DZIMUMŠŪNAS: RAKSTUROJUMS, VEIDOŠANĀS, VEIDI, MIGRĀCIJA - BIOLOĢIJA - 2025

The dzimumšūnas ir prekursoru šūnas gametu dzīvniekiem ar seksuālo reproducēšanu. Tie ir embriju prekursori, kas ļoti daudzās sugas attīstības sākumā ļoti atšķir no vairākām somatisko šūnu līnijām (soma = ķermenis).

Praktiski visi organismi, kas vairojas seksuāli, rodas divu gametisko šūnu saplūšanas rezultātā. Gametes ir specializētas šūnas, kuras pārnēsā pusi no indivīda, kas tos ražo, tēva un mātes ģenētiskās informācijas (tās ir haploīdas šūnas).

Cilvēka embrionālās cilmes šūnas šūnu kultūrā. Ryddragyn angļu Vikipēdijā

Visas gametas, ko ražo dzīvnieks, tiek veidotas no īpašas šūnu līnijas, ko sauc par dīgļu līniju, kuras attīstās pēc sarežģīta specifisku signālu kopuma. Šīs šūnas pārstāv galveno genoma un citosola komponentu "pārnešanas" ceļu no vienas paaudzes uz otru.

Dzimumšūnas ir atbildīgas par specifikācijas un evolūcijas procesiem, jo ​​tieši tajās notiekās pārmaiņas tiek pārnestas no vienas paaudzes uz nākamo. Turklāt šīs šūnas ir tās, kas ir starpnieces iedzimto slimību pārnešanai no vecākiem uz bērniem, īpaši cilvēkiem.

Dzimumšūnu raksturojums

Dzimumšūnas ir "pluripotentās" vai "totipotentās" embrionālās šūnas, tas ir, pareizajos apstākļos un signālos tās var diferencēt gandrīz jebkura veida šūnās. Turklāt tās ir kompetentas šūnas viņu “sevis atjaunošanai”, jo pašas ir atbildīgas par savu atjaunošanos.

Šīs šūnas ir vienīgās, kas spēj ražot gametas, kas ir šūnas, kuras var veidot jaunu organismu - īpašību, kuru atdalot, embrija citas šūnas zaudē.

Daži autori tos uzskata par sugas "cilmes šūnām", jo tie neveido orgānus, bet drīzāk jaunus indivīdus. Tāpat šīs šūnas ir galvenais veids, kā sugas attīstās, un tās ir iedzimto slimību pārnēsāšanas līdzekļi, īpaši cilvēkiem.

Dzimumšūnas ražo gametas, izmantojot procesus, ko sauc par mejozi un gametoģenēzi (daudzu dzīvnieku oģenēze un spermatoģenēze), kas ir raksturīgi un unikāli šai šūnu grupai.

Puscaurulīgas kanāliņas ar nobriedušu spermu. Nefrons

Apmācība

Embrionālās attīstības laikā dzimumšūnas agri atdala no citām somatiskajām šūnu līnijām.

Kā tas notiek dažos bezmugurkaulniekos?

Augļu muša Drosophila melanogaster. Uzņemts un rediģēts no: Sanjay Acharya

Daudzās sugās, piemēram, D. D. melanogaster augļainās mucās, šīs šūnas veidojas no blastulas sākotnējām šūnām, kuras ir “mantojušas” citosola determinantu, kas pazīstams kā “germplasma” vai “dīgļa plazma”, tas ir, ļoti īpaši blastomēri.

Minētais germplasms satur strukturālus elementus un dažas Messenger MNS, un oogenezes un apaugļošanas laikā tas iziet dažādas citozes kustības, lai vēlāk blastulas stadijā veidotos pirmatnējo šūnu kopas, kas radītu primitīvas dzimumšūnas.

Blastomēri, kuriem ir "dīgļa plazma", sadalās asimetriski, pārmantojot germplasmu uz vienas meitas šūnas. Kad embrijs sasniedz gastrula stadiju, tad sākas šo šūnu līdzvērtīgs dalījums un cilmes šūnu primordiālo šūnu populācija paplašinās.

Kā tas notiek cilvēkiem?

