Spermatogenese stadia en hun kenmerken

de spermatogenese Het is een proces dat bestaat uit de vorming van sperma uit de geslachtscellen (spermatogoniums). Komt voor bij mannelijke individuen van eukaryote organismen met seksuele voortplanting.

Om dit proces efficiënt uit te voeren, heeft het specifieke omstandigheden nodig, waaronder: een correcte chromosomale deling met precieze genexpressies en een adequaat hormonaal medium, om een ​​hoog aantal functionele cellen te produceren.

De transformatie van spermatogonia in volwassen gameten vindt plaats tijdens seksuele rijping in organismen. Dit proces wordt veroorzaakt door de accumulatie van bepaalde hormonen zoals hypofyse-gonadotrofinen, zoals HCG (humaan choriongonadotrofine), dat betrokken is bij de productie van testosteron..

index

• 1 Wat is spermatogenese?
  • 1.1 Genetische elementen betrokken
• 2 fasen en hun kenmerken
  • 2.1 1. Spermatogonische fase
  • 2.2 2. Spermatocytische fase
  • 2.3 3. Spermiogene fase
• 3 Hormoonregulatie
  • 3.1 Bevruchting
• 4 Kenmerken van sperma
• 5 Verschillen tussen spermatogenese en oogenese
• 6 Referenties

Wat is spermatogenese?

Spermatogenese bestaat uit de vorming van mannelijke gameten: sperma.

De productie van deze geslachtscellen begint in de tubuli seminiferi, gelegen in de testikels. Deze tubuli nemen ongeveer 85% van het totale volume van de geslachtsklieren in en daarin bevinden zich de onrijpe kiemcellen of spermatogoni die continu worden gedeeld door mitose.

Sommige van deze spermatogonia stoppen met reproduceren en worden primaire spermatocyten, die het proces van meiose beginnen om elk een paar secundaire spermatocyten te produceren met hun volledige chromosoomlading.

De laatste completeren de tweede fase van de meiose en geven uiteindelijk aanleiding tot vier spermatiden met de helft van de chromosoombelasting (haploïde).

Later ondergaan ze morfologische veranderingen, genererend sperma, die gericht zijn op de bijbal gelegen in het scrotum naast de testikels. In dit kanaal vindt de rijping plaats van de gameten die klaar zijn om de genen van het individu over te brengen.

Het proces van spermatogenese hangt af van hormonale en genetische regulatie. Dit proces is afhankelijk van testosteron, dus in de tubuli seminiferi zijn gespecialiseerde cellen (Leydig-cellen) bij de productie van dit hormoon.

Genetische elementen betrokken

Enkele belangrijke genen in de spermatogenese SF-1 gen, die werkt op de differentiatie van Leydig-cellen en SRY gen, dat differentiatie van Sertoli cellen en de vorming van testiculaire koorden medieert. Andere genen zijn betrokken bij de regulatie van dit proces: RBMY, DBY, USP9Y en DAZ.

De laatste is te vinden op het Y-chromosoom en werkt in op de codering van RNA-bindende eiwitten en de afwezigheid ervan is gekoppeld aan onvruchtbaarheid bij sommige individuen..

Stadia en hun kenmerken

De primitieve kiemcellen (gonocyten) worden gevormd in de dooierzak en verplaatsen zich naar de genitale top, die zich tussen de Sertoli-cellen splitst en aldus de tubuli seminiferi vormt. Gonocyten worden binnenin gevonden, van waaruit ze naar het basismembraan migreren om aanleiding te geven tot spermatogoniums.

De proliferatie van primordiale kiemcellen en de vorming van spermatogonia komen voor tijdens de embryonale ontwikkeling van het individu. Kort na de geboorte stopt het proces van mitotische deling van deze cellen.

Het proces waarbij volwassen sperma wordt geproduceerd, is verdeeld in drie fasen: spermatogonisch, spermatocytisch en spermiogeen.

1. Spermatogonische fase

Naarmate de periode van geslachtsrijpheid van individuen nadert, activeert een toename van testosteronniveaus de proliferatie van spermatogonie. Deze kiemcellen delen zich op om een ​​reeks spermatogonia te genereren die differentiëren in primaire spermatocyten.

