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Dalhousie University
PHYL 1010Y

Module XVI System Design INTRODUCTION Survival of the human species depends on the production of the ovum and fertilization of the ovum by the  sperm. This unit begins with a discussion of the embryonic development of the reproductive system. Find out  what controls the development of female or male reproductive organs. After a look at some basic reproduction  patterns, male and female reproductive physiology will be examined. SEX DETERMINATION: • Female & male sex organs consist of 3 sets of structures o Gonads, internal genitalia, external genitalia • Undifferentiated gonadal cells which produce egg/sperm are germ cells Gonads Internal Genitalia External Genitalia Organs that produce gametes and  Consist of accessory glands &  Include all external reproductive  reproductive cells (eggs/sperm) ducts that connect the gonads with  structures the outside environment Male = testes (sperm) Female = ovaries (eggs/ova) Sex Chromosome Determine Genetic Sex: • Each egg produced by a female (XX) has an X chromosome • Sperm produced by a male (XY) have either an X or Y chromosome The SRY gene on the Y chromosome produces a protein that activates genes on DNA. Transcription of these  genes leads to the development of male reproductive organs. If these genes are not activated, female organs will  develop. Fetal Gonad & Reproductive Organ Development: th • Differentiation occurs during the 7  week of development o Prior to differentiation, embryonic tissues are bipotential because they are neither male nor  female • Bipotential structures become male/female based on the presence/absence of the SRY gene o Sex determining region of the Y chromosome Female Male XX XY SRY gene absent – gonads develop into ovaries SRY gene present – gonads develop into testes Bipotential Gonads • Outer cortex & inner medulla o Under influence of appropriate signal, medulla becomes a testis o Absence of signal? Cortex becomes ovary Bipotential Internal  • Consist of 2 pairs of accessory ducts Genitalia 1 Module XVI System Design o Wolffian and Mullerian Ducts • As development proceeds, one pair develops while the other degenerates Bipotential External  • Consist of a genital tubercle, urethral folds, urethral groove & labriscrotal  Genitalia swellings • Structures differentiate into M/F reproductive structures as development  progresses Sexual Differentiation of Bipotential Structures: FEMALE BIPOTENTIAL  MALE STRUCTURE Clitoris GENTIAL TUBERCLE Glans penis Labia minora, opening of vagina &  URETHRAL FOLDS &  Shaft of penis urethra GROOVE Labia majora LABISCROTAL  Shaft of penis & scrotum SWELLINGS Forms ovary GONAD (CORTEX) Regresses Regresses GONAD (MEDULLA) Forms testis Regresses (testosterone absent) WOLFFIAN DUCT Becomes epididymis, vas deferens &  seminal vesicle (testosterone present) Becomes fallopian tube, uterus,  MULLERIAN DUCT Regresses (AMH present) cervix & upper 1/3 of vagina (AMH  absent) Development of Internal Organs: • 6­week fetus – internal reproductive organs have the potential to develop into male or female structures Female Male Gonadal cortex becomes ovary in absence of SRY  Gonadal medulla becomes testis in the presence of  protein SRY protein Absence of testosterone causes Wolffiam duct to  Anti­Mullerian hormone from testis causes  degenerate Mullerian ducts to disappear Absence of anti­Mullerian hormone allows the  Testosterone from testis converts Wolffian duct  Mullerian duct to become the fallopian tube,  into seminal vesicle, vas deferens & epididymis.  uterues & upper part of the vagina DHT controls prostate development Development of External Organs: Female Male 2 Module XVI System Design In the absence of androgens, the external genitalia aDHT causes development of male external genitalia feminized The testes descend from the abdominal cavity into the  scrotum The reproductive system is controlled by hormones. Figure 26­7 illustrates the endocrine regulation of  gonadal development in both males and females. Endocrine Regulation of Gonadal Development: • Internal and environmental stimuli input into CNS • CNS controls release of hypothalamic hormone GnRH • GnRH acts on the anterior pituitary which secretes LH & FSH o LH  ▯Endocrine cells  ▯Steroid/peptide hormones  ▯Gamete production (females only) o FSH stimulate gamete production CNS  ▯Hypothalamus  ▯Anterior Pituitary  ▯Gonads MALE REPRODUCTIVE DEVELOPMENT: Male reproductive anatomy is illustrated in figure 26­9. Use the objectives as a guide to what you need  to know. A major goal is to produce sperm. The cells and hormones involved in spermatogenesis are shown in  figure 26­11. Testosterone DHT Secreted by Leydig cells & bind to androgen receptors Converts Wolffian ducts into male accessory structuresControls differentiation of the external genitalia and  & controls migration of testes from the abdomen into  development of prostate gland the scrotum GnRH LH FSH Promotes release of gonadotropins Acts on Leydig cells which produce  Promotes spermatogenesis LH & FSH from the anterior  testosterone Acts on Sertoli cells pituitary (both act on the gonads Stimulates production of ABP &  inhibin Leydig & Sertoli Cells: Leydig Cells Sertoli Cells Testicular cells that secrete/produce testosterone undeTesticular cells that secrete AMH & support sperm  the direction of LH production Direct development of male characteristics Regulate sperm development Inactive after birth until puberty, when they resumFSH acts on to manufacture/secrete hormones inhibin,  testosterone production activin and ABP (androgen binding protein) 3 Module XVI System Design Testosterone: • Converts the Wolffian ducts into male accessory structures o Epididymis, vas deferens & seminal vesicle • Responsible for the normal development and functioning of the male sex organs o Control migration of the testes from the abdomen into the scrotum • Spermatozoa maturation • Secondary sex characteristics o “Masculizing” effect on sexual behavior and gender ID Spermatogenesis: • Occurs in the seminiferous tubules o Contain spermatogonia & sertoli cells • Essential hormones o Hypothalamic GnRH promotes release of LH & FSH from the anterior pituitary o FSH & LH in turn stimulate the testes Main Stages: 1. Mitosis – Spermatogonia (germ cell) proliferation i. Spermatogonia have 46 chromosomes 2. Meiosis – DNA replicates but no cell division i. Spermatocyte undergoes meiosis, replicating 46 chromosomes  ▯Primary spermatocyte 3. First Meiotic Division – Primary gamete divides into 2 secondary gametes i. Each primary spermatocyte divides into 2 secondary spermatocytes 4. Second Meiotic Division – Secondary spermatocyte divides i. Each secondary spermatocyte divides into 2 spermatids (23 chromosome each, haploid) 5. Spermatids mature into sperm i. 1 spermatoctye yields 4 sperm Role of Sertoli Cells in Spermatogenesis: • Provide sustenance, nourishment and regulate developing spermatogonia by surrounding them in the  seminiferous tubules • Manufacture/secrete ABP o Testosterone essential for spermatogenesis – but spermatocytes lack appropriate receptors o Testosterone binds to ABP  ▯ABP binds to spermatocytes Ejaculation of Sperm from the Seminiferous Tubules: 1. Seminiferous tubules 2. Epididymis  ▯Vas deferens (ductus deferens) i. Carries /stores sperm from the seminiferous tubules ii. Emission is the movement of sperm out of the vas deferens into the urethra 3. Urethra i. Sperm joins with secretions from the accessory glands to make semen ii. During ejaculation, semen is expelled into the exter
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