La Riproduzione e l`Apparato Riproduttivo Umano
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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.
