Spermatogenizācijas posmi un to raksturojums

The spermatogeneze Tas ir process, kas sastāv no spermas veidošanās no dzimumšūnām (spermatogoniums). Rodas eukariotu organismu vīriešiem ar seksuālu reprodukciju.

Lai šis process tiktu veikts efektīvi, tam ir nepieciešami īpaši apstākļi, tostarp pareiza hromosomu sadalīšana ar precīzām gēnu izpausmēm un adekvāta hormonāla vide, lai iegūtu lielu skaitu funkcionālo šūnu..

Spermatogonijas transformācija par nobriedušām gametēm notiek organismā seksuālās nobriešanas laikā. Šo procesu izraisa dažu hormonu, piemēram, hipofīzes gonadotropīnu, piemēram, HCG (cilvēka horiona gonadotropīns) uzkrāšanās, kas ir iesaistīta testosterona ražošanā..

Indekss

• 1 Kas ir spermatogeneze?
  • 1.1. Ģenētiskie elementi
• 2 Posmi un to raksturojums
  • 2.1 1. Spermatogoniskā fāze
  • 2.2 2. Spermatocītiskā fāze
  • 2.3 3. Spermiogeniskā fāze
• 3 Hormonu regulēšana
  • 3.1. Mēslošana
• 4 Spermas raksturojums
• 5 Atšķirības starp spermatogēzi un oogēzi
• 6 Atsauces

Kas ir spermatogeneze?

Spermatogeneze sastāv no vīriešu dzimuma sugu veidošanās: spermas.

Šo dzimumu šūnu ražošana sākas sēklinieku tubulās, kas atrodas sēkliniekos. Šīs caurules aizņem aptuveni 85% no dzimumdziedzeru kopējā daudzuma, un tajās ir nenobriedušas dīgļu šūnas vai spermatogoni, ko nepārtraukti sadala ar mitozi..

Dažas no šīm spermatogonijām pārtrauc reprodukciju un kļūst par primāriem spermatocītiem, kas sāk meiozes procesu, lai katrs sekundāro spermatocītu pāris ražotu ar pilnīgu hromosomu..

Pēdējais pabeidz otru meiozes posmu, beidzot izraisot četrus spermatīdus ar pusi hromosomu slodzes (haploīds)..

Vēlāk viņi pakļaujas morfoloģiskām izmaiņām, radot spermu, kas tiek novirzīta epididīmam, kas atrodas sēkliniekos blakus sēkliniekiem. Šajā cauruļvadā notiek cilmes šūnu nobriešana, kas ir gatava nodot indivīda gēnus.

Spermatogenizācijas process ir atkarīgs no hormonālā un ģenētiskā regulējuma. Šis process ir atkarīgs no testosterona, tāpēc sēklveida tubulās ir specializētas šūnas (Leydig šūnas) šī hormona ražošanā..

Iesaistītie ģenētiskie elementi

Daži svarīgi spermatogenēzes gēni ir SF-1 gēns, kas darbojas Leydig šūnu diferencēšanā, un SRY gēns, kas iejaucas Sertoli šūnu diferenciācijā un sēklinieku auklu veidošanā. Šī procesa regulēšanā ir iesaistīti arī citi gēni: RBMY, DBY, USP9Y un DAZ.

Pēdējais ir atrodams Y hromosomā, kas iedarbojas uz RNS saistošo proteīnu kodēšanu un tā neesamība ir saistīta ar neauglību dažiem indivīdiem..

Posmi un to raksturojums

Primitīvās dīgļu šūnas (gonocīti) veidojas dzeltenuma sacietējumā un pāriet uz dzimumorgānu šūnu, dalot Sertoli šūnas, veidojot sēklinieku caurules. Gonocīti ir atrodami iekšpusē, no kurienes tie migrē uz pamatmembranu, lai radītu spermatogoniālus.

Primārās dzimumšūnu proliferācija un spermatogoniju veidošanās notiek indivīda embrionālās attīstības laikā. Neilgi pēc dzemdībām šo šūnu mitotiskās sadalīšanas process apstājas.

Process, kurā tiek ražotas nobriedušas spermas, ir sadalīts trīs fāzēs: spermatogoniskais, spermatocīts un spermiogēnisks..

