Les 23 Voortplantingsstelsel PDF

Het voortplantingsstelsel Hoofdstuk 51 in handboek  Overzicht 1. Types voortplanting bij dieren 2. Bevruchting bij vertebraten 3. Mannelijk voortplantingsstelsel 4. Vrouwelijk voortplantingsstelsel 5. Regulatie vruchtbaarheid 2...

Het voortplantingsstelsel Hoofdstuk 51 in handboek  Overzicht 1. Types voortplanting bij dieren 2. Bevruchting bij vertebraten 3. Mannelijk voortplantingsstelsel 4. Vrouwelijk voortplantingsstelsel 5. Regulatie vruchtbaarheid 2  1. Types voortplanting bij dieren Ongeslachtelijke voortplanting – Genetisch identieke cellen worden geproduceerd uit de ouder door mitose. Eéncelligen planten zich voort via splijting. Cnidaria kunnen zich voortplanten via knopvorming. Fragmentatie kan ook voorkomen (bv. Echinodermata, platwormen, annelida, …). 3 Types voortplanting bij dieren 4  Types voortplanting bij dieren Bij de meeste dieren komt geslachtelijke voortplanting voor: – Haploïde gameten (zaad- en eicellen) worden gevormd via meiose. – Gameten versmelten met elkaar (bevruchting) om een diploïde zygote te vormen. – Deze zygote ontwikkelt via mitose tot een nieuw multicellulair organisme. 5  Types voortplanting bij dieren Parthenogenese bv. bijen – Een nieuw individu ontwikkelt uit een onbevruchte eicel. – Obligate of facultatieve parthenogenese – Komt voor bij soorten van de meeste phyla. – Voorbeeld: (obligate) parthenogenese bij sociale insecten Vrouwtjes: diploïd (uit bevruchte eicel) Mannetjes: haploïd (uit onbevruchte eicel) 6 Types voortplanting bij dieren Formica rufa (rode bosmier) Apis mellifera (honingbij): Links: werkster; midden: dar; rechts: koningin  Types voortplanting bij dieren Hermafroditisme – Eén individu heeft zowel testes als ovaria. – Kan sequentieel zijn (geslachtsverandering). Protogynie: “eerst vrouw” Protandrie: “eerst man” 8  Types voortplanting bij dieren Voorbeeld: protogynie bij lipvissen (Thalassoma bifasciatum) − Populatie bestaat uit vrouwtjes, dominante en juveniele mannetjes. − Vrouwtjes kunnen permanent veranderen in dominante mannetjes. 9  Types voortplanting bij dieren Voorbeeld: protandrie bij anemoonvissen – Hebben een strikte hierarchie. – Een dominant vrouwtje plant zich voort met een reproductief mannetje (2de op sociale ladder). – Als het vrouwtje verdwijnt, wordt het reproductief mannetje een nieuw vrouwtje en schuiven alle andere mannetjes op in de hiërarchie. 10  Types voortplanting bij dieren Geslachtsbepaling – Temperatuursafhankelijk: bij vele vissen en reptielen – Genetisch: verschil in type of aantal allosomen XX, XY : vrouwtjes zijn homogametisch (bv. zoogdieren) ZZ, ZW : mannetjes zijn homogametisch (bv. vogels) XX, XO : ongepaard allosoom bepaald het geslacht (bv. veel insecten) 11  Geslachtsbepaling Sperma Eicel Eicel Sperma Geslachtsbepaling bij mensen X X X Y – Na dag 40 in de Zygote Zygote ontwikkeling zal het SRY XX XY gen op het Y chromosoom Gonaden Geen SRY SRY de gonaden omzetten in zonder geslacht Ovaria Testes testes. – Testosteron stimuleert de mannelijke ontwikkeling. Folikels ontwikkelen niet Tubuli seminiferi en Leydigcellen ontwikkelen in tot de derde het vroege trimester embryo. 12  2. Bevruchting bij vertebraten Geëvolueerd in de oceaan. Meeste waterdieren gebruiken externe bevruchting. – Eitjes en zaadcellen worden geloosd in het water, waar ze elkaar tegenkomen. Kraakbeenvissen gebruiken interne bevruchting. Terrestrische vertebraten gebruiken interne bevruchting. – Zaadcellen worden in het vrouwelijke voortplantingskanaal gebracht. 13  Bevruchting bij vertebraten Interne bevruchting heeft geleid tot 3 ontwikkelingsstrategiëen. 1. Ovipariteit (eierleggend): bevruchte eitjes worden uit het lichaam van de moeder gelegd om te ontwikkelen. 