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06.10.2011
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Fortpflanzung
Entstehung neuer Individuen aus einem Elter oder zwei Eltern
Dieser zyklische Prozess ist nicht generell mit einer Vermehrung der Anzahl an Individuen verbunden!
Sexualität:
drückt sich in der physiologisch-chemischen Polarität der Umordnung / Neuordnung genetischer Informationen aus. Sie beinhaltet die Potenz eines Individuums, alternativ beide Geschlechter anzunehmen.
Fruchtbarkeit
Möglichkeit zur Erzeugung von Nachkommen, g g g ,um die Art und darüber hinaus die Rasse zu erhalten.
Maß der Fruchtbarkeit einer Population ist die Gebur-tenrate. Sie gibt die Anzahl der Nachkommen in einerder Nachkommen in einer bestimmten Zeitspanne an.
Eigenschaft des Lebens
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Asexuelle FortpflanzungTeilung:
Trennung des Muttertieres durch eine Furche in zwei Tochtertiere. Oft b i T il b di t b d t i tOft beginnen neue Teilungen bevor die erste beendet ist Tierketten:
Knospung:
Hervorwölbung der Oberfläche an verschiedenen Stellen des Tiers. Später erfolgt die Ablösung der sich so bildenden Tochtertiere (M t H d ) K l i bild(Metazoa – Hydrozoen) Koloniebildung
Stolonenbildung:
Am sprossenden Fortsatz des Stammtieres erfolgt Knospung oder Zerteilung Koloniebildung.
Dauerknospung:
Meist bei sessilen Tieren, Ansammlung von Zellen der absterbenden Kolonie und Bildung einer festen Umhüllung (bei Eintritt ungünstiger Umweltfaktoren). Später schlüpfen diese Zellen (z.B. Schwämme).
Polyembryonie:
Beschränkung der vegetativen Vermehrung auf das Embryonalstadium Zerteilung des Embryos monozygote Zwillinge
(B S hl f Bild T dli )(Bsp. Schlupfwespe: Bildung von Tausendlingen)
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Geschlechtliche Fortpflanzung
Warum?
Höhere Variabilität der Nachkommen infolge des Genaustausches während der Meiose
ÜBessere Überlebenschance der Art bei veränderten Umweltbedingungen
Evolution verläuft schneller
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Stationärer Kern
Wanderkern
Konjugation und genetische Rekombination bei Pantoffeltierchen a…Aneinanderlegen zweier Zellen mit kompatiblem Paarungstyp, Verschmelzung an der Kontaktstelle, drei der vier diploiden Mikronuclei lösen sich auf. b… Meiose beim verbleibenden Mikronucleus 4 haploide Mikronuclei bilden sich c…Teilung (Mitose) eines der Kerne, Auflösung der anderen d…Austausch eines der haploiden Mikrokerne (stationärer Kern, Wanderkern) e…Kernverschmelzung führt wieder zu diploiden Mikrokern (Vermischung d. Chromosomen)
Auslösende Sinnesreize
ZNS Zwischenhirn Hypophyse
Genetische Konstitution
Indirekte endokrine Einflüsse
Nebenniere, Thyreodea
Bisexuelle neurale Organisation
Hormonbedingte Ausprägung
Erfahrung Gonaden Steroidsekretion
Sexuelles Verhalten
Grundlagen des Sexualverhaltens (JÖCHLE)
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Aggression
fördernd hemmend
• Breitseitstellung
• Kopf senken
• Rücken wölben
• Keine Zungenbewegung
• Lautäußerung: hart, kurz,
• Frontalstellung
• Kopf heben
• Rücken niederdrücken
• Aktive Zungenbewegung
• Lautäußerungen: weich, gkräftig
glangezogen
Zwittrige Genitaltrakte:
a..Bandwurm
b..Oligochaeta
c..Lungenschnecke
d Weinbergschnecked..Weinbergschnecke in Kopulation Genitala-
teria und Penis sind ausgestülpt
e..Wechselseitige Begattung bei Helix
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Parthenogenese (Jungfernzeugung)
Reduzierte Form der sex. Fortpflanzung
Embryo entwickelt sich aus unbefruchteten EiEmbryo entwickelt sich aus unbefruchteten Ei
Weil keine Befruchtung kein genetischer Austausch!
Eizelle kann Meiose durchlaufen (Chromosomenzahl wird durch Kernfusion aufreguliert!)
