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La reproducción sexual en los animales La fecundación El desarrollo embrionario (I) El desarrollo embrionario (II) El desarrollo post-embrionario La reproducción en las plantas espermafitas La polinización La fecundación y la formación de semillas La dispersión de las semillas y la germinación La reproducción en las plantas y la biotecnología Tipos de ciclos biológicos Sistemas o aparatos reproductores ÓRGANOS REPRODUCTORES GAMETOS constituidos por forman los ÓRGANOS SEXUALES ACCESORIOS Pene ÓRGANOS SEXUALES PRIMARIOS O GÓNADAS APARATO REPRODUCTOR DE UN INVERTEBRADO las masculinas se llaman TESTÍCULOS las femeninas se llaman OVARIOS las hermafroditas se llaman OVOTESTES APARATO REPRODUCTOR HUMANO Ovario Trompa de Falopio Testículo Ovoposito r Vagina Útero Pene Vesícula seminal Vagina Ovario con óvulos Testículo Vulva Excepto en la mayoría de los mamíferos, los conductos genital y excretor y el intestino desembocan en una cámara común, llamada cloaca que comunica con el exterior Aparato reproductor humano “masculino” Aparato reproductor humano “femenino” La formación de gametos en animales GAMETOGÉNESIS ESPERMATOGÉNESIS Toda la vida fértil OOGÉNESIS Oogonias FASE DE PROLIFERACIÓN Las células se dividen por mitosis para formas células diploides 2n (espermatogonias u oogonias) Espermatogonias FASE DE Espermatocito CRECIMIENTO de primer orden Las espermatogonias y ooganias crecen y se transforman en espermatocitos y oocitos de Espermatocitos primer orden (2n) de segundo FASE MEIÓTICA O Oocito de orden (n) segundo DE MADURACIÓN orden (n) Espermátidas Desarrollo embrionario Oocito de primer orden Primer corpúsculo polar Células haploides (n) FASE DE DIFERENCIACIÓN Espermatozoides Óvulo Segundo corpúsculo polar Espermatozoides Cabeza con el núcleo, en su extremo se forma el acrosoma que contiene enzimas líticos para disolver la membrana del óvulo Cuello con abundantes mitocondrias Cola formada por un largo flagelo Óvulo En el citoplasma se almacena sustancia de reserva Vitelo y pequeñas vesículas derivadas del aparato de Golgi, los gránulos corticales Corona radiada Zona pelúcida La fecundación La fecundación es el proceso de fusión de los gametos para formar el cigoto EXTERNA Los gametos son liberados al exterior donde se producirá la fecundación. Animales acuáticos menos pulpo, mamíferos y algunos peces INTERNA Es necesario el apareamiento entre machos y hembras. FECUNDACIÓN Espermatóforos paquete de espermatozoides que son transferidos a las hembras La fecundación interna La fecundación El espermatozoide se pone en contacto con el óvulo perforando su membrana con los enzimas del acrosoma Se fusionan las membranas de ambos gametos y penetra el núcleo del espermatozoide al interior del óvulo El óvulo forma la membrana de fecundación repeliendo a los demás espermatozoides Se fusionan ambos núcleos (cariogamia) para formar el núcleo diploide del cigoto Espermatozoides Acrosoma Fusión de las membranas MECANISMO DE LA FECUNDACIÓN Membranas externas Gránulo cortical Membrana de fecundación Gránulo cortical descargando su contenido Fecundación en animales Un espermatozoide El espermatozoide fecunda un óvulo. pierde la cola. Óvulo y espermatozoide. Los núcleos se fusionan. Célula huevo. Cigoto División de la célula huevo. La fecundación y desarrollo Según el lugar donde suceda la fecundación y se desarrolle el cigoto o célula huevo se distinguen tres tipos de reproducción Ovípara. Los huevos (fecundados o sin fecundar) son expulsados al medio externo. Ovovípara. Los huevos se desarrollan en el interior del aparato reproductor de la hembra. Vivípara. Los huevos se desarrollan en el interior del aparato reproductor materno, que contribuye a la nutrición del embrión durante el desarrollo El desarrollo embrionario. Segmentación En el desarrollo embrionario de los animales se distinguen las fases de segmentación, gastrulación, formación del mesodermo y celoma y organogénesis. SEGMENTACIÓN DE UN HUEVO CON ESCASO VITELO Blastómeros Célula huevo Blastocele Mórula Blástula Gastrulación Una vez formada la blástula, se producen desplazamientos de las células y plegamiento que dan como resultado la gástrula. GASTRULACIÓN EN ANIMALES DIBLÁSTICOS Blastocele Ectodermo Arquenterón Blastoporo Endodermo GÁSTRULA Los animales que terminan su desarrollo embrionario en este estadio, se denominan diblásticos por