WKrek Kapitel Fortpflanzung 2011
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Fortpflanzungsstrategien der Tiere Sexuelle und Asexuelle Reproduktion • Asexuelle Fortpflanzung • Nachkommen mit Genen von einem Individuum • Keine Fusion von Ei mit Spermium • Genetische Variation der Nachkommen sehr klein. • Sexuelle Fortpflanzung • Fusion von haploiden Gameten (Samenzelle und Eizelle) zu einer diploiden Zygote • Weiblicher Gamet (unbefruchtetes Ei) gross und unbeweglich. Männlicher Gamet (Spermium, Samenzelle) klein und beweglich • Genetische Variation der Nachkommen von Eltern Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere gross. Asexuelle Reproduktion Invertebraten vermehren sich durch – Teilung (in zwei annähernd grosse Teile) – Knospung (abschnüren von Knospen aus Elterntier) – Fragementierung in Teile, die zu ganzen Individuen regenerieren Vorteile der asexuellen Reproduktion – Reproduktion ohne Suche nach Partner – viele Nachkommen in kurzer Periode – Verbreitung von erfolgreichen Genotypen in stabilen Umweltbedingungen. ! Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Asexuelle Fortpflanzung im Tierreich Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Mechanismen der sexuellen Fortpflanzung Begegnung und Verschmelzung des Spermiums (Samenzelle) mit der Eizelle Aeussere und innere Befruchtung Aeussere Befruchtung: Eizellen von Weibchen freigesetzt und im äusseren Milieu von Männchen besamt Innere Befruchtung: Spermien von Männchen werden am oder im Genitaltrakt des Weibchens deponiert (Vereinigung von Ei- und Samenzelle im inneren des Körpers) Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Aeussere Befruchtung bei Amphibien Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Aeussere und innere Befruchtung: Aeussere Befruchtung – nur im feuchten Lebensraum möglich (verhindert Austrocknung) – Pheromone als Lockstoffe für Männchen (Kommunikation) – Grosse Produktion von Zygoten bei niederen Ueberlebensraten bei äusserer Befruchtung Innere Befruchtung – Erfordert komplexe Fortpflanzungsorgane – Bei Säugern entwickelt sich die Zygote im weiblichen Genitaltrakt – Es werden weniger Zygoten produziert – Ueberlebensraten der Zygoten sind höher Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Fortpflanzungsakt • Begattung (körperliche Vereinigung) • Besamung (Vereinigung der Samenzelle mit der Eizelle) • Befruchtung (Vereinigung der Chromosomensätze) Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Sexuelle Entwicklungszyklen Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Reduktion der Chromosomenzahl in der Meiose Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Höher entwickelte Tiere haben eine lange Diplophase Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Der menschliche Entwicklungszyklus Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Spermatogenese und Oogenese liefern Gameten Spermatogenese: – kontinuierlicher Prozess im Mann (permanent) – in Ejakulat enthält 100- 650 Millionen Spermien – Maturation von Spermien aus Spermatogonien in den Hodenkanälchen – Reife Spermien (haben Meiose durchlaufen) werden ins Lumen abgegeben – Spermien sind bewegliche Zellen mit haploidem Kern und Acrosom – mit Acrosom wird die Haut des reifen Eis durchbohrt – im Mittelstück sind Mitochondrien die ATP für die Fortbewegung durch den Geisselapparat (9+2 Mikrotubuli) Oogenese: – Bei Geburt enthält das Ovar alle primären Oozyten (einige tausend), die aber nicht alle eingesezt werden. – Bei den asymmetrischen Reifeteilungen entsteht eine grosse sekundäre Oozyte und 3 Polkörperchen, die degenerieren. – Oogenese hat lange Pausen und läuft nicht kontinuierlich ab. Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Spermatogenese und Oogenese: grundlegende Unterschiede 1. Meiotische Teilung in der Oogenese ist inäqual, dh das gesamte Cytoplasma wird einer einzigen Tochterzelle zugeschlagen. Nur die grosse Zelle wird zum Ei und kann die Meiose vollenden. Die kleinere Tochterzelle (Polkörper degeneriert). 2. Zellen die zu Spermien werden teilen sich ständig mitotisch. Solche Zellen fehlen bei der Oogenese da im Ovar bei der Geburt alle potentiellen Eizellen vorhanden sind. 3. Oogenese erfolgt periodisch, die Spermatogenese kontinuierlich Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Mensch: das männliche Geschlechtsorgan Männliche Gonaden (Hoden, Testes) besitzen Hodenkanälchen (Bildung von Spermien). Dazwischen verstreut liegen Leydig Zellen (produzieren Testosteron, Androgene). Drei Typen von akzessorischen Drüsen: Samenbläschen (alkalisch, Fruchtzucker als Energiequelle, Prostaglandine). Prostata: Citrat (Nährstoff). Bulbourethrale Drüse: viskose Flüssigkeit (Neutralisieren des sauren Harns). Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Spermienentwicklung im Hoden Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Spermienentwicklung in den Hodenkanälchen (SEM) Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Spermien: Transportieren das männliche Genom zum Ei (Vesikel, enthält Enzym zum Durchdringen der Eihülle) Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Steuerung des Spermiogenese durch FSH und LH Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Mensch: das weibliche Geschlechtsorgan Jedes Ovar enthällt zahlreiche Follikel (Eizelle umhüllt von Follikelzellen die Ei ernähren und schützen). Follikel vor der Geburt gebildet und einer reift in jedem Menstruationszyklus heran und setzt Eizelle frei. Eizelle wird während der Ovulation (Eisprung) aus dem Follikel geschleudert Und über Eileiter in Richtung Uterus geleitet. Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Oogenese: Eientwicklung im Ovar Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Reifung von Oozyten im menschlichen Ovar Primordiale Oocyten" Primäre Oozyten:" Follikelepithel einschichtig" Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Sekundäre Oozyten:" Follikelepithel mehrschichtig" Eisprung: der Graaf sche Follikel platzt und die reife Oocyte mit Corona wird ausgestossen" Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Vergleich Spermatogenese und Oogenese bei Säugern Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Hormone controllieren den Menstruationsund Ovarialzyklus Synchronization des Wachstums des Follikels und der Ovulation mit Veränderungen der Uterusschleimhaut Uteruszyklus: Zustand der Uterusschleimhaut ist das Diagnostikum 1. Menstruationsphase(Tag1-3): Abstossen des Endometriums, niedere Konzentration von Oestrogen, Progesteron, LH und FSH 2. Proliferative Phase (Tag 4-14): steigende Oestrogenkonzentration aus dem reifenden Follikel bauen die Endometrium Schleimhaut auf, Blutgefässe wachsen sehr schnell. 3. Sekretorische Phase (Tag 14-28): Steigende Konzentrationen von Progesteron mit hohem Oestrogen fördern weiteren Aufbau von Uterusschleimhaut. Bleibt das HCG (Choriogonadotropin) Signal aus fallen die Hormonpegel und die Menstruationsblutung wird ausgelöst. Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Hormone controllieren den Menstruationsund Ovarialzyklus (cont d) Ovarialzyklus: Reifezustand der Eizellen im Ovar 1. Follikuläre Phase: Unter leicht steigenden (FSH) Follikel-stimulierendes Hormon Konzentrationen beginnen mehrere Primordialfollikel zu reifen und produzieren steigende Mengen von Oestrogen. Nur die schnellste (dominante) Oozyte wächst normalerweise weiter. Die anderen wachsenden Oozyten degenerieren. 2. Ovulation: Der wachsende Follikel produziert immer mehr Oestrogen bis hohe Konzentrationen erreicht werden. Eine Welle von hochkonzentriertem LH (Luteinisierendes Hormon) und FSH löst den Eisprung aus. Der geplatzte Follikel entlässt die reife Eizellen in den Ovidukt. 3. Luteale Phase: Das im Ovar verbliebene Follikelgewebe wird zum Gelbkörper und beginnt mit der Produktion von Progesteron und Oestrogen. Tritt keine Schwangerschaft ein unterbleibt das Choriogonadotropin Signal und der Gelbkörper degeneriert, Progesteron und Oestrogen Konzentrationen fallen plötzlich ab und die Uterusschleimhaut wird abgebaut. Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Eireifung und Uterusschleimhaut Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Veränderung des Zyklus nach Konzeption HCG (Choriogonadotropin) Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Empfängnisverhütung und Abtreibung • Eine Empfängnisverhütung zielt darauf ab, eine Schwangerschaft zu verhindern und lässt sich auf unterschiedliche Weise erreichen • Verhütungsmethoden lassen sich in drei Kategorien einteilen: – Unterbinden der Freisetzung von Gameten aus den weiblichen bzw. männlichen Gonaden – Verhindern, dass Eizellen und Spermien zusammenkommen – Blockieren der Einnistung des Embryos Die Entwicklung beginnt mit der Besamung Besamung eines Säugereis In vitro Besamung eines Seeigeleis (SEM) Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Frühentwicklung findet im Eileiter statt Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Furchung der menschlichen Zygote 4-Zeller Morula Frühe Blastula Blastocyste Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Einnistung des Embryos in der Schleimhaut Schleimhaut Nidation im Uterus eingenisteter Embryo Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Embryo wird durch die Placenta von der Mutter versorgt Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Humane Föten in der 4-5 Woche (6 mm lang) und im Ammnion (3Mt) Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Entwicklung des menschlichen Foeten 5 Wochen 14 Wochen Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere 20 Wochen Bildung des menschlichen Gesichts 5 Wochen 6mm 6-7 Wochen (15mm) 19 Wochen(180mm) Alle Bilder aus Nilsson, 1984 Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Oxytocin und Oestrogen-Signale induzieren die Geburt Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere Geburt: Kontraktionen der glatten Uterusmuskulatur ausgelöst durch Oxytocin verstärkt durch Prostaglandin. Kapitel 46: Fortpflanzung der Tiere
