SPERMA: FUNGSI, BAHAGIAN, KITARAN HIDUP, SPERMATOGENESIS - ANATOMI DAN FISIOLOGI - 2024

The sperma adalah sel-sel seks matang (sel gamet) yang dihasilkan di gonad lelaki. Mereka adalah sel yang sangat khusus, yang sepenuhnya dikhaskan untuk tugas menyuburkan telur betina, peristiwa penting semasa pembiakan seksual.

Mereka ditemui lebih dari 300 tahun yang lalu oleh Antony van Leeuwenhoek, yang, hanya didorong oleh rasa ingin tahu, mengamati air mani sendiri dan menciptakan istilah "animalculus" pada struktur bendera yang dia amati.

Foto sperma manusia (Sumber: Tiada pengarang khusus melalui Wikimedia Commons)

Sejak itu, sel-sel ini menjadi objek kajian banyak penyelidikan, terutama yang berkaitan dengan kesuburan dan pembiakan yang dibantu.

Sperma adalah sel dengan keperluan tenaga yang tinggi, kerana ia mesti bergerak pada kelajuan tinggi setelah mereka dievakulasi dari zakar (organ pembiakan lelaki) ke arah saluran vagina (organ pembiakan wanita).

Tenaga yang mereka gunakan terutama berasal dari metabolisme karbohidrat seperti glukosa, iaitu dari glikolisis dan fosforilasi oksidatif mitokondria, yang ditunjukkan pada tahun 1928, berkat eksperimen yang dilakukan oleh McCarthy dan rakan-rakannya.

Pembentukan dan pembebasan sel-sel ini bergantung pada banyak faktor endokrin (hormon), terutama testosteron, yang dihasilkan dan dirembeskan oleh testis.

Tidak seperti yang berlaku pada sel seks wanita (yang dihasilkan semasa perkembangan embrio), sperma dihasilkan secara berterusan sepanjang kehidupan dewasa lelaki.

ciri-ciri

Sperma adalah sel yang sangat penting, kerana mereka mempunyai tugas khusus untuk menyatu dengan ovum yang terdapat di ovari wanita untuk menyuburkan dan menyuburkannya, suatu proses yang berakhir dengan pembentukan individu baru.

Sperma, serta ovula, adalah sel haploid, jadi peleburan inti wanita dan lelaki mengembalikan cas diploid (2n) dalam sel baru. Ini menunjukkan bahawa setiap sel menyumbang separuh beban kromosom manusia dalam proses ini.

Rajah sperma manusia. Sumber: Gambar rajah spermatozoon ringkas.svg: Mariana Ruizderivatif kerja: Miguelferig

Pada manusia, sperma adalah sel yang bertanggung jawab untuk menentukan jenis kelamin keturunan, kerana ovum memiliki kromosom seks X, tetapi setiap sperma dapat memiliki kromosom X atau kromosom Y.

Sperma cuba menyuburkan telur

Apabila sperma yang berjaya menyuburkan dan menyuburkan telur mempunyai kromosom X, bayi yang akan terbentuk akan menjadi XX, iaitu, ia akan menjadi wanita secara genetik. Sebaliknya, apabila sperma yang menyatu dengan telur memiliki kromosom Y, bayi akan menjadi XY, iaitu genetik lelaki.

Bahagian sperma (struktur)

Sperma adalah sel flagellate kecil (panjangnya kurang dari 70 mikron). Setiap sperma terdiri dari dua wilayah yang dikenal dengan baik sebagai kepala dan ekor, keduanya tertutup oleh membran plasma yang sama.

Di kepala adalah inti yang akan berfungsi untuk menyuburkan ovum wanita, sementara ekor adalah organel pergerakan yang memungkinkan mereka bergerak dan yang mewakili bahagian penting dari panjangnya.

- kepala

Kepala sperma diratakan dalam bentuk dan berdiameter sekitar 5 mikron. Di dalamnya terdapat DNA selular, yang sangat padat, yang meminimumkan isipadu yang dimilikinya, memudahkan pengangkutan, transkripsi dan membungkamnya.

Nukleus sperma mempunyai 23 kromosom haploid (dalam satu salinan). Kromosom ini berbeza dengan kromosom sel somatik (sel dalam tubuh yang bukan sel seks) kerana ia dikemas dengan protein yang dikenali sebagai protamina dan beberapa histon sperma.

Protamin adalah protein dengan muatan positif yang banyak, yang memudahkan interaksi mereka dengan DNA bermuatan negatif.

