APPARATO RIPRODUTTORE

La riproduzione asessuata e la riproduzione sessuata

La riproduzione asessuata avviene senza intervento di cellule specializzate (gameti) e la prole generata è identica al genitore

Vi sono diversi tipi di riproduzione asessuata, come ad esempio la gemmazione e la frammentazione

gemmazione

frammentazione

Essa consente agli animali che conducono vita fissa o isolata di moltiplicarsi senza trovare partner, generando una grande quantità di nuovi individui, con risparmio di tempo ed energia.

La riproduzione sessuata avviene invece tramite la fecondazione, ovvero la fusione di cellule aploidi (i gameti), che genera una nuova cellula diplodie detta zigote

Grazie alla meiosi ed alla fecondazione casuale la riproduzione sessuata aumenta enormemente la variabilità genetica, consentendo una maggiore adattabilità ai cambiamenti ambientali

La riproduzione umana

In entrambi i sessi sono presenti:

• un paio di gonadi (ovaie o testicoli) per la produzione dei gameti;

ORGANI SESSUALI ACCESSORI

• un sistema di dotti che ospitano e trasportano i gameti;

• strutture che favoriscono l’accoppiamento.

OvidottoOvaie

Follicoli

Corpo luteoParete uterina Utero

Endometrio (rivestimentointerno dell’utero) Cervice (collo dell’utero))

Vagina

Figura 22.2A

Anatomia del sistema riproduttore femminile

La superficie delle ovaie presenta numerosi rigonfiamenti, i follicoli, ognuno costituito da una singola cellula uovo in fase di sviluppo, circondata da uno o più strati di cellule che la nutrono e la proteggono. I follicoli secernono estrogeni.

Oocita

Ovaia

LM 2

00

Figure 22.2B

Grazie alle ciglia che rivestono la sua superficie interna, l’ovidotto, chiamato anche tuba di Falloppio, convoglia l’oocita verso l’utero dove l’embrione si impianta e si sviluppa.

• L’apertura dell’utero è delimitata dalla cervice (o collo dell’utero) che si protende nella vagina.

• La vagina è un canale muscolare dalle pareti sottili ma robuste, attraverso il quale il neonato viene espulso al momento della nascita.

• La vagina ha anche la funzione di accogliere il pene e gli spermatozoi durante l’accoppiamento.

Ovidotto

Ovaia

Utero

Vescica (sistema escretore)

Osso pubico

Uretra (Sistema escretore)

Clitoride

Piccole labbra

Grandi labbraApertura della vagina

Ano (sistema digerente)

Vagina

Cervice

Retto (sistema digestivo)

Figura 22.2C

Il sistema riproduttore femminile comprende altre strutture: le piccole labbra, le grandi labbra, il clitoride.

Anatomia del sistema riproduttore maschile

Le gonadi maschili, i testicoli, producono sia gli spermatozoi sia gli ormoni maschili chiamati nel loro complesso androgeni.

Retto (sistema digerente)

Vescicola seminale

Vaso deferenteDotto eiaculatore

Prostata

Ghiandola bulbouretaleVaso deferente

Epididimo Testicolo

Scroto

Vescica (sistema escretore)

Osso pubicoTessuto erettile del pene

Uretra (sistema escretore)

Glande

Prepuzio

Pene

Figura 22.3A

Vescica (sistema escretore)

Prostata

Ghiandola bulbouretrale

Tessuto erettile del pene

Vaso deferente

Epididimo

Testicolo

Vescicola seminale (dietro alla vescica)

Uretra

Scroto

Glande

Figura 22.3B

Tre tipi di ghiandole (le vescicole seminali, la prostata e le ghiandole bulbouretrali) producono un fluido acquoso che nutre e protegge gli spermatozoi.

Figura 22.3C

L’insieme degli spermatozoi e delle secrezioni ghiandolari forma un liquido chiamato sperma emesso dal pene durante l’eiaculazione.

Contrazione dello sfintere alla base della vescica

Vescica

Regione dell’uretra che aumenta di volume e si riempie di spermaContrazione del

vaso deferente

Contrazioni della prostata

Contrazioni della vescicola seminale

Contrazioni dello sfintere alla base dell’uretra

Contrazioni dell’epididimo

Primo stadio

Lo sfintere alla base della vescica rimane contratto

Contrazioni dei muscoli che circondano la base del pene

Lo sfintere alla base dell’uretra si rilassa

Contrazioni dell’uretra

Secondo stadioLo sperma viene espulso

22.4 La formazione degli spermatozoi e delle cellule uovo avviene tramite meiosi

• Nella specie umana la spermatogenesi, ossia la formazione degli spermatozoi, richiede circa 65-75 giorni.

