Tema 5: Reproducció (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 1º curso
Asignatura Zoologia
Año del apunte 2016
Páginas 11
Fecha de subida 31/03/2016
Descargas 15
Subido por

Vista previa del texto

TEMA 5: REPRODUCCIÓ Hi ha diferents tipus de reproducció. La reproducció és el procés biològic pel qual els éssers vius generen nous individus (descendència), als quals transmeten el seu material genètic. És un procés que va estretament lligat a la vida, ja que sense reproducció no hi ha vida.
És un aspecte clau en l’eficàcia biologia dels organismes, i de cara a la l’evolució en que els canvis en les freqüències al·lèliques de les poblacions es donen perquè els individus més ben adaptats transmeten aquests canvis a la seva descendència.
Reproducció i sexe són processos contraposats.
1.- Reproducció asexual 1.1.- Definició Només intervé un sol progenitor, no fan falta dos, sinó que un únic individu es reprodueix sense que intervinguin ni gònades ni gàmetes. D’aquesta manera la descendència es clònica al progenitor.
És el tipus de reproducció menys comú en els metazous. Però en altres organismes pot formar part del seu cicle vital o bé pot ser incidental.
1.2.- Tipus Hi ha diferents tipus de reproducció asexual: - Bipartició o fissió binària: reproducció típica dels protozous on es dóna un procés de mitosi, de divisió cel·lular, en què hi ha una duplicació del material genètic i la cèl·lula mare es divideix en dues cèl·lules filles de manera que cadascuna és còpia de la cèl·lula progenitora, ja que el cos del progenitor es parteix en dues parts iguals. Hi ha 2 tipus de fissió:  fissió binaria transversal (ciliats)  fissió binaria longitudinal: pla paral·lel a la cèl·lula (diplomonàdides) - Fissió múltiples o esquizogònia: la trobem en protozous, com per exemple el plasmòdium. El nucli es divideix repetides vegades (cariocinesi), s’originen diferents nuclis i aquests es distribueixen per la cèl·lula seguit d’un estrangulament de les diferents parts del citoplasma (citocinesi) formant les cèl·lules filles. En aquests el nucli es divideix repetidament abans de la divisió del citoplasma i la cèl·lula progenitora dona nombroses cèl·lules filles.
Pot formar espores i prèviament hi ha unió de gàmetes. (esporogònia).
- Gemmació: tipus de reproducció asexual on es formen gemmes, que s’originen en certes parts del cos, són una protuberància formada per un conjunt de cèl·lules que formen aquesta estructura, i va creixent fins que s’estrangula i l’individu fill s’acaba separant del progenitor. Tot i que no sempre s’acaba separant del progenitor, de manera que els individus queden units pel cos i poden arribar a formar colònies. Es dóna sobretot en els cnidaris: forma part del cicle metagenètic, en les esponges i també en meduses on la fase asexual es el pòlip i la fase sexual es la medusa.
- Gemmul·lació: s’originen gèmmules, estructures de resistència que es formen en les esponges, especialment en una família d’esponges d’aigua dolça, els espongilis. Aquestes passen èpoques desfavorables (molt resistents), i es formen per un cúmul de cèl·lules, arqueòcits, agregats cel·lulars, cèl·lules totipotents, ameboides, que quan arriba l’època desfavorable es comencen a i s’envolten per una capa anomenada espongina formada per un tipus particular de col·lagen, amb espícules incloses, unes estructures amb cilis que envolten la massa de cèl·lules. El micròpil està tapat també per espícules, que tenen diferents morfologies, i aporten resistència a la gemma. Quan arriba l’època dolenta la gemma mort i apareixen aquestes gèmmules. Aleshores en l’època favorable els arqueòcits surten pel micròpil i originen noves esponges.
En altres esponges marines també apareixen algunes estructures de resistència, però no formen una estructura tant ben formada com les gèmmules.
- Fragmentació: capacitat de regeneració com a mecanisme reproductiu. A partir de porcions de l’animal es poden originar nous individus, i això passa en algunes estrelles de mar i ascidis, en cnidaris, porífers, turbel·laris...
