Faze spermatogeneze in njihove značilnosti



The spermatogeneza To je proces, ki je sestavljen iz tvorbe sperme iz zarodnih celic (spermatogoniji). Pojavlja se pri samcih evkariontskih organizmov s spolnim razmnoževanjem.

Za učinkovito izvajanje tega procesa so potrebni posebni pogoji, med njimi pravilna kromosomska delitev z natančnimi genskimi izrazi in ustrezen hormonski medij, da se proizvede veliko število funkcionalnih celic..

Preobrazba spermatogonije v zrele gamete se pojavi med spolnim dozorevanjem v organizmih. Ta proces se sproži s kopičenjem določenih hormonov, kot so hipofizni gonadotropini, kot je HCG (humani horionski gonadotropin), ki sodeluje pri proizvodnji testosterona..

Indeks

  • 1 Kaj je spermatogeneza?
    • 1.1 Vključeni genetski elementi
  • 2 Faze in njihove značilnosti
    • 2.1 1. Spermatogonska faza
    • 2.2 2. Spermatocitna faza
    • 2.3 3. Spermiogena faza
  • 3 Hormonska regulacija
    • 3.1 Gnojenje
  • 4 Značilnosti sperme
  • 5 Razlike med spermatogenezo in oogenezo
  • 6 Reference

Kaj je spermatogeneza?

Spermatogeneza je sestavljena iz tvorbe moških spolnih celic: spermija.

Produkcija teh spolnih celic se začne v polnih tubulih, ki se nahajajo v modih. Te tubule zavzemajo približno 85% celotnega volumna spolnih žlez in v njih so nezrele zarodne celice ali spermatogoni, ki se stalno delijo z mitozo..

Nekateri od teh spermatogonij prenehajo razmnoževati in postanejo primarni spermatociti, ki začenjajo proces mejoze, tako da vsak par sekundarnih spermatocitov dobi popoln kromosomski naboj..

Slednji zaključujejo drugo fazo mejoze, kar končno povzroči nastanek štirih spermatidov s polovico kromosomske obremenitve (haploid)..

Kasneje se podvržejo morfološkim spremembam, ki ustvarjajo spermo, ki je usmerjena v epididimis, ki se nahaja v skrotumu ob modih. V tem kanalu pride do zorenja gamet, ki so pripravljene za prenos genov posameznika.

Proces spermatogeneze je odvisen od hormonske in genetske regulacije. Ta proces je odvisen od testosterona, zato so v semenskih tubulih specializirane celice (Leydigove celice) v proizvodnji tega hormona..

Vključeni genetski elementi

Nekateri pomembni geni v spermatogenezi so gen SF-1, ki deluje v diferenciaciji Leydigovih celic, in gen SRY, ki posreduje pri diferenciaciji Sertolijevih celic in tvorbi testisarskih vrvic. Drugi geni so vključeni v regulacijo tega procesa: RBMY, DBY, USP9Y in DAZ.

Slednje najdemo na kromosomu Y. Deluje na kodiranje proteinov, ki vežejo RNA, njegova odsotnost pa je povezana z neplodnostjo pri nekaterih posameznikih..

Stopnje in njihove značilnosti

Primitivne zarodne celice (gonociti) se oblikujejo v rumenkasto vrečko in se premaknejo na genitalni greben, ki se deli med Sertolijeve celice in tako tvorijo semenske tubule. Gonociti najdemo v notranjosti, od koder se selijo proti bazalni membrani, da povzročijo spermatogonije.

Proliferacija primordialnih zarodnih celic in nastajanje spermatogonija se pojavita med embrionalnim razvojem posameznika. Kmalu po rojstvu se proces mitotične delitve teh celic ustavi.

Postopek nastajanja zrele sperme je razdeljen na tri faze: spermatogoni, spermatociti in spermiogeni..