2. Ovovivipariteit (eierlevendbarend): bevruchte eitjes worden in het lichaam van de moeder gehouden en ontwikkelen dankzij de dooier van het ei als voedselbron. 3. Vivipariteit (levendbarend): bevruchte eitjes krijgen voedsel rechtstreeks uit het bloed van de moeder. 14  Bevruchting bij vertebraten Fish Amphibians Squamates Rhynocephalia Birds Crocodilians Monotremes Marsupials Placental mammals >100 times Once > 40 5 times > 15 2 times Once internal fertilization live birth Evolutie van interne bevruchting en vivipariteit bij vertebraten. 15  Bevruchting bij vertebraten Vissen – Meeste beenvissen: externe bevruchting Duizenden eitjes worden bevrucht, slechts enkelen ontwikkelen volledig. – Meeste kraakbeenvissen: interne bevruchting via pterygopoden (Ovo)vivipare ontwikkeling Slechts klein aantal geboortes van goed ontwikkelde nakomelingen Bevruchting bij vertebraten Voorbeeld: De citroenhaai is een vivipare vis. 17  Bevruchting bij vertebraten Amfibieën – Meestal externe bevruchting – Eitjes ontwikkelen meestal in het water. – Enkele unieke strategiëen gekend. 18  a b a) Mannetje draagt kikkervisjes op zijn rug (pijlgifkikkers). b) Kikkervisjes ontwikkelen in broedzakjes op de rug van de moeder (Pipa pipa). 19  a b a) Vrouwtje draagt eitjes onderhuids op haar rug (buidelkikkers). b) Mannetje houdt de ontwikkelende kikkervisjes in zijn mond (neuskikkers of bekbroeders). 20  Bevruchting bij vertebraten Reptielen – Interne bevruchting – Amniotisch ei Extra-embryonische membranen Adaptatie aan leven op het land – Leerachtige schaal – Meeste reptielen zijn ovipaar, doen niet aan broedzorg. – Sommige reptielen zijn ovovivipaar, andere vivipaar. 21  Bevruchting bij vertebraten Vogels – Interne bevruchting – Amniotische eieren als adaptatie voor leven op het land. – Harde kalkschaal – Vogels zijn endotherm en moeten eieren incuberen om ze warm te houden (broedzorg). 22  Bevruchting bij vertebraten Zoogdieren: – Interne bevruchting – Reproductieve cyclus: periodische vrijzetting van rijpe eicellen zijn de 2 (ovulatie) mogelijkheden – Oestrale cyclus: vrouwtjes enkel in oestrus (seksueel receptief) rond de tijd van de ovulatie. – Menstruele cyclus bij primaten: vrouwtjes zijn altijd in oestrus en bloeden tijdens het verwijderen van de bedekking van de uterus (menstruatie). 23  Bevruchting bij vertebraten Zoogdieren – Monotremata zijn ovipaar: leggen eieren. – Marsupialia zijn vivipaar: baren onvolledig ontwikkelde foetussen die verder in de buidel ontwikkelen. – Placentalia zijn vivipaar: Jongen blijven in de uterus voor een lange periode en worden gevoed via de placenta. 24  Voortplanting bij zoogdieren a. b. c. 25 3. Mannelijk voortplantingsstelsel Testes of teelballen – Tubuli seminiferi of zaadbuisjes Plaats waar spermatozoa worden geproduceerd. – Leydigcellen produceren testosteron. Start na week 9 in de ontwikkeling. Zorgt voor de omzetting van de externe genitalia tot de penis en het scrotum. 26  Mannelijk voortplantingsstelsel Voor de geboorte zakken de testes in het scrotum. – Lagere temperatuur nodig voor ontwikkeling van de spermacellen. 27  Mannelijk voortplantingsstelsel Gametogenese in de testes: – Spermatogonium (kiemcel) deelt mitotisch tot 2 diploïde cellen Eén cel deelt verder meiotisch (primaire spermatocyt). De andere cel blijft een spermatogonium. – Primaire spermatocyt ondergaat meiose I en vormt 2 haploïde secundaire spermatocyten. 