Sol ser accidental aquesta reproducció, els animals no l’utilitzen de manera voluntària, sinó que com que tenen una gran capacitat regenerativa, si es trenquen, els fragments suficientment grans podran formar nous individus.
1.3.- Significat adaptatiu Aquesta reproducció asexual els hi permet passar tot el seu material genètic a la descendència, és una reproducció ràpida i econòmica: Aquesta permet: - Aprofitar condicions favorables (molts animals es troben en ambients estables) Explotar ràpidament recursos disponibles Formar estructures de resistència Originar colònies augment funcional de la mida i especialització d’individus major competitivitat.
Aleshores si és tant favorable aquest tipus de reproducció, perquè es dóna la reproducció sexual? 2.- Reproducció sexual 2.1.- Definició Per formar descendència calen dos progenitors, s’han de trobar dos individus per formar nous individus, de manera que això implica - Reducció del material genètic (meiosi) per la posterior fusió del material genètic (fecundació).
A més durant la meiosi, es dóna recombinació, de manera que cada progenitor transfereix a la descendència la meitat del seu material genètic. La recombinació es molt important.
És la més comú dels animals, però també tenen mecanismes de reproducció asexual.
Els individus progenitors són diploides, de manera que els gàmetes que es fusionen són haploides, per originar una cèl·lula, el zigot diploide que després del desenvolupament embrionari formarà l’adult.
2.2.- Gàmetes i gamogènesi Els gàmetes són cèl·lules especialitzades que per generar descendència necessiten una cèl·lula complementària, són cèl·lules haploides especialitzades en la reproducció sexual que es fusionen en la fecundació i formen el zigot 2n.
En la majoria dels animals hi ha uns òrgans, les gònades que formen aquests gàmetes, i el procés de formació de gàmetes que es dóna en les gònades s’anomena gametogènesi.
Segons la semblança morfològica entre gàmetes: - Isogàmia: els gàmetes que es fusionen són idèntics, són cèl·lules amb capacitat de moviment idèntiques, que quan es troben inicien la fecundació.
Anisogàmia: hi ha gàmetes diferenciats, un més gran que l’altre, de manera que ja parlem de gàmetes masculins i femenins. És la més freqüent. Dins d’aquesta, en els animals es dóna un tipus particular la oogàmia, on els gàmetes són diferents en la mida i la morfologia, els masculins són més petits i amb capacitat de moviment, a diferència dels femenins que són més grans i immòbils.
 Espermatozou: cèl·lula haploide molt especialitzada en la fecundació. Són molt petits i molt nombrosos. La seva funció principal és desplaçar-se fins l’òvul al qual intentaran fecundar.
Estan formats per dues regions: el cap i la cua. En el cap hi trobem el nucli que conté el material genètic, i l’acrosoma, una vesícula que envolta el nucli per la part anterior, forma un embolcall i dins d’aquest i hi ha enzims que intervenen en el moment de la fecundació. I en la cua hi ha 4 regions, aquesta esta formada pel coll, que connecta cap amb cua, la peça mitja, formada per molts mitocondris, que s’enrotllen helicoïdalment al voltat del flagel que li aportaran energia per moure’s), la peça principal i la peça terminal.
 L’òvul: és una cèl·lula haploide, gran, esfèrics o ovoide i poc nombrosa, normalment és inferior al nombre d’espermatozoides perquè no tots arriben fins a fecundar l’òvul, i a més, aquest conté substàncies de reserva per tal que es donin les primeres etapes del procés de desenvolupament embrionari.
Aquesta energia extra que té fa que fabricar un òvul sigui energèticament molt més “car”, que no pas l’espermatozoide. La funció principal és de reservori, de les substàncies de reserva, que s’emmagatzemen en el vitel.
Aquest té un nucli gran i excèntric, i normalment presenta una sèrie d’embolcalls, com la matriu extracel·lular que el protegeix i té rellevància en el moment de la fecundació.
