RIPRODUZIONE SESSUATA vs. RIPRODUZIONE ASESSUATA

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1 RIPRODUZIONE SESSUATA vs. RIPRODUZIONE ASESSUATA

2 RIPRODUZIONE SESSUATA Gametogenesi Spermatogenesi Oogenesi Fecondazione

3 GAMETOGENESI Gameti e Linea Germinale GAMETI Appartengono alla linea germinale Derivano dalle cellule primordiali germinali (PGC) Sono aploidi Si differenziano in cellule maschili o femminili Vengono prodotti nelle gonadi Sono destinati alla fecondazione

4 Linea germinale

5 Gametogenesis Gametogenesi

6 Gonads Development Gonads develop as undifferentiated structures Later in development they become: testes ovaries Gonadal ducts develop into: oviduct (from Müller duct) vas deferens (from Wolff duct)

7 Gonads Development

8 SVILUPPO DELLE GONADI NEI MAMMIFERI

9 PGCs Migration & Differentiation PGCs migrate to developing gonads PGCs settle in both the outer (cortex) and inner (medulla) layers of the gonadal ridge When sexual differentiation ensues Testes PGCs in the cortex die PGCs in the medulla differentiate into spermatogonia Ovary PGCs in the cortex differentiate into ovogonia PGCs in themedulla die

10 GAMETOGENESI GENERALITA Le cellule germinali primordiali (protogoni) migrano verso le gonadi in formazione I protogoni colonizzano sia lo strato periferico (cortex) che quello interno (medulla) Differenziamento sessuale TESTICOLO Le cellule del cortex muoiono Le cellule della medulla si differenziano in spermatogoni OVAIO Le cellule del cortex si differenziano in oogoni Le cellule della medulla muoiono

11 Il gene sry L espressione del gene sry, presente sul cromosoma Y è sufficiente a specificare la mascolinità: La sua mutazione in individui XY inibisce la mascolinizzazione La sua espressione in individui XX provoca mascolinizzazione N.B. X contiene circa 1000 geni, Y ne contiene 45

12 Mitosis & Meiosis in Gametogenesis Gametogenesis consists of: mitotic phase (cell proliferation) meiotic phase (genomic reduction) differentiating phase (gamete maturation) either sequential or concomitant

13 Spermatogenesis vs. oogenesis

14 Male Reproductive Organs and Surrounding Structures Copyright 2014 John Wiley & Sons, Inc. All rights reserved.

15 SPERMATOGENESI NEI MAMMIFERI APPARATO GENITALE MASCHILE

16 SPERMATOGENESI NEI MAMMIFERI TUBULI SEMINIFERI

17 SPERMATOGENESI NEI Processo continuo: Fase moltiplicativa Fase meiotica Fase differenziativa MAMMIFERI Avviene in tubuli seminiferi sfocianti in dotti comuni, che comunicano con l esterno Richiede la presenza di cellule di sostegno (Sertoli)

18 SPERMATOGENESI Fase moltiplicativa SPERMATOGONIO SPERMATOGONIO

19 SPERMATOGENESI fase meiotica/fase differenziativa Spermatogoni mitosi Spermatociti primari meiosi I Spermatociti secondari meiosi II Spermatidi differenz. Spermatozoi

20 SPERMATOGENESI NEI MAMMIFERI TUBULI SEMINIFERI

21 SPERMATOGENESI NEI MAMMIFERI

22 SPERMATOGENESI NEI MAMMIFERI SPERMATOCITI PRIMARI

23 SPERMATOGENESI NEI MODIFICAZIONI NUCLEARI Riduzione del volume: spiralizzazione della cromatina grazie alla sostituzione di istoni con varianti particolari perdita d acqua Cambiamento di forma (idrodinamica) MAMMIFERI

