Fortpflanzung

06.10.2011
Fortpflanzung
Entstehung neuer Individuen aus
einem Elter oder zwei Eltern
Dieser zyklische Prozess ist nicht generell mit einer
Vermehrung der Anzahl an Individuen verbunden!
Sexualität:
drückt sich in der physiologisch-chemischen Polarität der
Umordnung / Neuordnung genetischer Informationen aus. Sie
beinhaltet die Potenz eines Individuums, alternativ beide
Geschlechter anzunehmen.
Fruchtbarkeit
Möglichkeit
g
zur Erzeugung
g g von Nachkommen,,
um die Art und darüber hinaus die Rasse zu
erhalten.
Maß der Fruchtbarkeit einer
Population ist die Geburtenrate. Sie gibt die Anzahl
der Nachkommen in einer
bestimmten Zeitspanne an.
Eigenschaft des Lebens
1
06.10.2011
Asexuelle Fortpflanzung
Teilung:
Trennung des Muttertieres durch eine Furche in zwei Tochtertiere.
Oft beginnen
b i
neue Teilungen
T il
bevor
b
di
die erste
t b
beendet
d t iistt
Tierketten:
Knospung:
Hervorwölbung der Oberfläche an verschiedenen Stellen des Tiers.
Später erfolgt die Ablösung der sich so bildenden Tochtertiere
(M t
(Metazoa
– Hydrozoen)
H d
)
K
Koloniebildung
l i bild
Stolonenbildung:
Am sprossenden Fortsatz des Stammtieres erfolgt Knospung oder
Zerteilung
Koloniebildung.
Dauerknospung:
Meist bei sessilen Tieren, Ansammlung von Zellen der absterbenden
Kolonie und Bildung einer festen Umhüllung (bei Eintritt ungünstiger
Umweltfaktoren). Später schlüpfen diese Zellen (z.B. Schwämme).
Polyembryonie:
Beschränkung der vegetativen Vermehrung auf das
Embryonalstadium
Zerteilung des Embryos
monozygote Zwillinge
(B
(Bsp.
S
Schlupfwespe:
hl f
Bild
Bildung von Tausendlingen)
T
dli
)
2
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Geschlechtliche Fortpflanzung
Warum?
Höhere Variabilität der Nachkommen infolge des
Genaustausches während der Meiose
Bessere Überlebenschance
Ü
der Art bei veränderten
Umweltbedingungen
Evolution verläuft schneller
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Stationärer Kern
Wanderkern
Konjugation und genetische Rekombination bei Pantoffeltierchen
a…Aneinanderlegen zweier Zellen mit kompatiblem Paarungstyp, Verschmelzung an der
Kontaktstelle, drei der vier diploiden Mikronuclei lösen sich auf.
b… Meiose beim verbleibenden Mikronucleus
4 haploide Mikronuclei bilden sich
c…Teilung (Mitose) eines der Kerne, Auflösung der anderen
d…Austausch eines der haploiden Mikrokerne (stationärer Kern, Wanderkern)
e…Kernverschmelzung führt wieder zu diploiden Mikrokern (Vermischung d. Chromosomen)
Auslösende Sinnesreize
Genetische
Konstitution
Zwischenhirn
Hypophyse
ZNS
Indirekte
endokrine
Einflüsse
Nebenniere,
Thyreodea
Erfahrung
Bisexuelle neurale
Organisation
Hormonbedingte
Ausprägung
Gonaden
Steroidsekretion
Sexuelles Verhalten
Grundlagen des
Sexualverhaltens
(JÖCHLE)
4
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Aggression
fördernd
•
•
•
•
•
Breitseitstellung
Kopf senken
Rücken wölben
Keine Zungenbewegung
Lautäußerung:
g hart, kurz,
kräftig
hemmend
•
•
•
•
•
Frontalstellung
Kopf heben
Rücken niederdrücken
Aktive Zungenbewegung
Lautäußerungen:
g
weich,
langezogen
Zwittrige Genitaltrakte:
a..Bandwurm
b..Oligochaeta
c..Lungenschnecke
d Weinbergschnecke
d..Weinbergschnecke
in Kopulation Genitalateria und Penis sind
ausgestülpt
e..Wechselseitige
Begattung bei Helix
5
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Parthenogenese (Jungfernzeugung)
Reduzierte Form der sex. Fortpflanzung
Embryo entwickelt sich aus unbefruchteten Ei
Weil keine Befruchtung
kein genetischer Austausch!
