Bài giảng Sinh sản vật nuôi - SInh lí sinh dục đực

11 Giảng viên: Phan Vũ Hải – Trưởng Bộ môn TYHLS, ĐHNL Huế, ĐHSP Huế - ĐH Huế Drs. Utrecht University, Holland E-mail: vu.phan@graduates.jcu.edu.au; website: www.cntyhue.blogspot.com NỘI DUNG CHÍNH: - Cấu tạo giải phẫu, chức năng sinh lý bộ máy sinh dục, sinh lý sinh dục gia súc ĐỰC và CÁI - Sinh lý quá trình thụ tinh, mang thai và sinh đẻ - Qui trình Thụ tinh nhân tạo - Qui trình Cấy truyền phôi - Các bệnh sinh sản thường xảy ra ở gia súc 2Giảng viên: Phan Vũ Hải ; E-mail: vu.phan@graduates.jcu.edu.au NỘI DUNG PHẦN 1: - Giới thiệu các hình thức sinh sản ở động vật - Cấu tạo giải phẫu, chức năng sinh lý bộ máy sinh dục, sinh lý sinh dục gia súc ĐỰC Ý nghĩa của sinh sản  Sinh sản là một đặc điểm đặc trưng nhất của cơ thể sống  Sinh sản là bản năng của mọi sinh vật để duy trì (bảo tồn) và phát triển nòi giống và cũng là đặc trưng của sinh vật khi so sánh với phi sinh vật  Đối với ngành chăn nuôi thì cần phải đẩy mạnh quá trình sinh sản để phát triển kinh tế: SỐ LƯỢNG VÀ CHẤT LƯƠNG đàn vật nuôi! 3 CÁC HÌNH THỨC SINH SẢN CHỦ YẾU Ở ĐỘNG VẬT SINH SẢN VÔ TÍNH VÀ SINH SẢN HỮU TÍNH Sinh sản vô tính: Là sự sao chép nguyên bản bộ gen của cá thể đã sinh ra nó, mà không có sự tham gia của tế bào sinh dục đực và tế bào sinh dục cái. -Nền tảng của SSVT là quá trình nguyên phân -Là hình thức sinh sản sơ khai ở động vật đơn bào và phổ biến ở động vật bậc thấp 4 2Ưu điểm và nhược điểm của sinh sản vô tính: * Ưu điểm: Thuận lợi đối với những động vật mà có số lượng rất ít hoặc không có khả năng di chuyển và tăng được hiệu suất sinh sản vì đã không tốn năng lượng cho việc tạo thành giao tử và thụ tinh... * Nhược điểm: do một cá thể tham gia nên ít gây đột biến, gene không phong phú... 5 •Một số hình thức sinh sản vô tính: +Nảy chồi: thân mọc chồi, chồi phát triển đủ độ lớn sẽ được tách khỏi cơ thể mẹ để sống độc lập. Một số trường hợp cá thể con không tách rời khỏi cơ thể mẹ, dần hợp thành tập đoàn Nảy chồi ở thủy tức 6San hô: Sinh sản bằng cách mọc chồi +Phân mảnh: Cơ thể tự phân thành hai mảnh hay nhiều phần tương đối bằng nhau, sau đó thì mỗi phần lại được phát triển mới thành một cơ thể hoàn chỉnh. Phân mảnh của hải quỳ Các hình thức sinh sản vô tính 7 Trùng roi: sinh sản bằng cách phân đôi cơ thể + Tái sinh: Từ một mảnh của cơ thể có thể tạo thành cơ thể mới Tái sinh ở sao biển Các hình thức sinh sản vô tính 8 3SSVT ở động vật bậc cao - Nhân bản (cloning) • Nhân bản là tạo ra “bản sao” của một tế bào hoặc một sinh vật. Các “bản sao” được tạo ra bằng kỹ thuật cloning được gọi là các clone, các clone này giống y hệt nhau về mặt di truyền. • Nhân bản vô tính có thể thực hiện được với các tế bào có nhân lưỡng bội lấy từ phôi, thai, hoặc từ một động vật trưởng thành, thậm chí có thể từ các mô đông lạnh. 9 10 Sinh sản hữu tính:  Là hình thức sinh sản phải có sự tham gia của hai cá thể khác nhau về giới tính như: đực và cái, để tạo ra hợp tử và sau khi đã phân chia nhiều lần liên tiếp nhau, phôi sẽ được phát triển thành một cá thể mới.  