dr magdalena markowska - biol.uw.edu.pl¼anie-i... · reguluj ą procesy fizjologiczne poprzez...
Post on 28-Feb-2019
215 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Rozmna żanie i rozród
dr Magdalena Markowska
Na podstawie Power Point Lecture Slides Prepared by Jason F. Schreer, State University of New York at Potsdam
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Przegląd wiadomo ści
Życie zaczyna się od jednej komórki
Cechy rozrodcze danego osobnika kształtują się podczas rozwoju embrionalnego
Rozród płciowy• Determinacja płci• Gametogeneza• Kojarzenie, kopulacja• Zapłodnienie• Rozwój
Figure 15.1
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Rozmna żanie płciowe
• Pojawia się u wczesnych Eukariontów tj. u pierwotniaków (Protista)
• Rozmnażanie płciowe – powstawanie potomstwa z dwojga rodziców, których wkład materiału genetycznego jest niemal równocenny
• Samce – mają jądra, które wytwarzają małe gamety (plemniki)
• Samice – mają jajniki, które wytwarzają duże gamety (komórki jajowe)
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Podczas rozmnażania płciowego tworzy się różnorodność genetyczna poprzez:• Wytwarzanie haploidalnych gamet z
diploidalnych rodziców• Rekombinacja tworzy hybrydowe
chromosomy• Diploidalne potomstwo jest unikalną
kombinacją różnych wariantów wynikającą z pierwszych dwóch procesów
Podczas rozmnażania płciowego tworzą się nowe genotypy
Rozmna żanie płciowe
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Gametogene za
Figure 15.2
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Hormony płciowe
Regulują, biorą udział w• Rozwoju• Dojrzewaniu płciowym• Gametogenezie• Dobór partnera, kopulacja
U poszczególnych gatunków samce i samice wytwarzają te same hormony, które jednak pełnią specyficzne funkcje np. testosteron
Wyróżniamy różnego rodzaju hormony płciowe: ekdysteroidy, hormony juwenilne, androgeny(np. testosteron), estrogeny
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Hormony płciowe
Bezkręgowce
Kręgowce
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Hormon y s teroid owe
Regulują procesy fizjologiczne poprzez wpływ na ekspresję genów
Wszystkie są pochodną cholesteroluBezkręgowce
• Ekdysteroidy• Kontrolują procesy rozrodcze i rozwój• Syntetyzowane w gruczołach protorakalnych
i gonadach
Kręgowce• Syntetyzowane w gonadach i nadnerczach• Androgeny – wpływają na 2 i 3 rzędowe
cechy płciowe samców, np. testosteron• Estrogeny – wpływają na układ rozrodczy
samic, są pochodną androgenów
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Hormone juwenilny• Nazwa pochodzi od
charakterystycznej funkcji – utrzymywanie larw stawonogów w stanie larwalnym
• Pochodzą od kwasów tłuszczowych
• Kontrolują rozród, rozwój, metamorfozę, przepoczwarzanie i metabolizm
• U niektórych owadów jedynie wyraźny spadek poziomu JH umożliwia przejście w stan poczwarki Figure 15.4
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Gonadotropin y
Niesteroidowe hormony syntetyzowane w gruczołowej części przysadki.
Kontrolują syntezę hormonów steroidowych w gonadach.
