Войти
| Сперматозоид | |
|---|---|
 Сперматозоид пытается проникнуть через слой яйцеклетки на оплодотворять его. | |
 Схема человеческого сперматозоида | |
| Подробности | |
| Идентификаторы | |
| Латинский язык | сперматозоид |
| MeSH | D013094 |
| Анатомическая терминология [редактировать в Викиданных ] | |
A сперматозоид (произносится, альтернативное написание spermatozoön ; множественное число сперматозоиды ; из древнегреческого : σπέρμα ( «семя») и древнегреческий : ζῷον («живое существо»)) - это подвижная сперматозоид клетка или движущаяся форма гаплоид ячейка, которая является мужской гаметой. Сперматозоид соединяется с яйцеклеткой, образуя зиготу. (Зигота - это отдельная клетка с полным набором хромосом, которая обычно развивается в эмбрион.)
Сперматозоиды составляют примерно половину ядер генетическая информация для диплоидного потомства (за исключением, в большинстве случаев, митохондриальной ДНК ). У млекопитающих пол потомства определяется сперматозоидом: сперматозоид, несущий Х-хромосому, приведет к потомству самки (XX), тогда как один с Y-хромосомой приведет к потомству мужского пола (XY). Сперматозоиды были впервые обнаружены в лаборатории Антони ван Левенгук в 1677 году.
Play media Человеческая сперма под микроскопом Сперматозоид человека является репродуктивной клеткой у мужчин и может выжить только в теплой среде; как только он покидает мужское тело, вероятность выживания сперматозоидов снижается, и они могут погибнуть, тем самым снижая общее качество спермы. Сперматозоиды бывают двух типов: «женские» и «мужские». Сперматозоиды, которые дают потомство женского пола (XX) после оплодотворения, отличаются тем, что несут Х-хромосому, в то время как сперматозоиды, дающие потомство мужского пола (XY), несут Y-хромосому.
Сперматозоид человека состоит из плоской дискообразной головки 5,1 мкм на 3,1 мкм и хвоста длиной 50 мкм. Хвост жгутиков, которые продвигают сперматозоиды (примерно 1-3 мм / мин у человека), взбивая их по эллиптическому конусу. Сперма имеет обонятельный механизм наведения, и, достигнув фаллопиевых труб, должна пройти период конденсации, прежде чем проникнуть в яйцеклетку.
Голова: У нее компактное ядро, содержащее только хроматическое вещество и окружен лишь тонким ободком цитоплазмы. Над ядром находится шапкообразная структура, называемая акросомой, образованная модификацией тела Гольджи, которая секретирует фермент спермлизин (гиалуронидазу, проникающий в корону фермент, zona eyesin или аэрозин), которые необходимы для оплодотворения. Акросомальная область экспериментирует с акросомной реакцией, она заключается в слиянии плазматической мембраны сперматозоида с внешней акросомной мембраной. На поверхности головы лежит обезвреживающее вещество, которое удаляется перед оплодотворением.
Шея: Это самая маленькая часть (0,03 × 10 м), имеющая проксимальную центриоль, параллельную основанию ядра, и дистальную центриоль, перпендикулярную Предыдущая. Проксимальная центриоль присутствует также в зрелом сперматозоиде; дистальная центриоль исчезает после сборки аксонемы. Проксимальная центриоль входит в яйцеклетку во время оплодотворения и начинает первое деление яйцеклетки, не имеющее центриоли. Дистальная центриоль дает начало осевой нити, которая образует хвост и имеет расположение (9 + 2). Переходная мембрана под названием Manchette находится в средней части.
Средний кусок: Он имеет 10–14 спиралей митохондрий, окружающих осевую нить в цитоплазме. Он обеспечивает подвижность и поэтому называется электростанцией спермы. Он также имеет кольцевую центриоль (кольцо), которая образует диффузионный барьер между средней частью и основной частью и служит стабилизирующей структурой для жесткости хвостовой части.
Хвост: Это самая длинная часть (50 × 10 м).), имеющий аксиальную нить, окруженную цитоплазмой и плазматической мембраной, но на заднем конце аксиальная нить обнажена. Это толкающий механизм.
Сперма имеет щелочную природу, и сперматозоиды не достигают полной подвижности (сверх подвижности) до тех пор, пока не достигнут влагалища, где щелочной pH нейтрализуется кислыми влагалищными жидкостями. Этот постепенный процесс занимает 20–30 минут. В течение этого периода фибриноген из семенных пузырьков образует сгусток, защищающий и защищающий сперму. Как только они становятся гипермобильными, фибринолизин из предстательной железы растворяет сгусток, позволяя сперматозоидам двигаться оптимальным образом.
Сперматозоид характеризуется минимум цитоплазмой и наиболее плотно упакованной ДНК, известной у эукариот. По сравнению с митотическими хромосомами в соматических клетках ДНК сперматозоидов как минимум в шесть раз более конденсирована.
