ขั้นตอนการสืบพันธุ์และคุณสมบัติของพวกเขา

สร้างอสุจิ มันเป็นกระบวนการที่ประกอบไปด้วยการก่อตัวของสเปิร์มจากเซลล์สืบพันธุ์ (spermatogoniums) เกิดขึ้นในบุคคลชายของสิ่งมีชีวิตยูคาริโอติกที่มีการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ.

สำหรับกระบวนการนี้ที่จะดำเนินการอย่างมีประสิทธิภาพจำเป็นต้องมีเงื่อนไขเฉพาะในหมู่พวกเขานั่นคือการแบ่งโครโมโซมที่ถูกต้องด้วยการแสดงออกของยีนที่แม่นยำและสื่อฮอร์โมนที่เพียงพอเพื่อผลิตเซลล์ที่ทำหน้าที่ได้จำนวนมาก.

การเปลี่ยนแปลงของ spermatogonia เป็น gametes ผู้ใหญ่เกิดขึ้นในระหว่างการเจริญเติบโตทางเพศในสิ่งมีชีวิต กระบวนการนี้เกิดขึ้นจากการสะสมของฮอร์โมนบางอย่างเช่นต่อมใต้สมอง gonadotropins เช่น HCG (chorionic gonadotropin มนุษย์) ซึ่งมีส่วนเกี่ยวข้องในการผลิตฮอร์โมนเพศชาย.

ดัชนี

• 1 การสร้างอสุจิคืออะไร?
  • 1.1 องค์ประกอบทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้อง
• 2 ขั้นตอนและลักษณะของพวกเขา
  • 2.1 1. เฟส Spermatogonic
  • 2.2 2. เฟส Spermatocytic
  • 2.3 3. ระยะอสุจิ
• 3 การควบคุมฮอร์โมน
  • 3.1 การปฏิสนธิ
• 4 ลักษณะของตัวอสุจิ
• 5 ความแตกต่างระหว่างการสร้างสเปิร์มและการสืบพันธุ์
• 6 อ้างอิง

การสร้างอสุจิคืออะไร?

Spermatogenesis ประกอบด้วยการก่อตัวของ gametes เพศชาย: สเปิร์ม.

การผลิตเซลล์เพศเหล่านี้เริ่มต้นในหลอด seminiferous tubules ซึ่งตั้งอยู่ในอัณฑะ tubules เหล่านี้ครอบครองประมาณ 85% ของปริมาณทั้งหมดของอวัยวะสืบพันธุ์และในพวกเขาเป็นเซลล์สืบพันธุ์ที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะหรือ spermogoni ที่แบ่งอย่างต่อเนื่องโดย mitosis.

บางส่วนของอสุจิเหล่านี้หยุดทำซ้ำและกลายเป็นสเปิร์มเซลล์หลักซึ่งเริ่มต้นกระบวนการของไมโอซิสในการผลิตคู่ของอสุจิที่สองด้วยค่าโครโมโซมที่สมบูรณ์.

หลังเสร็จสิ้นขั้นตอนที่สองของไมโอซิสในที่สุดก็เพิ่มขึ้นถึงสี่สเปิร์มที่มีครึ่งหนึ่งของโครโมโซมโหลด (เดี่ยว).

หลังจากนั้นพวกเขาได้รับการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาสร้างสเปิร์มซึ่งจะถูกนำไปยังหลอดน้ำอสุจิตั้งอยู่ในถุงอัณฑะถัดจากอัณฑะ ในท่อนี้การเจริญเติบโตของ gametes ที่พร้อมที่จะส่งยีนของแต่ละบุคคลเกิดขึ้น.

กระบวนการสร้างอสุจิขึ้นอยู่กับการควบคุมของฮอร์โมนและพันธุกรรม กระบวนการนี้ขึ้นอยู่กับฮอร์โมนเทสโทสเตอโรนดังนั้นในเซมินิบัสทูบูลคือเซลล์พิเศษ (เซลล์ Leydig) ในการผลิตฮอร์โมนนี้.

