reproduccion y desarrollo

Reproducción y desarrollo
Dos modos de reproducción
asexual: un progenitor; hijos son clonados
sexual: dos progenitores producen gametos,
que se unen para formar un zigoto
“Ventajas” y “desventajas” para cada tipo de
reproducción
Como se da la reproducción?
Asexual- no gametos
fisión: binaria y múltiple
binaria: bacteria y protozoa
puede ser a lo largo o transversa
múltiple: divide el núcleo rápidamente
antes que el citoplasma se divida
se observa en algunos protozoarios
parasíticos
gemación: nuevo organismo a partir de una
yema de crecimiento de otro individuo
varios filos animales, esp. cnidarios,
tunicados
Asexual, continuación.
Gemulación- formación de agregación de
células rodeados por una cápsula
(gemulas)
Fragmentación- muchos animales pueden
reproducirse de esta manera
esponjas, cnidarios, anélidos, tunicados
regeneración es parte del proceso, pero
algunos animales pueden regenerar partes
del cuerpo sin reproducirse
Ventajas de la reproducción asexual
rápida
individuos aislados pueden reproducirse
es exitosa en individuos bien adaptados
a su medio ambiente
Algunos animales pueden reproducirse de las
dos maneras dependiendo de las
circunstancias
Modos de reproducción
sexual
Bisexual- envuelve dos individuos
Hermafroditismo
Partenogénesis- un individuo
Hermafroditismo (monoico)- macho y hembra
sistema reproductivo en el mismo individuo
Usualmente un individuo fertiliza al otro
Algunos peces son hermafroditas
Algunos comienzan como hembras y luego
cambian a machos
protoginia (hembra primero)
protandrio (macho primero)
Partenogénesis (“nace de una virgen”)
Embriones se desarrollan de huevos no
fertilizados de gametos de macho y
hembras que no se unen
Partenogénesis ameiotico (“asexual”)
huevos se forma por división mitótica
ocurre en algunos gusanos planos, rotíferos,
crustáceos, insectos y otros
los hijos son idénticos genéticamente
a los padres
Partenogénesis meiotica
Ovulo se forma por meiosis (es haploide)
esperma puede o no puede activar
a los huevos
Algunos peces: esperma activa el huevo
pero es rechazado antes que se
fusioné con el núcleo del huevo
Huevos haploide pueden empezar
desarrollándose simultáneamente
remplazado por duplicación de cromosomas
Gusanos planos, rotíferos, anélidos, ácaros,
insectos
Abejas, avispas y hormigas
Huevos fertilizados se desarrollan como
hembras diploides (reinas, hembras)
Huevos no fertilizados desarrollan machos
Lagartijas forman clones de hembras
Porque partenogénesis?
Si hembras y machos no pueden reunirse
No viable en mamíferos
Partenogénesis se logró en ratones (con un poco
de manipulación genética)
Kono et al., reportado en Nature, 4/21/04
Reproducción Sexual vrs asexual
Asexual más “eficiente energéticamente-”
Puede ser ventajosa si el ambiente es
estable
Por otro lado diversidad aportada por la
reproducción sexual es ventajosa
Origen de las células germinales
(opuesto a las células somáticas)
Vertebrados
Células germinales primordiales se forman
del endodermo
Migran a las gónadas
Desarrollan exclusivamente en huevos y
espermas
Invertebrados
Otras células germinales los pueden formar o
derivarse de células somáticas
Determinación del sexo
Por medio de los cromosomas en muchos
animales
Algunas veces es dependiente de la temperatura
u otros estímulos
Lagartos: huevos incubados a bajas
temperaturas llegan a ser hembras; altas
temperaturas originan machos (no hay
cromosomas sexuales)
El tamaño de los espermas varia grandemente
Entre las especies
La producción de espermas es mucho más
grande que la de huevos
Oogénesis
Oogonia- primeras formas; diploide; divide por
mitosis
Oocitos primario no se divide igual
(cuerpo polar)
Oocitos secundario son haploide
Un ovulo funcional es formado de una célula
germinal
En muchos animales la meiosis esta completa
antes de la fertilización
Aves, mayoría de los mamíferos- en la ovulación
