantation  of  the  Blastocyst.The length of pregnancy 
includes 3 stages: 

1-The  zygot  stage ( fertilized ovum) lasts for  2 weeks after fertilization.                                     

2-Embryonic  stage  ,extends from beginning of 3rd week to end of 8th week.                          

3-Fetal stage,extends from beginning of 9th week to the end of pregnancy.                             

The general features of each stage are as follows:                                                                         

1-Zygot stage.All the cells look  like  each  other.                                                                           

2-Embryonic  stage,here  the tissues,organs& systems are  formed( Organogenesis)         

3-Fetal  stage.Here  the body  grows in length ,weight  and tissues & organs  develops  
further.                                                                                                                                      

 

Gametogenesis

 

It  means  the formations  of sperms (in the testes) by a process known as  
Spermatogenesis 

And mature ovum(in the ovary) by a process known as  Oogenesis.Each of the sperm  
&  ovum contains  Haploid  number  of  chromosomes.                                                                    

Spermatogenesis(formation of  sperms)includes 
spermatocytogenesis&spermiogenesis. 

In spermatocytogenesis  ,the primitive male  sex  cells (spermatogonium) with 46  
chromosomes divides  by  Mitotic  divisions to give rise  type A  &  type  B  
spermatogonium. 


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Type A  spermatogonium  remains in  contact  with the  basement  membrane of  
seminiferous tubules  of of the testes,while  type  B  spermatogonium   continues  
maturation and is  transformed in to Primary  spermatocytes( contains  44 + xy),then 
it undergoes the  first  meiosis  division to  give  2  secondary  spermatocytes( 23  
chromosomes).Each  secondary  spermatocye  inters the  second  meiosis  division to 
give   2 spermatids(each has 23  chromosomes).The spermatid is not capable to  move  
and not  capable  to  penetrate &furtilzes  the ovum  unless  change its shape in  
process known as   Speriogenesis ,where it undergoes some morphological  changes  
to  become capable to  move &follws  the  mature ovum to penetrates &  fertilizes it 
to form  Zygot.                   

The  SPERMIOGENESIS  includes  the following  changes:                                                             

A-The nucleus  of  the spermatid   form  the  head  of  the  sperm(contains  genetic  
material) 

B-The  Golgi  apparatus  forms  the Head  cap  (  Acrosome )  of  the  sperm.                                

C-The  Mitochondria  will form  a  sheath  around  the middle  piece  of  the  
sperm(energy). 

D-The proximal  centriole  come to  lie in the neck  & gives  rise to the axial  
filament,which  forms  the  central  core  of the  middle  piece&  tail  of  the 
sperm,while  the distal  centriole  becomes ring  shaped  forming  the  terminal  ring.                                                                          

The  head of the  sperm attaches itself to the Sertoli  cell to get nourishment,then  
discharged  during  Ejaculation  in  the  seminal  fluid(from  sex  glands as  
prostate,seminal  vesicles  &  bulbourethral  glands).The  volume  of seminal  fluid at 
Ejaculation is 3-5 cc which  contains about 100 million of  sperms in  each cc.The  
sperms are genetically of   2  types ,one carries X-  chromosomes,while the  other 
carries  Y- chromosome.On the  other  hand the  Ovum are almost always of  one type 
carries  X-  chromosomes.                                       

 

OOGENESIS

 

It is  a cyclic process  which takes  place  every  lunar  month(28 days)under the 
influence of follicle  stimulating  hormone (F.S.H)from  anterior  lobe  of  pituitary  
gland.In  Oogenesis  the  following  events  takes  place:                                                                                                     

1-Formation  of  Graafian  follicle                                                                                         
2-Ovulation. 
3-Formation  of  Corpus  Luteum.                                                                                         

It  starts  from  puberty(11-14) years  old(Menarch)  and  ends  at  Menopause(45-50)  
years  old..The  Graafian  follicle  is  formed  by  maturation of  the  Primordial 


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follicle(consists of a  primary  oocyte   surrounded  by  a layer of follicle  cells).The 
Primary  Oocyte undergoes  the  first Meiosis division(not  completed unless  
ovulation takes  place)  giving  secondary   Oocyte  plus  first  polar  body.The  
follicular  cells  increases in number &aquires  granules  in the  follicular cytoplasm 
,and  thus  is  called Granulosa  cells(Zona  granulosa),then a cavity appears  between  
the  granulosa  cells  known as  follicular  antrum and filled with  fluid.This  fluid  
separates  the Granulosa  cells  into  two  parts:                                                      

A-Stratum  Granulosum  (outer  layer)                                                                                
B-Cumulus   Oophorous on  the inner  side  of  the Graafian  follicle & 
surrounding  the  oocyte(the oocyte  is  separated  from  them  by  Zona  
Pellucida).                 

