СПЕРМА: ФУНКЦИИ, ЧАСТИ, ЖИЗНЕН ЦИКЪЛ, СПЕРМАТОГЕНЕЗА - АНАТОМИЯ И ФИЗИОЛОГИЯ - 2025

На сперматозоидите са зрели полови клетки (гамети клетки), произведени в мъжките полови жлези. Те са високоспециализирани клетки, изцяло посветени на задачата за оплождане на женски яйца, основно събитие по време на сексуално размножаване.

Те са открити преди повече от 300 години от Антоний ван Левенхук, който, мотивиран единствено от любопитството си, наблюдава собствената си сперма и въвежда термина "животински култура" на разпалените структури, които наблюдава.

Снимка на човешка сперма (Източник: Няма конкретен автор чрез Wikimedia Commons)

Оттогава тези клетки са обект на проучване на много изследвания, особено тези, свързани с плодовитостта и асистираното възпроизвеждане.

Сперматозоидите са клетки с високи енергийни нужди, тъй като те трябва да се движат с висока скорост, след като са еякулирани от пениса (мъжкия репродуктивен орган) към вагиналния тракт (женски репродуктивен орган).

Използваната от тях енергия произлиза главно от метаболизма на въглехидратите като глюкоза, тоест от гликолизата и митохондриалното окислително фосфорилиране, което е доказано през 1928 г., благодарение на експериментите, проведени от McCarthy и сътрудници.

Образуването и освобождаването на тези клетки зависи от много ендокринни (хормонални) фактори, особено тестостерон, който се произвежда и секретира от тестисите.

За разлика от това, което се случва с женските полови клетки (които се произвеждат по време на ембрионалното развитие), спермата се произвежда непрекъснато през целия възраст на човека.

Характеристика

Сперматозоидите са много важни клетки, тъй като те имат специалната задача да се слеят с яйцеклетката, която се съдържа в женските яйчници, за да я оплождат и оплождат, процес, който завършва с формирането на нов индивид.

Спермата, както и овулите, са хаплоидни клетки, така че сливането на женските и мъжките ядра възстановява диплоидния заряд (2n) в нова клетка. Това означава, че всяка клетка допринася половината от хромозомния товар на човека в този процес.

Диаграма на човешка сперма. Източник: Опростен сперматозонов диаграм.svg: Мариана Руиздеривативна работа: Мигелфериг

При хората сперматозоидите са клетките, отговорни за определянето на пола на потомството, тъй като яйцеклетката има Х секс хромозома, но всеки сперматозоид може да има или Х хромозома, или Y хромозома.

Спермата се опитва да оплоди яйцеклетка

Когато спермата, която успешно опложда и опложда яйцеклетката, има Х хромозома, бебето, което ще се формира, ще бъде XX, тоест ще бъде генетично женско. От друга страна, когато спермата, която се слива с яйцеклетката, има Y хромозома, бебето ще бъде XY, тоест генетично мъжки.

Сперматозоидни части (структура)

Сперматозоидите са малки флагелатни клетки (по-малко от 70 микрона). Всяка сперма е съставена от два добре дефинирани области, известни като главата и опашката, и двете са затворени от една и съща плазмена мембрана.

В главата е ядрото, което ще служи за оплождане на женската яйцеклетка, докато опашката е органела на локомоция, която им позволява да се движат и представлява важна част от дължината им.

- глава

Главата на спермата е сплескана по форма и е с диаметър около 5 микрона. Вътре в него е много уплътнена клетъчната ДНК, която свежда до минимум обема, който заема, улеснявайки нейния транспорт, транскрипция и заглушаване.

Сперматозоидното ядро ​​има 23 хаплоидни хромозоми (в едно копие). Тези хромозоми се различават от хромозомите на соматичните клетки (клетки в тялото, които не са полови клетки) по това, че са пълни с протеини, известни като протамини и някои хистони на сперматозоидите.

