La Riproduzione. Perché gli esseri viventi si riproducono?

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1 La riproduzione

2 La Riproduzione Perché gli esseri viventi si riproducono? La riproduzione è il processo attraverso il quale gli esseri viventi fanno sì che la propria specie sopravviva, generando nuovi individui. La specie comprende individui in grado di accoppiarsi tra loro e di generare prole feconda, ogni specie ha un numero caratteristico di geni.

3 La Riproduzione La riproduzione ha assunto nel corso dell evoluzione forme diverse e sempre più complesse, tuttavia il processo riproduttivo può riportarsi a due soli tipi fondamentali: riproduzione asessuata e riproduzione sessuata.

4 La Riproduzione Nella riproduzione asessuata un solo individuo è capace di generare discendenti geneticamente simili tra loro e all'individuo che li ha generati. La riproduzione sessuale (o gamica) richiede due genitori di sesse diverso e genera discendenti con caratteri di entrambi i genitori.

5 La Riproduzione La riproduzione sessuata dà origine ad organismi che possiedono caratteri ereditati per metà dal padre e per metà dalla madre. Tutto ciò conduce ad una notevole variabilità del patrimonio genico dei figli, che sfocia in una maggiore capacità di adattamento al mutare delle condizioni ambientali. È tipica degli organismi pluricellulari più complessi.

6 La Riproduzione Sessuata Nella riproduzione sessuata, la formazione di un nuovo essere vivente risulta dall'incontro di due cellule di due genitori diversi detti gameti o cellule germinali: gli spermatozoi e le cellule uovo. La fusione dei due gameti (fecondazione) che avviene nel corpo dell'individuo femmina (fecondazione interna) e forma una nuova cellula, lo zigote, da cui si svilupperà un nuovo individuo

7 La Riproduzione Nel nostro organismo esistono due tipi di cellule. Le cellule somatiche sono le cellule del corpo (muscoli, fegato, cervello ecc) mentre i gameti sono le cellule destinate alla riproduzione. 7

8 La Riproduzione I cromosomi del nucleo sono formati da lunghe molecole di DNA, nelle quali sono scritte tutte le informazioni ereditarie. Ogni molecola di DNA è formata da tanti frammenti detti geni contenenti l informazione per un certa caratteristica.

9 La Riproduzione Le cellule somatiche di un organismo hanno uguale patrimonio genetico e si dividono per mitosi generando cellule che contengono sempre lo stesso corredo cromosomico, 46 cromosomi, uguali due a due. Poiché possiedono una duplica copia di ogni cromosoma sono detti diploidi.

10 La Riproduzione I gameti contengono metà dei cromosomi delle cellule somatiche, 23 cromosomi, e sono detti aploidi perché contengono un unico esemplare di ogni coppia di cromosomi.

11 Il ciclo vitale di molti organismi comprende sia la mitosi sia la meiosi La meiosi richiede due divisioni nucleari (i gameti sono aploidi, n), mentre la mitosi ne richiede solo una (le cellule somatiche sono diploidi, 2n). Alla mitosi è affidata la crescita dell organismo nel corso dello sviluppo, oltre che la riparazione dei tessuti per tutta la vita. La meiosi è invece implicata nella formazione dei gameti (spermatogenesi e oogenesi).

12 I cromosomi eucariotici sono visibili durante la divisione cellulare Quando una cellula eucariotica non è in divisione, il DNA presente in un cromosoma si trova in una massa intricata di filamenti sottili, la cromatina. Prima della divisione nucleare, ogni cromosoma si duplica ed è formato da due parti uguali chiamati cromatidi.

13 I cromosomi eucariotici sono visibili durante la divisione cellulare Ciascuna specie di organismo ha un numero cromosomico caratteristico. Questa cifra indica il numero diploide (2n) di cromosomi. Le cellule somatiche sono diploidi (2n): ogni cromosoma è presente in due copie. I gameti sono aploidi (n): le cellule uovo e gli spermatozoi hanno un singolo cromosoma per tipo.

14 La mitosi mantiene inalterato il numero di cromosomi La divisione cellulare avviene durante la fase della mitosi. Come risultato della mitosi, le due cellule figlie possiedono un corredo genetico identico a quello della cellula madre. Anche se la mitosi è un processo continuo, si possono distinguere alcune fasi: profase la cromatina è condensata e i cromosomi visibili; metafase i cromosomi sono allineati al centro della cellula e ancorati a una fibra del fuso mitotico; anafase i cromatidi fratelli si staccano e vengono portati ai poli opposti del fuso; telofase 14 si stanno formando le cellule figlie.

15 Le fasi della mitosi nella cellula animale (in alto) e nella cellula vegetale (in basso) I parte

16 Le fasi della mitosi nella cellula animale (in alto) e nella cellula vegetale (in basso) II parte

17 La meiosi produce i gameti La meiosi è il tipo di divisione cellulare che ha un ruolo chiave nella riproduzione sessuata. Appena prima della divisione, nella cellula sono visibili le coppie di cromosomi omologhi, chiamati così poiché hanno la stessa taglia, forma e tipo di costrizione (la posizione del centromero).

