СПЕРМА: ФУНКЦИИ, ЧАСТИ, ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ, СПЕРМАТОГЕНЕЗ - АНАТОМИЯ И ПСИХОЛОГИЯ - 2024

Спермы являются зрелые половые клетки (гамет клетки) , полученные в мужских половых железах. Это узкоспециализированные клетки, полностью посвященные оплодотворению женских яйцеклеток - фундаментальному событию во время полового размножения.

Они были обнаружены более 300 лет назад Энтони ван Левенгук, который, руководствуясь исключительно своим любопытством, исследовал свою собственную сперму и придумал термин «анималкулус» для наблюдаемых им жгутиковых структур.

Фотография человеческой спермы (Источник: Нет конкретного автора через Wikimedia Commons)

С тех пор эти клетки стали объектом изучения многих исследований, особенно тех, которые касаются фертильности и вспомогательной репродукции.

Сперматозоиды - это клетки с высокими энергетическими потребностями, так как они должны двигаться с высокой скоростью после эякуляции от полового члена (мужской репродуктивный орган) к вагинальному тракту (женскому репродуктивному органу).

Энергия, которую они используют, происходит главным образом от метаболизма углеводов, таких как глюкоза, то есть от гликолиза и окислительного фосфорилирования митохондрий, что было продемонстрировано в 1928 году благодаря экспериментам, проведенным Маккарти и сотрудниками.

Формирование и высвобождение этих клеток зависит от многих эндокринных (гормональных) факторов, особенно от тестостерона, который вырабатывается и секретируется семенниками.

В отличие от того, что происходит с женскими половыми клетками (которые производятся во время эмбрионального развития), сперма вырабатывается непрерывно на протяжении всей взрослой жизни мужчины.

Характеристики

Сперматозоиды являются очень важными клетками, поскольку их особая задача - слияние с яйцеклеткой, содержащейся в женских яичниках, для ее оплодотворения и оплодотворения, процесс, который завершается формированием новой особи.

Сперма, как и семяпочки, являются гаплоидными клетками, поэтому слияние женского и мужского ядер восстанавливает диплоидный заряд (2n) в новой клетке. Это означает, что каждая клетка вносит половину хромосомной нагрузки человека в этот процесс.

Схема человеческой спермы. Источник: Упрощенная диаграмма сперматозоидов. SVG: Мариана Руиз, производная работа: Мигельфериг

У людей сперматозоиды являются клетками, ответственными за определение пола потомства, поскольку яйцеклетка имеет Х-хромосому, но каждый сперматозоид может иметь либо Х-хромосому, либо Y-хромосому.

Сперма пытается оплодотворить яйцеклетку

Когда сперматозоид, который успешно оплодотворяет и оплодотворяет яйцеклетку, имеет Х-хромосому, ребенок, который будет сформирован, будет ХХ, то есть он будет генетически женским. С другой стороны, когда сперматозоид, который сливается с яйцеклеткой, имеет Y-хромосому, ребенок будет XY, то есть генетически мужским.

Части спермы (структура)

Сперма - это маленькие жгутиковые клетки (менее 70 мкм в длину). Каждый сперматозоид состоит из двух четко определенных областей, известных как голова и хвост, которые окружены одной и той же плазматической мембраной.

В голове находится ядро, которое будет служить для оплодотворения женской яйцеклетки, а хвост - это органелла движения, которая позволяет им двигаться и составляет важную часть их длины.

- голова

Головка сперматозоида уплощена и имеет диаметр около 5 микрон. Внутри него находится клеточная ДНК, которая очень компактна, что сводит к минимуму занимаемый ею объем, облегчая ее транспорт, транскрипцию и молчание.

В ядре сперматозоида 23 гаплоидных хромосомы (в единственном экземпляре). Эти хромосомы отличаются от хромосом соматических клеток (клеток в организме, не являющихся половыми клетками) тем, что они упакованы белками, известными как протамины, и некоторыми гистонами сперматозоидов.

