Στάδια σπερματογένεσης και τα χαρακτηριστικά τους



Το σπερματογένεσης Πρόκειται για μια διαδικασία που συνίσταται στο σχηματισμό σπερματοζωαρίων από τα γεννητικά κύτταρα (σπερματογόνα). Εμφανίζεται σε αρσενικά άτομα με ευκαρυωτικούς οργανισμούς με σεξουαλική αναπαραγωγή.

Για να γίνει αυτή η διαδικασία αποτελεσματικά, χρειάζονται ειδικές συνθήκες, μεταξύ των οποίων: σωστή χρωμοσωμική διαίρεση με ακριβείς γονιδιακές εκφράσεις και κατάλληλο ορμονικό μέσο για την παραγωγή ενός μεγάλου αριθμού λειτουργικών κυττάρων.

Ο μετασχηματισμός της σπερματογονίας σε ώριμους γαμέτες συμβαίνει κατά τη διάρκεια της σεξουαλικής ωρίμανσης σε οργανισμούς. Αυτή η διαδικασία ενεργοποιείται από τη συσσώρευση ορισμένων ορμονών όπως οι γοναδοτροπίνες της υπόφυσης, όπως η HCG (ανθρώπινη χοριακή γοναδοτροπίνη), η οποία εμπλέκεται στην παραγωγή τεστοστερόνης..

Ευρετήριο

  • 1 Τι είναι η σπερματογένεση?
    • 1.1 Γενετικά στοιχεία που εμπλέκονται
  • 2 Στάδια και τα χαρακτηριστικά τους
    • 2.1 1. Σπερματογγοτική φάση
    • 2.2 2. Σπερματοκυτταρική φάση
    • 2.3 3. Σπερμογονική φάση
  • 3 Κανονισμός ορμόνης
    • 3.1 Γονιμοποίηση
  • 4 Χαρακτηριστικά του σπέρματος
  • 5 Διαφορές μεταξύ σπερματογένεσης και ογκογένεσης
  • 6 Αναφορές

Τι είναι η σπερματογένεση?

Η σπερματογένεση συνίσταται στο σχηματισμό αρσενικών γαμετών: σπέρματος.

Η παραγωγή αυτών των σεξουαλικών κυττάρων ξεκινάει στους σπερματοδόχους σωλήνες, που βρίσκονται στους όρχεις. Αυτά τα σωληνάρια καταλαμβάνουν περίπου το 85% του συνολικού όγκου των γονάδων και σε αυτά είναι τα ανώριμα γεννητικά κύτταρα ή τα σπερματογόνα που διαιρούνται συνεχώς με μίτωση.

Μερικές από αυτές τις σπερματογνώσεις σταματούν να αναπαράγονται και γίνονται πρωτεύοντα σπερματοκύτταρα, τα οποία ξεκινούν τη διαδικασία της μείωσης για να παράγουν κάθε ένα ζεύγος δευτερογενών σπερματοκυττάρων με το πλήρες χρωμοσωμικό τους φορτίο.

Ο τελευταίος ολοκληρώνει το δεύτερο στάδιο της μείωσης, τελικά δημιουργώντας τέσσερα σπερματοζωάρια με το μισό φορτίο χρωμοσωμάτων (απλοειδές).

Αργότερα υποβάλλονται σε μορφολογικές αλλαγές, δημιουργώντας σπέρμα, οι οποίες κατευθύνονται προς την επιδιδυμία που βρίσκεται στο όσχεο δίπλα στους όρχεις. Σε αυτόν τον αγωγό εμφανίζεται η ωρίμανση των γαμετών που είναι έτοιμα να μεταδώσουν τα γονίδια του ατόμου.

Η διαδικασία της σπερματογένεσης εξαρτάται από την ορμονική και γενετική ρύθμιση. Αυτή η διαδικασία είναι εξαρτώμενη από την τεστοστερόνη, έτσι στα σπερματοειδή σωληνάρια είναι εξειδικευμένα κύτταρα (κύτταρα Leydig) στην παραγωγή αυτής της ορμόνης.