All the  follicle then  becomes  surrounded  by Theca ,which  consists  of  2 layers: 

1-Theca  externa  of  fibrous  layer.                                                                                    
2-Theca  interna which  secretes  Estrogen  hormone.                                                   
The  follicular  stage  is  under  the  influence  of  the  F.S.H  from  pituitary  
gland. 
 

OVULATION

 

Means  rupture  of  the Mature  Graafian  follicle&  the  release  of mature  ovum.The  
ovulation takes  place at day 14+1 of  the ovarian cycle.It is under the influence  of  
Luitinizing  hormone (L.H) from  pituiray  gland too  to induces  ovulation ,which  
causes  by the following  factors:                                              

1-Increases  in the  intrafollicular  pressure.                                                           
2-The influence of  L.H 
On  ovulation ,the  oocyte starts  the  second  meiosis  division,which is not  
completed  until  fertilization  of  the  Ovum  is  completed.                              
3-The walls  of  the  G.F   becomes  very  thin .                                                      
4-The  cells  of  Cumulous  oopharous  become  loosened.                                 

Thus  the  G.F rupture  and the  ovum is  released(now the first meiosis division is  
completed  ) and  secondary  oocyte will inter immediately  the  second  meiosis  
division,which is not  completed until fertilization  of the  Ovum  takes  place.Once   
fertilization is  completed  ,the second  meiosis  division  is  completed.The result of  
oogenesis  is to get a  single  mature  Ovum &  3  polar  bodies.                                   

The  Luteal  Phase 

Uppon the rupture  of  the mature  G.F and the release  of  the ovum,what remains 
from the GF  becomes known as  the  Corpus  Luteum(in the ovary) due to :              

1-The wall of the ruptured  GF collapses &  becomes  folded.                                       


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2-The  granulosa  cells  becomes filled with  yellow pigment known as  
Lutein.        
3-The  Theca  Externa   forms  the  capsule  of the  Corpus  Luteum.                           
4-The  ThecaInterna   provides  the Corpus  Luteum  with  vascular  C.T   .               

The  corpus  luteum  secretes  Progesterone  which  is  responsible  for  the  Secretory  
stage ( post ovulatory) in the  Endometrium  to prepare it for implantation 

The  fate of  Corpus  Luteum:                                                                                                    
A-If the Corpus   Ovum  is not fertilized ,the  Corpus  Luteum degenerates & 
is converted  into  fibrous  tissue  called Corpus  Albicans  after 14 days after 
ovulation. 
B-If the Ovum is being  fertilized ,then the corpus luteum persists & increases 
in size  to increase the production of progesterone  which is essential for the 
maintenance of pregnancy.This is known as  Corpus  Luteum of 
pregnancy,which persists until the 4

th

  month of pregnancy,when  it is  going 

to regress & the secretion of progesterone is going to be the function  of  the  
placenta.                                                                       
 

Fertilization

 

It takes  place in the   ampullary  part of the fallopian tube,where  fusion of the male  
gamete(  Sperm)  &  the  female  gamete (  Ovum) takes  place  as  follows:                   

The  head of the sperm  only  passes  through  the follicular  cells  of  the  Corona  
radiate (that  surrounds  the  ovum ) ,then  it  penetrates  the  Zona  pellucida with  the  
aid  of  proteolytic  enzyme secreted by  the  acrosomal  cap of the sperm& finally  the 
head  becomes  in the  cytoplasm of  the  Ovum.Then the head of the sperm ( male  
pronucleus)  fuses  with  the  nucleus of the  Ovum ( female  pronucleus)  to form  the  
nucleus  of  the Zygot ( Fertilized  ovum ).Thus  the  zygot is  now  becomes    
DIPLOID  .The  fertilization  results in the followings:                      