24 SPERMATOGENESI NEI MODIFICAZIONI CITOPLASMATICHE Acrosoma Centrosoma Assonema Mitocondri Manicotto MAMMIFERI

25 SPERMATOGENESI NEI MAMMIFERI SPERMIOISTOGENESI

26 SPERMATOGENESI NEI MAMMIFERI SPERMATOZOO MATURO

27 SPERMATOGENESI Funzioni delle cellule di Sertoli Nutrono le cellule germinali accogliendole in profonde invaginazioni della membrana Fagocitano i corpi citoplasmatici residuali Sintetizzano inibina e attivina Sono connesse da giunzioni strette, formando la barriera ematotesticolare (protezione da fenomeni autoimmuni): Compartimento basale (spermatogoni) Compartimento adluminale (spermatociti primari, spermatociti secondari, spermatidi, spermatozoi)

28 SPERMATOGENESI SPERMATOZOI DI VERTEBRATI ED INVERTEBRATI

29 Hormonal Control of Male Reproductive System Interactions Animation Hormonal Control of Male Reproductive System You Copyright must 2014 be connected John to the internet to run this animation. Wiley & Sons, Inc. All

30 SPERMATOGENESI CONTROLLO ORMONALE Alti livelli di GDNF secreto dalle cellule di Sertoli favoriscono la proliferazione, bassi livelli il differenziamento L espressione di GDNF è regolata dal FSH

31 SPERMATOGENESI NEI MAMMIFERI CONTROLLO ORMONALE

32 SPERMATOGENESI E OOGENESI

33 SPERMATOGENESI E OOGENESI NEI MAMMIFERI SPERMATOGENESI VS. OOGENESI Meiosi rapida e continua Dalla meiosi derivano 4 spermatozoi Eliminazione citoplasma Molti spermatozoi per ogni Sertoli Mancano membrane accessorie Meiosi lenta e a tappe Dalla meiosi deriva 1 solo oocita Accumulo citoplasma Molte cellule follicolari per oocita Sono prodotte membrane accessorie

34 ANATOMIA DELL OVARIO

35 OOGENESI GENERALITA OOGONI mitosi OOGONI OOCITI PRIMARI MAMMIFERI Mitosi limitata al periodo fetale Follicoli primordiali, primari, secondari (molti degenerano), terziari (alla pubertà) Arresto del ciclo cellulare (diplotene della prima divisione meiotica), accrescimento

36 Dogma denied

37 Thus, ovaries of reproductive-age women, similar to adult mice, possess rare mitotically active germ cells that can be propagated in vitro as well as generate oocytes in vitro and in vivo.

38 OOGENESI ovario e follicoli

39 OOGENESI sviluppo del follicolo MAMMIFERI Accrescimento dell oocita (il volume aumenta di circa 500 volte, diametro da 10mm a 80mm) Accrescimento contemporaneo del follicolo

40 OOGENESI prima divisione meiotica OOCITA PRIMARIO Segnale ormonale Completamento meiosi I (emissione I polocita) OOCITA SECONDARIO

41 OOGENESI arresto/ripresa della meiosi e cellule follicolari Il blocco meiotico è dovuto alla presenza intorno all oocita delle cellule della granulosa Il contatto tra oocita e cellule follicolari comprende giunzioni comunicanti Le gonadotropine causano perdita di comunicazione tra oocita e cellule follicolari (camp acido ialuronico distacco fisico)

42 OOGENESI ovulazione N.B. In alcune specie di mammifero (per es. nei conigli) l ovulazione è innescata dall accoppiamento, anziché essere regolata da stimoli ormonali periodici

43 OOGENESI seconda divisione meiotica Ovulazione Inizio meiosi II ed arresto in metafase II Fecondazione Completamento meiosi (emissione II polocita) UOVO

44 OOGENESI meiosi e fecondazione Il completamento della meiosi da parte dell oocita può: Precedere la fecondazione Essere innescato dalla fecondazione (Vertebrati) Il numero dei gameti emessi è funzione: Del tipo di fecondazione (interna/esterna) Delle cure parentali

45 OOGENESI CONTROLLO ORMONALE

46 OOGENESI CONTROLLO ORMONALE LH cellule teca interna androgeni cellule della granulosa estrogeni (aromatasi) FSH cellule follicolari proliferazione, inibina, aromatasi, recettori per LH Attivina FSH

