SPERMIOGENEZA: FAZY I ICH CHARAKTERYSTYKA - BIOLOGIA - 2026

Spermatogenezy , plemniki znany również jako metamorfozy Odpowiada spermatydami procesu przetwarzania (lub spermatydami) w dojrzałych plemników. Ta faza występuje, gdy plemniki są przyczepione do komórek Sertoliego.

Z kolei termin spermatogeneza odnosi się do produkcji haploidalnych plemników (23 chromosomy) z niezróżnicowanych i diploidalnych spermatogonii (46 chromosomów).

Spermatydy ssaków charakteryzują się zaokrąglonym kształtem i brakiem wici, która jest typowym dla plemników wyrostkiem w kształcie bicza, który pomaga w poruszaniu się. Spermatydy muszą dojrzeć do postaci plemnika zdolnego do pełnienia swojej funkcji: dotarcia do komórki jajowej i dołączenia do niej.

Dlatego muszą rozwinąć wici morfologicznie reorganizującą się, uzyskując w ten sposób ruchliwość i zdolność interakcji. Etapy spermiogenezy zostały opisane w 1963 i 1964 roku przez Clermonta i Hellera dzięki wizualizacji każdej ze zmian za pomocą mikroskopii świetlnej w tkankach ludzkich.

Proces różnicowania plemników, który zachodzi u ssaków, obejmuje następujące etapy: budowa pęcherzyka akrosomalnego, tworzenie się kaptura, rotacja i kondensacja jądra.

Fazy

Faza Golgiego

Granulki kwasu nadjodowego, odczynnik Schiffa, w skrócie PAS, gromadzą się w kompleksie spermatydów Golgiego.

Pęcherzyk akrosomalny

Granulki PAS są bogate w glikoproteiny (białka związane z węglowodanami) i tworzą strukturę pęcherzykową zwaną pęcherzykiem akrosomalnym. W fazie Golgiego ten pęcherzyk powiększa się.

Biegunowość plemników jest określana przez położenie pęcherzyka akrosomalnego, a struktura ta będzie zlokalizowana w przednim biegunie plemnika.

Akrosom to struktura zawierająca enzymy hydrolityczne, takie jak hialuronidaza, trypsyna i akrozyna, których funkcją jest dezintegracja komórek towarzyszących oocytowi, hydrolizując składniki macierzy, takie jak kwas hialuronowy.

Proces ten jest znany jako reakcja akrosomowa i rozpoczyna się od kontaktu plemnika z najbardziej zewnętrzną warstwą oocytu, zwaną osłoną przezroczystą.

Migracja centriole

Innym kluczowym wydarzeniem fazy Golgiego jest migracja centrioli do tylnego obszaru plemnika i następuje ich wyrównanie z błoną plazmatyczną.

Centriola przechodzi do złożenia dziewięciu mikrotubul obwodowych i dwóch centralnych, które tworzą wici plemników.

Ten zestaw mikrotubul jest zdolny do przekształcania energii - ATP (trifosforan adenozyny) wytwarzanej w mitochondriach - w ruch.

Faza czapki

Pęcherzyk akrosomalny rozszerza się w kierunku przedniej połowy jądra komórkowego, nadając wygląd hełmu lub czapki. W tym obszarze otoczka jądrowa degeneruje swoje pory, a struktura gęstnieje. Dodatkowo dochodzi do kondensacji rdzenia.

Główne zmiany w rdzeniu

Podczas spermiogenezy dochodzi do szeregu przemian jądra przyszłego plemnika, takich jak zagęszczenie do 10% początkowej wielkości i zastąpienie histonów protaminami.

Protaminy to białka o masie około 5000 Da, bogate w argininę, z mniejszą zawartością lizyny, rozpuszczalne w wodzie. Białka te są powszechne w plemnikach różnych gatunków i pomagają w skrajnym potępieniu DNA w prawie krystalicznej strukturze.

Faza akrosomu

Następuje zmiana orientacji plemnika: głowa skierowana jest w stronę komórek Sertoliego, a wić - w trakcie rozwoju - rozciąga się do wnętrza jajowodu.