Bij de mens worden verschillende morfologische vormen van spermatogonia onderscheiden:

Ad spermatogonios: Gelegen naast de interstitiële cellen van de tubulus seminiferous. Ze lijden aan mitotische indelingen die een paar typen advertenties genereren die zich op hun beurt nog steeds delen, of een paar van het type Ap.

Spermatogonios Ap: Ze volgen het proces van differentiatie om het sperma te genereren, achtereenvolgens onder mitose.

Spermatogonium B. Product van de mitotische deling van spermatogonia Ap. Ze presenteren een sferische kern en de eigenaardigheid van verbonden te zijn met elkaar door "cytoplasmatische bruggen".

Ze vormen een soort syncytium dat aanhoudt in de volgende stadia, scheidend in de spermadifferentiatie, wanneer de spermatozoa worden vrijgegeven in het lumen van de tubulus seminiferous.

De cytoplasmatische unie tussen deze cellen maakt een gesynchroniseerde ontwikkeling van elk paar spermatogonia mogelijk en dat elke persoon de volledige genetische informatie verkrijgt die nodig is voor zijn functioneren, want zelfs na meiose blijven deze cellen zich ontwikkelen.

2. Spermatocytische fase

In deze fase worden B spermatogonia mitotisch verdeeld, vormen spermatocyten I (primair) hun chromosomen dupliceren, zodat elke cel twee sets chromosomen, dragende dubbele gebruikelijke hoeveelheid genetische informatie.

Vervolgens worden meiotische indelingen van deze spermatocyten uitgevoerd, zodat het genetische materiaal daarin reducties ondergaat totdat ze het haploïde karakter bereiken..

Mitose I

In de eerste meiotische divisie worden de chromosomen gecondenseerd in de profase en in het geval van mensen worden 44 autosomen en twee chromosomen (een X en een Y), elk met een set chromatiden, gecondenseerd..

De homologe chromosomen worden aan elkaar gekoppeld tijdens het uitlijnen op de equatoriale plaat van de metafase. Deze arrangementen worden tetrads genoemd omdat ze twee paren chromatiden bevatten.

De tetrads wisselen genetisch materiaal uit (crossing-over) door de chromatiden te herschikken in een structuur die het synaptonemische complex wordt genoemd.

In dit proces vindt genetische diversificatie plaats wanneer de informatie wordt uitgewisseld tussen de homologe chromosomen die worden geërfd van de vader en de moeder, waarbij ervoor wordt gezorgd dat alle spermatiden die uit de spermatocyten worden geproduceerd, verschillend zijn.

Aan het einde van de oversteek scheiden de chromosomen zich naar de tegenovergestelde polen van de meiose spil en "lost" de structuur van de tetrads op, waarbij de gerecombineerde chromatiden van elk chromosoom bij elkaar blijven..

Een andere manier om de genetische diversiteit ten opzichte van de ouders te garanderen, is door de willekeurige verdeling van de chromosomen afgeleid van de vader en de moeder naar de polen van de spil. Aan het einde van deze meiotische deling worden spermatocyten II (secundair) geproduceerd.

Meiose II

De secundaire spermatocyten beginnen het proces van de tweede meiose onmiddellijk nadat ze zijn gevormd, zonder nieuw DNA te synthetiseren. Als gevolg hiervan heeft elke spermatocyt de helft van de chromosoomlading en heeft elk chromosoom een ​​paar zusterchromatiden met gedupliceerd DNA.

In de metafase worden de chromosomen verdeeld en uitgelijnd op de equatoriale plaat, en scheiden de chromatiden zich naar de tegenovergestelde zijden van de meiotische spil..

Na het opnieuw samenstellen van kernmembranen worden haploïde spermatiden verkregen met de helft van de chromosomen (23 bij mensen), een chromatide en een kopie van genetische informatie (DNA).

3. Spermiogene fase

Spermiogenese is de laatste fase van het spermatogenese proces en er zijn geen celdelingen, maar morfologische en metabole veranderingen die celdifferentiatie toelaten om haploïde sperma te laten rijpen.

