SPERMATOGENEESI: VAIHEET JA NIIDEN OMINAISUUDET - BIOLOGIA - 2026

Siittiöiden on prosessin muodostumista siittiöiden itusoluista (spermatogonioiden). Sitä esiintyy sukupuolisen lisääntymisen eukaryoottisissa organismeissa miehillä.

Jotta tämä prosessi voidaan suorittaa tehokkaasti, se tarvitsee erityiset olosuhteet, mukaan lukien: oikean kromosomaalijakauman, jossa on tarkat geeniekspressiot ja riittävä hormonaalinen väliaine, tuottaakseen suuren määrän toiminnallisia soluja.

Lähde: Anchor207

Spermatogonian muutos kypsiksi sukusoluiksi tapahtuu organismien sukupuolisen kypsytyksen aikana. Tämä prosessi käynnistyy tiettyjen aivolisäkkeen gonadotropiinityyppisten hormonien, kuten HCG: n (ihmisen kooriongonadotropiini) kertymisen vuoksi, joka osallistuu testosteronin tuotantoon.

Mikä on spermatogeneesi?

Spermatogeneesi koostuu miesten sukusolujen: siittiöiden muodostumisesta.

Näiden sukupuolisolujen tuotanto alkaa siemenputkissa, jotka sijaitsevat kiveksissä. Nämä tubulaarit vievät noin 85% sukurauhasten kokonaistilavuudesta ja niissä ovat epäkypsiä sukusoluja tai spermatogonioita, jotka jakautuvat jatkuvasti mitoosin avulla.

Jotkut näistä spermatogonioista lopettavat lisääntymisen ja muuttuvat primaarisiksi spermatosyyteiksi, jotka alkavat meioosiprosessin tuottaakseen parin toissijaisia ​​spermasyyttejä täydellä kromosomikuormallaan.

Jälkimmäinen suorittaa meioosin toisen vaiheen, saaden lopulta aikaan neljä siittiöitä, joilla on puolet kromosomaalisesta kuormasta (haploidi).

Myöhemmin heillä tapahtuu morfologisia muutoksia, jolloin syntyy siittiöitä, jotka kulkevat kivespussissa sijaitsevaan kudokseen, kivesten viereen. Tässä kanavassa tapahtuu sukusolujen kypsyminen, jotka ovat valmiita siirtämään yksilön geenejä.

Spermatogeneesiprosessi riippuu hormonaalisesta ja geneettisestä säätelystä. Tämä prosessi on testosteroniriippuvainen, joten tämän hormonin tuotannossa siemenputkeista löytyy erikoistuneita soluja (Leydig-soluja).

Geneettiset elementit

Joitakin spermatogeneesin tärkeitä geenejä ovat SF-1-geeni, joka toimii Leydig-solujen erilaistumisessa, ja SRY-geeni, joka välittyy Sertoli-solujen erilaistumiseen ja kiveysjohtojen muodostukseen. Muut geenit osallistuvat tämän prosessin säätelyyn: RBMY, DBY, USP9Y ja DAZ.

Jälkimmäistä löytyy Y-kromosomista. Se toimii RNA: ta sitovien proteiinien koodauksessa ja sen puuttuminen liittyy joidenkin yksilöiden hedelmättömyyteen.

Vaiheet ja niiden ominaisuudet

Semififerous tubulukset kypsä sperma. nephron

Alkeis-sukusolut (gonosyytit) muodostuvat keltuaisen pussiin ja kulkevat sukuelinten harjaan jakautuen Sertoli-solujen kesken muodostaen siten hedelmälliset tubulukset. Gonosyytit löytyvät sisäpuolelta, josta ne muuttuvat kellarimembraania kohti spermatogonian muodostamiseksi.

Alkeisten sukusolujen leviäminen ja spermatogonioiden muodostuminen tapahtuvat yksilön alkion kehityksen aikana. Pian syntymän jälkeen näiden solujen mitoottinen jakautuminen pysähtyy.

Prosessi, jolla kypsät spermat tuotetaan, on jaettu kolmeen vaiheeseen: spermatogoni, spermatocyte ja sperma.

1. Spermatogon-vaihe

Kun yksilöiden seksuaalisen kypsyyden aika lähestyy, testosteronitasojen nousu aktivoi spermatogonian lisääntymisen. Nämä itusolut jakautuvat muodostaen sarjan spermatogonioita, jotka erottuvat primaarisiksi spermasyyteiksi.