Образец вносит вклад с ДНК / хроматин, центриоль и, возможно, также фактор, активирующий ооцит (OAF). Он также может вносить вклад с отцовской матричной РНК (мРНК), что также способствует эмбриональному развитию.
Электронная микрофотография сперматозоидов человека, увеличенная в 3140 раз.
Сперматозоиды в образце мочи 45-летнего пациента мужского пола, у которого наблюдается диагноз доброкачественная гиперплазия простаты.
Размеры головки сперматозоида человека, измеренные у 39-летнего здорового субъекта.
Сперматозоид человека содержит не менее 7500 различных белков..
Согласно исследованию 2020 года, генетика человеческого сперматозоида связана с эволюцией человека.
Повреждения ДНК, присутствующие в сперматозоидах в период после мейоза, но до оплодотворения, могут быть восстановлены в оплодотворенной яйцеклетке, но, если их не исправить, могут иметь серьезные пагубные последствия для фертильности и развивающийся эмбрион. Сперматозоиды человека особенно уязвимы для атаки свободных радикалов и образования окислительного повреждения ДНК. (см., например, 8-оксо-2'-дезоксигуанозин )
Воздействие на мужчин определенного образа жизни, окружающей среды или профессиональных опасностей может увеличить риск анеуплоидных сперматозоидов. В частности, увеличивается риск анеуплоидии курением табака и профессиональным воздействием бензола, инсектицидов и перфторированных соединений. Повышенная анеуплоидия сперматозоидов часто возникает в связи с повышенным повреждением ДНК. фрагментация ДНК и повышенная чувствительность ДНК к денатурации in situ, черты, сходные с они наблюдаются во время апоптоза соматических клеток, характеризуют аномальные сперматозоиды в случаях мужского бесплодия.
Распознаются молекулы гликопротеина на поверхности эякулированных сперматозоидов всеми женскими иммунными системами человека и интерпретируется как сигнал о том, что клетка не должна отторгаться. В противном случае женская иммунная система могла бы атаковать сперматозоиды в репродуктивном тракте. Специфическая оболочка гликопротеинов Сперматозоиды также используются некоторыми раковыми и бактериальными клетками, некоторыми паразитическими червями и ВИЧ-инфицированными лейкоцитами, что позволяет избежать иммунного ответа со стороны организма-хозяина.
барьер кровь-яички, поддерживаемый плотными контактами между клетками Сертоли семенных канальцев, предотвращает связь между образующимися сперматозоидами в семенниках и кровеносными сосудами (и иммунными клетками, циркулирующими в них) в интерстициальном пространстве. Это не дает им вызвать иммунный ответ. Барьер кровь-яички также важен для предотвращения нарушения сперматогенеза токсичными веществами.
Подвижные сперматозоиды водорослей и бессемянных растений. Оплодотворение зависит от сперматозоидов у большинства сексуально репродуктивных животных.
Некоторые виды плодовой мухи производят самый крупный из известных сперматозоидов, встречающийся в природе. Drosophila melanogaster производит сперматозоиды, размер которых может достигать 1,8 мм, в то время как его родственники Drosophila bifurca производит самый крупный из известных сперматозоидов, его длина превышает 58 мм. У Drosophila melanogaster весь сперматозоид, включая хвост, включается в цитоплазму оооцита , однако у Drosophila bifurca только небольшая часть хвоста попадает в ооцит.
Лесная мышь Apodemus sylvaticus обладает сперматозоидами серповидной морфологии. Еще одна особенность, которая делает эти гаметоциты уникальными, - это наличие апикального крючка на головке сперматозоида. Этот крючок используется для прикрепления к крючкам или жгутикам других сперматозоидов. Агрегация вызывается этими навесными приспособлениями и результатом подвижных поездов. Эти последовательности обеспечивают улучшенную подвижность женских репродуктивных путей и являются средством, способствующим оплодотворению.
Постмейотическая фаза сперматогенеза мышей очень чувствительна к генотоксичным агентам окружающей среды, поскольку, как и мужские зародыши, клетки образуют зрелые сперматозоиды, они постепенно теряют способность восстанавливать повреждения ДНК. Облучение мышей-самцов во время позднего сперматогенеза может вызвать повреждение, которое сохраняется в течение не менее 7 дней в оплодотворяющих сперматозоидах, а нарушение путей восстановления двухцепочечных разрывов материнской ДНК увеличивает хромосомные аберрации, происходящие из сперматозоидов. Обработка мышей-самцов мелфаланом, бифункциональным алкилирующим агентом, часто используемым в химиотерапии, вызывает повреждения ДНК во время мейоза, которые могут сохраняться в нерепарированном состоянии по мере прохождения половых клеток через фазы, способные к репарации ДНК. сперматогенного развития. Такие неизлечимые повреждения ДНК в сперматозоидах после оплодотворения могут привести к появлению у потомства различных аномалий.
Морские ежи, такие как Arbacia punctulata, являются идеальными организмами для использования в исследовании сперматозоидов, они несут большое количество сперматозоидов в море, что делает их подходящими модельными организмами для экспериментов.
