Sperma

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. július 19-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 44 szerkesztést igényelnek .

A spermium ( más görög σπέρμα nemzetségből σπέρματος itt „ sperma ” + ζωή „ élet ” + εἶδος „megjelenés, megjelenés”, lat. spermium, spermium ) sejt ootermelő szervezete (hím szaporodó szervezet ) . A spermiumok általában képesek aktívan mozogni, és a női ivarsejt – a petesejt – megtermékenyítését szolgálják . Általában sokkal kisebbek, mint a tojások, mivel nem tartalmaznak olyan jelentős mennyiségű citoplazmát , és a szervezet egyszerre termeli őket jelentős mennyiségben [1] .  

A spermiumok tipikus felépítése az állatok és gombák közös ősének formáját tükrözi : egysejtű nukleáris organizmus, amely a háton lévő flagellum segítségével mozog , és azt farokszerűen használja . A belőle származó organizmusok kiterjedt csoportja az állatokat, a legtöbb gombát és a protisták néhány csoportját foglalja magában, és ezt a hátsó flagellate klánnak nevezik . A legtöbb más eukarióta flagellával rendelkező eukarióta elülső részén található.

A szó tág értelmében a hagyomány szerint a hím csírasejteket néha hímivarsejteknek is nevezik a növényekben, és a spermiumok vagy anterozoidok kifejezéseket is alkalmazzák rájuk (hagyományosan növényközeli gombákra is használják).

Hímivarsejtek állatokban

A spermiumok sokfélesége állatokban

A különböző állatfajokban a spermiumok eltérően helyezkednek el, de továbbra is vannak közös szerkezeti jellemzők. Egy tipikus gerinces spermiumnak van feje, középső része és farka ( flacellum ) [2] .

A fej tartalmazza a haploid sejtmagot ( kromoszómákat hordozó ), az akroszómát (a petesejtmembrán feloldásához szükséges lítikus enzimeket szállító) és a centriolet , amely a flagellum citoszkeletonját képezi. A fej és a középső rész között a sejt szűkülete, az ún. A középső részen található a mitokondrium  – egy óriási spirális mitokondrium . A flagellum a spermiumok mozgatására szolgál.

A legtöbb állatban a spermium a fent leírt tipikus szerkezettel rendelkezik. De vannak kivételek. A flagellák száma több is lehet. Tehát a tetradon akváriumi halakban a spermiumok két flagellát hordoznak. Egyes rákfélékben a spermiumok több flagellával rendelkeznek. A hengeres férgeknél a spermiumok általában mentesek a flagelláktól (az evolúció során az ilyen típusú állatok összes sejtje elvesztette a csillókat és a flagellákat), amőboid alakúak és prolegek segítségével mozognak . A gőte farka "hullámzó hártyát" (uszonyt) hordoz. A spermiumok fejei nagyon változatosak. Emberben a spermium feje tojásdad, oldalról lapított. Egerekben és patkányokban - horog  formájában. Az alsó rákféléknek gömb alakú spermiumai vannak. Egyes erszényes állatoknál a spermiumok megkétszereződnek, és párban mozognak, miközben egyidejűleg verik a farkukat. Az elválasztás közvetlenül a tojás megtermékenyítése előtt történik.

A spermiumok mikroszkopikus méretűek, általában a spermiumok hossza több tíztől több száz mikrométerig terjed. A spermiumok mérete is nagyon változó, és nincs összefüggésben a felnőttkori mérettel. Például az egér spermiumok 1,5-szer nagyobbak, mint az emberi spermiumok. A gőte spermiumok pedig többszörösek, mint az emberi spermiumok.

Emberi spermiumok

A spermiumok felfedezése

A spermiumokat először Anthony van Leeuwenhoek holland mikroszkóp írta le 1677-ben. Leeuwenhoek maga szerint barátja, az orvostanhallgató Johann Gam (Johan Ham) mesélt neki a "mag állatokról" (ahogy Leeuwenhoek nevezte őket). És bár formálisan a spermiumok felfedezése Gamhoz tartozik, Leeuwenhoek részletesen megvizsgálta, felvázolta és leírta a spermiumokat. Elsőként az emberi spermiumokat fedezték fel; Leeuwenhoek hamarosan számos állat spermiumát írta le. Leeuwenhoek azonnal felvetette, hogy a "magállatok" részt vesznek a fogantatásban, amiről külön levélben számolt be a Brit Királyi Tudományos Társaságnak. Csaknem egy évszázadon át azonban az a nézet dominált a tudományban, hogy a spermiumok a spermában élősködő szervezetek, és maga az ondófolyadék termékenyít meg. A spermiumok megtermékenyítésben betöltött szerepét Lazzaro Spallanzani olasz természettudós bizonyította . A "spermatozoon" kifejezés csak a 19. század elején jelent meg. Ezt a Szentpétervári Tudományos Akadémia egyik akadémikusa, egy német származású Karl Ernst von Baer vezette be .

