Metazoos_Reproducción y desarrolloCRÉDITOS

Autoría de la presentación en Power Point: Juan Ignacio Noriega Iglesias

Texto (con modificaciones) e imágenes procedentes de:– Biología y Geología – 1Bachillerato– Autores del texto: Natividad Ferrer Marí, Miguel García

Vicente, Manuel Medina Martínez.– Editorial: Bruño– Madrid, 2002– ISBN 84-216-4329-0

• Excepto las siguientes fotos, propiedad de Juan Ignacio Noriega Iglesias: – Diapositiva 3 (las dos inferiores) diapositiva 7 (izquierda),

diapositiva 9.• El resto de las imágenes procede de diversas fuentes en

Internet.

La reproducción y el desarrollo en los metazoos

• El ciclo de vida de los animales• La reproducción• El aparato reproductor• Procesos en la reproducción• El desarrollo• Los tejidos animales• Tendencias evolutivas en los metazoos

La reproducción y el desarrollo en los metazoos

• Apareamiento: inexistente en phyla inferiores (poríferos, cnidarios)

• Inseminación– Liberación al exterior

(poríferos, cnidarios, equinodermos, peces, anfibios)

– Espermatóforos (insectos)– Órganos copuladores (aves,

reptiles, mamíferos)• Desarrollo embrionario

– Cigoto embrión larva, etc.

– Histogénesis (formación de tejidos)

– Organogénesis (formación de órganos)

Cnidarios

Poríferos

Anfibios

La reproducción y el desarrollo en los metazoosDesarrollo postembrionario

Desarrollo directo Larva (ninfa)

semejante a adulto adulto

Desarrollo indirecto Larva pupa (crisálida) (metamorfosis) adulto

La reproducciónasexual

• Sólo en invertebrados• Un solo individuo, sin intervención de

gametos• Descendientes = clones (igual

genotipo que progenitor)• Células totipotentes• Alternancia de reproducción asexual

(condiciones ambientales no idóneas) (no se obtiene variabilidad poblacional) y reproducción sexual (se obtiene variabilidad poblacional)

• Tipos:– Gemación: yemas (poríferos,

cnidarios, platelmintos – Gemulación: yema interna (poríferos)– Fragmentación: regeneración de

tejidos y órganos (poríferos, anélidos poliquetos y oligoquetos, equinodermos)

Células somáticas

A partir de cada uno de los fragmentos de una esponja aplastada,

se forma un nuevo individuos

La reproducción sexual

• Línea somática o soma: células (2n) que no participan en la reproducción sexual• Línea germinativa o germen: células (n) especializadas en la reproducción y formadas en

órganos especiales (las gónadas): gametos• Metazoos dioicos o unisexuales (sexos separados) presentan, en general, dimorfismo

sexual (aves, reptiles)• Metazoos monoicos (hermafroditas) evitan autofecundación con formación de gametos

masculinos y femeninos en momentos diferentes (caracol, lombriz) • Muchas especies (vertebrados) no pueden optar por la reproducción asexual• La reproducción sexual consume más energía, pero genera variabilidad poblacional,

que es condición necesaria para que la selección natural darwiniana actúe

La reproducción sexual en un género hermafrodita: Helix sp

El aparato reproductor

• GENERAL:• Órganos primarios (gónadas)

– Testículos, ovarios• Órganos accesorios

– Pene, espermiductos, glándulas accesorias– Oviductos, útero, glándulas accesorias, vagina

• INVERTEBRADOS:– Invertebrados acuáticos: Fecundación externa (sin órganos de copulación)– Invertebrados terrestres (aéreos): Fecundación interna (con órganos de copulación)

Aparato reproductor en invertebradosUn ejemplo en Carcinus maenas L. (camarón)

un artrópodo crustáceo decápodo dioico

Ovarios

Branquias

Corazón

GametogénesisLa formación de los gametos en las gónadas

Proceso aplicable a cualquier metazoo con reproducción sexual

Así se obtiene variabilidad gamética, que produce luego variabilidad poblacionalSobre esta variabilidad poblacional actúa la selección natural darwiniana

