Spermatogeneesi etapid ja nende omadused



The spermatogenees See on protsess, mis seisneb idurakkudest spermatosoidide (spermatogoniumide) moodustamises. Esineb seksuaalse paljunemisega eukarüootsete organismide isasloomadel.

Selleks, et see protsess oleks tõhus, vajab see spetsiifilisi tingimusi, sealhulgas õiget kromosomaalset jaotust, millel on täpsed geeniekspressioonid, ja piisavat hormonaalset keskkonda, et toota suurt hulka funktsionaalseid rakke.

Spermatogoonia muutumine küpseteks sugurakkudeks toimub organismides seksuaalse küpsemise ajal. Seda protsessi käivitab teatud hormoonide, näiteks hüpofüüsi gonadotropiinide, nagu HCG (inimese kooriongonadotropiin), mis on seotud testosterooni tootmisega, kogunemine..

Indeks

  • 1 Mis on spermatogenees?
    • 1.1 Asjaomased geneetilised elemendid
  • 2 etapid ja nende omadused
    • 2.1 1. Spermatogooniline faas
    • 2.2 2. Spermatotsüütiline faas
    • 2.3 3. Spermiogeenne faas
  • 3 Hormoonide reguleerimine
    • 3.1 Väetamine
  • 4 Sperma omadused
  • 5 Spermatogeneesi ja oogeneesi erinevused
  • 6 Viited

Mis on spermatogenees?

Spermatogenees koosneb isasloomade teketest: sperma.

Nende suguelundite tootmine algab seemnetes, mis asuvad munandites. Need tubulid on umbes 85% gonadide kogumahust ja neis on ebaküpsed idurakud või spermatogoonid, mida jagatakse pidevalt mitoosiga..

Mõned neist spermatogooniatest lõpetavad reprodutseerimise ja muutuvad primaarseteks spermatotsüütideks, mis alustavad meioosi protsessi iga sekundaarse spermatotsüüdi paari tootmiseks koos täieliku kromosoomitasemega.

Viimane lõpetab meioosi teise etapi, mis annab lõpuks neli spermatiidi, mis moodustavad poole kromosoomi koormusest (haploid).

Hiljem läbivad nad morfoloogilisi muutusi, tekitades sperma, mis on suunatud munandite kõrval olevatele munanditesse. Selles kanalis tekib üksikisikute geenide edastamiseks valmis olevate sugurakkude küpsemine.

Spermatogeneesi protsess sõltub hormonaalsest ja geneetilisest regulatsioonist. See protsess on testosteroonist sõltuv, seega on seemnepõhistes tubulites selle hormooni tootmisel spetsialiseerunud rakud (Leydigi rakud)..

Asjaomased geneetilised elemendid

Mõned olulised geenid spermatogeneesis on SF-1 geen, mis toimib Leydigi rakkude diferentseerumises ja SRY geenis, mis sekkub Sertoli rakkude diferentseerumisse ja munandikate moodustumisse. Selle protsessi reguleerimisse on kaasatud ka teised geenid: RBMY, DBY, USP9Y ja DAZ.

Viimane on leitud Y-kromosoomil ja see mõjutab RNA-ga seonduvate valkude kodeerimist ja selle puudumine on seotud mõnede inimeste viljatusega.

Etapid ja nende omadused

Primitiivsed idurakud (gonotsüüdid) moodustuvad munakollases ja liiguvad suguelundite harudesse, jagades Sertoli rakud, moodustades seeläbi seemnepurvikud. Gonotsüüdid leitakse seespoolt, kust nad migreeruvad põhimembraani suunas, et tekitada spermatogioone.

Primaarsete idurakkude proliferatsioon ja spermatogoonia teke toimub indiviidi embrüonaalse arengu ajal. Varsti pärast sündi lõpetatakse nende rakkude mitootilise jagunemise protsess.

Küpsete sperma tootmise protsess jaguneb kolmeks faasiks: spermatogooniline, spermatotsüütiline ja spermiogeenne.

1. Spermatogooniline faas

Kuna üksikisikute seksuaalse küpsuse periood läheneb, aktiveerib testosterooni taseme suurenemine spermatogooniate levikut. Need idurakud jagunevad, et tekitada seeria spermatogooniaid, mis eristuvad primaarseteks spermatotsüütideks.

