СПЕРМІОГЕНЕЗ: ФАЗИ ТА ЇХ ХАРАКТЕРИСТИКА - БІОЛОГІЯ - 2025

Сперматогенезу , насіннєвий також відомий як метаморфоза, відповідає процесу перетворення сперматіда (або сперматід) в зрілих сперміях. Ця фаза настає, коли сперматиди приєднуються до клітин Сертолі.

На відміну від цього, термін сперматогенез означає виробництво гаплоїдних сперматозоїдів (23 хромосоми) з недиференційованої та диплоїдної сперматогонії (46 хромосом).

Сперматиди ссавця характеризуються округлою формою і відсутністю джгутика, що є відростком у формі батога, що сприяє руху, характерному для сперматозоїдів. Сперматиди повинні дозріти до сперматозоїдів, здатних виконувати свою функцію: дістатися до яйцеклітини та приєднатися до неї.

Тому вони повинні розвивати джгутик морфологічно реорганізуючи, набуваючи тим самим рухливість та здатність до взаємодії. Стадії сперміогенезу були описані в 1963 та 1964 роках Клермон та Геллером, завдяки візуалізації кожного із змін за допомогою легкої мікрокопії в тканинах людини.

Процес диференціації сперми, який відбувається у ссавців, включає такі етапи: побудова акросомальної везикули, утворення капюшона, обертання та конденсація ядра.

Фази

Фаза Гольджі

Гранули періодичної кислоти, реагент Шиффа, скорочено PAS, накопичуються в комплексі сперматид Гольджі.

Акросомні везикули

Гранули PAS багаті глікопротеїнами (зв'язані з вуглеводами білками) і дадуть везикулярну структуру, звану акросомальною пухиркою. Під час фази Гольджі ця везикула збільшується в розмірах.

Полярність сперми визначається положенням акросомальної везикули і ця структура буде розташована в передньому полюсі сперми.

Акросома - це структура, яка містить гідролітичні ферменти, такі як гіалуронідаза, трипсин та акросин, функцією яких є розпад клітин, що супроводжують ооцит, гідролізація компонентів матриксу, таких як гіалуронова кислота.

Цей процес відомий як реакція на акросому, і він починається з контакту між спермою і самим зовнішнім шаром яйцеклітини, що називається zona pellucida.

Центріольна міграція

Ще однією ключовою подією фази Гольджі є міграція центріолей до задньої області сперматиди і відбувається їх вирівнювання з плазматичною мембраною.

Центріол переходить до складання дев'яти периферичних мікротрубочок і двох центральних, що складають джгутик сперми.

Цей набір мікротрубочок здатний перетворювати енергію - АТФ (аденозинтрифосфат), що утворюється в мітохондріях, в рух.

Фаза кришки

Акросомна везикула розширюється до передньої половини клітинного ядра, надаючи зовнішній вигляд шолома або ковпачка. У цій області ядерна оболонка вироджує свої пори, а структура потовщується. Додатково відбувається конденсація серцевини.

Основні зміни в ядрі

Під час сперміогенезу відбувається ряд трансформацій ядра майбутньої сперми, такі як ущільнення до 10% від початкового розміру та заміна гістонів протамінами.

Протаміни - це білки близько 5000 Da, багаті аргініном, менше лізину та розчинні у воді. Ці білки поширені в спермі різних видів і допомагають в крайньому засудженні ДНК майже в кристалічній структурі.

Акросомна фаза

Відбувається зміна орієнтації сперматиди: головка розташована до клітин Сертолі, а джгутик - у процесі розвитку - поширюється у внутрішню частину насіннєвої трубки.

Уже згущене ядро ​​змінює форму, подовжується і набуває більш сплющену форму. Ядро разом з акросомою проходить близько до плазматичної мембрани на передньому кінці.

Крім того, відбувається перебудова мікротрубочок у циліндричну структуру, яка розширюється від акросоми до заднього кінця сперматиди.

Що стосується центріол, то, виконавши свою функцію в розвитку джгутика, вони повертаються в задню область ядра і дотримуються його.

Формування сполучної деталі

Серія модифікацій відбувається для формування «шийки» сперми. З центріол, тепер прикріплених до ядра, виходять дев'ять волокон значного діаметру, які поширюються в хвіст поза мікротрубочок.

Зауважте, що ці щільні волокна приєднуються до ядра з джгутиком; отже вона відома як "з'єднувальна деталь".

Формування проміжної деталі

Плазматична мембрана зміщується, щоб огортати джгутик, що розвивається, а мітохондрії зміщуються, утворюючи навколо шиї спіральну структуру, яка поширюється на найближчу задню область.

Новоутворена область називається середньою частиною, розташованою в хвості сперми. Так само можна виділити волокнисту оболонку, основну частину та основну частину.

Мітохондрії беруть початок суцільного покриття, яке оточує проміжний шматок, цей шар має форму піраміди і бере участь у виробленні енергії та в русі сперми.

Фаза дозрівання

Надлишок вмісту клітинного цитоплазми фагоцитується клітинами Сертолі у вигляді залишкових тіл.

Підсумкова морфологія

Після сперміогенезу сперма докорінно змінила свою форму і тепер є спеціалізованою клітиною, здатною рухатися.

У сформованій спермі може бути диференційована область голови (шириною 2–3 мкм і довжиною від 4 до 5 мкм), де розташовані клітинні ядра з гаплоїдним генетичним навантаженням та акросомою.

Після голови - проміжна область, де розташовані центриоли, мітохондріальна спіраль і хвіст довжиною близько 50 мкм.

Процес сперміогенезу змінюється залежно від виду, хоча в середньому він триває від одного до трьох тижнів. В експериментах, проведених на мишах, процес формування сперми займає 34,5 дня. На противагу цьому процес у людини займає майже вдвічі більше часу.

Сперматогенез - це повний процес, який може відбуватися постійно, генеруючи близько 100 мільйонів сперми на яєчко людини щодня.

Вивільнення сперми еякуляцією залучає близько 200 мільйонів. Протягом усього свого життя чоловік може виробляти 10 ¹² - 10 ¹³ сперматозоїдів.

Список літератури

1. Карлсон, БМ (2005). Ембріологія людини та біологія розвитку. Ельзев'є.
2. Cheng, CY та Mruk, DD (2010). Біологія сперматогенезу: минуле, сучасне та майбутнє. Філософські трансакції Королівського товариства B: Біологічні науки, 365 (1546), 1459–1463.
3. Гілберт С.Ф. (2000) Біологія розвитку. 6-е видання. Сандерленд (Массачусетс): Sinauer Associates. Сперматогенез. Доступно з: ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10095
4. González - Merlo, J., & Bosquet, JG (2000). Онкологічна гінекологія. Elsevier Іспанія.
5. Larsen, WJ, Potter, SS, Scott, WJ, & Sherman, LS (2003). Ембріологія людини. Elsevier ,.
6. Ross, MH, і Pawlina, W. (2007). Гістологія. Текстовий та кольоровий атлас з клітинною та молекулярною біологією (включає CD-ROM) 5aed. Panamerican Medical Ed.
7. Urbina, MT, & Biber, JL (2009). Плодючість та допоміжне розмноження. Panamerican Medical Ed.
8. Wein, AJ, Kavoussi, LR, Partin, AW, & Novick, AC (2008). Кемпбелл - урологія Уолша. Panamerican Medical Ed.