Szinonimák, etimológia

Az orosz nyelvű forrásokban, különösen a régiekben előfordulhatnak szinonimák nevei : spermium, gumi, magfonál, magtestek [3] [4] [5] [1] .

A modern elnevezés a Leeuwenhoek és Gam által felfedezett "spermaállatok" nevéből származik, és eleinte külön élőlényeknek, a kialakult embrió hordozóinak tekintették őket (a spermiumokból, magból (spermatos) + élőlényből (zoon) + fajokból (eidos) )) [6] [5] [7] .

Szerkezet és funkció

Az emberi spermium egy speciális sejt, amelynek szerkezete lehetővé teszi, hogy ellátja funkcióját: legyőzze a női nemi szerveket és behatoljon a petesejtbe, hogy bejuttassa a hím genetikai anyagot. A hímivarsejt egyesül a petesejttel és megtermékenyíti azt.

Az emberi testben a spermium a test legkisebb sejtje (ha csak magát a fejet vesszük figyelembe a farok nélkül). Az emberi spermium teljes hossza körülbelül 55 mikron. A fej körülbelül 5,0 µm hosszú, 3,5 µm szélesség és 2,5 µm magas, a középső régió és a farok körülbelül 4,5 és 45 µm hosszúak. [nyolc]

A kis méret valószínűleg szükséges a spermiumok gyors mozgásához. A spermiumok méretének csökkentése érdekében az érés során speciális átalakulások mennek végbe: a sejtmag sűrűbbé válik a kromatin kondenzáció egyedi mechanizmusa miatt (a hisztonok eltávolításra kerülnek a sejtmagból , a DNS pedig a protamin fehérjékhez kötődik ), a citoplazma nagy része kiürül a sejtmagból. a spermiumok úgynevezett "citoplazmatikus csepp" formájában csak a leglényegesebb organellumok maradnak .

A hím spermiumok tipikus szerkezetűek, és egy fejből, egy középső részből és egy farokból áll.

Az emberi spermium feje ellipszoid alakú , oldalról összenyomva, az egyik oldalán egy kis lyuk van, így néha az emberi spermiumfej "kanál alakú" alakjáról beszélnek. A következő sejtstruktúrák találhatók a spermium fejében:

  • Egyetlen kromoszómakészletet hordozó mag . Az ilyen magot haploidnak nevezzük. A spermium és a petesejt (amelynek magja is haploid) összeolvadása után zigóta jön létre  - egy új diploid szervezet, amely anyai és apai kromoszómákat hordoz . A spermatogenezis (a spermiumok fejlődése) során kétféle spermium képződik: az X kromoszómát hordozók és az Y kromoszómát hordozók. Amikor egy petesejtet egy X-hordozó spermium megtermékenyít, női embrió képződik. Amikor egy petesejtet Y-hordozó spermium megtermékenyít, hím embrió képződik. A spermiummag sokkal kisebb, mint más sejtek magjai, ez nagyrészt a spermium kromatin szerkezetének egyedi szerveződésének köszönhető (lásd protamin ). Az erős kondenzáció miatt a kromatin inaktív - nem szintetizálódik RNS a spermium magjában .
  • Acrosome  - egy módosított Golgi készülék - membrán vezikula, amely litikus enzimeket hordoz  - olyan anyagokat, amelyek feloldják a petesejtek membránját. Az akroszóma a fej térfogatának körülbelül felét foglalja el, és nagyjából megegyezik a maggal. A sejtmag előtt fekszik, és lefedi a mag felét (ezért az akroszómát gyakran egy sapkával hasonlítják össze). A petesejttel való érintkezéskor az akroszóma felszabadítja enzimjeit, és feloldja a petesejt membránjának egy kis részét, ami egy kis „járatot” hoz létre a spermium bejutásához. Az akroszóma körülbelül 15 lítikus enzimet tartalmaz, amelyek közül a fő az akrozin .
  • A centroszóma  a mikrotubulusok szerveződésének központja, amely biztosítja a spermium farkának mozgását, és feltehetően részt vesz a zigótamagok konvergenciájában és a zigóta első sejtosztódásában is .