Eizelle kann Meiose durchlaufen (Chromosomenzahl wird durch Kernfusion
aufreguliert!)
Meiose bleibt aus
Aktivierung der Eizelle zur Parthenogenese durch mechanische Kräfte
Schmetterling
Salzkrebse
Eidechsenart
Parthenogenese kann experimentell erzeugt werden!
Generationswechsel
fakultativ
• Befruchtungsphase
• Agametische
Fortpflanzung durch
Einzelzellen z.B. Sporen
• Agameten: sex.
Undifferenzierte Zellen
obligatorisch
• Bildung
befruchtungsfähiger
Eizellen
• Sekundäre Fortpflanzung
Monsex.
Vegetative
Bisexuell
Bisexuell
Monosex.
vegetativ
Heterogamie
Metagenese
6
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Schizogonie
Schizogonie
Gametogonie
Speicheldrüsen
ß
außen
Sex. Fortpfl.
Sporogonie
GW des Plasmodiums (Malariaerreger)
Geschl. u. ungeschl.
Fortpflanzung bei
Flagellaten
6..Meiose (MI u. MII)
führt zur Bildung von 4
haploiden Zellen, die
auskeimen und sich
wieder
ungeschlechtlich
fortpflanzen können.
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Ontogenese
Lehre von der Entwicklung des
Organismus
Individuelle Entwicklung
1. Embryonal/Fetalphase
Wachstum durch Zellvermehrung
Zelldifferenzierung, Organogenese
2 Jugendentwicklung
2.
Intensives Wachstum durch
Zellvergrößerung Organbildung der
sekund. Geschlechtsmerkmale
3. Adultphase
Längere Zeit auf Plateau
4. Seneszenz
Alterungsphase bis Tod
8
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1
2
a
4
b
3
c
a), b), c) Penetration des Spermiums durch die Corona radiata (1) und die Zona pellucida (2) in den
perivitellinen Raum (4). Die kortikale Ganula agglutiniert verschwindet.
5
6
d
e
f
d) Vollendung der 2. Reifeteilung nach Imprägnation des Spermiums, e), f) Bildung, Annäherung und
Verschmelzung des männlichen (5) und weiblichen Vorkerns (6)
Spermium an der Oberfläche der Eizelle
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Zellteilung nach der
Befruchtung bis zur
Blastozyste
Eizelltypen:
Mosaiktyp:
Zellen schon in frühem Alter auf ihre spätere
Funktion festgelegt
Regulationstyp: Spezialisierung erfolgt erst später
Herausbildung der Zellpole:
Vegetativer Pol………Verdauung / Darm
Animaler Pol…………ZNS / Gehirn
10
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Entwicklungsstadien befruchteter Eizellen
Tage p.c.
Entwicklungsstadium
1
Ungefurcht (bis zur 1. Teilung ca. 20 – 24 Stunden)
2
Ungefurcht: 2 - Zellstadium
3
2 – Zell- bis 4- Zellstadium
4
4 – Zell- bis 8 - Zellstadium
5
M l – Embryonen
Morula
E b
b
befinden
fi d sich
i h iim U
Uterus
6
Blastozyste (aus Zona pellucida geschlüpft)
7
Blastozysten (Klebrigkeit ab 7./8. Tag)
11
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Embryonalentwicklung
a….Furchung
b….Keimblattbildung
Embryonale Phase:
alle Organe angelegt
c….Gewebebildung
d….Organogenese
Fetale Phase:
Phase nach Organogenese bis zur
Geburt
Furchung:
g
Rasche Zellteilung auf der Basis der Mitose
Morula = Zellhaufen (undifferenzierte Stammzellen) durch weitere
Zellteilungen Bildung der Blastula
12
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Furchung:
Dotter entscheidet, ob nach der Kernteilung auch eine
Zellteilung erfolgt:
viel Dotter
wenig
g Dotter
Partielle Furchung
totale Furchung
-Äquale Furchung
-Inäquale Furchung
-Partielle discoidale Furchung
g
-Partiell superfizielle Furchung
-Radiäre Furchung
-Spirale Furchung
-Bilaterale Furchung
-Blastomerenanarchie
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Furchung:
Dotter entscheidet, ob nach der Kernteilung auch eine
Zellteilung erfolgt:
viel Dotter
wenig
g Dotter
Partielle Furchung
totale Furchung
-Äquale Furchung
-Inäquale Furchung
-Partielle discoidale Furchung
g
-Partiell superfizielle Furchung