Ihmisillä erotellaan useita morfologisia spermatogoniatyyppejä:

Spermatogonia Ad: Sijaitsee siemenputken interstitiaalisten solujen vieressä. He kärsivät mitoottisista jakautumista, jotka muodostavat Ad-tyyppisen parin, joka puolestaan ​​jatkaa jakautumista, tai Ap-tyyppisen parin.

Ap spermatogonia: Nämä seuraavat erotteluprosessia sperman tuottamiseksi jakamalla peräkkäin mitoosilla.

Spermatogonia B. Ap-spermatogonian mitoottisen jakautumisen tuote: heillä on pallokuumainen ydin ja niiden erityispiirteet, että ne ovat yhteydessä toisiinsa “sytoplasmisilla siltoilla”.

Ne muodostavat eräänlaisen synkytiumin, joka jatkuu seuraavissa vaiheissa ja erottuu siittiöiden erilaistumisessa, kun siittiöt vapautuvat siemenputken luumeniin.

Näiden solujen välinen sytoplasminen liitto mahdollistaa kunkin spermatogoniaparin synkronoidun kehittymisen ja sen, että jokainen saa täydellisen geneettisen informaation, joka tarvitaan niiden toimintaan, koska jopa meioosin jälkeen nämä solut kehittyvät edelleen.

2. Spermatocytic vaihe

Tässä vaiheessa B-spermatogoniat ovat jakautuneet mitoittuneesti muodostaen I (primaariset) spermatosyytit, jotka monistavat niiden kromosomit, joten jokaisessa solussa on kaksi sarjaa kromosomeja, jotka kantavat kahdesti tavallista määrää geneettistä tietoa.

Myöhemmin suoritetaan näiden siittiöiden mejoottinen jakautuminen, niin että niiden geneettinen materiaali pelkistyy, kunnes saavuttaa haploidin luonteen.

Mitoosi I

Ensimmäisessä meioottisessa jaossa kromosomit tiivistyvät profaasissa, mikä johtaa ihmisissä 44 autosomiin ja kahteen kromosomiin (yksi X ja yksi Y), joissa molemmissa on joukko kromatideja.

Homologiset kromosomit parittuvat toisiinsa samalla, kun ne rivittyvät metafaasin päiväntasaajan levylle. Näitä järjestelyjä kutsutaan tetradeiksi, koska ne sisältävät kaksi paria kromatideja.

Tetradiot vaihtavat geneettistä materiaalia (ylittäen) kromatidien kanssa, jotka järjestäytyvät uudelleen rakenteeksi, jota kutsutaan synaptonemiseksi kompleksi.

Tässä prosessissa geneettinen monipuolistuminen tapahtuu vaihtamalla tietoja isältä ja äidiltä perittyjen homologisten kromosomien välillä varmistamalla, että kaikki siittiöistä tuotetut spermatondit ovat erilaisia.

Risteytyksen lopussa kromosomit erottuvat, siirtyen meioottisen karan vastakkaisiin napoihin, “liuottaen” tetradien rakenteen, jokaisen kromosomin yhdistelmäkromatidien ollessa yhdessä.

Toinen tapa taata geneettinen monimuotoisuus vanhempiin nähden on isästä ja äidistä peräisin olevien kromosomien satunnainen jakautuminen karan napoihin. Tämän meioottisen jaon lopussa muodostuu II (sekundaarinen) siittiöitä.

Meioosi II

Toissijaiset spermatosyytit alkavat toisen meioosiprosessin heti muodostumisen jälkeen, syntetisoimalla uutta DNA: ta. Tämän seurauksena jokaisella spermatosyytillä on puolet kromosomikuormituksesta ja jokaisessa kromosomissa on sisarkromatidi-pari, jolla on kopioitu DNA.

Metafaasissa kromosomit jakautuvat ja kohdistuvat päiväntasaajan levylle, ja kromatidit erottuvat siirtymällä meioottisen karan vastakkaisille puolille.

Ydinmembraanien uudelleenrakentamisen jälkeen saadaan haploidia siittiöitä, joissa on puolet kromosomeista (23 ihmistä), kromatidi ja kopio geneettisestä informaatiosta (DNA).

3. Siittiöiden vaihe

Spermiogeneesi on spermatogeneesiprosessin viimeinen vaihe, ja siinä ei tapahdu solujakautumista, mutta morfologiset ja aineenvaihdunnalliset muutokset, jotka sallivat solujen erilaistumisen haploidikypsiksi siemennesteiksi.

