SPERMATOGENEZ: AŞAMALAR VE ÖZELLIKLERI - BIYOLOJI - 2025

Spermatogenez tohum hücreleri (spermatogonium), sperm oluşum işlemidir. Cinsel üreme ile ökaryotik organizmaların erkek bireylerinde görülür.

Bu işlemin verimli bir şekilde gerçekleştirilebilmesi için, aralarında belirli koşullara ihtiyacı vardır: çok sayıda fonksiyonel hücre üretmek için, kesin gen ifadeleri ve yeterli bir hormonal ortam ile doğru bir kromozomal bölünme.

Kaynak: Anchor207

Spermatogonyanın olgun gametlere dönüşümü, organizmalarda cinsel olgunlaşma sırasında meydana gelir. Bu süreç, testosteron üretimine müdahale eden HCG (insan koryonik gonadotropin) gibi hipofiz gonadotropin tipi belirli hormonların birikmesi nedeniyle tetiklenir.

Spermatogenez nedir?

Spermatogenez, erkek gametlerin oluşumundan oluşur: sperm.

Bu cinsiyet hücrelerinin üretimi, testislerde bulunan seminifer tübüllerde başlar. Bu tübüller, gonadların toplam hacminin yaklaşık% 85'ini kaplar ve içlerinde, sürekli olarak mitozla bölünen olgunlaşmamış germ hücreleri veya spermatogonia bulunur.

Bu spermatogonyaların bazıları çoğalmayı durdurur ve her biri tam kromozomal yükleriyle bir çift sekonder spermatosit üretmek için mayoz sürecini başlatan birincil spermatositler haline gelir.

İkincisi, mayozun ikinci aşamasını tamamlar ve sonunda yarı kromozomal yüke (haploid) sahip dört spermatide yol açar.

Daha sonra morfolojik değişikliklere uğrarlar ve sperm üretirler ve bunlar testislerin yanındaki skrotumda bulunan epididime gider. Bu kanalda, bireyin genlerini iletmeye hazır olan gametlerin olgunlaşması gerçekleşir.

Spermatogenez süreci hormonal ve genetik düzenlemeye bağlıdır. Bu süreç testosterona bağlıdır, bu nedenle bu hormonun üretiminde seminifer tübüllerde özel hücreler (Leydig hücreleri) bulunur.

İlgili genetik unsurlar

Spermatogenezdeki bazı önemli genler, Leydig hücrelerinin farklılaşmasında görev alan SF-1 geni ve Sertoli hücrelerinin farklılaşması ve testis kordonlarının oluşumunda araya giren SRY genidir. Bu sürecin düzenlenmesinde diğer genler rol oynar: RBMY, DBY, USP9Y ve DAZ.

İkincisi, Y kromozomunda bulunur.RNA bağlayıcı proteinlerin kodlanmasında rol oynar ve yokluğu bazı kişilerde kısırlıkla bağlantılıdır.

Aşamalar ve özellikleri

Olgun spermli seminifer tübüller. nefron

Primordial germ hücreleri (gonositler), yumurta kesesinde oluşur ve Sertoli hücreleri arasında bölünerek genital tepeye gider, böylece seminifer tübülleri oluşturur. Gonositler, spermatogonyaya yol açmak için taban zarına doğru göç ettikleri yerde bulunur.

Primordiyal germ hücrelerinin çoğalması ve spermatogonia oluşumu, bireyin embriyonik gelişimi sırasında meydana gelir. Doğumdan kısa bir süre sonra bu hücrelerin mitotik bölünmesi durur.

Olgun spermin üretildiği süreç üç aşamaya ayrılır: spermatogon, spermatosit ve sperm.

1. Spermatogon fazı

Bireylerin cinsel olgunluk dönemi yaklaştıkça, testosteron düzeylerinin artması spermatogonia proliferasyonunu harekete geçirir. Bu germ hücreleri, birincil spermatositlere farklılaşan bir dizi spermatogonia oluşturmak için bölünür.

İnsanlarda, çeşitli morfolojik spermatogonia türleri ayırt edilir:

Spermatogonia Ad: Seminifer tübülün interstisyel hücrelerinin yanında bulunur. Bölünmeye devam eden bir Ad-tipi çifti veya bir Ap-tipi çifti oluşturan mitotik bölünmelerden muzdariptirler.

Ap spermatogonia: Bunlar, sperm üretmek için farklılaşma sürecini izler ve ardışık olarak mitoza bölünür.

Spermatogonia B. Ap spermatogonia'nın mitotik bölünmesinin ürünü.Sferoidal bir çekirdeğe sahiptirler ve birbirlerine “sitoplazmik köprülerle” bağlanma özelliğine sahiptirler.

Sperm, seminifer tübülün lümenine salınırken, sonraki aşamalarda devam eden, sperm farklılaşmasında ayrılan bir tür sinsityum oluştururlar.

Bu hücreler arasındaki sitoplazmik birlik, her bir spermatogoni çiftinin senkronize bir şekilde gelişmesine ve her birinin işleyişi için gerekli olan tam genetik bilgiyi elde etmesine izin verir, çünkü mayozdan sonra bile bu hücreler gelişmeye devam eder.

2. Spermatositik faz

Bu aşamada, B spermatogonia, mitotik olarak bölünerek kromozomlarını kopyalayan I (birincil) spermatositleri oluşturur, böylece her hücre, normal miktarda genetik bilgi taşıyan iki kromozom seti taşır.

Daha sonra, bu spermatositlerin mayotik bölünmeleri gerçekleştirilir, böylece içlerindeki genetik materyal haploid karaktere ulaşana kadar azalmaya uğrar.

Mitoz I

İlk mayotik bölünmede, kromozomlar fazda yoğunlaşır, bu da insanlar durumunda, her biri bir dizi kromatide sahip 44 otozom ve iki kromozom (bir X ve bir Y) ile sonuçlanır.

Homolog kromozomlar, metafazın ekvatoryal plakasında sıraya girerken birbirlerine çiftlenirler. Bu düzenlemeler, iki çift kromatit içerdikleri için tetradlar olarak adlandırılır.

Tetradlar, sinaptonemik kompleks adı verilen bir yapıya yeniden düzenlenen kromatitler ile genetik materyali (çapraz geçiş) değiştirirler.

Bu süreçte babadan ve anneden miras kalan homolog kromozomlar arasında bilgi alışverişi yapılarak, spermatositlerden üretilen tüm spermatidlerin farklı olması sağlanarak genetik çeşitlilik gerçekleşir.

Geçişin sonunda, kromozomlar ayrılır, mayotik milin zıt kutuplarına hareket eder, tetradların yapısını "çözer", her bir kromozomun yeniden birleşmiş kromatidleri bir arada kalır.

Ebeveynlere göre genetik çeşitliliği garanti etmenin bir başka yolu, babadan ve anneden türetilen kromozomların milin kutuplarına rastgele dağıtılmasıdır. Bu mayotik bölünmenin sonunda, II (ikincil) spermatositler üretilir.

Mayoz II

İkincil spermatositler, oluşturulduktan hemen sonra ikinci mayoz sürecine başlar ve yeni DNA sentezler. Bunun bir sonucu olarak, her bir spermatosit, kromozom yükünün yarısına sahiptir ve her kromozom, kopyalanmış DNA'ya sahip bir çift kardeş kromatide sahiptir.

Metafazda, kromozomlar ekvatoral plaka üzerinde dağıtılır ve hizalanır ve kromatitler, mayotik milin zıt taraflarına göç ederek ayrılır.

Nükleer zarların yeniden inşasından sonra, haploid spermatidler, kromozomların yarısı (insanlarda 23), bir kromatid ve genetik bilginin (DNA) bir kopyası ile elde edilir.

3. Sperm fazı

Spermiogenez, spermatogenez sürecinin son aşamasıdır ve hücre bölünmeleri meydana gelmez, ancak haploid olgun spermlere hücre farklılaşmasına izin veren morfolojik ve metabolik değişiklikler meydana gelir.

Spermatidler Sertoli hücrelerinin plazma zarına bağlanırken hücresel değişiklikler meydana gelir ve dört aşamada tanımlanabilir:

Golgi fazı

Golgi aparatının, Golgi komplekslerinde proakrozomik granüllerin veya PAS'ın (periyodik asit-Schiff'in reaktif) birikmesiyle akrozoma neden olduğu süreçtir.

Bu granüller, çekirdeğin yanında bulunan bir akrozomal veziküle yol açar ve konumu, spermin ön bölümünü belirler.

Merkezkaçlar, spermatidin arka kısmına doğru hareket eder, kendilerini plazma zarı ile dikey olarak hizalar ve sperm kamçı tabanındaki aksonemin mikrotübüllerini bütünleştirecek çiftleri oluşturur.

Sınır aşaması

Akrozomal vezikül büyür ve çekirdeğin ön kısmı üzerinde uzanır ve akrozomu veya akrozomal kapağı oluşturur. Bu aşamada çekirdek içeriği yoğunlaşır ve çekirdeğin akrozomun altında kalan kısmı kalınlaşarak gözeneklerini kaybeder.

Akrozom fazı

Çekirdek, yuvarlaktan eliptik şekle doğru uzar ve kamçı, ön ucu, içinde gelişen kamçının uzandığı seminifer tübüllerin bazal laminasına işaret eden Sertoli hücrelerine bağlanacak şekilde yönlendirilir.

Sitoplazma hücrenin arkasına hareket eder ve sitoplazmik mikrotübüller, akrozomal kapaktan spermatidin arka kısmına uzanan silindirik bir kılıf (manşet) içinde birikir.

Flagellumu geliştirdikten sonra, sentrioller, çekirdeğin arka kısmındaki bir oyuğa yapışarak çekirdeğe doğru geri hareket eder, buradan aksonemin mikrotübüllerine ulaşan dokuz kalın lif ortaya çıkar; bu şekilde çekirdek ve kamçı birbirine bağlanır. Bu yapı boyun bölgesi olarak bilinir.

Mitokondri boynun arka bölgesine doğru hareket eder, kalın lifleri sarar ve sperm kuyruğunun orta bölgesini oluşturan sıkı bir sarmal kılıf içinde düzenlenir. Sitoplazma, halihazırda oluşmuş olan kamçıyı örtecek şekilde hareket eder ve "manşet" çözülür.

Olgunlaşma aşaması

Fazla sitoplazma, kalan gövdeyi oluşturan Sertoli hücreleri tarafından fagositozlanır. B spermatogonia'da oluşan sitoplazmik köprü artık cisimlerde kalır, böylece spermatidler ayrılır.

Son olarak, spermatidler Sertoli hücrelerinden salınır ve seminifer tübülün lümenine, düz tüpler, rete testis ve efferent kanallar yoluyla epididime taşındıkları yerden salınır.

Hormonal düzenleme

Spermatogenez, başta testosteron olmak üzere hormonlar tarafından hassas bir şekilde düzenlenen bir süreçtir. İnsanlarda, tüm süreç cinsel olgunlaşmada, hipofiz gonodotropinlerinin (LH, FSH ve HCG) üretimini ve birikimini harekete geçiren GnRH hormonunun hipotalamusta salınmasıyla tetiklenir.

Sertoli hücreleri, FSH'nin uyarılmasıyla testosteron taşıyıcı proteinleri (ABP) sentezler ve Leydig hücreleri tarafından salınan testosteron (LH tarafından uyarılır) ile birlikte, seminifer tübüllerde bu hormonun yüksek konsantrasyonunu sağlarlar.

Sertoli hücrelerinde, Leydig hücre aktivitesinin düzenlenmesinde rol alan östradiol de sentezlenir.

dölleme

Epididim, üretraya akan vas deferens ile birleşir ve sonunda spermin daha sonra döllenecek yumurtayı arayarak cinsel üreme döngüsünü tamamlamasına izin verir.

Sperm serbest bırakıldıktan sonra birkaç dakika veya saat içinde ölebilir ve bu gerçekleşmeden önce dişi gametini bulmak zorunda kalır.

İnsanlarda cinsel ilişki sırasında her ejakülasyonda yaklaşık 300 milyon sperm salınır, ancak sadece 200'ü çiftleşebilecekleri bölgeye ulaşana kadar hayatta kalır.

Sperm, dişi üreme yolunda kamçıda daha fazla hareketlilik elde ettikleri ve hücreyi akrozom reaksiyonuna hazırladıkları bir eğitim sürecinden geçmelidir. Yumurtaları döllemek için bu özellikler gereklidir.