Są nimi• Hormon folikulotropowy (FSH)• Hormon lutenizujący (LH)• Gonadotropina kosmówkowa (tylko naczelne)
Uwalnianie gonadotropin regulowane jest przez podwzgórzowy hormon uwalniający gonadotropiny (GnRH)
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Gonadotropin y
Figure 15.5
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Determina cja płci
Determinacja płci• Ssaki: obecność chromosomu Y � samiec
(XY), samica (XX)• Ptaki i motyle: samice są heterogametyczne
(ZW) a samce is homogametyczne (ZZ)• U innych gatunków: czynniki środowiskowe
(np. temperatura u gadów) lub zapłodnienie(u pszczół z zapłodnionych jaj wykluwają się diploidalne samice a z niezapłodnionych –haploidalne samce)
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Rozmna żanie bezpłciowe
Korzystne dla zwierząt żyjących w stałych, niezmiennych warunkach środowiskowych
Klony – odłączające się fragmenty ciała; umożliwia pojedynczym organizmom powstawanie koloniinp. koralowce
Partenogeneza – rozwoj osobników potomnych z niezapłodnionej komórki jajowej
Partenogeneza automiktyczna – drugie ciałko kierunkowe zapładnia komórkę jajową• Teliotokia – homogametyczne samice (XX)
wytwarzają tylko samice• Arrhenotokia – heterogametyczne samice (ZW)
wytwarzają tylko samce (ZZ)
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Rozmna żanie bezpłciowe
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Hermafrodytyzm - obojniactwo
• Osobnik ma zdolność do wytwarzania plemników i komórek jajowych
• Obojniactwo następcze – produkowane są plemniki i komórki jajowe nie równocześnie a w zależności od warunków środowiska
Figure 15.7
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Strategie rozrodcze
• Jajorodność• Jajo jest składane na zewnątrz i cały rozwój
zarodka zachodzi w jaju z wykorzystaniem jego materiałów zapasowych
• Zapłodnienie zewnętrzne (ryby) lub wewnętrzne (ptaki i gady)
• Żyworodność• Potomstwo rozwija się w łonie matki• Zapłodnienie wewnętrzne• Zachodzi u ssaków i sporadycznie u innych
taksonów
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Strategie rozrodcze
• Jajożyworodność• Młode rozwijają się w ciele matki, ale zasoby
czerpią z jajka• Wyklucie zachodzi w ciele matki• Zapłodnienie wewnętrzne• Rekiny, gady i wiele bezkręgowców
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Produkcja komórki jajowej• Jajnik zbudowany jest z
wytwarzających komórki jajowe oogoniów i otaczających je komórek somatycznych
• Proces oogenezy do stadium oocytu pierwszego rzędu zachodzi na początku życia samicy, ale ostatnie stadia zachodzą w życiu dorosłym
• Komórki pęcherzykowe kontrolują oogenezę dzięki oddziaływaniom parakrynowym
Figure 15.8
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Produkcja komórki jajowej
• Przed owulacją część pęcherzyków stymulowana jest do dojrzewania(follikulogeneza)
• U kręgowców oocyty czerpią związki odżywcze z somatycznych komórek pęcherzykowych
• Gdy pęcherzyk pęka, komórka jajowa opuszcza jajnik i przemieszcza się do jamy ciała Figure 15.8
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Witellogene za
• Witellogeneza –produkcja żółtka
• Żółtko jest mieszaniną białek i tłuszczów
• Witellogeneza jest kontrolowana przez gamę hormonów a czynniki zewnętrzne stymulują OUN do wydzielania czynników stymulujących wittelogenezę
Figure 15.9
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Budowa jaja
Budowa jaja różni się u zwierząt wodnych i lądowych
• Zwierzęta wodne mają jaja przepuszczalne dla wody• Ryby i płazy wytwarzają proste żelatynowe jaja,
które podczas przechodzenia przez układ rozrodczy pokrywane są lepką otoczką
• Jaja te składane są do wody niezapłodnione
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Budowa jaja