Muchos invertebrados, peces, reptiles, anfibiosdespués de la fertilización
Humanos- detiene en profase I en estado fetal
continua en ovulación
es completada solo en la fertilización
Yema es distintivo: célula huevo de gran tamaño
Patrones- Reproductivos internos, externos
fertilización
Ovíparo- postura de huevo (invertebrados y
muchos vertebrados)
fertilización interna o externa
Ovovivíparo- huevos retenido en el cuerpo,
nutre por yema (muchos anelidos,
artrópodos, gastrópodos, algunos peces
y reptiles
Vivíparo- desarrollo en oviducto o utero,
nutridos por la madre (muchos mamíferos,
algunos peces, escorpiones)
Sistemas reproductivo
Órganos primarios (gónadas)
Órganos secundario - asisten con la
formación y envió de gametos
podrían sostener al embrión
Invertebrados
muchos expelen gametos, algunos
sistemas muy sencillos
insectos pueden ser muy complejos
Ciclos reproductivos
estro- muchos mamíferos
periodo breve de receptividad al macho
durante el ciclo
ciclo menstrual
actividad sexual puede ocurrir a través
del ciclo
revestimiento uterino es vertido
(human)
Estrogen surge causes
release of GnRH. This
causes release of FSH
and LH
Embarazo y nacimiento
Fertilización usualmente ocurre en el tubo
uterino
Blastocito es formado cuando alcanza el útero
“Membranas extraembrionicas”
Empiezan a formarse después de la implantación
Saco de yema- transporte de nutrientes,
formación del cuerpo rojo celular.
Papel reducido> 6 semanas
Amnio- encierra la cavidad amniotica. Fluido
colchón donde se desarrolla embrión/fetos
Alantoides- forma vejiga urinaria; cordón umbilica
Corión- vasos sanguíneos ayudan a alimentar el
embrión; desarrolla en la placenta. Secreta
HGC, la cúal estimula el cuerpo luteo
a secretar estrógeno y progesterona
Placenta
Arterias y venas umbilicales proveen de
circulación al feto
Circulación de la madre no se mezcla con la
sangre fetal
Intercambio de gases y nutrientes se da en la
placenta
Secreta estrógeno y progesterona para
mantener el endometrio (cuerpo luteo
lo hace hasta el 3er mes)
Four weeks
Labor de parto y nacimiento
Labor de parto
oxitocina (hipotálamo)
prostaglandinas
Glándulas fetales adrenales produces cortisol
y precursores de estrógeno; hace al útero
mas sensible a la oxitocina y
prostaglandinas
Secreción HCR por la placenta dispara la
actividad de la glándula adrenal
Uno o múltiples nacimientos?
Multípara- varios huevos se desarrollan a la vez
Armadillos siempre paren 4 crías,
todas del mismo sexo
Humanos tienden a ser uníparo
Gemelos son monocigotico o dicigotico
(“idénticos” o “fraternal”)
Gemelos monocigoticos son semejantes
Gemelos dicigoticos varían con la etnia
y/o geografía
Gemelos monocigoticos
Un cigoto fertilizado se divide y forma dos
embriones
Dependiendo del tiempo de separación,
los gemelos pueden desarrollar placentas
separadas (células de 2 estados); una
placenta y dos amnios (división completa
de masas celulares) o placenta compartida
y amnios (posterior en el desarrollo)
Desarrollo
Formación gameto
↓
Fertilización
↓
División
↓
Gastrulación
↓
Organogénesis
↓
Creimiento
Determinación- célula llega a definir un patrón
de diferenciación
Localización Citoplasmica
Indución
Fertilización
Restauración de diploidia
Activación del huevo
Partenogénesis: no se requiere de esperma
Algunas especies de salamandras y peces:
esperma es requerido para la activación
del huevo pero no el material genético
Huevos grandes debido a las reservas del huevo
También gran cantidad de maquinaria de síntesis
proteica
Determinantes de la morfogénesis (factores
de trascripción)
Huevo madura se hincha con RNA;
vesícula germinal
Mucho de ello ocurre durante la meiosis I
Fertilización erizo de mar
Núcleo del esperma y huevo se fusiona
inmediatamente en el erizo de mar
En mamíferos, fusión ocurre después de la
primera división celular
Receptores de esperma están presentes
en la cubierta vitelina; especifico para
cada especie.
Importante en ambientes marinos! Pero es
universal
Prevención de poliespermía en la unión
del esperma:
potencial de membrana cambia en el huevo
(bloqueo rápido)
reacción cortical- gránulos cortical son
en el espacio entre la membrana plasmática
y la cubierta vitelina
remueve esperma y forma la cubierta de
fertilización
Cómo difiere de la fertilización en mamíferos?
Interna
Capacitación- Secreción de la hembra refuerza
la movilidad del esperma
Superficie es protegida por células foliculares
Matriz extracelular es llama zona pelucida;
receptores de esperma se localizan aquí
Después de la fertilización:
Mucho del ADN y síntesis de proteínas
(ARNm se sintetizó antes y se almacenó)
Citoplasma es reorganizado; determinantes son
posicionados para la trascripción directa
durante el desarrollo
Patrones de división son consistentes dentro
de la especie
Pero hay diferentes patrones
Afectados por: cantidad y distribución de
la yema
Control genético de simetría de la división
Isolecito: yema es distribuida eventualmente
a lo largo del huevo; surco de división recto
(holoblastico)
Equinodermos, tunicados, muchos mamíferos
(incluye humanos así como marsupiales)
Mesolecito: cantidades moderadas de yema en
la división es holoblastica pero más
rápida en el polo animal que el vegetal
Se observa más en anfibios
Huevo telolecito – Concentración de la yema en el
polo vegetal; dividiendo la célula en
la parte superior de la masa de yema
aves, reptiles, algunos anfibios, cefalopodos, mamíferos monotremados
división meroblastica (parcial)
División meroblastica se observa en huevos
de insectos, pero la yema es en el medio
(centrolecito)
Patrones de división
radial
bilateral (única en tunicados)
espiral
rotacional (mayoría mamíferos)
formas trofoblastos
División meroblastica
Telolecital- discoidal
blastodermo se origina como una sola
capa de células
Centrolecital- división superficial
alrededor del margen del huevo
división citoplasmática ocurre después
de varias mitosis
Algunos núcleos migran para formar el polo
(posteriormente células germinales)
(Drosophila)
Protostomados vrs deuterostomados
Modificaciones de estos grupos:
mamíferos tienen división radial
reptiles, aves y algunos peces: discoidal
División resulta eventualmente en la formación
de la blástula (blastocisto)
Gastrulación
Mecanismos generales :
cambios en la movilidad de la célula
cambios en la forma de la célula
organización celular
formación de capas celulares
Patrones de gastrulación son afectados por
por la presencia de yema
Cnidarios y ctenoforos son diploblasticos
(endodermo y ectodermo solamente)
Formación Celoma
schizococelamados observado en
protostomados
vertebrados, probablemente
por la yema
deuterostomos son enterocelomados
Ambiente acuoso es requerido para el desarrollo
Cómo, es animales terrestres?
saco lleno de fluido
amnios (aves, reptiles, mamíferos)
fertilización es interna
gastrulación es similar en todos
Mecanismos de desarrollo
Todos las células contienen la misma
información nuclear
Determinantes citoplásmicos son esenciales
para el desarrollo normal
Cómo las células se diferencian?
Especificación Citoplásmatica
(no tanto en mamíferos)
Inducción célula-célula
moléculas de adhesión (matrix extracelular)
señalización paracrina
Importancia de cada uno varia entre animales
Deuterostomados
protostomados
Células diferenciadas pueden inducir a células
indiferenciadas adyacentes
Los patrones secuenciales del desarrollo ocurren
de la siguiente manera:
Inducción
movimiento celular
adhesiones celulares
proliferación celular
Corazón es el primer órgano funcional formado
del mesodermo
El corazón se ha observado latiendo en un
embrión de 21 días de incubación, aún
cuando no hay sangre ni vasos sanguíneos