SPERMA: FUNCȚII, PĂRȚI, CICLUL DE VIAȚĂ, SPERMATOGENEZĂ - ANATOMIE ȘI FIZIOLOGIE - 2025

Sperma sunt celule sexuale mature (celule gameti) produse în gonade de sex masculin. Sunt celule extrem de specializate, dedicate pe deplin sarcinii de a fertiliza ouăle feminine, un eveniment fundamental în timpul reproducerii sexuale.

Au fost descoperite în urmă cu mai bine de 300 de ani de Antony van Leeuwenhoek, care, motivat doar de curiozitatea sa, și-a observat propriul material și a inventat termenul „animalculus” la structurile flagelate pe care le-a observat.

Fotografia spermei umane (Sursa: Fără autor specific prin Wikimedia Commons)

De atunci, aceste celule au făcut obiectul studiului a numeroase investigații, în special a celor legate de fertilitate și reproducere asistată.

Spermatozoizii sunt celule cu cerințe energetice mari, deoarece acestea trebuie să se deplaseze cu viteză mare, odată ce sunt ejaculate de la penis (organul reproducător masculin) la tractul vaginal (organul reproducător feminin).

Energia pe care o folosesc provine în principal din metabolismul carbohidraților, cum ar fi glucoza, adică din glicoliză și fosforilare oxidativă mitocondrială, care a fost demonstrată în 1928, datorită experimentelor efectuate de McCarthy și colaboratori.

Formarea și eliberarea acestor celule depinde de mulți factori endocrini (hormonali), în special de testosteron, care este produs și secretat de testicule.

Spre deosebire de ceea ce se întâmplă cu celulele sexuale feminine (care sunt produse în timpul dezvoltării embrionare), spermatozoizii sunt produși continuu de-a lungul vieții adulte a unui bărbat.

Caracteristici

Spermatozoizii sunt celule foarte importante, deoarece au sarcina specială de a fuziona cu ovulul conținut în ovarele feminine pentru a-l fertiliza și fertiliza, proces care se încheie cu formarea unui individ nou.

Sperma, precum și ovulele, sunt celule haploide, astfel încât fuziunea nucleelor ​​feminine și masculine restabilește încărcarea diploidă (2n) într-o nouă celulă. Acest lucru implică faptul că fiecare celulă contribuie cu jumătate din încărcarea cromozomială a unei ființe umane în acest proces.

Diagrama unui spermatozoid uman. Sursa: Diagrama spermatozoizilor simplificate.svg: Lucrare Mariana Ruizderivative: Miguelferig

La om, spermatozoizii sunt celulele responsabile de determinarea sexului descendenților, deoarece ovulul are un cromozom sex X, dar fiecare spermatozoid poate avea fie un cromozom X, fie un cromozom Y.

Sperma care încearcă să fertilizeze un ou

Când sperma care fertilizează și fertilizează cu succes oul are un cromozom X, copilul care se va forma va fi XX, adică va fi genetic feminin. Pe de altă parte, atunci când sperma care fuzionează cu ovul are un cromozom Y, copilul va fi XY, adică mascul mascul genetic.

Piese de spermă (structură)

Spermatozoizii sunt celule mici flagelate (cu o lungime mai mică de 70 microni). Fiecare spermă este alcătuită din două regiuni bine definite cunoscute sub denumirea de cap și coadă, ambele închise de aceeași membrană plasmatică.

În cap se află nucleul care va servi la fertilizarea ovulului feminin, în timp ce coada este organela locomoției care le permite să se miște și care reprezintă o parte importantă a lungimii lor.

- cap

Capul spermei este aplatizat în formă și măsoară aproximativ 5 microni în diametru. În interiorul său se află ADN-ul celular, care este foarte compact, care reduce volumul pe care îl ocupă, facilitând transportul, transcripția și tăcerea.

Nucleul spermatic are 23 de cromozomi haploizi (într-o singură copie). Acești cromozomi diferă de cromozomii celulelor somatice (celule din corp care nu sunt celule sexuale) prin faptul că sunt împachetate cu proteine ​​cunoscute sub numele de protamine și unele histone de spermatozoizi.

