SÆD: FUNKTIONER, DELE, LIVSCYKLUS, SPERMATOGENESE - ANATOMI OG FYSIOLOGI - 2025

Den sæd er modne kønsceller (gameter celler) fremstillet i de mandlige gonader. De er meget specialiserede celler, der er fuldt dedikerede til befrugtningen af ​​kvindelige æg, en grundlæggende begivenhed under seksuel reproduktion.

De blev opdaget for mere end 300 år siden af ​​Antony van Leeuwenhoek, der udelukkende motiveret af sin nysgerrighed iagttog sin egen sæd og myntet udtrykket "animalculus" til de flagellerede strukturer, som han observerede.

Fotografi af menneskelig sæd (kilde: Ingen specifik forfatter via Wikimedia Commons)

Siden da har disse celler været genstand for undersøgelse af mange undersøgelser, især dem, der er relateret til fertilitet og assisteret reproduktion.

Sædceller er celler med høje energibehov, da de skal bevæge sig i høj hastighed, når de er ejakuleret fra penis (mandligt reproduktionsorgan) mod vaginalkanalen (kvindeligt reproduktionsorgan).

Energien, de bruger, stammer hovedsageligt fra metabolismen af ​​kulhydrater såsom glukose, det vil sige fra glykolyse og mitokondriel oxidativ fosforylering, som blev demonstreret i 1928 takket være eksperimenterne udført af McCarthy og samarbejdspartnere.

Dannelsen og frigivelsen af ​​disse celler afhænger af mange endokrine (hormonelle) faktorer, især testosteron, som produceres og udskilles af testiklerne.

I modsætning til hvad der sker med kvindelige kønsceller (som produceres under embryonal udvikling), produceres sædceller kontinuerligt i hele menneskets voksne liv.

Funktioner

Sædceller er meget vigtige celler, da de har den specielle opgave at smelte sammen med æg, der findes i de kvindelige æggestokke, til at befrugte og befrugte det, en proces, der ender med dannelsen af ​​et nyt individ.

Sæd, såvel som ægløsning, er haploide celler, så fusionen af ​​de kvindelige og mandlige kerner gendanner diploidladningen (2n) i en ny celle. Dette indebærer, at hver celle bidrager med halvdelen af ​​den kromosomale belastning af et menneske i denne proces.

Diagram over en menneskelig sæd. Kilde: Forenklet spermatozoon diagram.svg: Mariana Ruizderivativt arbejde: Miguelferig

Hos mennesker er sædceller de celler, der er ansvarlige for bestemmelse af afkomets køn, da æggene har et X-sex-kromosom, men hver sæd kan enten have et X-kromosom eller et Y-kromosom.

Sperm forsøger at befrugte et æg

Når sædcellen, der med succes befrugter og befrugter ægget, har et X-kromosom, vil babyen, der dannes, være XX, det vil sige det vil være genetisk kvindelig. På den anden side, når sædcellen, der smelter sammen med ægget, har et Y-kromosom, vil babyen være XY, dvs. genetisk mandlig.

Sæddele (struktur)

Sædceller er små flagellatceller (mindre end 70 mikron i længden). Hver sæd består af to veldefinerede regioner kendt som hovedet og halen, begge lukket af den samme plasmamembran.

I hovedet er kernen, der tjener til at befrugte den kvindelige æg, mens halen er bevægelsens organelle, der giver dem mulighed for at bevæge sig, og som repræsenterer en vigtig del af deres længde.

- hoved

Sædens hoved er fladet i form og måler ca. 5 mikrometer i diameter. Inde i det er det cellulære DNA, der er meget komprimeret, hvilket minimerer det volumen, det optager, hvilket letter dets transport, transkription og lyddæmpning.

Sædkernen har 23 haploide kromosomer (i en enkelt kopi). Disse kromosomer adskiller sig fra kromosomerne i somatiske celler (celler i kroppen, der ikke er kønsceller), idet de er fyldt med proteiner kendt som protaminer og nogle sædhistoner.

