Spermatogenese faser og deres egenskaber



den spermatogenesen Det er en proces, der består i dannelse af sæd fra kimcellerne (spermatogoniums). Forekommer hos mandlige individer af eukaryote organismer med seksuel reproduktion.

For at denne proces skal kunne udføres effektivt har den brug for specifikke forhold, blandt andet: en korrekt kromosomal division med præcise genuttryk og et tilstrækkeligt hormonelt medium til at producere et stort antal funktionelle celler.

Omdannelsen af ​​spermatogonia til modne gameter sker under seksuel modning i organismer. Denne proces udløses af akkumulering af visse hormoner såsom hypofysegonadotropiner, såsom HCG (human chorionic gonadotropin), som er involveret i produktion af testosteron..

indeks

  • 1 Hvad er spermatogenese?
    • 1.1 Genetiske elementer involveret
  • 2 trin og deres egenskaber
    • 2.1 1. Spermatogonisk fase
    • 2.2 2. Spermatocytfase
    • 2.3 3. Spermiogen fase
  • 3 Hormonregulering
    • 3.1 Gødning
  • 4 karakteristika af sædceller
  • 5 Forskelle mellem spermatogenese og oogenese
  • 6 referencer

Hvad er spermatogenese?

Spermatogenese består af dannelsen af ​​mandlige gameter: sædceller.

Produktionen af ​​disse kønsceller begynder i de seminiferøse tubuli, der er placeret i testiklerne. Disse tubuler optager ca. 85% af det totale volumen af ​​gonaderne, og i dem er de umodne kønsceller eller spermatogoni, som kontinuerligt er opdelt af mitose.

Nogle af disse spermatogonia holder op med at reproducere og bliver primære spermatocytter, som begynder processen med meiosier til at producere hver et par sekundære spermatocytter med deres komplette kromosomladning.

Sidstnævnte fuldender den anden fase af meiosis, der til sidst giver anledning til fire spermatider med halvdelen af ​​kromosombelastningen (haploid).

Senere gennemgår de morfologiske forandringer, der frembringer sæd, som er rettet mod epididymis placeret i pungen ved siden af ​​testiklerne. I denne kanal forekommer modningen af ​​gameterne, der er klar til at transmittere individets gener.

Spermatogeneseprocessen afhænger af hormonel og genetisk regulering. Denne proces er testosteronafhængig, så i de seminiferiske tubuli er specialiserede celler (Leydig-celler) i produktionen af ​​dette hormon.

Genetiske elementer involveret

Nogle vigtige gener i spermatogenesen er SF-1-genet, som virker på differentieringen af ​​Leydig-celler, og SRY-genet, som medierer differentiering af Sertoli-celler og dannelsen af ​​testikulære ledninger. Andre gener involveret i reguleringen af ​​denne proces: RBMY, ABY USP9Y og DAZ.

Sidstnævnte findes på Y-kromosomet. Det virker på kodningen af ​​RNA-bindende proteiner, og dets fravær er forbundet med infertilitet hos nogle individer.

Stadier og deres egenskaber

De primitive kimceller (gonocytter) dannes i æggeblommehalsen og bevæger sig til kønsrammen, der opdeles mellem Sertoli-cellerne og danner således de seminiferøse tubuli. Gonocytter findes indenfor, hvorfra de migrerer mod kælderen membranen for at give anledning til spermatogoniums.

Spredning af primordiale kimceller og dannelsen af ​​spermatogonia forekommer under individets embryonale udvikling. Kort efter fødslen stopper processen med mitotisk opdeling af disse celler.

Processen, hvormed moden sæd produceres, er opdelt i tre faser: spermatogonisk, spermatocytisk og spermiogen.

1. Spermatogonisk fase

Efterhånden som individuel seksuel modenhed nærmer sig, aktiverer en stigning i testosteronniveauer spredning af spermatogoni. Disse kønsceller opdeles for at generere en række spermatogonia, som adskiller sig fra primære spermatocytter.

Hos mennesker er adskillige morfologiske typer spermatogonia kendetegnet:

Ad spermatogonios: Placeret ved siden af ​​interstitialcellerne i det seminiferøse rør. De lider af mitotiske divisioner, der genererer et par type annoncer, der igen deler sig eller et par type ap.

Spermatogonios Ap: De følger processen med differentiering for at generere sædcellerne, der opdeles efter hinanden ved mitosis.

Spermatogonium B. Produkt af den mitotiske division af spermatogonia Ap. De præsenterer en sfærisk kerne og den særlige egenskab ved at være forbundet med hinanden ved "cytoplasmatiske broer".

De danner en form for syncytium, der fortsætter i de efterfølgende faser, adskiller sig i sæddifferentieringen, når spermatozoerne frigives i lumen af ​​det seminøse tubulat.

Den cytoplasmiske union mellem disse celler tillader en synkroniseret udvikling af hvert par spermatogonia, og at hver enkelt opnår den fuldstændige genetiske information, der er nødvendig for dens funktion, siden selv efter meioser fortsætter disse celler med at udvikle sig.