Jaja zwierząt lądowych chronione są przed wysychaniem• Owady mają białkopodobną kosmówkę• Gady i ptaki mają jaja z utwardzoną skorupką
zbudowaną z węglanu wapnia• Ponieważ skorupa jest nieprzepuszczalna dla
wody zapłodnienie musi być wewnętrzne
• U ssaków łożyskowych i torbaczy nie ma skorupki a jajo rozwija się wewnątrz ciała
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Spermatogene za
U wielu gatunków jądra produkują plemniki od okresu dojrzałości do późnego wieku
Jądra produkują plemniki w kanalikach nasiennych, które zbudowane są z:• Komórek Leydiga
produkującychtestosteron
• Komórek Sertoliego• Plemniki w różnym
stadium rozwoju Figure 15.11
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Uwalnianie plemników
Prawie dojrzałe plemniki, które nie mogą się jeszcze przemieszczać uwalniane są do światła kanalika nasiennego
Sperma jest magazynowana w najądrzu gdzie ulega dojrzewaniu
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Podczas ejakulacji sperma jest wprowadzana w ruch przez rzęski i/lub mięśnie gładkie i przemieszcza się przez nasieniowód do cewki moczowej
Podczas uwalniania sperma jest omywana przez płyn nasienny• Pęcherzyki nasienne – produkują płyn o zasadowym
pH zawierający składniki odżywcze• Prostata – wydziela składniki odżywcze głównie
cytrynian• Gruczoł opuszkowo-cewkowy – wydziela śluz jako
związek nawilżającyU niektórych gatunków (np. ssaki) plemniki są
zdolne do zapłodnienia komórki jajowej jedynie po wniknięciu do dróg rodnych samicy (kapacytacja).
Uwalnianie plemników
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Uwalnianie plemników
Figure 15.13
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Narządy kopulacyjne samców
Samce wielu gatunków zwierząt, u których występuje zapłodnienie wewnętrzne posiadają narząd kopulacyjny usprawniający przemieszczanie się spermy
Ptaki stanowią wyjątekRodzaje narządów kopulacyjnych
• Pająki mają wyspecjalizowany wyrostek podobny do nogi
• Niektóre ryby mają przekształconą płetwę brzuszną• U wielu gadów w okolicach kloaki znajduje się
wyrostek nazywany hemipene• Penis właściwy – bezpośrednie przedłużenie układu
rozrodczego samców
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Penis u ssaków
Zmiany w ukrwieniu powodują zmiany kształtu (erekcja)• Zwiększony napływ krwi do penisa połączony
z zahamowanym wypływem żylnym powoduje erekcję
Część samców ssaków ma kość w penisie(os penis)
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Kontrola erekcji
Figure 15.14
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Aktywno ść plemników
Aktywność zmienia się pod wpływem różnych czynników• Związki chemokinetyczne – pobudzają
plemniki do szybszego poruszania się• Związki chemotaktyczne – pobudzają
plemniki do poruszania się
Są to aminokwasy, peptydy, sulfonowane steroidy
Wydzielane przez drogi rodne samicy i/lub komórkę jajową
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Przechowywanie i współzawodnictwo plemników
• Samice niektórych gatunków posiadają komory w których przechowują spermę
• Umożliwia to zachowanie rozmnażania płciowego nawet wtedy kiedy samica rzadko spotyka samca
• U niektórych gatunków samice kopulują z kilkoma samcami (poliandria)
• W takiej sytuacji plemniki muszą ze sobą konkurować o zapłodnienie komórki jajowej
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Opóźnione zagnie żdżenie
• U niektórych ssaków (np. waleni), zapłodniona komórka jajowa rozwija się w macicy do wczesnego stadium blastocysty(100-400 komórek) ale zagnieżdżenie jest opóźnione
• Rozwój zarodka jest dostosowany do warunków zewnętrznych
• Może to być obligatoryjny lub opportunistyczny mechanizm
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Błony płodoweKrótko po zapłodnieniu tworzą
się u owodniowców błony płodowe
4 błony:• Kosmówka (Chorion) –