1. Spermatogoniskā fāze

Tā kā indivīdu seksuālā brieduma periods ir tuvojas, testosterona līmeņa palielināšanās aktivizē spermatogoniju izplatīšanos. Šīs cilmes šūnas sadala, lai radītu virkni spermatogoniju, kas atšķiras primārajos spermatocītos.

Cilvēkiem izšķir vairākus spermatogonijas morfoloģiskos veidus:

Reklāmas spermatogoni: Atrodas blakus sēklinieku caurulītes intersticiālajām šūnām. Viņi cieš no mitotiskām nodaļām, kas ģenerē Ad tipa pāri, kas savukārt vēl joprojām dalās, vai arī pāri ar Ap tipu.

Spermatogonios Ap: Viņi seko diferenciācijas procesam, lai radītu spermu, dalot secīgi ar mitozi.

Spermatogonijs B. Spermatogonija Ap mitotiskā sadalījuma produkts Viņiem piemīt sferoidāls kodols un īpatnība, ka tie ir savstarpēji saistīti ar "citoplazmatiskiem tiltiem"..

Tie veido sava veida syncytium, kas saglabājas turpmākajos posmos, atdalot spermas diferenciāciju, kad spermatozoīdi tiek atbrīvoti sēklinieku caurulē..

Citoplazmas savienojums starp šīm šūnām ļauj sinhronizēt katru spermatogonisko pāru un katrs iegūst pilnīgu ģenētisko informāciju, kas nepieciešama tās darbībai, jo pat pēc meiozes šīs šūnas turpina attīstīties..

2. Spermatocītiskā fāze

Šajā fāzē spermatogonija B ir sadalīta mitoticamente, veidojot espermatocitos I (primāro), kas dublē to hromosomas, tāpēc katrai šūnai ir divas hromosomu spēles, kas satur divkāršu parasto ģenētiskās informācijas daudzumu.

Pēc tam tiek veikta šo spermatocītu meiotiskā sadalīšana tā, lai tajos esošais ģenētiskais materiāls tiktu samazināts, līdz tie sasniedz haploīdu raksturu..

Mitoze I

Pirmajā meiotiskā sadalījumā hromosomas tiek kondensētas propāzē, un cilvēku gadījumā 44 autosomas un divi hromosomi (X un Y), katrs ar hromatīdu kopumu, ir kondensēti..

Homologās hromosomas ir savstarpēji savienotas, vienlaikus pielīdzinot metafāzes ekvatoriālo plati. Šos pasākumus sauc par tetradiem, jo ​​tie satur divus hromatīdu pāri.

Tetrads apmainās ar ģenētisko materiālu (šķērsošanu), pārkārtojot hromatīdus struktūrā, ko sauc par sinaptonijas kompleksu.

Šajā procesā ģenētiskā diversifikācija notiek, kad informācija tiek apmainīta starp tēva un mātes pārmantotajām homoloģiskajām hromosomām, nodrošinot, ka visi spermatīdi, kas iegūti no spermatocītiem, ir atšķirīgi..

Šķērsošanas beigās hromosomas atdalās, pārceļas uz pretējiem mezotiskā vārpstas stabiem, "izšķīdinot" tetradu struktūru, katras hromosomas rekombinētie hromatīdi paliek kopā.

Vēl viens veids, kā garantēt ģenētisko daudzveidību attiecībā uz vecākiem, ir nejauša hromosomu sadalīšana no tēva un mātes uz vārpstas stabiem. Šī meiotiskā sadalījuma beigās tiek ražoti II spermatocīti (sekundārie).

Meiosis II

Sekundārie spermatocīti sāk otrās meozes procesu tūlīt pēc to veidošanās, nesintesējot jaunu DNS. Tā rezultātā katram spermatocītam ir puse hromosomu uzlādes, un katrai hromosomai ir pāris māsu hromatīdu ar dublētu DNS.

Metafāzē hromosomas tiek sadalītas un izlīdzinātas uz ekvatora plāksnes, un hromatīdi atdalās migrējot uz meiotiskā vārpstas pretējām pusēm..

Pēc atkārtotas kodolmateriālu membrānu iegūšanas tiek iegūti haploīdie spermatīdi ar pusi hromosomu (23 cilvēkiem), hromatīdu un ģenētiskās informācijas kopiju (DNS)..

3. Spermiogēna fāze

Spermiogenēze ir pēdējais spermatogenizācijas procesa posms, un šūnu dalīšanās nav, bet morfoloģiskas un vielmaiņas izmaiņas, kas ļauj šūnu diferenciāciju nobriedušiem haploīdiem spermā.