2. Spermatocytfase

I denne fase er B spermatogonier opdelt mitotisk og danner spermatocytter I (primær) at duplikere deres kromosomer, således at hver celle har to kromosom sæt, transporterer dobbelt den sædvanlige mængde af genetisk information.

Efterfølgende udføres meiotiske opdelinger af disse spermatocytter, således at det genetiske materiale i dem undergår reduktioner, indtil de når den haploide karakter..

Mitose I

I den første meiotiske division kondenseres kromosomerne i profasen, og i tilfælde af mennesker kondenseres 44 autosomer og to kromosomer (en X og a Y), hver med et sæt kromatider..

De homologe kromosomer kobles sammen under tilpasning på ækvatorialpladen af ​​metafasen. Disse arrangementer kaldes tetrads, da de indeholder to par kromatider.

Det tetradiske udvekslingsgenetiske materiale (krydsning) ved omplacering af kromatiderne i en struktur kaldet synaptonemisk kompleks.

I denne proces sker genetisk diversificering, når informationen udveksles mellem de homologe kromosomer, der ervervet fra faderen og moderen, og sikrer, at alle spermatider, der frembringes fra spermatocytterne, er forskellige.

Ved afslutningen af ​​krydsningen adskilles kromosomerne, der bevæger sig til modsatte poler af den meiotiske spindel, "opløse" strukturen af ​​tetraderne, de rekombinerede kromatider af hvert kromosom forbliver sammen.

En anden måde at sikre genetisk mangfoldighed i forhold til forældrene er ved den tilfældige fordeling af kromosomerne, der stammer fra faderen og moderen mod spindelens poler. Ved afslutningen af ​​denne meotiske division produceres spermatocytter II (sekundær).

Meiosis II

De sekundære spermatocytter starter processen med den anden majose umiddelbart efter dannelsen uden at syntetisere nyt DNA. Som et resultat heraf har hver spermatocyt halvdelen af ​​kromosomladningen, og hvert kromosom har et par søsterkromatider med duplikeret DNA.

I metafasen fordeles kromosomerne og justeres på ækvatorialpladen, og kromatiderne adskiller migrerende mod modsatte sider af den meiotiske spindel.

Efter rekomponering af nukleare membraner opnås haploide spermatider med halvdelen af ​​kromosomerne (23 i mennesker), et kromatid og en kopi af genetisk information (DNA).

3. Spermiogen fase

Spermiogenese er den sidste fase af spermatogeneseprocessen, og der er ingen celledelinger, men morfologiske og metaboliske ændringer, der tillader celledifferentiering til modent haploidsæd.

Celleændringer opstår, mens spermatider er bundet til plasmamembranen af ​​Sertoli-celler og kan beskrives i fire faser:

Golgi fase

Det er den proces, hvormed Golgi-apparatet giver anledning til akrosomet ved akkumulering af proacrosomale granulater eller PAS (peryodinsyre-Schiff-reaktive) i Golgi-komplekser.

Disse granulater åbner i en acrosom vesikel placeret ved siden af ​​kernen, og deres position bestemmer den forreste del af spermatozonen.

Centrioler flytte til den bageste del af den spermatid, linie vinkelret plasmamembranen og fremstiller dubletter axonemal mikrotubuli integrere i bunden flagellen af ​​sædcelle.

Cap fase

Akrosomvesiklen vokser og strækker sig over den forreste del af kernen, der danner acrosom- eller acrosomhætten. I denne fase kondenseres det nukleare indhold, og den del af kernen, som ligger under acrosomet, tykner, og mister sine porer.

Acrosomfase

Kernen elongates går rundt til elliptisk, og flagel er orienteret således, at dens forreste ende klæber til Sertoliceller peger på de basale lamina af sædkanalerne, hvori formationen strækker flagel.

Cytoplasmaet forskydes bagud af cellen og cytoplasmiske mikrotubuli akkumuleres i et cylindrisk hylster (læbetætningsring) fører fra acrosomale hætten mod den bageste del af spermatid.

Efter fremkaldelse flagel, centrioler bevæge sig tilbage mod kernen, der tilslutter sig en rille i den bageste del deraf, fra hvor ni grove fibre, der når axonemal mikrotubuli; På denne måde er kernen og flagellum forbundet. Denne struktur er kendt som nakkeområdet.

Mitokondrier bevæger sig hen imod den nakkeområde af nakken, der omgiver de tykke fibre og er anbragt i en tæt spiralformet kappe, der danner den mellemliggende region af sædets hale. Cytoplasma bevæger sig til at dække det allerede dannede flagellum, og "manchetten" opløses.

Modning fase

Overskydende cytoplasma fagocytteres af Sertoli-celler, der danner restkroppen. Den cytoplasmiske bro, der dannes i spermatogonia B, forbliver i de resterende legemer, så spermatiderne adskilles.

