SPERMA: FUNKCIJE, DIJELOVI, ŽIVOTNI CIKLUS, SPERMATOGENEZA - ANATOMIJA I FIZIOLOGIJA - 2025

U spermi su zrele spolne stanice (gametske ćelije) proizvedene u muškim spolnim žlijezdama. To su visoko specijalizirane stanice, u potpunosti predane zadatku oplodnje jajašca, što je temeljni događaj tijekom spolne reprodukcije.

Otkrio ih je prije više od 300 godina Antony van Leeuwenhoek, koji je, motiviran isključivo radoznalošću, promatrao vlastito sjeme i uveo izraz "animalculus" u pahuljaste strukture koje je promatrao.

Fotografija ljudske sperme (Izvor: Nema određenog autora putem Wikimedia Commonsa)

Otada su ove stanice bile predmet proučavanja mnogih istraživanja, posebno onih koja se odnose na plodnost i potpomognutu reprodukciju.

Sperme su stanice s velikim energetskim potrebama, jer se moraju kretati velikom brzinom nakon što se ejakuliraju iz penisa (muškog reproduktivnog organa) prema vaginalnom traktu (ženskom reproduktivnom organu).

Energija koju koriste uglavnom proizlazi iz metabolizma ugljikohidrata poput glukoze, odnosno iz glikolize i mitohondrijske oksidacijske fosforilacije, što je dokazano 1928. godine, zahvaljujući eksperimentima McCarthyja i suradnika.

Stvaranje i oslobađanje ovih stanica ovisi o mnogim endokrinim (hormonskim) faktorima, posebno testosteronu, koji se proizvode i izlučuju testisi.

Za razliku od onoga što se događa s ženskim spolnim stanicama (koje se stvaraju tijekom embrionalnog razvoja), sperma se proizvodi neprekidno tijekom odraslog života čovjeka.

Značajke

Spermiji su vrlo važne stanice, jer imaju poseban zadatak stopiti se s jajcem koji se nalazi u jajnicima ženki kako bi ga oplodili i oplodili, proces koji završava formiranjem nove jedinke.

Sperma, kao i ovule, haploidne su stanice, pa fuzija ženskih i muških jezgara obnavlja diploidni naboj (2n) u novoj stanici. Iz toga se podrazumijeva da svaka stanica u ovom procesu doprinosi polovici kromosomskog opterećenja čovjeka.

Dijagram ljudske sperme. Izvor: Pojednostavljeni spermatozonski dijagram.svg: Mariana Ruizderivativni rad: Miguelferig

U ljudi su sperme stanice odgovorne za određivanje spola potomstva, jer jajolik ima X spolni kromosom, ali svaki spermatozoid može imati ili X kromosom ili Y kromosom.

Sperma koja pokušava oploditi jaje

Kad sperma koja uspješno oplodi i oplodi jajašce, ima X kromosom, dijete koje će se formirati postat će XX, to jest biti će genetski žensko. S druge strane, kad sperma koja se stapa s jajašcem ima Y kromosom, dijete će biti XY, to jest genetski muško.

Dijelovi sperme (struktura)

Sperme su male bičevine (dužine manje od 70 mikrona). Svaka sperma se sastoji od dvije dobro definirane regije poznate kao glava i rep, obje zatvorene istom plazma membranom.

U glavi je jezgra koja će služiti za oplodnju ženke jajovoda, dok je rep organela kretanja koja im omogućuje kretanje i koja predstavlja važan dio njihove duljine.

- glava

Glava sperme je spljoštena i mjeri promjera oko 5 mikrona. Unutar je stanična DNK, koja je vrlo zbijena, što smanjuje volumen koji zauzima, olakšavajući mu transport, transkripciju i prigušivanje.

Jezgro sperme ima 23 haploidna kromosoma (u jednom primjerku). Ti se kromosomi razlikuju od kromosoma somatskih stanica (stanica u tijelu koje nisu spolne stanice) po tome što su prepune proteina poznatih kao protamin i neki histoni sperme.

Protamini su proteini s obilnim pozitivnim nabojima, koji olakšavaju njihovu interakciju s negativno nabijenom DNK.