Протамины - это белки с большим количеством положительных зарядов, которые облегчают их взаимодействие с отрицательно заряженной ДНК.

Человеческая сперма сбоку и спереди (Источник: LadyofHats через Wikimedia Commons)

В дополнение к ядру головка сперматозоида имеет секреторный пузырь, известный как акросомный пузырь или акросома, который частично окружает переднюю область ядра и находится в контакте с плазматической мембраной половой клетки.

В этом пузырьке содержится большое количество ферментов, облегчающих процесс проникновения через внешнее покрытие яйцеклетки во время оплодотворения. Эти ферменты включают нейраминидазу, гиалуронидазу, кислую фосфатазу, арилсульфатазу и акрозин, протеазу, похожую на трипсин.

Когда яйцеклетка и сперматозоид входят в контакт друг с другом, акросома высвобождает свое содержимое путем экзоцитоза, процесса, известного как «акросомная реакция», необходимого для соединения, проникновения и слияния сперматозоидов с яйцеклеткой.

- Хвост

Головка и хвост спермы покрыты одной и той же плазматической мембраной. Хвост представляет собой очень длинный жгутик с четырьмя областями, называемыми шеей, средней частью, основной частью и концевой частью.

Аксонема, то есть цитоскелетная структура, обеспечивающая движение хвоста, возникает из базального тела, расположенного за ядром сперматозоида. Это базальное тело составляет шею, и его длина составляет около 5 мкм.

Между горловиной и наконечником находится промежуточная деталь. Он имеет длину 5 микрон и характеризуется наличием множества митохондрий, которые расположены в виде «оболочки» вокруг центральной аксонемы. Эти узкоспециализированные митохондрии обеспечивают, по сути, энергию, необходимую для движения в форме АТФ.

Основная часть имеет длину чуть менее 50 мкм и является самой длинной частью хвоста. Он начинается в «кольце», препятствующем дальнейшему продвижению митохондрий, и заканчивается концевой частью. По мере приближения к концевой детали основная деталь сужается (сужается).

Конечный участок, наконец, состоит из последних 5 мкм хвоста и представляет собой структуру, в которой наблюдается определенный «беспорядок» в микротрубочках, составляющих аксонему жгутика.

Жизненный цикл

Средний взрослый мужчина производит миллионы сперматозоидов в день, однако этим клеткам требуется от 2 до 3 месяцев, чтобы полностью сформироваться и созреть (до эякуляции).

Жизненный цикл сперматозоидов начинается с гаметогенеза или сперматогенеза, то есть с деления зародышевой клетки или клетки-предшественника, что дает начало клеточным линиям, которые позже делятся, чтобы позже дифференцироваться и созреть. Между тем, дефектные клетки подвергаются запрограммированным процессам гибели клеток.

После образования в семенных канальцах созревающая сперма должна мигрировать в область яичка, известную как придаток яичка, длиной примерно 20 футов. Эта миграция занимает несколько дней, и было показано, что на этой стадии клетки еще не созрели для оплодотворения яйцеклетки, поскольку им не хватает подвижности.

По прошествии 18 или 24 часов в придатке яичка сперматозоиды становятся совершенно подвижными, но эта подвижность подавляется некоторыми белковыми факторами.

Попав в придаток яичка, сперматозоиды сохраняют свою фертильность чуть более месяца, но это время будет зависеть от температуры, диеты и образа жизни.

Когда сперматозоиды эякулируют во время полового акта (полового акта), они обладают полной способностью двигаться, двигаясь со скоростью до 4 мм / мин. Эти клетки могут выжить в женских половых путях от 1 до 2 дней, но это зависит от кислотности окружающей среды.

сперматогенез

Производство спермы (сперматогенез) впервые происходит у людей в период полового созревания. Этот процесс происходит в яичках, которые являются двумя органами мужской репродуктивной системы, и связан со снижением хромосомной нагрузки половых клеток (которые переходят от диплоидных (2n) к гаплоидным (n)).