องค์ประกอบทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้อง

ยีนที่สำคัญในการสร้างอสุจิคือยีน SF-1 ซึ่งทำหน้าที่ในการสร้างความแตกต่างของเซลล์ Leydig และยีน SRY ซึ่งมีส่วนช่วยในการสร้างความแตกต่างของเซลล์ Sertoli และการก่อตัวของลูกอัณฑะ ยีนอื่น ๆ มีส่วนร่วมในการควบคุมกระบวนการนี้: RBMY, DBY, USP9Y และ DAZ.

หลังถูกพบในโครโมโซม Y มันทำหน้าที่เกี่ยวกับการเข้ารหัสของโปรตีนที่จับกับ RNA และการขาดมันจะเชื่อมโยงกับภาวะมีบุตรยากในบางคน.

ขั้นตอนและลักษณะของพวกเขา

เซลล์สืบพันธุ์ดั้งเดิม (gonocytes) ถูกสร้างขึ้นในถุงไข่แดงและย้ายไปที่ยอดอวัยวะเพศแบ่งระหว่างเซลล์ Sertoli จึงก่อ tubules seminiferous พบว่ามีไซโนไซด์อยู่ด้านในจากที่พวกมันย้ายไปยังเมมเบรนชั้นใต้ดินเพื่อก่อให้เกิดสเปิร์มโมโกเนียม.

การเพิ่มจำนวนของเซลล์สืบพันธุ์ในระยะแรกและการก่อตัวของอสุจิเกิดขึ้นในระหว่างการพัฒนาของตัวอ่อนของแต่ละบุคคล ไม่นานหลังคลอดกระบวนการแบ่งทิคติคของเซลล์เหล่านี้จะหยุดลง.

กระบวนการในการผลิตอสุจิที่เป็นผู้ใหญ่จะแบ่งออกเป็นสามขั้นตอน: spermatogonic, spermatocytic และ spermiogenic.

1. เฟส Spermatogonic

เมื่อครบกำหนดอายุทางเพศของบุคคลใกล้เข้ามาการเพิ่มระดับฮอร์โมนเทสโทสเตอโรนจะทำให้เกิดการแพร่กระจายของอสุจิ เซลล์สืบพันธุ์เหล่านี้แบ่งเพื่อสร้างชุดของ spermatogonia ที่แยกความแตกต่างเป็น spermatocytes หลัก.

ในมนุษย์มีสัณฐานวิทยาหลายชนิดของ spermatogonia:

โฆษณา spermatogonios: ตั้งอยู่ติดกับเซลล์คั่นระหว่างเซลล์ของหลอด seminiferous พวกเขาประสบแผนกทิคส์ที่สร้างคู่ของโฆษณาประเภทที่ในทางกลับกันยังคงแบ่งหรือคู่ของประเภท Ap.

Spermatogonios Ap: พวกเขาปฏิบัติตามกระบวนการสร้างความแตกต่างเพื่อสร้างสเปิร์มโดยแบ่งต่อเนื่องโดย mitosis.

Spermatogonium B. ผลิตภัณฑ์ของ mitotic แผนก spermatogonia Ap. พวกเขานำเสนอ spheroidal nucleus และ peculiarity ของการเชื่อมต่อซึ่งกันและกันโดย "สะพาน cytoplasmic".

พวกมันก่อตัวเป็น syncytium ที่ยังคงมีอยู่ในระยะต่อมาโดยแยกในการแยกตัวอสุจิเมื่ออสุจิถูกปล่อยออกมาในรูของหลอด seminiferous.

การรวมกันของไซโตพลาสซึมระหว่างเซลล์เหล่านี้ช่วยให้การพัฒนาของคู่อสุจิของอสุจิและแต่ละคู่ได้รับข้อมูลทางพันธุกรรมที่จำเป็นสำหรับการทำงานของมันตั้งแต่แม้หลังจากไมโอซิส.

