Funzioni di sperma, parti, ciclo di vita

IL sperma Sono cellule sessuali mature (cellule gametiche) prodotte nelle gonadi maschili. Sono cellule estremamente specializzate, completamente dedicate al compito di fecondazione degli ovuli femminili, evento fondamentale durante la riproduzione sessuale.

Sono stati scoperti più di 300 anni fa da Antony Van Leeuwenhoek, che, motivato solo dalla sua curiosità, ha osservato il suo seme e ha coniato il termine "animaleculazione" alle strutture flagellate che ha osservato.

Struttura di uno sperma: parti principali

Da allora, queste cellule sono state oggetto di studio di molte indagini, in particolare quelle relative alla fertilità e alla riproduzione assistita.

Lo sperma sono cellule con elevati requisiti energetici, in quanto devono muoversi ad alta velocità una volta che sono eiaculati dal pene (organo riproduttivo maschile) verso il tratto vaginale (organo riproduttivo femminile).

L'energia che usano deriva principalmente dal metabolismo dei carboidrati come il glucosio, cioè la glicolisi e la fosforilazione ossidativa mitocondriale, che è stata dimostrata nel 1928, grazie agli esperimenti condotti da McCarthy e collaboratori.

La formazione e il rilascio di queste cellule dipendono da molti fattori endocrini (ormonali), in particolare il testosterone, che viene prodotto e secreto dai testicoli.

A differenza di ciò che accade con le cellule sessuali femminili (prodotte durante lo sviluppo embrionale) lo sperma vengono continuamente prodotti per tutta la vita adulta dell'uomo.

 [TOC]

Funzioni di sperma

Fotografia degli spermatozoi umani

Lo sperma sono cellule molto importanti, poiché hanno il compito speciale di unire con l'ovule contenuto nelle ovaie femminili per fertilizzare e fertili, un processo che termina con la formazione di un nuovo individuo.

Lo sperma, così come gli ovuli, sono cellule aploidi, quindi la fusione dei nuclei femminili e maschili ripristina il carico diploide (2n) in una nuova cellula. Ciò implica che ogni cella contribuisce la metà del carico cromosomico di un essere umano in questo processo.

Nell'essere umano, lo sperma sono le cellule responsabili della determinazione del sesso della progenie, perché l'ovulo ha un cromosoma sessuale X, ma ogni sperma può avere un cromosoma X o un cromosoma e cromosoma.

Sperma che cerca di fertilizzare l'ovule

Quando lo sperma che riesce con successo a fertilizzare e fertilizzare l'ovulo ha un cromosoma X, il bambino che si formerà sarà xx, cioè sarà geneticamente femminile. D'altra parte, quando lo sperma che si fonde con l'ovulo ha un cromosoma e, il bambino sarà XY, cioè geneticamente maschile.

Parti di sperma (struttura)

Gli spermatozoi sono piccole cellule flagellate (misurano meno di 70 micron di lunghezza). Ogni sperma è costituito da due regioni ben definite conosciute come testa e coda, entrambe bloccate dalla stessa membrana plasmatica.

Nella testa c'è il nucleo che servirà a fertilizzare l'ovulo femmina, nel frattempo la coda è l'organello della locomozione che consente loro di muoversi e che rappresenta una parte importante della loro lunghezza.

Può servirti: sistema APUD: caratteristiche, struttura, funzioniDiagramma di uno sperma umano. Fonte: diagramma di spermatozoo semplificato.SVG: Mariana RuizderIvative Work: Miguelferig [CC0]

- Testa

La testa dello sperma ha una forma appiattita e misura più o meno 5 micron di diametro. All'interno c'è il DNA cellulare, che è molto compatto, che riduce al minimo il volume che occupa, facilitando il suo trasporto, la trascrizione e il silenziamento.

Il nucleo spermatico ha 23 cromosomi aploidi (in una singola copia). Questi cromosomi differiscono dai cromosomi di cellule somatiche (cellule del corpo che non sono cellule sessuali) in cui sono confezionate con proteine ​​note come protamine e alcuni istoni di sperma.

Le protamine sono proteine ​​con abbondanti carichi positivi, il che facilita la loro interazione con il DNA di carico negativo.

