Biológia buniek

Funkcie spermie, časti, životný cyklus

Ten spermie Sú to zrelé sexuálne bunky (gametické bunky) produkované u samcov gonád. Sú to mimoriadne špecializované bunky, ktoré sú úplne venované úlohe oplodnenia ženských vajíčok, základnej udalosti počas sexuálnej reprodukcie.

Objavil ich pred viac ako 300 rokmi Antony van Leeuwenhoek, ktorý, motivovaný iba jeho zvedavosťou, pozoroval svoj vlastný sperma a vytvoril pojem „živočíšna“ bičíky, ktoré pozoroval.

Štruktúra spermie: hlavné časti

Odvtedy boli tieto bunky predmetom štúdia mnohých výskumov, najmä tie, ktoré sa týkajú plodnosti a reprodukcie asistovanej.

Spermie sú bunky s vysokými energetickými požiadavkami, pretože sa musia pohybovať vysokou rýchlosťou, keď sú ejakulované z penisu (mužský reprodukčný orgán) smerom k vaginálnym traktom (ženský reprodukčný orgán).

Energia, ktorú používajú hlavne z metabolizmu uhľohydrátov, ako je glukóza, tj glykolýzy a mitochondriálnej oxidačnej fosforylácie, ktorá bola demonštrovaná v roku 1928, a to vďaka experimentom vykonávaným McCarthy a Collaborators.

Tvorba a uvoľňovanie týchto buniek závisí od mnohých endokrinných (hormonálnych) faktorov, najmä testosterónu, ktorý sa vyrába a vylučuje semenníkmi.

Na rozdiel od toho, čo sa deje s ženskými sexuálnymi bunkami (ktoré sa vyrábajú počas embryonálneho vývoja) sa spermie neustále vyrábajú počas celého života dospelých človeka.

[TOC]

Funkcie spermií

Fotografia ľudských spermií

Spermie sú veľmi dôležité bunky, pretože majú osobitnú úlohu zlúčiť s vajíčkom obsiahnutým v ženských vaječníkoch na hnojenie a oplodnenia, proces, ktorý končí tvorbou nového jednotlivca.

Spermie, ako aj vajíčka, sú haploidné bunky, takže fúzia samíc a mužských jadier obnovuje diploidnú záťaž (2N) v novej bunke. To znamená, že každá bunka v tomto procese prispieva polovicou chromozomálneho zaťaženia človeka.

V ľudskej bytosti sú spermie bunky zodpovedné za stanovenie pohlavia potomkov, pretože vajíčko má pohlavný chromozóm X, ale každý spermie môže mať chromozóm X alebo chromozóm a chromozóm a.

Spermie, ktoré sa snažia oplodniť vajíčko

Keď spermie, ktoré sa úspešne podarí oplodniť a oplodniť, má chromozóm X, dieťa, ktoré sa vytvorí, bude xx, to znamená, že bude geneticky ženské. Na druhej strane, keď spermie, ktoré sa spájajú s vajíčkom, má chromozóm a dieťa bude XY, to znamená geneticky mužské.

Časti spermie (štruktúra)

Spermie sú malé bičíkové bunky (meria dĺžku menej ako 70 mikrónov). Každé spermie pozostávajú z dvoch dobre definovaných oblastí známych ako hlava a chvost, oboje zamknuté rovnakou plazmovou membránou.

V hlave je jadro, ktoré bude slúžiť na oplodnenie ženského vajíčka, zatiaľ čo chvost je organela lokomócie, ktorá im umožňuje pohybovať sa a ktorá predstavuje dôležitú časť ich dĺžky.

Môže vám slúžiť: APUD System: Charakteristiky, štruktúra, funkcie

Diagram ľudských spermie. Zdroj: Zjednodušený spermie.SVG: Mariana Ruizderivatívna práca: Miguelferig [CC0]

- Hlavná strana

Hlava spermie má sploštený tvar a meria viac alebo menej 5 mikrónov s priemerom. Vo vnútri je bunková DNA, ktorá je veľmi zhutnená, čo minimalizuje objem, ktorý zaberá, uľahčuje jeho transport, transkripciu a umlčanie.

Spermatické jadro má 23 haploidných chromozómov (v jednej kópii). Tieto chromozómy sa líšia od chromozómov somatických buniek (telesné bunky, ktoré nie sú pohlavnými bunkami), v ktorých sú balené proteínmi známymi ako protaíny a niektorými histónmi spermií.

Protamíny sú proteíny s množstvom pozitívneho zaťaženia, ktoré uľahčujú ich interakciu s DNA negatívnej zaťaženia.

Okrem jadra má hlava spermií sekrečný žlčník, ktorý je známy ako akrosomický žlčník alebo akrosóm, ktorý čiastočne obklopuje prednú oblasť jadra a ktorý je v kontakte s plazmatickou membránou sexuálnych bunkových buniek.

Tento žlčník je hostiteľom veľkého počtu enzýmov, ktoré uľahčujú proces prenikania vonkajšieho krytu vajíčka počas oplodnenia. Medzi takýmito enzýmami patrí neuraminidáza, hyaluronidáza, kyslá fosfatáza, arilsulfatáza a akrosín, proteáza podobná ako tripsín.

Keď sa vajíčka a spermie dostanú do styku medzi sebou, Acrosome uvoľní svoj obsah exocytózou, proces známy ako „akrosomická reakcia“, nevyhnutný pre spojenie, penetráciu a fúziu spermií s vajíčkou.

- Linka

Opis ľudských spermií

Hlava spermie a chvost sú pokryté rovnakou plazmatickou membránou. Chvost je metra s veľkou dĺžkou, ktorá má štyri oblasti nazývané krk, stredný kus, hlavný kus a terminál.

Axonema, to znamená, cytoskeletická štruktúra, ktorá poskytuje pohyb do chvosta. Toto bazálne telo tvorí krk a má dlhý asi 5 μm.

Medzi krkom a kusom terminálu je stredný kus. To má 5 mikrónov dĺžky a vyznačuje sa prítomnosťou viacerých mitochondrií, ktoré sú usporiadané vo forme „struku“ okolo centrálneho axonému. Tieto vysoko špecializované mitochondrie sú tie, ktoré v podstate poskytujú energiu potrebnú pre pohyb vo forme ATP.

Hlavný kus má takmer 50 μm dlhý a je najdlhšou časťou chvosta. Začína sa v „kruhu“, ktorý zabraňuje zadnému zálohu mitochondrií a končí v terminálovom kuse. Keď sa blížite k terminálu, hlavnou kusom je Ahua (stáva sa užší).

Kus terminálu sa nakoniec skladá z posledných 5 μm chvosta a je štruktúrou, v ktorej je v mikrotubuloch pozorovaná určitá „porucha“, ktoré tvoria axoném metlu.

Môže vám slúžiť: hrubý endoplazmatický retikula

Životný cyklus

Priemerný dospelý muž produkuje milióny spermií denne, ale tieto bunky trvá medzi 2 a 3 mesiace, kým sa vytvorí a zrelá (až do ejakulovania).

Životný cyklus buniek spermie začína gametoogenézou alebo spermatogenézou, tj s rozdelením zárodočnej alebo prekurzorovej bunky, čo vedie k bunkovým líniám, ktoré sú neskôr rozdelené, a potom diferencovať a zrelé. V priebehu dočasného, defektné bunky trpia programovanými procesmi bunkovej smrti.

Po vytvorení v semenných tubuloch musia spermie v procese dozrievania migrovať do oblasti semenníka známeho ako epididymis, ktorá je dlhá približne 6 metrov. Táto migrácia ich trvá niekoľko dní a ukázalo sa, že na tomto štadióne nie sú bunky dostatočne zrelé na to, aby oplodnili vajíčko, pretože im chýba dostatočná mobilita.

Po absolvovaní asi 18 alebo 24 hodín v epididymis sú spermie dokonale mobilné, ale táto mobilita je inhibovaná určitými proteínovými faktormi.

Raz v epididymis si spermie udržiavajú svoju plodnosť o niečo viac ako mesiac, ale tentoraz bude závisieť od podmienok teploty, jedla a životného štýlu, ktoré sa vykonávajú.

Ak sa spermie ejakulujú počas pohlavného styku (pohlavný styk), majú úplnú pohybovú kapacitu a pohybujú sa rýchlosťou až 4 mm/min. Tieto bunky môžu prežiť 1 až 2 dni v ženskom reprodukčnom trakte, ale to závisí od kyslosti okolitého prostredia.

Spermatogenéza

Produkcia spermií (spermatogenéza) sa vyskytuje prvýkrát v ľudskej bytosti počas puberty. Tento proces sa uskutočňuje v semenníkoch, ktoré sú dvoma orgánmi mužského reprodukčného systému a súvisí s redukciou chromozomálneho zaťaženia pohlavných buniek (ktoré prechádzajú od diploidu (2N) na haploidy (N)).