GametogénesisLa formación de los gametos en las gónadas

Proceso aplicable a cualquier metazoo con reproducción sexual

En ellos

GametogénesisLa formación de los gametos en las gónadas

Proceso aplicable a cualquier metazoo con reproducción sexual

En ellas

Procesos en la reproducción Inseminación (liberación gametos) + Fecundación (fusión gametos)

Cigoto

• Inseminación externa (sólo gameto al exterior) + Fecundación interna

– En poríferos (acuáticos) (p. 223)• Inseminación externa (ambos gametos al

exterior) + Fecundación externa– En peces (p. 277), anfibios (p. 281)

• Inseminación interna + Fecundación interna• Copulación (órganos copuladores:

pedipalpos, cloaca, pene, vagina)• Artrópodos, reptiles, aves,

mamíferos• Fecundación

– Reacción acrosómica (enzimas hidrolíticos del acrosoma; p. 202)

– Membrana de fecundación (evita polispermia sólo en algunas especies)

– Cariogamia (unión núcleos) Ciclo celular (G1 + S + G2 + M!)

Procesos en la reproducción Fecundación (fusión gametos) Cigoto

Cigoto humano antes de la cariogamia

Pronúcleos masculino y femenino

© Instituto Dexeus

Cuando entra el espermatozoide, éste se

encuentra en fase Go, mientras que el ovocito

está en metafase II

Luego se descondensa el núcleo del espermatozoide y se

sincronizan ambos ciclos celulares, ingresando al mismo

tiempo en la subfase S

La presencia del espermatozoide reactiva la

meiosis en el ovocito, que la finaliza en presencia del

núcleo masculino

Procesos en la reproducciónUn caso particular: la partenogénesis

Gameto (sin F!) individuo completo

CrustáceosMoluscos gasterópodosInsectos: abejas, avispas y

pulgonesAlgunos peces

Los machos zánganos se forman a partir de óvulos

sin fecundar Los zánganos son ¡¡metazoos haploides!!

Hembra fértil

Hembra estéril

El desarrollo embrionario

• Cigoto (ciclo celular) mórula blástula gástrula

OvíparosDesarrollo embrionario fuera de la hembra(poríferos, cnidarios, anélidos, artrópodos

peces, anfibios, reptiles, aves)

OvovivíparosDesarrollo embrionario dentro de la hembra

Sin placentaAnfibios como la salamandra

VivíparosDesarrollo embrionario dentro de la hembra

Con placentaMamíferos placentarios

Tipos de desarrollo embrionario

Tipos de segmentación y blástulas resultantes

Segmentación discoidal y desigual Cigotos TELOLECITOSPeces, reptiles y aves

Segmentación total y desigual Cigotos HETEROLECITOS

Anélidos, moluscos y anfibios

Segmentación total e igual Cigotos ISOLECITOS Cnidarios, Moluscos,

Equinodermos y Mamíferos

Segmentación y formación de la mórula vista con el SEM

Cigoto Estadio 2 células

Estadio 4 células

Estadio 8 células

Mórula

Segmentación y formación de la blástula (blastocisto) en Homo sapiens

Cigoto

Estadio 4 células (38 horas)

Estadio 12 células (54 horas)

Mórula: 12 – 16 blastómeros (dia 3º a 4º)

Blástula (=blastocisto)

A punto de llegar al útero

Balstocele

A los 15-18 días la gástrula ya estará en

el endometrio

© todas las fotos Instituto Dexeus

Comparemos algunas blástulas

Paracentrotus sp (oriciu)

Rana sp

Blastodermo

Blastocele

Polo vegetativo

Y veamos cómo la topografía es importante en el determinismo genético de las células

