SPERM: FUNKTIONER, DELAR, LIVSCYKEL, SPERMATOGENES - ANATOMI OCH FYSIOLOGI - 2025

Den spermier är mogna könsceller (könsceller celler) producerade i de manliga könskörtlar. De är mycket specialiserade celler, helt dedikerade till befruktningen av kvinnliga ägg, en grundläggande händelse under sexuell reproduktion.

De upptäcktes för mer än 300 år sedan av Antony van Leeuwenhoek, som, motiverad enbart av sin nyfikenhet, observerade sin egen sperma och myntade uttrycket "animalculus" till de flagellerade strukturer som han observerade.

Fotografi av mänsklig spermier (Källa: Ingen specifik författare via Wikimedia Commons)

Sedan dess har dessa celler varit föremål för studier av många undersökningar, särskilt de som är relaterade till fertilitet och assisterad reproduktion.

Sperm är celler med höga energibehov, eftersom de måste röra sig med hög hastighet när de har utlösats från penis (reproduktionsorgan för män) till vaginalvägen (kvinnligt reproduktionsorgan).

Den energi de använder kommer huvudsakligen från metabolismen av kolhydrater som glukos, det vill säga från glykolys och mitokondriell oxidativ fosforylering, som demonstrerades 1928, tack vare de experiment som utförts av McCarthy och kollaboratörer.

Bildandet och frisättningen av dessa celler beror på många endokrina (hormonella) faktorer, särskilt testosteron, som produceras och utsöndras av testiklarna.

Till skillnad från vad som händer med kvinnliga könsceller (som produceras under embryonal utveckling) produceras spermier kontinuerligt under människans vuxna liv.

Funktioner

Sperm är mycket viktiga celler, eftersom de har den speciella uppgiften att smälta ägget i de kvinnliga äggstockarna för att befrukta och befrukta det, en process som slutar med bildandet av en ny individ.

Spermierna, såväl som ägglossarna, är haploida celler, så fusionen av kvinnliga och hankärnor återställer diploidladdningen (2n) i en ny cell. Detta innebär att varje cell bidrar med hälften av kromosombelastningen hos en människa i denna process.

Diagram över en mänsklig spermier. Källa: Förenklad spermatozoon diagram.svg: Mariana Ruizderivativt arbete: Miguelferig

Hos människor är spermierna cellerna som är ansvariga för att bestämma avkomman av kön, eftersom ägget har en X-kromosom, men varje spermier kan ha antingen en X-kromosom eller en Y-kromosom.

Sperm som försöker befrukta ett ägg

När spermierna som framgångsrikt befruktar och befruktar ägget har en X-kromosom kommer barnet som kommer att bildas att vara XX, det vill säga det kommer att vara genetiskt kvinnligt. Å andra sidan, när spermierna som smälter samman med ägget har en Y-kromosom, blir barnet XY, det vill säga genetiskt manligt.

Spermdelar (struktur)

Sperm är små flagellatceller (mindre än 70 mikron i längd). Varje spermier består av två väldefinierade regioner kända som huvudet och svansen, båda inneslutna av samma plasmamembran.

I huvudet är kärnan som kommer att tjäna till att befrukta det kvinnliga ägget, medan svansen är rörelsens organell som gör att de kan röra sig och som representerar en viktig del av deras längd.

- huvud

Spermens huvud är plattad i form och mäter cirka 5 mikrometer i diameter. Inuti är det cellulärt DNA, som är mycket komprimerat, vilket minimerar volymen det upptar, vilket underlättar transport, transkription och tystnad.

Spermkärnan har 23 haploida kromosomer (i en enda kopia). Dessa kromosomer skiljer sig från kromosomerna i somatiska celler (celler i kroppen som inte är könsceller) genom att de är packade med proteiner kända som protaminer och vissa spermhistoner.

Protaminer är proteiner med många positiva laddningar, som underlättar deras interaktion med negativt laddad DNA.

Sidovy och framifrån av ett mänskligt spermier (Källa: LadyofHats via Wikimedia Commons)

Förutom kärnan har spermens huvud en sekretorisk vesikel, känd som den akrosomala vesikeln eller akrosomen, som delvis omger det främre området i kärnan och är i kontakt med plasmamembranet i könscellen.

Denna vesikel innehåller ett stort antal enzymer som underlättar penetrationen av äggets yttre täckning under befruktningen. Dessa enzymer inkluderar neuraminidas, hyaluronidas, surt fosfatas, arylsulfatas och akrosin, ett proteas som liknar trypsin.

När ägget och spermierna kommer i kontakt med varandra, släpper akrosomen innehållet med exocytos, en process som kallas ”akrosomreaktionen”, som är nödvändig för förening, penetrering och fusion av spermierna med ägg.

- Svans

Spermens huvud och svans täcks av samma plasmamembran. Svansen är en mycket lång flagellum som har fyra områden som kallas halsen, mittstycket, huvudstycket och slutstycket.

Axonemet, det vill säga den cytoskeletala strukturen som ger rörelse till svansen, kommer ut från en baskropp som ligger bakom spermkärnan. Denna basala kropp är det som utgör halsen och är ungefär 5μm lång.

Mellan nacken och slutstycket är mellanstycket. Den är 5 mikron lång och kännetecknas av närvaron av flera mitokondrier som är anordnade i form av en "mantel" runt det centrala axoneme. Dessa mycket specialiserade mitokondrier är det som i grund och botten ger den energi som krävs för rörelse i form av ATP.

Huvudstycket är knappt 50 μm långt och är den längsta delen av svansen. Det börjar i en "ring" som förhindrar ytterligare framsteg av mitokondrierna och slutar i slutstycket. När du kommer närmare slutstycket, avsmalnar huvudstycket.

