SPERM: FONKSIYONLAR, PARÇALAR, YAŞAM DÖNGÜSÜ, SPERMATOGENEZ - ANATOMI VE PSIKOLOJI - 2025

Sperm erkek yumurtalıklarda üretilen olgun cinsiyet hücrelerinin (gamet hücreleri). Bunlar, tamamen cinsel üreme sırasında temel bir olay olan dişi yumurtaları dölleme görevine adanmış, oldukça uzmanlaşmış hücrelerdir.

300 yıldan daha uzun bir süre önce, yalnızca merakından hareketle, kendi menisini gözlemleyen ve gözlemlediği kamçılı yapılara "animalculus" terimini kullanan Antony van Leeuwenhoek tarafından keşfedildi.

İnsan sperminin fotoğrafı (Kaynak: Wikimedia Commons aracılığıyla belirli bir yazar yok)

O zamandan beri bu hücreler, özellikle doğurganlık ve yardımcı üreme ile ilgili olanlar olmak üzere birçok araştırmanın konusu olmuştur.

Sperm, penisten (erkek üreme organı) vajinal yola (dişi üreme organı) doğru boşaldığında yüksek hızda hareket etmeleri gerektiğinden, yüksek enerji gereksinimi olan hücrelerdir.

Kullandıkları enerji esas olarak glikoz gibi karbonhidratların metabolizmasından, yani 1928'de McCarthy ve işbirlikçilerinin yaptığı deneyler sayesinde gösterilen glikoliz ve mitokondriyal oksidatif fosforilasyondan kaynaklanıyor.

Bu hücrelerin oluşumu ve salınması, testisler tarafından üretilen ve salgılanan testosteron başta olmak üzere birçok endokrin (hormonal) faktöre bağlıdır.

Sperm, (embriyonik gelişim sırasında üretilen) dişi cinsiyet hücrelerinde olanların aksine, erkeğin yetişkin yaşamı boyunca sürekli olarak üretilir.

Özellikleri

Sperm, dişi yumurtalıklarında bulunan yumurtayı döllemek ve döllemek için özel bir görevi olduğu için çok önemli hücrelerdir; bu, yeni bir bireyin oluşumu ile sona eren bir süreçtir.

Sperm ve yumurtalar haploid hücrelerdir, bu nedenle dişi ve erkek çekirdeklerin füzyonu yeni bir hücrede diploid yükü (2n) geri yükler. Bu, her hücrenin, bu süreçte bir insanın kromozom yükünün yarısına katkıda bulunduğunu gösterir.

İnsan sperminin diyagramı. Kaynak: Basitleştirilmiş spermatozoon diagram.svg: Mariana Ruiz türev çalışması: Miguelferig

İnsanlarda sperm, dölün cinsiyetini belirlemekten sorumlu hücrelerdir, çünkü yumurtanın bir X cinsiyet kromozomu vardır, ancak her sperm bir X kromozomuna veya bir Y kromozomuna sahip olabilir.

Bir yumurtayı döllemeye çalışan sperm

Yumurtayı başarıyla dölleyen ve dölleyen sperm, X kromozomuna sahip olduğunda oluşacak bebek XX yani genetik olarak dişi olacaktır. Öte yandan, yumurta ile kaynaşan sperm bir Y kromozomuna sahip olduğunda, bebek XY, ​​yani genetik olarak erkek olacaktır.

Sperm parçaları (yapı)

Sperm, küçük kamçılı hücrelerdir (uzunluk olarak 70 mikrondan az). Her bir sperm, her ikisi de aynı plazma zarı ile çevrelenmiş, baş ve kuyruk olarak bilinen iki iyi tanımlanmış bölgeden oluşur.

Başta dişi yumurtayı döllemeye hizmet edecek çekirdek, kuyruk ise hareket etmelerine izin veren ve uzunluklarının önemli bir bölümünü temsil eden hareket organelidir.

- kafa

Spermin başı düzleştirilmiştir ve çapı yaklaşık 5 mikrondur. İçinde, kapladığı hacmi en aza indiren, taşınmasını, transkripsiyonunu ve susturulmasını kolaylaştıran çok sıkıştırılmış hücresel DNA vardır.

Sperm çekirdeğinde 23 haploid kromozom vardır (tek bir kopya halinde). Bu kromozomlar, protaminler olarak bilinen proteinler ve bazı sperm histonları ile dolu olmaları bakımından somatik hücrelerin (vücuttaki cinsiyet hücreleri olmayan hücreler) kromozomlarından farklıdır.

Protaminler, negatif yüklü DNA ile etkileşimlerini kolaylaştıran, bol pozitif yüklü proteinlerdir.

