СПЕРМАТОГЕНЕЗА: СТАДИЈУМИ И ЊИХОВЕ КАРАКТЕРИСТИКЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Сперматогенеза је процес формирања сперматозоида из герминативних ћелија (сперматогонија). Јавља се у мушких јединки еукариотских организама са сексуалном репродукцијом.

Да би се овај процес спровео ефикасно, потребни су му специфични услови, укључујући: исправну хромосомску поделу са прецизном експресијом гена и адекватним хормонским средством, да би се произвео велики број функционалних ћелија.

Извор: Анцхор207

Трансформација сперматогоније у зреле гамете догађа се током сексуалног сазревања у организмима. Овај процес је покренут нагомилавањем одређених хормона хипофизе гонадотропинског типа, као што је ХЦГ (хумани хорионски гонадотропин) који интервенише у производњи тестостерона.

Шта је сперматогенеза?

Сперматогенеза се састоји од формирања мушких гамета: сперме.

Производња ових полних ћелија започиње у сјеменичним тубулама, које се налазе у тестисима. Ови тубули заузимају око 85% укупног волумена сполних жлезда и у њима су незреле клице или сперматогоније које се непрестано дели митозом.

Неки од ових сперматогонија престају да се размножавају и постају примарни сперматоцити, који започињу процес мејозе, при чему сваки производи пар секундарних сперматоцита са својим пуним хромосомским оптерећењем.

Последњи завршавају други стадијум мејозе, чиме се коначно стварају четири сперматиде са половином хромозомског оптерећења (хаплоидни).

Касније се подвргавају морфолошким променама, стварајући сперму, која иде до епидидимиса смештеног у скротуму поред тестиса. У овом каналу долази до сазревања гамета које су спремне за пренос гена појединца.

Процес сперматогенезе зависи од хормонске и генетске регулације. Овај процес зависи од тестостерона, па се у производњи овог хормона налазе полусувне тубуле у полумасним ћелијама.

Укључени генетски елементи

Неки важни гени у сперматогенези су ген СФ-1, који делује у диференцијацији Леидигових ћелија, и ген СРИ, који интервенира у диференцијацији Сертоли ћелија и стварању тестиса. У регулисање овог процеса су укључени и други гени: РБМИ, ДБИ, УСП9И и ДАЗ.

Потоњи се налази на И хромозому, који делује на кодирање протеина који везују РНК, а његово одсуство је повезано са неплодношћу код неких појединаца.

Фазе и њихове карактеристике

Семиниферне тубуле са зрелом спермом. Непхрон

Примордијалне клице (гоноцити) формирају се у жуманцету и крећу се до гениталног гребена, делећи се између Сертолијевих ћелија и на тај начин формирају семиновске тубуле. Гоноцити се налазе унутра, одакле мигрирају према базалној мембрани да би створили сперматогонију.

Пролиферација примордијалних ћелија и формирање сперматогоније настају током ембрионалног развоја јединке. Убрзо након рођења, митотичка подела ових ћелија престаје.

Процес стварања зреле сперме подељен је у три фазе: сперматогон, сперматоцит и сперма.

1. Сперматогонска фаза

Како се приближава период сексуалне зрелости појединаца, повећање нивоа тестостерона активира пролиферацију сперматогоније. Те се клице дијеле да би створиле серију сперматогоније која се диференцира у примарне сперматоците.

Код људи се разликује неколико морфолошких типова сперматогоније:

Оглас о сперматогонији: Лоциран је поред међупросторних ћелија семиниферног тубула. Они трпе митотске поделе које стварају пар Ад-типа који заузврат наставља да се дели, или пар типа АП.

Ап сперматогонија: Следе процес диференцијације да би се генерисала сперма, узастопно се дели митозом.

Сперматогонија Б. Производ митотичке поделе Ап сперматогоније: Они имају сферно језгро и особину међусобног повезивања помоћу "цитоплазматских мостова".

Они формирају неку врсту синцицијума који постоји у наредним фазама, раздвајајући се у диференцијацији сперме, пошто се сперматозоиди ослобађају у лумен полусивне тубуле.

Цитоплазматска унија између ових ћелија омогућава синхронизовани развој сваког пара сперматогонија и да свака добије комплетне генетске информације неопходне за њихово функционисање, пошто се и после мејозе ове ћелије настављају развијати.

2. Сперматоцитна фаза

У овој фази, Б сперматогоније су се митотички поделиле, формирајући И (примарне) сперматоците који дуплирају њихове хромозоме, тако да свака ћелија носи два сета хромозома, носећи двоструко више од уобичајене количине генетске информације.

