PowerPoint® Lecture Slides
prepared by
Janice Meeking,
Mount Royal College
C H A P T E R
Copyright © 2010 Pearson Education, Inc.
27
TheReproductiveSystem: Part A
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Reproductive System
Primary sex organs (gonads): testes andovaries
Produce sex cells (gametes)
Secrete steroid sex hormones
Androgens (males)
Estrogens and progesterone (females)
Accessory reproductive organs: ducts, glands,and external genitalia
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Reproductive System
Sex hormones play roles in
Development and function of the reproductiveorgans
Sexual behavior and drives
Growth and development of many otherorgans and tissues
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Male Reproductive System
Testes (within the scrotum) produce sperm
Sperm are delivered to the exterior through asystem of ducts
Epididymis, ductus deferens, ejaculatory duct,and the urethra
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Male Reproductive System
Accessory sex glands: seminal vesicles,prostate, and bulbourethral glands
Empty secretions into the ducts duringejaculation
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Figure 27.1
Peritoneum
Seminal
vesicle
Ampulla of
ductus
deferens
Ejaculatory
duct
Rectum
Prostate
Bulbourethral
gland
Anus
Bulb of penis
Epididymis
Ureter
Urinary bladder
Prostatic
urethra
Pubis
Membranous
urethra
Urogenital
diaphragm
Corpus
cavernosum
Corpus
spongiosum
Glans penis
Prepuce
External
urethral orifice
Spongy urethra
Testis
Scrotum
Ductus (vas)
deferens
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The Scrotum
Sac of skin and superficial fascia
Hangs outside the abdominopelvic cavity
Contains paired testes
 3C lower than core body temperature(temperature necessary for spermproduction)
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The Scrotum
Temperature is kept constant by two sets ofmuscles
Smooth muscle that wrinkles scrotal skin(dartos muscle)
Bands of skeletal muscle that elevate thetestes (cremaster muscles)
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Figure 27.2
Penis
Internal spermatic
fascia
Superficial inguinal
ring (end of inguinal
canal)
Urinary bladder
Spermatic cord
Ductus (vas)
deferens
Autonomic
nerve fibers
Testicular artery
Epididymis
Pampiniform
venous plexus
Tunica vaginalis
(from peritoneum)
Tunica albuginea
of testis
Middle septum
of scrotum
Cremaster muscle
External spermatic
fascia
Superficial fascia
containing dartos
muscle
Skin
Scrotum
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The Testes
Each is surrounded by two tunics
Tunica vaginalis, derived from peritoneum
Tunica albuginea, the fibrous capsule
Septa divide the testis into 250–300 lobules,each containing 1–4 seminiferous tubules(site of sperm production)
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The Testes
Sperm are conveyed through
Seminiferous tubules
Tubulus rectus
Rete testis
Efferent ductules
Epididymis
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The Testes
Blood supply comes from the testiculararteries and testicular veins
Spermatic cord encloses nerve fibers, bloodvessels, and lymphatics that supply the testes
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Figure 27.3a
Head of epididymis
Body of epididymis
Tail of epididymis
Efferent ductule
Rete testis
Straight tubule
Duct of epididymis
Ductus (vas)
deferens
Lobule
Testis
Septum
Tunica albuginea
Tunica vaginalis
Cavity of
tunica vaginalis
Spermatic cord
Seminiferous
tubule
Blood vessels
and nerves
(a)
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The Testes
Interstitial (Leydig) cells outside theseminiferous tubules produce androgens
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Figure 27.3c
Spermatogenic
cells in tubule
epithelium
Interstitial cells
Areolar
connective
tissue
Sperm
Myoid
cells
(c)
Seminiferous
tubule
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The Penis
External genitalia are the scrotum and thepenis
Penis is the male copulatory organ
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The Penis
Penis consists of
Root and shaft that ends in the glans penis
Prepuce, or foreskin—the cuff of loose skincovering the glans
Circumcision is the surgical removal of theforeskin
Crura
The proximal end surrounded byischiocavernosus muscle; anchors penis tothe pubic arch
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The Penis
Spongy urethra and three cylindrical bodies oferectile tissue (spongy network of connectivetissue and smooth muscle with vascularspaces)
Corpus spongiosum surrounds the urethra andexpands to form the glans and bulb
Corpora cavernosa are paired dorsal erectilebodies
Erection: erectile tissue fills with blood,causing the penis to enlarge and become rigid
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Figure 27.4
