SPERMA: FUNKCIJOS, DALYS, GYVENIMO CIKLAS, SPERMATOGENEZĖ - ANATOMIJA IR FIZIOLOGIJA - 2025

Spermatozoidų yra brandus lyties ląstelių (gametų ląstelių), generuojamus vyriškos lyties lytinių liaukų. Tai yra labai specializuotos ląstelės, visiškai skirtos apvaisinti moteriškus kiaušinius - pagrindinį įvykį lytinio dauginimosi metu.

Juos atrado daugiau nei prieš 300 metų Antony van Leeuwenhoek, kuris, motyvuodamas vien tik savo smalsumu, stebėjo savo paties spermą ir sugalvojo žodį „animalculus“ savo pastebėtoms išsipūtusioms struktūroms.

Žmogaus spermos nuotrauka (šaltinis: „Wikimedia Commons“ nėra konkretaus autoriaus)

Nuo to laiko šios ląstelės buvo daugelio tyrimų objektas, ypač susijusios su vaisingumu ir pagalbiniu apvaisinimu.

Sperma yra ląstelės, kurioms keliami dideli energijos poreikiai, nes jos turi judėti dideliu greičiu, kai jos išstumiamos iš varpos (vyrų lytinis organas) į makšties takus (moters reprodukcinis organas).

Jų naudojama energija daugiausia gaunama iš angliavandenių, tokių kaip gliukozė, metabolizmo, tai yra iš glikolizės ir mitochondrijų oksidacinio fosforilinimo, kuris buvo įrodytas 1928 m., McCarthy ir bendradarbių atliktų eksperimentų dėka.

Šių ląstelių susidarymas ir išsiskyrimas priklauso nuo daugelio endokrininių (hormoninių) veiksnių, ypač nuo testosterono, kurį gamina ir išskiria sėklidės.

Skirtingai nuo to, kas nutinka su moterų lytinėmis ląstelėmis (kurios gaminamos embriono vystymosi metu), spermatozoidai gaminami nuolat per visą suaugusio žmogaus gyvenimą.

funkcijos

Spermos yra labai svarbios ląstelės, nes jos turi specialią užduotį sulieti su kiaušialąste, esančia moters kiaušidėse, ją apvaisinti ir apvaisinti - procesas, kuris baigiasi naujo individo formavimu.

Sperma, taip pat kiaušialąstės, yra haploidinės ląstelės, todėl moters ir vyro branduolių susiliejimas atstato diploidinį krūvį (2n) naujoje ląstelėje. Tai reiškia, kad kiekviena ląstelė šiame procese sudaro pusę žmogaus chromosomų apkrovos.

Žmogaus spermos schema. Šaltinis: supaprastinta spermatozoono schema.svg: Mariana Ruizderivative work: Miguelferig

Žmonėse sperma yra ląstelės, atsakingos už palikuonių lyties nustatymą, nes kiaušialąstė turi X lytinę chromosomą, tačiau kiekviena sperma gali turėti arba X, arba Y chromosomą.

Sperma bando apvaisinti kiaušinį

Kai sperma, kuri sėkmingai apvaisina ir apvaisina kiaušinį, turi X chromosomą, susiformavęs kūdikis bus XX, tai yra, jis bus genetiškai moteriškas. Kita vertus, kai su kiaušiniu susiliejanti sperma turi Y chromosomą, kūdikis bus XY, tai yra, genetiškai patinas.

Spermos dalys (struktūra)

Sperma yra mažos flagellate ląstelės (mažesnės nei 70 mikronų ilgio). Kiekvieną spermą sudaro dvi tiksliai apibrėžtos sritys, žinomos kaip galva ir uodega, abi apgaubtos ta pačia plazmos membrana.

Galvoje yra branduolys, kuris bus naudojamas apvaisinti moters kiaušialąstę, o uodega yra judėjimo organelle, leidžianti joms judėti, ir tai yra svarbi jų ilgio dalis.

- galva

Spermos galva yra išlyginta formos ir yra maždaug 5 mikronų skersmens. Jo viduje yra labai suspausta ląstelinė DNR, kuri sumažina jos užimamą tūrį, palengvindama jo transportavimą, transkripciją ir nutildymą.

Spermos branduolys turi 23 haploidines chromosomas (vienoje kopijoje). Šios chromosomos nuo somatinių ląstelių (kūno ląstelių, kurios nėra lytinės ląstelės) chromosomos skiriasi tuo, kad jose yra baltymų, vadinamų protaminais, ir kai kurių spermos histonų.

Protaminai yra baltymai, turintys gausų teigiamą krūvį, palengvinantį jų sąveiką su neigiamai įkrauta DNR.