Συμπεριλαμβάνονται τα γενετικά στοιχεία

Μερικά σημαντικά γονίδια στην σπερματογένεση είναι η SF-1 γονίδιο, το οποίο δρα επί της διαφοροποίησης των κυττάρων Leydig, και το γονίδιο SRY, που μεσολαβεί διαφοροποίηση των κυττάρων Sertoli και το σχηματισμό των όρχεων κορδόνια. Άλλα γονίδια εμπλέκονται στη ρύθμιση αυτής της διαδικασίας: RBMY, DBY, USP9Y και DAZ.

Το τελευταίο βρίσκεται στο χρωμόσωμα Υ. Επηρεάζει την κωδικοποίηση πρωτεϊνών δέσμευσης RNA και η απουσία του συνδέεται με τη στειρότητα σε μερικά άτομα.

Στάδια και τα χαρακτηριστικά τους

Τα πρωτόγονα γεννητικά κύτταρα (γονοκύτταρα) σχηματίζονται στον σάκο κρόκου και μετακινούνται στην κορυφογραμμή των γεννητικών οργάνων, διαιρώντας μεταξύ των κυττάρων Sertoli, σχηματίζοντας έτσι τους σπερματικούς σωλήνες. Τα γονοκύτταρα βρίσκονται μέσα, από όπου μετακινούνται προς την μεμβράνη του υπογείου για να δημιουργήσουν σπερματογόνα.

Ο πολλαπλασιασμός αρχέγονων γεννητικών κυττάρων και ο σχηματισμός σπερματογόνων εμφανίζονται κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη του ατόμου. Λίγο μετά τη γέννηση, διακόπτεται η διαδικασία μιτωτικής διαίρεσης αυτών των κυττάρων.

Η διαδικασία με την οποία παράγονται τα ώριμα σπερματοζωάρια χωρίζεται σε τρεις φάσεις: σπερματογονική, σπερματοκυτταρική και σπερμογονική.

1. Σπερματογλοτική φάση

Καθώς πλησιάζει η περίοδος σεξουαλικής ωριμότητας των ατόμων, η αύξηση των επιπέδων τεστοστερόνης ενεργοποιεί τον πολλαπλασιασμό της σπερματογονίας. Αυτά τα γενετικά κύτταρα διαιρούνται για να δημιουργήσουν μια σειρά σπερματογονιών που διαφοροποιούνται σε πρωτεύοντα σπερματοκύτταρα.

Στους ανθρώπους, διακρίνονται διάφοροι μορφολογικοί τύποι σπερματογόνων:

Ad spermatogonios: Βρίσκεται δίπλα στα ενδιάμεσα κύτταρα του σπερματικού σωλήνα. Παρουσιάζουν μιτωτικές διαιρέσεις που δημιουργούν ένα ζευγάρι τύπου Ad που με τη σειρά του εξακολουθεί να διαιρεί ή ένα ζεύγος τύπου Ap.

Σπερμαγώνος Άπ: Ακολουθούν τη διαδικασία διαφοροποίησης για τη δημιουργία του σπέρματος, διαιρώντας διαδοχικά με μίτωση.

Σπερματογόνο Β. Προϊόν της μιτωτικής διαίρεσης της σπερματογονίας Α. Παρουσιάζουν έναν σφαιροειδή πυρήνα και την ιδιαιτερότητα του να συνδέονται μεταξύ τους με "κυτταροπλασματικές γέφυρες".

Αυτά σχηματίζουν ένα είδος συγκύτιου που επιμένει στα επόμενα στάδια, διαχωρίζοντας τη διαφοροποίηση του σπέρματος, όταν τα σπερματοζωάρια απελευθερώνονται στον αυλό του σπερματικού σωλήνα.

Η κυτταροπλασματική ένωση μεταξύ αυτών των κυττάρων επιτρέπει μια συγχρονισμένη ανάπτυξη κάθε ζεύγους σπερματογόνων και ότι κάθε ένα από αυτά αποκτά την πλήρη γενετική πληροφορία που είναι απαραίτητη για τη λειτουργία του, αφού ακόμη και μετά τη μείωση, αυτά τα κύτταρα συνεχίζουν να αναπτύσσονται.

