Spermatogenezės etapai ir jų savybės



The spermatogenezė Tai procesas, kurį sudaro spermos susidarymas iš gemalo ląstelių (spermatogoniums). Eukariotinių organizmų vyrams būdingas seksualinis dauginimas.

Kad šis procesas būtų veiksmingas, jam reikia specifinių sąlygų, tarp jų: ​​teisingas chromosomų pasidalijimas su tiksliomis geno ekspresijomis ir tinkama hormonine terpe, kad būtų sukurtas didelis funkcinių ląstelių skaičius.

Spermatogonijos transformacija į brandžiąsias lytines ląsteles atsiranda lytinio subrendimo organizmuose metu. Šį procesą sukelia tam tikrų hormonų, pvz., Hipofizės gonadotropinų, pavyzdžiui, HCG (žmogaus chorioninio gonadotropino), kuris dalyvauja gaminant testosteroną, kaupimasis..

Indeksas

  • 1 Kas yra spermatogenezė?
    • 1.1. Genetiniai elementai
  • 2 etapai ir jų charakteristikos
    • 2.1 1. Spermatogoninė fazė
    • 2.2 2. Spermatocitinė fazė
    • 2.3 3. Spermiogeninė fazė
  • 3 Hormonų reguliavimas
    • 3.1. Tręšimas
  • 4 Spermos savybės
  • 5 Spermatogenezės ir oogenezės skirtumai
  • 6 Nuorodos

Kas yra spermatogenezė?

Spermatogenezę sudaro vyrų lytinių ląstelių susidarymas: spermatozoidai.

Šių lytinių ląstelių gamyba prasideda sėklidėse, esančiose sėklidėse. Šie tubulai užima apie 85% viso lytinių liaukų kiekio ir juose yra nesubrendusios gemalo ląstelės arba spermatogoni, kurie nuolat skirstomi į mitozę..

Kai kurie iš šių spermatogonijų nutraukia reprodukciją ir tampa pirminiais spermatocitais, kurie pradeda miozės procesą, kad gamintų kiekvieną antrinių spermatocitų porą, turinčią pilną chromosominį krūvį.

Pastarasis užbaigia antrąjį meiozės etapą, galiausiai sukeldamas keturis spermatidus, kurių pusė yra chromosomų apkrova (haploidas)..

Vėliau jie patiria morfologinius pokyčius, sukeldami spermą, nukreiptą į epidemiją, esančią šalia sėklidžių. Šiame kanale atsiranda gametų, pasirengusių perduoti individo genus, brandinimas.

Spermatogenezės procesas priklauso nuo hormoninio ir genetinio reguliavimo. Šis procesas yra priklausomas nuo testosterono, todėl sėklinių tubulų gamyboje šio hormono gamyboje yra specializuotos ląstelės (Leydig ląstelės)..

Genetiniai elementai

Kai kurie svarbūs spermatogenezės genai yra SF-1 genas, kuris veikia Leydigo ląstelių diferenciacijai, ir SRY genas, kuris įsikiša į Sertoli ląstelių diferenciaciją ir sėklidžių virvių formavimąsi. Šio proceso reguliavime dalyvauja kiti genai: RBMY, DBY, USP9Y ir DAZ.

Pastarasis randamas Y chromosomoje, jis veikia RNR surišančių baltymų kodavimą ir jo nebuvimas yra susijęs su nevaisingumu kai kuriems asmenims..

Etapai ir jų charakteristikos

Primityvūs gemalo ląstelės (gonocitai) susidaro trynio maišelyje ir pereina į lytinių organų karkasą, dalijantį tarp Sertoli ląstelių, tokiu būdu formuojant sėklinius vamzdelius. Gonocitai randami viduje, iš kur jie migruoja į bazinę membraną, kad sukurtų spermatogonijas.

Pirmaujančių gemalų ląstelių proliferacija ir spermatogonijų susidarymas vyksta žmogaus embriono vystymosi metu. Netrukus po gimimo šių ląstelių mitozinio pasiskirstymo procesas sustoja.

Brandaus spermos gamybos procesas suskirstytas į tris fazes: spermatogoninį, spermatocitinį ir spermiogeninį..