Sinh sản hữu tính làm tăng khả năng biến dị di truyền dẫn đến khả năng thích ứng với môi trường của quần thể ngày càng cao. 11 + Sinh sản hữu tính bằng cách tiếp hợp: Cả hai cá thể lưỡng bội được kết hợp với nhau, tiếp hợp và trao đổi chất cho nhau. Ví dụ: Trùng đế giầy Các hình thức sinh sản hữu tính 12 4+ Sinh sản hữu tính bằng tinh trùng và trứng: Trên cùng một cơ thể có cả buồng trứng và tinh hoàn như ở giun đốt (thu tinh ngoai) + Hiện tượng trinh sản: Là sự phát triển của cá thể mới từ trứng không thụ tinh, nghĩa là không có sự tham gia của tinh trùng, ví dụ như ở Ong. 13 +Mẫu sinh: Trứng phát triển có qua thụ tinh, nhưng nhân của tinh trùng bị mất hoạt tính và bị loại bỏ. T.trùng ở đây chỉ làm hoạt hóa cho trứng phát triển. Ví dụ như ở cá Diếc Bạc +Phụ sinh: Là sự phát triển của trứng có qua thụ tinh, nhưng sau đó nhân của tế bào trứng bị thoái hóa và chỉ có nhân của t.trùng tham gia vào sự phát triển, vd; phụ sinh nhân tạo ở tằm nhằm tạo giống tằm cao sản + Sinh sản hữu tính ở động vật bậc cao và con người: Cơ sở của SSHT là sự phân bào giảm nhiễm còn gọi là giảm phân có giá trị đối với các cơ thể SSHT mà mấu chốt của nó là sự tạo thành giao tử đực (Tinh trùng) và giao tử cái (Trứng). Trứng và tinh trùng kết hợp với nhau tạo thành hợp tử Các hình thức sinh sản hữu tính 14 SINH LÝ SINH DỤC ĐỰC • Bao dịch hoàn • Dịch hoàn • Dịch hoàn phụ • Tuyến sinh dục phụ • Dương vật sinh lý sinh dục đực 15 16 5Sinh lý sinh dục đực: sinh lý sinh dục đực 17 sinh lý sinh dục đực 18 1.1. Bao dịch hoàn (Scrotum): Còn gọi là bìu, âm nang - là một túi có 6 lớp, bao lấy bên trong nó dịch hoàn hoàn và dịch hoàn phụ. Ở giữa có vách ngăn chia bìu làm thành hai túi để chứa 2 tinh hoàn. Chức năng của cơ bìu là nâng tinh hoàn và co bìu lại để giữ ấm và bảo vệ tránh các chấn thương. 19 20 61.2. Dịch hoàn (Testis): Dịch hoàn là tuyến sinh dục chính của giống đực, gồm 1 đôi nằm trong bìu. -> Phần ngoại tiết sinh ra tinh trùng, phần nội tiết thì tiết ra hormone testosteron. 21 22 1.3. Dịch hoàn phụ (Epididymis ): 23 • Còn gọi là phụ dịch hoàn, phụ hoàn, mào tinh. Được gắn ở bờ sau và trên của dịch hoàn. • Ở dịch hoàn phụ, tinh trùng phải di chuyển một quãng đường dài (dê, bò 60 m, ngựa 70 m, lợn100 m). Chức năng của phụ hoàn • Là kho để chứa tinh trùng và giúp t.trùng sống lâu trong cơ thể • Trong phụ dịch hoàn thường có khoảng 200 tỉ tinh trùng và 70% nằm ở phần đuôi phụ hoàn • pH hơi toan (6.2-6.8) và nhiệt độ cũng thấp hơn làm cho tinh trùng ít hoạt động và sống lâu • Các vách của dịch hoàn phụ có nhiều mạch quản và lâm ba quản là nguồn cung cấp năng lượng cho tinh trùng. • Nêu con đực không sử dụng thì tế bào được lưu giữ tại đây, già cỗi, và bị hấp phụ và làm tiêu biến đi sau 