Protaminele sunt proteine ​​cu sarcini pozitive abundente, care facilitează interacțiunea lor cu ADN-ul încărcat negativ.

Vedere laterală și frontală a unui spermatozoid uman (Sursa: LadyofHats prin Wikimedia Commons)

În plus față de nucleu, capul spermei are o veziculă secretorie cunoscută sub numele de vezicula acrosomală sau acrosomul, care înconjoară parțial regiunea anterioară a nucleului și este în contact cu membrana plasmatică a celulei sexuale.

Această vezicule adăpostește un număr mare de enzime care facilitează procesul de penetrare a acoperirii exterioare a ovulului în timpul fertilizării. Aceste enzime includ neuraminidaza, hialuronidaza, fosfataza acidă, arilsulfataza și acrosina, o protează similară cu tripsina.

Când ovulul și spermatozoizii intră în contact între ei, acrosomul își eliberează conținutul prin exocitoză, proces cunoscut sub numele de „reacția acrosomului”, esențial pentru unirea, penetrarea și fuziunea spermei cu ovulul.

- Coada

Capul și coada spermei sunt acoperite de aceeași membrană plasmatică. Coada este un flagel foarte lung, care are patru regiuni numite gât, piesa din mijloc, piesa principală și bucata finală.

Axonema, adică structura citoscheletală care asigură mișcarea către coadă, iese dintr-un corp bazal situat în spatele nucleului spermei. Acest corp bazal este ceea ce constituie gâtul și are o lungime de aproximativ 5μm.

Între gât și piesa finală este piesa intermediară. Are o lungime de 5 microni și se caracterizează prin prezența mai multor mitocondrii care sunt dispuse sub formă de „teacă” în jurul axonemei centrale. Aceste mitocondrii extrem de specializate sunt cele care furnizează, în esență, energia necesară circulației sub formă de ATP.

Piesa principală are puțin sub 50 μm și este cea mai lungă parte a cozii. Începe într-un „inel” care împiedică avansarea suplimentară a mitocondriilor și se termină în piesa finală. Pe măsură ce vă apropiați de piesa finală, piesele principale vor fi (tapers).

Piesa terminală, în sfârșit, este alcătuită din ultimii 5 μm de coadă și este o structură în care se observă o anumită „tulburare” în microtubulele care alcătuiesc axonema flagelului.

Ciclu de viață

Un om adult obișnuit produce milioane de spermatozoizi pe zi, cu toate acestea aceste celule necesită între 2 și 3 luni pentru a se forma și maturiza complet (până când sunt ejaculate).

Ciclul de viață al unei celule spermatozoide începe cu gametogeneza sau spermatogeneza, adică cu diviziunea unei celule germinale sau precursoare, ceea ce dă naștere unor linii celulare care se divid mai târziu, pentru a se diferenția și maturiza ulterior. Între timp, celulele defecte suferă procese programate de moarte celulară.

Odată format în tubulele seminifere, spermatozoidul matur trebuie să migreze într-o regiune a testiculului cunoscută sub numele de epididim, care are o lungime de aproximativ 20 de metri. Această migrare durează câteva zile și s-a demonstrat că, în acest stadiu, celulele nu sunt suficient de mature pentru a fertiliza un ou, deoarece nu au suficientă mobilitate.

După ce au trecut 18 sau 24 de ore în epididimă, spermatozoizii sunt perfect mobili, dar această mobilitate este inhibată de anumiți factori proteici.

Odată ajunși în epididimă, spermatozoizii își mențin fertilitatea puțin peste o lună, dar de data aceasta va depinde de condițiile de temperatură, dietă și stil de viață.

Când spermatozoizii sunt ejaculați în timpul actului sexual (actul sexual), aceștia au o capacitate deplină de mișcare, deplasându-se la viteze de până la 4 mm / min. Aceste celule pot supraviețui timp de 1 până la 2 zile în tractul reproducător feminin, dar acest lucru depinde de aciditatea mediului înconjurător.

spermatogeneza

Producția de spermatozoizi (spermatogeneză) apare prima dată la om în perioada pubertății. Acest proces are loc în testicule, care sunt două organe ale sistemului reproducător masculin și are legătură cu reducerea încărcăturii cromozomiale a celulelor sexuale (care merg de la a fi diploide (2n) la a fi haploide (n)).

