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

La riproduzione asessuata e la riproduzione sessuata 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 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. gemmazione frammentazione apparato riproduttore

Gli ermafroditi hanno infine sia caratteri maschili, 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 apparato riproduttore

ORGANI SESSUALI ACCESSORI 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 l’accoppiamento. apparato riproduttore

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

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. Oocita Ovaia LM 200 Figure 22.2B apparato riproduttore

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. apparato riproduttore

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

22.3 Anatomia del sistema riproduttore maschile 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 Epididimo Testicolo Scroto Vescica (sistema escretore) Osso pubico Tessuto erettile del pene Uretra (sistema escretore) Glande Prepuzio Pene Figura 22.3A apparato riproduttore

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

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 sperma Contrazione 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 stadio Lo sperma viene espulso Figura 22.3C apparato riproduttore

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. apparato riproduttore

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

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

Gli ormoni regolano i cambiamenti che hanno luogo nelle ovaie e nel’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. Per convenzione, il giorno in cui compare la mestruazione è considerato il primo giorno del ciclo La mestruazione, cioè la perdita di sangue dall’utero, normalmente dura dai tre a cinque giorni apparato riproduttore

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

Ciclo ovarico e ciclo mestruale Controllo ipotalamico Ciclo ovarico e ciclo mestruale Inibito dalla combinazione di estrogeni e progesterone; stimolato da alti livelli ematici di estrogeni Ipotalamo Ormone di rilascio Adenoipofisi 1) Circa ogni 28 giorni l’ormone ipotalamico di rilascio stimola la produzione di FSH e di LH da parte del lobo anteriore dell’ipofisi 1 FSH LH B Ormoni ipofisari nel sangue Il picco di LH induce l’ovulazione e la formazione del corpo luteo LH FSH 2 FSH LH 2) L’ormone FSH stimola la crescita del follicolo, determinando l’inizio del ciclo ovarico C Ciclo ovarico Corpo luteo Follicolo in crescita Degenerazione del corpo luteo Follicolo maturo Ovulazione Fase pre-ovulatoria Fase post-ovulatoria Estrogeni Progesterone ed estrogeni D Ormoni ovarici nel sangue 3 3) Via via che matura il follicolo secerne quantità crescenti di estrogeni Estrogeni Progesterone Estrogeni Progesterone ed estrogeni E Ciclo mestruale Endometrio 5 10 14 15 20 25 28 Giorni Mestruazione apparato riproduttore

5) Il picco di LH induce ovulazione e formazione del corpo luteo 4) Poco prima l’ovulazione gli alti livelli di estrogeni esercitano un feed back positivo sull’ipotalamo, che induce l’ipofisi a produrre grandi quantità di FSH e LH A Controllo ipotalamico Inibito dalla combinazione di estrogeni e progesterone; stimolato da alti livelli emetici di estrogeni Ipotalamo Ormone di rilascio Adenoipofisi 1 FSH LH B Ormoni ipofisari nel sangue 4 Il picco di LH induce l’ovulazione e la formazione del corpo luteo 6 LH FSH 5) Il picco di LH induce ovulazione e formazione del corpo luteo 2 FSH LH C Ciclo ovarico 5 Corpo luteo Follicolo in crescita Degenerazione del corpo luteo Follicolo maturo Ovulazione 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 Fase pre-ovulatoria Fase post-ovulatoria Estrogeni Progesterone ed estrogeni D Ormoni ovarici nel sangue 3 Estrogeni Progesterone Estrogeni Progesterone ed estrogeni E Ciclo mestruale Endometrio 5 10 14 15 20 25 28 Giorni Mestruazione apparato riproduttore

7) I livelli crescenti di estrogeni e progesterone fanno ispessire e mantengono l’endometrio Controllo ipotalamico Inibito dalla combinazione di estrogeni e progesterone; stimolato da alti livelli emetici di estrogeni Ipotalamo Ormone di rilascio Adenoipofisi 1 FSH LH B Ormoni ipofisari nel sangue 4 Il picco di LH induce l’ovulazione e la formazione del corpo luteo 8) Se non vi è stata fecondazione, il corpo luteo degenera, facendo calare i livelli di estrogeni e progesterone 6 LH FSH 2 FSH LH C Ciclo ovarico 5 Corpo luteo Follicolo in crescita Degenerazione del corpo luteo Follicolo maturo Ovulazione Fase pre-ovulatoria Fase post-ovulatoria Il crollo di progesterone ed estrogeni fa sfaldare l’endometrio e da via libera all’ipotalamo per riprendere la produzione di FSH e LH, avviando un nuovo ciclo Estrogeni Progesterone ed estrogeni D Ormoni ovarici nel sangue 3 7 Estrogeni 8 Progesterone Estrogeni Progesterone ed estrogeni E Ciclo mestruale Endometrio 5 10 14 15 20 25 28 Giorni Mestruazione apparato riproduttore