1. Spermatogoninė fazė

Asmenų seksualinės brandos laikotarpis, testosterono kiekio padidėjimas aktyvina spermatogonijų plitimą. Šios gemalo ląstelės dalijasi, kad sukurtų seriją spermatogonijų, kurios skiriasi į pirminius spermatocitus.

Žmonėms skiriami keli morfologiniai spermatogonijų tipai:

Skelbimų spermatogonios: Įsikūręs šalia sėklinių vamzdelių intersticinių ląstelių. Jie kenčia mitozinius padalinius, kurie generuoja Ad tipo porą, kuri savo ruožtu vis dar skiriasi, arba „Ap“ tipo pora.

Spermatogonios Ap: Jie seka diferenciacijos procesą, kad sukurtų spermą, iš eilės dalijant mitoze.

Spermatogonium B. Spermatogonia Ap mitozinio pasiskirstymo produktas Jie pateikia sferoidinį branduolį ir savitumo ryšį „citoplazminiais tiltais“..

Jie sudaro tam tikrą sincitą, kuris tęsiasi vėlesnėse stadijose, atskiriant spermos diferenciaciją, kai spermatozoidai yra išleidžiami į sėklinių kanalų lumenį..

Šių ląstelių citoplazminė sąjunga leidžia sinchronizuoti kiekvienos spermatogoninės poros raidą ir kad kiekvienas iš jų gauna visą jo veikimui reikalingą genetinę informaciją, nes net po meioso šios ląstelės toliau vystosi.

2. Spermatocitinė fazė

Šiame etape spermatogonija B buvo suskirstyta į mitóticamente, sudarantį espermatocitos I (pirminį), kuris dubliuoja jų chromosomas, todėl kiekviena ląstelė užima du chromosomų žaidimus, turinčius dvigubą įprastos genetinės informacijos kiekį.

Vėliau atliekami šių spermatocitų meiotiniai padalijimai, kad jų genetinė medžiaga sumažėtų iki haploidinio pobūdžio..

Mitozė I

Pirmajame meiotiniame pasidalijime chromosomos kondensuojamos propazėje, o žmonių atveju - 44 autosomos ir dvi chromosomos (X ir Y), kurių kiekvienas turi chromatidų rinkinį..

Homologinės chromosomos yra susietos kartu, lygindamos metafazės pusiaujo plokštę. Šie susitarimai vadinami tetradais, nes juose yra dvi poros chromatidų.

Tetradai keičiasi genetine medžiaga (perėjimu), pertvarkydami chromatidus į struktūrą, vadinamą sinaptoneminiu kompleksu.

Šiame procese genetinis diversifikavimas vyksta, kai informacija keičiasi tarp tėvo ir motinos paveldėtų homologinių chromosomų, užtikrinant, kad visi spermatidai, pagaminti iš spermatocitų, būtų skirtingi.

Pasibaigus kryžminimui, chromosomos atskirtos, judančios į priešingus miozinio veleno polius, "tirpindamos" tetradų struktūrą, kiekvienos chromosomos rekombinuoti chromatidai lieka kartu.

Kitas būdas garantuoti genetinę įvairovę tėvų atžvilgiu yra atsitiktinis chromosomų pasiskirstymas iš tėvo ir motinos link veleno polių. Šio meiotinio pasiskirstymo pabaigoje gaminami II spermatocitai (antriniai).

Meiosis II

Antrosios meozės procesą antriniai spermatocitai pradeda iš karto po jų susidarymo, nesintetinant naujos DNR. Dėl to kiekvienas spermatocitas turi pusę chromosomų krūvio ir kiekvienoje chromosomoje yra poros seserų chromatidų su dvigubu DNR.

Metafazėje chromosomos pasiskirsto ir išlygina pusiaujo plokštę, o chromatidai atskirai migruoja į priešingas milijinio veleno puses.

Atlikus pakartotines branduolines membranas, gaunami haploidiniai spermatidai su puse chromosomų (23 žmonėms), chromatidas ir genetinės informacijos (DNR) kopija..

3. Spermiogeninė fazė

Spermiogenezė yra paskutinis spermatogenezės proceso etapas, be to, nėra ląstelių dalijimosi, bet morfologinių ir metabolinių pokyčių, kurie leidžia ląstelių diferenciacijai išsivystyti į brandų haploidų spermą..