1-Restoration of  the  Diploid  number of  chromosomes.                                                
2-Determination  of the  Sex of the new  organism  (  going to be male or 
female).   
3-Initiation  of  repeated  mitotic divisions  (  Cleavage).                                                   
4-Formation  of  the  Zygot.                                                                                                  
 

 
 
 
 
 


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THE  MENSTRUAL   CYCLE

 

Is  the cyclic changes in the endometrium of  the  uterus which  occurs every  lunar  
month(28 days) in response  to  cyclic  changes in the  ovary.It starts  from  Menarch 
(Puberty  at 11-13 years)& ends at  Menapause(45-50 years).It includes 3  stages:    

1-Menstrual  stage:  Where  bleeding of about 30-60 ml of blood is discharged 
per vagina  due to lowering of blood progesterone level  caused by 
degeneration of Corpus  Luteum.It last for 3-5  days& the discharge consists 
of   :                             
a-Clotted  blood.                                                                                                                
b-Dead( not fertilized)   ovum.                                                                                       
c-Sheded pieces of endometrium( includes stratum  compactum 
&spongiosum) 
2-Proliferative  stage,which last for  7-10 days  after  bleeding  has  stopped,it 
coincides  with  the follicular  stage of the Ovarian  cycle& is due  to  Estrogen 
secretion from   follicular  cells of the growing  GF.During this stage the 
stratum basalis of endometrium which remains after  menstruation will start  to  
reform the stratum  compactum &spongiosum that sheded  with the  
bleeding,thus:                
a-Endometrium may reach  2-3  mm in thickness  just  before  ovulation.                 
b-The  arterioles  grow  &  become  coiled.                                                                       
c-The  glands increases in length & becomes  tortous ( coiled).                                    
3-  Secretory   stage,which starts immediately  after ovulation& is due to 
progesterone  secretion  from the  Corpus  luteum.It lasts for 10-14 days& 
coincides with the luteal  phase  of the  ovary,thus:                                                                       
a-Endometrium  becomes 5-8 mm in thickness & consists  of  3  stratum 
,compactum ,spobgiosum and  basalis.Thus the Endometrium is now  ready to 
receive the fertilized  ovum  (Blastocyst  )  for  implantation.                                                      
b-The  glands  becomes  more  tortous& secretes  mucin& glycogen (  uterine  
milk). 
c-The  arteries  that  supply compactum &spongiosum  are called  spiral  
arteries,which  becomes very tortous&tall,while  arteries supplying  the  basal  
layer  iare  called as  Basal  arteries(  short  &  straight).                                                                
4-Premenstrual  stage: if  by the  end of secretory  stage no  fertilized  ovum  
reaches the endometrium,then progesterone  secretion will  reduce &stop.Thus 
the spiral  arteries&tortous  glands will regress& endometrial  mucosa  starts 
to reduce in thickness,hence   stratum compactum &spongiosum  prepare  
themselves  for  sheding.This  stage lasts about  2  days  ,just prior  to the  
menstruation  phase.   
 

CLEAVAGE 


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A term which  means  repeated  mitotic  divisions  of  the  Zygot,it occurs  rapid & in 
succession.It  starts  immediately  after  fertilization(also known  as  segmentation). 

The  human  Zygot becomes  2  cell  stage  24-36  hours  pos-fertilization, 4  cell  
stage  40-48  hous  post-fertilization,then  early  Morula  (  16  cell stage )at  3

rd

  day.  

looks  like  a  mulberry,which is  a  solid  ball(still surrounded  by  Zona  pellucida.At 
day  4 it  becomes  late  Morula ( 32  cell  stage).It is still  solid & reaches  the  uterine 
cavity& obtains its nutrition now from  endometrial  secretion (  uterine  milk).It  then 
become  64  cell stage (  early  Blastula) which starts  to loose its  Zona  pellucida& 
try  to  stick itself to endometrial  mucosa of the posterior  surface  of  the  fundic  
region& continue  divisions  till it  becomes   of  107  cells  stage (  late  Blastocyst).It  
has   the  following  features:                                                                      

1-Bigger  in size with  relatively  large  cavity  due  to  fluid  collection.                       
2-It is  107  cell  which arrange as inner  cell mass of  8  cells  known  as  
Embryoblast 
& outer  cells  on  the  circumference  of  the  Blastocyst  of  99  cells  known 
as Trophoblast  layer  ( future   placenta).                                                                           
3-Lost  the  Zona  pellucida  completely  to  facilitate   implantation.                              
4-It has   2  p0les  ,an  Embryonic  pole ( where inner  cell mass is  
present),while  the  other side is  known  as  Ab-Embryonic  pole.                                                               
5-Starts  to  open  a very  tiny  gap in the endometrial  mucosa in order  to 
inter  through it   &  implants  itself there.                                                                             

