的精子发生是形成从生殖细胞(精原细胞)的精子的处理。它发生在有性生殖的真核生物的男性个体中。
为了使该过程有效地进行,需要特定的条件,其中包括:具有精确基因表达的正确染色体分裂和适当的激素培养基,以产生大量的功能细胞。
资料来源:Anchor207
精原细胞向成熟配子的转化发生在有机体的性成熟过程中。由于某些垂体促性腺激素类型的激素(例如HCG(人绒毛膜促性腺激素))的介入,这些过程会干扰睾丸激素的产生,从而触发了这一过程。
什么是精子生成?
精子发生包括雄性配子的形成:精子。
这些性细胞的产生始于位于睾丸的生精小管。这些小管约占性腺总体积的85%,其中是不成熟的生殖细胞或精原细胞,它们通过有丝分裂不断分裂。
这些精原细胞中的一些停止繁殖并成为原代精母细胞,它们开始减数分裂过程,以各自产生一对具有完整染色体负荷的次生精母细胞。
后者完成了减数分裂的第二阶段,最终产生了具有一半染色体负荷(单倍体)的四个精子。
后来它们经历形态变化,产生精子,然后进入位于睾丸旁边阴囊的附睾。在这个管道中,发生了配子的成熟,准备好传播个体的基因。
精子形成过程取决于激素和遗传调控。该过程是睾丸激素依赖性的,因此在产生这种激素的曲细精管中发现了专门的细胞(莱迪格细胞)。
涉及遗传因素
在精子发生过程中,一些重要的基因是SF-1基因和SRY基因,SF-1基因作用于Leydig细胞的分化,SRY基因作用于支持细胞的分化和睾丸索的形成。其他基因也参与调节这一过程:RBMY,DBY,USP9Y和DAZ。
后者在Y染色体上发现,它在RNA结合蛋白的编码中起作用,其缺失与某些个体的不育症有关。
阶段及其特征
具生精子的曲细精管。尼弗龙
原始生殖细胞(生殖细胞)在卵黄囊中形成并移至生殖the,在支持细胞之间分裂,从而形成生精小管。在内部发现了性腺细胞,从那里向基底膜迁移,从而产生精原细胞。
在个体的胚胎发育过程中发生原始生殖细胞增殖和精原细胞形成。出生后不久,这些细胞的有丝分裂分裂就停止了。
产生成熟精子的过程分为三个阶段:精子,精母细胞和精子。
1.精原相
随着个体性成熟期的临近,睾丸激素水平的升高会激活精原细胞的增殖。这些生殖细胞分裂产生一系列分化为原代精母细胞的精原细胞。
在人类中,精原细胞有几种形态类型:
精原细胞Ad:位于生精小管的间质细胞旁。它们遭受有丝分裂分裂,该分裂分裂产生继而继续分裂的Ad型对或Ap型对。
Ap精原细胞:它们遵循分化过程以产生精子,并依次被有丝分裂分裂。
精原细胞B. Ap精原细胞有丝分裂的产物,它们具有球状核,并具有通过“胞质桥”相互连接的特性。
它们形成一种合胞体,并在随后的阶段中持续存在,随着精子被释放到生精小管腔中,精子分化得以分离。
这些细胞之间的细胞质结合允许每一对精原细胞的同步发育,并且每一个精子均获得其功能所必需的完整遗传信息,因为即使减数分裂后,这些细胞仍继续发育。
2.精细胞期
在这个阶段,B精原细胞分裂成有丝分裂,形成了I(原代)精子细胞,它们复制了它们的染色体,因此每个细胞带有两组染色体,携带着两倍于通常数量的遗传信息。
随后,对这些精母细胞进行减数分裂分裂,以使其中的遗传物质减少直至达到单倍体特征。
有丝分裂我
在第一个减数分裂分裂中,染色体在前期浓缩,对人类而言,导致44个常染色体和2条染色体(一个X和一个Y),每个染色体都有一组染色单体。
同源染色体在中期的赤道板上排列时互相耦合。这些排列称为四联体,因为它们包含两对染色单体。
四联体交换遗传物质(交叉),染色单体重排成称为突触复合物的结构。
在这个过程中,遗传多样性是通过在从父亲和母亲继承的同源染色体之间交换信息而发生的,从而确保了所有由精母细胞产生的精子都不同。
交叉结束时,染色体分离,移向减数分裂纺锤体的相反两极,“溶解”了四分体的结构,每个染色体的重组染色单体保持在一起。
保证父母遗传多样性的另一种方法是,将父亲和母亲的染色体随机分布到纺锤体的两极。在减数分裂分裂的末期,产生了II(次生)精母细胞。
减数分裂II
次生精细胞形成后立即开始第二次减数分裂过程,合成新的DNA。结果,每个精母细胞具有一半的染色体负荷,并且每个染色体具有一对具有重复DNA的姐妹染色单体。
在中期,染色体分布并排列在赤道板上,染色单体通过移至减数分裂纺锤体的相对侧而分离。
重建核膜后,获得单倍体精子,其中一半的染色体(人类中为23条),染色单体和遗传信息(DNA)的副本。
3.精子阶段
精子形成是精子发生过程的最后阶段,不会发生细胞分裂,而是会发生形态和代谢变化,从而使细胞分化为单倍体成熟精子。
精子附着在Sertoli细胞质膜上时会发生细胞变化,可分为四个阶段进行描述:
高尔基期
高尔基体是通过在高尔基复合体中积累前驱体颗粒或PAS(高碘酸-席夫氏反应物)而产生顶体的过程。