40 - 60 ngày • Là nơi mà t.trùng thành thục trước khi xuất tinh, đặc biệt là trong quá trình vận chuyển trong phụ dịch hoàn t.trùng hoàn thiện màng bán thấm lipoprotein 2 4 71.4. Ống dẫn tinh (Ductus hoặc Vas deferens): Là một ống thành dày, vận chuyển tinh trùng đã trưởng thành từ mào tinh đi qua ống bẹn, ngoằn ngoèo trông ổ bụng, chạy ra sau bàng quang đến phồng ống dẫn tinh (túi tinh) và niệu đạo. 25 Túi tinh (Seminal Vesicles): Có hai túi tinh ở hai bên bàng quang, chúng có nhiệm vụ chứa đựng tinh trùng sẵn sàng cho giao phối. Các chất của túi tinh rất cần thiết cho sự nuôi dưỡng tinh trùng. Thành túi tinh co trong khi xuất tinh và tiết dịch vào trong ống phóng tinh, đẩy tinh trùng ra ngoài niệu đạo. 26 1.5. Các tuyến sinh dục phụ (Accessory glands) • Bao gồm: tuyến tiền liệt, tuyến cầu niệu đạo và tinh nang • Chất tiết gọi là tinh thanh với chức năng chính là (i) Kích thích và gây hưng phấn sinh dục và (ii) Các dịch tiết của tuyến sinh dục rửa đường niệu đạo sinh dục và nuôi sống các tbsd đực khi ra ngoài cơ thể 27 •Tác dụng sinh lý của tuyến sinh dục phụ +Tuyến tiền liệt (Prostate gland): nằm ở cuối ống dẫn tinh và phần đầu của niệu đạo, phát triển ở ngựa nhưng ít phát triển ít phát triển ở trâu, bò và lợn. Dịch có tính chất hơi kiềm nhằm trung hòa độ axit trong lòng niệu đạo và acid carbonic được sản sinh do hoạt động của t.trùng. Dịch tiết còn có PGF2α có tác dụng làm co bóp cơ trơn để thực hiện phản xạ phóng tinh. Chất tiết có chứa specmin (tạo mùi). 28 8sinh lý sinh dục đực +Tuyến tinh nang (Vesicular gland): gồm một đôi nằm ở phần cuối ống dẫn tinh. Tuyến này phát triển ở lợn, ngựa; kém phát triển ở trâu, bò và cừu. Chất tiết là dạng keo có thành phần như acid citric, fructoza, lipid và globulin... Chất tiết này khi gặp chất tiết của tuyến tiền liệt thì ngưng kết lại thành một cục để bịt cổ tử cung không cho tinh dịch chảy ra ngoài. +Tuyến cầu niệu đạo (tuyến cowper, bulborethal): nằm cuối niệu đạo, trong xoang chậu, trên vòng cung ngồi. Thành phần chất tiết là dịch nhớt, trong suốt, pH trung tính. Chất bài tiết làm sạch đường mà tinh trùng đi qua. 29 sinh lý sinh dục đực 30 Cowper’s GlandSeminal Vesicles Prostate 1.6. Dương vật (Penis): Bài xuất nước tiểu, phương tiện của quá trình giao phối và phóng tinh dịch ra ngoài 31 Cấu tạo dương vật cắt ngang 32 Thể hang Thể xốp 9ÔN LẠI sinh lý sinh dục đực 33 Trình bày về cấu tạo giải phẫu cqsd đực? sinh lý sinh dục đực 34 2. Tinh dịch và các đặc điểm sinh hóa học của tinh dịch • Là dịch tiết của cơ quan sinh dục đực khi con đực thực hiện có kết quả phản xạ sinh dục • Gồm hai thành phần cơ bản là tinh trùng (3-5%) và tinh thanh (95-97%) • Keo phèn? Một số thuật ngữ: • Tinh dịch • Tinh trùng • Tinh nguyên • Tinh tươi • Tinh bảo tồn 36 10 Thể tích tinh dịch, tỷ lệ thể tích tinh trùng, tinh thanh và nồng độ tinh trùng trung bình ở một số loài vật nuôi Loài vật