LICEO SCIENTIFICO STATALE “LEONARDO da VINCI” di FIRENZE

1. LICEO SCIENTIFICO STATALE “LEONARDO da VINCI” di FIRENZE CORSO SPERIMENTALE F DOCENTE Prof. Enrico Campolmi APPARATO RIPRODUTTORE

2. gemmazione frammentazione La riproduzione asessuata e la riproduzione sessuata 0 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 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.

3. 0 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 Alcuni invertebrati possono riprodursi sia in modo asessuato, che sessuato, traendo vantaggio da entrambe le modalità Gli ermafroditi hanno infine sia caratteri maschili, che femminili

4. 0

5. La riproduzione umana 0 • 22.2 Anatomia del sistema riproduttore femminile • 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.

6. Ovaie Ovidotto Follicoli Corpo luteo Parete uterina Utero Endometrio (rivestimento interno dell’utero) Cervice (collo dell’utero)) Vagina 0 • 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. Figura 22.2A

7. Oocita Ovaia LM 200 0 • 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. Figure 22.2B

8. 0 • 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.

9. Ovidotto Ovaia Utero Retto (sistema digestivo) Vescica (sistema escretore) Osso pubico Cervice Uretra (Sistema escretore) Vagina Clitoride Piccole labbra Ano (sistema digerente) Grandi labbra Apertura della vagina 0 • Il sistema riproduttore femminile comprende altre strutture: le piccole labbra, le grandi labbra, il clitoride. Figura 22.2C

10. Retto (sistema digerente) Vescicola seminale Vescica (sistema escretore) Vaso deferente Osso pubico Dotto eiaculatore Tessuto erettile del pene Prostata Uretra (sistema escretore) Pene Vaso deferente Ghiandola bulbouretale Epididimo Glande Testicolo Prepuzio Scroto 0 • 22.3 Anatomia del sistema riproduttore maschile • Le gonadi maschili, i testicoli, producono sia gli spermatozoi si gli ormoni maschili chiamati nel loro complesso androgeni. Figura 22.3A

11. Vescica (sistema escretore) Vescicola seminale (dietro alla vescica) Prostata Ghiandola bulbouretrale Uretra Tessuto erettile del pene Scroto Vaso deferente Epididimo Glande Testicolo 0 • Tre tipi di ghiandole (le vescicole seminali, la prostata e le ghiandole bulbouretrali) producono un fluido acquoso che nutre e protegge gli spermatozoi. Figura 22.3B

12. Primo stadio Contrazione dello sfintere alla base della vescica Regione dell’uretra che aumenta di volume e si riempie di sperma Vescica Contrazione del vaso deferente Contrazioni della vescicola seminale Contrazioni della prostata Contrazioni dell’epididimo Contrazioni dello sfintere alla base dell’uretra Secondo stadio Lo sfintere alla base della vescica rimane contratto Lo sperma viene espulso Contrazioni dei muscoli che circondano la base del pene Contrazioni dell’uretra Lo sfintere alla base dell’uretra si rilassa 0 • L’insieme degli spermatozoi e delle secrezioni ghiandolari forma un liquido chiamato sperma emesso dal pene durante l’eiaculazione. Figura 22.3C

13. 0 • 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.

14. Nell’embrione Cellula diploide 2n Differenziamento e inizio della meiosi I Oocita primario 2n Presente alla nascita (in profase della meiosi I; in stato quiescente) Completamento della meiosi I e inizio della meiosi II Oocita secondario Primo corpuscolo polare n (in metafase della meiosi II) n Meiosi II (attivata dallo spermatozoo) Secondo corpuscolo polare Cellula uovo n n (aploide) 0 • 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. Figura 22.4B

15. Copro luteo in fase degenerativa Inizio: Oocita primario (all’interno del follicolo) Corpo luteo Follicoli in crescita Follicolo maturo Ovaia Oocita secondario Follicolo scoppiato Ovulazione 0 • Lo sviluppo di un follicolo ovarico comprende molti processi differenti. Figura 22.4C

16. 0 • 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.

17. 0 • 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.

18. 0 • 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.

19. 0 • Gli ormoni che controllano il ciclo ovarico e il ciclo mestruale: Tabella 25.5

20. 0 • 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.

21. 0 • 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.

22. 0 • 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.

23. Controllo ipotalamico A Inibito dalla combinazione di estrogeni e progesterone; stimolato da alti livelli emetici di estrogeni Ipotalamo Ormone di rilascio • Ciclo ovarico e ciclo mestruale: Adenoipofisi LH FSH 1 Ormoni ipofisari nel sangue B 4 Il picco di LH induce l’ovulazione e la formazione del corpo luteo 6 LH FSH FSH LH 2 C Ciclo ovarico 5 Corpo luteo Degenerazione del corpo luteo Follicolo in crescita Follicolo maturo Ovulazione Fase pre-ovulatoria Fase post-ovulatoria Estrogeni Progesterone ed estrogeni D Ormoni ovarici nel sangue 3 7 8 Estrogeni Progesterone Progesterone ed estrogeni Estrogeni Ciclo mestruale E Endometrio Figura 22.5 0 5 10 14 15 20 25 28 Giorni Mestruazione

