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Die Fortpflanzungsbiologie umfasst die Anatomie der männlichen und weiblichen Geschlechtsorgane sowie die Gametogenese, also die Bildung von Spermien und Eizellen durch Meiose.
Nachdem wir uns mit der Weitergabe genetischer Informationen beschäftigt haben, betrachten wir nun die biologischen Strukturen, die dies ermöglichen. Die Fortpflanzungsorgane werden in primäre Geschlechtsorgane (bilden Keimzellen und Hormone) und sekundäre Geschlechtsorgane (dienen dem Transport und der Reifung) unterteilt. Beim Mann sind die Hoden (Testes) die primären Organe, in denen die Spermienbildung stattfindet.
Die Spermien wandern vom Hoden in den Nebenhoden (Epididymis), wo sie gespeichert werden und ihre funktionelle Reife erlangen. Über den Samenleiter (Ductus deferens) gelangen sie bei der Ejakulation in die Harn-Samen-Röhre. Akzessorische Drüsen wie die Bläschendrüse und die Prostata steuern Sekrete bei, die die Spermien ernähren und deren Beweglichkeit im weiblichen Genitaltrakt fördern.
Bei der Frau sind die Eierstöcke (Ovarien) die primären Geschlechtsorgane. Sie produzieren Eizellen und Sexualhormone (Östrogene und Progesteron). Die Eileiter (Tuba uterina) fangen die Eizelle nach dem Eisprung auf; hier findet in der Regel auch die Befruchtung statt. Der Uterus (Gebärmutter) bietet mit seiner Schleimhaut, dem Endometrium, den Platz für die Einnistung und Entwicklung des Embryos.
Die Spermatogenese (Bildung von Spermien) beginnt beim Mann mit der Pubertät und verläuft kontinuierlich bis ins hohe Alter. Aus einer Stammzelle gehen durch Meiose vier gleichwertige, haploide Spermatiden hervor, die sich zu beweglichen Spermien differenzieren. Ein reifes Spermium besteht aus Kopf (mit Akrosom und DNA), Mittelstück (Mitochondrien für Energie) und Schwanz (Geißel zur Fortbewegung).
Im Gegensatz dazu ist die Oogenese (Bildung von Eizellen) ein diskontinuierlicher Prozess, der bereits vor der Geburt beginnt. Die Vorläuferzellen verharren bis zur Pubertät in der Prophase I (Diktyotän). Pro Zyklus reift meist nur eine Eizelle heran. Die Meiose II wird erst abgeschlossen, wenn ein Spermium in die Eizelle eindringt. Das Ergebnis der Oogenese ist eine große, nährstoffreiche Eizelle und drei kleine, funktionslose Polkörperchen.
Ein wesentlicher Unterschied zwischen den Gameten (Keimzellen) ist ihre Beschaffenheit: Während das Spermium klein und auf Mobilität optimiert ist, ist die Eizelle die größte Zelle des menschlichen Körpers und enthält alle Zellorganellen sowie Nährstoffe, die für die ersten Zellteilungen nach der Befruchtung notwendig sind.