La Riproduzione
e
l’Apparato Riproduttivo Umano
Perchè riprodursi?
La riproduzione è il processo attraverso il quale gli
esseri viventi generano nuovi individui della stessa
specie: è il meccanismo per garantire
l'auto-conservazione della specie.
Questa funzione
essenziale è svolta
dall'apparato riproduttivo.
La pubertà è il periodo
compreso tra gli 11 e i 16 anni
durante il quale l'essere
umano raggiunge la maturità
sessuale cioè la capacità di
riprodursi.
Maturità sessuale e pubertà
Durante la pubertà si verifica:
→il progressivo sviluppo degli organi genitali
(caratteri sessuali primari), cioè degli organi dell'apparato
riproduttivo, grazie all'azione degli
ormoni prodotti dall'ipofisi;
→ la comparsa e la differenziazione
dei caratteri sessuali secondari come
il timbro della voce, la distribuzione
dei peli, lo sviluppo dei muscoli (maschi)
e del seno (femmine), la prima
Mestruazione (femmine) ;
→l'inizio di una serie di profonde
trasformazioni psichiche che al termine
dell'adolescenza (~18-20 anni) portano
dallo stato infantile a quello adulto.
La riproduzione sessuata
Il processo riproduttivo può avvenire per via asessuata o sessuata.
La riproduzione sessuata è tipica delle forme viventi più complesse
come ad esempio le piante con i fiori, gli animali e gli esseri umani.
La riproduzione sessuata richiede la presenza di due individui con
caratteri sessuali opposti che daranno origine a nuovi individui a loro
simili attraverso la fusione dei nuclei di due cellule particolari chiamate
gameti (o cellule germinali). Le tappe principali della riproduzione
sessuata sono
→ accoppiamento: i due individui si uniscono per permettere l'incontro
dei gameti;
→ fecondazione: i due gameti
si uniscono e formano una sola
cellula detta zigote che
rappresenta la prima cellula del
nuovo essere vivente;
→ sviluppo embrionale:
processo che a partire dallo zigote porta alla formazione di un nuovo
individuo capace di vita autonoma.
I Gameti
I gameti maschili e femminili sono chiamati rispettivamente cellule
uovo e spermatozoi e sono prodotti da alcuni organi dell'apparato
riproduttivo detti gonadi. Le gonadi femminili sono le ovaie e quelle
maschili sono i testicoli (i due apparati riproduttivi verranno approfonditi in seguito).
Gli spermatozoi sono cellule invisibili a occhio nudo, negli umani
misurano mediamente 0,06 mm, e sono formati da tre parti principali
Collo: collega testa
e coda e contiene i
mitocondri, organelli
che producono
l'energia per il
movimento dello
spermatozoo
Testa: contiene il nucleo
e quindi il patrimonio genetico maschile
Coda: contraendosi permette
lo spostamento in un ambiente
liquido
I Gameti
Le cellule uovo sono le cellule
più voluminose prodotte dal
corpo degli animali. Negli umani
il diametro misura mediamente
0,15 mm (circa 2,5 volte la
lunghezza dello spermatozoo) e
risultano appena visibili a occhio
nudo. Le grandi dimensioni sono
dovute al fatto che al suo interno
sono contenute le sostanze
nutritive necessarie alla
sopravvivenza e allo sviluppo
della cellula dopo la
fecondazione.
Corredo Cromosomico: cellule aploidi e diploidi
A parte i gameti, tutte le altre cellule del corpo sono dette cellule
somatiche. La differenza tra gameti e cellule somatiche riguarda il
numero di cromosomi presenti nel nucleo.
I cromosomi, presenti nel nucleo di tutte le cellule del
corpo, sono costituiti da lunghe molecole di DNA che
contengono le informazioni relative a tutte le
caratteristiche fisiche di un individuo. Queste
informazioni sono state ereditate dai genitori e
rappresentano i caratteri ereditari.
L'insieme di tutti i caratteri ereditari di un
individuo è detto corredo cromosomico.
Il numero di cromosomi nel nucleo dipende
dalla specie. Gli uomini ne hanno 46 e
il pesce rosso 94.