1. Spermatogonska faza

Ko se približuje obdobje spolne zrelosti posameznikov, povečanje ravni testosterona aktivira proliferacijo spermatogonije. Te zarodne celice se delijo tako, da tvorijo vrsto spermatogonij, ki se razlikujejo v primarne spermatocite.

Pri ljudeh se razlikuje več morfoloških tipov spermatogonij:

Ad spermatogonios: Nahaja se poleg intersticijskih celic semenskega tubula. Trpijo mitotične delitve, ki ustvarjajo par tipov Ad, ki se še vedno delijo, ali par tipa Ap.

Spermatogonios Ap: Sledijo procesu diferenciacije, da tvorijo spermo, ki se zaporedno deli z mitozo.

Spermatogonij B. Produkt mitotične delitve spermatogonije Ap.Predstavljajo sferoidno jedro in posebnost medsebojnega povezovanja s "citoplazmatskimi mostovi"..

Oblikujejo nekakšen sincitium, ki se v naslednjih fazah vztraja in se loči v diferenciaciji sperme, ko se spermatozoidi sproščajo v lumenu žleza semena..

Citoplazmatska zveza med temi celicami omogoča sinhroniziran razvoj vsakega para spermatogonij in da vsak dobi popolno genetsko informacijo, potrebno za njeno delovanje, ker se tudi po mejozi te celice še naprej razvijajo.

2. Spermatocitna faza

V tej fazi je spermatogonija B razdeljena mitóticamente, tvori espermatocitos I (primarno), ki podvoji njihove kromosome, razlog, zakaj vsaka celica vzame dve kromosomski igri, ki nosita dvojno količino običajne količine genetskih informacij..

Nato izvedemo meiotične delitve teh spermatocitov, tako da se genski material v njih zmanjša, dokler ne dosežejo haploidnega značaja..

Mitoza I

V prvi meiotični delitvi se kromosomi kondenzirajo v profazi, pri človeku pa se kondenzirajo 44 avtosomov in dva kromosoma (X in Y), vsak s kompletom kromatid..

Homologni kromosomi so sklopljeni skupaj, pri tem pa so poravnani na ekvatorialno ploščo metafaze. Ti dogovori se imenujejo tetradi, ker vsebujejo dva para kromatid.

Tetradi izmenjujejo genetski material (prečni prehod) s prerazporeditvijo kromatid v strukturo, imenovano synaptonemski kompleks.

V tem procesu se genska diverzifikacija pojavi, ko se informacije izmenjujejo med homolognimi kromosomi, ki so podedovani od očeta in matere, pri čemer se zagotovi, da so vsi spermatidi, proizvedeni iz spermatocitov, različni..

Na koncu križanja se kromosomi ločijo, premikajo se proti nasprotnim polom meiotičnega vretena, "raztopijo" strukturo tetrad, rekombinirane kromatide vsakega kromosoma pa ostanejo skupaj.

Drug način za zagotovitev genetske raznolikosti v odnosu do staršev je naključna porazdelitev kromosomov, ki izhajajo iz očeta in matere, proti polom vretena. Na koncu te meiotične delitve se proizvajajo spermatociti II (sekundarni).

Meioza II

Sekundarni spermatociti začnejo proces druge mejoze takoj, ko se oblikujejo, ne da bi sintetizirali novo DNK. Zaradi tega ima vsak spermatocit pol kromosomskega naboja in vsak kromosom ima par sestrskih kromatid z dvojno DNA..

V metafazi so kromosomi porazdeljeni in poravnani na ekvatorialni plošči, kromatidi pa se ločijo od selitve proti nasprotnim stranem meiotičnega vretena..

Po rekompoziciji jedrnih membran dobimo haploidne spermatide s polovico kromosomov (23 pri ljudeh), kromatidom in kopijo genetske informacije (DNA)..

3. Spermiogena faza

Spermiogeneza je zadnja faza procesa spermatogeneze in ne obstaja delitev celic, ampak morfološke in presnovne spremembe, ki omogočajo diferenciacijo celic v zrelo haploidno spermo.