Meiose bleibt aus
Aktivierung der Eizelle zur Parthenogenese durch mechanische KräfteAktivierung der Eizelle zur Parthenogenese durch mechanische Kräfte
Schmetterling
Salzkrebse
Eidechsenart
Parthenogenese kann experimentell erzeugt werden!
Generationswechsel
• Befruchtungsphase• Bildung
befruchtungsfähiger
fakultativ obligatorisch
Befruchtungsphase
• Agametische Fortpflanzung durch Einzelzellen z.B. Sporen
• Agameten: sex. Undifferenzierte Zellen
befruchtungsfähiger Eizellen
• Sekundäre Fortpflanzung
Vegetative
Bisexuell
Monsex.
Bisexuell Bisexuell
vegetativ
Metagenese
Bisexuell
Monosex.
Heterogamie
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Schizogonie
SchizogonieG
ametogonie
Speichel-drüsen
ß
Sex. Fortpfl.
Sporogonie
außen
GW des Plasmodiums (Malariaerreger)
Geschl. u. ungeschl. Fortpflanzung bei Flagellaten
6..Meiose (MI u. MII) führt zur Bildung von 4 haploiden Zellen, die auskeimen und sich wieder ungeschlechtlich fortpflanzen können.
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Ontogenese
Lehre von der Entwicklung des Organismus
Individuelle Entwicklung
1. Embryonal-/Fetalphase
2 Jugendentwicklung
Wachstum durch Zellvermehrung Zelldifferenzierung, Organogenese
Intensives Wachstum durch Zellvergrößerung Organbildung der 2. Jugendentwicklung
3. Adultphase
4. Seneszenz
sekund. Geschlechtsmerkmale
Längere Zeit auf Plateau
Alterungsphase bis Tod
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a b c
a), b), c) Penetration des Spermiums durch die Corona radiata (1) und die Zona pellucida (2) in den perivitellinen Raum (4). Die kortikale Ganula agglutiniert verschwindet.
6
5
d fe
d) Vollendung der 2. Reifeteilung nach Imprägnation des Spermiums, e), f) Bildung, Annäherung und Verschmelzung des männlichen (5) und weiblichen Vorkerns (6)
Spermium an der Oberfläche der Eizelle
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Zellteilung nach der Befruchtung bis zur Blastozyste
Eizelltypen:
Mosaiktyp: Zellen schon in frühem Alter auf ihre spätere
Funktion festgelegtFunktion festgelegt
Regulationstyp: Spezialisierung erfolgt erst später
Herausbildung der Zellpole:
Vegetativer Pol………Verdauung / Darm
Animaler Pol…………ZNS / Gehirn
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Entwicklungsstadien befruchteter Eizellen
Tage p.c. Entwicklungsstadium
1 Ungefurcht (bis zur 1. Teilung ca. 20 – 24 Stunden)
2 Ungefurcht: 2 - Zellstadium
3 2 – Zell- bis 4- Zellstadium
4 4 – Zell- bis 8 - Zellstadium
5 M l E b b fi d i h i U5 Morula – Embryonen befinden sich im Uterus
6 Blastozyste (aus Zona pellucida geschlüpft)
7 Blastozysten (Klebrigkeit ab 7./8. Tag)
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Embryonalentwicklung
a….Furchung
b….Keimblattbildung
c….Gewebebildung
Embryonale Phase:alle Organe angelegt
d….Organogenese Fetale Phase:Phase nach Organogenese bis zur Geburt
Furchung:g
Rasche Zellteilung auf der Basis der Mitose
Morula = Zellhaufen (undifferenzierte Stammzellen) durch weitere Zellteilungen Bildung der Blastula
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Furchung:
Dotter entscheidet, ob nach der Kernteilung auch eine Zellteilung erfolgt:
viel Dotter wenig Dotterg
Partielle Furchung totale Furchung
-Äquale Furchung
-Inäquale Furchung
-Partielle discoidale Furchungg
-Partiell superfizielle Furchung
-Radiäre Furchung
-Spirale Furchung
-Bilaterale Furchung
-Blastomerenanarchie
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Furchung:
Dotter entscheidet, ob nach der Kernteilung auch eine Zellteilung erfolgt:
viel Dotter wenig Dotterg
Partielle Furchung totale Furchung
-Äquale Furchung
-Inäquale Furchung
-Partielle discoidale Furchungg