• La formazione degli spermatozoi ha inizio da cellule diploidi che si trovano vicino alla parete esterna dei tubuli seminiferi.

Cellula diploide Nell’embrione2n

Differenziamento e inizio della meiosi I

Oocita primario

(in profase della meiosi I; in stato quiescente)

2n Presente alla nascita

Completamento della meiosi I e inizio della meiosi II

Oocita secondario(in metafase

della meiosi II)n n

Meiosi II (attivata dallo spermatozoo)

Cellula uovo(aploide) n n Secondo corpuscolo polare

Primo corpuscolo polare

Figura 22.4B

L’oogenesi è l’insieme dei processi che portano alla formazione di una cellula uovo. Dopo la pubertà, ogni mese un oocita primario prosegue le divisioni meiotiche e forma un oocita secondario, liberato

dall’ovaia durante l’ovulazione.

Corpo luteo

Copro luteo in fase degenerativa

Inizio: Oocita primario

(all’interno del follicolo)

Follicoli in crescita

Follicolo maturo

Ovaia

Follicolo scoppiatoOvulazione

Oocita secondario

Figura 22.4C

Lo sviluppo di un follicolo ovarico comprende molti processi differenti.

22.5 Gli ormoni regolano i cambiamenti ciclici che hanno luogo nelle ovaie e nell’utero

• Il ciclo ovarico è l’insieme degli eventi che avvengono ogni 28 giorni circa nelle ovaie delle donne.

• Gli ormoni sincronizzano il ciclo ovarico con una serie di eventi che avvengono a livello dell’utero e che costituiscono il ciclo mestruale.

Una visione d’insieme del ciclo ovarico e del ciclo mestruale

• Gli eventi del ciclo mestruale (o uterino) si susseguono in sincronia con quelli del ciclo ovarico.

• Per convenzione, il giorno in cui compare la mestruazione viene considerato il primo giorno del ciclo.

• La mestruazione, cioè la perdita di sangue dall’utero, normalmente dura dai tre ai cinque giorni.

• Durante la mestruazione l’endometrio, ossia il rivestimento interno dell’utero, si sfalda e viene espulso.

• Dopo la mestruazione l’endometrio si rigenera e continua a ispessirsi per tutto il tempo dell’ovulazione, raggiungendo il suo massimo spessore tra il 20° e il 25° giorno circa.

Tabella 25.5

Gli ormoni che controllano il ciclo ovarico e il ciclo mestruale:

Eventi ormonali pre-ovulatori

• Circa ogni 28 giorni, l’ormone ipotalamico di rilascio stimola la produzione di FSH e di LH da parte del lobo anteriore dell’ipofisi.

• Gli ormoni FSH e LH stimolano la crescita del follicolo.

• A mano a mano che cresce, il follicolo secerne sempre più estrogeni, i cui livelli crescenti esercitano un controllo a feedback negativo sull’ipofisi.

Eventi ormonali ovulatori e post-ovulatori

• Dopo l’ovulazione, dal follicolo scoppiato si sviluppa il corpo luteo.

• L’LH favorisce la secrezione di progesterone e di estrogeni da parte del copro luteo che esercitano un controllo a feedback negativo sull’ipotalamo e sull’ipofisi, determinando la caduta dei livelli di FSH e di LH.

• A mano a mano che le concentrazioni di questi ormoni diminuiscono nel sangue, l’ipotalamo può di nuovo stimolare la secrezione di FSH e LH da parte dell’ipofisi, dando inizio a un nuovo ciclo.

Controllo del ciclo mestruale

• Il ciclo mestruale è direttamente controllato solo dagli estrogeni e dal progesterone.

• Il ciclo ovarico e il ciclo mestruale si interrompono nel caso in cui abbiano luogo la fecondazione e la gravidanza.

• Nella prima fase della gravidanza, l’embrione in via di sviluppo secerne un ormone (HCG) che mantiene attivo il corpo luteo che, in tal modo, continua a produrre gli ormoni che evitano lo sfaldamento dell’endometrio.