Urinary bladder
Dorsal vessels
and nerves
Skin
Deep arteries
(b)
(a)
Bulbourethral gland and duct
Urogenital diaphragm
Bulb of penis
Corpora cavernosa
Corpus spongiosum
Section of (b)
Spongy urethra
Glans penis
Prepuce (foreskin)
External urethral orifice
Corpora cavernosa
Urethra
Tunica albuginea of erectile bodies
Corpus spongiosum
Crus of penis
Bulbourethral duct opening
Ductus deferens
Ampulla of ductus deferens
Prostatic urethra
Orifices of prostatic ducts
Prostate
Membranous urethra
Root of penis
Shaft (body) of penis
Ejaculatory duct
Seminal vesicle
Epididymis
Testis
Ureter
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The Male Duct System
Epididymis
Ductus deferens
Ejaculatory duct
Urethra
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Epididymis
Head: contains the efferent ductules
Duct of the epididymis
Microvilli (stereocilia) absorb testicular fluidand pass nutrients to stored sperm
Nonmotile sperm enter, pass slowly through,and become motile
During ejaculation the epididymis contracts,expelling sperm into the ductus deferens
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Ductus Deferens and Ejaculatory Duct
Ductus deferens
Passes through the inguinal canal
Expands to form the ampulla and then joinsthe duct of the seminal vesicle to form theejaculatory duct
Propels sperm from the epididymis to theurethra
Vasectomy: cutting and ligating the ductusdeferens, which is a nearly 100% effectiveform of birth control
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Urethra
Conveys both urine and semen (at differenttimes)
Has three regions
1.Prostatic urethra
2.Membranous urethra
3.Spongy (penile) urethra
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Figure 27.4
Urinary bladder
Dorsal vessels
and nerves
Skin
Deep arteries
(b)
(a)
Bulbourethral gland and duct
Urogenital diaphragm
Bulb of penis
Corpora cavernosa
Corpus spongiosum
Section of (b)
Spongy urethra
Glans penis
Prepuce (foreskin)
External urethral orifice
Corpora cavernosa
Urethra
Tunica albuginea of erectile bodies
Corpus spongiosum
Crus of penis
Bulbourethral duct opening
Ductus deferens
Ampulla of ductus deferens
Prostatic urethra
Orifices of prostatic ducts
Prostate
Membranous urethra
Root of penis
Shaft (body) of penis
Ejaculatory duct
Seminal vesicle
Epididymis
Testis
Ureter
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Accessory Glands: Seminal Vesicles
Produces viscous alkaline seminal fluid
Fructose, ascorbic acid, coagulating enzyme(vesiculase), and prostaglandins
70% of the volume of semen
Duct of seminal vesicle joins the ductusdeferens to form the ejaculatory duct
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Accessory Glands: Prostate
Encircles part of the urethra inferior to thebladder
Secretes milky, slightly acid fluid:
Contains citrate, enzymes, and prostate-specific antigen (PSA)
Plays a role in the activation of sperm
Enters the prostatic urethra during ejaculation
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Accessory Glands: Bulbourethral Glands(Cowper’s Glands)
Pea-sized glands inferior to the prostate
Prior to ejaculation, produce thick, clearmucus
Lubricates the glans penis
Neutralizes traces of acidic urine in the urethra
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Figure 27.4
Urinary bladder
Dorsal vessels
and nerves
Skin
Deep arteries
(b)
(a)
Bulbourethral gland and duct
Urogenital diaphragm
Bulb of penis
Corpora cavernosa
Corpus spongiosum
Section of (b)
Spongy urethra
Glans penis
Prepuce (foreskin)
External urethral orifice
Corpora cavernosa
Urethra
Tunica albuginea of erectile bodies
Corpus spongiosum
Crus of penis
Bulbourethral duct opening
Ductus deferens
Ampulla of ductus deferens
Prostatic urethra
Orifices of prostatic ducts
Prostate
Membranous urethra
Root of penis
Shaft (body) of penis
Ejaculatory duct
Seminal vesicle
Epididymis
Testis
Ureter
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Semen
Mixture of sperm and accessory glandsecretions
Contains nutrients (fructose), protects andactivates sperm, and facilitates theirmovement (e.g., relaxin)
Prostaglandins in semen
Decrease the viscosity of mucus in the cervix
Stimulate reverse peristalsis in the uterus
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Semen
Alkalinity neutralizes the acid in the maleurethra and female vagina
Antibiotic chemicals destroy certain bacteria
Clotting factors coagulate semen just afterejaculation, then fibrinolysin liquefies it
Only 2–5 ml of semen are ejaculated,containing 20–150 million sperm/ml
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Male Sexual Response
Erection
Enlargement and stiffening of the penis fromengorgement of erectile tissue with blood
Initiated by sexual stimuli, including:
Touch and mechanical stimulation of thepenis
Erotic sights, sounds, and smells