nuôi Thể tích 1 lần xuất tinh (ml) Tinh trùng (% ) Tinh thanh (%) Nồng độ tinh trùng (triệu/ml) Lợn đực ngoại 300-500 3 97 20-100 Bò 4-5 10 90 200-600 Ngựa 50-100 2-5 95-98 20-80 Cừu 1-2 30 70 200-800 37 Thành phần hóa học tinh dịch của một số lòai gia súc Thành phần Tinh dịch lợn Tinh dịch bò Tinh dịch ngựa Nước 95,00 90,00 98,00 Protein 3,80 5,80 1,04-2,28 Lipid 0,03 0,15 0,04 Fructose 0,01 0,23-0,87 0,005 Axit xitric 0,13 0,72 0,06 Axit lactic 0,02 0,04-0,06 0,03 P tổng số 0,06 0,08 0,02 K 0,10 0,23 0,07 Na 0,28 0,28 0,07 Ca 0,09 0,04 0,02 Cl 0,33 0,22 0,48 Sự hình thành tinh trùng Ở gs nói chung khi đến tuổi thành thục thì thì tinh hoàn đã bắt đầu sản sinh ra tinh trùng và chức năng này được duy trì suốt đời con vật. Các tinh trùng được sản sinh từ các tế bào sinh dục nguyên thủy (primordial germ cell), còn gọi là các tinh nguyên bào (spermatogonia) nằm trên các thành ống sinh tinh. Khi bước vào thành thục thì các tinh nguyên bào tiến hành giảm phân để tạo thành tinh trùng. 39 Tất cả các giai đoạn tạo thành tinh nguyên bào, tiền tinh trùng và tinh trùng là đều xảy ra tại tế bào Sertoli (có nhiệm vụ dinh dưỡng) Cấu tạo của tiểu quản sinh tinh 40 11 41 Hình vẽ một lát cắt ngang của ống sinh tinh. sinh lý sinh dục đực Tinh nguyên bào (Tế bào sinh dục nguyên thủy) Tinh bào cấp I 2 tinh bào cấp II 4 tinh tử(n) Tinh trùng(n) Giảm phân 1 Giảm phân 2 Sự biệt hóa để tạo thành tinh trùng Giai đoạn sinh trưởng Giai đoạn phân chia tạo tinh tử 42 Trên góc độ sinh sản cần lưu ý: • Không nên sử dụng đực giống ngay sau khi nó thành thục về tính. Sau khi thành thục về tính người ta bỏ 1-2 tháng. • Trong quá trình hình thành tế bào thì phải đảm bảo các môi trường, điều kiện sống, dinh dưỡng là tốt nhất để cho quá trình hình thành tinh trùng không bị xáo trộn. • Protein: + Tham gia cấu tạo nên tinh trùng + Tham gia cấu tạo nên các chất dịch + Tham gia thức tỉnh tính dục của con đực 43 Hình thái, cấu tạo tinh trùng - Chủ yếu là nước- chiếm 75% - Vật chất khô: 25%. Trong vật chất khô chủ yếu là Protein- chiếm 85%, lipid- 13.2%; ngoài ra khoáng, vitamin: 1.8%. 12 Kích thước tinh trùng của một số loại gia súc Gia súc Dài tổng số Đầu Cổ Thân Đuôi (μ) Dài Rộng Dày Cừu 60-75 8 5 1 1.5 10 42-43 Bò 65-72 9 4 1 1 13 49-53 Ngựa 58-60 1 4 2 - 10 42-43 Lợn 55-57 8 4 3 - 12 33-38 •Cấu tạo của tinh trùng: - Acrosome: Enzyme Hyaluronidaza và Acrosine - Nhân -Phần thân giữa có các mitochondria (ty thể) -Phần đuôi hình thành 1 ống nhỏ bao bọc sợi trục 47 13 Tinh thanh • Rửa sạch ống niệu-sinh dục con đực và đường sinh dục cái trước khi phóng tinh • Hoạt hóa tinh trùng, làm cho tinh trùng có khả năng vận động (ở phụ hoàn tinh trùng hầu như không vận động, khi tiếp xúc với tinh thanh, tinh trùng bắt đầu hoạt động). • Pha loãng và cung cấp chất dinh dưỡng cho tinh trùng. 