Након тога се врше мејотичке подјеле ових сперматоцита, тако да се генетски материјал у њима подвргава редукцији док не достигне хаплоидни карактер.

Митоза И

У првој мејотичкој подели хромозоми се кондензују у профази, што у случају људи има 44 аутосома и два хромозома (један Кс и један И), сваки са скупом хроматида.

Хомологни хромозоми спајају се један с другим док се постављају на екваторијалну плочу метафазе. Ови аранжмани се називају тетрадама јер садрже два пара кроматида.

Тетраде размењују генетски материјал (прелазећи) са кроматидама преуређујући се у структуру звану синаптонемски комплекс.

У овом процесу, генетска диверзификација настаје разменом информација између хомологних хромозома наслеђених од оца и мајке, осигуравајући да су сви сперматиди произведени из сперматоцита различити.

На крају преласка, хромозоми се одвајају, прелазећи на супротне полове мејотског вретена, „растварајући“ структуру тетрада, а рекомбиновани хроматидни хромозоми остају заједно.

Још један начин да се гарантује генетска разноликост у односу на родитеље јесте насумична расподела хромозома добијених од оца и мајке према половима вретена. На крају ове мејотске поделе настају ИИ (секундарни) сперматоцити.

Меиоза ИИ

Секундарни сперматоцити започињу други процес мејозе одмах након формирања, синтетишући нову ДНК. Као резултат тога, сваки сперматоцит има половину оптерећења хромозома, а сваки хромозом има пар сестринских хроматида са дуплираном ДНК.

Код метафазе, хромозоми се дистрибуирају и поравнавају на екваторијалној плочи, а хроматиди се раздвајају преласком на супротне стране мејотског вретена.

Након поновне изградње нуклеарних мембрана, добијају се хаплоидни сперматиди са половином хромозома (23 код човека), хроматидом и копијом генетске информације (ДНК).

3. Фаза сперме

Спермиогенеза је последња фаза процеса сперматогенезе и у њој се не дешавају ћелије, већ се јављају морфолошке и метаболичке промене које омогућавају диференцијацију ћелија до хаплоидне зреле сперме.

Ћелијске промене настају док су сперматиди причвршћени на плазма мембрану Сертоли ћелија, и могу се описати у четири фазе:

Голги фаза

То је процес којим Голгијев апарат ствара акросом, накупљањем проакросомских гранула или ПАС (периодична киселина-Сцхифф-ова реактива) у Голгијевим комплексима.

Ове грануле доводе до акросомног везикула смештеног поред језгре, а његов положај одређује предњи део сперме.

Центриоле се крећу према задњем делу сперматида, поравнавајући се окомито са плазма мембраном и праве дуплице који ће интегрисати микротубуле акономе у дно флагела сперме.

Фаза чепа

Акрозомска везикула расте и протеже се преко предњег дела језгре, формирајући акросомски или акросомски капак. У овој фази се нуклеарни садржај кондензује и део језгра који остаје под акросомом се згушњава, губећи поре.

Фаза акросома

Језгро се издужује од округлог до елиптичног, а флагеллум је оријентисан тако да се његов предњи крај причвршћује на Сертолијеве ћелије које су усмерене на базалну ламину полутисних тубула, унутар које се протеже флагеллум у развоју.

Цитоплазма се креће према ћелији и цитоплазматски микротубули се накупљају у цилиндричном омотачу (манцхетте) који води од акросомалног поклопца до задњег дела сперматида.

Након развијања флагеллума, центриоле се крећу натраг према језгру, придржавајући се утору у задњем делу језгра, одакле излази девет дебелих влакана која допиру до микротубула аксонема; на овај начин су повезани језгро и флагеллум. Ова структура је позната као регија врата.

Митохондрије се крећу према задњем пределу врата, окружујући густа влакна и распоређени су у уском спиралном омотачу који формира међупросторну регију сперматозоида. Цитоплазма се помера да обухвати већ формирани флагеллум, а "манцхетте" се раствара.

Фаза зрења

Вишак цитоплазме фагоцитозира ћелије Сертоли, формирајући заостало тело. Цитоплазматски мост који је формиран у Б сперматогонији остаје у заосталим телима, па су сперматиди раздвојени.

Коначно, сперматиде се ослобађају из ћелија Сертоли, ослобађајући се у лумен полутисне епрувете одакле се транспортују кроз равне цеви, рете тестисе и еферентне канале до епидидимиса.

Хормонска регулација

Сперматогенеза је процес фино регулисан хормонима, пре свега тестостероном. Код људи је цео процес покренут сексуалним сазревањем, ослобађањем хормона ГнРХ у хипоталамусу који активира производњу и акумулацију гонодотропина хипофизе (ЛХ, ФСХ и ХЦГ).