2. Σπερματοκυτταρική φάση

Σε αυτή τη φάση, Β σπερμογονίων χωρίζονται μιτωτικώς, σχηματίζοντας σπερματοκύτταρα Ι (πρωτογενή) να αντιγράψουν χρωμοσώματα τους, έτσι ώστε κάθε κύτταρο έχει δύο σύνολα χρωμοσωμάτων, που φέρει διπλό από τη συνήθη ποσότητα γενετικής πληροφορίας.

Ακολούθως, διεξάγονται μειοτικές διαιρέσεις αυτών των σπερματοκυττάρων, έτσι ώστε το γενετικό υλικό σε αυτά υφίσταται μειώσεις μέχρι να φτάσουν στον απλοειδές χαρακτήρα..

Μίτσιος Ι

Στην πρώτη μειωτική διαίρεση χρωμοσώματα συμπυκνώνονται σε πρόφαση, και είναι, στην περίπτωση των ανθρώπινων, τα χρωμοσώματα 44 autosomes και δύο (Χ και Υ), το καθένα με ένα σύνολο χρωματιδών.

Τα ομόλογα χρωμοσώματα συνδέονται μεταξύ τους ενώ ευθυγραμμίζονται με την ισημερινή πλάκα της μεταφάσης. Οι ρυθμίσεις αυτές ονομάζονται tetrads αφού περιέχουν δύο ζεύγη χρωατιδίων.

Οι τετράδες ανταλλάσσουν γενετικό υλικό (διασταύρωση) με αναδιάταξη των χρωματοειδών σε μια δομή που ονομάζεται σύμπλοκο σύμπλοκο.

Σε αυτή τη διαδικασία, η γενετική διαφοροποίηση συμβαίνει όταν ανταλλάσσονται πληροφορίες μεταξύ των ομόλογων χρωμοσωμάτων που κληρονόμησε ο πατέρας και η μητέρα, εξασφαλίζοντας ότι όλα τα σπερματοκύτταρα που παράγονται από τα σπερματοκύτταρα είναι διαφορετικά.

Στο τέλος της διασταύρωσης, τα χρωμοσώματα διαχωρίζονται, κινούνται σε αντίθετους πόλους της μειοτικής ατράκτου, "διαλύουν" τη δομή των τετράδων, τα ανασυνδυασμένα χρωματοειδή κάθε χρωμοσώματος παραμένουν μαζί.

Ένας άλλος τρόπος για να διασφαλιστεί η γενετική ποικιλότητα σε σχέση με τους γονείς είναι η τυχαία κατανομή των χρωμοσωμάτων που προέρχονται από τον πατέρα και τη μητέρα προς τους πόλους της ατράκτου. Στο τέλος αυτής της μειοτικής διαίρεσης παράγονται τα σπερματοκύτταρα II (δευτερογενής).

Μεΐωση II

Τα δευτερογενή σπερματοκύτταρα αρχίζουν τη διαδικασία της δεύτερης μείωσης αμέσως μετά τη δημιουργία τους, χωρίς να συνθέσουν νέο DNA. Ως αποτέλεσμα αυτού, κάθε σπερματοκύτταρο έχει το ήμισυ του χρωμοσωματικού φορτίου και κάθε χρωμόσωμα έχει ένα ζευγάρι χρωματοειδών αδελφών με διπλό DNA.

Στη μεταφάση, τα χρωμοσώματα κατανέμονται και ευθυγραμμίζονται επί της ισημερινής πλάκας και τα χωριστά χρωματοειδή μεταναστεύουν προς τις αντίθετες πλευρές της μειοτικής ατράκτου.

Μετά την ανασύνθεση των πυρηνικών μεμβρανών, τα απλοειδή σπερματοζωάρια αποκτώνται με τα μισά από τα χρωμοσώματα (23 στους ανθρώπους), ένα χρωματοσίδιο και ένα αντίγραφο της γενετικής πληροφορίας (DNA).

3. Σπερμογονική φάση

Η σπερμογένεση είναι η τελευταία φάση της διαδικασίας σπερματογένεσης και δεν υπάρχουν κυτταρικές διαιρέσεις αλλά μορφολογικές και μεταβολικές μεταβολές που επιτρέπουν την κυτταρική διαφοροποίηση σε ώριμο απλοειδές σπέρμα.