Gametogènesi: procés de formació de gàmetes que es dóna en les gònades, cèl·lules de la línia germinal, generalment per meiosi en els animals, però també es pot donar per mitosi. La gametogènesi masculina s’anomena espermatogènesi, i la femenina oogènesi.
 Espermatogènesi: procés de formació d’espermatozous, de gàmetes masculins que es dóna en els mascles, en els testicles. Concretament, en els túbuls seminífers, que estan molt enrotllats i es comuniquen amb l’epidídim, i les parets del túbuls contenen les cèl·lules que donaran els espermatozous.
Aquest procés s’inicia amb un tipus de cèl·lules de les parets dels túbuls, que són els espermatogonis, cèl·lules diploides que es divideixen per mitosi i formen espermatòcits primaris que entren en meiosi (1a divisió meiòtica) i originen espermatòcits secundaris, i quan es dóna la 2a divisió meiòtica es formen les espermàtides, que són haploides i encara hauran de passar pel procés d’espermiogènesi per acabar convertint-se en espermatozous (n).
En aquest procés es va donant la compactació del nucli, la formació de l’acrosoma...fins obtenir el espermatozou complet.
 Oogènesi: procés de formació d’òvuls o ous, gàmetes femenins. Es dóna en els ovaris, i el procés té semblances amb el de formació d’espermatozous també implica reducció del material genètic amb la meiosi, i els oogonis (2n) són les cèl·lules germinals que es diferencien en oòcits primaris (2n) que entraran en meiosi formant els secundaris (n) i després de la segona meiosi formaran les ovòtides (n) que donaran lloc als òvuls (n). En la oogènesi cada oòcit primari només donarà un òvul i un cos polar, una petita cèl·lula on hi va part del material genètic però quasi bé res de citoplasma, i això passa en cada diviso meiòtica. Normalment el cos polar no acaba de fer la segona divisió meiòtica, i en els oòcits secundaris també es forma una nova ovòtida i un cos polar.
Mentre que l’espermatogènesi és un procés continu, la oogènesi s’origina en el desenvolupament embrionari però es dóna per fases: els oòcits primaris entren en meiosi però s’aturen en profase 1 i no es tornen a activar fins la pubertat, en què es reactiva la meiosi i es formen els oòcits secundaris, que entren en la segona divisió meiòtica però s’aturarà en metafase II i no acabarà fins en la fecundació, en que es reemprendrà el procés fins la formació de l’òvul.
2.3.- Fecundació o singàmia És el procés en el qual es fusionen els gàmetes i formen un zigot que formarà un nou organisme adult. L’espermatozou ha de trobar l’òvul adequat.
I aquest procés es pot donar dins les vies genitals femenines o en el medi extern, per tant hi ha un procés de direcció en l’espermatozou que detecta molècules de l’òvul, és un procés de quimiotaxis, on l’esperma es veu atret per l’òvul i això permet seguir un camí fins localitzar-lo. Però un cop localitzat ha de creuar les cobertes protectores de l’òvul, la mb plasmàtica i altres. I aquí és on entra en joc l’acrosoma, que allibera enzims que permeten degradar les cobertes de l’òvul (reacció acrosòmica) i arribar fins la membrana plasmàtica. Quan arriba hi ha un reconeixement mitjançant receptors de membrana i es donen processos que permeten la fusió de mb i l’espermatozou allibera el nucli a l’interior de l’òvul.
Fecundació externa i interna La fecundació pot ser:  Externa els gàmetes s’aboquen a l’exterior (medi aquàtic).
Exemple: amplexus el mascle adult busca la femella adulta i quan es troba el mascle l’abraça però no hi ha copula ni fecundació interna, la femella posa els ous en una massa d’aigua i el mascle vessa sobre seu l’esperma.
 Interna els espermatozous són transferits a l’interior de la femella.
Exemple: espermatòfor el mascle transfereix el paquet d’espermatozous, dins les vies genitals femenines i es dóna la fecundació interna.