Šūnu izmaiņas notiek, kamēr spermatīdi ir pievienoti Sertoli šūnu plazmas membrānai, un tos var aprakstīt četros posmos:

Golgi fāze

Tas ir process, ar kuru Golgi aparāts rada akrosomu, uzkrājot proakrosomu granulas vai PAS (Peryodic acid-Schiff reaktīvo) Golgi kompleksos..

Šīs granulas atveras akrosomu vezikulā, kas atrodas blakus kodolam, un to stāvoklis nosaka spermatozoīda priekšējo daļu..

Centrioli virzās uz spermatīda aizmugurējo daļu, pielīdzinot perpendikulāri plazmas membrānai un veidojot dubultus, kas integrē akonēmas mikrotubulus spermas flagelluma pamatnē..

Cap fāze

Akrosomu vezikula aug un stiepjas pāri kodola priekšējai daļai, kas veido akrosomu vai akrosomu vāciņu. Šajā fāzē kodolmateriāls tiek kondensēts, un kodola daļa, kas atrodas zem akrosoma, sabiezē, zaudējot poras..

Acrosoma fāze

Kodols pagarinās no apaļas līdz eliptiskajam, un flagellums ir orientēts tā, ka tā priekšējais gals pieliekas Sertoli šūnām, kas vērstas uz sēklinieku tubulāro pamatplakni, kuras robežās veidojas karodziņš..

Citoplazma pārvietojas šūnas aizmugurējā virzienā, un citoplazmas mikrotubulas uzkrājas cilindriskā apvalkā (manchette), kas pāriet no akrosomālās vāciņa uz spermatīda aizmugurējo daļu..

Pēc flagelluma izveidošanas centrioli atgriežas pie kodola, piestiprinot gropi kodola aizmugurējā daļā, no kuras rodas deviņas biezas šķiedras, kas sasniedz aksonēmas mikrotubulus; tādā veidā ir savienots kodols un flagellums. Šī struktūra ir pazīstama kā kakla reģions.

Mitohondriji virzās uz kakla aizmugurējo daļu, apņemot biezas šķiedras un ir izvietotas ciešā spirālveida apvalkā, kas veido spermas astes starpposmu. Citoplazma pārceļas uz jau izveidoto karogu, un "manhete" izšķīst.

Nobriešanas fāze

Sertoli šūnas veido lieku citoplazmu, veidojot atlikušo ķermeni. Spermatogonijā B veidojies citoplazmas tilts paliek atlikušajos ķermeņos, tāpēc spermatīdi ir atdalīti..

Visbeidzot, spermatīdi tiek atbrīvoti no Sertoli šūnām, atbrīvojoties no sēklinieku caurules lūmena, no kurienes tie tiek transportēti caur taisnām caurulēm, reti sēkliniekiem un efferentiem kanāliem uz epididīmu..

Hormonu regulēšana

Spermatogeneze ir process, ko smalki regulē hormoni, galvenokārt testosterons. Cilvēkiem pilnīgu procesu izraisa dzimumbriedums, atbrīvojot hipotalāmu hormonā GnRH, kas aktivizē hipofīzes gonadotropīnu (LH, FSH un HCG) veidošanos un uzkrāšanos.

Sertoli šūnas sintezē testosterona transporta olbaltumvielas (PBL), stimulējot FSH, un kopā ar testosteronu, ko izlaida Leydig šūnas (stimulē LH), nodrošina augstu minētā hormona koncentrāciju sēklām..

Sertoli šūnās tiek sintezēts arī estradiols, kas iejaucas Leydig šūnu aktivitātes regulēšanā..

Mēslošana

Epididīms savienojas ar urīnizvadkanāla galiem, kas beidzas ar urīnizvadkanālu, beidzot ļaujot spermai iziet, kas vēlāk meklē olu mēslot, pabeidzot seksuālās reprodukcijas ciklu..

Pēc atbrīvošanas spermas var nomirt dažu minūšu vai stundu laikā, atrodot sievietes gameti, pirms tas notiek.

Cilvēkiem aptuveni 300 miljoni spermas izdalās katrā ejakulātā dzimumakta laikā, bet tikai aptuveni 200 izdzīvo, līdz tie sasniedz reģionu, kur viņi var apvienoties.