Inimestel eristatakse mitmeid spermatogoonia morfoloogilisi tüüpe:

Reklaam spermatogonios: Asub seemnepurse interstitsiaalsete rakkude kõrval. Nad kannatavad mitootilistes jagudes, mis tekitavad Ad-tüüpi paari, mis omakorda jagunevad, või Ap-tüüpi paari.

Spermatogonios Ap: Nad järgivad sperma loomiseks diferentseerumisprotsessi, jagades järjestikku mitoosiga.

Spermatogonium B. Spermatogonia Ap mitootilise jagunemise toode Nad esitavad sferoidse tuuma ja eripära, et nad on omavahel ühendatud tsütoplasmaatiliste sildadega..

Nad moodustavad omamoodi süntsüüdi, mis jätkub järgmistes etappides, eraldades sperma diferentseerumist, kui spermatosoidid vabanevad seemenditorude luumenisse..

Nende rakkude vaheline tsütoplasmaatiline ühendus võimaldab iga spermatogooniapaari sünkroniseeritud arengut ja et igaüks saab täieliku geneetilise informatsiooni, mis on vajalik selle toimimiseks, kuna isegi pärast mioosi, arenevad need rakud jätkuvalt.

2. Spermatotsüütiline faas

Selles faasis on spermatogoonia B jagatud mitoticamente, moodustades espermatocitos I (esmane), mis dubleerivad nende kromosoome, mistõttu iga rakk võtab kaks kromosomaalset mängu, mis kannavad tavalise geneetilise informatsiooni kahekordset kogust.

Järgnevalt viiakse läbi nende spermatotsüütide meiootilised jaotused, nii et nende geneetiline materjal väheneb kuni haploidse iseloomu saavutamiseni..

Mitoos I

Esimeses meiootilises jaotuses kondenseeruvad kromosoomid propaasis ja inimeste puhul kondenseeritakse 44 autosoomi ja kaks kromosoomi (X ja Y), kumbki koos kromatiidide kogumiga..

Homoloogsed kromosoomid on omavahel ühendatud, samal ajal joondades metafaasi ekvaatorplaadile. Neid korraldusi nimetatakse tetradideks, kuna need sisaldavad kahte paari kromatiidi.

Tetradid vahetavad geneetilist materjali (ületamine), korrastades kromatiidid struktuuris, mida nimetatakse sünaptonemiliseks kompleksiks.

Selles protsessis toimub geneetiline mitmekesistamine, kui teavet vahetatakse isalt ja emalt päritud homoloogsete kromosoomide vahel, tagades, et kõik spermatotsüütidest toodetud spermatiidid on erinevad.

Ümbermineku lõppedes eralduvad kromosoomid, liikudes miootilise spindli vastaskülgedele, "lahustades" tetradide struktuuri, iga kromosoomi rekombineeritud kromatiidid jäävad kokku.

Teine võimalus tagada vanemate suhtes geneetiline mitmekesisus on isalt ja emalt saadud kromosoomide juhuslik jaotus spindli pooluste poole. Selle meiootilise jaotuse lõpus toodetakse spermatotsüüte II (sekundaarsed).

Meiosis II

Sekundaarsed spermatotsüüdid alustavad teise meioosi protsessi kohe pärast nende moodustumist, ilma uute DNA sünteesimata. Selle tagajärjel on igal spermatotsüütil pool kromosoomide laengust ja igal kromosoomil on paar dünaamilist DNA-d..

Metafaasis jaotatakse ja ühtlustatakse kromosoomid ekvaatorplaadil ning kromatiidid eralduvad rändamise suunas miootilise spindli vastaskülgedele..

Pärast tuumamembraanide taaskehtestamist saadakse haploidsed spermatiidid poolega kromosoomidest (23 inimesel), kromatiid ja geneetilise informatsiooni koopia (DNA).

3. Spermiogeenne faas

Spermiogenees on spermatogeneesi protsessi viimane faas ja rakkude jagunemist ei ole, kuid morfoloogilised ja metaboolsed muutused, mis võimaldavad rakkude diferentseerumist küpseteks haploidseteks spermateks.