Oltre al nucleo, la testa dello sperma ha una cistifellea secretoria che è conosciuta come la cistifellea o l'acrosoma acrosomico, che circonda in parte la regione anteriore del nucleo e che è in contatto con la membrana plasmatica della cellula sessuale.

Questa cistifellea ospita un gran numero di enzimi che facilitano il processo di penetrazione della copertura esterna dell'ovule durante la fecondazione. Tra questi enzimi ci sono neuraminidasi, ialuronidasi, fosfatasi acida, arilsulfatasi e acrosina, una proteasi simile a TRIPSIN.

Quando l'ovulo e lo sperma entrano in contatto tra loro, l'acrosoma rilascia il suo contenuto per esocitosi, un processo noto come "reazione acrosomica", essenziale per l'Unione, la penetrazione e la fusione dello sperma con l'ovulo.

- Linea

Descrizione di uno sperma umano

La testa e la coda dello sperma sono coperti dalla stessa membrana plasmatica. La coda è un flagello di grande lunghezza che ha quattro regioni chiamate collo, pezzo intermedio, pezzo principale e pezzo terminale.

Axonema, cioè la struttura citoscheletica che fornisce movimento alla coda, emerge da un corpo basale situato dietro il nucleo dello sperma. Questo corpo basale è ciò che forma il collo e ha lungo circa 5 μm.

Tra il collo e il pezzo terminale c'è il pezzo intermedio. Questo ha 5 micron di lunghezza ed è caratterizzato dalla presenza di mitocondri multipli che sono disposti sotto forma di "baccello" attorno all'assonema centrale. Questi mitocondri altamente specializzati sono quelli che forniscono, in sostanza, l'energia necessaria per il movimento sotto forma di ATP.

Il pezzo principale ha poco meno di 50 μm ed è la parte più lunga della coda. Inizia in un "anello" che impedisce l'avanzamento posteriore dei mitocondri e termina nel pezzo terminale. Mentre ti avvicini al pezzo terminale, il pezzo principale è Ahusa (diventa più stretto).

Il pezzo terminale, infine, è composto dagli ultimi 5 μm della coda ed è una struttura in cui si osserva un certo "disturbo" nei microtubuli che compongono l'assonema del flagello.

Può servirti: reticolo endoplasmatico rozzo

Ciclo di vita degli spermatozoi

Un uomo adulto medio produce milioni di spermatozoi al giorno, tuttavia, queste cellule impiegano tra 2 e 3 mesi per formarsi e maturare completamente (fino a quando non sono eiaculate).

Il ciclo di vita di una cellula di sperma inizia con la gametoogenesi o la spermatogenesi, cioè con la divisione di una cellula germinale o precursore, che si traduce in linee cellulari che sono successivamente divise, e quindi differenziate e mature. Nel frattempo, le cellule difettose soffrono di processi di morte cellulare programmati.

Una volta formati nei tubuli seminiferi, lo sperma nel processo di maturazione deve migrare in una regione del testicolo noto come epididimo, che è lungo circa 6 metri. Questa migrazione li richiede per alcuni giorni ed è stato dimostrato che in questo stadio le cellule non sono abbastanza mature da fertilizzare un ovulo, poiché mancano di mobilità sufficiente.

Dopo aver superato circa 18 o 24 ore nell'epididimo, lo sperma è perfettamente mobile, ma questa mobilità è inibita da alcuni fattori proteici.

Una volta nell'epididimo, lo sperma mantiene la loro fertilità poco più di un mese, ma questa volta dipenderà dalle condizioni di temperatura, cibo e stile di vita che viene effettuato.

Quando gli spermatozoi vengono eiaculati durante il rapporto sessuale (rapporto sessuale), hanno una capacità di movimento completa, muovendosi a velocità più veloce di 4 mm/min. Queste cellule possono sopravvivere da 1 a 2 giorni nel tratto riproduttivo femminile, ma questo dipende dall'acidità dell'ambiente circostante.

Spermatogenesi

La produzione di spermatozoi (spermatogenesi) si verifica per la prima volta in essere umana durante la pubertà. Questo processo si svolge nei testicoli, che sono due organi del sistema riproduttivo maschile, e ha a che fare con la riduzione del carico cromosomico delle cellule sessuali (che vanno dall'essere diploide (2n) ad essere aploidi (N)).