18 La meiosi prevede due cicli di divisioni Le quattro fasi tipiche della mitosi (profase, metafase, anafase e telofase) si possono evidenziare sia nella meiosi I sia nella meiosi II. Al termine della meiosi, un cromosoma di ciascuna coppia di cromosomi omologhi è in ciascuna delle quattro cellule figlie aploidi. Coppia di cromosomi omologhi 18

19 19 Le fasi della meiosi I

20 Le fasi della meiosi I

21 Il crossing-over I cromosomi omologhi si avvicinano e si allineano lateralmente: poiché ciascun omologo ha due cromosomi fratelli, nella sinapsi quattro cromosomi si trovano a stretto contatto; tale gruppo si chiama tetrade.

22 Il crossing-over I cromatidi non fratelli della tetrade talvolta si scambiano materiale genetico, un evento chiamato crossingover. Grazie a questo scambio, i cromatidi fratelli portano delle informazioni genetiche non più uguali.

23 La riproduzione sessuata aumenta la variabilità genetica

24 La Pubertà La pubertà è il periodo di cambiamenti fisici attraverso i quali il corpo di un bambino diviene un corpo adulto capace di riproduzione. Durante la pubertà compaiono i caratteri sessuali secondari. I caratteri sessuali primari definiscono le differenze tra maschio e femmina. La pubertà E. Munch

25 Cambiamenti Puberali

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27 L apparato riproduttore maschile

28 L apparato genitale maschile Lo scroto, o sacco scrotale, è un sacchetto che contiene i testicoli, assicurando protezione e il mantenimento di una temperatura adeguata (2-3 C inferiore rispetto a quella corporea).

29 L apparato genitale maschile I testicoli sono una coppia di ghiandole di forma ovoidale, sono ricoperti da una rigida capsula bianca fibrosa introflessa e divisa in lobuli e in tubuli seminiferi dove vengono prodotti gli spermatozoi. Lo scroto, o sacco scrotale, è un sacchetto che contiene i testicoli, assicurando protezione e il mantenimento di una temperatura adeguata (2-3 C inferiore rispetto a quella corporea).

30 L apparato genitale maschile La spermatogenesi è il processo in cui gli spermatidi maturano in spermatozoi e si divide in tre fasi: 1.meiosi I; 2.meiosi II; 3.spermiogenesi.

31 L apparato genitale maschile

32 L apparato genitale maschile

33 L apparato genitale maschile Il testicolo è composto da compartimenti chiamati lobuli, ciascuno contenente da uno a tre tubuli seminiferi dove avviene la spermatogenesi, cioè la produzione degli spermatozoi.

34 L apparato genitale maschile Ogni giorno nei testicoli vengono prodotti circa 300 milioni di spermatozoi che riescono a sopravvivere nel tratto riproduttivo femminile fino a circa 48 ore. Ogni cellula spermatica è costituita da una testa, contenente il nucleo con 23 cromosomi, e un acrosoma, cioè una vescicola piena di enzimi litici che favoriscono la penetrazione nell ovulo; un collo, ricco di mitocondri che producono energia. una coda, utilizzata per la locomozione.

35 L apparato genitale maschile All inizio della pubertà, le cellule neurosecretrici dell ipotalamo aumentano la secrezione dell ormone di rilascio delle gonadotropine (GnRH). Questo stimola l ipofisi a secernere l ormone luteinizzante (LH) e l ormone follicolo-stimolante (FSH).

36 L apparato genitale maschile Lo sperma è una miscela di spermatozoi e di secrezioni prodotte dalle ghiandole annesse contenente un numero variabile di spermatozoi, da 50 a 150 milioni per ml. Contiene anche un antibiotico naturale che può distruggere o limitare la diffusione di certi batteri presenti sia nello sperma stesso che nelle vie inferiori del tratto genitale femminile.

37 L apparato genitale femminile Gli organi dell apparato genitale femminile comprendono le ovaie; le tube uterine; l utero; la vagina; genitali esterni, che nel loro insieme prendono il nome di vulva; le ghiandole mammarie.

38 L apparato riproduttore femminile

39 Le ovaie sono un paio di organi che producono le cellule uovo e ormoni quali progesterone, estrogeni. Contengono i follicoli ovarici nei quali maturano le cellule uovo. Ciò che resta del follicolo dopo l ovulazione si trasforma nel corpo luteo.

40 Nelle ovaie si formano gli oociti e si producono ormoni sessuali femminili Un oocita viene prodotto quando un follicolo dell ovaia si trasforma da follicolo primario a follicolo secondario a follicolo vescicolare. 40 Sylvia S. Mader Immagini e concetti della biologia Zanichelli editore, 2012

41 L apparato genitale femminile

42 L apparato genitale femminile

43 L apparato genitale femminile Ai lati dell utero si trovano due tube uterine (o di Falloppio), che servono per gli le cellule uovo come vie di transito dalle ovaie all utero.

