Fortpflanzung Tiere 2013

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6 Fortpflanzung und Entwicklung von Tier und Mensch
6.1 Ungeschlechtliche (asexuelle, vegetative) Fortpflanzung
Teilung: bei Einzellern, Seesternen, Hohltieren (Quallen), Ringelwürmern;
Keimzerfall: Bildung eineiiger Zwillinge (bei Gürteltieren Spaltung des Keims in 4-12 Teile Regel)
Knospung: neuer Organismus wächst aus Muttertier heraus (Süßwasserpolyp); bleiben die
Nachkommen mit dem Muttertier in Verbindung, so entstehen Tierstöcke (z.B. Korallen);
6.2 Parthenogenese = Jungfernzeugung = unisexuelle Fortpflanzung
Eizellen entwickeln sich ohne Befruchtung (manche Tiere besitzen nur diese Art der Vermehr., sonst
als eig. Generationen weit verbreitet -→ Biene, Blattläuse, Wasserflöhe, amer. Eidechsen und auch
bei Pflanzen (Löwenzahn); kann auch durch künstl. Reize ausgelöst werden
6.3 (bi-)Sexuelle Fortpflanzung
Gameten → Zygote;
Körperzellen besitzen im Kern jeweils paarige Chromosomen (Sitz der Erbanlagen); Die Körperzelle ist
diploid
Keimzellen: besitzen von einem Chromosomenpaar nur einen Partner ⇒ besitzen nur die Hälfte der
Chromosomen einer Körperzelle → Die Keimzelle ist haploid
6.4 Befruchtung = Vereinigung von Ei und Samenzelle (Bsp. Seeigel)
Linder2
S 88
Akrosom heftet sich an Gallerthülle des Eis und verflüssigt sie lokal; Eirinde lockert auf → Spermium
dringt ein und wirft Schwanz ab → Reaktion breitet sich in 60sec aus und führt zur Abhebung einer
Befruchtungsmembran, die durch einen flüssigkeitsgefüllten Spalt von der Eirinde getrennt ist →
Kerninhalt des Spermienkopfs wird frei und verschmilzt mit Kern der Eizelle (Zygote) →
Zentralkörperchen (Centriole) aus Spermienmittelstück verdoppelt sich (die Tochterkörperchen
wandern auf gegenüberliegende Seiten des Kerns) → Teilung der befruchteten Eizelle; 13
6.5 Embryonalentwicklung der Tiere
6.5.1 Ablauf
erfolgt in 3 Stadien: Furchung, Gastrulation und Organentwicklung (Organogenese)
Furchung
Hier wird das Cytoplasma der Zygote in viele kleinere Zellen (Blastomere) unterteilt. Die ersten
Teilungen führen zu einer vielzelligen Kugel (Blastula), in der sich eine Höhle (Blastocoel) bildet. Im
Verlauf der Furchung gelangen unterschiedliche Cytoplasmabereiche in separate Blastomere. Bei
Tieren, deren Eier relativ wenig Dotter enthalten, liegt das Blastocoel zentral und die Zellen werden
vollständig gefurcht (holoblastische Furchung). Bei Vögeln, Reptilien, vielen Fischen und Insekten ist
das Dottervolumen so groß, dass die Masse nicht vollständig gefurcht werden kann – nur der Teil der
Eizelle, der keinen Dotter enthält, wird gefurcht (meroblastische Furchung).
Gastrulation
Nach der Furchung verlangsamt sich die Rate der Zellteilungen. Zellgruppen ordnen sich neu an und
bereiten so die spätere Bildung von Geweben und Organen vor. In dieser Phase wird der Embryo als
Gastrula bezeichnet.