Žmogaus spermos vaizdas iš šono ir iš priekio (Šaltinis: LadyofHats per Wikimedia Commons)

Be branduolio, spermos galva turi sekrecinę pūslelę, vadinamą akrosomine pūslele arba akrosoma, kuri iš dalies supa priekinę branduolio sritį ir liečiasi su lytinės ląstelės plazmine membrana.

Šioje pūslelėje yra daugybė fermentų, palengvinančių kiaušialąstės išorinio apvalkalo įsiskverbimą apvaisinimo metu. Šiems fermentams priklauso neuraminidazė, hialuronidazė, rūgštinė fosfatazė, arilsulfatazė ir akrosinas, proteazė, panaši į tripsiną.

Kai kiaušinis ir sperma susiliečia vienas su kitu, akrosoma išskiria savo turinį eksocitozės būdu, vadinamu „akrosomos reakcija“, būtina spermatozoidų sujungimui, įsiskverbimui ir suliejimui su kiaušialąste.

- Uodega

Spermos galva ir uodega yra uždengta ta pačia plazmos membrana. Uodega yra labai ilgas žvynelis, turintis keturis regionus, vadinamus kaklu, viduriniu gabalu, pagrindiniu ir galiniu gabalu.

Aksoneme, ty citoskeleto struktūroje, užtikrinančioje judėjimą į uodegą, atsiranda iš bazinio kūno, esančio už spermos branduolio. Šis bazinis kūnas yra tai, kas sudaro kaklą, ir yra apie 5μm ilgio.

Tarp kaklo ir galo yra tarpinis gabalas. Jis yra 5 mikronų ilgio ir pasižymi daugybinių mitochondrijų, išdėstytų „apvalkalu“ aplink centrinę aksoną, buvimu. Šios labai specializuotos mitochondrijos iš esmės suteikia energiją, reikalingą judėti ATP forma.

Pagrindinis gabalas yra kiek mažiau nei 50 μm ir yra ilgiausia uodegos dalis. Jis prasideda „žiedu“, kuris neleidžia toliau vystytis mitochondrijoms, ir baigiasi gale. Priartėjus prie galutinio kūrinio, pagrindinis gabalas smailėja (siaurėja).

Galinis galas yra sudarytas iš paskutinių 5 μm uodegos ir yra tokia struktūra, kai mikrotubuliuose, kurie sudaro žiedkočio aksoną, pastebimas tam tikras „sutrikimas“.

Gyvenimo ciklas

Vidutinis suaugęs vyras pagamina milijonus spermos per dieną, tačiau šios ląstelės visiškai subręsta ir subręsta (kol jos yra ejakuliacijos) nuo 2 iki 3 mėnesių.

Spermos ląstelės gyvenimo ciklas prasideda nuo gametogenezės arba spermatogenezės, tai yra su gemalo ar pirmtako ląstelės dalijimu, dėl kurio atsiranda ląstelių linijos, kurios vėliau dalijasi, kad vėliau išsiskirtų ir subręstų. Tuo tarpu pažeistose ląstelėse vyksta užprogramuoti ląstelių žūties procesai.

Susiformavęs sėkliniuose kanalėliuose, subrendęs spermatozoidas turi migruoti į maždaug 20 pėdų ilgio sėklidės, vadinamos epididimu, sritį. Ši migracija trunka keletą dienų ir buvo įrodyta, kad šiame etape ląstelės nėra pakankamai subrendusios, kad apvaisintų kiaušinį, nes jos neturi pakankamai judrumo.

Po to, kai epididimyje praėjo 18 ar 24 valandos, spermatozoidai yra visiškai judrūs, tačiau šį mobilumą slopina tam tikri baltymų veiksniai.

Patekę į epididimį, spermatozoidai palaiko savo vaisingumą šiek tiek daugiau nei mėnesį, tačiau šis laikas priklausys nuo temperatūros, dietos ir gyvenimo būdo sąlygų.

Kai lytiniai santykiai (lytiniai santykiai) sperma yra ejakuliuoti, jie turi visas judėjimo galimybes, juda 4 mm / min greičiu. Moterų reprodukciniame trakte šios ląstelės gali išgyventi nuo 1 iki 2 dienų, tačiau tai priklauso nuo juos supančios aplinkos rūgštingumo.

Spermatogenezė

Spermatozoidų gamyba (spermatogenezė) pirmiausia atsiranda brendimo metu. Šis procesas vyksta sėklidėse, kurios yra du vyrų reprodukcinės sistemos organai, ir tai susiję su lytinių ląstelių (kurios tampa diploido (2n) ir haploido (n)) chromosominiu krūviu.