Nastanejo celične spremembe, medtem ko so spermatidi pritrjeni na plazemsko membrano celic Sertoli in jih je mogoče opisati v štirih fazah:

Golgijeva faza

To je postopek, s katerim Golgijev aparat povzroča akrozom, s kopičenjem proakrozomalnih granul ali PAS (Pierodic acid-Schiff reaktivno) v Golgijevih kompleksih..

Te granule se odprejo v akrozomni vesicle, ki se nahaja poleg jedra, in njihov položaj določa prednji del spermija.

Centrioles premakniti proti posterior del spermatid, poravnavo pravokotno s plazma membrano in izdelavo dublets, ki združujejo microtubules od axoneme na dnu sperme flagellum \ t.

Faza kap

Akrosomna vezikula raste in se razprostira preko prednjega dela jedra, ki tvori akrozomno ali akrozomno kapo. V tej fazi se kondenzira jedrna vsebina in del jedra, ki leži pod akrozomom, se zgosti in izgubi pore.

Acrosome faza

Jedro se podaljša od okrogle do eliptične, žog pa je usmerjen tako, da se njegov anteriorni konec prilega Sertolijevim celicam, ki so usmerjene proti bazalni plasti semenskih tubulov, znotraj katere se razteza flagela v formaciji..

Citoplazma se premika v posteriorni smeri celice in citoplazmatske mikrotubule se kopičijo v valjastem ovoju (manchette), ki gre od akrosomalne kapice do zadnjega dela spermatida..

Po razvoju flageluma se centriole premaknejo nazaj v jedro, se držijo utora v zadnjem delu jedra, iz katerega izhajajo devet debelih vlaken, ki dosežejo mikrotubule aksoneme; na ta način sta jedro in flagellum povezana. Ta struktura je znana kot območje vratu.

Mitohondriji se premikajo proti posteriornemu predelu vratu, ki obdaja debela vlakna in so razporejeni v tesnem spiralnem ovoju, ki tvori vmesno območje repa sperme. Citoplazma se premakne, da prekrije že oblikovani flagellum, in "manchette" se raztopi.

Faza zorenja

Presežna citoplazma se fagocitira s celicami Sertoli, ki tvorijo preostalo telo. Citoplazmatski most, ki se je izoblikoval v spermatogoniji B, ostane v zaostalih telesih, zato so spermatidi ločeni..

Končno se spermatidi sproščajo iz Sertolijevih celic, osvobajajo se v lumenu žleza, od koder se prenašajo skozi ravne cevi, rete testis in eferentne kanale v epididimis..

Hormonska regulacija

Spermatogeneza je proces, ki ga fino uravnavajo hormoni, predvsem testosteron. Pri ljudeh se celoten proces sproži pri spolnem zorenju, saj sprosti v hipotalamus hormon GnRH, ki aktivira proizvodnjo in kopičenje hipofiznih gonadotropinov (LH, FSH in HCG)..

Sertolijeve celice s stimulacijo FSH sintetizirajo transportne beljakovine testosterona (PBL) in skupaj s testosteronom, ki ga sproščajo Leydigove celice (stimulirane z LH), zagotavljajo visoko koncentracijo omenjenega hormona v žlezah semena..

V Sertolijevih celicah se sintetizira tudi estradiol, ki posega v regulacijo aktivnosti Leydigovih celic..

Gnojenje

Epididimis se poveže z vas deferensom, ki se konča v sečnici in končno omogoči izstop sperme, ki kasneje išče jajce, ki ga oplodi, in zaključi cikel spolnega razmnoževanja..

Ko se sperma spusti, lahko umre v nekaj minutah ali urah, preden najde to žensko gameto.

Pri ljudeh se v vsakem ejakulatu med spolnim odnosom sprosti približno 300 milijonov spermijev, vendar le do 200 preživi, ​​dokler ne doseže območja, kjer se lahko parijo..