Pandangan sisi dan depan sperma manusia (Sumber: LadyofHats via Wikimedia Commons)

Selain nukleus, kepala sperma mempunyai vesikel sekretori yang dikenali sebagai vesikel akrosom atau akrosom, yang sebahagiannya mengelilingi kawasan anterior nukleus dan bersentuhan dengan membran plasma sel seks.

Vesikel ini menempatkan sebilangan besar enzim yang memudahkan proses penembusan penutup luar ovum semasa persenyawaan. Enzim ini merangkumi neuraminidase, hyaluronidase, acid phosphatase, arylsulfatase, dan acrosin, sebuah protease yang serupa dengan trypsin.

Apabila telur dan sperma bersentuhan satu sama lain, akrosom melepaskan kandungannya melalui eksositosis, suatu proses yang dikenali sebagai "reaksi akrosom", yang penting untuk penyatuan, penembusan dan penyatuan sperma dengan ovum.

- Ekor

Kepala dan ekor sperma ditutupi oleh membran plasma yang sama. Ekornya adalah flagellum yang sangat panjang yang mempunyai empat kawasan yang disebut leher, bahagian tengah, bahagian utama dan bahagian akhir.

Aksonem, iaitu struktur sitoskeletal yang memberikan pergerakan ke ekor, muncul dari badan basal yang terletak di belakang inti sperma. Tubuh basal inilah yang membentuk leher dan panjangnya sekitar 5μm.

Di antara bahagian leher dan hujungnya ialah bahagian tengah. Panjangnya 5 mikron dan dicirikan oleh adanya banyak mitokondria yang disusun dalam bentuk "sarung" di sekitar axoneme tengah. Mitokondria yang sangat khusus inilah yang memberikan, pada dasarnya, tenaga yang diperlukan untuk pergerakan dalam bentuk ATP.

Bahagian utamanya hanya di bawah 50 μm dan merupakan bahagian ekor terpanjang. Ia bermula dalam "cincin" yang menghalang kemajuan mitokondria lebih lanjut dan berakhir pada bahagian akhir. Apabila anda semakin hampir dengan bahagian akhir, bahagian utama mengetuk (penoreh).

Bahagian terminal, akhirnya, terdiri dari 5 μm ekor terakhir dan merupakan struktur di mana "gangguan" tertentu diperhatikan dalam mikrotubulus yang membentuk aksonim flagellum.

Kitaran hidup

Seorang lelaki dewasa rata-rata menghasilkan berjuta-juta sperma setiap hari, namun sel-sel ini mengambil masa antara 2 dan 3 bulan untuk sepenuhnya terbentuk dan matang (sehingga mereka mengalami ejakulasi).

Kitaran hidup sel sperma bermula dengan gametogenesis atau spermatogenesis, iaitu, dengan pembelahan sel kuman atau sel pendahuluan, yang menimbulkan garis sel yang membelah kemudian, untuk kemudian membezakan dan matang. Sementara itu, sel yang cacat menjalani proses kematian sel yang diprogramkan.

Setelah terbentuk di tubulus seminiferus, sperma yang matang mesti berhijrah ke kawasan testis yang dikenali sebagai epididimis, yang panjangnya sekitar 20 kaki. Penghijrahan ini memerlukan masa beberapa hari dan telah terbukti bahawa pada tahap ini sel-sel tidak cukup matang untuk menyuburkan telur, kerana kekurangan mobiliti yang mencukupi.

Setelah 18 atau 24 jam berlalu dalam epididimis, sperma bergerak dengan sempurna, tetapi pergerakan ini dihambat oleh faktor protein tertentu.

Sekali dalam epididimis, sperma mengekalkan kesuburan mereka selama lebih dari sebulan, tetapi masa ini akan bergantung pada keadaan suhu, diet dan gaya hidup.

Ketika sperma mengalami ejakulasi semasa hubungan seksual (seksual), mereka mempunyai keupayaan penuh untuk bergerak, bergerak dengan kecepatan secepat 4 mm / min. Sel-sel ini dapat bertahan selama 1 hingga 2 hari di saluran pembiakan wanita, tetapi ini bergantung kepada keasidan persekitaran di sekitarnya.

Spermatogenesis

Penghasilan sperma (spermatogenesis) pertama kali terjadi pada manusia semasa baligh. Proses ini berlaku di testis, yang merupakan dua organ sistem pembiakan lelaki, dan berkaitan dengan pengurangan beban kromosom sel seks (yang berubah menjadi diploid (2n) menjadi haploid (n)).