2. เฟส Spermatocytic

ในระยะนี้ spermatogonia B ถูกแบ่งmitóticamenteสร้าง espermatocitos I (ปฐมภูมิ) ที่ทำซ้ำโครโมโซมเหตุผลว่าทำไมแต่ละเซลล์ใช้สองเกม chromosomic ถือสองเท่าของจำนวนข้อมูลทางพันธุกรรมตามปกติ.

ต่อจากนั้นมีการแบ่งเซลล์อสุจิออกมาเพื่อให้สารพันธุกรรมในเซลล์เหล่านั้นผ่านการลดจำนวนจนกว่าจะถึงตัวละครเดี่ยว.

Mitosis I

ในแผนก meiotic แรกโครโมโซมจะถูกควบแน่นในการทำนายและในกรณีของมนุษย์ 44 autosomes และสอง chromosomes (X และ Y) แต่ละที่มีชุดของ chromatids จะควบแน่น.

โครโมโซมที่คล้ายคลึงกันนั้นถูกเชื่อมต่อเข้าด้วยกันในขณะที่อยู่บนแผ่นเส้นศูนย์สูตรของเมตาเฟส การจัดเรียงเหล่านี้เรียกว่า tetrads เนื่องจากมันมี chromatids สองคู่.

tetrads แลกเปลี่ยนสารพันธุกรรม (ข้ามไป) โดยการจัดเรียง chromatids ในโครงสร้างที่เรียกว่า synaptonemic complex.

ในกระบวนการนี้ความหลากหลายทางพันธุกรรมเกิดขึ้นเมื่อมีการแลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างโครโมโซมที่คล้ายคลึงกันซึ่งสืบทอดมาจากพ่อและแม่เพื่อให้มั่นใจว่าสเปิร์มทั้งหมดที่ผลิตจากสเปิร์มเซลล์ต่างกัน.

ในตอนท้ายของการข้าม - แยกโครโมโซมย้ายไปที่ขั้วตรงข้ามของแกน meiotic, "ละลาย" โครงสร้างของ tetrads, chromatids recombined ของแต่ละโครโมโซมที่เหลืออยู่ด้วยกัน.

อีกวิธีหนึ่งที่จะรับประกันความหลากหลายทางพันธุกรรมด้วยความเคารพต่อผู้ปกครองก็คือการกระจายโครโมโซมแบบสุ่มที่มาจากพ่อและแม่สู่แกนหมุนของแกนหมุน ในตอนท้ายของการแบ่ง meiotic นี้ spermatocytes II (รอง) มีการผลิต.

ไมโอซิส II

สเปิร์มเซลล์ที่สองเริ่มต้นกระบวนการของไมโอซิสที่สองทันทีหลังจากที่พวกเขาเกิดขึ้นโดยไม่ต้องสังเคราะห์ DNA ใหม่ ด้วยเหตุนี้สเปิร์มแต่ละเซลล์จึงมีประจุโครโมโซมครึ่งหนึ่งและโครโมโซมแต่ละอันมีโครโมโซมคู่หนึ่งคู่ที่มี DNA ซ้ำ.

ใน metaphase โครโมโซมจะถูกกระจายและจัดตำแหน่งบนจานเส้นศูนย์สูตรและ Chromatids แยกการย้ายไปยังด้านตรงข้ามของแกน meiotic.

หลังจาก recomposing พังผืดนิวเคลียร์สเปิร์มของ haploid จะได้รับครึ่งหนึ่งของโครโมโซม (23 ในมนุษย์), chromatid และสำเนาของข้อมูลทางพันธุกรรม (DNA).

3. เฟส Spermiogenic

Spermiogenesis เป็นระยะสุดท้ายของกระบวนการการสร้างอสุจิและไม่มีการแบ่งตัวของเซลล์ แต่การเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาและการเผาผลาญที่ช่วยให้การแยกเซลล์เป็นอสุจิที่โตเต็มที่.