这些颗粒导致顶体囊泡位于细胞核附近,其位置决定了精子的前部。
质心向精子的后部移动,使其与质膜垂直对齐,并形成双重结构,从而将轴突的微管整合到精子鞭毛基部。
帽相
顶体囊泡生长并延伸到核的前部,形成顶体或顶体帽。在此阶段,核内的物质浓缩,保留在顶体下方的核部分变厚,失去了孔。
顶体相
核从圆形延伸到椭圆形,并且鞭毛定向,以便其前端附着在指向生精小管的基底层的Sertoli细胞上,发育中的鞭毛在其中延伸。
细胞质向细胞后方移动,细胞质微管积聚在从顶体帽到精子后部的圆柱状鞘管(manchette)中。
鞭毛发育后,中心粒移回细胞核,附着在细胞核后部的凹槽中,从那里出现九根粗纤维到达轴突的微管。这样,核和鞭毛相连。这种结构被称为颈部区域。
线粒体朝着颈部的后部区域移动,围绕着粗纤维,并排列在形成精子尾部中间区域的紧密螺旋形鞘中。细胞质移动以覆盖已经形成的鞭毛,“ manchette”溶解。
成熟期
多余的细胞质被Sertoli细胞吞噬,形成残留体。B精原细胞中形成的细胞质桥保留在残留体内,因此精子被分离了。
最后,精子从睾丸支持细胞中释放出来,释放到生精小管腔中,从那里经直管,睾丸,睾丸和流出管运到附睾。
激素调节
精子发生是由激素(主要是睾丸激素)精细调节的过程。在人类中,下丘脑释放GnRH激素可激活垂体促性腺激素(LH,FSH和HCG)的产生和积累,从而引发整个性成熟过程。
睾丸支持细胞通过刺激FSH来合成睾丸激素转运蛋白(ABP),并与Leydig细胞(受LH刺激)释放的睾丸激素一起,确保了这种激素在生精小管中的高浓度。
在Sertoli细胞中,还合成了雌二醇,其参与Leydig细胞活性的调节。
受精
附睾与流入尿道的输精管连接,最终使精子离开,随后寻找卵子受精,从而完成了有性生殖的循环。
一旦释放,精子可能会在几分钟或几小时内死亡,必须在这种情况发生之前找到雌性配子。
在人类中,每次性交时每次射精都会释放出约3亿精子,但只有约200个能存活直到它们可以交配的区域。
精子必须在女性生殖道中经历训练过程,在该过程中,精子获得鞭毛的更大运动能力并为顶体反应做好准备。这些特征是使卵受精所必需的。
精子获能
在精子存在的变化中,生化和功能性修饰十分突出,例如质膜的超极化,胞浆pH升高,脂质和蛋白质的变化以及膜受体的激活,使它们可以被透明带识别。加入这个。
该区域充当化学屏障,可避免物种之间的交叉,因为通过不识别特定受体,不会发生受精。
鸡蛋有一层颗粒细胞,周围是高浓度的透明质酸,形成细胞外基质。为了穿透这层细胞,精子具有透明质酸酶。
一旦与透明带接触,就会触发顶体反应,其中顶体帽的内容物被释放(作为水解酶),这有助于精子穿过该区域并连接卵子的质膜,从而释放其内的细胞质含量,细胞器和细胞核。
皮层反应
在某些生物中,胚珠与精子接触时会发生质膜的去极化,从而阻止多个卵子受精。
防止多精子症的另一种机制是皮层反应,其中释放的酶改变了透明带的结构,抑制了糖蛋白ZP3并激活了ZP2,使该区域对其他精子不可穿透。
精子的特征
雄配子的特征使其与雌配子有很大的不同,并且非常适合将个体的基因传播给后代。
与胚珠相反,精子是体内存在的最小细胞,并具有鞭毛,允许它们移动以到达雌配子(不具有这种活动性)使其受精。该鞭毛由颈部,中间区域,主要区域和末端区域组成。
线粒体位于颈部,而线粒体位于中间区域,负责提供其活动所需的能量。
通常,精子的产量很高,它们之间的竞争非常激烈,因为只有大约25%的精子实际上能够使雌性配子受精。
精子发生与卵子发生的区别
精子发生具有区别于卵子发生的特征:
-自个体性成熟以来,细胞连续产生减数分裂,每个细胞产生四个成熟的配子,而不是一个。
-精子在减数分裂后开始的复杂过程中成熟。
-为了产生精子,发生的细胞分裂是卵子形成的两倍。
参考文献
- 阿尔伯茨(Alberts,B.),约翰逊(Johnson),路易斯(J.),拉夫(Raff),M。罗伯特(Roberth)和沃尔特(Walter)(2008)。细胞的分子生物学。加兰科学,泰勒和弗朗西斯集团。
- Creighton,TE(1999)。分子生物学百科全书。约翰·威利父子公司
- Hill,RW,Wyse,GA和Anderson,M.(2012年)。动物生理学。Sinauer Associates,Inc.出版社。
- RM克里曼(2016)。进化生物学百科全书。学术出版社。
- Marina,S.(2003)在精子发生,临床意义方面的进展。伊比利亚美洲生育杂志。20(4),213-225。
- Ross,MH,Pawlina,W。(2006)。组织学。社论MédicaPanamericana。