Can be induced or inhibited by emotions orhigher mental activity
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Male Sexual Response
Erection:
Parasympathetic reflex promotes release ofnitric oxide (NO)
NO causes erectile tissue to fill with blood
Expansion of the corpora cavernosa
Compresses drainage veins and maintainsengorgement
Corpus spongiosum keeps the urethra open
Impotence: the inability to attain erection
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Male Sexual Response
Ejaculation
Propulsion of semen from the male ductsystem
Sympathetic spinal reflex causes
Ducts and accessory glands to contract andempty their contents
Bladder sphincter muscle to constrict,preventing the expulsion of urine
Bulbospongiosus muscles to undergo arapid series of contractions
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Spermatogenesis
Sequence of events that produces sperm inthe seminiferous tubules of the testes
Most body cells are diploid (2n) and contain
Two sets of chromosomes (one maternal, onepaternal)
23 pairs of homologous chromosomes
Gametes are haploid (n) and contain
23 chromosomes
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Meiosis
 Gamete formation involves meiosis
Nuclear division in the gonads in which thenumber of chromosomes is halved (from 2nto n)
Two consecutive cell divisions (meiosis Iand II) following one round of DNA replication
Produces four daughter cells
Introduces genetic variation
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Figure 27.6 (1 of 2)
MEIOSIS I
Prophase I
Prophase events occur, as in mitosis. Additionally,
synapsis occurs: Homologous chromosomes come
together along their length to form tetrads. During
synapsis, the “arms” of homologous chromatids wrap
around each other, forming several crossovers. The
nonsister chromatids trade segments at points of
crossover. Crossover is followed through the diagrams
below.
Anaphase I
Unlike anaphase of mitosis, the centromeres do not
separate during anaphase I of meiosis, so the sister
chromatids (dyads) remain firmly attached. However, the
homologous chromosomes do separate from each other
and the dyads move toward opposite poles of the cell.
Telophase I
The nuclear membranes re-form around the
chromosomal masses, the spindle breaks down, and
the chromatin reappears as telophase and cytokinesis
are completed. The 2 daughter cells (now haploid)
enter a second interphase-like period, called
interkinesis, before meiosis II occurs. There is no
second replication of DNA before meiosis II.
Metaphase I
The tetrads align randomly on the spindle
equator in preparation for anaphase.
Crossover
Interphase cell
Centriole
pairs
Nuclear
envelope
Chromatin
2n = 4
Spindle
Sister
chromatids
Nuclear envelope
fragments late
in prophase I
Tetrad
Dyad
Chromosomes
uncoil
Nuclear
envelopes
re-form
Cleavage
furrow
Centromere
Interphase events
As in mitosis, meiosis is preceded
by DNA replication and other
preparations for cell division.
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Figure 27.6 (2 of 2)
MEIOSIS II
Meiosis II begins with the
products of meiosis I (2
haploid daughter cells) and
undergoes a mitosis-like
nuclear division process
referred to as the equational
division of meiosis.
Prophase II
After progressing through the
phases of meiosis and
cytokinesis, the product is 4
haploid cells, each genetically
different from the original
mother cell. (During human
spermatogenesis, the daughter
cells remain interconnected by
cytoplasmic extensions during
the meiotic phases.)
Metaphase II
Anaphase II
Telophase II
and cytokinesis
Products of
meiosis:
haploid
daughter cells
Copyright © 2010 Pearson Education, Inc.
Figure 27.5 (1 of 2)
Mother cell
(before chromosome replication)
Chromosome
replication
Chromosome
replication
2= 4
MITOSIS
Replicated
chromosome
Prophase
Chromosomes
align at the
metaphase plate
Sister chromatids
separate during
anaphase
2n
2n
Metaphase
Daughter
cells of
mitosis
Tetrad formed by
synapsis of replicated
homologous
chromosomes
Tetrads align at the
metaphase plate
Homologous chromosomes
separate but sister
chromatids remain together
during anaphase I
No further chromosomal
replication; sister chromatids
separate during
anaphase II
Daughter cells of meiosis II
(usually gametes)
n
n
n
n
Prophase I
Metaphase I
Daughter cells
of meiosis I
Meiosis II
MEIOSIS
Copyright © 2010 Pearson Education, Inc.
Figure 27.5 (2 of 2)
MITOSIS
MEIOSIS
One, consisting of prophase, metaphase,
anaphase, and telophase.
Number of
divisions
Synapsis of
homologous
chromosomes
Daughter cell
number and
genetic
composition
Roles in the body
Two, each consisting of prophase, metaphase,
anaphase, and telophase. DNA replication does
not occur between the two nuclear divisions.
Does not occur.
Occurs during mitosis I; tetrads formed,
allowing crossovers.