Οι μεταβολές των κυττάρων εμφανίζονται ενώ τα σπερματοζωάρια συνδέονται στη μεμβράνη πλάσματος των κυττάρων Sertoli και μπορούν να περιγραφούν σε τέσσερις φάσεις:

Φάση Golgi

Είναι η διαδικασία με την οποία η συσκευή Golgi δημιουργεί το ακρόσωμα, με τη συσσώρευση προκρωσωματικών κόκκων ή PAS (αντιδραστικό με Peryodic acid-Schiff) σε σύμπλοκα Golgi.

Αυτοί οι κόκκοι ανοίγουν σε ένα κυστίδιο ακροσωμάτων που βρίσκεται δίπλα στον πυρήνα και η θέση τους καθορίζει το πρόσθιο τμήμα του σπερματοζωαρίου.

Κεντριόλια κινηθεί προς το οπίσθιο τμήμα του σπερματίδη, ευθυγραμμισμένο κάθετα με την πλασματική μεμβράνη και κατασκευάζει μικροσωληνίσκους δυάδων axonemal ενσωματωθούν στη βάση μαστίγιο του σπερματοζωαρίου.

Φάση καπακιού

Το κυστίδιο ακροσωμάτων αναπτύσσεται και εκτείνεται πάνω από το πρόσθιο τμήμα του πυρήνα που σχηματίζει το ακρόσωμα ή το καπάκι του ακρωσώματος. Σε αυτή τη φάση, το πυρηνικό περιεχόμενο συμπυκνώνεται και το τμήμα του πυρήνα που βρίσκεται κάτω από το ακρόσωμα πυκνώνει, χάνει τους πόρους του.

Φάση ακροσώματος

Ο πυρήνας επιμηκύνει πηγαίνει γύρω έως ελλειπτικά, και μαστίγιο είναι προσανατολισμένη έτσι ώστε εμπρόσθιο άκρο μπαστούνια του σε κύτταρα Sertoli που δείχνουν προς το βασικό πέταλο των σπερματικών σωληναρίων, στις οποίες ο σχηματισμός εκτείνεται μαστίγιο.

Το κυτταρόπλασμα μετατοπίζεται οπισθίως του κυττάρου και κυτταροπλασματικών μικροσωληναρίων συσσωρεύονται σε ένα κυλινδρικό περίβλημα (μούφα) που οδηγεί από το πώμα ακροσωμιακή προς το οπίσθιο τμήμα του σπερματίδη.

Μετά την ανάπτυξη του μαστιγίου, κεντριόλια κινούνται πίσω προς τον πυρήνα, προσκολλάται σε ένα αυλάκι στο οπίσθιο τμήμα αυτού, από όπου εννέα χονδρές ίνες που φθάνουν axonemal μικροσωληνίσκους? με αυτό τον τρόπο συνδέονται ο πυρήνας και το μαστίγιο. Αυτή η δομή είναι γνωστή ως η περιοχή του λαιμού.

Τα μιτοχόνδρια κινούνται προς την οπίσθια περιοχή του λαιμού, περιβάλλουν τις πυκνές ίνες και είναι διατεταγμένα σε ένα σφιχτό ελικοειδές περίβλημα που σχηματίζει την ενδιάμεση περιοχή της ουράς του σπέρματος. Το κυτταρόπλασμα κινείται για να καλύψει το ήδη σχηματισμένο μαστίγιο και το "manchette" διαλύεται.

Φάση ωρίμανσης

Το περίσσευμα του κυτταροπλάσματος φάγεται από τα κύτταρα Sertoli, σχηματίζοντας το υπόλοιπο σώμα. Η κυτταροπλασματική γέφυρα που σχηματίζεται στην σπερματογλοία Β παραμένει στα υπόλοιπα σώματα, έτσι ώστε τα σπερματοειδή διαχωρίζονται.

Τέλος οι σπερματίδια των κυττάρων Sertoli απελευθερώνονται, ελευθερώνοντας στο φως του σπερματικού σωληναρίου απ 'όπου μεταφέρονται μέσω των ευθυγράμμων σωλήνων, ορχικού δικτύου και επιδιδυμίδα απαγωγές κανάλια για να.