Ląstelių pokyčiai atsiranda, kai spermatidai yra prijungti prie Sertoli ląstelių plazmos membranos ir gali būti aprašyti keturiais etapais:

Golgi fazė

Tai yra procesas, kuriuo Golgi aparatas sukelia akrosomą, kaupdamas proakrosomų granules arba PAS (Peryodic acid-Schiff reaktyvus) Golgi kompleksuose..

Šios granulės atsidaro į akrosomų vezikulę, esančią šalia branduolio, ir jų padėtis nustato priekinę spermatozoido dalį..

Centrioliai juda link spermatido užpakalinės dalies, statmenai lygiagrečiai su plazmos membrana ir pagamindami dubletus, kurie integruoja axonemės mikrotubulus spermos vėliavos pagrinde..

Kamštelio fazė

Akrosomų pūslelė auga ir peržengia viršutinę branduolio dalį, sudarančią akrosomą ar akrosomą. Šiame etape branduolio kiekis kondensuojamas, o branduolio dalis, esanti žemiau akrosomų, sutirštėja, praranda poras.

Acrosome fazė

Branduolys pailgėja nuo apvalios iki elipsės formos, o vėliava yra orientuota taip, kad jo priekinis galas priliptų prie Sertoli ląstelių, nukreiptų link pagrindinės sėklinių vamzdelių plokštės, per kurią formuojasi vėliava..

Citoplazma juda ląstelės užpakalinėje pusėje, o citoplazminiai mikrotubuliai kaupiasi cilindriniame apvalkale (manchette), kuris eina nuo akrosominio dangtelio iki užpakalinės spermatido dalies..

Sukūrus flagellumą, centrioliai grįžta į branduolį, prilipusius prie griovelio, esančio užpakalinėje branduolio dalyje, iš kurios atsiranda devyni stori pluoštai, pasiekiantys aksonemo mikrotubulus; tokiu būdu yra sujungtas branduolys ir vėliava. Ši struktūra vadinama kaklo regionu.

Mitochondrijos juda link užpakalinės kaklo dalies, supa storas pluoštas ir yra išdėstytos sandariame spiraliniame apvalkale, kuris sudaro tarpinį spermos uodegos regioną. Citoplazma juda, kad padengtų jau suformuotą karolį, o „manchetas“ ištirpsta.

Brandinimo etapas

Perteklinė citoplazma yra fagocituota Sertoli ląstelėse, sudarant liekamąjį kūną. Spermatogonijoje B susidaręs citoplazminis tiltas lieka likutiniuose kūnuose, todėl spermatidai yra atskirti.

Galiausiai, spermatidai išsiskiria iš Sertoli ląstelių, atleidžiami iš sėklinių vamzdelių liumenų, iš kurių jie yra gabenami per tiesius mėgintuvėlius, reti sėklidė ir efferentiniai kanalai į epididimizę..

Hormonų reguliavimas

Spermatogenezė yra procesas, kurį smulkiai reguliuoja hormonai, daugiausia testosteronas. Žmonėms pilnas procesas pradedamas lytiniu brendimu, išleidžiant į hipotalamiją hormoną GnRH, kuris aktyvina hipofizės gonadotropinų (LH, FSH ir HCG) gamybą ir kaupimąsi.

Sertoli ląstelės sintezuoja testosterono transportinius baltymus (PBL), stimuliuodamos FSH, ir kartu su testosteronu, kurį išskiria Leydig ląstelės (stimuliuoja LH), užtikrina aukštą minėto hormono koncentraciją sėklinių tubulų..

Sertoli ląstelėse taip pat sintezuojamas estradiolis, kuris dalyvauja reguliuojant Leydig ląstelių aktyvumą..

Tręšimas

Epididimas susieja su šlaplėje esančiais kraujagyslėmis, galiausiai leidžia spermatozoidui išeiti, o vėliau vėliau ieškoti kiaušinio apvaisinti, baigti seksualinės reprodukcijos ciklą.

Išlaisvinus spermą gali praeiti kelios minutės ar valandos.

Žmonėse maždaug 300 milijonų spermatozoidų lytinių santykių metu išlaisvinami, bet tik apie 200 išgyvena, kol pasiekia regioną, kuriame jie gali susiburti.