Sección de blástula de rana, un metazoo triblástico

Parte del ectodermo que originará la piel

Mesodermo, que formará: tejido

muscular, riñones, huesos, gónadas Endodermo:

formará el tubo digestivo y los

pulmones

Parte del ectodermo que

originará el sistema nervioso

Polo animal

Polo vegetativo

La gastrulación (I): Tipos

Alta tasa de M! de

micrómeros

Micrómeros rodean a

macrómeros

Invaginación de una porción de blastómeros que formarán

el arquénteron

Desarrollo embrionario en la mosca

Veamos la gastrulación por embolia en 3D

Ectodermo

Algunas células blastodérmicas se

introducen, dando lugar a un mesénquima primario

Las células que forman las paredes del

arquénteron se alarganOtras células

blastodérmicas se invaginan y forman el

arquénteron

Endodermo

Arquénteron

Mesénquima primario

Blastóporo

Mesénquima secundario

Blastóporo

La gastrulación (II): protóstomos y deuteróstomos

Protóstomos:blastóporo � boca

Menos evolucionadoAnélidos, Moluscos,

Artrópodos

Deuteróstomos: blastóporo ano Más evolucionado

Equinodermos, Vertebrados

Ten en cuenta que Poríferos y Cnidarios no pueden ser ni

protóstomos, ni deuteróstomos

La gastrulación (III): Hojas embrionarias y celoma

• Diblásticos (p. 215)– Menos

evolucionados– Ectod + Endodermo– Poríferos, Cnidarios

• Triblásticos (p. 215)– Más evolucionados– Ectod + End + Mesod– Resto de Metazoos

• Con mesodermo– Acelomados

• Triblásticos sin celoma• Menos evolucionados• Platelmintos

– Celomados• Triblásticos con celoma• Más evolucionados• Anélidos, moluscos,

artrópodos, equinodermos, cordados

La gastrulación (IV): Anamniotas y amniotas

• Anamniotas: Peces y anfibios– Los embriones se desarrollan en el agua

(no precisan membrana para protegerse de desequilibrios hídricos)

• Amniotas: Reptiles, aves y mamíferos– Los embriones se desarrollan en

ambientes sin agua (huevo, útero) (precisan de membrana –amnios- con líquido isotónico)

La gastrulación (IV): Anamniotas y amniotas

Anamniotas: Peces y anfibiosLos embriones se desarrollan

en el agua (no precisan membrana para protegerse de

desequilibrios hídricos)

Amniotas: Reptiles, aves y mamíferosLos embriones se desarrollan en

ambientes sin agua (huevo, útero) (precisan de membrana –amnios- con

líquido isotónico)

AnfibiosAnfibios

MamíferosMamíferosAvesAves

ReptilesReptiles

Histogénesis y OrganogénesisCélulas del embrión

Diferenciación hojas embrionarias

tejidos

órganos

Desarrollo postembrionario

indirecto

Desarrollo postembrionario

directo

larva

Pupa o crisálida

metamorfosis

adulto adulto

Histogénesis y OrganogénesisEl estómago es un órgano Por tanto, está formado por tejidos

Tejido epitelial

Tejido sanguíneo

Estómago

Tejido conjuntivo laxo

Tejido nervioso

Tejido muscular liso

Los tejidos animales

• Desarrollo embrionario

• Tejido epitelial• Tejido conectivo• Tejido muscular• Tejido nervioso

Tejido epitelial (epitelios)

• Epitelios de revestimiento– De una sola capa

• Endotelio (capilares)– De una capa y...

• Tráquea, bronquios y oviductos

– De varias capas• Epidermis, esófago, vejiga

urinaria

• Epitelios glandulares– Glándulas exocrinas

• Mamarias, sudoríparas, sebáceas…

• Digestivas: Páncreas, glándulas salivares…

– Glándulas endocrinas• Hipófisis, tiroides, ovarios

Tejido epitelial

Célula caliciforme

(glucoproteinas) (mucosidad)

núcleos

Célula epitelial

Microvilli (cilios)

Epitelio pseudoestratificado: tráquea, bronquios

Célula caliciforme

Tejido epitelial• Endotelio (interior de vasos

sang. y corazón)• Epitelio de varias capas

(epidermis)

Capilar con endotelio

Células muertas con queratina

Tejido epitelial

Epitelio glandular páncreas (porción exocrina)

Epitelio glandular

Tejido conectivo (unión, protección)