Die Gastrulation beginnt mit einer kleinen Einbuchtung (Urmundlippe) auf der Dorsalseite
(Rückenseite) der Blastula. Die Einbuchtung wird von Zellen gebildet, die ihre Form verändern und
sich nach innen bewegen. Daraufhin wandern äußere Zelllagen über die Urmundlippe nach innen und
ziehen weiter ins Innere. Dieses Einrollen erzeugt den Urdarm und verdrängt das Blastocoel. Dir
Urmundlippe bildet einen Kreis, wobei Zellen rund um den Urmund ins Innere wandern. In den
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Urmund ragt der Dotterpfropf. Auf die Gastrulation folgt die Neurulation, die durch die Entwicklung
des Nervensystems aus dem Ektoderm gekennzeichnet ist.
Die 3 Zellschichten, die im Verlauf der Gastrulation entstehen, sind embryonale Gewebe, die
gemeinsam als embryonale Keimblätter bezeichnet werden. Im Lauf der Zeit entwickeln sich aus
diesen 3 Keimblättern sämtliche Gewebe und Organe des adulten Tieres.
aus
Campbell/ Biologie für die Oberstufe
Die Art und Weise, wie sich die Keimblätter bei verschiedenen Arten bilden ist unterschiedlich, doch
sobald sie einmal an Ort und Stelle sind, ist die Gastrulation abgeschlossen. Nun beginnen sich die
Organe auszubilden.
Organogenese
Die Organe, die Chordatieren (z.B. alle Wirbeltiere) zuerst Gestalt annehmen, sind das Neuralrohr und
die Chorda dorsalis. Die Chorda entsteht aus dem Mesoderm oberhalb des Urdarms. Das Ektoderm
über der Chorda entwickelt sich zur Neuralplatte, die sich nach innen wölbt und zum Neuralrohr
schließt. Aus diesem entwickelt sich später das Zentralnervensystem. Bei Wirbeltieren entwickeln sich
längs des Neuralrohres Zellstreifen (Neuralleisten), die in verschiedene Regionen des Embryos
einwandern und periphere Nerven, Zahnelemente, Schädelknochen und anders bilden.
In den Mesodermstreifen seitlich der Chorda bilden sich Zellgruppen, die sich in Blöcke (Somiten)
aufteilen. Ein Teil zerfällt in Zellen, die individuell an neue Bestimmungsorte wandern, einige bilden
die Wirbel. Zwischen den Wirbeln bleiben Teile der Chorda als innerer Bestandteil der Bandscheiben
erhalten.
6.5.2 Steuerung der Entwicklung
Da alle Zellen dasselbe Genom besitzen, stellt sich die Frage, warum sie dann so unterschiedlich
differenzieren! Es gibt dafür 3 Ursachen:
Anlagepläne
Die Herkunft einzelner Gewebe und Organe eines späten Embryos lässt sich auf ganz bestimmte
Areale von Zellen der Blastula zurückverfolgen (s. Folie). Das Entwicklungspotential einer Zelle wird
mit fortschreitender Entwicklung eingeschränkt.
Entstehung zellulärer Asymmetrien
Ein zweiseitigsymmetrisches Tier besitzt eine anterior-posterior-Achse (Längsachse), eine dorsoventrale Achse (Rücken-Bauch-Achse) sowie eine rechte und eine linke Seite. Bei Fröschen definiert
die Lage von Dotter im unbefruchteten Ei die animale beziehungsweise die vegetative Hemisphäre.
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Die animal-vegetative Achse bestimmt indirekt die anterior-posteriore Achse. Die Befruchtung legt
dann die dorso-ventrale Achse fest (die Eintrittsstelle des Spermiums bestimmt die Dorsalseite).
Bei vielen Tieren ist nur die Zygote totipotent, d.h. in der Lage, sich in all die verschiedenen Zelltypen
zu verwandeln. In diesen Organismen verläuft die erste Zellteilung asymmetrisch und die beiden
Blastomeren erhalten unterschiedliche cytoplasmatische Determinanten (Mosaikentwicklung). Im
Gegensatz zu vielen anderen Tieren bleiben die Zellen von Säugern bis zum 16-Zellstadium totipotent
(Regulationsentwicklung). Im Allgemeinen ist das gewebespezifische Schicksal von Zellen im späten
Gastrulastadium festgelegt.