Spermai jāiet cauri apmācības procesam sieviešu reproduktīvajā traktā, kur viņi iegūst lielāku flagelluma mobilitāti un sagatavo šūnu akrosoma reakcijai. Šīs īpašības ir nepieciešamas, lai apaugļotu ovulas.

Spermas apmācība

Starp spermatozoīdu klātbūtnes izmaiņām ir bioķīmiskas un funkcionālas modifikācijas, piemēram, plazmas membrānas hiperpolarizācija, paaugstināts citozola pH, lipīdu un olbaltumvielu izmaiņas un membrānu receptoru aktivizācija, kas ļauj atpazīt zona pellucida. pievienoties.

Šis reģions darbojas kā ķīmiskais šķērslis, lai izvairītos no šķērsošanas starp sugām, jo ​​specifisku receptoru neatzīšana neveic mēslošanu..

Oulām ir granulu šūnu slānis, un to ieskauj augstas hialuronskābes koncentrācijas, kas veido ekstracelulāru matricu. Lai iekļūtu šajā šūnu slānī, spermai piemīt hialuronidāzes enzīmi.

Kad tas nonāk saskarē ar zona pellucidu, tiek aktivizēta akrosoma reakcija, kurā atbrīvojas akrosoma vāciņa saturs (piemēram, hidrolītiskie fermenti), kas palīdz spermai šķērsot reģionu un pievienoties olas plazmas membrānai, atbrīvojot tajā ir citoplazmas saturs, organellas un kodols.

Kortikālā reakcija

Dažos organismos olnīcu plazmas membrānas depolarizācija notiek, kad tā nonāk saskarē ar spermu, novēršot vairāk nekā vienu no tās mēslošanu..

Vēl viens mehānisms, kas novērš polispermiju, ir kortikālā reakcija, kurā tiek atbrīvoti fermenti, kas maina zona pellucida struktūru, inhibējot glikoproteīnu ZP3 un aktivizējot ZP2, padarot šo reģionu citu spermu necaurlaidīgu..

Spermas raksturojums

Vīriešu gametēm piemīt īpašības, kas padara tās ļoti atšķirīgas no sieviešu dzimuma gametēm un ir ļoti pielāgotas indivīda gēnu izplatīšanai uz nākamajām paaudzēm..

Atšķirībā no ovulām, spermas šūnas ir mazākās šūnas, kas atrodas organismā, un tām ir karodziņš, kas ļauj tām pārvietoties, lai sasniegtu to sieviešu dzimuma gameti (kurai nav šādas mobilitātes), lai to mēslotu. Šo karogu veido kakls, starpreģions, galvenais reģions un gala reģions.

Kakla ir centrioli, un starpreģionā ir mitohondriji, kas ir atbildīgi par to mobilitātes nodrošināšanai nepieciešamo enerģiju..

Kopumā spermas ražošana ir ļoti augsta, jo tās ir ļoti konkurētspējīgas, jo tikai aptuveni 25% faktiski apaugļo sievietes gameti.

Atšķirības starp spermatogēzi un oogenozi

Spermatogenēzei piemīt īpašības, kas to atšķir no oogenesis:

-Šūnas pēc tam, kad indivīds ir seksuāli nobriedis, nepārtraukti miozē, ražojot katru šūnu četru nobriedušu gametu vietā.

-Sperma nobriedusi pēc sarežģīta procesa, kas sākas pēc meiozes.

-Spermas ražošanai divreiz vairāk šūnu dalīšanās notiek kā olas veidošanā.

Atsauces

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K., un Walter, P. (2008).Šūnas molekulārā bioloģija. Garland Science, Taylor un Francis Group.
2. Creighton, T. E. (1999). Molekulārās bioloģijas enciklopēdija. John Wiley un Sons, Inc.
3. Hill, R.W., Wyse, G.A., & Anderson, M. (2012). Dzīvnieku fizioloģija. Sinauer Associates, Inc. izdevēji.
4. Kliman, R. M. (2016). Evolucionārās bioloģijas enciklopēdija. Academic Press.
5. Marina, S. (2003) Avansa zināšanas par spermatogēzi, klīniskās sekas. Iberoamerican Fertility Magazine. 20(4), 213-225.
6. Ross, M. H., Pawlina, W. (2006). Histoloģija. Redakcija Panamericana Medical.