İnsan sperminin yandan ve önden görünüşü (Kaynak: LadyofHats, Wikimedia Commons)

Çekirdeğe ek olarak, spermin başında, çekirdeğin ön bölgesini kısmen çevreleyen ve seks hücresinin plazma zarı ile temas halinde olan akrozomal vezikül veya akrozom olarak bilinen bir salgı vezikülü vardır.

Bu vezikül, döllenme sırasında yumurtanın dış kaplamasına nüfuz etme sürecini kolaylaştıran çok sayıda enzimi barındırır. Bu enzimler arasında nöraminidaz, hiyalüronidaz, asit fosfataz, arilsülfataz ve tripsine benzer bir proteaz olan akrosin bulunur.

Yumurta ve sperm birbiriyle temas ettiğinde, akrozom, spermin yumurta ile kaynaşması, penetrasyonu ve füzyonu için gerekli olan “akrozom reaksiyonu” olarak bilinen bir süreç olan ekzositoz ile içeriğini serbest bırakır.

- Kuyruk

Spermin başı ve kuyruğu aynı plazma zarı ile kaplıdır. Kuyruk, boyun, orta parça, ana parça ve uç parça olarak adlandırılan dört bölgeden oluşan çok uzun bir kamçıdır.

Aksonem yani kuyruğa hareket sağlayan hücre iskelet yapısı, sperm çekirdeğinin arkasında bulunan bazal bir gövdeden ortaya çıkar. Bu bazal gövde, boynu oluşturan şeydir ve yaklaşık 5μm uzunluğundadır.

Boyun ile uç parça arasında ara parça bulunur. 5 mikron uzunluğundadır ve merkezi aksonemin etrafında bir "kılıf" şeklinde düzenlenmiş çoklu mitokondrilerin varlığı ile karakterizedir. Bu oldukça özelleşmiş mitokondriler, özünde ATP formundaki hareket için gerekli olan enerjiyi sağlar.

Ana parça 50 μm'nin biraz altında ve kuyruğun en uzun kısmıdır. Mitokondrinin daha fazla ilerlemesini önleyen bir "halka" ile başlar ve son parçada biter. Uç parçaya yaklaştıkça ana parça incelir (incelir).

Son olarak uç parçası, kuyruğun son 5 μm'sinden oluşur ve flagellumun aksonemini oluşturan mikrotübüllerde belirli bir “bozukluğun” görüldüğü bir yapıdır.

Yaşam döngüsü

Ortalama bir yetişkin erkek günde milyonlarca sperm üretir, ancak bu hücrelerin tamamen oluşması ve olgunlaşması (boşalana kadar) 2 ila 3 ay sürer.

Bir sperm hücresinin yaşam döngüsü, gametogenez veya spermatogenez ile, yani daha sonra bölünen hücre dizilerinin daha sonra farklılaşıp olgunlaşmasına neden olan bir germ veya öncü hücrenin bölünmesiyle başlar. Bu arada, kusurlu hücreler programlanmış hücre ölüm işlemlerinden geçer.

Olgunlaşan sperm, seminifer tübüllerde oluştuktan sonra, testisin epididim olarak bilinen, yaklaşık 20 fit uzunluğundaki bölgesine göç etmelidir. Bu göç birkaç gün sürer ve bu aşamada hücrelerin yeterli hareket kabiliyetine sahip olmadıkları için bir yumurtayı dölleyecek kadar olgunlaşmadıkları gösterilmiştir.

Epididimde 18 veya 24 saat geçtikten sonra, spermler mükemmel şekilde hareketlidir, ancak bu hareketlilik belirli protein faktörleri tarafından engellenir.

Epididime girdikten sonra sperm, doğurganlığını bir aydan biraz daha uzun bir süre korur, ancak bu sefer sıcaklık, diyet ve yaşam tarzı koşullarına bağlı olacaktır.

Sperm, ilişki sırasında (cinsel ilişki) boşaldığında, 4 mm / dk kadar hızlı hareket ederek tam hareket kapasitesine sahiptir. Bu hücreler dişi üreme yolunda 1 ila 2 gün yaşayabilir, ancak bu çevredeki ortamın asitliğine bağlıdır.

spermatogenezis

Sperm üretimi (spermatogenez) ilk olarak insanlarda ergenlik döneminde ortaya çıkar. Bu işlem erkek üreme sisteminin iki organı olan testislerde gerçekleşir ve cinsiyet hücrelerinin kromozom yükünün (diploid (2n) olmaktan haploid (n) olmak üzere) azalması ile ilgilidir.