A fej mögött található a spermium úgynevezett " középső része ". A középső részt enyhe szűkítés választja el a fejtől - a „nyak”. A középső rész mögött a farok található. A flagellum mikrotubulusokból álló citoszkeletonja áthalad a spermium teljes középső részén . A flagellum citoszkeletonja körül a középső részben 28 mitokondriumból álló mitokondrium található . A mitokondrium spirális alakú, és mintegy körbeveszi a flagellum citoszkeletonját. A mitokondrium az ATP szintézis funkcióját látja el, és ezáltal biztosítja a flagellum mozgását.

A farok vagy flagellum a középső rész mögött található. Vékonyabb, mint a középső rész, és jóval hosszabb nála. A farok a spermiumok mozgásának szerve. Felépítése az eukarióta sejt flagellákra jellemző .

Az emberi spermiumok mozgása

Az emberi spermium egy flagellum segítségével mozog . Mozgás közben a spermium általában a tengelye körül forog. Az emberi spermiumok mozgási sebessége elérheti a 0,1 mm-t másodpercenként. vagy több mint 30 cm óránként. Nőknél körülbelül 1-2 órával az ejakulációval járó közösülés után az első spermiumok elérik a petevezeték ampulláris részét (a megtermékenyítési részt ).

Az ember testében a spermiumok inaktív állapotban vannak, flagelláik mozgása jelentéktelen. A spermiumok mozgása a férfi nemi traktuson (seniferous tubulusok, mellékhere, vas deferens) passzívan megy végbe a csatornák izomzatának perisztaltikus összehúzódása és a csatornák falának sejtjeinek csillóinak verése miatt. A spermiumok az ejakuláció után aktivizálódnak a prosztatalé enzimek rájuk gyakorolt ​​hatására.

A spermiumok mozgása a női nemi szervek mentén független, és a folyadék mozgásával szemben történik. A megtermékenyítéshez a spermiumoknak körülbelül 20 cm hosszú utat kell leküzdeniük (a méhnyakcsatorna - körülbelül 2 cm, a  méhüreg - körülbelül 5 cm, a petevezeték  - körülbelül 12 cm).

A hüvelyi környezet káros a spermiumokra, az ondófolyadék semlegesíti a hüvelyi savakat, és részben elnyomja a nő immunrendszerének spermiumokkal szembeni hatását. A hüvelyből a spermiumok a méhnyak felé haladnak. A spermiumok mozgási iránya határozza meg, érzékelve a környezet pH -ját . A savasság csökkenésének irányába mozog; A hüvely pH-ja körülbelül 6,0, a méhnyak pH-ja körülbelül 7,2. A spermiumok többsége általában nem képes eljutni a méhnyakhoz , és a hüvelyben elpusztul ( a posztcoitális tesztben használt WHO -kritériumok szerint a közösülés után 2 órával nem marad élő spermium a hüvelyben). A méhnyakcsatorna áthaladása megnehezíti a spermiumok számára a méhnyaknyálka jelenlétét . A méhnyakon való áthaladás után a spermiumok a méhbe kerülnek, melynek környezete kedvező a spermiumok számára, a méhben hosszú ideig megtarthatják mobilitásukat (egyedi spermiumok 3-4 napig [8] ). A méh környezete aktiváló hatással van a spermiumokra, mobilitásuk jelentősen megnő. Ezt a jelenséget „ kapacitációnak ” nevezték. A sikeres megtermékenyítéshez legalább 10 millió spermiumnak be kell jutnia a méhbe. A méhből a spermiumok a petevezetékekbe kerülnek, amelyek irányát és azon belül a spermiumokat a folyadékáramlás határozza meg. Kimutatták, hogy a spermiumoknak reotaxisuk van , ami az árammal szembeni mozgás képessége. A petevezetékben a folyadékáramlást a hám csillói, valamint a cső izomfalának perisztaltikus összehúzódásai hozzák létre. A legtöbb spermium nem éri el a petevezeték végét - az úgynevezett "tölcsért" vagy "ampullát", ahol a megtermékenyítés megtörténik. A méhbe kerülő több millió spermiumból csak néhány ezer jut el a petevezeték ampullájáig. Továbbra is homályos, hogy az emberi spermium hogyan keres petesejtet a petevezeték infundibulumában. Bebizonyosodott, hogy az emberi spermiumok kemotaxissal rendelkeznek, vagyis a petesejt által kiválasztott attraktánsok  felé mozognak .