V semenníkoch sa spermatogenéza vyskytuje vo vnútri niektorých kanálikov známych ako seminiferné tubuly, ktorých epitel sa skladá z dvoch hlavných typov buniek: setoli buniek a spermatogénnych buniek.

Spermatogénne bunky vedú k spermii, zatiaľ čo setoli bunky vyživujú a chránia spermatogénne bunky. Posledne menované sú v seminiferných tubuloch v rôznych štádiách dozrievania.

Schematické znázornenie procesu spermatogenézy (zdroj: Miguelferig [CC0] prostredníctvom Wikimedia Commons)

Medzi spermatogénnymi bunkami sú bunky známe ako spermatogónia, Sú nezrelé zárodočné bunky zodpovedné za rozdelenie a produkciu primárnych spermatocytov, sekundárnych spermatocytov a zrelých spermií.

- Spermatogónie, primárne spermatocyty, sekundárne spermatocyty a spermie

Spermatogónie sa nachádzajú smerom k vonkajšiemu okraju semenných tubulov, blízko ich bazálneho plechu; Keď sú rozdelené, bunky, ktoré vyvolávajú migráciu do centrálnej časti potrubí, kde konečne dozrievajú.

Môže vám slúžiť: Cellulárne procesy

Spermatocytogenéza

Spermatogónie sú rozdelené mitózou (asexuálne delenie) a sú diploidnými bunkami (2N), ktoré po rozdelení generujú viac spermatogónie a primárne spermatocyty, ktoré nie sú ničím iným ako spermatogóniám, ktoré prestanú deliť mitózou, aby vstúpili do meiózy I.

Malá skupina spermatogónie sa pomaly delí mitózou počas celého života a funguje ako „kmeňové bunky“ pre mitotickú produkciu viacerých spermatogónie alebo buniek, ktoré sa zaväzujú dozrievať.

Keď spermatogónie dozrievajú, to znamená, že keď je rozdelená mitózou a potom meiózou, ich potomstvo nedokončí cytosolické delenie, takže dcérske bunky (klony) zostávajú navzájom spojené cytolickými mostmi, akoby to bolo syncitio.

Toto syncytium sa udržiava až do konečných štádií dozrievania a migrácie buniek spermií (spermie), kde sa spermie uvoľňujú smerom k lúmenu semenných tubulov. To má za následok synchrónne produkované skupiny buniek.

- Meióza

Primárne spermatocyty, pretože sú rozdelené meiózou, tvoria sekundárne spermatocyty, ktoré sú opäť rozdelené meiózou (meióza II), ktoré sa diferencujú na iné typy buniek nazývaných spermatidas, ktoré majú polovicu chromozomálnej záťaže, ktoré spermatogonie sú, to je povedané sú haploid.

- Dozrievanie spermií alebo spermií

Spermie, keď sa dozrievajú, sa líšia zrelým spermom vďaka sérii morfologických zmien, ktoré naznačujú elimináciu väčšiny ich cytosolu, tvorbu metly a vnútorné preskupenie jej cytosolických organelov.

Niektoré z týchto zmien súvisia s kondenzáciou bunkového jadra, predlžovaním bunky a preskupením mitochondrií.

Tieto bunky sa následne migrujú do epididymis, trubice znovu sa v semenníkoch, kde sú uložené a proces dozrievania pokračuje. Avšak iba prostredníctvom procesu známeho ako tréning, ktorý sa koná v ženských genitálnych trakte, spermie dokončujú svoje dozrievanie.

Odkazy

Barrett, K. A., Barman, s. M., Boitano, s., & Brooks, h. (2012). Ganongov prehľad lekárskej fyziológie (Lange Basic Science).
Chen, h., Mruk, D., Xiao, x., & Cheng, C. A. (2017). Ľudská spermatogenéza a jej regulácia. Súčasná endokrinológia, 49-72.
Clermont a. (1970). Dynamika ľudskej spermatogenézy. V Ľudské semenníky (PP. 47-61).
Dicune, J. P. (Devätnásť deväťdesiatpäť). Jadrový stav ľudských buniek spermií. Mikrón. Elsevier.
Gartner, L. P., & Hiatt, J. L. (2006). Učebnica histológie e-knihy Farba. Elsevier Health Sciences.
Griswold, m. D. (2015). Spermatogenéza: záväzok k meióze. Fyziologické recenzie, 96, 1-17.
Šalamún, e., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biológia (5. vydanie.). Philadelphia, Pensylvánia: Vydavateľstvo Saunders College.