Testislerde spermatogenez, epitelyumu iki ana hücre tipinden oluşan seminifer tübüller olarak bilinen kanallarda gerçekleşir: Sertoli hücreleri ve spermatojen hücreler.

Spermatojen hücreler spermatozoaya neden olurken, Sertoli hücreleri spermatojen hücreleri besler ve korur. İkincisi, farklı olgunlaşma aşamalarındaki seminifer tübüllerdedir.

Spermatogenez sürecinin şematik gösterimi (Kaynak: Miguelferig, Wikimedia Commons)

Spermatojen hücreler arasında, birincil spermatositleri, ikincil spermatositleri ve olgun spermi bölmek ve üretmekle sorumlu olan olgunlaşmamış germ hücreleri olan spermatogonia olarak bilinen hücreler bulunur .

- Spermatogonia, birincil spermatositler, ikincil spermatositler ve spermatitler

Spermatogonia seminifer tübüllerin dış kenarına doğru, aynı bazal laminanın yakınında bulunur; Bölündükçe, verdikleri hücreler nihayet olgunlaştıkları kanalların orta kısmına göç etmelerine neden olur.

Spermatocytogenesis

Spermatogonia, mitozla (eşeysiz bölünme) bölünür ve bölündüğünde daha fazla spermatogonia ve birincil spermatosit üreten diploid hücrelerdir (2n), bunlar mayoz I'e girmek için mitozla bölünmeyi durduran spermatogonyadan başka bir şey değildir.

Küçük bir spermatogonia grubu, yaşam boyunca mitozla yavaş yavaş bölünür ve daha fazla spermatogonia veya olgunlaşmaya adanmış hücrelerin mitotik üretimi için "kök hücreler" olarak işlev görür.

Spermatogonia olgunlaştığında, yani mitozla ve daha sonra mayozla bölündüklerinde, soyları sitozolik bölünmeyi tamamlamaz, bu nedenle yavru hücreler (klonlar), bir sinsityummuş gibi birbirlerine sitozolik köprülerle bağlı kalır. .

Bu sinsiyum, spermin seminifer tübüllerin lümenine salındığı sperm hücrelerinin (sperm) olgunlaşma ve göçünün son aşamalarına kadar korunur. Bu, hücre gruplarının eşzamanlı olarak üretilmesine neden olur.

- Mayoz

Birincil spermatositler, mayoz bölünerek, sekonder spermatositler oluştururlar ve bunlar, kendilerini spermatid adı verilen ve spermatogonia'nın kromozomal yükünün yarısına sahip olan başka bir hücre türüne ayırarak, tekrar mayoz bölünme (mayoz II) ile bölünürler. haploid olduklarını söylüyorlar.

- Spermatidlerin olgunlaşması veya spermiyogenez

Spermatidler olgunlaştıkça, sitozollerinin büyük bir kısmının ortadan kaldırılmasını, flagella oluşumunu ve sitozolik organellerinin dahili yeniden düzenlenmesini içeren bir dizi morfolojik değişiklik sayesinde olgun spermatozoaya farklılaşırlar.

Bu değişikliklerin bazıları, hücre çekirdeğinin yoğunlaşması, hücrenin uzaması ve mitokondrinin yeniden düzenlenmesi ile ilgilidir.

Bu hücreler daha sonra testislerdeki sapık bir tüp olan epididime göç eder, burada saklanır ve olgunlaşma sürecine devam eder. Ancak sperm olgunlaşmasını ancak kadın genital yolunda gerçekleşen ve kapasitasyon olarak bilinen bir süreçle tamamlar.

Referanslar

1. Barrett, KE, Barman, SM, Boitano, S. ve Brooks, H. (2012). Ganong's Review of Medical Physiology, (LANGE Basic Science).
2. Chen, H., Mruk, D., Xiao, X. ve Cheng, CY (2017). İnsan spermatogenezi ve düzenlenmesi. Çağdaş Endokrinoloji, 49–72.
3. Clermont, Y. (1970). İnsan Spermatogenezinin Dinamikleri. The Human Testis'te (s. 47-61).
4. Dadoune, JP (1995). İnsan sperm hücrelerinin çekirdek durumu. Mikron. Elsevier.
5. Gartner, LP ve Hiatt, JL (2006). Histoloji e-kitabının renkli ders kitabı. Elsevier Sağlık Bilimleri.
6. Griswold, MD (2015). Spermatogenez: Meiosis'e bağlılık. Fizyolojik İncelemeler, 96, 1–17.
7. Solomon, E., Berg, L. ve Martin, D. (1999). Biyoloji (5. baskı). Philadelphia, Pensilvanya: Saunders College Publishing.