Er vinden celveranderingen plaats terwijl spermatiden aan het plasmamembraan van Sertoli-cellen zijn gehecht en kunnen in vier fasen worden beschreven:

Golgi-fase

Het is het proces waarbij het Golgi-apparaat het acrosoom veroorzaakt door de accumulatie van proacrosomale granules of PAS (Peryodic acid-Schiff reactive) in Golgi-complexen.

Deze korrels openen zich in een acrosoomvesikel dat zich naast de kern bevindt en hun positie bepaalt het anterieure gedeelte van het spermatozoön.

Centriolen naar het achterste gedeelte van de spermatide loodrecht uitgelijnd met de plasmamembraan en produceert wambuizen axonemale microtubuli geïntegreerd in de basis flagellum van de zaadcel.

Cap-fase

De acrosoomvesikel groeit en strekt zich uit over het voorste deel van de kern en vormt de acrosoom- of acrosoomkap. In deze fase is de nucleaire inhoud gecondenseerd en het deel van de kern dat onder het acrosoom ligt, verdikt en verliest zijn poriën.

Acrosoomfase

De kern verlengt gaan rond tot elliptisch en flagellum is georiënteerd zodat zijn voorste einde vast aan Sertoli cellen die naar de basale lamina van de testes, waarbij de formatie uitstrekt flagellum.

Het cytoplasma is posterieur verplaatst van de cel en cytoplasmatische microtubuli accumuleren in een cilindrische huls (manchette) die vanaf de acrosomale kap naar het achtergedeelte van het spermatide.

Na ontwikkelen van de flagellum, centrioles terug te gaan naar de kern, die vastzit aan een groef in het achterste gedeelte daarvan, van waaruit negen grove vezels axonemale microtubuli bereiken; op deze manier zijn de kern en het flagellum verbonden. Deze structuur staat bekend als het nekgebied.

De mitochondriën bewegen naar het achterste gebied van de nek, omringen de dikke vezels en zijn gerangschikt in een strakke spiraalvormige huls die het tussenliggende gebied van de staart van het sperma vormt. Het cytoplasma beweegt om het reeds gevormde flagellum te bedekken en de "manchette" lost op.

Rijping fase

Overtollig cytoplasma wordt gefagocyteerd door Sertoli-cellen, waardoor het restlichaam wordt gevormd. De cytoplasmatische brug die zich in de spermatogonia B vormde, blijft in de resterende lichamen, dus de spermatiden zijn gescheiden.

Tenslotte spermatiden van Sertoli cellen vrijkomen, vrijmaken gezien de seminiferous vanwaar ze worden getransporteerd door de rechte buizen, testis en epididymis efferente kanalen.

Hormoonregulatie

Spermatogenese is een proces fijn gereguleerd door hormonen, vooral testosteron. Bij mensen alle bewerkingen geactiveerd seksuele rijping, door het vrijgeven van de hypothalamus GnRH hormoon dat de productie en accumulatie van hypofyse gonodotropinas (LH, FSH en HCG) activeert.

Sertoli cellen synthetiseren testosteron-bindende eiwitten (ABP) van FSH stimulatie met testosteron afgegeven door de Leydig cellen (gestimuleerd door LH), zorgen voor een hoge concentratie van het hormoon in de testes.

In de Sertoli-cellen wordt ook oestradiol gesynthetiseerd, dat tussenkomt in de regulatie van de activiteit van Leydig-cellen..

bevruchting

De epididymis is verbonden met de zaadleider die in de urethra eindigt, waardoor uiteindelijk het sperma kan verlaten, wat later op zoek gaat naar een ei om te bevruchten, waarmee de cyclus van seksuele voortplanting wordt voltooid.

Eenmaal vrijgelaten, kan het sperma binnen een paar minuten of uren sterven, en een vrouwelijke game vinden voordat dit gebeurt.

Bij de mens worden ongeveer 300 miljoen sperma vrijgegeven in elk ejaculaat tijdens de geslachtsgemeenschap, maar slechts ongeveer 200 overleven totdat ze de regio bereiken waar ze kunnen paren.

