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

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

2 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.

3 La riproduzione sessuata avviene invece tramite la fecondazione, ovvero la fusione di cellule aploidi (i gameti), che genera una nuova cellula diploide 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 La riproduzione umana 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 laccoppiamento.

5 Ovidotto Ovaie Follicoli Corpo luteo Parete uterina Utero Endometrio (rivestimento interno dellutero) Cervice (collo dellutero)) Vagina Figura 22.2A 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.

6 Oocita Ovaia LM 200 Figure 22.2B Grazie alle ciglia che rivestono la sua superficie interna, lovidotto, chiamato anche tuba di Falloppio, convoglia loocita verso lutero dove lembrione si impianta e si sviluppa.

7 Lapertura dellutero è delimitata dalla cervice (o collo dellutero) 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 laccoppiamento.

8 Ovidotto Ovaia Utero Vescica (sistema escretore) Osso pubico Uretra (Sistema escretore) Clitoride Piccole labbra Grandi labbra Apertura 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.

9 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. Retto (sistema digerente) Vescicola seminale Vaso deferente Dotto eiaculatore Prostata Ghiandola bulbouretale Vaso deferente Epididimo Testicolo Scroto Vescica (sistema escretore) Osso pubico Tessuto erettile del pene Uretra (sistema escretore) Glande Prepuzio Pene Figura 22.3A

10 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.

11 Figura 22.3C Linsieme degli spermatozoi e delle secrezioni ghiandolari forma un liquido chiamato sperma emesso dal pene durante leiaculazione. Contrazione dello sfintere alla base della vescica Vescica Regione delluretra che aumenta di volume e si riempie di sperma Contrazione del vaso deferente Contrazioni della prostata Contrazioni della vescicola seminale Contrazioni dello sfintere alla base delluretra Contrazioni dellepididimo Primo stadio Lo sfintere alla base della vescica rimane contratto Contrazioni dei muscoli che circondano la base del pene Lo sfintere alla base delluretra si rilassa Contrazioni delluretra Secondo stadio Lo sperma viene espulso

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

13 Cellula diploide Nellembrione 2n2n Differenziamento e inizio della meiosi I Oocita primario (in profase della meiosi I; in stato quiescente) 2n2nPresente 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 Loogenesi è linsieme 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 dallovaia durante lovulazione.

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

15 Gli ormoni sincronizzano il ciclo ovarico con una serie di eventi che avvengono a livello dellutero e che costituiscono il ciclo mestruale. Gli ormoni regolano i cambiamenti che hanno luogo nelle ovaie e nelutero Il ciclo ovarico è linsieme degli eventi che avvengono ogni 28 giorni circa nelle ovaie delle donne. Per convenzione, il giorno in cui compare la mestruazione è considerato il primo giorno del ciclo La mestruazione, cioè la perdita di sangue dallutero, normalmente dura dai tre a cinque giorni

16 Tabella 25.5 Gli ormoni che controllano ciclo ovarico e ciclo mestruale: Durante la mestruazione lendometrio si sfalda e viene espulso Dopo la mestruazione lendometrio si rigenera e continua ad ispessirsi, raggiungendo il massimo spessore circa tra il 20° ed il 25° giorno del ciclo

17 A B Controllo ipotalamico Ipotalamo Ormone di rilascio Adenoipofisi Inibito dalla combinazione di estrogeni e progesterone; stimolato da alti livelli ematici di estrogeni FSH LH Ormoni ipofisari nel sangue LH FSH LH Il picco di LH induce lovulazione e la formazione del corpo luteo Ciclo ovarico Follicolo in crescita Fase pre-ovulatoria Follicolo maturo Ovulazione Corpo luteo Fase post-ovulatoria Degenerazione del corpo luteo EstrogeniProgesterone ed estrogeni Ormoni ovarici nel sangue Estrogeni Progesterone Estrogeni Progesterone ed estrogeni C D E Ciclo mestruale Endometrio Giorni Mestruazione ) Circa ogni 28 giorni lormone ipotalamico di rilascio stimola la produzione di FSH e di LH da parte del lobo anteriore dellipofisi 2) Lormone FSH stimola la crescita del follicolo, determinando linizio del ciclo ovarico 3) Via via che matura il follicolo secerne quantità crescenti di estrogeni Ciclo ovarico e ciclo mestruale

18 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 LH Il picco di LH induce lovulazione e la formazione del corpo luteo Ciclo ovarico Follicolo in crescita Fase pre-ovulatoria Follicolo maturo Ovulazione Corpo luteo Fase post-ovulatoria Degenerazione del corpo luteo EstrogeniProgesterone ed estrogeni Ormoni ovarici nel sangue Estrogeni Progesterone Estrogeni Progesterone ed estrogeni C D E Ciclo mestruale Endometrio Giorni Mestruazione ) Poco prima lovulazione gli alti livelli di estrogeni esercitano un feed back positivo sullipotalamo, che induce lipofisi a produrre grandi quantità di FSH e LH 5) Il picco di LH induce ovulazione e formazione del corpo luteo 6) Il corpo luteo secerne estrogeni e progesterone, i cui alti livelli esercitano feed back negativo su ipotalamo ed ipofisi, provocando un calo di FSH e LH. Si evita così che maturi un nuovo follicolo

19 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 LH Il picco di LH induce lovulazione e la formazione del corpo luteo Ciclo ovarico Follicolo in crescita Fase pre-ovulatoria Follicolo maturo Ovulazione Corpo luteo Fase post-ovulatoria Degenerazione del corpo luteo EstrogeniProgesterone ed estrogeni Ormoni ovarici nel sangue Estrogeni Progesterone Estrogeni Progesterone ed estrogeni C D E Ciclo mestruale Endometrio Giorni Mestruazione ) I livelli crescenti di estrogeni e progesterone fanno ispessire e mantengono lendometrio 8) Se non vi è stata fecondazione, il corpo luteo degenera, facendo calare i livelli di estrogeni e progesterone Il crollo di progesterone ed estrogeni fa sfaldare lendometrio e da via libera allipotalamo per riprendere la produzione di FSH e LH, avviando un nuovo ciclo

20 In caso di fecondazione la placenta dellembrione produce un ormone, la gonadotropina corionica, che stimola il corpo luteo a continuare a produrre estrogeni e progesterone. Più avanti nella gravidanza sarà la placenta stessa a produrre direttamente estrogeni e progesterone, che consentono il mantenimento dell'endometrio, bloccano così le mestruazioni, ed impediscono la maturazione di altri ovuli. Molti test di gravidanza sono basati proprio sulla rilevazione di questo ormone nel sangue materno.

21 Lo sviluppo embrionale Lo sviluppo embrionale inizia con la fecondazione (unione di spermatozoo e oocita), che origina una cellula diploide detta zigote. Inizia la segmentazione Fecondazione Ovidotto Oocita secondario Ovulazione Ovaia Blastocisti (impiantata) Endometrio Utero Dopo lovulazione loocita va nellovidotto, ove, non possedendo movimenti propri, viene spinto in avanti dai movimenti peristaltici delle pareti muscolari e dal battito ritmico dell epitelio ciliato. Il cammino nellovidotto, dura circa tre giorni e per lo stesso periodo loocita non fecondato resta vitale; la sua capacità di essere fecondato dura però solo un giorno e mezzo.

22 La fecondazione avviene nell'ovidotto. Nel periodo dell'ovulazione la vagina aumenta la produzione di muco, per favorire il cammino degli spermatozoi su per lutero, fino all'ovidotto. Gli spermatozoi possono vivere circa 48 ore nell'apparato riproduttore femminile. Sebbene uno solo fecondi l'ovulo, molti altri debbono raggiungere l'oocita perché si abbia la fecondazione Nella eiaculazione si liberano circa milioni di spermatozoi di cui molte centinaia di migliaia viaggiano verso l'ovidotto, muovendosi col battito della coda.

23 Figura 22.9A Si pensa che gli spermatozoi aggiuntivi stimolino dei cambiamenti nel gamete femminile che favoriscono la fecondazione. Al momento della fecondazione la membrana dello spermatozoo si fonde con la membrana delloocita secondario, stimolandone la seconda divisione meiotica Membrana plasmatica Segmento intermedio Testa Collo Mitocondrio (a forma di spirale) Nucleo Acrosoma Coda un corpuscolo polare ed una cellula uovo, i due nuclei si fondono, originando lo zigote Quando questa si è completata, producendo

24 Subito dopo la fecondazione inizia la segmentazione, rapida successione di divisioni cellulari che trasforma lo zigote in una massa sferica di cellule, cioè di un embrione pluricellulare. La gastrulazione, seconda fase dello sviluppo, aumenta il numero delle cellule embrionali e le organizza in tre strati distinti Al termine della segmentazione, lembrione risulta formato da uno o più strati di cellule al cui interno si trova unampia cavità: questa sferula cava prende il nome di blastula o blastocisti Zigote 2 cellule 4 cellule 8 cellule Molte cellule (sfera piena) Blastula (sfera cava) Blastocele

25 I tre strati che si formano con la gastrulazione sono i tessuti (o foglietti) embrionali: ectoderma, endoderma e mesoderma Polo animale Blastocele Polo vegetativo Blastula 1 Gastrulazione 2 3 Residuo del blastocele Ectoderma Mesoderma Endoderma Gastrula 4 La blastula La formazione del blastoporo La migrazione delle cellule origina i foglietti embrionali La gastrulazione giunge al termine

26 Lo sviluppo umano La gravidanza (o gestazione) consiste nello sviluppo di un nuovo individuo nellutero materno La gravidanza inizia nellovidotto con la fecondazione, ove si avvia anche la segmentazione Inizia la segmentazione Fecondazione Ovidotto Oocita secondario Ovulazione Ovaia Blastocisti (impiantata) Endometrio Utero Lembrione, divenuto nel frattempo blastocisti, prosegue il cammino verso l'utero, ove alla fine si anniderà nell'endometrio allinterno dell'endometrio

27 Il trofoblasto secerne enzimi che permettono limpianto della blastocisti nellendometrio. Endometrio Futuro embrione Futuro sacco vitellino Vaso sanguigno (materno) Cellule del trofoblasto in divisione Trofoblasto Cavità uterina 7 giorni dal concepimento Endometrio Massa cellulare interna Cavità Trofoblasto La blastocisti possiede con uno strato esterno di cellule chiamato trofoblasto.

28 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 lembrione: lamnios, il sacco vitellino, il corion e lallantoide. 9 giorni dal concepimento 16 giorni dal concepimento

29 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

30 Lembrione si trova nella cavità amniotica, piena di liquido, circondato dallamnios. Il corion, insieme a una porzione del mesoderma, costituisce il componente embrionale della placenta. Lallantoide forma parte del cordone ombelicale.

31 Il ruolo della placenta I villi coriali sono attraversati da vasi sanguigni embrionali che si sono formati dal mesoderma. Lossigeno e le sostanze nutritive passano dal circolo materno ai vasi sanguigni fetali che attraversano i villi.

32 Nella specie umana, per ragioni di praticità, la gravidanza viene suddivisa in tre trimestri. Durante il primo trimestre avvengono i cambiamenti più radicali, con la formazione di tutti gli organi Un embrione umano di circa nove settimane prende il nome di feto.

33 Il terzo trimestre (il periodo che 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.

34 EstrogeniOssitocina Dalle ovaie Dal feto e dallipofisi Stimolano i recettori uterini per lossitocina Stimola le contrazioni dellutero Stimola la placenta a produrre Prostaglandine Fanno aumentare le contrazioni uterine Feedback positivo Gli estrogeni rendono lutero più sensibile all ossitocina, che (insieme alle prostaglandine) provoca le contrazioni. La nascita del bambino avviene in seguito a una serie di contrazioni forti e ritmiche dellutero, che costituisce il travaglio. Il travaglio è indotto da alcuni ormoni.

35 Placenta Cordone Ombelicale Utero Cervice Utero Placenta Cordone ombelicale Fase di dilatazione della cervice 1 Fase di espulsione del bambino (parto)2 Fase del secondamento: fuoriesce la placenta 3 Il travaglio avviene in tre stadi: dilatazione, stadio espulsivo, secondamento.

36 Principali malattie a trasmissione sessuale Alcune (come lAIDS e lherpes genitale) non sono curabili; altre possono essere curate, specie se diagnosticate precocemente

37 COLLEGAMENTI La contraccezione è la prevenzione di una gravidanza non desiderata. Tabella 22.8

38 Alcuni dispositivi anticoncezionali: Cerotto Diaframma Spermicida Profilattico Pillola Figura 22.8

39 COLLEGAMENTI Le tecniche di procreazione assistita possono risolvere un certo numero di problemi che causano la sterilità, aumentando la possibilità di procreare. Figura 22.19A, B

40 Figura 22.17C


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