Rakkude muutused tekivad Sermoli rakkude plasmamembraani külge kinnitatud spermatiidide korral ja neid võib kirjeldada neljas faasis:

Golgi faas

See on protsess, millega Golgi seade tekitab akrosoomi, proakrosomaalsete graanulite või PAS (Peryodic acid-Schiff reaktiivne) kogunemisega Golgi kompleksides..

Need graanulid avanevad tuuma kõrval asuvasse akrosoomi vesikule ja nende positsioon määrab spermatosiini eesmise osa..

Tsentrioolid liiguvad spermatiidi tagumise osa suunas, joondades plasmamembraani risti ja valmistades dubletid, mis integreerivad aksoneme mikrotuubulid sperma flagellumi alusele..

Cap-faas

Akrosoomi vesikulaar kasvab ja ulatub üle tuuma, mis moodustab akrosoomi või akrosoomi korki. Selles faasis kondenseerub tuuma sisaldus ja tuumaosa, mis jääb akrosoomi all, pakseneb, kaotades oma poorid..

Acrosome faas

Tuum pikeneb ümmargalt elliptiliseks ja lipulaht on orienteeritud nii, et selle eesmine ots kleepub Sertoli rakkudele, mis on suunatud seemenditubulite basaallamina poole, mille sees ulatub lipu kujutis..

Tsütoplasm liigub raku tagaosas ja tsütoplasmaatilised mikrotuubulid kogunevad silindrilisse ümbrisesse (manchette), mis liigub akrosoomi korgist spermatiidi tagumisele osale..

Pärast flagellumi väljaarendamist liiguvad tsentrioolid tuuma tagasi, jäädes tuuma tagumise osa soonele, millest ilmnevad üheksa paks kiudaineid, mis jõuavad aksoneme mikrotuubulitesse; sel viisil on ühendatud tuum ja lipulaht. Seda struktuuri tuntakse kaela piirkonnas.

Mitokondrid liiguvad kaela tagumise piirkonna suunas, ümbritsedes paksusid kiude ja on paigutatud tihedasse spiraalsesse ümbrisesse, mis moodustab sperma saba vahepealse piirkonna. Tsütoplasm liigub juba moodustunud lipukese katmiseks ja "manchett" lahustub.

Laagerdumisfaas

Sertoli rakud fagotsüteerivad liigset tsütoplasma, moodustades jääkkeha. Spermatogoonias B moodustunud tsütoplasmiline sild jääb jäänukehadesse, nii et spermatiidid eraldatakse.

Lõpuks vabanevad spermatiidid Sertoli rakkudest, vabastades end seemenditubuliini luumenist, kust neid transporditakse läbi sirged tuubid, rete teste ja efferentseid kanaleid epididümmis..

Hormoonide reguleerimine

Spermatogenees on protsess, mida reguleerivad hormoonid, peamiselt testosteroon. Inimestel käivitub kogu protsess seksuaalse küpsemise, hüpotalamuse vabanemise tõttu hüpofüüsi gonadotropiinide (LH, FSH ja HCG) aktiveeriva hormooni GnRH poolt..

Sertoli rakud sünteesivad testosterooni transportvalke (PBL) FSH stimuleerimise teel ning koos Leydigi rakkude vabanenud testosterooniga (stimuleerib LH), tagab nimetatud hormooni kõrge kontsentratsiooni seemnepurskes..

Sertoli rakkudes sünteesitakse ka östradiooli, mis sekkub Leydigi rakkude aktiivsuse reguleerimisse.

Väetamine

Epidemiim ühendub kusiti, mis lõpeb kusitis, võimaldades lõpuks sperma väljumist, mis hiljem otsib muna viljastamiseks, lõpetades seksuaalse paljunemise tsükli..

Kui sperma on vabanenud, võib see mõne minuti või tunni pärast surra, leides naissoost gameta, enne kui see juhtub.

Inimestel lastakse vahekorra ajal igas ejakulatsioonis vabanema umbes 300 miljonit sperma, kuid ainult umbes 200 elab seni, kuni nad jõuavad piirkonda, kus nad saavad paarida.