A

B

Controllo ipotalamico

Ipotalamo Ormone di rilascio

Adenoipofisi

Inibito dalla combinazione di estrogeni e progesterone; stimolato da alti livelli emetici di estrogeni

FSH LH

Ormoni ipofisari nel sangue

LH

FSH

FSH LH

Il picco di LH induce l’ovulazione e la formazione del corpo luteo

Ciclo ovarico

Follicolo in crescita

Fase pre-ovulatoria

Follicolo maturo

OvulazioneCorpo luteo

Fase post-ovulatoria

Degenerazione del corpo luteo

Estrogeni Progesterone ed estrogeni

Ormoni ovarici nel sangue

Estrogeni

Progesterone

Estrogeni Progesterone ed estrogeni

C

D

E Ciclo mestruale

Endometrio

0 5 10 14 15 20 25 28

GiorniMestruazione

1

4

6

2

5

3

78

Ciclo ovarico e ciclo mestruale:

COLLEGAMENTI

22.7 Le malattie a trasmissione sessuale

• Esistono diverse malattie che si contraggono tramite i rapporti sessuali.

• Alcune (come l’AIDS e l’herpes genitale) non sono curabili; altre possono essere curate, soprattutto se diagnosticate precocemente.

Le malattie a trasmissione sessuale più diffuse:

Tabella 22.7

COLLEGAMENTI

La contraccezione previene le gravidanze indesiderate

La contraccezione è la prevenzione di una gravidanza non desiderata.

Tabella 22.8

Alcuni dispositivi anticoncezionali:

Cerotto

Diaframma

Spermicida

Profilattico

PillolaFigura 22.8

Lo sviluppo embrionale

La fecondazione produce uno zigote e dà il via allo sviluppo embrionale

Lo sviluppo embrionale ha inizio con la fecondazione, cioè con l’unione tra uno spermatozoo e un oocita, che dà origine a una cellula diploide chiamata zigote.

Le caratteristiche degli spermatozoi

Soltanto uno spermatozoo penetra nell’oocita e lo feconda; tutti gli altri sono destinati a morire.

Figura 22.9A

Membrana plasmatica Segmento intermedio TestaCollo

Mitocondrio (a forma di spirale)

Nucleo

Acrosoma

Coda

Figura 22.9B

Durante la fecondazione, l’acrosoma (una sacca situata all’estremità anteriore dello spermatozoo) libera enzimi litici che digeriscono lo strato gelatinoso che riveste l’oocita.

La fecondazione

• Quando lo spermatozoo raggiunge lo strato vitellino (lo strato intermedio che riveste l’oocita) si stabilisce un legame tra le proteine poste sulla superficie dello spermatozoo e i recettori proteici.

• Dopo che lo spermatozoo ha attraversato lo strato vitellino, la sua membrana plasmatica si fonde con quella dell’oocita e la fusione delle membrane consente l’entrata del nucleo dello spermatozoo nella cellula uovo.

• Dopo che è avvenuta la fusione, l’intera membrana dell’oocita diventa impenetrabile per gli altri spermatozoi.

• La cellula uovo fecondata va incontro a una notevole attività metabolica.

• I nuclei dello spermatozoo e dell’oocita si fondono producendo il nucleo diploide dello zigote.

Nel corso della segmentazione lo zigote si trasforma in una sfera di cellule

• La segmentazione è una rapida successione di divisioni cellulari che, a partire dallo zigote, porta alla formazione di una massa sferica di cellule, cioè di un embrione pluricellulare.

• Al termine della segmentazione, l’embrione risulta formato da uno o più strati di cellule al cui interno si trova un’ampia cavità: questa sferula cava prende il nome di blastula.

Il processo di segmentazione nel riccio di mare:

Zigote 2 cellule

4 cellule

8 cellule

Molte cellule (sfera piena)

Blastula(sfera cava)

Sezione della blastula

Blastocele

Figura 22.10

Figura 22.11

Polo animale Blastocele

Polo vegetativo Blastula

La blastula

1

1

Gastrulazione

Blastoporo

Blastoporo

La formazione del blastoporo

2

2

ArchenteronLa migrazione delle cellule dà origine ai foglietti embrionali 3

Residuo del blastocele

3

Archenteron EctodermaMesoderma

Endoderma

Tappo vitellinoTappo vitellino

Gastrula

La gastrulazione giunge al termine

4

4

La gastrulazione di un embrione di rana:

Lo sviluppo umano

L’embrione e la placenta si formano durante il primo mese di gravidanza

• La gravidanza, o gestazione, consiste nello sviluppo di un nuovo individuo all’interno del sistema riproduttore femminile.

• La gravidanza ha inizio con il concepimento, cioè con la fecondazione dell’oocita da parte di uno spermatozoo, e prosegue fino alla nascita.