В семенниках сперматогенез происходит в протоках, известных как семенные канальцы, эпителий которых состоит из двух основных типов клеток: клеток Сертоли и сперматогенных клеток.

Сперматогенные клетки дают начало сперматозоидам, а клетки Сертоли питают и защищают сперматогенные клетки. Последние находятся в семенных канальцах на разных стадиях созревания.

Схематическое изображение процесса сперматогенеза (Источник: Miguelferig через Wikimedia Commons)

Среди сперматогенных клеток есть клетки, известные как сперматогонии , которые представляют собой незрелые половые клетки, ответственные за деление и производство первичных сперматоцитов, вторичных сперматоцитов и зрелых сперматозоидов.

- Сперматогонии, первичные сперматоциты, вторичные сперматоциты и сперматиды

Сперматогонии расположены ближе к внешнему краю семенных канальцев, рядом с их базальной пластинкой; По мере деления клетки, которые они вызывают, мигрируют в центральную часть протоков, где они, наконец, созревают.

Spermatocytogenesis

Сперматогонии делятся путем митоза (бесполое деление) и представляют собой диплоидные клетки (2n), которые при делении генерируют больше сперматогоний и первичных сперматоцитов, которые представляют собой не что иное, как сперматогонии, которые перестают делиться путем митоза и вступают в мейоз I.

Небольшая группа сперматогониев медленно делится митозом на протяжении всей жизни, функционируя как «стволовые клетки» для митотического производства большего количества сперматогониев или клеток, которые готовы к созреванию.

Когда сперматогонии созревают, то есть когда они делятся митозом, а затем мейозом, их потомство не завершает цитозольное деление, поэтому дочерние клетки (клоны) остаются связанными друг с другом цитозольными мостиками, как если бы они были синцитием. ,

Этот синцитий сохраняется до финальных стадий созревания и миграции сперматозоидов (сперматозоидов), когда сперма попадает в просвет семенных канальцев. Это приводит к синхронному производству групп клеток.

- Мейоз

Первичные сперматоциты, когда они делятся посредством мейоза, образуют вторичные сперматоциты, которые снова делятся посредством мейоза (мейоз II), дифференцируясь в другой тип клеток, называемых сперматидами, которые имеют половину хромосомной нагрузки сперматогоний. говорят, они гаплоидные.

- Созревание сперматид или спермиогенез

По мере созревания сперматид они дифференцируются в зрелые сперматозоиды благодаря ряду морфологических изменений, которые включают устранение значительной части их цитозоля, образование жгутиков и внутреннюю перестройку их цитозольных органелл.

Некоторые из этих изменений связаны с конденсацией ядра клетки, с удлинением клетки и перестройкой митохондрий.

Эти клетки впоследствии мигрируют в придаток яичка, извилистую трубку в семенниках, где они хранятся и продолжают процесс созревания. Однако только через процесс, известный как капситация, который происходит в женских половых путях, сперматозоиды завершают свое созревание.

Ссылки

1. Барретт, К.Э., Барман, С.М., Бойтано, С., и Брукс, Х. (2012). Обзор медицинской физиологии Ганонга (LANGE Basic Science).
2. Чен, Х., Мрук, Д., Сяо, X., и Ченг, CY (2017). Сперматогенез человека и его регуляция. Современная эндокринология, 49–72.
3. Клермон, Ю. (1970). Динамика сперматогенеза человека. В The Human Testis (стр. 47–61).
4. Дадун, JP (1995). Ядерный статус сперматозоидов человека. Micron. Elsevier.
5. Gartner, LP, и Hiatt, JL (2006). Цветной учебник гистологии, электронная книга. Elsevier Health Sciences.
6. Гризволд, доктор медицины (2015). Сперматогенез: приверженность мейозу. Физиологические обзоры, 96, 1–17.
7. Соломон, Э., Берг, Л., и Мартин, Д. (1999). Биология (5-е изд.). Филадельфия, Пенсильвания: издательство Saunders College.