Si es tracta fecundació de tipus de biparental, es pot donar en organismes dioics o en organismes monoics o hermafrodites: - - En organismes dioics, hi ha mascles i femelles que s’aparellen, i que moltes vegades utilitzen caràcters de dimorfisme sexual per aparellar-se. Com per exemple la coloració de les femelles i els mascles que és diferent, fet que passa en moltes aus, on els mascles tenen coloracions vistoses que serveixen com a caràcter sexual per atreure les femelles, o en l’ànec coll verd que la femella té una coloració molt més tríptica i el plomatge els permet passar més desapercebudes, etc.
És el tipus més freqüent en metazous.
O bé, es pot donar fecundació biparental en organismes monoics o hermafrodites, que són organismes que tenen òrgans sexuals tant masculins com femenins, de manera que en un sol aparellament es fecunden dos individus, i donen lloc a descendència idèntica, tal i com passa en la reproducció asexual (cada fill amb la meitat de dotació però el doble de fills). I hi ha 2 tipus bàsics d’hermafrodites:  Hermafrodites simultanis, que estan actius com a mascle i com a femella alhora,  I els seqüencials, on els individus canvien de sexe al llarg de la seva vida (com passa en moltes espècies de peixos). I en aquest seqüencial hi ha dos individus diferents: proteràndrics (primer maduren com a mascles i després com a femelles) o proteroginis (primer maduren com a femella i després com a mascle).
En els hermafrodites, el tipus de fecundació creuada entre aquests dos organismes monoics és la més freqüentes, però també es pot donar l’autofecundació en hermafrodites simultanis sobretot, en espècies que solen ser paràsites, com les tenies, espècies que viuen fixats en l’hoste i si allà no hi ha un individu a prop abans el que fan és autofecundar-se, però és poc freqüent l’autofecundació perquè porta problemes de consanguinitat, perquè hi ha gens, gens deleteris recessius, que tenen un efecte negatiu i tenen tendència a ser eliminats però solen quedar en proporcions molt baixes en les poblacions, aleshores amb la consanguinitat és més fàcil que aquests gens es trobin en homozigosi en la descendència, disminuint la fertilitat i la viabilitat dels organismes, i d’aquí que l’autofecundació sigui poc freqüent.
2.4.- Significat adaptatiu La reproducció sexual és més cara que la asexual energèticament i és més complicada (intervenen 2 individus), requereix més temps, més energia, realitzar la meiosis implica passar només la meitat dels gens a la descendència, i produir mascles disminueix la probabilitat de generar femelles que són les que aporten energia a través de la fecundació a la descendència. Aleshores perquè és tant comú en els animals si és més costosa? - Doncs perquè origina nous individus diferents entre ells, i la recombinació augmenta la variabilitat genètica, i a més la fecundació biparental augmenta la heterozigosi i la variabilitat genètica intraespecífica, i això fa que els organismes tinguin una major probabilitat d’afrontar canvis “ambientals”. Per exemple, la resistència a insecticides si els individus fossin genèticament idèntics els mataríem a tots, però hi ha variants de manera que alguns és possible que sobrevisquin per ser tolerants als insecticides i es reproduiran i en la població hi haurà una major representació d’aquests amb els gens que fan que tolerin els insecticides.
2.5.- Processos parasexuals: Conjugació No hi ha gònades ni gàmetes, hi ha una transferència creuada del material genètic entre individus, entre nuclis gamètics.
Són organismes eucariotes, unicel·lulars, que tenen un macronucli i el micronuclis. No hi ha diferenciació de sexes, però s’uneixen 2 individus i formen conjugants, es dóna la meiosi dels micronuclis que es divideixen meiòticament, es degenera el macronucli i queda un micronucli que es divideix per meiosi i es transfereixen de manera creuada els conjugats el material genètic, se separen els conjugants i cadascun dels individus separats per mitosi tornen a formar els micronuclis i el macronucli.
