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riproduzione asessuale Un solo organismo genitore dà origine a nuovi individui senza l'intervento né di uova né di apparato riproduttore. E' molto frequente nei vegetali (talea). Tra gli animali la ritroviamo tra gli organismi acquatici come Cnidari (coralli, meduse, anemoni), Spugne, Tunicati, vermi Policheti e Planarie. E' invece la forma di riproduzione predominante nei Protozoi. Può avvenire per scissione, sporulazione, gemmazione o frammentazione.
riproduzione per scissione Scissione, tipica degli organismi unicellulari: l’individuo si divide in due figli identici all'originale (cloni).
riprod. per sporulazione Sporulazione, tipica di alcuni protozoi parassiti (Sporozoi): a numerose divisioni nucleari (meiotiche in sporogonia, mitotiche in schizogonia) segue la divisione del citoplasma. Vengono generati numerosi individui e non solo 2 come nella scissione. Plasmodium attacca globulo rosso
riprod. per gemmazione Gemmazione, consiste nella produzione da parte di un organismo genitore di nuovi individui mediante formazione di gemme. Se i figli restano attaccati all'organismo che li ha prodotti, allora si genererà una colonia (ad es. i polipi corallini). hydra lievito
riprod. per frammentazione Frammentazione, si verifica quando la parte distaccata di un organismo pluricellulare rigenera in un animale completo (es. planaria).
riproduzione sessuata Si verifica mediante la fusione di due cellule, dette gameti, mediante il processo di fecondazione. Queste cellule, nelle specie con patrimonio genetico diploide 2n (in cui vi sono due copie di ciascun gene), sono aploidi e derivano da un processo di meiosi. Il corredo genetico diploide viene ripristinato nel nuovo individuo.
gametogenesi 1° divisione meiotica 2° div meiot
mitosi tubulina actina cariocinèsi: divisione mitotica del nucleo. Microtubuli (tubulina) formano il fuso mitotico citodieresi (citocinèsi): divisione della cellula. Microfilamenti (actina) formano un anello contrattile
step della fecondazione 1. contatto + riconoscimento tra i gameti 2. ingresso spermatozoo (monospermia) 3. fusione dei materiali genetici 4. attivazione del metabolismo dell’uovo (sviluppo embrionale)
gameti cumulo ooforo spermatozoo oocita
gameti riccio di mare
spermatozoo Solo negli ultimi 125 anni viene riconosciuto allo spermatozoo il suo ruolo nella fecondazione. Circa 1680 > van Leeuwenhoek vede gli spermatozoi (1678). Li pensa dapprima parassiti, quindi cerca, non trovandolo, l’embrione preformato (1685) 1694 > Niklaas Hartsoeker disegna l’homunculus 2° metà ‘700> Spallanzani filtra lo sperma di rospo 1824 > secondo Prevost e Dumas gli spermatozoi sono gli agenti fecondanti
spermatozoo <proacrosina/GFP DNA> mitocondri> <tubulina
spermatozoo ASSONEMA: formato da microtubuli che originano dal centriolo 2 microtubuli completi centrali 9 coppie di cui uno solo è completo (13 protofilamenti contro gli 11 del “non-completo”) Dineina: idrolisi ATP (sindrome Kartagener)
uovo • Accumula materiale: • Proteine (vitello) • Ribosomi e tRNA • mRNA • Fattori morfogenetici (es. macho-1 nei tunicati) • Sostanze di protezione (es. fotoliasi, aminoacidi micosporina-simili)
attività genica oociti L’oocito in accrescimento ha necessità di trascrivere tutti quei geni necessari al proprio metabolismo, alla propria maturazione (es. proteine ZP), o allo sviluppo dell’embrione durante le prime fasi, quando il genoma zigotico è ancora inattivo. Oocito di topo in diplotene
attività genica oociti DNA RNA (oociti anfibio) arancio acridina in situ diplotene (meiosi) I. Cromosomi a spazzola
Esterno alla membrana plasmatica • Natura glicoproteica • Implicato riconoscimento tra gameti • Membrana Vitellina negli invertebr., Zona Pellucida nei mammiferi membrana plasmatica l’involucro dell’uovo uovo di riccio di mare (SEM, microscopio a scansione) membrana vitellina oocita
gametogenesi 1° divisione meiotica 2° div meiot
In base alla loro origine gli involucri si distinguono in: • Involucri primari > prodotti dall’oocita (zona pellucida, corion). • Involucri secondari > prodotti dalle cellule follicolari (corion insetti). • Involucri terziari > prodotti dalle vie genitali femminili (albume e guscio). • Involucri accessori. classificazione involucri dell’uovo
la chemotassi (attrazione) e l’attivazione dello spermatozoo in riccio di mare sono specie-specifiche • Resact dall’egg jelly di riccio di mare Arbacia punctulata. Attrae ed attiva gli spermatozoi chemotaxis • time 0s 20s 40s 90s
Resact chemotaxis membrana plasmatica citoplasma attività guanilico ciclasica
reazione acrosomiale 1 la reaz acrosomiale viene innescata dall’aumento della [Ca++] intracellulare (similmente a quanto avviene nel rilascio sinaptico dei neurotrasmettitori) a seguito del legame tra uno zucchero complesso dello strato gelatinoso (jelly layer) e il recetore specifico. la bindina, esposta sul processo acrosomiale, viene legata in modo specie-specifico dall’uovo di riccio di mare
reazione acrosomiale 2 lo spermatozoo attraversa il cumulo ooforo e contatta la zona pellucida interazione spermatozoo+zona pellucida reazione acrosomiale>apertura nella zp fusione membrane gameti
La membrana plasmatica del riccio di mare mantiene una ddp di 70mV grazie alle [Na+] e [K+]. Tale ddp consente allo spermatozoo di interagire con la membrana stessa. Pochi istanti dopo l’avvenuta reaz acrosomiale si verifica l’ingresso di ioni Na+ che portano il ddp da -70 a +20mV. Tale situazione impedisce il legame di altri spermatozoi. Trattasi però di fenomeno transiente (1 min. circa). Tutto ciò sembra non avvenire nei mammiferi ddp=-70mV blocco (fast) della polispermia [Na+] [Na+] [K+] [K+] OUT(+) IN(-)