No otras puses, zīdītājiem, piemēram, cilvēkam, cilmes šūnu veidošanās procesā nav ziņots par “dīgļa plazmas” iesaistīšanos, bet šīs līnijas specifikāciju drīzāk nosaka šūnu un šūnu mijiedarbība.

Sākotnējās cilmes šūnas embrioģenēzes agrīnajā stadijā atrodas sava veida ekstraembrionālā nodalījumā, un cilvēkiem tas notiek aptuveni trešajā attīstības nedēļā.

Kad pirmatnējo šūnu līnija ir noteikta, tās migrē uz sieviešu vai vīriešu dzimumdziedzeriem, kur attiecīgi tiek aktivizēti ooģenēzes vai spermatoģenēzes procesi.

Pirmšķirīgo šūnu mijiedarbība ar dzimumdziedzeru somatiskajām šūnām papildus dzimuma hromosomu un citu mātes faktoru klātbūtnei nosaka dzimuma noteikšanu dīgļa līnijā, lai gan šis process sugai var ievērojami atšķirties un vēl viens.

Gēnu diferenciālā ekspresija

Lai notiktu sākotnējā somatisko šūnu un dzimumšūnu "atdalīšana", pirmā lieta, kas notiek, ir atšķirīga gēnu ekspresija, jo dīgļu līnijā somatisko līniju raksturīgie gēni tiek represēti, lai sāktu "programmu" Dzimumšūnu ģenētika.

Veidošanās laikā šīs šūnas migrē arī no to izcelsmes vietas uz konkrēto vietu, kur veidosies dzimumdziedzeri, kas ir dzimumšūnu producējošie audi pieaugušajam.

Šūnu migrācija tiek panākta arī, aktivizējot visu migrējošo "mašīnu" un dažādus "virzošos" mehānismus, kas ir saistīti ar vairākiem ģenētiskiem un epiģenētiskiem faktoriem (kuriem nav sakara ar nukleotīdu secības modifikāciju). ).

Migrācija

Sākotnējās dzimumšūnas, tās, kas rada “īstās” dzimumšūnas, veidojas tālu no vietas, kur tās attīstās, un, lai sevi nodibinātu, ir jāpārceļas uz vietām, kur atrodas olnīcas un sēklinieki, kas ir sieviešu un vīriešu dzimumdziedzeri. .

Sākotnējās dzimumšūnas sākotnēji tiek uzskatītas par gastrītu kā šūnu kopu alantozes pamatnē, kas ir papildus embrionāla membrāna, kas veidojas kā aizplūde no embrija primārā gremošanas trakta.

Diblastiska dzīvnieka gremošana. 1-Blastula. 2-Gastrula. Pidalka44

Šajā posmā pirmatnējās šūnas iegūst polarizētu morfoloģiju, un daži eksperimenti parādīja, ka mobilizācijas rezultātā tie pagarina garus procesus.

Vēlāk tie parādās aizmugurējā zarnā, pēc tam izdalās no zarnu dorsuma un migrē uz sāniem, kolonizējot dzimumorgānu grēdas.

Sākotnējām šūnām pārvietojoties no aizmugurējās zarnas uz apkārtējiem saistaudiem, tās pagarinās, veidojot zarnu apvalku (audus, kas savelk tievo zarnu un savieno to ar vēdera priekšējo sieniņu) - procesu, kas notiek, kamēr šūnas izplūst caur zarnu sienu.

Kontroles mehānismi

Prekursoru šūnu nonākšanu dzimumdziedzeru audos kontrolē šo struktūru somatiskās šūnas, kuras acīmredzot tām rada “ķīmijizturīgu” efektu.

Eksperimentāli pierādīts, ka gēna, kas pazīstams kā fragilis, ekspresijai ir daudz sakara ar kustību attīstību primārajās dzimumšūnās.

Šis gēns ir iesaistīts šūnu-šūnu adhēzijas procesos un šūnu cikla kontrolē, tāpēc ir aizdomas, ka adhēzijas procesu regulēšanai varētu būt izšķiroša nozīme migrācijas procesa uzsākšanā.