Spermatozoidai turi pereiti į moterų reprodukcinio trakto treniruotes, kur jie įgyja didesnį vėliavos judumą ir paruošia ląstelę reakcijai į akrosomą. Šios savybės yra būtinos apvaisinti kiaušialąstes.

Spermatozoidų mokymas

Tarp spermatozoidų esančių pokyčių yra biocheminių ir funkcinių modifikacijų, tokių kaip plazmos membranos hiperpolarizacija, padidėjęs citozolinis pH, lipidų ir baltymų pokyčiai ir membraninių receptorių aktyvacija, leidžianti juos atpažinti zona pellucida. prisijungti prie to.

Šis regionas veikia kaip cheminė kliūtis, kad būtų išvengta kryžminimo tarp rūšių, nes specifinių receptorių nepripažinimas nevykdo tręšimo..

Kiaušialąstės turi granulių ląstelių sluoksnį ir yra apsuptos didelėmis hialurono rūgšties koncentracijomis, kurios sudaro ekstraląstelinę matricą. Norint įsiskverbti į šį ląstelių sluoksnį, spermatozoidai turi hialuronidazės fermentų.

Susilietus su zona pellucida, įsijungia akrosomų reakcija, kurioje išsiskiria akrosomo dangtelio turinys (pvz., Hidroliziniai fermentai), kurie padeda spermai kirsti regioną ir prisijungti prie kiaušialąstės plazmos membranos. joje yra citoplazminis kiekis, organeliai ir branduolys.

Žievės reakcija

Kai kuriuose organizmuose kiaušialąstės plazmos membranos depolarizacija atsiranda, kai ji liečiasi su spermatozoidu, neleidžiant daugiau nei vienam tręšti..

Kitas mechanizmas, skirtas užkirsti kelią polispermijai, yra žievės reakcija, kai išskiriami fermentai, keičiantys zona pellucida struktūrą, slopinantis glikoproteiną ZP3 ir aktyvuojant ZP2, todėl šis regionas neperleidžiamas kitiems spermatozoidams..

Spermos charakteristikos

Vyriškos lytinės ląstelės pasižymi savybėmis, kurios labai skiriasi nuo moterų lytinių lytinių ląstelių ir yra labai pritaikytos skleisti individo genus į kitas kartas.

Priešingai nei kiaušialąstės, spermos ląstelės yra mažiausios ląstelės, esančios organizme ir turinčios lipnumą, leidžiančią joms judėti, kad pasiektų moterišką gametą (kuris neturi tokio mobilumo), kad jį apvaisintų. Šį karolį sudaro kaklas, tarpinis regionas, pagrindinis regionas ir terminalo regionas.

Kakle yra centrioliai, o tarpiniame regione yra mitochondrijos, kurios yra atsakingos už jų judumui reikalingos energijos tiekimą..

Apskritai, spermos gamyba yra labai didelė ir labai konkurencinga tarp jų, nes tik apie 25 proc.

Spermatogenezės ir oogenezės skirtumai

Spermatogenezei būdingos savybės, kurios skiriasi nuo oogenezės:

-Ląstelės nuolat vyksta nuo lytinės brendimo, todėl kiekviena ląstelė yra keturių brandžių gametų, o ne viena.

-Spermatozoidai subręsta po sudėtingo proceso, kuris prasideda po meiozės.

-Spermos gamybai du kartus daugiau ląstelių pasiskirsto kaip kiaušinio formavime.

Nuorodos

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K., ir Walter, P. (2008).Ląstelės molekulinė biologija. Garland Science, Taylor ir Francis Group.
  2. Creighton, T. E. (1999). Molekulinės biologijos enciklopedija. John Wiley ir Sons, Inc.
  3. Hill, R. W., Wyse, G.A., ir Anderson, M. (2012). Gyvūnų fiziologija. Sinauer Associates, Inc. Leidėjai.
  4. Kliman, R. M. (2016). Evoliucinės biologijos enciklopedija. „Academic Press“.
  5. Marina, S. (2003) Pažanga žinant apie spermatogenezę, klinikinius padarinius. „Iberoamerican Fertility Magazine“. 20(4), 213-225.
  6. Ross, M. H., Pawlina, W. (2006). Histologija. Redakcija Panamericana Medical.