Протамините са протеини с изобилни положителни заряди, които улесняват взаимодействието им с отрицателно заредена ДНК.

Изглед отстрани и отпред на човешка сперма (Източник: LadyofHats чрез Wikimedia Commons)

В допълнение към ядрото, главата на спермата има секреторен везикул, известен като акрозомната везикула или акросома, който частично заобикаля предния участък на ядрото и е в контакт с плазмената мембрана на половата клетка.

Този везикул съхранява голям брой ензими, които улесняват процеса на проникване на външното покритие на яйцеклетката по време на оплождането. Тези ензими включват невраминидаза, хиалуронидаза, кисела фосфатаза, арилсулфатаза и акрозин, протеаза, подобна на трипсина.

Когато яйцеклетката и сперматозоидите влизат в контакт помежду си, акрозома освобождава съдържанието си чрез екзоцитоза, процес, известен като „реакция на акрозом“, който е от съществено значение за обединяването, проникването и сливането на спермата с яйцеклетката.

- Опашка

Главата и опашката на спермата са покрити от една и съща плазмена мембрана. Опашката е много дълъг фланел, който има четири области, наречени шия, средно парче, основно парче и крайно парче.

Аксонемата, тоест цитоскелетната структура, която осигурява движение до опашката, излиза от базално тяло, разположено зад ядрото на спермата. Това базално тяло е това, което прави шията и е дълго около 5μm.

Между шията и крайното парче е междинното парче. Дълъг е 5 микрона и се характеризира с наличието на множество митохондрии, които са подредени под формата на "обвивка" около централната аксонема. Тези високоспециализирани митохондрии са това, което осигурява по същество енергията, необходима за движение под формата на АТФ.

Основното парче е малко под 50 μm и е най-дългата част на опашката. Започва в „пръстен“, който предотвратява по-нататъшното прогресиране на митохондриите и завършва в крайното парче. Когато се доближите до крайното парче, основното парче се стеснява.

Най-накрая крайната част е съставена от последните 5 μm от опашката и представлява структура, при която се наблюдава известно „разстройство“ в микротрубовете, съставляващи аксонемата на флагела.

Кръговат на живота

Средно възрастният мъж произвежда милиони сперматозоиди на ден, но тези клетки отнемат между 2 и 3 месеца, за да се формират напълно и да узреят (докато не бъдат еякулирани).

Жизненият цикъл на сперматозоида започва с гаметогенеза или сперматогенеза, тоест с разделянето на зародишна или предшественик клетка, което поражда клетъчни линии, които се делят по-късно, за по-късно диференциране и зреене. Междувременно дефектните клетки преминават през програмирани процеси на клетъчна смърт.

След като се образува в семенните тръби, зрелите сперматозоиди трябва да мигрират в регион на тестиса, известен като епидидимис, дълъг приблизително 20 фута. Тази миграция отнема няколко дни и е показано, че на този етап клетките не са достатъчно зрели, за да оплождат яйцеклетка, тъй като им липсва достатъчна мобилност.

След като са минали 18 или 24 часа в епидидимиса, сперматозоидите са идеално подвижни, но тази подвижност се инхибира от определени протеинови фактори.

Веднъж попаднали в епидидимиса, сперматозоидите поддържат своята плодовитост за малко повече от месец, но това време ще зависи от условията на температура, диета и начин на живот.

Когато сперматозоидите са еякулирани по време на полов акт (полов акт), те са напълно способни да се движат, да се движат със скорост до 4 мм / мин. Тези клетки могат да оцелеят за 1 до 2 дни в женския репродуктивен тракт, но това зависи от киселинността на околната среда.

сперматогенезата

Производството на сперматозоиди (сперматогенеза) първо се случва при хора по време на пубертета. Този процес се осъществява в тестисите, които са два органа на мъжката репродуктивна система и има връзка с намаляването на хромозомния товар на половите клетки (които преминават от диплоидни (2n) до хаплоидни (n)).