Pogled sa strane i naprijed na ljudsku spermu (Izvor: LadyofHats putem Wikimedia Commonsa)

Pored jezgre, glava sperme ima i sekretornu vezikulu poznatu kao akrosomski vezikuli ili akrosom, koja djelomično okružuje prednje područje jezgre i u kontaktu je s plazma membranom spolne stanice.

U ovom vezikulu nalazi se veliki broj enzima koji olakšavaju proces prodiranja vanjskog pokrova jajnika tijekom oplodnje. Ti enzimi uključuju neuraminidazu, hijaluronidazu, kiselinu fosfatazu, arilsulfatazu i akrosin, proteazu sličnu tripsinu.

Kad jaje i sperma dođu u kontakt jedan s drugim, akrosom oslobađa svoj sadržaj egzocitozom, postupkom poznatim kao "akrosomska reakcija", neophodnim za sjedinjenje, prodor i fuziju sperme s jajcem.

- Rep

Glava i rep sperme prekriveni su istom plazma membranom. Rep je vrlo dugačak flagellum koji ima četiri regije koje se nazivaju vrat, srednji komad, glavni komad i krajnji komad.

Aksonem, to jest citoskeletna struktura koja omogućuje kretanje prema repu, izlazi iz bazalnog tijela smještenog iza jezgre sperme. Ovo bazalno tijelo je ono što čini vrat i dugačko je oko 5 μm.

Između vrata i krajnjeg komada nalazi se međuprostor. Duga je 5 mikrona, a karakterizira je prisutnost više mitohondrija koji su raspoređeni u obliku "omotača" oko središnjeg aksonema. Ti visoko specijalizirani mitohondriji pružaju, u biti, energiju potrebnu za kretanje u obliku ATP-a.

Glavni komad dugačak je nešto manje od 50 μm i najduži je dio repa. Počinje u "prstenu" koji sprječava daljnje napredovanje mitohondrija i završava se u završnom dijelu. Kako se bližite završnom komadu, glavni se komad sužava (konusi).

Konačni komad, na kraju, sastavljen je od zadnjih 5 μm repa i predstavlja strukturu u kojoj se opaža određeni "poremećaj" u mikrotubulima koje čine aksonem flagela.

Životni ciklus

Prosječan odrasli muškarac proizvodi milijune sperme dnevno, međutim tim ćelijama je potrebno 2 do 3 mjeseca da se u potpunosti formiraju i sazriju (dok ne budu ejakulirane).

Životni ciklus spermatozoida započinje gametogenezom ili spermatogenezom, tj. Dijeljenjem stanica klica ili prekursora, što stvara stanične stanice koje se dijele kasnije da bi se kasnije diferencirale i sazrile. U međuvremenu, neispravne stanice prolaze programirane procese stanične smrti.

Jednom kada se formira u sjemeničnim tubulama, sperma koja sazrijeva mora migrirati u područje testisa zvano epididimis, dugo oko 20 stopa. Ova migracija traje nekoliko dana, a pokazalo se da u ovoj fazi stanice nisu dovoljno zrele za oplodnju jajašca, jer im nedostaje dovoljna pokretljivost.

Nakon što je prošlo 18 ili 24 sata u epididimisu, sperme su savršeno pokretne, ali tu pokretljivost inhibiraju određeni proteinski faktori.

Jednom u epididimisu sperme održavaju svoju plodnost nešto više od mjesec dana, ali ovo će vrijeme ovisiti o uvjetima temperature, prehrani i načinu života.

Kad se spermatozoidi ejakuliraju tijekom odnosa (seksualni odnos), oni imaju puni kapacitet za kretanje, kreću se brzinom od čak 4 mm / min. Te stanice mogu preživjeti 1 do 2 dana u ženskom reproduktivnom traktu, ali to ovisi o kiselosti okolnog okoliša.

spermatogeneza

Proizvodnja spermatogeneze (spermatogeneza) prvo se javlja kod ljudi tijekom puberteta. Taj se proces odvija u testisima, koji su dva organa muškog reproduktivnog sustava, i odnosi se na smanjenje kromosomskog opterećenja spolnih stanica (koje idu od diploidnog (2n) do haploidnog (n)).