Sperma mora iti skozi proces vadbe v ženskem reproduktivnem traktu, kjer pridobijo večjo mobilnost flageluma in pripravijo celico za reakcijo akrosoma. Te lastnosti so potrebne za oploditev ovul.

Usposabljanje sperme

Med spremembami, ki so prisotne v spermijah, so biokemijske in funkcionalne spremembe, kot so hiperpolarizacija plazemske membrane, povečan citosolni pH, spremembe lipidov in beljakovin ter aktivacija membranskih receptorjev, ki jim omogočajo, da jih prepoznajo zona pellucida. pridružiti se temu.

Ta regija deluje kot kemična ovira, da bi se izognili križanju med vrstami, saj ne priznavanje specifičnih receptorjev ne opravlja gnojenja.

Ovule imajo plast zrnatih celic in so obdane z visokimi koncentracijami hialuronske kisline, ki tvorijo zunajcelični matriks. Da bi prodrli v to plast celic, imajo sperme encime hialuronidaze.

Ko pride v stik z zono pellucida, se sproži reakcija akrosoma, v kateri se sprosti vsebina akrosomalne kapice (kot so hidrolitični encimi), ki pomaga spermi, da prečka regijo in se pridruži plazemski membrani ovule, sprošča. v njej vsebujejo citoplazmo, organele in jedro.

Kortikalna reakcija

Pri nekaterih organizmih nastopi depolarizacija plazemske membrane jajčne celice, ko pride v stik s semenčico, kar preprečuje, da bi jo več kot eno oplojevalo..

Drugi mehanizem za preprečevanje polispermije je kortikalna reakcija, pri kateri se sproščajo encimi, ki spremenijo strukturo zona pellucida, inhibirajo glikoprotein ZP3 in aktivirajo ZP2, zaradi česar je ta regija neprepustna za druge sperme.

Značilnosti sperme

Moške gamete imajo lastnosti, zaradi katerih se zelo razlikujejo od ženskih gamet in so zelo prilagojene za širjenje genov posameznika do naslednjih generacij.

V nasprotju z ovulami so semenčice najmanjše celice, ki so prisotne v telesu in imajo flagelum, ki jim omogoča, da se gibajo, da dosežejo žensko gamete (ki nima takšne mobilnosti), da jo oplodi. Ta čarovnica je sestavljena iz vratu, vmesne regije, glavne regije in končnega območja.

V vratu so centriole, v vmesni regiji pa so mitohondriji, ki so odgovorni za zagotavljanje energije, potrebne za njihovo mobilnost..

Na splošno je proizvodnja sperme zelo visoka, saj je zelo konkurenčna med njimi, saj bo le približno 25% žensk dejansko gnojilo žensko gameto.

Razlike med spermatogenezo in oogenezo

Spermatogeneza ima lastnosti, ki jo razlikujejo od oogeneze:

-Celice neprekinjeno delajo mejoz spolnega dozorevanja posameznika, pri čemer vsaka celica proizvede štiri zrele gamete namesto enega.

-Sperma dozoreva po zapletenem postopku, ki se začne po mejozi.

-Pri proizvodnji sperme se pojavi dvakrat več delitev celic kot pri nastajanju jajčeca.

Reference

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K., in Walter, P. (2008).Molekularna biologija celice. Garland Science, Taylor in Francis Group.
  2. Creighton, T. E. (1999). Enciklopedija molekularne biologije. John Wiley in Sons, Inc..
  3. Hill, R.W., Wyse, G.A., & Anderson, M. (2012). Fiziologija živali. Sinauer Associates, Inc. Založniki.
  4. Kliman, R. M. (2016). Enciklopedija evolucijske biologije. Academic Press.
  5. Marina, S. (2003) Napredek v znanju o spermatogenezi, kliničnih implikacijah. Iberoamerican Fertility Magazine. 20(4), 213-225.
  6. Ross, M. H., Pawlina, W. (2006). Histologija. Uvodnik Panamericana Medical.