Az in vitro megfigyelések azt mutatják, hogy a spermiumok mozgása összetett - a spermiumok képesek megkerülni az akadályokat és aktívan keresni.

Az emberi spermiumok élettartama

Körülbelül 64 napos érési időszak után a spermiumok akár egy hónapig is a férfi testében maradhatnak. Az ejakulátumban a környezeti feltételektől (fény, hőmérséklet, páratartalom) függően akár 24 óráig is képesek életben maradni. A hüvelyben a spermiumok néhány órán belül elpusztulnak. A méhnyakban, a méhben és a petevezetékben a spermiumok akár 9 napig is életben maradnak.

A spermiumok a növényvilágban

A legtöbb esetben a növényi spermiumok nagyon kicsik; kivétel a cikádok spermiumai : egyes fajoknál szabad szemmel is láthatóak, átmérőjük eléri a 0,3 mm-t. A növényi spermiumok magja általában nagy, kis mennyiségű citoplazmával. A növényi spermiumokat antherozoidoknak is nevezik [9] . A növényi szervet, amelyben a spermiumok termelődnek, antheridiumnak nevezik .

Anabiosis az állatgyógyászatban

Az anabiózisnak köszönhetően a spermiumok létfontosságú folyamataihoz szükséges energiaforrások felhasználása és az anyagcseretermékek felhalmozódása élesen gátolt, ami növeli a testen kívüli életüket. Ezért ezt a jelenséget széles körben használják a mesterséges megtermékenyítésben . Jelenleg számos módszer létezik a mesterséges spermium-anabiózis létrehozására:

  • A hőmérséklet 2-4 Celsius-fokra csökken.
  • A spermiumok mélyhűtése (-196 Celsius fokig).
  • A spermium pH-értékének csökkentése 6,3-6,4-re szerves savak használatával.
  • Az anyagcsere-folyamatok kémiai gátlóinak alkalmazása a spermában. [tíz]

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ 1 2 Spermatozoon  // Nagy Orosz Enciklopédia  : [35 kötetben]  / ch. szerk. Yu. S. Osipov . - M .  : Nagy orosz enciklopédia, 2004-2017.
  2. ↑ A spermiumok archív példánya 2021. június 16-án a Wayback Machine -nél // Állatorvosi enciklopédikus szótár  - M .: Szovjet Enciklopédia, 1981. - 640 p.
  3. ↑ Spermatozoa // Brockhaus és Efron enciklopédikus szótára  : 86 kötetben (82 kötet és további 4 kötet). - Szentpétervár. , 1890-1907.
  4. ↑ Fausek V. A. Zhivchiki // Brockhaus és Efron enciklopédikus szótára  : 86 kötetben (82 kötet és további 4 kötet). - Szentpétervár. , 1890-1907.
  5. ↑ 1 2 spermium // Nagy Szovjet Enciklopédia  : [30 kötetben]  / ch. szerk. A. M. Prohorov . - 3. kiadás - M .  : Szovjet Enciklopédia, 1969-1978.
  6. ↑ Shimkevich V. M. Embryology // Brockhaus és Efron enciklopédikus szótára  : 86 kötetben (82 kötet és további 4 kötet). - Szentpétervár. , 1890-1907.
  7. ↑ Spermatozoák  / Mazin V.V. // Big Medical Encyclopedia  : 30 kötetben  / ch. szerk. B. V. Petrovszkij . - 3. kiadás - M .  : Szovjet Enciklopédia , 1985. - T. 24: Érvarrat - Teniosis. — 544 p. : ill.
  8. ↑ 1 2 Alapvető anatómiai és élettani adatok a sugárbiztonsághoz: referenciaértékek. ICRP kiadvány 89. - M: Medkniga Kiadó, 2007. - 184. o.
  9. ↑ Anterozoidok // Brockhaus és Efron enciklopédikus szótára  : 86 kötetben (82 kötet és további 4 kötet). - Szentpétervár. , 1890-1907.
  10. ↑ N.I.Polyancev, A.I.Afanasjev. Szülészet, nőgyógyászat és állati reprodukciós biotechnológia. - Szentpétervár. : Lan, 2012. - 400 p.

Irodalom

  • Drozdov A. L., Ivankov V. N. Az állati ivarsejtek morfológiája. Jelentősége a szisztematika és a filogenetika szempontjából. - M., szerk. ház "Egész évben", 2000. - 460 p.: ill.
  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák