SPERMA: FUNKCIJAS, DAĻAS, DZĪVES CIKLS, SPERMATOĢENĒZE - ANATOMIJA UN FIZIOLOĢIJA - 2025

Sperma ir nobriedušas dzimuma šūnas (dzimumšūnu šūnas) tiek ražoti vīriešu dzimumdziedzeru. Tās ir ļoti specializētas šūnas, kas pilnībā veltītas sieviešu olšūnu apaugļošanai, kas ir būtisks notikums seksuālās reprodukcijas laikā.

Tos vairāk nekā pirms 300 gadiem atklāja Antonijs van Lēvenhoeks, kurš, tikai motivējot savu zinātkāri, novēroja pats savu spermu un izgudroja terminu "animalculus" savām plankumainajām struktūrām, kuras viņš novēroja.

Cilvēka spermas fotogrāfija (Avots: nav īpaša autora, izmantojot Wikimedia Commons)

Kopš tā laika šīs šūnas ir daudzu pētījumu objekts, īpaši tādu, kas saistīti ar auglību un mākslīgo reproduktīvo funkciju.

Spermas ir šūnas ar lielām enerģijas vajadzībām, jo ​​tām pēc liela ejakulācijas no dzimumlocekļa (vīriešu reproduktīvais orgāns) uz maksts traktu (sieviešu reproduktīvais orgāns) jāpārvietojas ar lielu ātrumu.

Viņu izmantotā enerģija galvenokārt rodas no ogļhidrātu, piemēram, glikozes, metabolisma, tas ir, no glikolīzes un mitohondriju oksidatīvās fosforilēšanās, kas tika demonstrēta 1928. gadā, pateicoties eksperimentiem, kurus veica Makkartijs un līdzstrādnieki.

Šo šūnu veidošanās un atbrīvošanās ir atkarīga no daudziem endokrīnajiem (hormonālajiem) faktoriem, īpaši no testosterona, kuru ražo un izdala sēklinieki.

Atšķirībā no tā, kas notiek ar sieviešu dzimuma šūnām (kuras tiek ražotas embrionālās attīstības laikā), spermatozoīdi tiek ražoti nepārtraukti visa vīrieša pieaugušā dzīves laikā.

Iespējas

Spermas šūnas ir ļoti svarīgas šūnas, jo tām ir īpašs uzdevums saplūst ar olšūnu, kas atrodas sieviešu olnīcās, lai mēslotu un apaugļotu - process, kas beidzas ar jauna indivīda veidošanos.

Sperma, kā arī olšūnas ir haploīdas šūnas, tāpēc sieviešu un vīriešu kodolu saplūšana atjauno diploidālo lādiņu (2n) jaunā šūnā. Tas nozīmē, ka katra šūna šajā procesā veido pusi no cilvēka hromosomu slodzes.

Cilvēka spermas diagramma. Avots: Vienkāršota spermatozoona diagramma.svg: Mariana Ruizderivative work: Miguelferig

Cilvēkiem spermatozoīdi ir šūnas, kas atbild par pēcnācēju dzimuma noteikšanu, jo olšūnā ir X dzimuma hromosoma, bet katrai spermai var būt vai nu X, vai Y hromosoma.

Sperma, kas mēģina apaugļot olu

Kad spermai, kas veiksmīgi apaugļo un apaugļo olu, ir X hromosoma, izveidojamajam mazulim būs XX, tas ir, tas būs ģenētiski sievišķīgs. No otras puses, ja spermai, kas saplūst ar olu, ir Y hromosoma, mazulim būs XY, tas ir, ģenētiski vīrietis.

Spermas daļas (struktūra)

Spermas ir mazas flagellate šūnas (mazāk nekā 70 mikroni garumā). Katru spermu veido divi precīzi definēti reģioni, ko sauc par galvu un asti, un tos abus ieskauj viena un tā pati plazmas membrāna.

Galvā ir kodols, kas kalpos sievietes olšūnas apaugļošanai, savukārt aste ir pārvietošanās organelle, kas ļauj tām pārvietoties, un tā ir nozīmīga viņu garuma daļa.

- galva

Spermas galva ir saplacināta formā un izmērs ir apmēram 5 mikroni diametrā. Tā iekšpusē ir ļoti sablīvēta šūnu DNS, kas samazina tā aizņemto tilpumu, atvieglojot tā transportēšanu, transkripciju un klusēšanu.

Spermas kodolā ir 23 haploīdas hromosomas (vienā eksemplārā). Šīs hromosomas atšķiras no somatisko šūnu (ķermeņa šūnām, kas nav dzimuma šūnas) hromosomām ar to, ka tās ir pildītas ar proteīniem, kas pazīstami kā protamīni, un dažiem spermas histoniem.

Protamīni ir olbaltumvielas ar bagātīgu pozitīvu lādiņu, kas atvieglo to mijiedarbību ar negatīvi lādētu DNS.