→ Il numero di cromosomi non dipende dalla maggiore
o minore complessità della specie
Corredo Cromosomico: cellule aploidi e diploidi
L'uomo ha 46 cromosomi organizzati in 23 coppie di cromosomi simili
tra loro, uno di origine materna e uno di origine paterna, detti
cromosomi omologhi. I cromosomi omologhi sono simili per forma e
struttura e perchè contengono le informazioni relative allo stesso
carattere fisico
coppia di
cromosomi omologhi:
uno paterno e
uno materno
singolo cromosoma
Le cellule somatiche sono cellule diploidi (2n) perchè contengono il
corredo cromosomico completo cioè le 23 coppe di cromosomi
omologhi per un totale di 46 cromosomi.
I gameti sono cellule aploidi (n) perchè contengono metà corredo
cromosomico cioè solo uno dei due cromosomi omologhi per ogni
coppia per un totale di 23 cromosomi.
Corredo cromosomico umano
Perchè aploidi ?
Perchè i gameti sono le uniche cellule aploidi?
Perchè aploidi ?
Perchè i gameti sono le uniche cellule aploidi?
→ Per mantenere costante il numero di cromosomi della specie!
Nella riproduzione sessuata due gameti si uniscono per formare
un'unica cellula da cui si svilupperà il nuovo individuo. Se ognuno dei
due gameti portasse il corredo cromosomico completo, il nuovo
individuo si troverebbe con il doppio dei cromosomi! Portandone solo
metà, il nuovo individuo avrà il numero esatto di cromosomi.
Divisione cellulare: mitosi
Quando una cellula diploide deve riprodursi e dare origine ad altre
cellule diploidi, ad esempio durante la crescita dell'organismo, lo
sviluppo embrionale o per riparare una ferita, si parla del processo di
mitosi.
La mitosi è il processo attraverso cui una cellula diploide da origine a
due cellule diploidi identiche, cioè con lo stesso identico corredo
cromosomico.
Ogni cromosoma della
coppia crea una copia di
sè stesso (due cromatidi)
coppia di cromosomi
omologhi, 1 rosso e 1 blu
Le nuove copie si separano e si
creano 2 coppie uguali di cromosomi
omologhi. Le due coppie si separano
e ognunga viene inclusa nel nucleo
di una delle due cellule figlie.
Divisione cellulare: meiosi
Per produrre i gameti nelle ovaie e nei testicoli è necessario un processo di
divisione cellulare diverso dalla mitosi perchè le cellule figlie non devono
essere diploidi. Questo processo più complesso si chiama meiosi
La meiosi è il processo attraverso cui una cellula diploide da origine a
quattro cellule aploidi diverse tra loro, cioè con corredo cromosomico
diverso.
Questo è possibile grazie al cosidetto crossing-over: una fase della
meiosi in cui i cromosomi omologhi si scambiano frammenti di DNA per
cui le informazioni ereditarie paterne si mischiano con quelle materne.
Questo meccanismo di “rimescolamento” delle informazioni genetiche è
di fondamentale importanza perchè da origine a individui unici
assicurando una grande biodiversità all'interno della stessa specie.
Nel maschio le 4 cellule prodotte dalla meiosi si trasformano in 4
spermatozoi mentre nella cellula solo 1 delle 4 diventerà cellula uovo
Divisione cellulare: meiosi (versione semplificata)
Coppia di cromosomi
omologhi, 1 rosso e 1 blu
Come nella mitosi, ogni
cromosoma crea una copia di se
stesso (4 cromatidi in totale)
Prima divisione:
i cromosomi omologhi si separano
e si creano due cellule figlie
Seconda divisione:
In ogni cellula figlia
le due copie dello
stesso cromosoma si
e separano e nascono
altre due cellule
figlie ciascuna con un
solo cromosoma (metà
del contenuto iniziale)
Cellula diploide
orgininaria con 2
cromosomi
I cromosomi omologhi si
scambiano frammenti di
DNA – crossing over
Si verificano
due divisioni
successive che
portano alla
formazione
di 4 spermatozoi
aploidi.