poseer dos paredes u hojas embrionarias. Desarrollo de protóstomos Entre los animales triblásticos existen dos modelos de desarrollo: PROTÓSTOMOS DEUTERÓSTOMOS Forman la boca a partir del blastoporo La boca se abre en un lugar diferente al blastoporo DESARROLLO DE PROTÓSTOMOS Endodermo Células mesodérmicas Futuro intestino Ectodermo Futuro ano Arquenterón Blastoporo Futura boca Arquenterón: futuro esófago El desarrollo embrionario se completa con la formación de los órganos a partir de las hojas embrionarias en un proceso llamado organogénesis. Formación del mesodermo y el celoma En muchos animales se forma una tercera hoja: el mesodermo. Los animales que tienen mesodermo se llaman triblásticos. Células mesodérmicas Ectodermo Arquenterón Endodermo Hoja visceral Celoma Hoja parietal Mesodermo Blastoporo El mesodermo está constituido por dos hojas: La hoja parietal, que se suelda al ectodermo. La hoja visceral, que se adhiere al endodermo. Entre ambas hojas queda la cavidad general del cuerpo: el celoma. El desarrollo pos-embrionario Comienza con el parto en los animales vivíparos o la eclosión del huevo en los ovíparos. El nuevo individuo inicia un período de crecimiento que prosigue hasta alcanzar el estado adulto y la madurez reproductora DESARROLLO POS-EMBRIONARIO DESARROLLO DIRECTO DESARROLLO INDIRECTO Consiste en un proceso de crecimiento mediante el que se alcanza el tamaño del adulto y la madurez sexual. El embrión no completa su desarrollo y da lugar a una larva de vida libre. La transformación a adulto la realizará mediante metamorfosis Típico en animales ovíparos con abundantes reservas de vitelo (aves, reptiles, insectos primitivos) y en mamíferos Cuando las reservas del huevo no son abundantes Metamorfosis Tiene lugar en anfibios, moluscos, muchos insectos… La larva cambian gradualmente hasta transformarse en adulto y sin pasar por una etapa de inactividad En insectos la larva se transforma en adulto por muda de la cubierta externa. La larva detiene su actividad y atraviesa una etapa denominada ninfa, pupa o capullo. LA REPRODUCCIÓN EN LAS PLANTAS ESPERMAFITAS La flor Es el órgano reproductor de las plantas espermatofitas (con semillas). Está formada por un conjunto de hojas muy modificadas agrupadas en círculos llamados verticilos florales. ESTAMBRE CARPELO Antera Estigma Gineceo Corola Polen Estilo Pétalos Sacos polínicos Ovario Filamento Óvulo Androceo Óosfera Sépalos Receptáculo Cáliz FLOR COMPLETA Pedúnculo floral Saco embrionario Esquema de las estructuras florales (hojas estériles) LA FLOR está formada por Verticilos florales pueden ser Fértiles Pedúnculo floral que se unen a la planta por el Presenta un ensanchamiento receptáculo Estériles Periantio Gineceo Corola como Pétalos Cáliz formado por formado por Sépalos Pétalos Hojas verde Androceo Sépalos Receptáculo Pedúnculo floral Cáliz FLOR COMPLETA Corola Hojas coloreadas Esquema de las estructuras florales (Hojas fértiles) LA FLOR está formada por Verticilos florales Androceo ESTAMBRE pueden ser Fértiles que se unen a la planta por el Antera Pedúnculo floral Estériles Gineceo Estigma como Polen CARPELO Sacos polínicos Estilo Filamento Androceo Gineceo formado por formado por Ovario Óvulo Estambres Carpelos Óosfera Pistilo que constan de Anteras que constan de Filamentos Estigma en su interior se encuentran los Estilo Sacos polínicos Ovario Saco embrionario Oosfera donde se forman los Granos de polen en su interior se encuentran los Óvulos cada uno contiene una Esquema de las estructuras florales LA FLOR ESTAMBRE Androceo está formada por Antera Verticilos florales pueden ser Fértiles Pedúnculo floral que se unen a la planta por el Estériles CARPELO Estigma Polen Sacos polínicos Periantio como com o Estilo Filamento Androceo Cáliz Gineceo Ovario formado por formado por Óvulo Corola formado por formado por Sépalos Pétalos Óosfera Estambres Carpelos que constan de Anteras que constan de Filamentos en su interior se encuentran los Saco embrionario Hojas verde Estigma Hojas coloreadas Estilo Oosfera Sacos polínicos Ovario donde se forman los Granos de polen en su interior se encuentran los Óvulos cada uno contiene una La polinización La polinización es el proceso por el cual los granos de polen que contienen los gametos masculinos son transportados desde los estambres hasta los estigma que contienen las oosfera AUTOPOLINIZACIÓN De la misma flor o planta SEGÚN LA PROCEDENCIA