Сперматозоиды сумчатых обычно длиннее, чем у плацентарных млекопитающих.
гаметофитов из мохообразных, папоротников и некоторых голосеменных продуцируют подвижные сперматозоиды клетки, в отличие от используемых зерен пыльцы у большинства голосеменных и всех покрытосеменных. Это делает невозможным половое размножение в отсутствие воды, поскольку вода является необходимой средой для встречи сперматозоидов и яйцеклетки. Сперматозоиды водорослей и низших растений часто имеют несколько жгутиков (см. Изображение) и поэтому морфологически отличаются от сперматозоидов животных.
Некоторые водоросли и грибы производят неподвижные сперматозоиды, называемые сперматозоидами. У высших растений, некоторых водорослей и грибов оплодотворение включает в себя миграцию ядра сперматозоидов через трубку для оплодотворения (например, пыльцевую трубку у высших растений), чтобы достичь яйцеклетки.
Сперматозоиды производятся в семенных канальцах семенников в процессе, называемом сперматогенезом. Круглые клетки, называемые сперматогониями, делятся и дифференцируются в конечном итоге, чтобы стать сперматозоидами. Во время копуляции клоака или влагалище подвергается осеменению, а затем сперматозоиды перемещаются через хемотаксис внутрь яйцеклетки a маточная труба или матка.
Акросомная реакция на клетку морского ежа Приближение к яйцеклетке - довольно сложный, многоэтапный процесс хемотаксиса, управляемого различными химическими веществами / стимулами на отдельных уровнях филогении. Одним из наиболее важных и распространенных сигнальных признаков этого события является то, что прототип профессиональных рецепторов хемотаксиса, рецептор формилпептида (60000 рецепторов на клетку), а также активаторная способность его лиганда формил Met-Leu- Phe был обнаружен в поверхностной мембране даже в случае спермы человека. Сперматозоиды млекопитающих становятся еще более активными, когда они приближаются к яйцеклетке в процессе, называемом активацией сперматозоидов . Было показано, что активация сперматозоидов вызывается ионофорами кальция in vitro, прогестероном, выделяемым поблизости и связывающимся с ZP3 zona pellucida. Они заключены в гелеобразное вещество, состоящее в основном из гиалуроновой кислоты, развиваются в яичнике вместе с яйцеклеткой и поддерживают его в процессе роста.
Начальное изменение называется «гиперактивацией», которое вызывает изменение подвижности сперматозоидов. Они плавают быстрее, а их движения хвоста становятся более резкими и беспорядочными.
Недавнее открытие связывает гиперактивацию с внезапным притоком ионов кальция в хвосты. Хлыстоподобный хвост (жгутик) сперматозоидов усеян ионными каналами, образованными белками, называемыми CatSper. Эти каналы избирательны, пропускают только ионы кальция. Открытие каналов CatSper отвечает за приток кальция. Внезапное повышение уровня кальция приводит к тому, что жгутик формирует более глубокие изгибы, продвигая сперматозоиды с большей силой через вязкую среду. Гиперактивность сперматозоидов необходима для преодоления двух физических барьеров, защищающих яйцеклетку от оплодотворения.
Второй процесс активации сперматозоидов - это акросомная реакция. Это включает высвобождение содержимого акросомы, которое рассеивается, и воздействие ферментов, прикрепленных к внутренней акросомной мембране сперматозоидов. Это происходит после того, как сперма впервые встречается с яйцеклеткой. Этот механизм типа «замок и ключ» зависит от вида и предотвращает слияние сперматозоидов и яйцеклеток разных видов. Есть некоторые свидетельства того, что именно это связывание запускает акросому для высвобождения ферментов, которые позволяют сперматозоиду слиться с яйцеклеткой.
ZP3, один из белков, составляющих пеллюцидную оболочку, затем связывается с молекулой-партнером в сперме. Ферменты на внутренней акросомной мембране переваривают блестящую оболочку. После того, как сперматозоид проникает в блестящую оболочку, часть мембраны сперматозоидов сливается с мембраной яйцеклетки, и содержимое головки диффундирует в яйцеклетку.
Считается, что после проникновения ооцит активировался. Он подвергается вторичному мейотическому делению, и два гаплоидных ядра (отцовское и материнское) сливаются, образуя зиготу. Чтобы предотвратить полиспермию и свести к минимуму возможность образования триплоидной зиготы, несколько изменений пеллюцидной оболочки яйца делают их непроницаемыми вскоре после того, как в яйцеклетку попадает первый сперматозоид.
Сперматозоиды могут храниться в разбавителях, таких как разбавитель с переменной температурой Иллини (IVT), которые, как сообщается, могут сохранять высокую фертильность сперматозоидов в течение более семи дней. Разбавитель для IVT состоит из нескольких солей, сахаров и антибактериальных агентов. Газы с CO2.
криоконсервацией спермы могут использоваться для гораздо более длительного хранения. Для сперматозоидов человека самый длительный зарегистрированный успешный срок хранения с помощью этого метода составляет 21 год.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с Сперматозоидами. |