Sėklidėse spermatogenezė vyksta ortakiuose, vadinamuose sėkliniais kanalėliais, kurių epitelį sudaro du pagrindiniai ląstelių tipai: Sertolio ir spermatogeninės ląstelės.

Spermatogeninės ląstelės sukuria spermatozoidus, o Sertoli ląstelės maitina ir apsaugo spermatogenines ląsteles. Pastarosios yra sėkliniuose kanalėliuose skirtinguose brendimo etapuose.

Sisteminis spermatogenezės proceso vaizdas (Šaltinis: „Miguelferig“ per „Wikimedia Commons“)

Tarp spermatogeninių ląstelių yra ląstelės, žinomos kaip spermatogonijos , nesubrendusios lytinės ląstelės, atsakingos už pirminių spermatocitų, antrinių spermatocitų ir subrendusių spermos dalijimąsi bei gamybą.

- Spermatogonija, pirminiai spermatocitai, antriniai spermatozoidai ir spermatidai

Spermatogonijos išsidėsčiusios link sėklinių kanalėlių išorinio krašto, ties pagrindine jų plokštele; Dalydamiesi jos, ląstelės migruoja į centrinę ortakių dalį, kur galiausiai subręsta.

Spermatocitogenezė

Spermatogonijos dalijasi mitozės būdu (aseksualinis dalijimasis) ir yra diploidinės ląstelės (2n), kurios dalijantis sukuria daugiau spermatogonijų ir pirminių spermatocitų, kurie yra ne kas kita, kaip spermatogonijos, kurios nutraukia dalijimąsi mitozės būdu, kad patektų į I mejozę.

Nedidelė spermatogonijų grupė per mitozę lėtai dalijasi visą gyvenimą, veikdami kaip „kamieninės ląstelės“, kad mitoziškai gamintųsi daugiau spermatogonijų ar ląstelių, kurios įsipareigoja subręsti.

Kai spermatogonija subręsta, tai yra, kai jie dalijasi mitozės, o vėliau - mejozės būdu, jų palikuonys neužbaigia citozolio dalijimosi, todėl dukterinės ląstelės (klonai) išlieka sujungtos viena su kita citozoliniais tiltais, tarsi sinkitimas. .

Šis sincitis išlaikomas iki galutinių spermatozoidų (spermatozoidų) brendimo ir migracijos etapų, kai sperma išsiskiria į sėklinių kanalėlių liumeną. Dėl to ląstelių grupės gaminamos sinchroniškai.

- Mejozė

Pirminiai spermatocitai, susiskirstę pagal mejozę, sudaro antrinius spermatocitus, kurie vėl dalijasi mejozės būdu (II mejozė), diferencijuodamiesi į kitą ląstelių tipą, vadinamą spermatidais, turinčius pusę chromosomų krūvio spermatogonijos. tarkime, jie yra haploidiniai.

- Spermatozodidų brendimas arba spermiogenezė

Subrendus spermatozoidams, jie išsiskiria į subrendusius spermatozoidus dėl daugybės morfologinių pokyčių, kurių metu pašalinama didelė jų citozolio dalis, susidaro žiuželiai ir vidinis jų citozolinių organelių pertvarkymas.

Kai kurie iš šių pokyčių yra susiję su ląstelės branduolio kondensacija, ląstelės pailgėjimu ir mitochondrijų pertvarkymu.

Šios ląstelės vėliau migruoja į epididimį, į kaukolės vamzdelį, esantį sėklidėse, kur jos laikomos ir tęsia brendimo procesą. Tačiau spermatozoidai subręsta tik per procesą, vadinamą talpumu, kuris vyksta moters lytiniuose takuose.

Nuorodos

1. Barrett, KE, Barman, SM, Boitano, S., ir Brooks, H. (2012). Ganongo medicinos fiziologijos apžvalga (LANGE Basic Science).
2. Chen, H., Mruk, D., Xiao, X. ir Cheng, CY (2017). Žmogaus spermatogenezė ir jos reguliavimas. Šiuolaikinė endokrinologija, 49–72.
3. Clermont, Y. (1970). Žmogaus spermatogenezės dinamika. „Žmogaus sėklidėje“ (p. 47–61).
4. Dadoune, JP (1995). Žmogaus spermos ląstelių branduolinė būklė. Mikronas. Elsevier.
5. „Gartner“, LP ir Hiatt, JL (2006). Spalvotas histologijos e-knygos vadovėlis. Elsevier sveikatos mokslai.
6. Griswold, MD (2015). Spermatogenezė: įsipareigojimas mejozei. Fiziologinės apžvalgos, 96, 1–17.
7. Saliamonas, E., Bergas, L. ir Martinas, D. (1999). Biologija (5-asis leidimas). Filadelfijoje, Pensilvanijoje: „Saunders“ kolegijos leidyba.