Solujen muutokset tapahtuvat, kun spermatidit kiinnittyvät Sertoli-solujen plasmamembraaniin, ja ne voidaan kuvata neljässä vaiheessa:

Golgi-vaihe

Se on prosessi, jolla Golgi-laitteisto saa aikaan akrosomin kerääntymällä proakrosomisia rakeita tai PAS: ää (jaksollinen happo-Schiffin reaktiivinen) Golgi-komplekseihin.

Nämä rakeet johtavat akrosomaaliseen vesikkeliin, joka sijaitsee ytimen vieressä, ja sen sijainti määrää sperman etuosan.

Keskipakot liikkuvat kohti spermatidin takaosaa, kohdistuen kohtisuoraan plasmamembraanin kanssa ja tekevät dubletit, jotka integroivat aksoneemin mikrotubulukset sperman flagellumin pohjaan.

Korkkivaihe

Akrosomaalinen vesikkeli kasvaa ja ulottuu ytimen etuosan yli muodostaen akrosomin tai akrosomin korkin. Tässä vaiheessa ydinsisältö tiivistyy ja se osa ytimestä, joka jää akrosomin alle, paksunee ja menettää huokoset.

Akrosomivaihe

Ydin venyttää pyöreästä ellipsiin ja flagellum on suunnattu siten, että sen etupää kiinnittyy Sertoli-soluihin osoittaen siemenputkien peruskudosta kohti, jonka sisällä kehittyvä flagellum ulottuu.

Sytoplasma liikkuu solun takana ja sytoplasmiset mikrotubulukset kerääntyvät sylinterimäiseen vaippaan (manchette), joka kulkee akrosomaalisesta korkista spermatidin takaosaan.

Flagellumin kehittämisen jälkeen sentrioolit liikkuvat takaisin kohti ydintä, tarttuen uran kanssa ytimen takaosaan, josta tulee yhdeksän paksua kuitua, jotka saavuttavat aksoneemin mikrotubullat; tällä tavalla ydin ja flagellum ovat yhteydessä toisiinsa. Tätä rakennetta kutsutaan kaula-alueeksi.

Mitokondriat liikkuvat kohti kaulan takaosaa, ympäröivät paksuja kuituja ja on sijoitettu tiukkaan kierteiseen vaippaan, joka muodostaa siittiön hännän välialueen. Sytoplasma siirtyy peittämään jo muodostuneen flagellumin, ja "manchette" liukenee.

Kypsymisvaihe

Sertoli-solut fagosytoivat ylimääräisen sytoplasman, muodostaen jäännöskappaleen. B-spermatogoniaan muodostunut sytoplasmainen silta pysyy jäännöskappaleissa, joten spermaatit erotetaan.

Lopuksi siittiöt vapautuvat Sertoli-soluista ja vapautuvat siemenputken luumeniin, josta ne kuljetetaan suorien putkien, kivesten ja munuaiskanavien kautta epididymisiin.

Hormonaalinen säätely

Spermatogeneesi on prosessi, jota hormonit, ensisijaisesti testosteroni, säätelevät hienosti. Ihmisillä koko prosessi käynnistyy seksuaalisessa kypsymisessä vapauttamalla hypotalamuksessa hormonia GnRH, joka aktivoi aivolisäkkeen gonodotropiinien (LH, FSH ja HCG) tuotannon ja kertymisen.

Sertoli-solut syntetisoivat testosteronin kuljetusproteiineja (ABP) stimuloimalla FSH: ta, ja yhdessä Leydig-solujen vapauttaman (LH: n stimuloiman) testosteronin kanssa ne varmistavat tämän hormonin korkean pitoisuuden siemenputkissa.

Sertoli-soluissa syntetisoidaan myös estradiolia, joka osallistuu Leydig-solujen aktiivisuuden säätelyyn.

lannoitus

Epididymis muodostaa yhteyden virtsaputkiin virtaaviin vas deferenssiin ja antaa lopulta mahdollisuuden poistua siemennesteistä, jotka myöhemmin etsivät munaa hedelmöittymään, ja saattavat loppuun seksuaalisen lisääntymisen jakson.

Kun sperma on vapautettu, se voi kuolla muutamassa minuutissa tai tunnissa, joutuneen löytämään naissukusolu ennen kuin tämä tapahtuu.

Ihmisillä jokaisesta siemensyöksestä vapautuu yhdynnän aikana noin 300 miljoonaa spermaa, mutta vain noin 200 hengissä säilyy, kunnes ne saavuttavat alueen, jolla ne voivat pariutua.