44 L apparato genitale femminile L utero è l organo di impianto di un ovulo fecondato ed è la fonte del flusso mestruale se non è avvenuta la fecondazione. Lo strato muscolare intermedio, il miometrio, consiste di muscolatura liscia e le sue contrazioni aiutano a espellere il bambino durante il parto. La porzione più interna o endometrio è, invece, una membrana mucosa che fornisce nutrimento al feto in via di sviluppo oppure che si sfalda ogni mese con la mestruazione.

45 Il ciclo riproduttivo femminile Il ciclo ovarico comprende una serie di eventi che si svolge nelle ovaie durante e dopo la maturazione di una cellula uovo. Il ciclo uterino (o mestruale), controllato dagli ormoni steroidei rilasciati dalle ovaie, si svolge a livello dell endometrio uterino in modo che sia pronto all eventuale impianto di un ovulo fecondato e quindi alla gravidanza.

46 Il ciclo riproduttivo femminile

47 Il ciclo riproduttivo femminile L andamento dei livelli degli ormoni femminili durante il ciclo ovarico e il ciclo uterino.

48 Il ciclo riproduttivo femminile L apparato riproduttore femminile presenta un attività ciclica che coinvolge le ovaie e l utero.

49 La gravidanza La gravidanza è la sequenza di eventi che hanno inizio con la fecondazione e procedono con l impianto dell embrione nella parete uterina, lo sviluppo embrionale e poi fetale e sfociano nella nascita. Tortora, Derrickson Conosciamo il corpo umano Zanichelli editore 2009

50 La fecondazione

51 Contatto fra gameti La reazione acrosomiale permette allo spermatozoo di aprire un varco nella zona pellucida dell oocita.

52 Lo sviluppo embrionale: impianto La blastocisti aderisce all endometrio e avviene l impianto nella parete uterina. Le cellule del trofoblasto emettono dei prolungamenti, i villi coriali.

53 La gravidanza Poco dopo la fecondazione, lo zigote va incontro a una serie di divisioni mitotiche (segmentazione) fino a formare una morula che procede verso l impianto nell endometrio uterino.

54 Successivamente tale sferula prende il nome di blastocisti dove è possibile distinguere una massa cellulare interna, da cui si svilupperà l embrione vero e proprio, e un trofoblasto corrispondente alla porzione fetale della placenta. La gravidanza

55 Lo sviluppo embrionale: segmentazione Nelle prime fasi dello sviluppo embrionale si ha la segmentazione dello zigote e la formazione della morula e della blastocisti.

56 Lo sviluppo embrionale Nel frattempo si assiste alla formazione dei villi coriali, proiezioni digitiformi contenenti i vasi sanguigni fetali. La placenta consente il passaggio di nutrienti e ossigeno dal sangue materno a quello fetale. La connessione diretta tra placenta ed embrione è costituita dal cordone ombelicale.

57 Lo sviluppo embrionale

58 Lo sviluppo embrionale A livello della placenta vengono scambiati sostanze nutritive e cataboliti tra il sangue materno e quello fetale.

59 Lo sviluppo embrionale Le membrane extraembrionali sono presenti in tutti i vertebrati terrestri. Il corion è disposto appena sotto il guscio dell uovo e ha il compito di assicurare gli scambi gassosi con l esterno. L amnios contiene un liquido protettivo che idrata l embrione. L allantoide ne raccoglie gli scarti azotati. Il sacco vitellino contiene il nutrimento dell embrione.

60 Lo sviluppo embrionale Lo sviluppo embrionale comprende i primi due mesi della gestazione a partire dalla fecondazione; al termine dello sviluppo embrionale tutti i sistemi di organi sono già abbozzati.

61 Lo sviluppo embrionale Al termine delle prime otto settimane, l embrione è completo e comincia ad assumere caratteristiche tipicamente umane.

62 Lo sviluppo embrionale Lo sviluppo fetale inizia dal terzo mese della gestazione, quando la placenta è completamente sviluppata. La placenta fornisce al feto ossigeno e nutrienti e consente di eliminare il diossido di carbonio e altri prodotti di rifiuto. Durante il terzo e il quarto mese le parti scheletriche cartilaginee vengono sostituite da tessuto osseo, ed è possibile distinguere il sesso del feto. Dal quinto al settimo mese i movimenti fetali aumentano e il feto continua a crescere e ad acquistare peso.

63 Le tre fasi del parto Al termine del nono mese, il feto assume la tipica posizione fetale ed è pronto per la nascita, che si suddivide in tre fasi: 1. la dilatazione del collo dell utero, determinata dalle contrazioni; 2. la nascita del bambino, accompagnata da contrazioni di circa 1 minuto ogni 1-2 minuti. Il cordone ombelicale viene reciso; 3. il secondamento della placenta, in cui la placenta viene espulsa.