-Radiäre Furchung
-Spirale Furchung
-Bilaterale Furchung
-Blastomerenanarchie
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Furchung:
Dotter entscheidet, ob nach der Kernteilung auch eine
Zellteilung erfolgt:
viel Dotter
wenig
g Dotter
Partielle Furchung
totale Furchung
-Äquale Furchung
-Inäquale Furchung
-Partielle discoidale Furchung
g
-Partiell superfizielle Furchung
-Radiäre Furchung
-Spirale Furchung
-Bilaterale Furchung
-Blastomerenanarchie
Keimblattbildung
Ectoderm
Niedere Metazoa bilden nur zwei Keimblätter
Entoderm
Bilateria bilden 3 Keimblätter
Mesoderm
Ectodermbildung: geht aus Blastozyste hervor
entlang der dorsalen Mittellinie differenziert
sich
i hN
Neuroectoderm
t d
Entodermbildung: = Gastrulation
erfolgt durch Gestaltungsbewegungen,
Verlängerungsprozesse
2-schichtiger Becherkeim
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Mesodermbildung
Abfaltung
sekundäre Leibeshöhle (Coelom)
Abwanderung
Emigration
Urmesodermzellen
Urmesoblasten
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Einteilung und Herkunft tierischer
Gewebe
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Keimblätter als Basis für die Gewebebildung
Ektoderm
-Oberhaut mit Drüsen
-Anfang u. Ende d.
Darmkanals u. dessen
Drüsen
-Zahnschmelz
-Sinneszellen
Sinneszellen
-Augenlinse
-Nervengewebe
Mesoderm
Entoderm
-Skelett-, Darm- u.
Herzmuskulatur
-Binde- u. Stützgewebe
-Dentin
-Coelomwand
-Blutgefäße, Blutzellen,
Lymphzellen
-Nieren, Samen- u.
Eileiter
-Epithel
-Drüsen des Mitteldarms
-Leber, Pankreas
-Chorda dorsalis
-Schwimmblase
-Lunge, Kiemen
-Schilddrüse
Haupttypen der
Primitiventwicklung der
Säugetiere
A…Raubtier
B…Huftier
C…Maus / Ratte
D…Igel
20
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21
06.10.2011
embryo (blastozyste)
uterine secretion
proteins
hormons
endometrium P4
myometrium
P4
luteal
stimulation
CL
ovarium
LH
PGF 2
Way of respons of early
embryonic signals
Rinderembryo
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Remove embryos
Remove embryos no effect on cycle
longer cycle
Extension of Trophoblast Hysterectomy before CL-persistenz
Hysterectomy later no CL-persistenz
Start attachment
Egg in uterus
Biochemistry
of Blastocysts
End of attachment
estrus
estrus
1 2 3 4
7
14
16
18
21
23
Block of PGF 2
4
12
13
Purpie-proteins (Uteroferrin)
in endometrium glands
Increasing of
progesterone
4
13
Start synthesis of estrogene
(aromatase) in Blastocysts
Early pregnancy
factor
Blastostatin
Biochemistry
of uterus / sow
11
7
PGF 2 bevor not luteolytic
9
12
Days after onset of estrus
D
Endocrinology
ovulation
Purpie-proteins in embryo
membrans
18
Endocrinology and Biochemistry during Nidation in the pig
Time of early embryonic signals to save the
gestation and of attachment*
Species
p
Trächtigkeitstag
g
g
Early embryonic signals
Attachment
Schwein
etwa 12
13 - 16
Pferd
14 – 16
36 - 38
Schaf
12 – 13
16
Rind
16 – 17
18 - 22
*HOFFMANN in DÖCKE (1994)
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Entwicklungsstadien befruchteter Eizellen
Tage p.c.
Entwicklungsstadium
1
Ungefurcht (bis zur 1. Teilung ca. 20 – 24 Stunden)
2
Ungefurcht: 2 - Zellstadium
3
2 – Zell- bis 4- Zellstadium
4
4 – Zell- bis 8 - Zellstadium
5
M l – Embryonen
Morula
E b
b
befinden
fi d sich
i h iim U
Uterus
6
Blastozyste (aus Zona pellucida geschlüpft)
7
Blastozysten (Klebrigkeit ab 7./8. Tag)
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06.10.2011
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06.10.2011
Metamorphose
… ist die Summe aller Vorgänge, die beim Tier in seiner Entwicklung
vom Larvenstadium bis zum adulten Stadium sich vollziehen.