Siittiöiden on suoritettava koulutusprosessi naisten lisääntymiselimissä, joissa he saavat flagellumin suuremman liikkuvuuden ja valmistavat solun akrosomireaktioon. Nämä ominaisuudet ovat tarpeen munien hedelmöittämiseksi.

Sperman kapasitanssi

Siemennesteen läsnä olevien muutosten joukossa erottuvat biokemialliset ja toiminnalliset modifikaatiot, kuten plasmamembraanin hyperpolarisaatio, lisääntynyt sytosolinen pH, muutokset lipideissä ja proteiineissa ja kalvoreseptoreiden aktivointi, joka antaa niiden tunnistaa zona pellucidassa. liittyä tähän.

Tämä alue toimii kemiallisena esteenä lajien välisen risteytymisen välttämiseksi, koska koska he eivät tunnista erityisiä reseptoreita, hedelmöitys ei tapahdu.

Munilla on kerros rakeisia soluja, ja niitä ympäröivät korkeat pitoisuudet hyaluronihappoa, jotka muodostavat solunulkoisen matriisin. Tämän solukerroksen tunkeutumiseen siittiöissä on hyaluronidaasientsyymejä.

Saatuaan kosketukseen zona pellucidan kanssa aktivoituu akrosomireaktio, jossa akrosomaalisen korkin sisältö vapautuu (hydrolyyttisinä entsyymeinä), jotka auttavat spermaa ylittämään alueen ja liittymään munasolun plasmamembraaniin vapauttaen sisällä sen sytoplasminen sisältö, organelles ja ydin.

Kortikaalinen reaktio

Joissakin organismeissa munasolun plasmakalvon depolarisaatio tapahtuu, kun se joutuu kosketukseen siemennesteen kanssa, estäen siten useamman kuin yhden hedelmöittämisen.

Toinen mekanismi polyspermian estämiseksi on kortikaalinen reaktio, jossa vapautuu entsyymejä, jotka muuttavat zona pellucidan rakennetta, estävät glykoproteiini ZP3: ta ja aktivoivat ZP2: ta, mikä tekee tämän alueen läpäisemättömäksi muille siemennesteille.

Sperman ominaisuudet

Miespuolisten sukusolujen ominaisuudet tekevät niistä hyvin erilaisia ​​kuin naissukusolut ja hyvin sopeutuneet levittämään yksilön geenejä seuraaville sukupolville.

Päinvastoin kuin munasolut, siittiöt ovat pienimpiä kehossa läsnä olevia soluja, ja niissä on vaahto, joka sallii niiden liikkua päästäkseen naispuoliseen sukusoluun (jolla ei ole tällaista liikkuvuutta) hedelmöittää sitä. Tämä flagellum koostuu kaulasta, välialueesta, pääalueesta ja päätealueesta.

Kaulassa ovat keskimäärit, ja välialueella sijaitsevat mitokondriat, jotka vastaavat heidän liikkuvuuteensa tarvittavan energian tarjoamisesta.

Yleensä siittiöiden tuotanto on erittäin korkeaa, ja nämä ovat erittäin kilpailukykyisiä keskuudessaan, koska vain noin 25% pystyy hedelmöittämään naispuolista sukusolua.

Erot spermatogeneesin ja oogeneesin välillä

Spermatogeneesillä on ominaisuuksia, jotka erottavat sen oogeneesistä:

-Solut tekevät meioosia jatkuvasti yksilön sukupuolisen kypsymisen jälkeen, ja jokainen solu tuottaa neljä kypsää sukusolua yhden sijaan.

-Sperma kypsyy monimutkaisen prosessin jälkeen, joka alkaa meioosin jälkeen.

-Sperman tuottamiseksi tapahtuu kaksinkertainen määrä solujakautumista kuin munasolun muodostuksessa.

Viitteet

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K., & Walter, P. (2008). Solun molekyylibiologia. Garland Science, Taylor ja Francis -ryhmä.
2. Creighton, TE (1999). Molekyylibiologian tietosanakirja. John Wiley ja Sons, Inc.
3. Hill, RW, Wyse, GA ja Anderson, M. (2012). Eläinten fysiologia. Sinauer Associates, Inc. kustantajat.
4. Kliman, RM (2016). Encyclopedia of Evolutionary Biology. Academic Press.
5. Marina, S. (2003) Spermatogeneesin, kliinisten implikaatioiden tietämys. Ibero-amerikkalainen hedelmällisyyslehti. 20 (4), 213 - 225.
6. Ross, MH, Pawlina, W. (2006). Histologia. Toimittaja Médica Panamericana.