Cilvēka spermas skats no priekšpuses un priekšpuses (Avots: LadyofHats, izmantojot Wikimedia Commons)

Papildus kodolam spermas galvā ir sekrēcijas pūslīša, kas pazīstama kā akrosomālā pūslīša vai akrosoma, kas daļēji ieskauj kodola priekšējo reģionu un ir kontaktā ar dzimumšūnas plazmas membrānu.

Šajā pūslī ir daudz fermentu, kas apaugļošanas laikā atvieglo olšūnas ārējā apvalka iespiešanos. Šie fermenti ietver neuraminidāzi, hialuronidāzi, skābo fosfatāzi, arilsulfatāzi un akrosīnu, proteāzi, kas līdzīga tripsīnam.

Kad olšūna un sperma nonāk saskarē ar otru, akrozoma atbrīvo savu saturu ar eksocitozi, procesu, kas pazīstams kā “akrozomas reakcija”, kas ir būtiska spermas savienošanai, iespiešanai un saplūšanai ar olšūnu.

- Aste

Spermas galvu un asti pārklāj viena un tā pati plazmas membrāna. Aste ir ļoti garš flagellum, kam ir četri reģioni, kurus sauc par kaklu, vidējo gabalu, galveno un gala gabalu.

Aksonema, tas ir, citoskeleta struktūra, kas nodrošina astes pārvietošanos, rodas no bazālā ķermeņa, kas atrodas aiz spermas kodola. Šis pamata ķermenis ir tas, kas veido kaklu, un ir apmēram 5μm garš.

Starp kaklu un gala daļu ir starpgabals. Tas ir 5 mikronu garš, un to raksturo vairāku mitohondriju klātbūtne, kas ir izvietoti "apvalka" veidā ap centrālo aksonēmu. Šīs ļoti specializētās mitohondrijas būtībā nodrošina enerģiju, kas nepieciešama kustībai ATP formā.

Galvenais gabals ir nedaudz mazāks par 50 μm un ir astes garākā daļa. Tas sākas ar "gredzenu", kas novērš mitohondriju tālāku attīstību, un beidzas ar gala gabalu. Tuvojoties gala detaļai, galvenais gabals sašaurinās (sašaurinās).

Visbeidzot, gala daļu veido pēdējie 5 μm astes un tā ir struktūra, kurā mikrotubulēs, kas veido flagellum axoneme, tiek novēroti zināmi “traucējumi”.

Dzīves cikls

Vidējais pieaugušais vīrietis dienā saražo miljoniem spermatozoīdu, tomēr šīm šūnām ir nepieciešami 2 līdz 3 mēneši, līdz tās pilnībā izveidojas un nobriest (līdz tās tiek ejakulētas).

Spermas šūnas dzīves cikls sākas ar gametoģenēzi vai spermatoģenēzi, tas ir, ar dīgļa vai priekšgājēja šūnas dalīšanu, kas rada šūnu līnijas, kas vēlāk dalās, lai vēlāk atšķirtos un nobriest. Pa to laiku bojātajām šūnām notiek ieprogrammēti šūnu nāves procesi.

Kad nobriedušai spermai ir izveidojusies sēklveida kanāliņos, tai jātiek migrētai uz sēklinieku reģionu, kas pazīstams kā epididīms, un tas ir apmēram 20 pēdas garš. Šī migrācija notiek dažas dienas, un ir pierādīts, ka šajā posmā šūnas nav pietiekami nobriedušas, lai apaugļotu olu, jo tām trūkst pietiekamas mobilitātes.

Pēc tam, kad epididimā ir pagājušas 18 vai 24 stundas, spermatozoīdi ir pilnīgi mobili, taču šo mobilitāti kavē daži olbaltumvielu faktori.

Atrodoties epididimā, spermatozoīdi saglabā savu auglību nedaudz vairāk kā mēnesi, bet šis laiks būs atkarīgs no temperatūras, diētas un dzīvesveida apstākļiem.

Kad dzimumakta laikā (dzimumakta laikā) sperma tiek ejakulēta, tām ir pilnīga pārvietošanās spēja, kas pārvietojas ar ātrumu tik ātri, cik 4 mm / min. Šīs šūnas sievietes reproduktīvajā traktā var izdzīvot 1 līdz 2 dienas, bet tas ir atkarīgs no apkārtējās vides skābuma.

Spermatoģenēze

Spermas veidošanās (spermatoģenēze) cilvēkiem vispirms rodas pubertātes laikā. Šis process notiek sēkliniekos, kas ir divi vīriešu reproduktīvās sistēmas orgāni, un tas ir saistīts ar dzimumšūnu (kas no diploīdiem (2n) kļūst par haploīdiem (n)) hromosomu slodzes samazināšanu.