Ρύθμιση ορμόνης

Η σπερματογένεση είναι μια διαδικασία λεπτώς ρυθμισμένη από ορμόνες, κυρίως τεστοστερόνη. Στους ανθρώπους η όλη διαδικασία ενεργοποιείται σεξουαλική ωρίμανση, με απελευθέρωση του υποθαλάμου GnRH ορμόνη που ενεργοποιεί την παραγωγή και τη συσσώρευση των gonodotropinas υπόφυσης (LH, FSH και HCG).

κύτταρα Sertoli συνθέτουν πρωτεΐνες δέσμευσης τεστοστερόνης (ΑΒΡ) με FSH διέγερση, και με τεστοστερόνη απελευθερώνεται από τα κύτταρα Leydig (διεγείρεται από LH), εξασφαλίζουν μια υψηλή συγκέντρωση της ορμόνης σε σπερματικών σωληναρίων.

Στα κύτταρα Sertoli συντίθεται επίσης οιστραδιόλη, η οποία παρεμβαίνει στην ρύθμιση της δράσης των κυττάρων Leydig.

Γονιμοποίηση

Οι επιδιδυμίδα είναι συνδεδεμένο με σπερματικού πόρου που ρέει μέσα στην ουρήθρα, τελικά επιτρέπει την απελευθέρωση του σπέρματος που στη συνέχεια αναζητούν ένα αυγό να γονιμοποιήσει, ολοκληρώνοντας τον κύκλο της σεξουαλικής αναπαραγωγής.

Αφού απελευθερωθεί, το σπερματοζωάριο μπορεί να πεθάνει σε λίγα λεπτά ή ώρες, βρίσκοντας θηλυκό γαμέτα πριν συμβεί αυτό.

Στους ανθρώπους περίπου 300 εκατομμύρια σπερματοζωάρια απελευθερώνονται σε κάθε εκσπερμάτιση κατά τη διάρκεια της συνουσίας, αλλά μόνο περίπου 200 επιβιώνουν μέχρι να φτάσουν στην περιοχή όπου μπορούν να μαζεύονται.

Το σπέρμα πρέπει να περάσει από μια διαδικασία κατάρτισης στη γυναικεία αναπαραγωγική οδό όπου αποκτά μεγαλύτερη κινητικότητα του μαστιγίου και προετοιμάζει το κύτταρο για την αντίδραση του ακρωσώματος. Αυτά τα χαρακτηριστικά είναι απαραίτητα για τη γονιμοποίηση των ωαρίων.

Εκπαίδευση σπέρματος

Μεταξύ των αλλαγών που έχουν σπέρμα αποκορύφωμα βιοχημικές και λειτουργικές αλλαγές, όπως την υπερπόλωση της μεμβράνης του πλάσματος, αυξημένη κυτοσολικά ρΗ, αλλαγές στην λιπιδίων και πρωτεϊνών, και η ενεργοποίηση των μεμβρανικών υποδοχέων που τους επιτρέπει να αναγνωρίζεται από τη διαφανή ζώνη να συμμετάσχει σε αυτό.

Αυτή η περιοχή λειτουργεί ως χημικό φράγμα για την πρόληψη διασταυρούμενης μεταξύ των ειδών, δεδομένου ότι δεν αναγνωρίζουν ειδικά υποδοχείς δεν εκτελούνται γονιμοποίηση.

Τα ωάρια έχουν ένα στρώμα κοκκωδών κυττάρων και περιβάλλονται από υψηλές συγκεντρώσεις υαλουρονικού οξέος που σχηματίζουν μια εξωκυτταρική μήτρα. Για να διεισδύσουν αυτό το στρώμα των κυττάρων, το σπέρμα διαθέτει ένζυμα υαλουρονιδάσης.

Κατά την επαφή με την διαφανή ζώνη, αντίδραση ακροσωματίου ενεργοποιείται, όπου η περιεκτικότητα του πώματος ακροσωμιακή απελευθερώνεται (όπως υδρολυτικά ένζυμα), τα οποία βοηθούν το σπέρμα να διασχίζουν την περιοχή και να ενταχθούν στην μεμβράνη του αυγού του πλάσματος, απελευθερώνοντας μέσα σε αυτό κυτταροπλασματικό περιεχόμενο, οργανίδια και πυρήνα.

Cortical αντίδραση

Σε μερικούς οργανισμούς, μια αποπόλωση της μεμβράνης πλάσματος του ωαρίου εμφανίζεται όταν έρχεται σε επαφή με ένα σπέρμα, εμποδίζοντας περισσότερες από μία από τη γονιμοποίησή του..

Ένας άλλος μηχανισμός για την πρόληψη πολυσπερμίας φλοιού αντίδρασης είναι όταν ένζυμα που αλλάζουν την δομή της διαφανούς ζώνης, ΖΡ3 γλυκοπρωτεΐνη αναστολής και ενεργοποίησης ΖΡ2, καθιστώντας την περιοχή αυτή αδιαπέραστη στην άλλη σπερματοζωάρια απελευθερώνονται.

Χαρακτηριστικά του σπέρματος

Τα αρσενικά γαμέτες έχουν χαρακτηριστικά που τα καθιστούν πολύ διαφορετικά από τα θηλυκά γαμέτες και είναι ιδιαίτερα προσαρμοσμένα για τη διάδοση των γονιδίων του ατόμου στις ακόλουθες γενιές.

Σε αντίθεση με τα ωάρια, τα σπερματοζωάρια είναι τα μικρότερα κύτταρα που υπάρχουν στο σώμα και έχουν ένα μαστίγιο που τους επιτρέπει να μετακινούνται για να φτάσουν στο θηλυκό γαμέτα (το οποίο δεν έχει τέτοια κινητικότητα) για να το γονιμοποιήσει. Αυτό το μαστίγιο αποτελείται από ένα λαιμό, μια ενδιάμεση περιοχή, μια κύρια περιοχή και μια τερματική περιοχή.

Στο λαιμό είναι τα κεντρώλια και στην ενδιάμεση περιοχή τα μιτοχόνδρια, που είναι υπεύθυνα για την παροχή της απαραίτητης ενέργειας για την κινητικότητά τους.

Γενικά, η παραγωγή σπέρματος είναι πολύ υψηλή, καθώς είναι πολύ ανταγωνιστική μεταξύ τους, αφού μόνο περίπου το 25% θα γονιμοποιήσει πραγματικά μια θηλυκή γαμέτα.

Διαφορές μεταξύ σπερματογένεσης και ογκογένεσης

Η σπερματογένεση έχει χαρακτηριστικά που το διαφοροποιούν από την ογκογένεση:

-Τα κύτταρα κάνουν τη μεΐωση συνεχώς από τη σεξουαλική ωρίμανση του ατόμου, παράγοντας κάθε κύτταρο τέσσερις ώριμους γαμέτες αντί για ένα.

-Η σπέρμα ωριμάζει μετά από μια περίπλοκη διαδικασία που ξεκινάει μετά από τη μείωση.

-Για την παραγωγή ενός σπέρματος, εμφανίζονται δύο φορές περισσότεροι κυτταρικοί διαιρέσεις, όπως στον σχηματισμό ενός αυγού.

Αναφορές

  1. Οι Alberts, Β., Johnson, Α., Lewis, J., Raff, Μ., Roberth, Κ., & Walter, Ρ. (2008).Μοριακή Βιολογία του Κυττάρου. Garland Science, Taylor και Francis Group.
  2. Creighton, Τ. Ε. (1999). Εγκυκλοπαίδεια Μοριακής Βιολογίας. John Wiley and Sons, Inc..
  3. Hill, R.W., Wyse, G.A., & Anderson, Μ. (2012). Φυσιολογία των ζώων. Εκδότες Sinauer Associates, Inc..
  4. Kliman, R. Μ. (2016). Εγκυκλοπαίδεια της εξελικτικής βιολογίας. Academic Press.
  5. Marina, S. (2003) Εξελίξεις στη γνώση της Σπερματογένεσης, Κλινικές Επιπτώσεις. Ιβηροαμερικανικό περιοδικό γονιμότητας. 20(4), 213-225.
  6. Ross, Μ. Η., Pawlina, W. (2006). Ιστολογία. Συντάκτης Panamericana Medical.