As  it  loses  completely  the  Zona  pellucida ,the  trophoblast   becomes  
exposed,thus  becomes  able to  stick& eat  up  other  cells ( Endometrial  cells) to 
invade itself in to the  mucosa with  the  aid  of  proteolytic  enzyme  secreted  by  the  
trophoblastic  cells  at  the  site  of  the  embryonic  pole.                                      

 

IMPLANTATION 

Is  the  embedding  of  the  Blastula into the endometrial  mucosa,usually in the upper 
part  of posterior  wall of the fundicregion.It  starts  at  day  6  post-fertilization& is  
completed  at  day  12.The  late  Blastocyst  loses zona  pellucida,then  stick  itself  to  
the  endometrium  & with the aid of  proteolytic  enzyme  secreted  by the outer  layer  
of the  trophoblast,a tiny  opening  is  created  and  the  blastocyst  starts  to  invade & 
burrow  itself into the  endometrium.This  process takes about  a week ( from day  6-
12 postfertilization)&once  embedding is completed,the tiny opening in the 
endometrium  is closed  by a fibrin  coagulum, 

Which is finally  replaced  by epithelium of the endometrial  mucosa.                        

Abnormal  Implantation  sites                                                


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A-Intrauterine   which is  known as  placenta  praevia,where implantation is  
near  the  cervix & according to the   exact  site  of  implantation,we  can  see  
3  named  placenta  praevia,these  are:                                                                                       
1-Placenta  praevialateralis,where implantation  is  just above the internal oss. 
2-Placenta  praeviacentralis,implanta  around  the internal oss&closes it.           
3-Placenta  praeviamarginalis,where margin of  placenta  reaches   above  the  
Internal oss  of  the  cervix.                                                                                         
B-Extrauterine  implantation  sites: includes  the  followings:                                    
1-Tubal  pregnancy,where implantation takes  place in the  ampullary  region 
of the  uterine  tube& is  terminated at about  6 weeks of  pregnancy as  
ABORTION.        
2-Interstitial  implantationi.e in the  interstitial  part  of  the uterine  tube.               
3-Ovarian  implantation  I .e on  the  surface  of  the  Ovary.                                          
4-Intraabdominal  implantation  on  the  peritoneum  of  the  abdomen.                   
5-Pelvic  implantation,where  implantation   in rectouterine  pouch ( of 
Douglass) 

 

THE   THIRD  WEEK  OF  DEVELOPMENT 

 
1-The  Bilaminar  Embryonic  disc is  converted in to  Trilaminar  disc  by  the 
appearance  of  Mesoderm  between  the  Ectoderm  &  Endoderm.         
2-The  Trophoblast  shows  3  changes  during  3

rd

  week as  

primary,secondary& tertiary  velli.The  primary  villous orms  by  a ciore of  
cytotrophoblast  covers  by  syncytrophoblastlayer.Secondaryvelli  forms  by  
a core  of  Mesoderm  covers  by   cytotrophoblast ,then  
syncytiotrophoblast.The  Tertiary  velli  shows  fetal  capillaries in  the  core  
of  extraembryonic  mesoderm.                                           
3-The  Embryonic  Disc  shows  the appearance  of  3  important  structures  
as:   
a-The  primitive  streak                b-Notochord               c-Neural  tube                
The  primitive  streak                                         
Is  a structure  starts  to appear  in the  mid line  of  the  embryonic  disc,starts 
to appear at day  14(end of 2

nd

wk)& becomes  very  clear at days 14-15.It is a 

narrow groove having a slightly  bulging  areas  on  either  side.The cells of 
the streak are in fact a  modified  ectodermal  cells                                                                                       
The appearance  & formation of primitive  streak  proceeds  the formation  of 
the intraembryonic  mesoderm,where the ectodermal  cells  in the region of 
primitive streak  starts to migrate in between   the already  present  ectoderm 
& endoderm& creeps in all directions except in 2 areas( the buccopharyngeal 
cloacal membranes). 
The movement  of the newly formed  mesoderm( i.e  modified  ectodermal 
cells) anteriorly  occurs in characteristic  way,where they  migrate  anteriorly  
on either  sides  of  the  mid line  & meets at  the Prochordalplate,thus the  mid 


