riproduzione sessuata vs. - amazon s3
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RIPRODUZIONE SESSUATA vs.RIPRODUZIONE ASESSUATA
RIPRODUZIONE SESSUATA
• Gametogenesi➢Spermatogenesi
➢Oogenesi
• Fecondazione
GAMETOGENESIGameti 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
Linea germinale
Gametogenesi
Gametogenesis
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)
Gonads
Development
SVILUPPO DELLE GONADI NEI MAMMIFERI
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…
Ovary• PGCs in the cortex
differentiate into ovogonia• PGCs in themedulla die
Testes• PGCs in the cortex die• PGCs in the medulla
differentiate into spermatogonia
GAMETOGENESIGENERALITA’
• 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
OVAIO• Le cellule del cortex si
differenziano in oogoni• Le cellule della medulla muoiono
TESTICOLO• Le cellule del cortex muoiono• Le cellule della medulla si
differenziano in spermatogoni
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
Mitosis & Meiosis in Gametogenesis
• Gametogenesis consists of:
– mitotic phase (cell proliferation)
– meiotic phase (genomic reduction)
– differentiating phase (gamete maturation)
either
sequential or
concomitant
Spermatogenesis vs. oogenesis
Male Reproductive Organs and
Surrounding Structures
Copyright © 2014 John Wiley &
Sons, Inc. All rights reserved.
SPERMATOGENESINEI MAMMIFERI
APPARATO GENITALE MASCHILE
SPERMATOGENESI NEI MAMMIFERITUBULI SEMINIFERI
SPERMATOGENESI NEI MAMMIFERI
• Processo continuo:– Fase moltiplicativa
– Fase meiotica
– Fase differenziativa
• Avviene in tubuli seminiferi sfocianti in dotti comuni, che comunicano con l’esterno
• Richiede la presenza di cellule di sostegno (Sertoli)
SPERMATOGENESIFase moltiplicativa
SPERMATOGONIO
SPERMATOGONIO
SPERMATOGENESI fase meiotica/fase differenziativa
• Spermatogonimitosi
• Spermatociti primarimeiosi I
• Spermatociti secondarimeiosi II
• Spermatididifferenz.
• Spermatozoi
SPERMATOGENESI NEI MAMMIFERITUBULI SEMINIFERI
SPERMATOGENESI NEI MAMMIFERI
SPERMATOGENESI NEI MAMMIFERI
SPERMATOCITI PRIMARI
SPERMATOGENESI NEI MAMMIFERI
MODIFICAZIONI NUCLEARI
• Riduzione del volume:– spiralizzazione della
cromatina grazie alla sostituzione di istoni con varianti particolari
– perdita d’acqua
• Cambiamento di forma (idrodinamica)
SPERMATOGENESI NEI MAMMIFERI
MODIFICAZIONI CITOPLASMATICHE
• Acrosoma
• Centrosoma
• Assonema
• Mitocondri
• Manicotto
SPERMATOGENESI NEI MAMMIFERI
SPERMIOISTOGENESI
SPERMATOGENESI NEI MAMMIFERI
SPERMATOZOO MATURO
SPERMATOGENESIFunzioni 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 emato-testicolare (protezione da fenomeni autoimmuni):
– Compartimento basale (spermatogoni)
– Compartimento adluminale (spermatociti primari, spermatociti secondari, spermatidi, spermatozoi)
SPERMATOGENESISPERMATOZOI DI VERTEBRATI ED
INVERTEBRATI
Hormonal Control of Male
Reproductive System
Interactions Animation
• Hormonal Control of Male Reproductive
System
Copyright © 2014 John
Wiley & Sons, Inc. All
rights reserved.
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SPERMATOGENESICONTROLLO 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
SPERMATOGENESI NEI MAMMIFERICONTROLLO ORMONALE
SPERMATOGENESI E OOGENESI
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
ANATOMIA DELL’OVARIO
OOGENESIGENERALITA’
OOGONI
mitosi
OOGONI
OOCITI PRIMARI
Arresto del ciclo cellulare (diplotene della prima divisione
meiotica), accrescimento
MAMMIFERI
• Mitosi limitata al periodo fetale
• Follicoli primordiali, primari, secondari (molti degenerano), terziari (alla pubertà )
“Dogma denied”
“ 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.”
OOGENESIovario e follicoli
OOGENESIsviluppo del follicolo
MAMMIFERI
• Accrescimento dell’oocita (il volume aumenta di circa 500 volte, diametro da 10mm a 80mm)
• Accrescimento contemporaneo del follicolo
OOGENESIprima divisione meiotica
OOCITA PRIMARIO
Segnale ormonale
Completamento meiosi I
(emissione I polocita)
OOCITA SECONDARIO
OOGENESIarresto/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)
OOGENESIovulazione
N.B. In alcune specie di mammifero (per es. nei conigli) l’ovulazione è innescata dall’accoppiamento, anziché essere regolata da stimoli ormonali periodici
OOGENESIseconda divisione meiotica
Ovulazione
Inizio meiosi II ed arresto in metafase II
Fecondazione
Completamento meiosi (emissione II polocita)
UOVO
OOGENESImeiosi 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
OOGENESICONTROLLO ORMONALE
OOGENESICONTROLLO ORMONALE
• LH cellule teca
interna androgeni
cellule della
granulosaestrogeni
(aromatasi)
• FSH cellule follicolari
proliferazione,
inibina, aromatasi,
recettori per LH
• Attivina FSH
Hormonal Regulation of the
Female Reproductive Cycle
Interactions Animation
• Hormonal Regulation of the Female
Reproductive Cycle
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OOGENESICONTROLLO 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)
OOGENESICONTROLLO ORMONALE
• Solo il follicolo
che produce piĂą
estrogeno può
sopravvivere e
maturare, mentre
gli altri
degenerano
OOGENESICONTROLLO 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
OOGENESICONTROLLO ORMONALE
The Female Reproductive Cycle
Copyright © 2014 John Wiley &
Sons, Inc. All rights reserved.
OOGENESIACCRESCIMENTO DELL’OOCITA
• Oogenesi solitaria
(organismi pluricellulari
primitivi)
• Oogenesi nutrimentale
(Invertebrati)
• Oogenesi follicolare
(Vertebrati)
OOGENESIVITELLOGENESI NEGLI ANFIBI
• Pre-vitellogenesi: fase lenta
• Vitellogenesi: fase rapida
(diplotene) placchette vitelline
âś“Fegato vitellogenina cellule
follicolari oocita (micropinocitosi )
fosvitina + lipovitellina
• Ulteriore accrescimento pochi
gg. prima della deposizione
(Sauropsidi)
Placchetta vitellina
al microscopio
elettronico
OOGENESIACCRESCIMENTO 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
OOGENESIDETERMINANTI 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
OOGENESISTRUTTURA 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
OOGENESISTRUTTURA DELL’UOVO
INVOLUCRI DELL’OOCITA
• Primari: membrana vitellina
(Anfibi, Uccelli), zona pellucida
(Mammiferi), guscio gelatinoso
(Echinodermi, Anfibi)
• Secondari: albume, guscio
(Sauropsidi), ecc.Uovo di anfibio
Uovo di mammifero
L’uovo dei
mammiferi è avvolto
anche dalla corona
radiata e dal cumulo
ooforo, formati da
cellule follicolari
GAMETOGENESIRIEPILOGO MAMMIFERI
OOGENESI-FECONDAZIONEMAMMIFERI