СПЕРМИОГЕНЕЗ: ФАЗЫ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА - БИОЛОГИЯ

Сперматогенеза , семенной также известный как метаморфоза, соответствует процессу преобразования сперматида (или сперматид) в зрелых спермиях. Эта фаза происходит, когда сперматиды прикрепляются к клеткам Сертоли.

Напротив, термин сперматогенез относится к производству гаплоидных сперматозоидов (23 хромосомы) из недифференцированных и диплоидных сперматогоний (46 хромосом).

Сперматиды млекопитающих имеют округлую форму и не имеют жгутика, который представляет собой шиповидный отросток, который помогает двигаться, что типично для сперматозоидов. Сперматиды должны созреть в сперматозоид, способный выполнять свою функцию: достигать яйцеклетки и присоединяться к ней.

Следовательно, они должны развить морфологически перестраивающийся жгутик, таким образом приобретая подвижность и способность к взаимодействию. Фазы спермиогенеза были описаны в 1963 и 1964 годах Клермонтом и Хеллером благодаря визуализации каждого из изменений с помощью световой микроскопии в тканях человека.

Процесс дифференциации сперматозоидов, происходящий у млекопитающих, включает следующие этапы: построение акросомного пузырька, образование капюшона, вращение и конденсацию ядра.

Этапы

Фаза Гольджи

Гранулы периодической кислоты, реагент Шиффа, сокращенно ПАВ, накапливаются в комплексе сперматид Гольджи.

Акросомальный пузырек

Гранулы PAS богаты гликопротеинами (белками, связанными с углеводами) и образуют везикулярную структуру, называемую акросомальным пузырьком. Во время фазы Гольджи этот пузырек увеличивается в размерах.

Полярность сперматозоидов определяется положением акросомного пузырька, и эта структура будет расположена в переднем полюсе сперматозоида.

Акросома - это структура, которая содержит гидролитические ферменты, такие как гиалуронидаза, трипсин и акрозин, функция которых заключается в разрушении клеток, сопровождающих ооцит, гидролизе компонентов матрикса, таких как гиалуроновая кислота.

Этот процесс известен как акросомная реакция, и он начинается с контакта между спермой и внешним слоем ооцита, называемым пеллюцидной зоной.

Миграция центриолей

Другим ключевым событием фазы Гольджи является миграция центриолей в заднюю область сперматид, и происходит их выравнивание с плазматической мембраной.

Центриоль переходит к сборке девяти периферических микротрубочек и двух центральных, которые составляют жгутик сперматозоида.

Этот набор микротрубочек способен преобразовывать энергию - АТФ (аденозинтрифосфат), генерируемую в митохондриях, - в движение.

Фаза ограничения

Акросомальный пузырек расширяется к передней половине ядра клетки, создавая вид шлема или шапки. В этой области ядерная оболочка вырождает свои поры, а структура утолщается. Кроме того, происходит конденсация ядра.

Основные изменения в ядре

Во время спермиогенеза происходит ряд трансформаций ядра будущего сперматозоида, таких как уплотнение до 10% от первоначального размера и замена гистонов протаминами.

Протамины - это белки с плотностью около 5000 Да, богатые аргинином, с меньшим содержанием лизина и растворимые в воде. Эти белки распространены в сперматозоидах разных видов и помогают в исключительном превращении ДНК в почти кристаллическую структуру.

Фаза акросомы

Происходит изменение ориентации сперматиды: головка располагается в направлении клеток Сертоли, а жгутик в процессе развития простирается внутрь семенной трубки.

Уже сконденсировавшееся ядро меняет форму, удлиняясь и принимая более уплощенную форму. Ядро вместе с акросомой движется близко к плазматической мембране на переднем конце.

Кроме того, происходит реорганизация микротрубочек в цилиндрическую структуру, которая расширяется от акросомы к заднему концу сперматиды.

Что же касается центриолей, то, выполнив свою функцию в развитии жгутика, они возвращаются в заднюю область ядра и прикрепляются к нему.

Формирование соединительной детали

Происходит ряд изменений, формирующих «шейку» сперматозоидов. Из центриолей, теперь прикрепленных к ядру, отходят девять волокон значительного диаметра, которые распространяются в хвосте за пределы микротрубочек.

Обратите внимание, что эти плотные волокна соединяют ядро со жгутиком; следовательно, он известен как «соединительный элемент».

Формирование промежуточной детали

Плазматическая мембрана смещается, чтобы обволакивать развивающийся жгутик, а митохондрии смещаются, образуя спиральную структуру вокруг шеи, которая простирается до непосредственно задней области.

Новообразованная область называется средней частью, расположенной в хвосте сперматозоида. Таким же образом можно различить фиброзную оболочку, основную часть и основную часть.

Митохондрии образуют сплошное покрытие, которое окружает промежуточный кусок, этот слой имеет форму пирамиды и участвует в генерации энергии и в движении сперматозоидов.

Фаза созревания

Избыток клеточного цитоплазматического содержимого фагоцитируется клетками Сертоли в виде остаточных тел.

Окончательная морфология

После спермиогенеза сперматозоиды радикально изменили свою форму и теперь являются специализированной клеткой, способной двигаться.

В генерируемых сперматозоидах можно дифференцировать область головы (2–3 мкм в ширину и от 4 до 5 мкм в длину), где расположены клеточное ядро с гаплоидной генетической нагрузкой и акросома.

После головы идет промежуточная область, где расположены центриоли, митохондриальная спираль и хвост длиной около 50 мкм.

Процесс спермиогенеза варьируется в зависимости от вида, хотя в среднем длится от одной до трех недель. В экспериментах на мышах процесс образования спермы занимает 34,5 дня. Напротив, у людей этот процесс занимает почти вдвое больше времени.

Сперматогенез - это полный процесс, который может происходить непрерывно, генерируя около 100 миллионов сперматозоидов на яичко человека каждый день.

Выделение спермы при эякуляции включает около 200 миллионов человек. За всю свою жизнь мужчина может произвести от 10 ¹² до 10 ¹³ сперматозоидов.

Ссылки

Карлсон, Б.М. (2005). Эмбриология человека и биология развития. Elsevier.
Ченг, CY, и Mruk, DD (2010). Биология сперматогенеза: прошлое, настоящее и будущее. Философские труды Королевского общества B: Биологические науки, 365 (1546), 1459–1463.
Гилберт SF. (2000) Биология развития. 6-е издание. Сандерленд (Массачусетс): Sinauer Associates. Сперматогенез. Доступно по адресу: ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10095
Гонсалес - Мерло Дж. И Боске Дж. Г. (2000). Онкологическая гинекология. Эльзевьер Испания.
Ларсен, У. Дж., Поттер, СС, Скотт, У. Дж., И Шерман, Л. С. (2003). Эмбриология человека. Elsevier,.
Росс, М.Х., и Павлина, В. (2007). Гистологии. Атлас текстов и цветов по клеточной и молекулярной биологии (включая компакт-диски) 5aed. Panamerican Medical Ed.
Урбина, М. Т., и Бибер, Дж. Л. (2009). Фертильность и вспомогательная репродукция. Panamerican Medical Ed.
Wein, AJ, Kavoussi, LR, Partin, AW, & Novick, AC (2008). Кэмпбелл - Урология Уолша. Panamerican Medical Ed.

СПЕРМИОГЕНЕЗ: ФАЗЫ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА - БИОЛОГИЯ - 2025