Sperma peab läbima emasloomade reproduktiivtraktis treenimise protsessi, kus nad omandavad lipuriumi suurema liikuvuse ja valmistavad raku akrosoomi reaktsiooniks. Need omadused on vajalikud munarakkude viljastamiseks.

Sperma koolitus

Spermatosoidide muutuste hulka kuuluvad biokeemilised ja funktsionaalsed modifikatsioonid, nagu plasma membraani hüperpolarisatsioon, suurenenud tsütosoolne pH, lipiidide ja valkude muutused ning membraaniretseptorite aktiveerimine, mis võimaldab neid zona pellucida tunnustada. liituda.

See piirkond toimib keemilise barjäärina, et vältida liikide rististamist, kuna spetsiifiliste retseptorite äratundmine ei tee väetamist.

Oksulitel on granulaarsete rakkude kiht ja neid ümbritsevad suured hüaluroonhappe kontsentratsioonid, mis moodustavad rakuvälise maatriksi. Selle rakukihi läbimiseks omavad sperma hüaluronidaasi ensüüme.

Zona pellucida'ga kokkupuutumisel käivitub akrosoomi reaktsioon, kus vabaneb akrosoomse korki (nagu hüdrolüütilised ensüümid) sisu, mis aitab sperma läbida piirkonda ja liituda ovulatsiooni plasmamembraaniga, vabastades selle sees on tsütoplasmaatiline sisaldus, organellid ja tuum.

Koore reaktsioon

Mõnedes organismides toimub munarakkude plasmamembraani depolarisatsioon, kui see puutub kokku spermaga, takistades seda rohkem kui ühel viljastamisel..

Teine mehhanism polüspermia vältimiseks on koore reaktsioon, kus vabanevad ensüümid, mis muudavad zona pellucida struktuuri, inhibeerides ZP3 glükoproteiini ja aktiveerides ZP2, muutes selle piirkonna teiste sperma suhtes läbitungimatuks.

Sperma omadused

Mees-sugurakkudel on omadused, mis muudavad need naissoost sugurakkudest väga erinevaks ja on väga kohandatud indiviidi geenide levitamiseks järgmistesse põlvkondadesse.

Erinevalt ovulitest on sperma rakud kõige väiksemad kehas olevad rakud ja neil on lipukesed, mis võimaldavad neil liikuda, et jõuda sellesse naissoost gametesse (millel ei ole sellist liikuvust), et seda väetada. See lipulaht koosneb kaelast, vahepiirkonnast, peamisest piirkonnast ja terminali piirkonnast.

Kaelas on tsentrioolid ja vahepiirkonnas on mitokondrid, mis vastutavad nende liikuvuse tagamiseks vajaliku energia eest..

Üldiselt on spermatootmine väga kõrge, olles nende seas väga konkurentsivõimeline, sest ainult umbes 25% viljastab naispatsiendi.

Spermatogeneesi ja oogeneesi erinevused

Spermatogeneesil on omadused, mis eristavad seda oogeneesist:

-Rakud teevad pidevalt indiviidi seksuaalsest küpsemisest tingitud meioosi, tootes iga raku asemel nelja küpset sugurakku.

-Sperma küpseb pärast keerulist protsessi, mis algab pärast mioosi.

-Sperma tootmiseks esineb kaks korda rohkem rakkude jagunemist nagu muna moodustumisel.

Viited

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K., ja Walter, P. (2008).Raku molekulaarbioloogia. Garland Science, Taylor ja Francis Group.
  2. Creighton, T. E. (1999). Molekulaarbioloogia Encyclopedia. John Wiley ja Sons, Inc.
  3. Hill, R.W., Wyse, G.A., & Anderson, M. (2012). Loomade füsioloogia. Sinauer Associates, Inc. kirjastajad.
  4. Kliman, R. M. (2016). Evolutsioonilise bioloogia entsüklopeedia. Academic Press.
  5. Marina, S. (2003) Edusammud spermatogeneesi, kliiniliste mõjude tundmisel. Iberoamerican Fertility Magazine. 20(4), 213-225.
  6. Ross, M. H., Pawlina, W. (2006). Histoloogia. Toimetaja Panamericana Medical.