47 Hormonal Regulation of the Female Reproductive Cycle Interactions Animation Hormonal Regulation of the Female Reproductive Cycle You Copyright must 2014 be connected John to the internet to run this animation. Wiley & Sons, Inc. All

48 OOGENESI CONTROLLO ORMONALE Ipotalamo (Gonadotropin Releasing Hormone, GnRH) Ipofisi (FSH, LH) Maturazione dei follicoli estrogeni ( estro) Espressione dei recettori per LH Ripresa della meiosi (I corpo polare) Ovulazione ESTROGENO Proliferazione e vascolarizzazione mucosa uterina Fluidità muco cervicale Inibizione sintesi FSH Aumento recettori FSH Inibizione del rilascio di LH (basse concentrazioni)/ stimolazione (alte concentrazioni, ovulazione)

49 Solo il follicolo che produce più estrogeno può sopravvivere e maturare, mentre gli altri degenerano OOGENESI CONTROLLO ORMONALE

50 OOGENESI CONTROLLO ORMONALE Follicolo aperto Corpo luteo Progesterone Ispessimento mucosa uterina Inibizione sintesi FSH Uovo fecondato Trofoblasto Gonadotropina corionica (hcg) Sopravvivenza corpo luteo Progesterone Uovo non fecondato Degenerazione corpo luteo (corpus albicans) No progesterone Sintesi FSH Maturazione follicoli

51 OOGENESI CONTROLLO ORMONALE

52 The Female Reproductive Cycle Copyright 2014 John Wiley & Sons, Inc. All rights reserved.

53 OOGENESI ACCRESCIMENTO DELL OOCITA Oogenesi solitaria (organismi pluricellulari primitivi) Oogenesi nutrimentale (Invertebrati) Oogenesi follicolare (Vertebrati)

54 OOGENESI VITELLOGENESI NEGLI ANFIBI Pre-vitellogenesi: fase lenta Vitellogenesi: fase rapida (diplotene) placchette vitelline Fegato vitellogenina cellule follicolari oocita (micropinocitosi ) fosvitina + lipovitellina Ulteriore accrescimento pochi gg. prima della deposizione (Sauropsidi) Placchetta vitellina al microscopio elettronico

55 OOGENESI ACCRESCIMENTO DELL OOCITA MATERIALE ACCUMULATO Mitocondri Ribosomi, mrna, trna Lipidi, glicogeno, istoni, proteine di riserva (fonti di amminoacidi ed energia) RNA- e DNA-polimerasi ed enzimi di riparazione del DNA Determinanti citoplasmatici (RNA, proteine) Sostanze protettive (compresi anticorpi) Cromosomi a spazzola Amplificazione degli rdna nucleoli multipli

56 OOGENESI DETERMINANTI CITOPLASMATICI Specificano il destino cellulare Disposti secondo una schema nella cellula uovo o riorganizzati in seguito alla fecondazione Ripartiti in maniera diseguale tra le cellule

57 OOGENESI STRUTTURA DELL UOVO POLARITA E REGIONI CITOPLASMATICHE Tuorlo accumulato ad un polo dell uovo (vegetativo) Citoplasma attivo al polo opposto (animale) Citoplasma interno Citoplasma corticale (actina, granuli corticali) Citoplasmi colorati (morfogeni) localizzati

58 OOGENESI STRUTTURA DELL UOVO INVOLUCRI DELL OOCITA Primari: membrana vitellina (Anfibi, Uccelli), zona pellucida (Mammiferi), guscio gelatinoso (Echinodermi, Anfibi) Secondari: albume, guscio (Sauropsidi), ecc. Uovo di mammifero Uovo di anfibio L uovo dei mammiferi è avvolto anche dalla corona radiata e dal cumulo ooforo, formati da cellule follicolari

59 GAMETOGENESI RIEPILOGO MAMMIFERI

60 OOGENESI-FECONDAZIONE MAMMIFERI