28  Mannelijk voortplantingsstelsel Gametogenese in de testes: – Elke secundaire spermatocyt deelt meiotisch tot 2 spermatiden Resulteert in 4 haploïde spermatiden – Spermatiden worden gemodificeerd tot mature spermatozoa (= spermatogenese) 29  Kiemcel (diploïd) Vas deferens Epididymis Primaire spermatocyt Sertolicel MEIOSE I (diploïd) Tubuli seminiferi Secundaire spermatocyt MEIOSE II MEIOSE II (haploïd) Testis Spermatiden (haploïd) Spermatozoa Testes, gametogenese en spermatogenese 30  Mannelijk voortplantingsstelsel Tubuli seminiferi bevatten ondersteunende cellen: – Leydigcellen Liggen tussen tubuli seminiferi en produceren testosteron. Worden gestimuleerd door LH. – Cellen van Sertoli Voeden en ondersteunen spermatogonia en helpen bij spermatogenese. Worden gestimuleerd door testosteron en FSH. Produceren o.a. inhibine dat FSH-secretie door hypofyse reguleert (negatieve feedback). 32 Sertoli cell Leydig cell 33  Mannelijk voortplantingsstelsel Structuur van spermatozoa – Kop: bevat de nucleus. Acrosoom aan anterieure zijde, bevat enzymen die helpen bij het binnendringen van de eicel. – Lichaam: bevat veel mitochondriën en een centriool als basaal lichaam voor het flagel. Veel energie nodig voor voortbeweging – Staart: flagel uit microtubuli voor de voortbeweging. 34  Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc. Permission required for reproduction or display. Menselijke zaadcellen © David M.Phillips/Photo Researchers, Inc. 20,000× Nucleus Centriool Acrosoom Mitochondriën Kop Lichaam Flagel (staart) 35  Mannelijk voortplantingsstelsel Spermacellen worden na de spermatogenese naar de epididymis (bijbal) gebracht voor stockage en maturatie. Vas deferens verbindt de bijbal met de ductus ejaculatorius. Deze komt uit in de urethra (urinebuis). Vas deferens Epididymis Tubuli seminiferi Testis 36  Mannelijk voortplantingsstelsel Sperma: complex, basisch mengsel van vloeistoffen en spermatozoa. – Vesicula seminalis Maakt een fructoserijke vloeistof aan. Ook prostaglandines om immuunrespons van de vrouw te onderdrukken. – Prostaatklier Maakt een melkachtige vloeistof aan, rijk aan zink. – Klier van Cowper precum Neutraliseert sporen van urine in de urethra voor ejaculatie. 37  Ureter Urineblaas Vas deferens Vesicula Prostaat- seminalis klier Penis Ductus ejaculatorius Urethra Klier van Cowper Epididymis Testis Scrotum 38  Mannelijk voortplantingsstelsel Penis – Bestaat uit zwellichamen die vullen met bloed tijdens Dorsale aders de erectie. Arterie Corpora Diepe Twee corpora cavernosa cavernosa Urethra arterie Corpus spongiosum (dorsaal) Eén corpus spongiosum (ventraal) 39  Mannelijk voortplantingsstelsel Erectie: − Parasympathische zenuwen zetten NO vrij dat dilatatie van de arteria veroorzaakt. − Zwelling blokkeert venes zodat het bloed niet weg kan. Ejaculatie: 2-5 mL sperma met ca. 300 miljoen spermacellen. − Hoge aantallen zijn nodig (< 20 miljoen = steriel). 40  Mannelijk voortplantingsstelsel Hormonale regulatie – GnRH van de hypothalamus stimuleert de hypofyse om FSH en LH vrij te zetten. – LH stimuleert de Leydigcellen om testosteron te secreteren. – FSH en testosteron stimuleren de cellen van Sertol, waardoor de gametogenese en spermatogenese worden gestimuleerd. – Negatieve feedback via inhibine en testosteron. 41  Hypothalamus Inhibitie Inhibitie (–) (–) GnRH (+) Inhibitie Inhibitie (–) (–) Adenohypofyse LH FSH Testosteron Inhibine (+) (+) Leydig Sertoli cellen cellen Onderhoudt secundaire geslachtskenmerken (+) (+) Spermatogenese Testis 42 43 4. Vrouwelijk voortplantingsstelsel Ovaria ontwikkelen trager dan de testes. Vrouwelijk embryo ontwikkelt een clitoris en schaamlippen als er geen testosteron wordt aangemaakt. – Homologe structuren van de penis en scrotum. Ovaria bevatten ovariële follikels. – Elke follikel bevat een potentiële eicel (primaire oöcyt) en kleinere granulosacellen. 44  Vrouwelijk voortplantingsstelsel Opbouw van het vrouwelijk voortplantingsstelsel: – Ovaria – Oviducten of eileiders – Uterus of baarmoeder – Cervix of baarmoederhals – Vagina: initieel bedekt door maagdenvlies – Klieren van Bartholin: secreteren vloeistof (homoloog aan klieren van Cowper) – Externe genitalia kunnen ook sterk doorbloed worden. 