-Partiell superfizielle Furchung
-Radiäre Furchung
-Spirale Furchung
-Bilaterale Furchung
-Blastomerenanarchie
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Furchung:
Dotter entscheidet, ob nach der Kernteilung auch eine Zellteilung erfolgt:
viel Dotter wenig Dotterg
Partielle Furchung totale Furchung
-Äquale Furchung
-Inäquale Furchung
-Partielle discoidale Furchungg
-Partiell superfizielle Furchung
-Radiäre Furchung
-Spirale Furchung
-Bilaterale Furchung
-Blastomerenanarchie
KeimblattbildungEctoderm
Entoderm
Niedere Metazoa bilden nur zwei Keimblätter
Bilateria bilden 3 KeimblätterEntoderm
Mesoderm
Bilateria bilden 3 Keimblätter
Ectodermbildung: geht aus Blastozyste hervor
entlang der dorsalen Mittellinie differenziert
i h N t dsich Neuroectoderm
Entodermbildung: = Gastrulation
erfolgt durch Gestaltungsbewegungen,
Verlängerungsprozesse
2-schichtiger Becherkeim
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Mesodermbildung
Abfaltung sekundäre Leibeshöhle (Coelom)
Abwanderung Emigration
Urmesodermzellen Urmesoblasten
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Einteilung und Herkunft tierischer Gewebe
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Keimblätter als Basis für die Gewebebildung
Ektoderm Mesoderm Entoderm
-Oberhaut mit Drüsen
-Anfang u. Ende d. Darmkanals u. dessen Drüsen
-Zahnschmelz
Sinneszellen
-Skelett-, Darm- u. Herzmuskulatur
-Binde- u. Stützgewebe
-Dentin
-Coelomwand
-Epithel
-Drüsen des Mitteldarms
-Leber, Pankreas
-Chorda dorsalis
-Schwimmblase-Sinneszellen
-Augenlinse
-Nervengewebe
-Blutgefäße, Blutzellen, Lymphzellen
-Nieren, Samen- u. Eileiter
-Lunge, Kiemen
-Schilddrüse
Haupttypen der Primitiventwicklung der Säugetiere
A…Raubtier
B…Huftier
C…Maus / Ratte
D…Igel
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embryo (blastozyste)
proteins hormons
uterine secretion
myometrium
luteal
P4
endometrium P4
ovarium
LH
luteal stimulation PGF 2
Way of respons of early embryonic signals
CL
Rinderembryo
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crin
olo
gy
estrus
ovulation
Egg in uterus
Remove embryos no effect on cycle
Remove embryos longer cycle
Extension of Trophoblast
Start attachment
Hysterectomy before CL-persistenz
Hysterectomy later no CL-persistenz
estrus
End of attachment
D
En
do
Bio
chem
istr
y o
f B
last
ocy
sts
1 2 3 4 7 11 13 14 16 18 21 23
4 12 13
Early pregnancy factor
Start synthesis of estrogene (aromatase) in Blastocysts
Block of PGF 2
Days after o
nset o
f estrus
Purpie-proteins (Uteroferrin) in endometrium glands
Bio
chem
istr
y o
f u
teru
s / s
ow
4 7 9 12 18
Endocrinology and Biochemistry during Nidation in the pig
BlastostatinIncreasing of progesterone
in endometrium glands
PGF 2 bevor not luteolyticPurpie-proteins in embryo membrans
Time of early embryonic signals to save the gestation and of attachment*
TrächtigkeitstagSpecies
12 – 13 16Schaf
14 – 16 36 - 38Pferd
etwa 12 13 - 16Schwein
g g
Early embryonic signals Attachment
p
16 – 17 18 - 22Rind
12 13 16Schaf
*HOFFMANN in DÖCKE (1994)
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Entwicklungsstadien befruchteter Eizellen
Tage p.c. Entwicklungsstadium
1 Ungefurcht (bis zur 1. Teilung ca. 20 – 24 Stunden)
2 Ungefurcht: 2 - Zellstadium
3 2 – Zell- bis 4- Zellstadium
4 4 – Zell- bis 8 - Zellstadium
5 M l E b b fi d i h i U5 Morula – Embryonen befinden sich im Uterus
6 Blastozyste (aus Zona pellucida geschlüpft)
7 Blastozysten (Klebrigkeit ab 7./8. Tag)
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Metamorphose… ist die Summe aller Vorgänge, die beim Tier in seiner Entwicklung vom Larvenstadium bis zum adulten Stadium sich vollziehen.