Slutligen består terminalstycket av svansens sista 5 mikrometer och är en struktur där en viss ”störning” observeras i mikrotubulorna som utgör flagellums axoneme.

Livscykel

En genomsnittlig vuxen man producerar miljoner spermier per dag, men dessa celler tar mellan 2 och 3 månader att fullständigt formas och mogna (tills de ejakuleras).

En spermcells livscykel börjar med gametogenes eller spermatogenes, det vill säga med uppdelningen av en bakterie- eller prekursorcell, vilket ger upphov till cellinjer som delar sig senare, för att senare differentiera och mogna. Under tiden genomgår defekta celler programmerade celldödsprocesser.

När den mognade spermierna har bildats i de seminiferösa tubuli, måste migrera in i ett område av testiklar som kallas epididymis, som är ungefär 20 fot lång. Denna migration tar några dagar och det har visats att cellerna i detta skede inte är mogna tillräckligt för att befrukta ett ägg, eftersom de saknar tillräcklig rörlighet.

Efter 18 eller 24 timmar i epididymis är spermierna helt mobila, men denna rörlighet hämmas av vissa proteinfaktorer.

En gång i epididymis bibehåller spermierna deras fertilitet under drygt en månad, men den här tiden beror på villkoren för temperatur, kost och livsstil.

När spermier ejakuleras under samlag (sexuellt samlag) har de full rörelsekapacitet och rör sig med hastigheter så snabbt som 4 mm / min. Dessa celler kan överleva i 1 till 2 dagar i den kvinnliga reproduktiva kanalen, men detta beror på surheten i omgivningen.

spermatogenes

Sædproduktion (spermatogenes) sker först hos människor under puberteten. Denna process äger rum i testiklarna, som är två organ i det manliga reproduktiva systemet, och har att göra med minskningen av den kromosomala belastningen på könscellerna (som går från att vara diploid (2n) till att haploida (n)).

I testiklarna förekommer spermatogenes i rör som kallas seminiferösa tubuli, vars epitel består av två huvudtyper av celler: Sertoli-celler och spermatogena celler.

Spermatogena celler ger upphov till spermatozoer, medan Sertoli-celler ger näring och skyddar spermatogena celler. De senare finns i seminiferösa tubuli i olika mognadsstadier.

Schematisk representation av spermatogenesprocessen (Källa: Miguelferig via Wikimedia Commons)

Bland de spermatogena cellerna finns celler kända som spermatogoni , som är omogna groddceller som ansvarar för att dela och producera primära spermatocyter, sekundära spermatocyter och mogna spermier.

- Spermatogoni, primära spermatocyter, sekundära spermatocyter och spermatider

Spermatogonia är belägen mot ytterkanten av seminiferous tubuli, nära basalamina av densamma; När de delar sig, migrerar cellerna som de ger upphov till den centrala delen av kanalerna, där de äntligen mognar.

Spermatocytogenesis

Spermatogonia delar sig med mitos (asexuell uppdelning) och är diploida celler (2n) som, vid delning, genererar mer spermatogoni och primära spermatocyter, som inte är något annat än spermatogoni som slutar dela med mitos för att komma in i meios I.

En liten grupp spermatogoni delar sig långsamt genom mitos under hela livet och fungerar som "stamceller" för den mitotiska produktionen av mer spermatogoni eller celler som är engagerade i mognad.

När spermatogonia mognar, det vill säga när de delar sig med mitos och senare med meios, fullbordar deras avkommor inte den cytosoliska uppdelningen, så dottercellerna (klonerna) förblir anslutna till varandra av cytosoliska broar, som om de var en syncytium. .

Detta syncytium upprätthålls tills de sista stadierna av mognad och migrering av spermier (spermier), där spermierna frigörs i lumen i de seminiferösa tubuli. Detta resulterar i att grupper av celler produceras synkront.

- Meios

Primära spermatocyter, när de delar sig med meios, bildar sekundära spermatocyter, som igen delar sig genom meios (meios II), som differentierar sig i en annan typ av cell som kallas spermatider, som har halva kromosomal belastning av spermatogoni. säga, de är haploida.

- Mognad av spermatider eller spermiogenes

När spermatider mognar, de differentierar till mogna spermatozoer tack vare en serie morfologiska förändringar som involverar eliminering av en stor del av deras cytosol, bildandet av flagellerna och den interna omarrangeringen av deras cytosoliska organeller.

Några av dessa förändringar har att göra med kondensationen av cellkärnan, med förlängningen av cellen och omarrangemanget av mitokondrierna.

Dessa celler migrerar därefter in i epididymis, ett kinky rör i testiklarna, där de lagras och fortsätter mognadsprocessen. Men endast genom en process som kallas kapacitet, som äger rum i kvinnliga könsorganen, slutar spermierna deras mognad.

referenser

1. Barrett, KE, Barman, SM, Boitano, S., & Brooks, H. (2012). Ganongs Review of medical physiology, (LANGE Basic Science).
2. Chen, H., Mruk, D., Xiao, X., & Cheng, CY (2017). Mänsklig spermatogenes och dess reglering. Samtidig endokrinologi, 49–72.
3. Clermont, Y. (1970). Dynamics of Human Spermatogenesis. I The Human Testis (s. 47–61).
4. Dadoune, JP (1995). Kärnkraftsstatus hos mänskliga spermier. Mikron. Elsevier.
5. Gartner, LP, & Hiatt, JL (2006). Färgbok för histologi e-bok. Elsevier Health Sciences.
6. Griswold, MD (2015). Spermatogenesis: Engagemanget för Meiosis. Fysiologiska recensioner, 96, 1–17.
7. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biologi (5: e upplagan). Philadelphia, Pennsylvania: Saunders College Publishing.