45  Oviduct Ovarium Uterus Urineblaas Cervix Urethra Rectum Clitoris Vagina Schaamlippen Vrouwelijk voortplantingsstelsel 46  Vrouwelijk voortplantingsstelsel Bij de geboorte bevatten de ovaria ca. 1 miljoen follikels – Elk bevat een primaire oöcyt in rust tijdens de profase van meiose I, omgeven door granulosacellen. Vanaf de puberteit zullen de granulosacellen oestrogenen (oestradiol) secreteren: – Start de eerste menstruele cyclus (menarche) – Stimuleert de secundaire geslachtskenmerken Menstruele cyclus bij mensen duurt ongeveer 1 maand – Opgedeeld in folliculaire fase, ovulatie en luteale fase 47  Vrouwelijk voortplantingsstelsel Menstruele cyclus: Folliculaire fase 1. Verschillende follikels worden aangezet tot rijping door FSH. 2. Eén follikel bereikt maturiteit als tertiaire of Graafse follikel. 3. Stijging in oestradiol doet het endometrium in de baarmoeder toenemen (proliferatieve fase). 4. Primaire oöcyt vervolledigt meiose I. Vormt één grote secundaire oöcyt en één klein polair lichaampje. 48 49  Vrouwelijk voortplantingsstelsel Menstruele cylcus: Folliculaire fase 5. Secundaire oöcyt begint meiose II maar stopt ontwikkeling in metafase II. Ontwikkeling wordt enkel hervat na een bevruchting. Antrum Secundaire oocyt Granulosa cellen 50  Vrouwelijk voortplantingsstelsel Menstruele cyclus: Ovulatie 1. Oestradiolpiek stimuleert LH secretie door de hypofyse. 2. LH piek zorgt dat de Graafse follikel barst. Secundaire oöcyt komt in het oviduct terecht. Wanneer de oöcyt niet wordt bevrucht, atrofieert ze. 3. Na bevruchting vervolledigt de oöcyt meiose II. Resulteert in een rijp eitje en tweede poollichaampje. 4. Zygote ontstaat na fusie van de kern van eicel en zaadcel. 51 Embryonale ontwikkeling kiemcel (diploïd) Primaire oöcyt (diploïd) Stopt bij profase I MEIOSE I Ovulatie Secondaire 1ste oöcyt pool- (haploïd) lichaampje Stopt bij metafase II Bevruchting MEIOSE II MEIOSE II Ovum (haploïd) 2de poollichaampje 52 53 Oviduct Bevruchting en meiose II secundaire oöcyt Mature follikel met secundaire oöcyt Corpus luteum Secundaire follikel Primaire follikel (primaire oöcyt) Klieving 54  Vrouwelijk voortplantingsstelsel Menstruele cylcus: Luteale fase 1. LH piek transformeert de Graafse follikel tot een corpus luteum (geel lichaam). 2. Corpus luteum secreteert oestradiol en progesteron. 3. Dit oefent een negatieve feedback uit op de vrijgave van FSH en LH ter hoogte van de hypofyse. Zorgt dat andere follikels stoppen met groeien. 55  Vrouwelijk voortplantingsstelsel Menstruele cyclus: Luteale fase 4. Oestradiol en progesteron zorgen er ook voor dat het endometrium meer doorbloed wordt en groeit. Secretorische fase van het endometrium Bereidt de uterus voor op embryo-implantatie. 56  Vrouwelijk voortplantingsstelsel Menstruele cyclus: Luteale fase 5. Zonder bevruchting atrofieert het corpus luteum door de daling in LH (negatieve feedback oestradiol en progesteron). 6. Daardoor daalt de oestradiol- en progesteronconcentratie drastisch, waardoor het endometrium wordt afgeworpen. Menstruele fase van het endometrium 57  Vrouwelijk voortplantingsstelsel Zwangerschap – Als de oöcyt wordt bevrucht, zal het corpus luteum worden onderhouden door humaan choriogonadotropine (hCG). – hCG wordt aangemaakt door embryonale cellen die later de placenta vormen en is quasi identiek aan LH. – Corpus luteum houdt oestradiol- en progesteronniveaus hoog en voorkomt menstruatie tot de placenta de productie overneemt. 58  Vrouwelijk voortplantingsstelsel Omdat hCG afkomstig is van het embryo, wordt de detectie van dit hormoon gebruikt in zwangerschapstesten. 