Pada testis, spermatogenesis berlaku dalam saluran yang dikenali sebagai tubulus seminiferus, epitelnya terdiri dari dua jenis sel utama: sel Sertoli dan sel spermatogen.

Sel-sel spermatogenus menghasilkan spermatozoa, sementara sel-sel Sertoli menyuburkan dan melindungi sel-sel spermatogen. Yang terakhir berada di tubulus seminiferus dalam tahap pematangan yang berbeza.

Perwakilan skematik proses spermatogenesis (Sumber: Miguelferig melalui Wikimedia Commons)

Antara sel spermatogenus adalah sel yang dikenali sebagai spermatogonia , yang merupakan sel kuman yang belum matang yang bertanggungjawab untuk membahagi dan menghasilkan spermatosit primer, spermatosit sekunder, dan sperma matang.

- Spermatogonia, spermatosit primer, spermatosit sekunder dan spermatid

Spermatogonia terletak ke arah pinggir luar tubulus seminiferus, berhampiran lamina basal yang sama; Ketika mereka membelah, sel-sel yang mereka hasilkan berpindah ke bahagian tengah saluran, di mana mereka akhirnya matang.

Spermatositogenesis

Spermatogonia membahagi dengan mitosis (pembahagian aseksual) dan sel diploid (2n) yang, ketika membahagi, menghasilkan lebih banyak spermatogonia dan spermatosit primer, yang tidak lebih daripada spermatogonia yang berhenti membahagi dengan mitosis untuk memasuki meiosis I.

Sekumpulan kecil spermatogonia membelah secara perlahan oleh mitosis sepanjang hidup, berfungsi sebagai "sel induk" untuk pengeluaran mitosis lebih banyak spermatogonia atau sel yang berkomitmen untuk matang.

Ketika spermatogonia matang, iaitu ketika mereka membelah dengan mitosis dan kemudian oleh meiosis, keturunan mereka tidak menyelesaikan pembahagian sitosolik, sehingga sel anak (klon) tetap terhubung satu sama lain oleh jambatan sitosolik, seolah-olah mereka adalah syncytium. .

Syncytium ini dipertahankan hingga tahap akhir pematangan dan penghijrahan sel sperma (sperma), di mana sperma dilepaskan ke dalam lumen tubulus seminiferus. Ini mengakibatkan kumpulan sel dihasilkan secara serentak.

- Meiosis

Spermatosit primer, ketika mereka membahagi dengan meiosis, membentuk spermatosit sekunder, yang membelah lagi oleh meiosis (meiosis II), membezakan diri mereka menjadi jenis sel lain yang disebut spermatid, yang mempunyai separuh beban kromosom spermatogonia. katakan, mereka haploid.

- Pematangan spermatid atau spermiogenesis

Ketika spermatid matang, mereka membezakan menjadi spermatozoa matang berkat serangkaian perubahan morfologi yang melibatkan penghapusan sebahagian besar sitosol mereka, pembentukan flagella dan penyusunan semula organel sitosolik mereka.

Sebilangan perubahan ini berkaitan dengan pemeluwapan inti sel, dengan pemanjangan sel dan penyusunan semula mitokondria.

Sel-sel ini kemudiannya berpindah ke epididimis, tiub keriting di testis, di mana ia disimpan dan meneruskan proses pematangan. Namun, hanya melalui proses yang dikenali sebagai kapasitasi, yang berlaku di saluran kemaluan wanita, sperma dapat menyelesaikan kematangannya.

Rujukan

1. Barrett, KE, Barman, SM, Boitano, S., & Brooks, H. (2012). Tinjauan Ganong mengenai fisiologi perubatan, (LANGE Basic Science).
2. Chen, H., Mruk, D., Xiao, X., & Cheng, CY (2017). Spermatogenesis manusia dan peraturannya. Endokrinologi Kontemporari, 49-72.
3. Clermont, Y. (1970). Dinamika Spermatogenesis Manusia. Dalam Testis Manusia (hlm. 47–61).
4. Dadoune, JP (1995). Status nuklear sel sperma manusia. Mikron. Elsevier.
5. Gartner, LP, & Hiatt, JL (2006). Buku teks warna e-buku histologi. Sains Kesihatan Elsevier.
6. Griswold, MD (2015). Spermatogenesis: Komitmen terhadap Meiosis. Ulasan Fisiologi, 96, 1–17.
7. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biologi (edisi ke-5). Philadelphia, Pennsylvania: Penerbitan Saunders College.