Het sperma moet een proces van training ondergaan in het vrouwelijke voortplantingsstelsel, waar ze een grotere beweeglijkheid van het flagellum verkrijgen en de cel voorbereiden op de reactie van het acrosoom. Deze eigenschappen zijn nodig om de eitjes te bevruchten.

Sperm training

Onder de veranderingen die sperma markeren biochemische en functionele veranderingen, zoals de hyperpolarisatie van het plasmamembraan, verhoogde cytosolische pH, veranderingen in lipiden en eiwitten, en activering van membraanreceptoren zodat ze door de zona pellucida te herkennen om dit te sluiten.

Deze regio werkt als een chemische barrière om kruising tussen soorten te voorkomen, omdat het niet herkennen van specifieke receptoren geen bemesting uitvoert.

De eitjes hebben een laag korrelige cellen en zijn omgeven door hoge concentraties hyaluronzuur die een extracellulaire matrix vormen. Om deze laag cellen te penetreren, bezitten sperma hyaluronidase-enzymen.

Bij contact met de zona pellucida wordt acrosome teweeggebracht, waarbij het gehalte van de acrosomale kap vrijkomt (zoals hydrolytische enzymen), die helpen het sperma om de regio te steken en zich bij de plasmamembraan van de eicel, vrijgeven daarbinnen zijn cytoplasmatische inhoud, organellen en kern.

Corticale reactie

Bij sommige organismen treedt een depolarisatie van het plasmamembraan van de eicel op wanneer het in contact komt met een sperma, waardoor wordt voorkomen dat meer dan één het bevrucht..

Een ander mechanisme om polyspermy corticale reactie te voorkomen is wanneer enzymen die de structuur van de zona pellucida glycoproteïne ZP3 remmende en activerende ZP2 veranderen, waardoor dit gebied ondoordringbaar tot overige spermatozoa vrijgegeven.

Kenmerken van sperma

Mannelijke gameten hebben kenmerken die hen heel anders maken dan de vrouwelijke gameten en zeer aangepast om de genen van het individu door te geven aan de volgende generaties.

In tegenstelling tot de eitjes, zijn spermacellen de kleinste cellen in het lichaam en hebben ze een flagellum die hen in staat stelt om te bewegen om de vrouwelijke gamete (die niet zo'n beweeglijkheid heeft) te bereiken om het te bevruchten. Dit flagellum bestaat uit een hals, een tussengebied, het hoofdgebied en het eindgebied.

In de nek zitten de centriolen, en in het tussengebied zitten de mitochondria, die verantwoordelijk zijn voor het leveren van de energie die nodig is voor hun mobiliteit.

Over het algemeen is de productie van sperma erg hoog, omdat ze erg competitief zijn, omdat slechts ongeveer 25% een vrouwelijke gameet zal bevruchten.

Verschillen tussen spermatogenese en oogenese

Spermatogenese heeft kenmerken die het onderscheiden van oogenese:

-De cellen veroorzaken continu een meiose van de seksuele rijping van het individu, waarbij elke cel vier volwassen gameten produceert in plaats van één.

-Sperma volgroeid na een complex proces dat begint na de meiose.

-Voor de productie van een sperma komen tweemaal zoveel celdelingen voor als bij de vorming van een ei.

referenties

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K., & Walter, P. (2008).Moleculaire biologie van de cel. Garland Science, Taylor and Francis Group.
2. Creighton, T. E. (1999). Encyclopedia of Molecular biology. John Wiley and Sons, Inc.
3. Hill, R.W., Wyse, G.A., & Anderson, M. (2012). Dierfysiologie. Sinauer Associates, Inc. Publishers.
4. Kliman, R. M. (2016). Encyclopedia of Evolutionary Biology. Academische pers.
5. Marina, S. (2003) Stimuleert de kennis van spermatogenese, klinische implicaties. Iberoamerican Fertility Magazine. 20(4), 213-225.
6. Ross, M. H., Pawlina, W. (2006). histologie. Editorial Panamericana Medical.