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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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1

2 4

3

5

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