การเปลี่ยนแปลงของเซลล์เกิดขึ้นในขณะที่สเปิร์มติดกับพลาสมาเมมเบรนของเซลล์ Sertoli และสามารถอธิบายได้ในสี่ขั้นตอน:

ระยะ Golgi

เป็นกระบวนการที่อุปกรณ์ Golgi ก่อให้เกิด acrosome โดยการสะสมของ proacrosomal granules หรือ PAS (Peryodic acid-Schiff reactive) ในคอมเพล็กซ์ Golgi.

แกรนูลเหล่านี้เปิดเข้าไปในตุ่มเล็ก ๆ ที่อยู่ถัดจากนิวเคลียสและตำแหน่งของมันจะกำหนดส่วนหน้าของอสุจิ.

centrioles เคลื่อนไปทางส่วนหลังของอสุจิซึ่งตั้งฉากกับพลาสมาเมมเบรนและสร้าง doublets ที่รวม microtubules ของ axoneme ที่ฐานของ flag sperm.

ระยะแคป

ตุ่มพองจะเติบโตและขยายไปยังส่วนหน้าของนิวเคลียสซึ่งก่อให้เกิดฝาครอบ acrosome หรือ acrosome ในระยะนี้มีการรวมตัวของนิวเคลียร์และส่วนหนึ่งของนิวเคลียสที่อยู่ด้านล่างของ acrosome ข้นทำให้สูญเสียรูขุมขน.

ระยะที่เป็นกรด

นิวเคลียสมีความยาวตั้งแต่กลมถึงวงรีและแฟลเจลลัมนั้นถูกมุ่งเน้นไปที่ส่วนท้ายของเซลล์ยึดติดกับเซลล์ Sertoli ที่ชี้ไปที่แผ่นฐานของหลอดเซมินิไซรัส.

ไซโตพลาสซึมเคลื่อนที่ไปในทิศทางด้านหลังของเซลล์และไมโครโตพลาสซึมขนาดเล็กที่สะสมอยู่ในฝักทรงกระบอก (manchette) ที่เปลี่ยนจากฝาอะเซโรมามัลไปยังส่วนหลังของอสุจิ.

หลังจากการพัฒนาของแฟลเจลลัมแล้ว centrioles จะย้ายกลับไปยังนิวเคลียสยึดติดกับร่องในส่วนหลังของนิวเคลียส ด้วยวิธีนี้นิวเคลียสและแฟลเจลลัมเชื่อมต่อกัน โครงสร้างนี้เรียกว่าบริเวณคอ.

ไมโตคอนเดรียเคลื่อนไปยังบริเวณด้านหลังของลำคอโดยรอบเส้นใยหนาและถูกจัดเรียงในปลอกเกลียวที่แน่นซึ่งก่อให้เกิดบริเวณกลางของหางของสเปิร์ม โปรโตปลาสซึมของเซลล์เคลื่อนตัวเพื่อปกปิดแฟลเจลลัมที่เกิดขึ้นแล้วและ "แมนเชตต์" สลายไป.

ระยะการเจริญเติบโต

พลาสซึมของไซโตพลาสซึมส่วนเกินนั้นถูกทำลายโดยเซลล์ Sertoli ก่อให้เกิดสิ่งตกค้างในร่างกาย สะพาน cytoplasmic ที่เกิดขึ้นใน spermatogonia B ยังคงอยู่ในร่างกายที่เหลือดังนั้นสเปิร์มจะถูกแยกออก.

ในที่สุดอสุจิจะถูกปล่อยออกมาจากเซลล์ Sertoli ปลดปล่อยตัวเองในรูของหลอด seminiferous จากที่พวกเขาจะถูกส่งผ่านท่อตรง, rete อัณฑะและช่องทางออกไปยังหลอดน้ำอสุจิ.

การควบคุมฮอร์โมน

Spermatogenesis เป็นกระบวนการที่ควบคุมอย่างเข้มงวดโดยฮอร์โมนส่วนใหญ่ฮอร์โมนเพศชาย ในมนุษย์กระบวนการที่สมบูรณ์จะถูกเรียกใช้ในการเจริญเติบโตทางเพศโดยการเปิดตัวในมลรัฐของฮอร์โมน GnRH ที่เปิดใช้งานการผลิตและการสะสมของ gonadotropins ต่อมใต้สมอง (LH, FSH และ HCG).