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line  area  between  the  Hensen's  node  of the primitive  streak  &prochordal  
plate  remains as  a bilaminar  in  nature( i.e  doesn’t contain any  mesoderm  
layer)After its formation mesoderm   will differentiate into  3  named  parts as  
follows:                 
A-Paraxial   mesoderm,is  most  medially  located &  becomes  segmented  
into  blocks(  Somites) of  about  42-44  segments.This will form  the  skeleton  
,skeletal  muscles  &  the  skin.                                                                                                   
B-Lateral  plate  mesoderm, it  crosses  from  side  to  side cranial to 
buccopharyngeal  membrane  to  form  the  cardiogenic  area.In this  part of 
the  mesoderm ,a  U  shaped  structure  cavity  appears  to form the future  
pleural  &  peritoneal   cavities                                                                                                           
C-Intermediate  mesoderm,lies  between  paraxial & lateral plate mesoderm ,it 
is cord  klike known as  Nephrogenic  cord  which  gives  rise  to  urogenital  
system.At  day   19  the  Embryonic  Disc   becomes  completely  as  
Trilaminar  embryonic  disc.. 
 

THE  NOTOCHORD 

It is an important  structure which develops during the 3

rd

wk& is considered as a 

supporting  element  for the growing  fleshy  Embryo and is being used as an Axial 
skeleton(Temporary) until the vertebral  colum is  formed.                                           

It starts  formation as a notochordal(Head) process,that  develops  by  invagination & 
proliferation of  some Ectodermal cells at the sides  of  the Henson's (primitive) 
node.It extends as a  middle  structure  between the ectoderm & endoderm extending 
from Henson's  node to  the  prochordalplate.Thenotochordal process  can be seen 
very  clealy when the Embryo is 17  days old& on day 18  a canal  appear 

In the  notochordal  process  known as  neurentericcanal.This  canal will  form  
temporary  a connection between  the Amniotic  cavity & primary  yolk  sac& when  
the notochordal  process fuses  with the  endoderm,thenotochordal-endodermal  plate 
is seen.Finally the  roof of the notochordal process  is  folded around  its  axis to  form 
the  notochord  after the  canal  loses its  connection  with  the  2  cavities & the  
amnion  becomes  completely  separated  from  the  yolk  sac  again.                      

 

THE   NEURAL  TUBE 

At  first  , a neural  plate appears  dorsal to the already  formed  Notochord.This  
neural  plate is a thickened  part of the  Ectoderm  that lies  behid  the  notochord & 
along  each  side of the neural plate lies  the Neural  crest.On  day  18  the plate  
becomes  modified  to  form  a median  grooved  part &  2  lateral  raised  parts  
known as   Neural  folds.Theedial  ends of the 2  folds  are  approximated  gradually 
& the  groove  becomes  deeper and deeper &  eventually the  2  Neural  folds  fused 
together  forming the  Neural  Tube,which  becomes just  dorsal  to the Notochord.   


background image

Just on the dorsolateral  sides of the  Tube  we can see  the  Neural  Crest,the cephalic  
part  of the  Neural  tube  becomes  expanded & dilated  forming  the  Brain  
Vesicle(the future  brain),while  the  caudal  part   differentiate  to  form  spinal cord 

 
 

THE  DERIVATIVES  OF  THE  NEURAL  CREST 

 

1-Neurons of  Dorsal  root  ganglion  of  spinal  nerves.                                                        
2-Neurons  of  Sympathetic   ganglion.                                                                                    
3-Neurons  of  sensory  ganglia  OF  CRANIAL  NERVES  
5

TH

,7

TH

,8

TH

,9

TH

,&10

TH

 .                

4-Shwan  cells  of  the peripheral  nerves.                                                                               
5-Melanoblast  of  the  skin.                                                                                                      
6-Chromaffin  pigmented  tissue.                                                                                             
7-The  cells  of  the   Suprarenal  medulla( Adrenal  medulla).                                            
8-The  Pia  &  Arachnoid  layers  of  the  Central  Nervous  System.                                  
 

 

         
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  By : Ody Drd   




رفعت المحاضرة من قبل: Oday Duraid
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