Sperm kapasitasyonu

Spermin var olduğu değişiklikler arasında plazma zarının hiperpolarizasyonu, artmış sitozolik pH, lipid ve proteinlerdeki değişiklikler ve zona pellucida tarafından tanınmalarını sağlayan zar reseptörlerinin aktivasyonu gibi biyokimyasal ve fonksiyonel modifikasyonlar öne çıkmaktadır. buna katılmak için.

Bu bölge, türler arası geçişi önlemek için kimyasal bir engel görevi görür, çünkü belirli reseptörleri tanımayarak döllenme gerçekleşmez.

Yumurtalar bir granüler hücre katmanına sahiptir ve hücre dışı bir matris oluşturan yüksek konsantrasyonlarda hyaluronik asit ile çevrilidir. Bu hücre tabakasına nüfuz etmek için sperm, hyaluronidaz enzimlerine sahiptir.

Zona pellucida ile temas ettiğinde, akrozom başlığının içeriğinin serbest bırakıldığı (hidrolitik enzimler gibi) akrozom reaksiyonu tetiklenir, bu da spermin bölgeyi geçmesine ve yumurtanın plazma zarına katılmasına yardımcı olur. içinde sitoplazmik içeriği, organelleri ve çekirdeği.

Kortikal reaksiyon

Bazı organizmalarda, ovülün plazma zarının depolarizasyonu, bir sperm ile temas ettiğinde meydana gelir ve böylece birden fazla kişinin onu döllemesini engeller.

Polispermiyi önlemenin bir başka mekanizması, zona pellucida'nın yapısını değiştiren, glikoprotein ZP3'ü inhibe eden ve ZP2'yi aktive eden enzimlerin salındığı ve bu bölgeyi diğer spermler için geçilmez hale getiren kortikal reaksiyondur.

Spermin özellikleri

Erkek gametler, onları dişi gametlerden çok farklı kılan özelliklere sahiptir ve bireyin genlerini sonraki nesillere yaymak için oldukça uyarlanmıştır.

Yumurtaların aksine, sperm vücutta bulunan en küçük hücrelerdir ve onu döllemek için dişi gamete (böyle bir hareketliliğe sahip olmayan) ulaşmak için hareket etmelerine izin veren bir kamçı sunar. Bu flagellum bir boyun, ara bölge, ana bölge ve terminal bölgeden oluşur.

Boyunda merkezler bulunur ve orta bölgede mitokondriler bulunur, bunlar hareketlilikleri için gerekli enerjiyi sağlamaktan sorumludur.

Genel olarak, sperm üretimi çok yüksektir, bunlar arasında çok rekabetçidir, çünkü sadece yaklaşık% 25'i bir dişi gametini dölleyebilecektir.

Spermatogenez ve oogenez arasındaki farklar

Spermatogenez, onu oogenezden ayıran özelliklere sahiptir:

-Hücreler, bireyin cinsel olgunlaşmasından beri sürekli olarak mayoz yapar, her hücre bir yerine dört olgun gamet üretir.

-Sperm, mayoz bölünmeden sonra başlayan karmaşık bir süreçten sonra olgunlaşır.

-Sperm üretimi için yumurta oluşumuna göre iki kat fazla hücre bölünmesi meydana gelir.

Referanslar

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberth, K., & Walter, P. (2008). Hücrenin moleküler biyolojisi. Garland Science, Taylor ve Francis Group.
2. Creighton, TE (1999). Moleküler biyoloji Ansiklopedisi. John Wiley and Sons, Inc.
3. Hill, RW, Wyse, GA ve Anderson, M. (2012). Hayvan Fizyolojisi. Sinauer Associates, Inc. Yayıncılar.
4. Kliman, RM (2016). Evrimsel Biyoloji Ansiklopedisi. Akademik Basın.
5. Marina, S. (2003) Spermatogenez bilgisindeki gelişmeler, Klinik Çıkarımlar. Ibero-American Fertility Magazine. 20 (4), 213-225.
6. Ross, MH, Pawlina, W. (2006). Histoloji. Editoryal Médica Panamericana.