Endelig spermatider af Sertoli celler frigives, hvilket frigør i lyset af sædkanalerne hvorfra de transporteres gennem de lige rør, rete testis og epididymis efferente kanaler til.

Hormonregulering

Spermatogenese er en proces, der finjusteres af hormoner, hovedsageligt testosteron. Hos mennesker hele processen udløses kønsmodning, ved at frigive hypothalamus GnRH hormon, der aktiverer produktionen og akkumuleringen af ​​hypofyse gonodotropinas (LH, FSH og HCG).

Sertoli-celler syntetiserer testosteron proteiner (ABP) efter FSH-stimulering, og med testosteron frigivet af Leydig-celler (stimuleret af LH), sikre en høj koncentration af hormonet i sædkanalerne.

I Sertoli-cellerne syntetiseres også estradiol, som intervenerer i reguleringen af ​​aktiviteten af ​​Leydig-celler.

befrugtning

Epididymis er forbundet til sædlederen strømmer ind i urinrøret, endelig tillader frigivelsen af ​​sperm, som efterfølgende søger et æg til at befrugte, færdiggøre cyklus af seksuel reproduktion.

Når sædvanligvis frigives, kan sæddet dø i løbet af få minutter eller timer og finde en kvindelig gamete, før dette sker.

Hos mennesker omkring 300 millioner sædceller frigives i hver ejakulation under samleje, men kun omkring 200 overlever til den region, hvor de kan parre sig.

Sperm skal igennem en uddannelse proces i den kvindelige reproduktive tarmkanalen, hvor de får større bevægelighed af flagellen og forberede cellen for acrosomreaktion. Disse funktioner er nødvendige for at befrugte æg.

Sperm uddannelse

Blandt de ændringer, der sperm fremhæve biokemiske og funktionelle ændringer, som hyperpolarisering af plasmamembranen, øget cytosolisk pH, ændringer i lipid og protein, og aktiveringen af ​​membranreceptorer at tillade dem at blive genkendt af zona pellucida at deltage i dette.

Denne region fungerer som en kemisk barriere for at undgå krydsning mellem arter, da ikke genkendelse af specifikke receptorer udfører befrugtning.

Æggene har et lag granulære celler og er omgivet af høje koncentrationer af hyaluronsyre, der danner en ekstracellulær matrix. For at trænge ind i dette lag af celler besidder sperma hyaluronidase enzymer.

Ved kontakt med zona pellucida er acrosomreaktion udløses, hvor indholdet af den acrosomale hætten frigøres (som hydrolytiske enzymer), som hjælper sædceller til at krydse regionen og slutte sig til plasmamembranen af ​​ægget, frigiver inden for dens cytoplasmatiske indhold, organeller og kerner.

Cortical reaktion

I nogle organismer depolarisering af plasmamembranen af ​​ægget sker det, når dette kommer i kontakt med en sædcelle, hvilket forhindrer mere end én kan befrugte.

En anden mekanisme til at forhindre polyspermi cortical reaktion er, hvor enzymer, der ændrer strukturen af ​​zona pellucida, ZP3 glycoprotein hæmmende og aktiverende ZP2, hvilket gør denne region uigennemtrængelig for den anden spermatozoer frigives.

Kendetegn ved sædceller

Mandlige gameter har karakteristika, som gør dem meget forskellige fra kvindens gameter og meget tilpasset til at formere individets gener til følgende generationer.

I modsætning til de æg, sædceller er de mindste celler i kroppen og præsentere en svøbe, der tillader dem at bevæge sig for at nå den hunlige gamet (som ikke har en sådan mobilitet) at befrugte den. Denne svøbe har en hals, mellemliggende område, hovedområde og terminalregionen.

I nakken er centriolerne, og i mellemområdet er mitokondrierne, som er ansvarlige for at tilvejebringe den energi, der er nødvendig for deres mobilitet.

Generelt er sædproduktionen meget høj og er meget konkurrencedygtig blandt dem, da kun ca. 25% faktisk vil gødiggøre en kvindelig gamete.

Forskelle mellem spermatogenese og oogenese

Spermatogenese har egenskaber, som adskiller den fra oogenese:

-Cellerne udfører kontinuerligt meiosis fra individets seksuelle modning, der producerer hver celle fire modne gameter i stedet for en.

-Sperm moden efter en kompleks proces, der begynder efter meiose.

-Til produktion af en sæd forekommer dobbelt så mange celledele som i dannelsen af ​​et æg.

referencer

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K., & Walter, P. (2008).Molecular Biology of the Cell. Garland Science, Taylor og Francis Group.
  2. Creighton, T. E. (1999). Encyclopædi af Molekylærbiologi. 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) Fremskridt inden for viden om spermatogenese, kliniske implikationer. Iberoamerican Fertility Magazine. 20(4), 213-225.
  6. Ross, M.H., Pawlina, W. (2006). histologi. Editorial Panamericana Medical.