dr magdalena markowska - biol.uw.edu.pl¼anie-i... · reguluj ą procesy fizjologiczne poprzez...

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


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


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)


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


Gametogene za

Figure 15.2


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


Hormony płciowe

Bezkręgowce

Kręgowce


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


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


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)


Gonadotropin y

Figure 15.5


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)


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)


Rozmna żanie bezpłciowe


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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).




Figure 15.13


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


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)


Kontrola erekcji

Figure 15.14


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


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


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


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


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)


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


Cykl owulacyjny

• Cykl estralny ma 4 fazy• Estrus• Matestrus• Diestrus• Proestrus

• Cykl menstruacyjny ma 2 fazy• Pęcherzykową (folikularną)• Lutealną


Cykl owulacyjny

Figure 15.16


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


Łożysko

Figure 15.17


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


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


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


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)

dr magdalena markowska - biol.uw.edu.pl¼anie-i... · reguluj ą procesy fizjologiczne poprzez...

Documents