3.- Reproducció unisexual Hi ha un únic progenitor, una femella. En aquesta reproducció sí que intervenen gònades i gàmetes però no hi ha fusió del material genètic, de manera que es poden donar ous no fecundats o ous fecundats (ginogènesi), que es desenvoluparan i formaran adults viables, i clònics.
Habitualment aquest tipus de reproducció es dóna en invertebrats, i és molt rara en vertebrats tot i que pot aparèixer per hibridació específica.
- Partenogènesis: intervenen gàmetes i es desenvolupen adults viables. És típica dels invertebrats i rara en els vertebrats però s’han trobat algunes excepcions.
Aquesta és la més coneguda, on el paper del mascle no hi és, i el progenitor és la femella. No hi ha fusió de material genètic, els nous individus són generats a partir dels òvuls que aporten les femelles no fecundats.
Aquesta pot formar part o no del cicle vital de l’individu, i pot haver-hi reducció de la dotació cromosòmica o no. Exemple: es dóna en tardígrads, rotífers, àfids, en alguns crustacis.
 Partenogènesi obligada: no es coneixen els mascles, només les femelles que es reprodueixen per partenogènesi (rotífers bdel·loides).
 Partenogènesi facultativa o cíclica: forma part del cicle vital, pot aparèixer en funció de les condicions ambientals, siguin favorables o no, depenen de l’època de l’any, i amb absència de mascles. Ex: àfids s’alterna la partenogènesi amb la reproducció sexual  Haplodiploïdia: la partenogènesi intervé en la determinació del sexe, forma part del cicle vital, els mascles es formen per òvuls partenogenètics i les femelles venen per reproducció sexual.
En funció de si hi ha reducció cromosòmica o no:  Partenogènesi ameiòtica o diploide els òvuls es formen per mitosi, no hi ha meiosi. És equivalent a una reproducció asexual, femelles genèticament idèntiques a la seva mare, clons totals, on no hi ha ni recombinació ni reducció cromosòmica. Ex: en peixos, amfibis i rèptils. En vertebrats es dóna en espècies híbrides, apareix una nova espècie on els individus són exclusivament femelles (unisexuals) que es reprodueixen per partenogènesi.
 Partenogènesi meiòtica o haploide: els òvuls es formen per meiosi, i sí que hi ha una reducció cromosòmica (haploides) i una recombinació, i és equivalent a la reproducció sexual, tot i que la descendència són mig clons, perquè tenen el material genètic de la mare però a l’haver-hi recombinació no tots són genèticament idèntics.
Hi ha per exemple el cas de haplodiploïdia d’insectes socials (abelles o formigues) en que hi ha una divisió dels individus dins d’unes colònies viuen en societats i dins d’aquestes hi ha diferents castes, individus amb diferent morfologia i diferent funció dins la societat: l’abella reina és l’individu reproductor, femella fecundada per un mascle que funda una colònia i comença a posar ous, i quan en aquests ous hi evoca esperma i es dóna la fecundació, els ous originaran femelles diploides, i uns altres ous on no hi posarà esperma donaran lloc a mascles haploides (que no tindran un paper gaire més rellevant que participar en la reproducció). Les femelles obreres i les reproductores (reines) es diferencien per l’alimentació les obreres s’alimenten amb pa d’abella i la reina per jalea real tota la seva vida.
 Arrenotòcia partenogènesi meiòtica que origina mascles  Telitòcia partenogènesi que origina femelles  Amfitòcia o deuterotòcia tant mascles com femelles - Ginogènesi: desenvolupament d’un òvul que s’activa per penetració d’un espermatozoide, però sense una fusió dels pronuclis. El pronucli masculí és eliminat, i només produeix femelles, els espermatozous només activen el procés de desenvolupament, no es fusionaran amb l’òvul ni aportaran material genètic.
Es dóna bàsicament en peixos, alguns urodels i insectes.
- Hibridogènesi: Producció d’òvuls per meiosi, amb fecundació que es dóna per mascles d’una altra espècie diferent, i que donarà descendència híbrida. Durant la ovogènesi la dotació masculina és eliminada de manera que només es formen òvuls haploides amb la dotació femenina.
...