Two. Each diploid (2n) cell is identical to
the mother cell.
Four. Each haploid (n) cell contains half as many
chromosomes as the mother cell and is
genetically different from the mother cell.
For development of multicellular adult
from zygote. Produces cells for growth
and tissue repair. Ensures constancy of
genetic makeup of all body cells.
Produces cells for reproduction (gametes).
Introduces genetic variability in the gametes and
reduces chromosomal number by half so that when
fertilization occurs, the normal diploid chromosomal
number is restored (in humans, 2n = 46).
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Spermatogenesis
Spermatic cells give rise to sperm
Mitosis
Spermatogonia form spermatocytes
Meiosis
Spermatocytes form spermatids
Spermiogenesis
Spermatids become sperm
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Figure 27.7a
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Figure 27.7c
Basal lamina
Spermatogonium
(stem cell)
Cytoplasm of adjacent
sustentacular cells
Sustentacular
cell nucleus
Tight junction between
sustentacular cells
Lumen of
seminifer-
ous tubule
Late spermatids
Early
spermatids
Secondary
spermatocytes
Cytoplasmic
bridge
Primary
spermatocyte
Spermatozoa
Type B daughter cell
Type A daughter cell
remains at basal lamina
as a stem cell
(c)  A portion of the seminiferous tublule wall, showing the spermato-
      genic cells surrounded by sustentacular cells (colored gold)
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Mitosis of Spermatogonia
Begins at puberty
Spermatogonia
Stem cells in contact with the epithelial basallamina
Each mitotic division   a type A daughter celland a type B daughter cell
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Mitosis of Spermatogonia
Type A cells maintain the germ cell line at thebasal lamina
Type B cells move toward the lumen anddevelop into primary spermatocytes
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Meiosis: Spermatocytes to Spermatids
Meiosis I
Primary spermatocyte (2n two secondaryspermatocytes (n)
Meiosis II
Each secondary spermatocyte (n twospermatids (n)
Spermatid: small nonmotile cells close to thelumen of the tubule
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Figure 27.7b
Basal lamina
Spermatogonium
(stem cell)
Mitosis
Growth
Late spermatids
Early
spermatids
Secondary
spermatocytes
Primary
spermatocyte
Spermatozoa
Type B daughter cell
Enters meiosis I
and moves to
adluminal
compartment
Meiosis I
completed
Meiosis II
Type A daughter cell
remains at basal lamina
as a stem cell
(b)  Events of spermatogenesis,
      showing the relative position
     of various spermatogenic cells
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Spermiogenesis: Spermatids to Sperm
Spermatids lose excess cytoplasm and form atail, becoming spermatozoa (sperm)
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Sperm
Major regions
1.Head: genetic region; nucleus and helmetlikeacrosome containing hydrolytic enzymes thatenable the sperm to penetrate an egg
2.Midpiece: metabolic region; mitochondria
3.Tail: locomotor region; flagellum
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Figure 27.8a, b
Centrioles
Spermatid
nucleus
Golgi
apparatus
Acrosomal
vesicle
Mitochondria
Approximately 24 days
Excess
cytoplasm
Nucleus
Acrosome
Microtubules
Flagellum
Tail
Midpiece
Head
(a)
(b)
1
2
3
4
5
6
7
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Role of Sustentacular Cells
Large supporting cells (Sertoli cells)
Extend through the wall of the tubule andsurround developing cells
Provide nutrients and signals to dividing cells
Dispose of excess cytoplasm sloughed offduring spermiogenesis
Secrete testicular fluid into lumen for transportof sperm
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Role of Sustentacular Cells
Tight junctions divide the wall into twocompartments
1.Basal compartment—spermatogonia andprimary spermatocytes
2.Adluminal compartment—meiotically activecells and the tubule lumen
Copyright © 2010 Pearson Education, Inc.
Figure 27.7c
Basal lamina
Spermatogonium
(stem cell)
Cytoplasm of adjacent
sustentacular cells
Sustentacular
cell nucleus
Tight junction between
sustentacular cells
Lumen of
seminifer-
ous tubule
Late spermatids
Early
spermatids
Secondary
spermatocytes
Cytoplasmic
bridge
Primary
spermatocyte
Spermatozoa
Type B daughter cell
Type A daughter cell
remains at basal lamina
as a stem cell
(c)  A portion of the seminiferous tublule wall, showing the spermato-
      genic cells surrounded by sustentacular cells (colored gold)
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Role of Sustentacular Cells
Tight junctions form a blood-testis barrier
Prevents sperm antigens from escaping intothe blood where they would activate theimmune system
Because sperm are not formed until puberty,they are absent during immune systemdevelopment, and would not be recognized as“self”