Jądro już zagęszczone zmienia swój kształt, wydłużając się i przyjmując bardziej spłaszczony kształt. Jądro wraz z akrosomem przemieszcza się blisko błony plazmatycznej na przednim końcu.

Ponadto następuje reorganizacja mikrotubul do cylindrycznej struktury, która rozszerza się od akrosomu do tylnego końca spermatydu.

Jeśli chodzi o centriole, po wypełnieniu swojej funkcji w rozwoju wici, powracają do tylnego obszaru jądra i przylegają do niego.

Utworzenie łącznika

Następuje szereg modyfikacji tworzących „szyjkę” plemników. Z centrioli, teraz przyczepionych do jądra, wyłania się dziewięć włókien o znacznej średnicy, które rozprzestrzeniają się w ogonie poza mikrotubulami.

Zwróć uwagę, że te gęste włókna łączą jądro z wici; stąd jest nazywany „elementem łączącym”.

Tworzenie elementu pośredniego

Błona plazmatyczna przesuwa się, aby otoczyć rozwijającą się wici, a mitochondria przesuwają się, tworząc helikalną strukturę wokół szyi, która rozciąga się do bezpośredniego obszaru tylnego.

Nowo utworzony obszar nazywany jest środkowym elementem, znajdującym się w ogonie plemnika. Podobnie można wyróżnić włóknistą osłonkę, część główną i część główną.

Mitochondria tworzą ciągłą powłokę, która otacza element pośredni, warstwa ta ma kształt piramidy i uczestniczy w wytwarzaniu energii i ruchach plemników.

Faza dojrzewania

Nadmiar zawartości cytoplazmy komórkowej jest fagocytowany przez komórki Sertoliego w postaci szczątkowych ciał.

Ostateczna morfologia

Po spermiogenezie plemniki radykalnie zmieniły swój kształt i są teraz wyspecjalizowaną komórką zdolną do ruchu.

W wytworzonym plemniku można różnicować region głowy (2–3 µm szerokości i 4–5 µm długości), w którym znajduje się jądro komórkowe z haploidalnym ładunkiem genetycznym i akrosom.

Za głową znajduje się region pośredni, w którym znajdują się centriole, helisa mitochondrialna i ogon o długości około 50 um.

Proces spermiogenezy różni się w zależności od gatunku, choć średnio trwa od jednego do trzech tygodni. W eksperymentach przeprowadzonych na myszach proces tworzenia nasienia trwa 34,5 dnia. W przeciwieństwie do tego proces u ludzi trwa prawie dwa razy dłużej.

Spermatogeneza to kompletny proces, który może zachodzić w sposób ciągły, generując codziennie około 100 milionów plemników na ludzkie jądro.

Uwolnienie plemników przez wytrysk obejmuje około 200 milionów. W ciągu całego swojego życia mężczyzna może wyprodukować od 10 ¹² do 10 ¹³ plemników.

Bibliografia

1. Carlson, BM (2005). Embriologia człowieka i biologia rozwoju. Elsevier.
2. Cheng, CY i Mruk, DD (2010). Biologia spermatogenezy: przeszłość, teraźniejszość i przyszłość. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 365 (1546), 1459–1463.
3. Gilbert SF. (2000) Biologia rozwoju. 6. edycja. Sunderland (MA): Sinauer Associates. Spermatogeneza. Dostępne pod adresem: ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10095
4. González - Merlo, J. i Bosquet, JG (2000). Ginekologia onkologiczna. Elsevier Hiszpania.
5. Larsen, WJ, Potter, SS, Scott, WJ i Sherman, LS (2003). Embriologia człowieka. Elsevier,.
6. Ross, MH i Pawlina, W. (2007). Histologia. Atlas tekstu i kolorów z biologią komórkową i molekularną (w tym Cd - Rom) 5aed. Panamerican Medical Ed.
7. Urbina, MT i Biber, JL (2009). Płodność i reprodukcja wspomagana. Panamerican Medical Ed.
8. Wein, AJ, Kavoussi, LR, Partin, AW i Novick, AC (2008). Campbell - Walsh Urology. Panamerican Medical Ed.