Sēkliniekos spermatoģenēze notiek kanālos, kas pazīstami kā sēklveida kanāliņi, kuru epitēliju veido divi galvenie šūnu veidi: Sertoli šūnas un spermatogēnās šūnas.

Spermatogēnās šūnas rada spermatozoīdus, savukārt Sertoli šūnas baro un aizsargā spermatogēnās šūnas. Pēdējie atrodas olbaltumvielu kanāliņos dažādās nogatavināšanas stadijās.

Spermatoģenēzes procesa shematisks attēlojums (Avots: Miguelferig caur Wikimedia Commons)

Starp spermatogēnām šūnām ir šūnas, kas pazīstamas kā spermatogonijas , kas ir nenobriedušas dzimumšūnas, kas atbild par primāro spermatocītu, sekundāro spermatocītu un nobriedušu spermas dalīšanu un ražošanu.

- Spermatogonija, primārie spermatocīti, sekundārie spermatocīti un spermatids

Spermatogonijas atrodas uz sēklveida kanāliņu ārējās malas, netālu no to pašu pamata lamina; Sadaloties, izveidotās šūnas migrē uz kanālu centrālo daļu, kur tās beidzot nobriest.

Spermatocitoģenēze

Spermatogonijas dalās ar mitozi (aseksuālā dalīšana) un ir diploīdās šūnas (2n), kas, daloties, rada vairāk spermatogoniju un primāros spermatocītus, kas nav nekas cits kā spermatogonijas, kas pārtrauc dalīties ar mitozes palīdzību, lai nonāktu I mejozē.

Neliela spermatogoniju grupa lēnām sadalās ar mitozes palīdzību visā dzīvē, darbojoties kā "cilmes šūnas", lai mitotiski iegūtu vairāk spermatogoniju vai šūnas, kuras apņemas nobriest.

Kad spermatogonija nobriest, tas ir, kad tie dalās ar mitozi un vēlāk ar meiozi, viņu pēcnācēji nepabeidz citozes dalīšanu, tāpēc meitas šūnas (kloni) paliek savienoti viens ar otru ar citozīta tiltiņiem, it kā tie būtu sincitiumi. .

Šis sincitiums tiek uzturēts līdz spermas šūnu (spermas) nogatavināšanas un migrācijas pēdējiem posmiem, kad spermatozoīdi izdalās sēkloto kanāliņu lūmenā. Tā rezultātā šūnu grupas tiek ražotas sinhroni.

- mejoze

Primārie spermatocīti, sadaloties meiozes ceļā, veido sekundārus spermatocītus, kas atkal sadalās meiozes ceļā (II meioze), diferencējot sevi cita veida šūnās, ko sauc par spermatidiem, kuriem ir puse no spermatogonijas hromosomu slodzes. teiksim, tie ir haploīdi.

- spermatidu nogatavināšana vai spermioģenēze

Nobriedušu spermatidu laikā tie diferencējas par nobriedušiem spermatozoīdiem, pateicoties virknei morfoloģisku izmaiņu, kas paredz lielas citosola daļas izvadīšanu, flagelas veidošanos un citozozes organoīdu iekšēju pārkārtošanos.

Dažas no šīm izmaiņām ir saistītas ar šūnas kodola kondensāciju, ar šūnas pagarināšanos un mitohondriju pārkārtošanos.

Pēc tam šīs šūnas migrē uz epididimiju, kas ir sēklinieku kinky caurule, kur tās tiek glabātas un turpina nogatavināšanas procesu. Tomēr tikai caur procesu, ko sauc par kapacitāti un kas notiek sievietes dzimumorgānos, spermatozoīdi pabeidz to nobriešanu.

Atsauces

1. Barrett, KE, Barman, SM, Boitano, S., & Brooks, H. (2012). Ganona medicīniskās fizioloģijas pārskats (LANGE Basic Science).
2. Chen, H., Mruk, D., Xiao, X. un Cheng, CY (2017). Cilvēka spermatoģenēze un tās regulēšana. Mūsdienu endokrinoloģija, 49. – 72.
3. Klermonts, Y. (1970). Cilvēka spermatoģenēzes dinamika. Rakstā Cilvēka sēklinieks (47. – 61. Lpp.).
4. Dadoune, JP (1995). Cilvēka spermas šūnu kodola statuss. Mikrons. Elsevier.
5. Gartner, LP, & Hiatt, JL (2006). Histoloģijas e-grāmatas krāsu mācību grāmata. Elsevier veselības zinātnes.
6. Grisvolds, MD (2015). Spermatoģenēze: saistības ar mejozi. Fizioloģiskie pārskati, 96, 1–17.
7. Zālamans, E., Bergs, L., un Martins, D. (1999). Bioloģija (5. izdevums). Filadelfija, Pensilvānija: Saunders koledžas izdevniecība.