Diese beinhalten:
Gleitende Umwandlungen
Völlige Umkonstruktionen des Organismus. Tiefgreifende
Veränderungen lassen scheinbar zwei verschiedene Organismen
vermuten (u.a. Insekten, teilw. Amphibien)
Larvenstadium:
Ernährung und Wachstum, Verbreitung
Adultes Stadium:
Vermehrung der Art
Besitzen oft nur verkümmerte Mundwerkzeuge
(z.B. Sidenspinnerarten)
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06.10.2011
Morphalaxis:
Kleine isolierte Teile können keine Nahrung aufnehmen.
Umorganisation des Körpers ist erforderlich!
Bsp.: Wirbellose
Entstehung eines neuen Individuum aus
Körperteilen
Epimorphose:
Bei Wirbeltieren!
Regeneration ist mit Zellwachstum verbunden.
Bsp.: Schwanzlurche (Kaulquappe), Eidechse
Transdifferenzierung:
Differenzierungszustand ist nicht stabil (
niedere Tiere)
Bsp.: Medusen: Differenzierung der quergestreiften Muskulatur
glatte Muskulatur
Nervenzellen
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06.10.2011
Metazoa: Trennung von Soma und Keimbahn
Begründung des natürlichen Todes als biologisches Phänomen
Soma = Leiche
Zellen der Keimbahn leben in der nächsten Generation fort
Ni d
Niedere
M
Metazoa
t
h
haben
b ttotipotente
ti t t S
Somazellen
ll
asexuelle Fortpflanzung!
Sexuelle Fortpflanzung
begrenzte Lebenszeit höherer Metazoa
Larvalentwicklung und
Metamorphose
- postembryonales Entwicklungsstadium
- bei vielen Metazoa ist Jugendstadium und Larvenstadium identisch
- gekennzeichnet durch rasche Entwicklung aus kleinen Eiern
- Eigröße wichtig  beeinflusst Larvenstadium  Ei groß genug wird
Larvenstadium übersprungen
- bei vielen Tieren ist Larvenstadium wichtig für Ausbreitung der Art
(Korallen, Leberegel, Bandwürmer)
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Regeneration
- Leben als ständiger Prozess im (theoret.) Gleichgewicht von
Zellauf- und Zellabbau  anabole und katabole Prozesse
- Erneuerungen
E
iin d
der Z
Zelle
ll d
durch
h Mit
Mitose, üb
über M
Moleküle,
l kül G
Gewebe
b
bis hin zu Organen z.B. Polyp




ungeschlechtl. Fortpflanzung dabei als extremste Form der
Regeneration, Muttertier durch zwei Tochterzellen ersetzt
bei höher entwickelten LW fortwährende Erneuerung von
Haaren, Körperzellen, Blutzellen, Hautzellen, Drüsengewebe
bei Ersatz g
ganzer Körperteile
p
Aufbau eines eigenen
g
Stoffwechselsystems nötig
Fähigkeit zur R. nimmt mit zunehmendem Alter und
Spezialisierung ab
Alter / Tod
Einzeller:
fähig sich unbegrenzt zu teilen, aber auch Klone
haben begrenzte Lebensdauer
(toxische Wirkung von Stoffwechselprodukten)
Alterserscheinung:
abnehmende Fortpflanzungsrate
Ablagerung von Stoffwechselendprodukten
in der Zelle (mgl. toxische Wirkung)
Altern kann durch gelegentliche Konjugation oder
Autogamie/Selbsterneuerung überwunden werden
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Metazoa: Trennung von Soma und Keimbahn
Begründung des natürlichen Todes als biologisches Phänomen
Soma = Leiche
Zellen der Keimbahn leben in der nächsten Generation fort
Ni d
Niedere
M
Metazoa
t
h
haben
b ttotipotente
ti t t S
Somazellen
ll
asexuelle Fortpflanzung!
Sexuelle Fortpflanzung
begrenzte Lebenszeit höherer Metazoa
Mechanismen der Alterserscheinung







Abnutzungserscheinungen
Akkumulation von Stoffwechselendprodukten in nicht
g
Geweben
regenerierbaren
somatische Mutation  Krebstumore
Chromosomen werden kürzer
Aktivierung eines Onkogens
genetische Faktoren  entscheidend für
Proteinsynthese  wird weniger  setzt aus  keine
Zellerneuerung  Tod
anabole Prozesse stagnieren
Tod als Bestandteil des genetischen Entwicklungsprozesses
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