SPERMATOGENEZIS: SZAKASZOK ÉS JELLEMZŐIK - BIOLÓGIA - 2026

A spermatogenezis a spermatozoidok csírasejtekből történő képződésének folyamata (spermatogonia). A szexuális szaporodással járó eukarióta szervezetek férfi egyedeiben fordul elő.

Ennek a folyamatnak a hatékony végrehajtásához speciális körülményekre van szükség, ideértve a következőket: a helyes kromoszómális megoszlás pontos gén expresszióval és megfelelő hormontápközeg a nagyszámú funkcionális sejt előállításához.

Forrás: Anchor207

A spermatogonia érett ivarsejtekké alakulása az organizmusok nemi érésekor történik. Ezt a folyamatot az agyalapi mirigy gonototropin típusú bizonyos hormonok, például a HCG (humán koriongonadotropin) felhalmozódása váltja ki, amely a tesztoszteron termelésében beavatkozik.

Mi a spermatogenezis?

A spermatogenezis a hím ivarsejtek: a sperma képződéséből áll.

Ezeknek a nemi sejteknek a termelése a herékben elhelyezkedő szemcsés tubulusokban kezdődik. Ezek a tubulusok elfoglalják az ivarmirigyek teljes térfogatának körülbelül 85% -át, és bennük vannak az éretlen csírasejtek vagy spermatogonia, amelyek mitózissal folyamatosan osztódnak.

Ezen spermatogonia némelyike ​​leállítja a szaporodást, és primer spermatocitákká alakul, amelyek megkezdik a meiozis folyamatát, hogy mindegyikben másodlagos spermatocita alakuljon ki, teljes kromoszómás terhelésükkel.

Ez utóbbi befejezi a meiosis második szakaszát, végül négy spermatádot eredményezve, a kromoszómális terhelés felével (haploid).

Később morfológiai változásokon mennek keresztül, spermákat generálva, amelyek a herék mellett a herezacskóban található epididymiszbe kerülnek. Ebben a csatornában megtörténik az ivarsejtek érése, amelyek készen állnak az egyén génjeinek átvitelére.

A spermatogenezis folyamata a hormonális és a genetikai szabályozástól függ. Ez a folyamat tesztoszteron-függő, tehát speciális sejtek (Leydig-sejtek) találhatóak a szemfejű tubulusokban ennek a hormonnak a termelésében.

Az érintett genetikai elemek

A spermatogenezis néhány fontos génje az SF-1 gén, amely a Leydig sejtek differenciálódásában működik, és az SRY gén, amely beavatkozik a Sertoli sejtek differenciálódásába és a herék vezetékének kialakításába. Más gének vesznek részt a folyamat szabályozásában: RBMY, DBY, USP9Y és DAZ.

Ez utóbbi az Y kromoszómán található, és az RNS-t kötő fehérjék kódolásában működik, és hiánya egyes egyének meddőségéhez kapcsolódik.

Szakaszok és jellemzőik

Fél szemű tubulusok érett spermával. Nepron

Az elsődleges csírasejtek (gonociták) a sárgájzsákban képződnek, és a nemi címerre mozognak, eloszlanak a Sertoli sejtek között, és így kialakulnak a szemfekély tubulusok. A gonociták belül találhatók, ahonnan az alapemembrán felé vándorolnak, hogy kialakuljanak a spermatogonia.

Az ősi csírasejtek elterjedése és a spermatogonia kialakulása az egyén embrionális fejlődése során alakul ki. Röviddel a születés után ezen sejtek mitotikus megoszlása ​​megáll.

Az érett sperma előállításának folyamata három szakaszra oszlik: spermatogon, spermatocita és sperma.

1. Spermatogon fázis

Az egyének szexuális érettségi idejének közeledtével a tesztoszteron szint emelkedése aktiválja a spermatogonia proliferációját. Ezek a csírasejtek megoszlanak, és olyan spermatogonia sorozatot generálnak, amely primer spermatocitákká alakul ki.

Az emberekben a spermatogonia több morfológiai típusa megkülönböztethető:

Spermatogonia Ad: A szemfejű tubulus intersticiális sejtjei mellett helyezkedik el. Mitotikus megoszlásoktól szenvednek, amelyek Ad-típusú párt generálnak, amely viszont tovább osztódik, vagy Ap-típusú pár.