Protaminer er proteiner med rigelige positive ladninger, som letter deres interaktion med negativt ladet DNA.

Set fra siden og forfra af en menneskelig sæd (Kilde: LadyofHats via Wikimedia Commons)

Foruden kernen har spermens hoved en sekretorisk vesikel kendt som den akrosomale vesikel eller akrosom, som delvist omgiver det forreste område af kernen og er i kontakt med plasmamembranen i kønscellen.

Denne vesikel huser et stort antal enzymer, der letter processen med at trænge ud til udvendigt dækning af æg under befrugtning. Disse enzymer inkluderer neuraminidase, hyaluronidase, sur phosphatase, arylsulfatase og acrosin, en protease svarende til trypsin.

Når ægget og sædcellen kommer i kontakt med hinanden, frigiver akrosomet dets indhold ved exocytose, en proces, der er kendt som ”akrosomreaktionen”, der er essentiel for sammenblanding, penetrering og fusion af sædcellen med æggen.

- Hale

Sædens hoved og hale er dækket af den samme plasmamembran. Halen er en meget lang flagellum, der har fire regioner kaldet nakken, det midterste stykke, hovedstykket og slutstykket.

Axoneme, det vil sige den cytoskeletale struktur, der giver bevægelse til halen, kommer frem fra et basallegeme, der er placeret bag sædkernen. Denne basale krop er det, der udgør nakken og er ca. 5μm lang.

Mellem nakken og slutstykket er det mellemliggende stykke. Den er 5 mikron lang og er kendetegnet ved tilstedeværelsen af ​​multiple mitokondrier, der er arrangeret i form af en "kappe" omkring det centrale aksonem. Disse højt specialiserede mitokondrier er det, der i det væsentlige leverer den energi, der er nødvendig til bevægelse i form af ATP.

Hovedstykket er lidt under 50 μm langt og er den længste del af halen. Det begynder i en "ring", der forhindrer yderligere fremskridt af mitokondrierne og slutter i slutstykket. Når du kommer tættere på slutstykket, trækker hovedstykket til (konisk).

Endelig består det endelige stykke af den sidste 5 μm af halen og er en struktur, hvor der observeres en vis ”forstyrrelse” i mikrotubulerne, der udgør flagemets aksoneme.

Livscyklus

En gennemsnitlig voksen mand producerer millioner af sædceller om dagen, men det tager mellem 2 og 3 måneder at celle fuldt ud og modnes (indtil de er ejakuleret).

Livscyklussen for en sædcelle begynder med gametogenese eller spermatogenese, det vil sige med opdelingen af ​​en kim- eller forstadiecelle, som giver anledning til cellelinjer, der deler sig senere, for senere at differentiere og modne. I mellemtiden gennemgår defekte celler programmerede celledødsprocesser.

Når den er dannet i de seminiferøse tubuli, skal den modne sæd vandre ind i et område af testiksen kendt som epididymis, som er ca. 20 meter lang. Denne migration tager et par dage, og det har vist sig, at cellerne på dette tidspunkt ikke er modne nok til at befrugte et æg, da de mangler tilstrækkelig mobilitet.

Efter 18 eller 24 timer i epididymis er sæden perfekt mobil, men denne mobilitet hæmmes af visse proteinfaktorer.

En gang i epididymis opretholder sæden deres fertilitet i lidt over en måned, men denne tid afhænger af betingelserne for temperatur, diæt og livsstil.

Når sædceller ejakuleres under samleje (samleje), er de fuldt ud i stand til at bevæge sig og bevæge sig i hastigheder så hurtigt som 4 mm / min. Disse celler kan overleve i 1 til 2 dage i den kvindelige reproduktive kanal, men dette afhænger af surheden i det omgivende miljø.

spermatogenese

Sædproduktion (spermatogenese) forekommer først hos mennesker i puberteten. Denne proces finder sted i testiklerne, som er to organer i det mandlige reproduktive system, og har at gøre med reduktionen af ​​den kromosomale belastning af kønscellerne (som går fra at være diploid (2n) til at være haploide (n)).