59  Follicular Maturation Follicle recruitment Primary Secondary Tertiary follicles follicle follicle Cycle Cycle Cycle Cycle Cycle Cycle Cycle Cycle Cycle Cycle Ovarian cycle Ovarian events Hormone levels LH FSH Corpus luteum Luteal regression Hypothalamus Inhibition Inhibition ( – ) GnRH ( – ) Dominant follicle Graafian follicle 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 25 27 28 Follicular phase Ovulation Luteal phase (–) (–) Uterine cycle (+) Hormone levels Estradiol Inhibition Inhibition Progesterone (–) (–) Anterior- pituitary FSH LH gland Endometrium (+) (+) (–) (–) Ovary 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 25 27 28 Menstruation Proliferation Ovulation Secretory Menstruation Days Estradiol Progesterone 60  Cilia Bevruchting Meiose II Fimbriae Ovulatie Uterus Eerste mitose Corpus luteum Oviduct Ontwikkelende follikels Celdeling Blastocyst Morula Implantatie 61  Vrouwelijk voortplantingsstelsel Menstruatie is afwezig in zoogdieren met een oestrale cyclus. – Endometrium wordt cyclisch verwijderd zonder bloeding. – Oestrale cyclus is onderverdeeld in 4 fases: Pro-oestrus, oestrus, met-oestrus, en di-oestrus. Komt overeen met proliferatiefase, ovulatie, secretorische fase en menstruele fase. 62  Vrouwelijk voortplantingsstelsel Zoogdieren hebben verschillende types reproductiekanalen. Oviduct Ovary Uterus Uterus Ovary Uterine Oviduct horns Ovary Lateral Lateral vagina vagina Oviduct Oviduct Pseudo- vaginal Cervix birth canal Vagina Cervix Vagina Vagina a. b. c. Uterus simplex Uterus bicornis Uterus duplex Mens, primaten Kat, hond, koe,... Rat, konijn, muis,... 63  Vruchtbaarheidsregulatie Uniek voor mensen Contraceptie: methoden die voor de innesteling van het eitje in de baarmoeder werkzaam zijn. – Onthouding: veiligst – Spermablokkage: condoom, pessarium, cervixkap – Spermadoding: minst betrouwbaar – Preventie van innesteling eitje: bv. spiraaltjes – Preventie van ovulatie: bv. de pil 64  Vruchtbaarheidsregulatie Werking van de pil – Bevat analogen van progesteron (en soms oestrogenen). – Voorkomt de ontwikkeling van follikels door negatieve feedback van progesteron op vrijzetting van LH en FSH in de hypofyse. – Kan onderhuids geïmplanteerd worden. Efficiëntst, maar nevenwerkingen – Morning-after pill bevat hoge concentraties oestrogenen. 65 66  Vruchtbaarheidsregulatie Sterilisatie – Vasectomie bij mannen – Tubectomie bij vrouwen Vas deferens cut and tied (within spermatic cord) Fallopian tube cut and tied Uterus Ovary Scrotum Penis a. b. 67  Onvruchtbaarheid Het niet kunnen verwekken van kinderen na 1 jaar contraceptie- vrije geslachtsgemeenschap. Vrouwelijke onvruchtbaarheid kan veel verschillende oorzaken hebben. – Eileiderontsteking (bv. door Chlamydia): Verlittekening kan steriliteit veroorzaken, blokkeert doorgang van eitjes. – Endometriose: Endometriumcellen bevinden zich buiten de baarmoeder. – Prematuur ovarieel falen (POF): Premature menopauze voor 40 jaar. – Verstoorde hormoonbalans: Ettelijke oorzaken 68  Onvruchtbaarheid Mannelijke onvruchtbaarheid – Door verminderde hoeveelheid, leefbaarheid of beweeglijkheid van de spermacellen. – Infectie – Verstoorde hormoonbalans – Auto-immuniteit tegen eigen sperma – Schade aan vas deferens of tubuli seminiferi 69  Onvruchtbaarheid Hormoonbehandeling: Hoge dosis van FSH en LH – Bv. Clomiphene: inhibitor van de oestrogeenreceptor – Bv. Injectie van FSH en LH Geassisteerde reproductieve technologie (ART) – Artificiële inseminatie – Gametic intrafallopian transfer (GIFT): Eitje en sperma worden kunstmatig in het oviduct gebracht. – In vitro fertilizatie (IVF): Bevruchting buiten het lichaam. – Intracytoplasmic sperm injection (ICSI): Injectie van spermacel in eitje. 70