Ap spermatogonia: Ezek követik a differenciálódási folyamatot a sperma előállításához, egymást követően elosztva a mitózissal.

Spermatogonia B. Az Ap spermatogonia mitotikus megoszlásának terméke: gömb alakú magukkal rendelkeznek, és sajátosságuk, hogy „citoplazmatikus hidak” kapcsolódnak egymáshoz.

Olyan szinkíciumot képeznek, amely a következő szakaszokban fennmarad, és elválasztódik a sperma differenciálódásában, amikor a sperma a sejtcső lumenébe enged.

Ezeknek a sejteknek a citoplazmatikus egysége lehetővé teszi az egyes spermatogoniapárok szinkronizált fejlődését, és hogy mindegyik megkapja a működésükhöz szükséges teljes genetikai információt, mivel ezek a sejtek még a meiozis után is tovább fejlődnek.

2. Spermatocytic fázis

Ebben a fázisban a B spermatogonia mitotikusan megoszlott, és létrehozták az I (primer) spermatocitákat, amelyek megkettőzik a kromoszómáikat, tehát minden sejt két kromoszómakészletet hordoz, és a szokásos genetikai információ kétszeresét hordozza.

Ezt követően ezeknek a spermatocytáknak a meiotikus megoszlása ​​történik, így a bennük lévő genetikai anyag redukción megy keresztül, amíg a haploid karakter el nem éri.

Mitózis I.

Az első meiotikus megosztás során a kromoszómák kondenzálódnak a fázisban, így emberek esetében 44 autoszóma és két kromoszóma (egy X és egy Y), mindegyik kromatidkészlettel.

A homológ kromoszómák egymással párosulnak, miközben a metafázis egyenlítői lemezén sorakoznak. Ezeket az elrendezéseket tetradáknak nevezzük, mivel két pár kromatidot tartalmaznak.

A tetradiák genetikai anyagot cserélnek (kereszteznek) a kromatidokkal, amelyek átrendeződnek a szinaptonemikus komplexnek nevezett struktúrába.

Ebben a folyamatban a genetikai diverzifikáció az apától és az anyától örökölt homológ kromoszómák közötti információcserével történik, biztosítva, hogy a spermatocytákból előállított összes spermatizmus eltérő legyen.

A keresztezés végén a kromoszómák elkülönülnek, és a meiotikus orsó ellentétes pólusai felé mozognak, „feloldják” a tetradák szerkezetét, az egyes kromoszómák rekombinált kromatidiumai együtt maradnak.

A szülőkkel szembeni genetikai sokféleség garantálásának másik módja az apától és az anyától származó kromoszómák véletlenszerű eloszlása ​​az orsó pólusai felé. A meiotikus megosztás végén II (szekunder) spermatocyták képződnek.

Meiosis II

A másodlagos spermatocyták közvetlenül a kialakulásuk után megkezdik a második meiozis folyamatot, új DNS-t szintetizálva. Ennek eredményeként minden spermatocytában a kromoszómaterhelés fele van, és minden kromoszómában pár testvérkromatid van, duplikált DNS-sel.

A metafázisban a kromoszómák eloszlanak és igazodnak az egyenlítői lemezre, és a kromatidok elkülönülnek a meiotikus orsó másik oldalára való vándorlás útján.

A nukleáris membránok újbóli felépítése után a haploid spermatizmust megkapjuk a kromoszómák felével (emberben 23), egy kromatiddal és a genetikai információ (DNS) másolatával.

3. Sperma fázis

A spermiogenezis a spermatogenezis folyamatának utolsó fázisa, és sejtosztódások nem lépnek fel benne, hanem morfológiai és anyagcsere-változások, amelyek lehetővé teszik a sejtek differenciálódását a haploid érett spermához.

A sejtekben bekövetkező változások akkor fordulnak elő, amikor a spermatidok a Sertoli sejtek plazmamembránjához kapcsolódnak, és négy szakaszban írhatók le:

Golgi fázis

Ez az a folyamat, amellyel a Golgi-készülék az akroszómát előidézi, proakroszómás szemcsék vagy PAS (periodikus sav-Schiff reaktív) felhalmozódásával a Golgi-komplexekben.

