Biologie I 13. přednáška Rozmnožování živočichů
Rozmnožování v živočišné říši 13/2
Rozmnožování v živočišné říši Nepohlavní (asexuální) nový jedinec shodný s genotypem 1 rodiče (klony) Pohlavní (sexuální) splynutí haploidních gamet diploidní rekombinovaný potomek 13/3
Nepohlavní rozmnožování Pučení a dělení bezobratlí - žahavci, pláštěnci s oddělením jedinců / bez oddělení (kolonie) Fragmentace houby, žahavci, mnohoštětinatci, pláštěnci štěpení těla na díly a regenerace všech částí v kompletního dospělce Výhody: rychlé množení a osídlení niky netřeba hledat partnera (zejména přisedlí živočichové) genotyp beze změny určitá výhoda ve stabilním prostředí, kde se selektoval úspěšný genotyp 13/4
Nepohlavní rozmnožování Parthenogeneze Vývoj jedince z neoplozeného vajíčka Haploidní partenogeneze vajíčko projde plnohodnotnou meiózou např. trubci [1n] Diploidní partenogeneze vajíčko neprochází meiózou např. mšice [2n] za příznivých podmínek Komplexnější partenogeneze u obratlovců některá paryby a ryby, obojživelnící, ještěrky Případ ještěrky Cnemidophorus uniparens pouze samičky pro rozmnožování vyžadují pohlavní stimuly (napodobují chování samečků / samiček) a role si mění podle hladiny estrogenu 13/5
Pohlavní rozmnožování Hermafroditismus řešení pro přisedlé nebo separované jedince jedinec disponuje samčími i samičími orgány samooplození kopulace výměna a gamet oběma směry dvojnásobek potomstva 13/6
Pohlavní rozmnožování Následný hermafroditismus změna pohlaví během života jedince jednou za život: Protogynní rodí se samice největší jedinci přeměna na samce např. harémy korálových rybek Protandrynní změna ze samce v samici velcí jedinci přeměna na samice velká samice = více vajíček např. ústřice / přisedlí vícekrát za život jedinec má samčí i samičí pohlavní orgány chování se mění podle 13/7
Pohlavní rozmnožování Určení pohlaví jedince podle vnějších podmínek závislost na teplotě závislost na délce dne závislost na sociálním postavení geneticky chromozomy X a Y savci a ptáci Biology 11ed (Raven, Johnson, Mason, Losos, Singer, McGraw-Hill, 2011, ISBN 978-1-259-18813-8) 13/8
Pohlavní rozmnožování setkání spermie a vajíčka Živočichové s vnějším oplozením vlhké prostředí (brání vysoušení gamet) správné načasování sexuální chování (vokalizace, svatební rituály, feromony) obrovské počty zygot přeživších potomků zůstane jen málo Živočichové s vnitřním oplozením kooperativní chování kompatibilní kopulační orgány relativně malé počty zygot obvykle větší rodičovská ochrana - Amniotická vajíčka (ptáci, plazi) - Vačnatci (vývoj plodu v děloze a vaku) - Placentálové (vývoj plodu v děloze) Biology 11ed (Raven, Johnson, Mason, Losos, Singer, McGraw-Hill, 2011, ISBN 978-1-259-18813-8 13/9
Pohlavní rozmnožování gonády orgány produkující gamety od ploštěnců a dále výjimka například mnohoštětinatí červi gamety tvořeny z nediferencovaných buněk výstelky coelomu například reprodukční anatomie hmyzu (oddělená pohlaví; zde včela) Biology 11ed (Raven, Johnson, Mason, Losos, Singer, McGraw-Hill, 2011, ISBN 978-1-259-18813-8) 13/10
Pohlavní rozmnožování spermatogeneze Color Atlas of Cytology, Histology, and Microscopic Anatomy 4ed (Kuehnel W, Thieme, 2003, ISBN 1-58890-175-0) 13/11
Pohlavní rozmnožování spermatogeneze hormonální regulace Hormony: GnRH = hormon stimulující uvolňování gonadotropinů FSH = hormon stimulující folikuly (gonadotropin) LH = luteizační hormon (gonadotropin) 13/12
Pohlavní rozmnožování oogeneze po oplození roli LH ve stimulaci žlutého tělíska přebírá choriogonadropin plodu 13/13
oplození vajíčka Biology 11ed (Raven, Johnson, Mason, Losos, Singer, McGraw-Hill, 2011, ISBN 978-1-259-18813-8).pd Campbell biology 10ed (Reece JB, Urry LA, Cain ML, Wasserman SA, Minorsky PV, Jackson RB, earson Education, 2014, ISBN 978-0-321-77565-8) 13/14
oplození vajíčka savci navíc vajíčko obaleno folikulárním buňkami (corona radiata) Campbell biology 10ed (Reece JB, Urry LA, Cain ML, Wasserman SA, Minorsky PV, Jackson RB, earson Education, 2014, ISBN 978-0-321-77565-8) 13/15
obrana proti polyspermii Po proniknutí spermie se mění membránový potenciál na membráně vajíčka jako součást akrosomální reakce (otevření iontových kanálů, cca 1 až 3 s) Kortikální reakce uvolnění Ca 2+ z endoplasmatického retikula vajíčka kortikální zrna (váčky s enzymy a mukopolysacharidy) fúzují s plasmatickou membránou fertilizační obal: mukopolysacharidy tvoří osmotický gradient = botnání = oddálení vitelinní vrstvy = bariéra uvolňování Ca 2+ po fúzi spermie a vajíčka ježovky (mikrofotografie z flurescenčního mikroskopie; Ca 2+ značeny Látkou, která fluoreskuje po vazbě volného Ca 2+ ) 13/16
aktivace oplozeného vajíčka a rýhování zárodku 13/17
rýhování zygoty a vývoj zárodku počáteční rychlé buněčné dělení (fáze S a M, často bez G1 a G2, zárodek se nezvětšuje) většina živočichů má danou polaritu vajíčka již před oplozením (heterogenní rozložení látek v cytoplasmě, mimo savce) polarita vajíčka determinuje rýhování a v důsledku tělní osy živočicha: 1. předozadní osa - póly/hemisféry vajíčka 2. břišní-hřbetní - šedý srpek (proti místu vstupu spermie) 3. pravolevá - první rýha 13/18
holoblastické dělení a gastrulace 13/19
gastrulace 13/20
Meroblastické rýhování: amniota (ptáci, plazi, savci) nekompletní omezené na oblast cytoplasmy na animálním pólu = blastodisk Vývoj zárodku v membránovém vaku s tekutinou (amnion) = ochrana před vysycháním Ptáci a plazi skořápka a membrána (z vitalinní vrstvy) vznik extraembryonálních membrán 13/21
časná organogeneze (žabí zárodek, obratlovec) 13/22
časná organogeneze 13/23
vznik orgánů a tkáně ze zárodečných listů obratlovce 13/24
Extraembryonální membrány Vlastní embryo vzniká pouze z části každé zárodečné vrstvy Zbytek buněk vytváří extraembryonální membrány (vrstvy buněk): 13/25
Savci časný vývoj zárodku v děloze a extraembryonální membrány 13/26
Savci časný vývoj zárodku v děloze a extraembryonální membrány 13/27