เซลล์ Sertoli สังเคราะห์โปรตีนการขนส่งเทสโทสเตอโรน (PBL) โดยการกระตุ้นของ FSH และร่วมกับฮอร์โมนเทสโทสเตอโรนที่ปล่อยจากเซลล์ Leydig (กระตุ้นโดย LH) ทำให้มั่นใจว่ามีความเข้มข้นสูงของฮอร์โมนดังกล่าวใน tubules seminiferous.

ในเซลล์ Sertoli, estradiol ยังถูกสังเคราะห์, ซึ่งแทรกแซงในการควบคุมกิจกรรมของเซลล์ Leydig.

การผสมพันธุ์

ท่อน้ำอสุจิที่เชื่อมต่อกับ vas deferens ที่สิ้นสุดในท่อปัสสาวะในที่สุดก็อนุญาตให้สเปิร์มที่จะออกซึ่งต่อมามองหาไข่ที่จะผสมพันธุ์เสร็จสิ้นวงจรการสืบพันธุ์ทางเพศ.

เมื่อปล่อยออกมาอสุจิสามารถตายได้ในเวลาไม่กี่นาทีหรือหลายชั่วโมงเพื่อค้นหาเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิงก่อนที่สิ่งนี้จะเกิดขึ้น.

ในมนุษย์มีการปล่อยอสุจิประมาณ 300 ล้านตัวในแต่ละครั้งที่มีเพศสัมพันธ์ แต่มีเพียง 200 ตัวเท่านั้นที่รอดชีวิตจนกว่าพวกเขาจะไปถึงบริเวณที่พวกเขาสามารถผสมพันธุ์.

สเปิร์มจะต้องผ่านกระบวนการฝึกอบรมในระบบสืบพันธุ์เพศหญิงซึ่งพวกมันได้รับการเคลื่อนไหวที่มากขึ้นของแฟลเจลลัมและเตรียมเซลล์สำหรับปฏิกิริยาของอะโคโรโซม ลักษณะเหล่านี้จำเป็นต่อการปฏิสนธิในไข่.

การฝึกอบรมอสุจิ

การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในปัจจุบันของตัวอสุจิคือการดัดแปลงทางชีวเคมีและการทำงานเช่น hyperpolarization ของพลาสม่าเมมเบรน, เพิ่มค่า ph cytosolic, การเปลี่ยนแปลงของไขมันและโปรตีน, และการกระตุ้นการทำงานของตัวรับเมมเบรน เพื่อเข้าร่วมนี้.

ภูมิภาคนี้ทำหน้าที่เป็นกำแพงกั้นทางเคมีเพื่อหลีกเลี่ยงการผสมข้ามสายพันธุ์เนื่องจากไม่รับรู้เฉพาะผู้รับไม่ได้ดำเนินการปฏิสนธิ.

ไข่นั้นมีชั้นของเซลล์เม็ดเล็ก ๆ และล้อมรอบด้วยกรดไฮยาลูโรนิกที่มีความเข้มข้นสูงซึ่งก่อตัวเป็นเมทริกซ์นอกเซลล์ ในการเจาะเซลล์ชั้นนี้อสุจิมีเอนไซม์ hyaluronidase.

เมื่อสัมผัสกับ zona pellucida ปฏิกิริยาของ acrosome จะถูกกระตุ้นซึ่งเนื้อหาของหมวก acrosomal (เช่นเอนไซม์ไฮโดรไลติก) ถูกปล่อยออกมาซึ่งช่วยให้สเปิร์มข้ามภูมิภาคและเข้าร่วมพลาสมาเมมเบรนของไข่ ภายในนั้นมีเนื้อหาไซโตพลาสซึมออร์แกเนลล์และนิวเคลียส.