Tomēr daži autori uzskata, ka šo šūnu migrācijas ceļš tiek kontrolēts vides līmenī, tā vietā, lai tas būtu autonoms process.

Ceļā uz dzimumdziedzeriem un vienreiz tajās šīs šūnas reizinās ar mitozi, veidojot vairākus klonus, kuriem izdodas palielināt indivīdu skaitu šūnu populācijā.

Dzimumšūnu veidi

Tiklīdz pirmatnējās dzimumšūnas sasniedz noteiktos audus, tās pēc vajadzības attīstās par sieviešu dzimumšūnām vai vīriešu dzimumšūnām un par saņemtajiem endogēniem un eksogēniem signāliem.

Sieviešu dzimumdziedzeri ir olnīcas, un vīriešu dzimumdziedzeri ir sēklinieki. Šajos audos pirmreizējās šūnas ātri vairojas, taču šīs mitotiskās proliferācijas modeļi abos gadījumos atšķiras.

Tad ir divu veidu dzimumšūnas, kas pazīstamas kā oogonija un spermatogonija.

Sieviešu dzimumšūnas: oogonija

Oogonija. Avots: Chassot AA, Gregoire EP, Lavery R, ​​Taketo MM, de Rooij DG, et al.

Oogonijas ir mitotiski aktīvas šūnas. Embrionālās attīstības laikā tie intensīvi sadalās, īpaši no otrā līdz piektajam grūtniecības mēnesim cilvēkam, tādējādi veidojot līdz vairāk nekā 7 miljoniem šo šūnu, kaut arī dažas dabiski deģenerējas.

Šīs šūnas atkal nesadalās pēc mitozes pēcdzemdību stadijās, bet periodiski diferencējas. Pēdējos augļa attīstības posmos viņi tomēr sāk dalīties ar meiozes palīdzību - procesu, kas paliek “apcietināts” līdz pubertātes sākumam.

Vīriešu dzimumšūnas: spermatogonija

Spermatogonijas izplatīšanās nedaudz atšķiras no oogonijas, jo, neskatoties uz to, ka tās sāk veidoties un vairoties embrionālās sēkliniekos, tās saglabā spēju sadalīties praktiski visā pēcdzemdību dzīvē.

Sēklinieku sēklainie kanāli ir iekšēji norobežoti ar dīgtspējīgu spermatogoniju, un dažas populācijas, kas sastāv no šīm šūnām, sadala mitozē. Pubertātes sākumā spermatogoniju grupas (primārie spermatocīti) sāk sadalīties meiozes ceļā, veidojot sekundāros spermatocītus, kas radīs haploīdos spermatiķus.

Mutācijas

Dzimumšūnas ir "rūpnīcas", kurās tiek ražoti "transportlīdzekļi" informācijas pārsūtīšanai no vienas paaudzes uz nākamo. Tāpat šīm šūnām ir liela nozīme evolūcijas procesos, jo gandrīz visas modifikācijas, kas tajās tiek veiktas, tiks iespiestas pēcnācējiem.

Mēs varam teikt, ka visu organisma šūnu DNS ir nosliece uz mutācijām un kaut arī somatisko šūnu mutācijas ir svarīgas daudzu slimību un citu apstākļu kontekstā, tās ne vienmēr sniedzas tālāk par cilvēka dzīvību. indivīds, kurš tos pārvadā.

No ciltslīnijas mutācijas, no otras puses, tieši veicina evolūcijas ģenētiskos procesus, jo šīs izmaiņas no vienas paaudzes uz nākamo var nodot caur gametām un zigotām.

Šo iemeslu dēļ dzimumšūnu mutācijas var būt redzamas tikai pēcnācējos, un tas ļoti bieži ir atkarīgs no skarto gēnu homozigotiskuma vai heterozigotiskuma katrā no vecākiem.

Dīgļu līnijas mutāciju cēloņi ir daudz, jo tie var rasties, reaģējot uz endogēniem vai eksogēniem signāliem. Dažas no šīm mutācijām rada slimības, kuras atkarībā no gadījuma var mantot caur mātes līniju vai paternitātes līniju.