In caso di fecondazione la placenta dell’embrione produce un ormone, la gonadotropina corionica, che stimola il corpo luteo a continuare a produrre estrogeni e progesterone. Molti test di gravidanza sono basati proprio sulla rilevazione di questo ormone nel sangue materno. 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. apparato riproduttore

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 l’ovulazione l’oocita va nell’ovidotto, ove, non possedendo movimenti propri, viene spinto in avanti dai movimenti peristaltici delle pareti muscolari e dal battito ritmico dell’ epitelio ciliato. Il cammino nell’ovidotto, dura circa tre giorni e per lo stesso periodo l’oocita non fecondato resta vitale; la sua capacità di essere fecondato dura però solo un giorno e mezzo. apparato riproduttore

La fecondazione avviene nell'ovidotto. Nel periodo dell'ovulazione la vagina aumenta la produzione di muco, per favorire il cammino degli spermatozoi su per l’utero, fino all'ovidotto. Nella eiaculazione si liberano circa 300-400 milioni di spermatozoi di cui molte centinaia di migliaia viaggiano verso l'ovidotto, muovendosi col battito della coda. 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 apparato riproduttore

Quando questa si è completata, producendo 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 dell’oocita 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 Figura 22.9A apparato riproduttore

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. Zigote 2 cellule 4 cellule 8 cellule Molte cellule (sfera piena) Blastula (sfera cava) Blastocele 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 o blastocisti La gastrulazione, seconda fase dello sviluppo, aumenta il numero delle cellule embrionali e le organizza in tre strati distinti apparato riproduttore

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 4 apparato riproduttore

Lo sviluppo umano La gravidanza (o gestazione) consiste nello sviluppo di un nuovo individuo nell’utero materno Inizia la segmentazione Fecondazione Ovidotto Oocita secondario Ovulazione Ovaia Blastocisti (impiantata) Endometrio Utero La gravidanza inizia nell’ovidotto con la fecondazione, ove si avvia anche la segmentazione L‘embrione, divenuto nel frattempo blastocisti, prosegue il cammino verso l'utero, ove alla fine si anniderà nell'endometrio all’interno dell'endometrio apparato riproduttore

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

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. Cavità amniotica Amnios Cellule del mesoderma Corion Sacco vitellino Allantoide Sacco vitellino Villi coriali Embrione: Ectoderma Mesoderma Endoderma 9 giorni dal concepimento 16 giorni dal concepimento Figure 27.16D, E apparato riproduttore

Il ruolo delle membrane 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 31 giorni dal concepimento Figura 22.16F apparato riproduttore

L’allantoide forma parte del cordone ombelicale. 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. apparato riproduttore

Il ruolo della placenta 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. apparato riproduttore

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

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 che va dalla ventiquattresima settimana fino alla nascita) è contraddistinto da una rapida crescita. Figura 22.17E apparato riproduttore

Il travaglio è indotto da alcuni ormoni. La nascita del bambino avviene in seguito a una serie di contrazioni forti e ritmiche dell’utero, che costituisce il travaglio. Estrogeni Ossitocina Il travaglio è indotto da alcuni ormoni. Dalle ovaie Dal feto e dall’ipofisi Stimolano i recettori uterini per l’ossitocina Gli estrogeni rendono l’utero più sensibile all’ ossitocina, che (insieme alle prostaglandine) provoca le contrazioni. Stimola le contrazioni dell’utero Feedback positivo Stimola la placenta a produrre Prostaglandine Fanno aumentare le contrazioni uterine apparato riproduttore

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

Principali malattie a trasmissione sessuale Principali malattie a trasmissione sessuale Alcune (come l’AIDS e l’herpes genitale) non sono curabili; altre possono essere curate, specie se diagnosticate precocemente apparato riproduttore

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

Alcuni dispositivi anticoncezionali: Alcuni dispositivi anticoncezionali: Cerotto Diaframma Spermicida Profilattico Pillola Figura 22.8 apparato riproduttore

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 apparato riproduttore

Figura 22.17C apparato riproduttore