В тестисите сперматогенезата се осъществява в канали, известни като семенни тръби, епителът на които е съставен от два основни типа клетки: клетки Sertoli и сперматогенни клетки.

Сперматогенните клетки пораждат сперматозоиди, докато клетките на Сертоли подхранват и защитават сперматогенните клетки. Последните се намират в семенните тръби в различни етапи на узряване.

Схематично представяне на процеса на сперматогенезата (Източник: Miguelferig чрез Wikimedia Commons)

Сред сперматогенните клетки са клетки, известни като сперматогония, които са незрели зародишни клетки, отговорни за разделянето и производството на първични сперматоцити, вторични сперматоцити и зрели сперматозоиди.

- Сперматогония, първични сперматоцити, вторични сперматоцити и сперматиди

Сперматогониите са разположени към външния ръб на полусеменните тръби, близо до базалната ламина на същите; Докато се разделят, клетките, които пораждат, мигрират до централната част на каналите, където накрая узряват.

Spermatocytogenesis

Сперматогонията се дели чрез митоза (асексуално разделение) и са диплоидни клетки (2n), които при разделянето генерират повече сперматогония и първични сперматоцити, които не са нищо повече от сперматогония, които спират да се разделят с митоза, за да влязат в мейоза I.

Малка група сперматогония се разделя бавно чрез митоза през целия живот, функционираща като "стволови клетки" за митотичното производство на повече сперматогония или клетки, които са ангажирани с узряването.

Когато сперматогонията узрява, тоест когато се разделят чрез митоза, а по-късно и от мейоза, тяхното потомство не завършва цитозолното деление, така че дъщерните клетки (клонинги) остават свързани помежду си чрез цитозолни мостове, сякаш са синцитий., Този синцитий се поддържа до последните етапи на зреене и миграция на сперматозоидите (сперматозоидите), при които спермата се отделя в лумена на семенните канали. Това води до групи клетки да се произвеждат синхронно.

- Мейоза

Първичните сперматоцити, тъй като се разделят чрез мейоза, образуват вторични сперматоцити, които се разделят отново чрез мейоза (мейоза II), обособявайки се в друг тип клетки, наречени сперматиди, които имат половин хромозомно натоварване на сперматогония. да речем, те са хаплоидни.

- Съзряване на сперматидите или спермиогенезата

Тъй като сперматидите зреят, те се диференцират в зрели сперматозоиди благодарение на поредица от морфологични промени, които включват елиминирането на голяма част от цитозола им, образуването на жгутиците и вътрешното пренареждане на техните цитозолни органели.

Някои от тези промени имат връзка с кондензацията на клетъчното ядро, с удължението на клетката и пренареждането на митохондриите.

Впоследствие тези клетки мигрират в епидидимиса, изящна тръба в тестисите, където се съхраняват и продължават процеса на съзряване. Въпреки това, само чрез процес, известен като кондензация, който протича в женския генитален тракт, сперматозоидите завършват своето съзряване.

Препратки

1. Barrett, KE, Barman, SM, Boitano, S., & Brooks, H. (2012). Преглед на медицинската физиология на Ганонг, (LANGE Basic Science).
2. Chen, H., Mruk, D., Xiao, X., & Cheng, CY (2017). Човешката сперматогенеза и нейната регулация. Съвременна ендокринология, 49–72.
3. Clermont, Y. (1970). Динамика на сперматогенезата при човека. В „Човешки тестис“ (стр. 47–61).
4. Dadoune, JP (1995). Ядреният статус на човешките сперматозоиди. Micron. Elsevier.
5. Gartner, LP и Hiatt, JL (2006). Цветен учебник по електронна книга по хистология. Elsevier Health Sciences.
6. Griswold, MD (2015). Сперматогенеза: Ангажираността към мейозата. Физиологични прегледи, 96, 1–17.
7. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Биология (5-то издание). Филаделфия, Пенсилвания: Издателство на колежа Saunders.