Festlegung des Zellschicksals und Musterbildung durch induktive Signale
Sobald die embryonale Zellteilung Zellen schafft, die sich voneinander unterscheiden, beginnen die
Zellen, einander durch Induktion zu beeinflussen. Induktive Signale spielen eine entscheidende Rolle
bei der Musterbildung – bei der Entwicklung der räumlichen Organisation eines Tieres, der Anordnung
von Geweben und Organen an ihren typischen Plätzen im dreidimensionalen Raum. Die molekularen
Schlüsselreize, die die Musterbildung kontrollieren, die sogenannten Positionsinformationen, sagen
einer Zelle, wo sie sich im Hinblick auf die Körperachsen des Tieres befindet, und sie helfen
festzulegen, wie die Zelle und ihre Abkömmlinge auf molekulare Signalgebung reagieren.
6.5.3 Säuger
dotterarme Eier, weil Embryo in Mutter heranwächst
Keim bildet frühzeitig 2 Hüllen aus → innere Haut (Amnion; Fruchtblase = Amnionhöhle); äußere Haut
= Chorion wächst in Uteruswand fest und wird zur Placenta (Stoffaustausch durch Diffusion durch
nebeneinanderliegende Kapillaren von Mutter und Embryo)
Die Allantois (Harnsack), die sich aus dem Entoderm stülpt, nimmt bei Reptilien und Vögeln
Ausscheidungsstoffe des Keims auf, bei Säugern sind nur Reste in Form von Venen und Arterien der
Nabelschnur zu finden.
Vom sich entwickelnden Embryo lösen sich Zellen ab und treiben im Fruchtwasser, in dem er schwebt.
In einem etwas fortgeschrittenen Stadium der Entwicklung kann man im Rahmen der Untersuchung
des ungeborenen Kindes (Pränataldiagnostik) bei einer Amniozentese (Fruchtwasserpunktion) mit
einer Kanüle eine kleine Probe Fruchtwasser entnehmen. Die Zellen aus der Flüssigkeit lassen sich
kultivieren und für biochemische oder genetische Analysen einsetzen, die Auskunft geben über das
Geschlecht des Fetus, aber auch über genetische Marker für Erbkrankheiten. Eine frühe Amniozentese
(vor der 14. Schwangerschaftswoche) ist für den Fetus riskant. Daher wird inzwischen häufig eine
neuere Technik eingesetzt, die Chorionzottenbiopsie, bei der man eine Gewebeprobe aus den
Chorionzotten entnimmt (bereits in der 8. Schwangerschaftswoche möglich).
Kommt es zur Verschmelzung der Plazenten zweieiiger Zwillinge, so entwickeln sich nicht selten
Anastomosen zwischen den plazentaren Gefäßen, was zum Austausch von Blutstammzellen beider
Embryonen führt. Diese weisen dann ein Erythrozytenmosaik mit Blutzellen zweier unterschiedlicher
Blutgruppen auf. Man spricht von Chimären, da in einem Organismus zwei genetisch unterschiedliche
Gewebe auftauchen.
6.5.4 Tumorbildung, Krebs
Wachstum von Strukturen ist begrenzt (s. z.B. Wundheilungen, Regeneration → fehlendes Gewebe
wird regeneriert bis ursprl. Status hergestellt ist) → Grund: Hemmfaktoren = Chalone im Gewebe.
Können keine Chalone gebildet werden oder reag. Zellen nicht auf sie, entstehen
Gewebswucherungen = Tumoren. Gewebszerstörender Tumor = maligner Tumor = Carcinom
Carcinom - auslösende Ursachen nennt man Carcinogene.
Bsp.: Asbest, Blei, aromat. Kohlenwasserstoffe, Nitrosamine, Aflatoxine, UV-Strahlung, radioakt.
Strahlung, chron. Wundreiz, Tumorviren
Damit ein Tumor ausgelöst wird, müssen jedoch viele Bedingungen erfüllt sein.
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