Ezek a szemcsék egy acrosomális vezikulához vezetnek, amely a mag mellett helyezkedik el, és helyzete meghatározza a sperma elülső részét.

A centriolek a spermatid hátsó része felé mozognak, merőlegesen igazodva a plazmamembránhoz, és létrehozzák a dubletteket, amelyek integrálják az axoneme mikrotubulusait a sperma flagellum aljához.

Cap fázis

Az akroszómális vezikulum növekszik és kiterjed a mag elülső részén, kialakítva az akroszóma vagy az akroszómális sapkát. Ebben a fázisban a nukleáris tartalom kondenzálódik, és az a rész, amely az akroszóma alatt marad, megvastagodik, és elveszíti pórusait.

Akroszóma fázis

A mag kerekből elliptikusig nyúlik és a flagellum úgy van orientálva, hogy elülső vége hozzákapcsolódik a Sertoli sejtekhez, a szemcsés tubulusok alsó rétege felé mutatva, amelyen belül a fejlődő flagellum kiterjed.

A citoplazma a sejt hátulján mozog, és a citoplazmatikus mikrotubulusok hengeres hüvelyben (manchette) halmozódnak fel, amely az akroszómális kupaktól a spermatid hátsó részéig tart.

A flagellum kifejlesztése után a centriolek visszatérnek a mag felé, és a mag hátsó részében lévő horonyhoz tapadnak, ahonnan kilenc vastag szál képződik, amelyek eljutnak az axoneme mikrotubulusaihoz; ily módon a mag és a flagellum összekapcsolódik. Ezt a struktúrát nyaki régiónak nevezik.

A mitokondriumok a nyak hátsó része felé mozognak, körülvéve a vastag szálakat, és egy szűk spirális köpenyben vannak elrendezve, amely a sperma farokjának közbenső részét képezi. A citoplazma mozog, hogy eltakarja a már kialakult flagellumot, és a "manchette" feloldódik.

Érési szakasz

A felesleges citoplazmát a Sertoli-sejtek fagocitálják, és így képezik a maradék testet. A B spermatogoniaban kialakult citoplazmatikus híd a maradék testekben marad, tehát a spermatizmust elválasztják.

Végül a spermatizmust felszabadítják a Sertoli sejtekből, és kiszabadulnak a szembélcső lumenébe, ahonnan az egyenes csöveken, a rete herén és az efferent csatornákon keresztül továbbjutnak az epididymiszbe.

Hormonális szabályozás

A spermatogenezis egy hormon, elsősorban a tesztoszteron által finoman szabályozott folyamat. Az embereknél a teljes folyamatot a nemi érés váltja ki, mivel a hipotalamuszban felszabadul a GnRH hormon, amely aktiválja az agyalapi mirigy gonototropinek (LH, FSH és HCG) termelését és felhalmozódását.

A Sertoli sejtek az FSH stimulálásával szintetizálják a tesztoszteron transzporter fehérjéket (ABP), és a Leydig sejtek által felszabadított tesztoszteronnal együtt (LH stimulálva) biztosítják ennek a hormonnak a magas koncentrációját a szemcsés tubulusokban.

A Sertoli sejtekben szintén előállítják az ösztradiolt, amely részt vesz a Leydig sejt aktivitásának szabályozásában.

termékenyítés

Az epididymisz kapcsolódik a húgycsőbe áramló vas deferenshez, végül lehetővé téve a spermák kilépését, amelyek később tojást keresnek megtermékenyülni, befejezve a szexuális szaporodási ciklust.

A sperma felszabadulása percek alatt vagy órák alatt elpusztulhat, mielőtt megtörténik a női ivarsejt megtalálása.

Az emberekben minden egyes magömlés körülbelül 300 millió spermiumot szabadul fel a közösülés során, de csak körülbelül 200 marad fenn, amíg el nem érik azt a régiót, ahol párosodhatnak.