Nei testicoli, la spermatogenesi si verifica all'interno di alcuni condotti noti come tubuli seminiferi, il cui epitelio è composto da due principali tipi di cellule: cellule setoli e cellule spermatogene.

Le cellule spermatogeniche danno origine allo sperma, mentre le cellule di setoli nutrono e proteggono le cellule spermatogeniche. Questi ultimi sono in tubuli seminiferi in diverse fasi di maturazione.

Rappresentazione schematica del processo di spermatogenesi (fonte: Miguelferig [CC0] tramite Wikimedia Commons)

Tra le cellule spermatogeniche ci sono cellule note come Spermatogonie, Sono cellule germinali immature responsabili della divisione e della produzione di spermatociti primari, spermatociti secondari e sperma maturo.

- Spermatogonie, spermatociti primari, spermatociti secondari e sperma

Le spermatogonie si trovano verso il bordo esterno dei tubuli seminiferi, vicino al loro foglio basale; Poiché questi sono divisi, le cellule che danno origine migrano verso la parte centrale dei condotti, dove finalmente maturano.

Può servirti: processi cellulari

Spermatocitogenesi

Le spermatogonie sono divise per mitosi (divisione asessuata) e sono cellule diploidi (2n) che quando divise generano più spermatogonie e spermatociti primari, che non sono altro che le spermatogonie che smettono di dividersi per mitosi per entrare nella meiosi I.

Un piccolo gruppo di spermatogonie è lentamente diviso per la mitosi per tutta la vita, funzionando come "cellule staminali" per la produzione mitotica di più spermatogonie o cellule che si impegnano alla maturazione.

Quando le spermatogonie maturano, cioè, quando divisa per mitosi e poi per meiosi, la loro progenie non completa la divisione citosolica, quindi le cellule figlie (cloni) rimangono collegati tra loro da ponti citolici, come se fosse un sincizio.

Questo sincizio viene mantenuto fino alle fasi finali della maturazione e della migrazione delle cellule dello sperma (sperma), in cui lo sperma viene rilasciato verso il lume dei tubuli seminiferi. Ciò si traduce in gruppi cellulari prodotti in modo sincrono.

- Meiosi

Gli spermatociti primari, in quanto sono divisi per meiosi, formano spermatociti secondari, che sono nuovamente divisi dalla meiosi (meiosi II), differenziando se stessi in altri tipi di cellule chiamate Spermátidas, che hanno metà del carico cromosomico che le spermatogonie sono, dice. Sono aploidi.

- Maturazione di sperma o spermiogenesi

Lo sperma, quando maturano, differisce nello sperma maturo grazie a una serie di cambiamenti morfologici che implicano l'eliminazione di gran parte del loro citosol, la formazione del flagello e il riarrangiamento interno dei suoi organelli citosolici.

Alcuni di questi cambiamenti hanno a che fare con la condensa del nucleo cellulare, con l'allungamento della cellula e il riarrangiamento dei mitocondri.

Queste cellule migrano successivamente sull'epididimo, un tubo rievocato nei testicoli, dove vengono immagazzinati e il processo di maturazione continua. Tuttavia, solo attraverso un processo noto come addestramento, che si svolge nel tratto genitale femminile, lo sperma completa la loro maturazione.

Riferimenti

1. Barrett, k. E., Barman, s. M., Boitano, s., & Brooks, H. (2012). Ganong's Review of Medical Physiology, (Lange Basic Science).
2. Chen, h., MRUK, d., Xiao, x., & Cheng, C. E. (2017). Spermatogenesi umana e sua regolazione. Endocrinologia contemporanea, 49-72.
3. Clermont, e. (1970). Dinamica della spermatogenesi umana. In Il testicolo umano (pp. 47-61).
4. Dicune, J. P. (1995). Lo stato nucleare delle cellule degli spermatozoi umani. Micron. Elsevier.
5. Gartner, l. P., & Hiatt, J. L. (2006). Libro di testo del colore e-book istologico. Elsevier Health Sciences.
6. Griswold, m. D. (2015). Spermatogenesi: l'impegno per la meiosi. Recensioni fisiologiche, 96, 1-17.
7. Salomone, e., Berg, l., & Martin, D. (1999). Biologia (5 ° ed.). Filadelfia, Pennsylvania: Saunders College Publishing.