Spermatogenese faser og deres egenskaper

den spermatogenesis Det er en prosess som består i dannelse av sæd fra kimceller (spermatogoniums). Forekommer hos mannlige individer av eukaryotiske organismer med seksuell reproduksjon.

For at denne prosessen skal kunne utføres effektivt, trenger den spesifikke forhold, blant annet: Korrekt kromosomavdeling med presise genuttrykk og et tilstrekkelig hormonelt medium for å produsere et høyt antall funksjonelle celler.

Omdannelsen av spermatogonia til modne gameter skjer under seksuell modning i organismer. Denne prosessen utløses av akkumulering av visse hormoner som hypofysegonadotropiner, som HCG (human chorionic gonadotropin), som er involvert i produksjon av testosteron..

index

• 1 Hva er spermatogenese?
  • 1.1 Genetiske elementer involvert
• 2 trinn og deres egenskaper
  • 2.1 1. Spermatogonisk fase
  • 2.2 2. Spermatocytfase
  • 2.3 3. Spermiogen fase
• 3 Hormonregulering
  • 3.1 Gjødsel
• 4 Kjennetegn på sædceller
• 5 Forskjeller mellom spermatogenese og oogenese
• 6 Referanser

Hva er spermatogenese?

Spermatogenese består av dannelse av mannlige gameter: sperma.

Produksjonen av disse kjønncellene begynner i de seminiferøse tubulene, som ligger i testiklene. Disse rørene okkuperer omtrent 85% av det totale volumet av gonadene, og i dem er de umodne kimcellene eller spermatogoni som kontinuerlig deles av mitose.

Noen av disse spermatogonia slutter å reprodusere og bli primære spermatocytter, som begynner prosessen med meiosis å produsere hver et par sekundære spermatocytter med fullstendig kromosomladning.

Den sistnevnte fullfører den andre fasen av meiosis, og gir til slutt fire spermatider med halvparten av kromosombelastningen (haploid).

Senere gjennomgår de morfologiske endringer, som genererer sæd, som er rettet mot epididymiene som ligger i pungen ved siden av testiklene. I denne kanalen oppstår modningen av gametene som er klare til å overføre individets gener.

Prosessen med spermatogenese er avhengig av hormonell og genetisk regulering. Denne prosessen er testosteronavhengig, så i seminiferrørene er spesialiserte celler (Leydig-celler) i produksjonen av dette hormonet.

Genetiske elementer involvert

Noen viktige gener i spermatogenesen er SF-1-genet, som virker på differensiering av Leydig-celler, og den SRY-genet, som formidler differensiering av Sertoli-celler og dannelse av testikler ledninger. Andre gener er involvert i reguleringen av denne prosessen: RBMY, DBY, USP9Y og DAZ.

Sistnevnte er funnet på Y-kromosomet. Det virker på kodingen av RNA bindende proteiner og dets fravær er knyttet til infertilitet hos enkelte individer.

Stadier og deres egenskaper

De primitive kimcellerne (gonocytter) dannes i eggeplommesekken og beveger seg til kjønnsrammen, som deler seg mellom Sertoli-cellene, og danner dermed seminøse tubuli. Gonocytter er funnet innenfor, hvorfra de migrerer mot kjellermembranen for å gi opphav til spermatogoniums.

Spredning av primordiale kimceller og dannelse av spermatogonia forekommer under den embryonale utviklingen av individet. Kort etter fødselen stopper prosessen med mitotisk deling av disse cellene.

Prosessen med hvilken moden sperma blir produsert er delt inn i tre faser: spermatogonisk, spermatocytisk og spermiogen.

1. Spermatogonisk fase

Etter hvert som individets seksuelle modenhet nærmer seg, øker testosteronnivået spredning av spermatogoni. Disse bakteriene deler seg for å generere en serie spermatogonia som skiller seg fra primære spermatocytter.

Hos mennesker er det flere morfologiske typer spermatogonia som utmerker seg:

Annonsespermatogonios: Ligger ved siden av interstitialcellene i det seminiferøse tubuli. De lider av mitotiske divisjoner som genererer et par typen Ad som igjen deler seg, eller et par type Ap.

Spermatogonios Ap: De følger prosessen med differensiering for å generere sædceller, som deles etter hverandre av mitose.

Spermatogonium B. Produkt av mitotisk deling av spermatogonia Ap. De presenterer en sfæroid kjernen og den særegne at de er forbundet med hverandre av "cytoplasmatiske broer".

De danner en slags syncytium som vedvarer i de påfølgende stadier, separerer i spermedifferensiering, når spermatozoa blir frigjort i lumen av den semifinske tubule.

Den cytoplasmatiske forening mellom disse cellene tillater en synkronisert utvikling av hvert par spermatogoni, og at hver enkelt får den komplette genetiske informasjonen som er nødvendig for dens funksjon, siden selv etter meiosis fortsetter disse cellene å utvikle seg.

2. Spermatocytfase

I denne fasen blir B spermatogoniene delt mitotisk, danner spermatocytter I (primær) for å kopiere sine kromosomer, slik at hver celle har to kromosomsett, som bærer det dobbelte av vanlige mengde av genetisk informasjon.

Deretter utføres meotiske divisjoner av disse spermatocytene, slik at det genetiske materialet i dem gjennomgår reduksjoner til de når den haploide karakteren..

Mitose I

I den første meiotiske delingen kondenseres kromosomene i profasen, og i tilfelle mennesker blir 44 autosomer og to kromosomer (en X og en Y), hver med et sett med kromatider, kondensert..

De homologe kromosomene kobles sammen mens de justeres på ekvatorialplaten av metafasen. Disse arrangementene kalles tetrads siden de inneholder to par kromatider.

Det tetradiske utveksler genetisk materiale (kryssing) ved å omarrangere kromatidene i en struktur kalt synaptonemisk kompleks.

I denne prosessen skjer genetisk diversifisering når informasjonen utveksles mellom de homologe kromosomer som arves fra faren og moren, og sikrer at alle spermatidene som produseres fra spermatocyttene, er forskjellige.

Ved slutten av de kryssende-over kromosomer separere, bevege seg til motsatte poler meiotisk spindel, "oppløste" tetrade struktur, gjenværende rekombinert sammen kromatider av hvert kromosom.

En annen måte å garantere genetisk mangfold på med hensyn til foreldrene, er ved tilfeldig distribusjon av kromosomene avledet fra far og mor mot spindelens poler. På slutten av denne meotiske divisjonen produseres spermatocytter II (sekundær).

Meiosis II

Sekundære spermatocytter starter prosessen med den andre meiosen umiddelbart etter at de er dannet uten å syntetisere nytt DNA. Som et resultat av dette har hver spermatocyt halvparten av kromosomladningen, og hvert kromosom har et par søsterkromatider med duplisert DNA.

I metafasen fordeles kromosomene og justeres på ekvatorialplaten, og kromatidene adskiller seg mot motsatte sider av den meiotiske spindelen.

Etter rekomponering av kjernemembraner er haploide spermatider oppnådd med halvparten av kromosomene (23 hos mennesker), et kromatid og en kopi av genetisk informasjon (DNA).

3. Spermiogen fase

Spermiogenese er den siste fasen av spermatogeneseprosessen, og det er ingen celledelinger, men morfologiske og metabolske forandringer som tillater celledifferensiering til modne haploidsperm.

Celleendringer oppstår mens spermatider er festet til plasmamembranen av Sertoli-celler, og kan beskrives i fire faser:

Golgi fase

Det er prosessen hvor Golgi-apparatet gir opphav til akrosomet, ved akkumulering av proacrosomale granulater eller PAS (Peryodic acid-Schiff reactive) i Golgi-komplekser.

Disse granulatene åpnes i en akrosom vesikkel som ligger ved siden av kjernen, og deres posisjon bestemmer den fremre delen av spermatozonen.

Sentrioler bevege seg til den bakre del av den spermatid, innrettet perpendikulært med plasmamembranen og produserer dubletter axonemal mikrotubuli integrere i bunnen flagellum av spermatozoon.

Cap fase

Akrosomvesiklet vokser og strekker seg over den fremre delen av kjernen som danner akrosom- eller akrosomhetten. I denne fasen kondenseres det kjernefysiske innholdet, og den delen av kjernen som ligger under akrosomet tykner, mister porene.

Akrosomfase

Kjernen forlenges går rundt til elliptisk, og flagell som er orientert slik at dens fremre ende henger fast Sertoli-celler som peker til basal lamina av sædkanaler, hvor formasjonen strekker flagellen.

Cytoplasma forskyves baktil av cellen og cytoplasmatiske mikrotubuli akkumuleres i en sylindrisk hylse (leppe) som fører fra den akrosomalkalotten mot det bakre parti av spermatid.

Etter å ha utviklet flagellum, beveger centriolene seg tilbake til kjernen, og festes til et spor i den bakre delen av kjernen, hvorav ni tykke fibre som når mikrotubuli av aksoneme, kommer fram. På denne måten er kjernen og flagellum forbundet. Denne strukturen er kjent som nakkeområdet.

Mitokondriene beveger seg mot den bakre delen av nakken, som omgir de tykke fibre og er anordnet i en tett spiralformet kappe som danner mellomområdet av halen av sæden. Cytoplasma beveger seg for å dekke den allerede dannede flagellum, og "mansetten" oppløses.

Modningsfase

Overskytende cytoplasma er fagocytosed av Sertoli-celler, som danner restkroppen. Den cytoplasmiske broen som dannet i spermatogonia B, forblir i de gjenværende kroppene, så spermatidene er skilt.

Endelig spermatider av Sertoli-celler er gitt ut, frigjør i lys av seminiferøst tubulus, hvorfra de transporteres gjennom de rette rør, rete testis og bitestikkel efferente kanaler til.