I testiklerne forekommer spermatogenese inden i kanaler, der er kendt som seminiferøse tubuli, hvis epitel består af to hovedtyper af celler: Sertoli-celler og spermatogene celler.

Spermatogene celler giver anledning til spermatozoer, mens Sertoli-celler nærer og beskytter spermatogene celler. De sidstnævnte befinder sig i de seminiferøse tubuli i forskellige modningsstadier.

Skematisk gengivelse af spermatogeneseprocessen (Kilde: Miguelferig via Wikimedia Commons)

Blandt de spermatogene celler er celler, der er kendt som spermatogoni, som er umodne kimceller, der er ansvarlige for at dele og producere primære spermatocytter, sekundære spermatocytter og moden sæd.

- Spermatogonia, primære spermatocytter, sekundære spermatocytter og spermatider

Spermatogonia er placeret mod den ydre kant af de seminiferous tubules, nær den basale lamina af den samme; Når de deler sig, migrerer cellerne, de giver anledning til, den centrale del af kanalerne, hvor de endelig modnes.

Spermatocytogenesis

Spermatogonia deler sig med mitose (aseksuel opdeling) og er diploide celler (2n), som, når de deler sig, genererer mere spermatogonia og primære spermatocytter, som ikke er andet end spermatogonia, der holder op med at dele med mitose for at komme ind i meiose I.

En lille gruppe spermatogoni deles langsomt ved mitose gennem hele livet og fungerer som "stamceller" til den mitotiske produktion af mere spermatogoni eller celler, der gennemgår modning.

Når spermatogonia modnes, det vil sige, når de deler sig ved mitose og senere ved meiose, afslutter deres afkom ikke den cytosoliske opdeling, så dattercellerne (klonerne) forbliver forbundet med hinanden ved hjælp af cytosoliske broer, som om de var et syncytium..

Dette syncytium opretholdes indtil de sidste stadier af modning og migrering af sædceller (sædceller), hvor sædcellen frigøres i lumen i de seminiferøse tubuli. Dette resulterer i, at grupper af celler produceres synkront.

- Meiosis

Primære spermatocytter, når de deler sig ved meiose, danner sekundære spermatocytter, som igen deler sig ved meiose (meiose II), der differentierer sig til en anden type celle kaldet spermatider, som har halvdelen af ​​den kromosomale belastning af spermatogoni. siger, de er haploide.

- Modning af spermatider eller spermiogenese

Efterhånden som spermatider modnes, differentieres de til modne spermatozoer takket være en række morfologiske ændringer, der involverer eliminering af en stor del af deres cytosol, dannelsen af ​​flagella og den indre omlægning af deres cytosoliske organeller.

Nogle af disse ændringer har at gøre med kondensationen af ​​cellekernen, med forlængelsen af ​​cellen og omlejringen af ​​mitokondrierne.

Disse celler migrerer derefter til epididymis, et kinky rør i testiklerne, hvor de opbevares og fortsætter modningsprocessen. Kun gennem en proces, der kaldes kapacitet, der finder sted i den kvindelige kønsorgan, afslutter sædceller deres modning.

Referencer

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., & Cheng, CY (2017). Human spermatogenese og dens regulering. Samtidig endokrinologi, 49–72.
3. Clermont, Y. (1970). Dynamics of Human Spermatogenesis. I The Human Testis (s. 47–61).
4. Dadoune, JP (1995). De menneskelige sædcellernes nukleare status. Micron. Elsevier.
5. Gartner, LP, & Hiatt, JL (2006). Farvebog til histologi e-bog. Elsevier Sundhedsvidenskab.
6. Griswold, MD (2015). Spermatogenese: Forpligtelsen til Meiosis. Fysiologiske anmeldelser, 96, 1–17.
7. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biologi (5. udg.). Philadelphia, Pennsylvania: Saunders College Publishing.