Сертолијеве ћелије синтетишу протеин-транспортере тестостерона (АБП) стимулацијом ФСХ, а заједно са тестостероном који ослобађају Леидиг-ове ћелије (стимулисано ЛХ-ом) обезбеђују високу концентрацију овог хормона у полусиферним тубулима.

У ћелијама Сертоли се такође синтетише и естрадиол, који је укључен у регулацију активности Леидигове ћелије.

Гнојидба

Епидидимис се повезује са василним жлездама које се уливају у уретру, коначно омогућавајући излаз спермија који касније траже јаје за оплодњу, завршавајући циклус сексуалне репродукције.

Једном кад се пусти, сперма може умрети за неколико минута или сати, морајући да нађе женску гамету пре него што се то догоди.

У људи се око 300 милиона сперме ослобађа током сваке ејакулације током секса, али само око 200 преживи све док не стигну до региона где могу да се пари.

Сперма мора да прође тренажни процес у женском репродуктивном тракту где стекну већу покретљивост флагела и припреме ћелију за акросомску реакцију. Ове карактеристике су неопходне за оплодњу јајашца.

Кондензација сперме

Међу променама које сперматозоиди присутне издвајају се биохемијске и функционалне модификације, попут хиперполаризације плазма мембране, повећаног цитосолног пХ, промене липида и протеина и активирања мембранских рецептора што омогућава препознавању зоне пеллуцида. да се придружи овом.

Овај регион делује као хемијска баријера да би се избегло прелажење између врста, пошто не препознавањем специфичних рецептора оплодња се не врши.

Јаја имају слој зрнатих ћелија и окружена су високим концентрацијама хијалуронске киселине која формирају ванћелијски матрикс. Да би продрли у овај слој ћелија, сперма садржи ензиме хиалуронидазе.

Доводећи у контакт са зоном пеллуцида, активира се акросомска реакција у којој се ослобађа садржај акросомске капице (као хидролатни ензими), који помажу сперматозоидима да пређу регију и придруже се плазма мембрани јајника, ослобађајући у њему његов цитоплазматски садржај, органеле и језгра.

Кортикална реакција

У неким организмима долази до деполаризације плазма мембране овулера када дође у контакт са спермом, па на тај начин спречава оплодњу више од једне.

Други механизам за спречавање полиспермије је кортикална реакција, где се ослобађају ензими који мењају структуру зоне пеллуцида, инхибирајући гликопротеин ЗП3 и активирајући ЗП2, чинећи овај регион непробојним за остале сперме.

Карактеристике сперме

Мушке гамете имају карактеристике које их разликују од женских гамета и високо прилагођене за ширење гена појединца на следеће генерације.

За разлику од овула, сперматозоиди су најмање ћелија присутних у телу и представљају флагеллум који им омогућава кретање како би дошли до женске гамете (која нема такву покретљивост) да би је оплодили. Овај флагеллум се састоји од врата, средњег региона, главне регије и терминалне регије.

У врату су центриоле, а у средњем пределу налазе се митохондрији који су одговорни за обезбеђивање енергије потребне за њихову покретљивост.

Опћенито, производња сперме је врло велика, а међу њима је врло конкурентна јер само око 25% ће моћи оплодити женску гамету.

Разлике између сперматогенезе и оогенезе

Сперматогенеза има карактеристике које га разликују од оогенезе:

- Ћелије праве мејозу континуирано од сазревања појединца сексуално, а свака ћелија ствара четири зреле гамете уместо једне.

-Сперма сазрева након сложеног процеса који почиње после мејозе.

-За производњу сперме, долази до двоструко више подела ћелија него код стварања јајне ћелије.

Референце

1. Албертс, Б., Јохнсон, А., Левис, Ј., Рафф, М., Робертх, К., & Валтер, П. (2008). Молекуларна биологија ћелије. Гарланд Сциенце, Таилор и Францис Гроуп.
2. Цреигхтон, ТЕ (1999). Енциклопедија молекуларне биологије. Јохн Вилеи анд Сонс, Инц.
3. Хилл, РВ, Висе, ГА и Андерсон, М. (2012). Физиологија животиња. Синауер Ассоциатес, Инц. Публисхерс.
4. Климан, РМ (2016). Енцицлопедиа оф Еволутионари Биологи. Академска штампа.
5. Марина, С. (2003) Напредак у познавању сперматогенезе, клиничких импликација. Иберо-амерички часопис о плодности. 20 (4), 213-225.
6. Росс, МХ, Павлина, В. (2006). Хистологија. Уредништво Медица Панамерицана.