DEL POLEN POLINIZACIÓN CRUZADA De distintas plantas Aunque la mayoría de especies tienen flores hermafroditas, recurren a la polinización cruzada para aumentar la diversidad genética. La autofecundación se evita por ejemplo madurando los órganos masculinos y femeninos en momentos diferentes Mecanismo de transporte del polen SEGÚN EL MECANISMO DE TRANSPORTE DEL POLEN POLINIZACIÓN ANEMÓGAMA Estambres FLOR DE TRIGO POLINIZACIÓN ENTOMÓGAMA Carpelo inmaduro Espiga Estambre marchito Carpelo maduro Trompa del insecto Estigma Nectario El transporte del polen lo realiza el viento. El transporte lo lleva a cabo los insectos, (también, aves o murciélagos). Fabrican gran cantidad de polen que liberan al aire Estas plantas tienen adaptaciones para atraer a los animales polinizadores. Producción de néctar, colores de las flores, aromas, etc. Formación de la semilla Cuando el grano de polen llega a un estigma se forma el tubo polínico que crece y avanza por la pared del estilo y del ovario hasta llegar al óvulo. En el interior del óvulo se forma el saco embrionario formado por ocho células haploides una de ellas con dos núcleos núcleos secundarios. Grano de polen Entre las células haploides se encuentra la oosfera Núcleos secundarios Tubo polínico Por el tubo polínico descienden dos gametos masculinos (núcleos espermáticos). Núcleos espermáticos DOBLE FECUNDACIÓN EN ANGIOSPERMAS 1er núcleo espermático Saco embrionario Oosfera oosfera cigoto embrión de la semilla 2o núcleo espermático núcleos secundarios tejido triploide (3n) Albumen reserva nutritiva La semilla Tras la fecundación el óvulo se transformará en la semilla y el ovario sufrirá modificaciones hasta formar el fruto. El resto de estructuras ya inútiles desaparecen. SEMILLA EMBRIÓN RADÍCULA Pequeña raíz PLÚMULA Tallito COTILEDONES Hojas embrionarias ALBUMEN MEMBRANAS PROTECTORAS DICOTILEDÓNEAS Judía MONOCOTILEDÓNEAS Grano de trigo Maíz El fruto En las plantas con verdaderas flores, las semillas se encuentran encerradas en el interior del ovario que se transforma en un fruto En ellos se acumulan sustancias de reserva que sirven de alimento a muchos animales Las semillas son depositadas con las heces. FRUTO CARNOSO SECO Sámara de arce En los que las paredes del ovario se impregnan de una sustancia leñosa y se endurecen para proteger a la semilla y evitar la desecación. La germinación de la semilla La semilla puede permanecer largos años en estado latente, germinando cuando las condiciones son favorables. Meristemo apical La entrada masiva de agua provoca la ruptura de los tegumentos. Primeras hojas Tegumento Cotiledones Radícula Ápice La radícula es la parte que primero se abre paso. Restos del tegumento El crecimiento primario se inicia al dividirse las células del ápice. A medida que crece se produce la diferenciación celular y la formación de tejidos especializados. Ciclos biológicos n Cigoto Gametos Meiosis Meiosis 2n 2n Fecundación n n n n Fecundación 2n Gametos CICLO HAPLONTE Cigoto CICLO DIPLONTE Es característico de organismos que poseen una dotación cromosómica haploide. Es característico de organismos que poseen una dotación cromosómica diploide. La meiosis tiene lugar tras la fecundación. La meiosis tiene fecundación. lugar antes de la Ciclo diplohaplonte Es característico de organismos que presentan alternancia de fases en su ciclo biológico con dos tipos de individuos, haploides y diploides. CICLO DIPLOHAPLONTE DE UN HELECHO Esporofito adulto (2n) Célula esporógena Cigoto CICLO DIPLOHAPLONTE 2n Esporangio (2n) 2n Meiosis Fecundación n n Gametos Gametos (n) n Meiosporas Fecundación Gametofito adulto (n) Fase esporofítica Fase gametofítica Meiosis Espora (n) Espora en germinación Gametofito joven (n) Ciclo biológico de las espermatofitas Semilla (degeneran) Fruto Esporofito diploide Albumen (3n) Antera Embrión de la semilla (2n) DOBLE FECUNDACIÓN Formación del tubo polínico Ovario MEIOSIS Núcleos haploides Granos de polen Núcleos haploides Macroespora (n) Núcleo de la oosfera Núcleos secundarios Saco embrionario Macroesporas que degeneran Evolución de los ciclos de las plantas FASE ESPOROFÍTICA La evolución de las plantas guarda una estrecha relación con la evolución de sus ciclos diplohaplontes. En estos ciclos se observa una regresión de la fase gametofítica a medida que los grupos vegetales evolucionan. FASE GAMETOFÍTICA Musgos Helechos EVOLUCIÓN Espermafitas ESQUEMA GENERAL