24. COLLEGAMENTI 0 • 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.

25. 0 Le malattie a trasmissione sessuale più diffuse: Tabella 22.7

26. COLLEGAMENTI 0 • 22.8 La contraccezione previene le gravidanze indesiderate • La contraccezione è la prevenzione di una gravidanza non desiderata. Tabella 22.8

27. Cerotto Profilattico Diaframma Spermicida Pillola 0 Alcuni dispositivi anticoncezionali: Figura 22.8

28. Lo sviluppo embrionale 0 • 22.9 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.

29. 0 • Le caratteristiche degli spermatozoi • Soltanto uno spermatozoo penetra nell’oocita e lo feconda; tutti gli altri sono destinati a morire. Figura 22.9A

30. Segmento intermedio Membrana plasmatica Collo Testa Coda Mitocondrio (a forma di spirale) Nucleo Acrosoma 0 • 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. Figura 22.9B

31. 0 • 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.

32. 0 • 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.

33. 1 Lo spermatozoo si avvicina all’oocita Gli enzimi dell’acrosoma digeriscono il rivestimento gelatinoso 2 3 Le proteine presenti sulla testa dello spermatozoo si legano con i recettori dell’oocita Si fondono le membrane plasmatiche dello spermatozoo e dell’oocita 4 Il nucleo dello spermatozoo entra nel citoplasma dell’oocita 5 Si forma la membrana di fecondazione 6 I nuclei dello spermatozoo e della cellula uovo si fondono 7 • La fecondazione nel riccio di mare: Spermatozoo Nucleo Acrosoma Membrana plasmatica Enzimi dell’acrosoma Recettori proteici Membrana plasmatica Nucleo dello spermatozoo Strato vitellino Citoplasma Nucleo della cellula uovo Rivestimento gelatinoso Cellula uovo Nucleo dello zigote Figura 22.9C

34. 0 • 22.10 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.

35. Zigote 2 cellule 4 cellule 8 cellule Blastocele Molte cellule (sfera piena) Blastula(sfera cava) Sezione della blastula 0 • Il processo di segmentazione nel ricco di mare: Figura 22.10

36. 0 • 22.11 La gastrulazione produce un embrione formato da tre strati di cellule • La gastrulazione, la seconda delle fasi principali dello sviluppo, comporta un aumento numerico delle cellule embrionali e le organizza in tre strati distinti (gastrula). • I tre strati che si formano nel corso della gastrulazione sono i tessuti (o foglietti) embrionali: ectoderma, endoderma e mesoderma.

37. Polo animale Blastocele La blastula 1 1 Blastula Polo vegetativo Gastrulazione 2 La formazione del blastoporo 2 Blastoporo Blastoporo Residuo del blastocele La migrazione delle cellule dà origine ai foglietti embrionali 3 Archenteron 3 Archenteron Ectoderma Mesoderma 4 La gastrulazione giunge al termine Endoderma 4 Tappo vitellino Tappo vitellino Gastrula • La gastrulazione di un embrione di rana: Figura 22.11

38. 0 • Principali organi e tessuti che, nella rana e negli altri vertebrati, si originano da ciascuno dei tre foglietti embrionali: Tabella 22.12

39. Lo sviluppo umano 0 • 22.16 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.

40. Ha inizio la segmentazione Fecondazione della cellula uovo Ovaia Ovidotto Oocita secondario Blastocisti (impiantata) Ovulazione Endometrio Utero 0 • Una panoramica sugli eventi dello sviluppo • Lo sviluppo embrionale umano inizia con la fecondazione che avviene nell’ovidotto. Figura 22.16A

41. Endometrio Massa cellulare interna Cavità Trofoblasto 0 • In seguito alla segmentazione l’embrione diventa una sfera cava chiamata blastocisti con uno strato esterno di cellule chiamato trofoblasto. Figura 22.16B

42. Endometrio Vaso sanguigno (materno) Futuro embrione Cellule del trofoblasto in divisione Futuro sacco vitellino Trofoblasto Cavità uterina 7 giorni dal concepimento 0 • Il trofoblasto secerne enzimi che permettono l’impianto della blastocisti nell’endometrio, lo strato cellulare che riveste internamente la cavità uterina. Figura 22.16C

43. Villi coriali Cavità amniotica Corion Amnios Amnios Embrione: Ectoderma Allantoide Mesoderma Cellule del mesoderma Endoderma Sacco vitellino Corion Sacco vitellino 0 • 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 Figure 27.16D, E

44. Placenta Vasi sanguigni materni Cavità amniotica Allantoide Sacco vitellino Amnios Embrione Corion Villi coriali 0 • Il ruolo delle membrane • Circa un mese dopo il concepimento le membrane extraembrionali sono completamente formate. Figura 22.16F 31 giorni dal concepimento

45. 0 • 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.

46. 0 • 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.

47. 0 • 22.17 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.

48. 0 • I principali mutamenti che avvengono durante il secondo trimestre consistono in un aumento delle dimensioni e in un perfezionamento generale dei tratti umani. Figura 22.17C

49. 0 • Il terzo trimestre (il periodo cha va dalla ventiquattresima settimana fino alla nascita) è contraddistinto da una rapida crescita. • I principali mutamenti che avvengono durante il secondo trimestre consistono in un aumento delle dimensioni e in un perfezionamento generale dei tratti umani. Figura 22.17E

50. 0 • 22.18 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.