ปฏิกิริยาเยื่อหุ้มสมอง

ในสิ่งมีชีวิตบางชนิดการพังทลายของพลาสมาเมมเบรนของไข่นั้นเกิดขึ้นเมื่อสัมผัสกับสเปิร์มทำให้ไม่สามารถใส่ปุ๋ยมากกว่าหนึ่งตัว.

อีกกลไกหนึ่งในการป้องกัน polyspermia คือปฏิกิริยาเยื่อหุ้มสมองซึ่งเอนไซม์ถูกปล่อยออกมาซึ่งเปลี่ยนโครงสร้างของ zona pellucida ยับยั้ง glycoprotein ZP3 และเปิดใช้งาน ZP2 ทำให้บริเวณนี้ไม่สามารถต้านทานสเปิร์มอื่นได้.

ลักษณะของตัวอสุจิ

gametes เพศชายมีลักษณะที่ทำให้แตกต่างจาก gametes เพศหญิงและปรับตัวสูงเพื่อเผยแพร่ยีนของแต่ละคนสู่รุ่นต่อไป.

ตรงกันข้ามกับ ovules เซลล์อสุจิเป็นเซลล์ที่เล็กที่สุดที่มีอยู่ในร่างกายและมีแฟลเจลลัมที่ช่วยให้พวกมันเคลื่อนไหวเพื่อไปถึงเซลล์สืบพันธุ์เพศหญิง (ซึ่งไม่มีการเคลื่อนไหวเช่นนั้น) เพื่อปฏิสนธิ flagellum นี้ประกอบด้วยคอภูมิภาคระดับกลางภูมิภาคหลักและภูมิภาคเทอร์มินัล.

ที่คอคือเซนทริโอลและในระดับกลางคือไมโตคอนเดรียซึ่งรับผิดชอบในการจัดหาพลังงานที่จำเป็นสำหรับการเคลื่อนไหว.

โดยทั่วไปแล้วการผลิตสเปิร์มนั้นสูงมากการแข่งขันสูงมากในหมู่พวกเขาเนื่องจากเพียง 25% เท่านั้นที่จะผสมพันธุ์เกมเพศหญิง.

ความแตกต่างระหว่างสเปิร์มและการสืบพันธุ์

Spermatogenesis มีลักษณะที่แตกต่างจาก oogenesis:

-เซลล์ทำไมโอซิสอย่างต่อเนื่องจากการเจริญเติบโตทางเพศของแต่ละบุคคลสร้างเซลล์สืบพันธุ์สี่เซลล์แทนเซลล์หนึ่ง.

-อสุจิเป็นผู้ใหญ่หลังจากกระบวนการที่ซับซ้อนที่เริ่มต้นหลังจากไมโอซิส.

-สำหรับการผลิตอสุจินั้นมีการแบ่งเซลล์เป็นสองเท่าเช่นเดียวกับการก่อตัวของไข่.

การอ้างอิง

1. Alberts, B. , Johnson, A. , Lewis, J. , Raff, M. , Roberth, K. , & Walter, P. (2008).ชีววิทยาโมเลกุลของเซลล์. การ์แลนด์วิทยาศาสตร์กลุ่มเทย์เลอร์และฟรานซิส.
2. Creighton, T. E. (1999). สารานุกรมของอณูชีววิทยา. John Wiley and Sons, Inc.
3. Hill, R.W. , Wyse, G.A. , & Anderson, M. (2012). สรีรวิทยาสัตว์. Sinauer Associates, Inc. ผู้จัดพิมพ์.
4. Kliman, R. M. (2016). สารานุกรมชีววิทยาวิวัฒนาการ. สื่อวิชาการ.
5. Marina, S. (2003) ความก้าวหน้าในความรู้ของ Spermatogenesis ผลกระทบทางคลินิก. นิตยสารภาวะเจริญพันธุ์ Iberoamerican 20(4), 213-225.
6. Ross, M. H. , Pawlina, W. (2006). จุลกายวิภาคศาสตร์เนื้อเยื่อ. บรรณาธิการ Panamericana การแพทย์.