Dzimumšūnu audzēji

Nekontrolēta šūnu dalīšana gandrīz jebkuros cilvēka ķermeņa, kā arī citu dzīvnieku audos var izraisīt audzēju veidošanos, kas var būt labdabīgi vai ļaundabīgi.

Tos, kas rodas no dzimumšūnām, parasti sauc par jaunveidojumiem, un tie var būt:

- Germinomas

- Teratomas

- Embrionālas karcinomas

- Endodermāli sinusa audzēji

- horiokarcinomas

Šie audzēji var regulāri rasties dzimumdziedzeru iekšējos reģionos, lai arī tie var būt saistīti arī ar pirmatnējošo dzimumšūnu proliferāciju vai aberrantējošo migrāciju, kas nozīmē, ka tie var parādīties dažādos ķermeņa apgabalos.

Sēklinieku vai “seminomas” intratubulāru dzimumšūnu audzēju elektronu mikrogrāfs (Avots: Nephron caur Wikimedia Commons)

Audzēji, kas saistīti ar sākotnējo dzimumšūnu šūnu līniju, ir zināmi kā germinomas, savukārt embrionālās karcinomas ir tādas, kas iegūtas no embrionālās "cilmes" šūnām vai atvasinātajām šūnām.

Parasti tiek izdalītas pirmatnējās dzimumšūnas, kas veidojas extragonadalās vietās, bet teratomas ir ārkārtas ekstragonadalās cilmes šūnu izaugumi, kurām ir izdevies izdzīvot un kuras sastāv no nejaušiem diferencētu audu, piemēram, skrimšļa, ādas, matu vai zobu, maisījumiem.

Endodermālie sinusa audzēji ir tie, kas veidojas no šūnām, kas iegūtas no extraembryonic audiem, un ir diferencētas, veidojot endodermālos dzeltenuma maisiņus. Ja, gluži pretēji, audzējs veidojas trofoblastiskajā slānī, to sauc par horiokarcinomu.

Olnīcu dzimumdziedzeru audzēji veido apmēram 20% no visiem olnīcu audzējiem, bieži sastopami meitenēm un jauniem pieaugušajiem līdz aptuveni 20 gadu vecumam un gandrīz vienmēr ir ļaundabīga rakstura teratomas.

Starp tiem tika izdalītas disgerminomas, kas ir cieti un gaļīgi audzēji, kuriem ir mīksts apvalks, kas sastāv no šūnu agregātiem ar daudzstūrainu izskatu, ar ievērojamām plazmas membrānām un lielu skaitu citozīta granulu.

Atsauces

1. Karlsons, BM (2018). Cilvēka embrioloģijas un attīstības bioloģijas e-grāmata. Elsevier veselības zinātnes.
2. Dženingss, MT, Gelmans, R., un Hochbergs, F. (1985). Intrakraniāli dzimumšūnu audzēji: dabas vēsture un patoģenēze. Neiroķirurģijas žurnāls, 63 (2), 155-167.
3. Kurmans, RJ, & Norris, HJ (1977). Olnīcu ļaundabīgi cilmes šūnu audzēji. Cilvēka patoloģija, 8 (5), 551–564.
4. Molyneaux, K., & Wylie, C. (2004). Primoriālo dzimumšūnu migrācija. Starptautiskais attīstības bioloģijas žurnāls, 48 ​​(5-6), 537-543.
5. Pelosi, E., Forabosco, A., & Schlessinger, D. (2011). Dzimumšūnu veidošanās no embrionālās cilmes šūnām un somatisko šūnu kodolu izmantošana oocītos. Ņujorkas Zinātņu akadēmijas žurnāli, 1221 (1), 18.
6. Ričardsons, BE un Lehmans, R. (2010). Primāro dzimumšūnu migrācijas vadīšanas mehānismi: dažādu organismu stratēģijas. Daba - pārskats par molekulāro šūnu bioloģiju, 11. (1), 37. – 49.
7. Van Doren, M. (2010). Dzimumšūnu dzīves cikla šūnu bioloģija. Pašreizējais viedoklis šūnu bioloģijā, 22 (6), 707.
8. Wylie, C. (1999). Dzimumšūnas. Cell, 96 (2), 165-174.