najbardziej zewnętrzna błona; powierzchnia wymiany gazowej
• Owodnia (Amnion) – otacza zarodek; wypełniona jest płynem, który działa amortyzująco i stwarza odpowiednie środowisko osmotyczne
• Omocznia (Allantois) – mocno ukrwiona; przenosi gazy oddechowe pomiędzy zarodkiem a zewnętrzną powierzchnią; jest magazynem metabolitów azotowych u ptaków i gadów
• Woreczek żółtkowy (Yolk sac) –otacza żółtko i wydziela enzymy trawienne
Figure 15.15
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Cykl rozrodczy u ssaków
Zachowania rozrodcze samic ssaków są ściśle związane z cyklem owulacyjnym(cykl estralny)
Ze względu na liczbę i czas występowania owulacji wyróżniamy samice:• Monoestralne – pojedynczy cykl w ciągu roku,
np. psowate• Poliestralne – wielokrotne cykle w ciągu roku
np. naczelne (często nazywany cyklem menstruacyjnym)
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Cykl rozrodczy ssaków
Różnice pomiędzy cyklem estralnym a menstruacyjnym• Estralny
• Zachowania rozrodcze związane z jedną określona fazą cyklu
• Złuszczanie tkanki macicznej minimalne• Menstruacyjny
• Receptywność samicy w ciągu wszystkich faz cyklu
• Spore złuszczanie tkanki macicy
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Cykl owulacyjny
• Cykl estralny ma 4 fazy• Estrus• Matestrus• Diestrus• Proestrus
• Cykl menstruacyjny ma 2 fazy• Pęcherzykową (folikularną)• Lutealną
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Cykl owulacyjny
Figure 15.16
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Łożysko• Łożysko – powierzchnia rozdzielająca między matką a
płodem zbudowane z komórek pochodzących z obu ciał• Po kilku dniach podziałów komórkowych zewnętrzna
warstwa komórek zapłodnionej komórki jajowej różnicują się i tworzą trofoblast umożliwiający zagnieżdżenie
• Komórki trofoblastu penetrują śluzówkę macicy (endometrium), tworzy się zaczątek łożyska
• Pierwszy trymestr łożysko pełni istotna rolę dla przeżycia zarodka• Kosmówka wydziela gonadotropinę kosmówkową (CG), która
pobudza ciałko żółte (corpus luteum) do wydzielania estrogenu iprogesteronu
• W późnej ciąży łożysko samo syntetyzuje estrogen i progesteron
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Łożysko
Figure 15.17
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Poród
Indukowany przez skurcze mięśni gładkich macicy (myometrium)
Rozpoczyna się pod wpływem zmian hormonalnych• Poziom progesteronu obniża się co umożliwia
skurcze mięśni gładkich macicy• Prostaglandyny i oksytocyna stymulują
skurcze mięśni gładkich• Komórki płodu wytwarzaja oksytocynę, która
stymuluje macicę do wydzielania prostaglandyn• Oxytocyna wydzielana jest z nerwowej części
przysadki
• Łożysko jest rodzone tuż po porodzie płodu
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Synteza i wydzielanie mleka
Prolaktyna – hormon peptydowy wydzielany przez przysadkę stymulujący syntezę mleka• Zwiększa masę gruczołów mlekowych• Wydzielana jest pod wpływem zwiększonego
poziomu estrogenów podczas ciąży
Wysoki poziom progesteronu podczas ciąży hamuje produkcję mleka
Prolaktyna stymuluje opiekę nad potomstwem
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Budowa gruczołu mlekowego• Podobny do gruczołu
łojowego• Związany z
kłębuszkami włosowymi
• Dwa rodzaje komórek• zewnątrzwydzielniczych –
wydzielają mleko• mięśniowo-nabłonkowych
– kontrolują wydzielanie mleka
Figure 15.19
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings
Skład mleka
Źródło wody, soli mineralnych i składników odżywczych
Skład zmienia się wraz z czasem wydzielania• Siara – pierwsza część mleka bogata w
czynniki immunoprotekcyjne, czynniki wzrostu, sole mineralne i witaminy A i D
• Wraz z zanikaniem siary mleko wzbogacane jest w tłuszcze, węglowodany (laktoza) i białka (kazeina)
top related