U testisima se spermatogeneza događa unutar kanala poznatih kao sjemenična tubula, čiji epitel čine dvije glavne vrste stanica: stanice Sertoli i spermatogene stanice.

Spermatogene stanice stvaraju spermatozoide, dok Sertolijeve stanice njeguju i štite spermatogene stanice. Potonji se nalaze u sjemeničnim tubulama u različitim fazama sazrijevanja.

Shematski prikaz procesa spermatogeneze (Izvor: Miguelferig via Wikimedia Commons)

Među spermatogene stanice spadaju stanice poznate kao spermatogonije, a to su nezrele klice koje su odgovorne za dijeljenje i proizvodnju primarnih spermatocita, sekundarnih spermatocita i zrelih spermatozoida.

- Spermatogonija, primarni spermatociti, sekundarni spermatociti i spermatidi

Spermatogonije su smještene prema vanjskom rubu polumjesećih tubula, u blizini iste bazalne lamine; Kako se dijele, stanice koje nastaju migriraju u središnji dio kanala, gdje konačno sazrijevaju.

Spermatocytogenesis

Spermatogonije se dijele mitozom (aseksualna podjela) i diploidne su stanice (2n) koje prilikom dijeljenja stvaraju više spermatogonije i primarnih spermatocita, koji nisu ništa drugo do spermatogonije koji se prestaju dijeliti mitozom da bi ušli u mejozu I.

Mala skupina spermatogonije polako se dijeli mitozom tijekom života, funkcionirajući kao "matične stanice" za proizvodnju mitotičke količine više spermatogonija ili stanica koje su počinjene sazrijevanjem.

Kad spermatogonija sazrije, tj. Kada se podijeli mitozom, a kasnije mejozom, njihovo potomstvo ne završi citosolnu podjelu, pa kćeri stanice (klonovi) ostaju povezane međusobno citosolnim mostovima, kao da su sincicij., Taj se sincicij održava do završnih faza sazrijevanja i migracije spermatozoida (sperme), pri čemu se sperma oslobađa u lumen sjemeničnih tubula. To rezultira da se stanice ćelija stvaraju sinkrono.

- Mejoza

Primarni spermatociti, dok se dijele mejozom, tvore sekundarne spermatocite koji se ponovno dijele mejozom (mejoza II), diferencirajući se u drugu vrstu stanica zvanu spermatidi, koji imaju pola kromosomskog opterećenja spermatogonije. recimo, oni su haploidni.

- Sazrijevanje spermatida ili spermiogeneza

Kako se spermatidi sazrijevaju, oni se diferenciraju u zrele spermatozoide zahvaljujući nizu morfoloških promjena koje uključuju eliminaciju velikog dijela citosola, stvaranje flagela i unutarnje preuređenje njihovih citosolnih organela.

Neke od tih promjena imaju veze s kondenzacijom stanične jezgre, s izduživanjem stanice i preuređivanjem mitohondrija.

Te stanice nakon toga migriraju u epididimis, kinky cijev u testisima, gdje se skladište i nastavljaju proces sazrijevanja. Međutim, samo postupkom poznatim kao kondenzacija koja se odvija u ženskom genitalnom traktu, sperme dovode do sazrijevanja.

Reference

1. Barrett, KE, Barman, SM, Boitano, S., & Brooks, H. (2012). Ganong pregled medicinske fiziologije, (LANGE Basic Science).
2. Chen, H., Mruk, D., Xiao, X., & Cheng, CY (2017). Ljudska spermatogeneza i njezino reguliranje. Suvremena endokrinologija, 49–72.
3. Clermont, Y. (1970). Dinamika spermatogeneze čovjeka. U The Human Testis (str. 47–61).
4. Dadoune, JP (1995). Nuklearni status ljudskih spermatozoida. Mikrona. Elsevier.
5. Gartner, LP i Hiatt, JL (2006). U boji udžbenik histološke e-knjige. Elsevier Health Sciences.
6. Griswold, dr. Med. (2015). Spermatogeneza: Predanost mejozi. Fiziološki pregledi, 96, 1–17.
7. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biologija (5. izd.). Philadelphia, Pennsylvania: Saunders College Publishing.