49 Đặc điểm về trao đổi chất của t.trùng * Quá trình hô hấp yếm khí  Trải qua phản ứng Embden-Meyerhof để tạo thành axit pyruvic-> giải phóng ra năng lượng (50KCal) Fructose ATP⎯→ADP fructose phosphate → triose phosphate → axit pyruvic → axit lactic + Q (năng lượng) Quá trình hô hấp háo khí  Axit pyruvic được hoạt hóa đi vào chu trình Krebs và cho ra sản phẩm cuối cùng là CO2 và H2O 14 Các đặc tính của tinh trùng Đặc điểm vận động Phụ thuộc vào 3 yếu tố:  Cấu trúc đuôi hoàn thiện hay không  Năng lượng vận động đủ, nhiều.  Môi trường sống bên ngoài của tế bào, áp suất thẩm thấu, nhiệt độ Có 3 mức độ vận động: tiến thẳng, xoay vòng và lắc lư Các đặc điểm khác • Đặc tính chuyển động tới trước • Đặc tính lội ngược dòng nước • Đặc tính tiếp xúc với vật lạ • Đặc tính tiếp xúc với hóa chất • Đặc tính tiếp xúc với điện 54 Các yếu tố ảnh hưởng đến sức sống của t.trùng Khi tinh trùng còn ở trong cơ thể gia súc  Điều kiện chăm sóc nuôi dưỡng  Điều kiện sức khoẻ của đực giống  Điều kiện thời tiết khí hậu 55 Các yếu tố ảnh hưởng đến sức sống của t.trùng Khi tinh trùng ở ngoài cơ thể gia súc:  Nhiệt độ  Áp suất thẩm thấu  Các chất điện giải  Độ pH  Ánh sáng  Các vật lạ  Các vi sinh vật  Không khí  Ảnh hưởng cơ học 56 15 Sinh lý sinh dục con đực • Thành thục về tính • Thành thục về thể vóc 57 Loài gia súc Tuổi thành thục về tính Tuổi thành thục thể vóc Trâu 1,5 – 2 năm 3 – 3.5 năm Bò 12 - 18 tháng 2 – 2.5 năm Lợn 5 - 8 tháng 6 - 10 tháng Dê, Cừu 6 - 8 tháng 12 – 18 tháng Điều hoà hoạt động sinh dục của gia súc đực -Quá trình hình thành tinh trùng ở con đực được điều hòa bởi các nội tiết sinh sản trong cơ thể. Các nội tiết tố liên quan đến quá trình sinh tinh trùng bao gồm GnRH, FSH, LH, testosterone và inhibin -Sự sinh tinh và tổng hợp nội tiết của tinh hoàn chịu sự điều phối của vùng hạ đồi và các nội tiết của tuyến yên 58 •Các yếu tố ảnh hưởng đến sản sinh tinh trùng +Vai trò của hormon: -GnRH của vùng dưới đồi tham gia điều hòa quá trình sản sinh tinh trùng thông qua các tác dụng điều hòa bài tiết LH và FSH. -LH của tuyến yên, kích thích tế bào Leydig ở khoảng kẽ của tinh hoàn bài tiết testosteron do đó có ảnh hưởng đến quá trình sản sinh tinh trùng 59 FSH Kích thích phát triển ống sinh tinh Kích thích tế bào Sertoli bài tiết dịch có chứa nhiều chất dinh dưỡng giúp cho tinh trùng thành thục. Kích thích tế bào Sertoli bài tiết một loại protein gắn với andogen (ABP) 60 16 sinh lý sinh dục đực -Các tế bào kẽ Leidig của tinh hoàn có chức năng là sản sinh ra hormone sinh dục của giống đực thường được gọi chung là androgen bao gồm các hormone như: testosterone, dihydrotestosterone và androstenedion, trong đó testosterone là quan trọng nhất. Chức năng sản sinh ra hormone 61 sinh lý sinh dục đực Tác dụng của testosteron: +Trong thời kì bào thai: tuần lễ thứ 7 của thai nhi đã bài tiết ra 1 lượng testosterone, tác dụng chủ yếu của nó là: *Kích thích sự phát triển của cơ quan sinh dục ngoài của thai nhi như: dương vật, tuyến tiền liệt, túi tinh... *Kích thích để đưa tinh hoàn từ xoang bụng xuống bìu ở ngoài +Làm xuất hiện và bảo tồn các đặc tính sinh dục nam thứ phát kể từ tuổi dậy thì như: phát triển dương vật, tuyến tiền liệt, túi tinh, mọc lông mu, nách, mọc râu... 62 sinh lý sinh dục đực +Kích thích sự sản sinh ra tinh trùng * Testosterone kích thích sự hình thành tinh nguyên bào và sự phân chia chia giảm nhiễm lần 2 từ tinh nguyên bào II thành tinh trùng. * Testosterone kích thích sự tổng hợp protein và bài tiết Sertoli, 2 tác dụng có liên quan đến việc sản sinh ra tinh trùng +Nếu lượng testosterone bị giảm xuống thấp có thể dẫn tới vô sinh +Ngoài ra testosterone còn có tác dụng lên sự chuyển hóa protein và cấu tạo cơ. Tác dụng của testosteron 63 sinh lý sinh dục đực +Tác dụng lên xương: -Làm tăng tổng hợp khung protein của xương -Phát triển và cốt hóa sụn liên hợp ở đầu xương dài -Làm dày xương -Tăng lắng đọng muối calci phosphat ở xương do đó làm tăng sức mạnh của xương. -Làm hẹp đường kính, tăng chiều dài của khung chậu +testosterone làm tăng số lượng hồng cầu trong 1mm3 khoảng 20% +testosterone làm tăng nhẹ sự tái hấp thụ ion Na+ ở ống lượn xa Tác dụng của testosteron 64 17 Điều hòa sự bài tiết hormone testosterone: +Thời kì bào thai: hormone testosterone được bài tiết ra dưới tác dụng của HCG là 1 loại hormone nhau thai. +Thời kì trưởng thành: Hormone testosterone được bài tiết ra là do tác dụng của hormone LH của tuyến yên lên tế bào Leydig. 65 sinh lý sinh dục đực Tác dụng của inhibin: Inhibin là một hợp chất glycoprotein, do tế bào Sertoli bài tiết. Inhibin có tác dụng điều hòa quá trình sản sinh tinh trùng thông qua cơ chế điều hòa ngược đối với sự bài tiết FSH của tuyến yên. Tác dụng ức chế bài tiết FSH của inhibin mạnh hơn tác dụng ức chế bài tiết GnRH từ vùng dưới đồi. Khi ống sinh tinh sản sinh quá nhiều tinh trùng, tế bào Sertoli bài tiết inhibin. Dưới tác dụng ức chế của inhibin, lượng FSH được bài tiết từ tuyến yên giảm do đó làm giảm bớt quá trình sản sinh tinh trùng ở ống sinh tinh. 66 CÂU HỎI ÔN TẬP 1. Vẽ hình và trình bày chức năng bộ máy sinh dục của bò đực? 2. Vẽ hình và trình bày chức năng các tuyến sinh dục phụ của gia súc? 3. Vẽ hình và trình bày cấu tạo, chức năng của dịch hoàn gia súc? 4. Cơ chế thần kinh-thể dịch điều khiển sinh sản ở gia súc đực (Vẽ hình)? 5. Trình bày qua biểu bảng: tên, tuyến tiết và chức năng sinh lý chính của các hormone sinh sản của gia súc đực? 6. Vẽ hình và trình bày cấu tạo, chức năng các thành phần của tinh trùng gia súc? 7. Quá trình hô hấp của tinh trùng? 8. Các yếu tố ảnh hưởng đến sức sống tinh trùng? 67 BÀI THU HOẠCH Topic: Quản lý và nâng cao năng suất sinh sản của lợn đực giống? Word: <3 trang A4, font 12.5 Powerpoint: <30 slides (15 phút) Gợi ý: - Tìm đọc thêm các tài liệu - Sinh lý sinh sản đực giống, bệnh, dinh dưỡng, thời tiết, chuồng trại. 68