Diese beinhalten:
Gleitende Umwandlungen
Völlige Umkonstruktionen des Organismus. Tiefgreifende Veränderungen lassen scheinbar zwei verschiedene Organismen vermuten (u.a. Insekten, teilw. Amphibien)
Larvenstadium: Ernährung und Wachstum, Verbreitung
Adultes Stadium: Vermehrung der Art
Besitzen oft nur verkümmerte Mundwerkzeuge
(z.B. Sidenspinnerarten)
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Morphalaxis:
Kleine isolierte Teile können keine Nahrung aufnehmen. Umorganisation des Körpers ist erforderlich!
Bsp.: Wirbellose Entstehung eines neuen Individuum aus
KörperteilenKörperteilen
Epimorphose:
Bei Wirbeltieren! Regeneration ist mit Zellwachstum verbunden.
Bsp.: Schwanzlurche (Kaulquappe), Eidechse
Transdifferenzierung:
Differenzierungszustand ist nicht stabil ( niedere Tiere)
Bsp.: Medusen: Differenzierung der quergestreiften Muskulatur
glatte Muskulatur Nervenzellen
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Metazoa: Trennung von Soma und Keimbahn
Begründung des natürlichen Todes als biologisches Phänomen
Soma = LeicheSoma = Leiche
Zellen der Keimbahn leben in der nächsten Generation fort
Ni d M t h b t ti t t S llNiedere Metazoa haben totipotente Somazellen
asexuelle Fortpflanzung!
Sexuelle Fortpflanzung begrenzte Lebenszeit höherer Metazoa
Larvalentwicklung und Metamorphose
- postembryonales Entwicklungsstadium
- bei vielen Metazoa ist Jugendstadium und Larvenstadium identisch- gekennzeichnet durch rasche Entwicklung aus kleinen Eiern
- Eigröße wichtig beeinflusst Larvenstadium Ei groß genug wird Larvenstadium übersprungen
- bei vielen Tieren ist Larvenstadium wichtig für Ausbreitung der Artbei vielen Tieren ist Larvenstadium wichtig für Ausbreitung der Art (Korallen, Leberegel, Bandwürmer)
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Regeneration
- Leben als ständiger Prozess im (theoret.) Gleichgewicht von Zellauf- und Zellabbau anabole und katabole Prozesse
E i d Z ll d h Mit üb M l kül G b- Erneuerungen in der Zelle durch Mitose, über Moleküle, Gewebebis hin zu Organen z.B. Polyp
ungeschlechtl. Fortpflanzung dabei als extremste Form derRegeneration, Muttertier durch zwei Tochterzellen ersetzt
bei höher entwickelten LW fortwährende Erneuerung von Haaren, Körperzellen, Blutzellen, Hautzellen, Drüsengewebe
bei Ersatz ganzer Körperteile Aufbau eines eigenen g p gStoffwechselsystems nötig
Fähigkeit zur R. nimmt mit zunehmendem Alter und Spezialisierung ab
Alter / Tod
Einzeller: fähig sich unbegrenzt zu teilen, aber auch Klone haben begrenzte Lebensdauer (toxische Wirkung von Stoffwechselprodukten)
Alterserscheinung:abnehmende FortpflanzungsrateAblagerung von Stoffwechselendprodukten in der Zelle (mgl. toxische Wirkung)
Altern kann durch gelegentliche Konjugation oderAltern kann durch gelegentliche Konjugation oder Autogamie/Selbsterneuerung überwunden werden
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Metazoa: Trennung von Soma und Keimbahn
Begründung des natürlichen Todes als biologisches Phänomen
Soma = LeicheSoma = Leiche
Zellen der Keimbahn leben in der nächsten Generation fort
Ni d M t h b t ti t t S llNiedere Metazoa haben totipotente Somazellen
asexuelle Fortpflanzung!
Sexuelle Fortpflanzung begrenzte Lebenszeit höherer Metazoa
Mechanismen der Alterserscheinung
Abnutzungserscheinungen Akkumulation von Stoffwechselendprodukten in nicht
regenerierbaren Gewebeng somatische Mutation Krebstumore Chromosomen werden kürzer Aktivierung eines Onkogens genetische Faktoren entscheidend für
Proteinsynthese wird weniger setzt aus keine Zellerneuerung Tod
anabole Prozesse stagnieren anabole Prozesse stagnieren
Tod als Bestandteil des genetischen Entwicklungsprozesses