A spermiumnak oktatási folyamaton kell keresztülmennie a női reproduktív traktusban, ahol megszerezik a flagellum nagyobb mobilitását, és felkészítik a sejtet az akroszóma reakcióra. Ezekre a tulajdonságokra van szükség a tojások megtermékenyítéséhez.

Sperma kapacitás

A sperma jelenlegi változásai között kiemelkednek a biokémiai és funkcionális módosítások, például a plazmamembrán hiperpolarizációja, megnövekedett citoszolos pH, lipid és fehérjék változásai, valamint a membránreceptorok aktiválása, amelyek lehetővé teszik, hogy a zona pellucida felismerje őket. csatlakozni ehhez.

Ez a régió kémiai gátként működik, hogy elkerülje a fajok közötti kereszteződést, mivel a specifikus receptorok felismerése nélkül a megtermékenyítésre nem kerül sor.

A tojások szemcsés sejtréteggel vannak ellátva, és magas hialuronsav-koncentrációval vannak körülvéve, amelyek extracelluláris mátrixot képeznek. A sejtek ezen rétegének áthatolására a spermák hialuronidáz enzimekkel rendelkeznek.

A zona pellucida-val való érintkezéskor az akroszóma reakció beindul, amelyben az akroszómális kupak tartalma felszabadul (hidrolitikus enzimek formájában), amelyek segítenek a spermán átjutni a régióban és csatlakozni a petesejt plazmamembránjához, felszabadítva benne annak citoplazmatikus tartalma, organellái és magja.

Agykérgi reakció

Egyes szervezetekben a petesejt plazmamembránjának depolarizációja akkor következik be, amikor érintkezésbe kerül spermával, ily módon megakadályozva, hogy egynél több is megtermékenyítse.

A poliszpermia megakadályozásának másik mechanizmusa a kérgi reakció, amelyben enzimek szabadulnak fel, amelyek megváltoztatják a zona pellucida szerkezetét, gátolják a ZP3 glikoproteint és aktiválják a ZP2-t, és ez a régió áthatolhatatlanná válik más sperma számára.

A sperma jellemzői

A hím ivarsejtek olyan tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek nagyon különböznek a női ivarsejtektől, és nagymértékben alkalmazkodnak az egyén génjeinek elterjesztéséhez a következő nemzedékekre.

A petesejtekkel ellentétben a spermiumok a testben a legkisebb sejtek, és olyan flagellumot képviselnek, amely lehetővé teszi számukra, hogy mozogjanak, hogy elérjék a női ivarsejt (amely nem rendelkezik ilyen mobilitással), hogy megtermékenyítse. Ez a flagellum egy nyakból, közbenső régióból, a fő régióból és a terminális régióból áll.

A nyakban a centriolek vannak, a közbenső régióban pedig a mitokondriumok vannak, amelyek felelősek a mobilitásukhoz szükséges energia biztosításáért.

Általában a spermatermelés nagyon magas, ezek közöttük rendkívül versenyképesek, mivel valójában csak körülbelül 25% -uk képes megtermékenyíteni a női ivarsejtet.

Különbségek a spermatogenezis és az oogenezis között

A spermatogenezis olyan tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek megkülönböztetik az oogenezistől:

-A sejtek folyamatosan meioziát okoznak az egyed nemi érése után, minden sejt egy helyett négy érett ivarsejtet termel.

-Sperma érett egy összetett folyamat után, amely meiosis után kezdődik.

-Sperma előállításához kétszer annyi sejtosztódás történik, mint egy petesejt kialakulásakor.

Irodalom

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K. és Walter, P. (2008). A sejt molekuláris biológiája. Garland Science, Taylor és Francis csoport.
2. Creighton, TE (1999). A molekuláris biológia enciklopédia. John Wiley és Sons, Inc.
3. Hill, RW, Wyse, GA és Anderson, M. (2012). Állatok élettana. Sinauer Associates, Inc. kiadók.
4. Kliman, RM (2016). Az evolúciós biológia enciklopédia. Academic Press.
5. Marina, S. (2003) A spermatogenezis, klinikai következmények ismerete. Ibero-amerikai termékenységi magazin. 20 (4), 213-225.
6. Ross, MH, Pawlina, W. (2006). Szövettan. Szerkesztő Médica Panamericana.