Hormonregulering

Spermatogenese er en prosess finregulert av hormoner, hovedsakelig testosteron. Hos mennesker hele prosessen utløses seksuell modning, ved å slippe hypothalamus GnRH hormon som aktiverer produksjonen og akkumuleringen av hypofysen gonodotropinas (LH, FSH og hCG).

Sertoli-celler syntetisere testosteron-bindende proteiner (ABP) av FSH-stimulering, og med testosteron utgitt av Leydig-celler (stimulert av LH), sikrer en høy konsentrasjon av hormonet i sædkanaler.

I Sertoli-cellene syntetiseres også estradiol, som intervenerer i reguleringen av aktiviteten til Leydig-celler.

befruktning

Den epididymis forbinder med vas deferens som slutter i urinrøret, til slutt lar sperm å gå ut, som senere ser etter et egg å gjødsle, fullføre syklusen av seksuell reproduksjon.

Når sperma er sluppet, kan det dø om et par minutter eller timer, og finne en kvinnelig gamete før dette skjer.

Hos mennesker blir ca 300 millioner spermier frigjort i hver utløsning under samleie, men bare om lag 200 overlever til de når regionen der de kan kompisere.

Spermien må gå gjennom en opplæringsprosess i den kvinnelige reproduktive tarmkanalen hvor de får en større mobilitet av flagellumet og forbereder cellen for reaksjonen av akrosomet. Disse egenskapene er nødvendige for å befrugte eggene.

Sperm trening

Blant de endringer som sperm punktet biokjemiske og funksjonelle endringer, som hyperpolariseringen av plasmamembranen, økt cytosolisk pH, endringer i lipid og protein, og aktivering av membranreseptorer som tillater dem å bli gjenkjent av zona pellucida å bli med i dette.

Denne regionen fungerer som en kjemisk barriere for å unngå krysspredning mellom arter, siden ikke gjenkjenning av bestemte reseptorer utfører ikke befruktning.

Ovlene har et lag granulære celler og er omgitt av høye konsentrasjoner av hyaluronsyre som danner en ekstracellulær matrise. For å trenge inn i dette lag av celler, har sædsyre hyaluronidase enzymer.

Ved kontakt med den zona pellucida, blir akrosom reaksjon utløses, karakterisert ved at innholdet av den akrosomalkalotten frigjøres (som hydrolytiske enzymer), som hjelper sædcellene å krysse regionen og slutte seg til plasmamembranen av egg, frigjør innenfor det dens cytoplasmatiske innhold, organeller og kjerner.

Kortisk reaksjon

I noen organismer oppstår en depolarisering av plasmamembranen til egget når det kommer i kontakt med en sæd, som hindrer mer enn en fra gjødselen..

En annen mekanisme for å forhindre polyspermy kortikal reaksjon er der enzymer som endrer strukturen av zona pellucida, ZP3 glykoprotein inhibering og aktivering ZP2, noe som gjør denne regionen ugjennomtrengelig for den andre spermatozoer frigis.

Kjennetegn på sædceller

Mannlige gameter har egenskaper som gjør dem svært forskjellige fra kvinnelige gameter og svært tilpasset til å forplante generene til individet til følgende generasjoner.

I motsetning til eggene er spermceller de minste cellene som er til stede i kroppen og har flagellum som gjør at de kan bevege seg for å nå den kvinnelige gameten (som ikke har en slik mobilitet) for å befruktne den. Denne flagellum består av en nakke, mellomliggende region, hovedregion og terminalområdet.

I nakken er centriolene, og i mellomområdet er mitokondriene, som er ansvarlige for å gi den energien som er nødvendig for deres mobilitet.

Generelt er spermaproduksjonen svært høy, og er svært konkurransedyktig blant dem, da bare ca 25% vil faktisk befrukte en kvinnelig gamete.

Forskjeller mellom spermatogenese og oogenese

Spermatogenese har egenskaper som skiller den fra oogenese:

-Cellene gjør meiosis kontinuerlig fra den seksuelle modningen av individet, og produserer hver celle fire modne gameter i stedet for en.

-Spermen er moden etter en kompleks prosess som begynner etter meiose.

-For produksjon av en sperm, oppstår to ganger så mange celledelinger som i dannelsen av et egg.

referanser

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K., & Walter, P. (2008).Molekylærbiologi av cellen. Garland Science, Taylor og Francis Group.
2. Creighton, T. E. (1999). Encyclopedia of Molecular Biology. John Wiley and Sons, Inc.
3. Hill, R. W., Wyse, G. A., Anderson, M. (2012). Animal Physiology. Sinauer Associates, Inc. Publishers.
4. Kliman, R. M. (2016). Encyclopedia of Evolutionary Biology. Academic Press.
5. Marina, S. (2003) Fremskritt i kunnskap om spermatogenese, kliniske implikasjoner. Iberoamerican Fertility Magazine. 20(4), 213-225.
6. Ross, M.H., Pawlina, W. (2006). histologi. Editorial Panamericana Medical.