• Tejido conjuntivo• Tejido cartilaginoso• Tejido adiposo• Tejido óseo• Tejido sanguíneo• Tejido linfático

Tejido conjuntivo

• Une o fija otros tejidos y zonas de órganos

• Constituyentes: – Fibroblastos (fibras)– Macrófagos (fagocitosis)– Adipocitos (céls. grasas)– Mastocitos (histamina)– Fibras de colágeno

capilar

eritrocito

endotelio

Tejido cartilaginoso

• Forma cartílagos (oreja, nariz, tabique nasal, zonas de osificación y esqueleto en tiburones)

• Constituyentes:– Condrocitos– Sustancia intercelular en la

que están inmersos– Fibras de colágeno

Tejido óseo

• Forma los huesos• Tipos:

– compacto (diáfisis)– esponjoso (epífisis)

• Constituyentes:– Osteona:

• Sustancia interc.: fosfato cálcico

• Osteoblastos• Osteocitos• Osteoclastos• Conductos de Havers

Tejido óseo compacto

osteocitos

Endotelio capilar en conducto de Havers

Conductos de Havers

osteona

• Tejido con matriz líquida (plasma)• Constituyentes:

– Plasma (agua, iones, glucosa, fibrinógeno, HDL, LDL, etc.)

– Elementos formes:• Eritrocitos• Leucocitos granulocitos

– Neutrófilos– Basófilos – Eosinófilos

• Leucocit. agranulocitos– Linfocitos T y B– Monocitos macrófagos

• Trombocitos (plaquetas)

Tejido sanguíneo

http://www.bio.davidson.edu/courses/movies.html - Macrophages taking a walk

White Blood Cells Eating Yeast

Tejido sanguíneo

• Eosinófilo Linfocito TPlaquetas

Eritrocitos

Tejido muscular• Acortamiento de fibras

musculares por unión de moléculas de actina y de miosina actomiosina

• Constituyentes:– Haz o fascículo– Envueltas de tejido conjuntivo y

adiposo (jamón)– Fibras musculares (células)– Miofibrillas: moléculas de actina

y miosina en el interior de las fibras

• Tipos:– Liso (a)– Cardíaco (b)– Esquelético (estriado) (c)

Tejido muscular

• Estriado • Estriado (aspecto al microscopio óptico)

Núcleos de las fibras aplastados

Fibra muscular

http://www.bio.davidson.edu/courses/movies.html

Tejido nervioso

Fibra mielínica

Fibra amielínica

Neuronas

Axón

Pericarion o soma

Dendritas

Células gliales

OligodendrocitosCélulas de Schwann

Resto de metazoos: centros de agregación (ganglios) y neuronas

en paquetes (nervios)

Poríferos y Cnidarios: red difusa (sin jerarquización)

Componentes

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/profesor/recursos_animaciones9.htm

Tejido nervioso

Célula de Schwann que envuelve a

tres axones

Estructura de un nervio

Axones

Vaso sanguíneo

Axones

Membranas de tejido conjuntivo

La célula de Schwann se

enrolla alrededor del axón

Tendencias evolutivas en metazoos

• Organización:– Céls difer. Tejidos Órganos Aparatos (Sistemas)

• Simetría– Radial Bilateral

• Cefalización: concentración receptores y procesador en cabeza

• Cavidad corporal:– Diblásticos Triblásticos acelomados Triblásticos celomados

• Metamería: Metamería de anélidos, en artrópodos (cabeza, torax, abdomen), en vertebrados (vértebras)

• Aparato digestivo– Cavidad digestiva de una sola abertura Tubo digest. con boca y ano

La cavidad corporal o celoma

Triblásticos acelomados (Platelmintos): Sin cavidad o espacio entre pared corporal y

tubo digestivo

Triblásticos celomados (resto de Metazoos más evolucionados

excepto Nemátodos): La existencia de una cavidad entre

tubo digestivo y pared corporal permite libre movimiento de los

órganos internos

El celoma en nuestra especie: Si fuéramos acelomados, nuestro

corazón se movería a la vez que nuestra musculatura tórácica