Una panoramica sugli eventi dello sviluppo

Lo sviluppo embrionale umano inizia con la fecondazione che avviene nell’ovidotto.

Ha inizio la segmentazione

Fecondazione della cellula uovo

Ovidotto

Oocita secondario

Ovulazione

Ovaia

Blastocisti (impiantata)

Endometrio

Utero

Figura 22.16A

Endometrio

Massa cellulare interna

Cavità

Trofoblasto

Figura 22.16B

In seguito alla segmentazione l’embrione diventa una sfera cava chiamata blastocisti con uno strato esterno di cellule chiamato trofoblasto.

Il trofoblasto secerne enzimi che permettono l’impianto della blastocisti nell’endometrio, lo strato cellulare che riveste internamente la cavità uterina.

EndometrioFuturo embrione

Futuro sacco vitellino

Vaso sanguigno (materno)

Cellule del trofoblasto in divisione

Trofoblasto

Cavità uterina7 giorni dal concepimentoFigura 22.16C

Cavità amniotica Amnios

Cellule del mesoderma

Corion

Sacco vitellino

Corion

Amnios

Allantoide

Sacco vitellino

Villi coriali

Embrione:

Ectoderma

Mesoderma

Endoderma

Figure 27.16D, E

Si sviluppano quattro strutture con funzioni di supporto, definite membrane extraembrionali, alle quali è attaccato l’embrione: l’amnios, il sacco vitellino, il corion e l’allantoide.

9 giorni dal concepimento 16 giorni dal concepimento

Il ruolo delle membrane

Circa un mese dopo il concepimento le membrane extraembrionali sono completamente formate.

Vasi sanguigni materni

Allantoide

Sacco vitellino

Placenta

Cavità amniotica

Amnios

Embrione

Corion

Villi coriali

Figura 22.16F 31 giorni dal concepimento

• L’embrione si trova nella cavità amniotica, piena di liquido, circondato dall’amnios.

• Il corion, insieme a una porzione del mesoderma, costituisce il componente embrionale della placenta.

• L’allantoide forma parte del cordone ombelicale.

Il ruolo della placenta

• I villi coriali sono attraversati da vasi sanguigni embrionali che si sono formati dal mesoderma.

• L’ossigeno e le sostanze nutritive passano dal circolo materno ai vasi sanguigni fetali che attraversano i villi.

Nella specie umana lo sviluppo dal concepimento alla nascita viene suddiviso in tre trimestri

Per ragioni di praticità, la gravidanza (il periodo che intercorre tra il concepimento e la nascita) viene suddivisa in tre trimestri.

Durante il primo trimestre avvengono i cambiamenti più radicali.

Un embrione umano di circa nove settimane prende il nome di feto.

Figura 22.17C

I principali mutamenti che avvengono durante il secondo trimestre consistono in un aumento delle dimensioni e in un perfezionamento generale dei tratti umani.

Il terzo trimestre (il periodo cha va dalla ventiquattresima settimana fino alla nascita) è contraddistinto da una rapida crescita.

Figura 22.17E

I principali mutamenti che avvengono durante il secondo trimestre consistono in un aumento delle dimensioni e in un perfezionamento generale dei tratti umani.

Il parto è indotto da ormoni e avviene in tre fasi

• La nascita del bambino avviene in seguito a una serie di contrazioni forti e ritmiche dell’utero, che costituisce il travaglio.

• L’induzione del travaglio dipende da alcuni ormoni.

Estrogeni Ossitocina

Dalle ovaie

Dal feto e dall’ipofisi

Stimolano i recettori uterini per l’ossitocina

Stimola le contrazioni dell’utero

Stimola la placenta a produrre

Prostaglandine

Fanno aumentare le contrazioni uterine

Fe

ed

ba

ck p

osi

tivo

Figura 22.18A

Gli estrogeni rendono l’utero più sensibile all’azione di un altro ormone, l’ossitocina, che (insieme alle prostaglandine) provoca le contrazioni.

PlacentaCordone OmbelicaleUteroCervice

Utero

Placenta

Cordone ombelicale

Figura 22.18B

Fase di dilatazione della cervice1

Fase di espulsione del bambino (parto)2

Fase del secondamento: fuoriesce la placenta3

Il travaglio avviene in tre stadi: dilatazione, stadio espulsivo, secondamento.

COLLEGAMENTI

La tecnologia della fecondazione assistita aumenta la possibilità di procreare

Le tecniche di procreazione assistita possono risolvere un certo numero di problemi che causano la sterilità.

Figura 22.19A, B