În testicule, spermatogeneza apare în interiorul canalelor cunoscute sub numele de tuburi seminifere, al căror epiteliu este format din două tipuri principale de celule: celule Sertoli și celule spermatogene.

Celulele spermatogene dau naștere spermatozoizilor, în timp ce celulele Sertoli hrănesc și protejează celulele spermatogene. Acestea din urmă se află în tubii seminiferi în diferite stadii de maturare.

Reprezentarea schematică a procesului de spermatogeneză (Sursa: Miguelferig prin Wikimedia Commons)

Printre celulele spermatogene se numără celule cunoscute sub numele de spermatogonie , care sunt celule germinale imature, responsabile de divizarea și producerea spermatocitelor primare, spermatocitelor secundare și spermatozoizilor maturi.

- Spermatogonia, spermatocitele primare, spermatocitele secundare și spermatidele

Spermatogonia este localizată spre marginea exterioară a tubulelor seminifere, lângă lamina bazală a aceluiași; Pe măsură ce se împart, celulele pe care le dau naștere migrează spre porțiunea centrală a canalelor, unde se maturizează în cele din urmă.

Spermatocytogenesis

Spermatogonia se împarte prin mitoză (diviziune asexuală) și sunt celule diploide (2n) care, la împărțire, generează mai multă spermatogonie și spermatocite primare, care nu sunt altceva decât spermatogonie care încetează divizarea prin mitoză pentru a intra în meioza I.

Un grup mic de spermatogonie se împarte lent prin mitoză de-a lungul vieții, funcționând ca „celule stem” pentru producerea mitotică a mai multor spermatogonii sau celule care se angajează la maturizare.

Când spermatogonia se maturizează, adică atunci când se împart prin mitoză și mai târziu prin meioză, descendența lor nu completează diviziunea citosolică, astfel încât celulele fiice (clone) rămân conectate între ele prin punți citosolice, ca și cum ar fi un sincitiu. .

Acest sincitiu este menținut până la etapele finale ale maturării și migrării celulelor spermei (spermatozoizi), unde sperma este eliberată în lumenul tuburilor seminifere. Aceasta duce la producerea sincronă a grupurilor de celule.

- Mioză

Spermatocitele primare, pe măsură ce se divizează prin meioză, formează spermatocite secundare, care se divid din nou prin meioză (meioza II), diferențindu-se de un alt tip de celule numite spermatide, care au jumătate din încărcarea cromozomială a spermatogoniei. spun, sunt haploizi.

- maturarea spermatidelor sau spermiogenezei

Pe măsură ce spermatidele se maturizează, se diferențiază în spermatozoizi maturi, datorită unei serii de modificări morfologice care implică eliminarea unei mari părți a citosolului lor, formarea flagelelor și reamenajarea internă a organelelor lor citosolice.

Unele dintre aceste modificări au legătură cu condensarea nucleului celular, cu alungirea celulei și cu rearanjarea mitocondriei.

Aceste celule migrează ulterior în epididim, un tub ciudat în testicule, unde sunt depozitate și continuă procesul de maturare. Cu toate acestea, numai printr-un proces cunoscut sub numele de capacitate, care are loc în tractul genital feminin, sperma își completează maturizarea.

Referințe

1. Barrett, KE, Barman, SM, Boitano, S., & Brooks, H. (2012). Ganong's Review of medical physiology, (LANGE Basic Science).
2. Chen, H., Mruk, D., Xiao, X. și Cheng, CY (2017). Spermatogeneza umană și reglarea sa. Endocrinologie contemporană, 49–72.
3. Clermont, Y. (1970). Dinamica Spermatogenezei umane. În Testicul uman (pp. 47–61).
4. Dadoune, JP (1995). Starea nucleară a celulelor sperme umane. Micron. Elsevier.
5. Gartner, LP, & Hiatt, JL (2006). Cartea color a cărții electronice de histologie. Științele sănătății Elsevier
6. Griswold, MD (2015). Spermatogeneza: angajamentul față de meioză. Recenzii fiziologice, 96, 1–17.
7. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biologie (ediția a 5-a). Philadelphia, Pennsylvania: Saunders College Publishing.