Sperma

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 19 iulie 2021; verificările necesită 44 de modificări .

Spermatozoid (din alt gen grecesc σπέρμα σπέρματος aici „ sperma ” + ζωή „ viață ” + εἶδος „aspect, aspect”, lat. spermatozoid, spermiu ) este o celulă reproductivă masculină ( gamet ) a organismelor care se reproduc prin oogamie . Spermatozoizii au de obicei capacitatea de a se mișca activ și servesc la fecundarea gametului feminin - ovulul . De obicei sunt mult mai mici decât ouăle, deoarece nu conțin o cantitate atât de semnificativă de citoplasmă și sunt produse de organism simultan într-o cantitate semnificativă [1] .  

Structura tipică a spermatozoidului reflectă forma strămoșului comun al animalelor și ciupercilor : un organism nuclear unicelular care se mișcă prin intermediul unui flagel din spate, folosindu-l ca o coadă . Un grup extins de organisme derivate din acesta include animale, majoritatea ciupercilor și unele grupuri de protisti și este numit clanul flagelat posterior . Majoritatea celorlalte eucariote cu flageli le au în partea anterioară.

În sensul larg al cuvântului, conform tradiției, celulele germinale masculine sunt uneori numite și spermatozoizi în plante, iar acestora li se aplică și termenii de spermă sau anterozoide (se folosesc și pentru ciupercile în mod tradițional apropiate de plante).

Spermatozoizi la animale

Diversitatea spermatozoizilor la animale

La diferite specii de animale, spermatozoizii sunt aranjați diferit, dar există încă caracteristici structurale comune. Un spermatozoid tipic de vertebrat are cap, partea mijlocie și coadă ( flagel ) [2] .

Capul conține nucleul haploid (purtător de cromozomi ), acrozomul (care poartă enzimele litice necesare pentru a dizolva membrana celulelor ovulului) și centriolul , care formează citoscheletul flagelului. Între cap și partea de mijloc este o îngustare a celulei, așa-numitul gât. În partea de mijloc se află mitocondria - o mitocondrie  spirală gigantică . Flagelul este folosit pentru a muta spermatozoizii.

La majoritatea animalelor, spermatozoidul are structura tipică descrisă mai sus. Dar există și excepții. Numărul flagelilor poate fi mai mare de unul. Deci, în peștii de acvariu tetradon , spermatozoizii poartă doi flageli. La unele crustacee, spermatozoizii au mai mulți flageli. La viermi rotunzi , spermatozoizii sunt în general lipsiți de flageli (în cursul evoluției , toate celulele acestui tip de animal au pierdut cili și flageli), au formă ameboidă și se mișcă cu ajutorul prolegelor . La triton , coada poartă o „membrană ondulată” (înotatoare). Capetele spermatozoizilor sunt foarte diverse. La om, capul spermatozoidului este ovoid, aplatizat lateral. La șoareci și șobolani  - sub formă de cârlig. Crustaceele inferioare au spermatozoizi sferici. La unele marsupiale , spermatozoizii sunt dublați și se mișcă în perechi, în timp ce își bat simultan cozile. Separarea are loc chiar înainte de fertilizarea oului.

Spermatozoizii au dimensiuni microscopice, de regulă, lungimea spermatozoizilor este de la câteva zeci la câteva sute de micrometri. Mărimea spermei variază, de asemenea, foarte mult și nu se corelează cu dimensiunea adultului. De exemplu, spermatozoizii de șoarece sunt de 1,5 ori mai mari decât spermatozoizii umani. Iar spermatozoizii de triton sunt de câteva ori mai mari decât spermatozoizii umani.

Spermatozoizi umani

Descoperirea spermatozoizilor

Spermatozoizii au fost descriși pentru prima dată de microscopistul olandez Anthony van Leeuwenhoek în 1677. Potrivit lui Leeuwenhoek însuși, i s-a spus despre „animalele cu semințe” (cum le numea Leeuwenhoek) de către prietenul său, student la medicină Johann Gam (Johan Ham). Și deși în mod oficial descoperirea spermatozoizilor îi aparține lui Gam, Leeuwenhoek a examinat, schițat și descris spermatozoizii în detaliu. Spermatozoizii umani au fost primii descoperiți; Leeuwenhoek a descris curând spermatozoizii multor animale. Leeuwenhoek a sugerat imediat că „animalele cu semințe” sunt implicate în concepție, ceea ce a raportat într-o scrisoare specială către Societatea Științifică Regală Britanică. Cu toate acestea, timp de aproape un secol, punctul de vedere a dominat în știință că spermatozoizii sunt organisme parazite în material seminal, iar lichidul seminal însuși fertilizează. Rolul spermatozoizilor în fertilizare a fost dovedit de naturalistul italian Lazzaro Spallanzani . Termenul de „spermatozoide” a apărut abia la începutul secolului al XIX-lea. A fost introdus de un academician al Academiei de Științe din Sankt Petersburg, un german de naștere Karl Ernst von Baer .

Sinonime, etimologie

În sursele în limba rusă, mai ales în cele vechi, pot exista denumiri de sinonime : spermă, gumă, fir de semințe, corpuri de semințe [3] [4] [5] [1] .

Denumirea modernă provine de la „animalele spermatozoide” descoperite de Leeuwenhoek și Gam și le-a considerat la început ființe vii separate, purtători ai embrionului format (din spermatozoizi, sămânță (spermatozoizi) + ființă vie (zoon) + specie (eidos). )) [6] [5] [7] .

Structură și funcție

Spermatozoidul uman este o celulă specializată, a cărei structură îi permite să-și îndeplinească funcția: să depășească tractul genital feminin și să pătrundă în ovul pentru a introduce materialul genetic masculin în el. Spermatozoidul fuzionează cu ovulul și îl fecundează.

În corpul uman, spermatozoidul este cea mai mică celulă din corp (dacă luăm în considerare doar capul însuși fără coadă). Lungimea totală a unui spermatozoid uman este de aproximativ 55 de microni. Capul are aproximativ 5,0 µm lungime, 3,5 µm lățime și 2,5 µm înălțime, regiunea mijlocie și coada au aproximativ 4,5 și respectiv 45 µm lungime. [opt]

Dimensiunea mică este probabil necesară pentru mișcarea rapidă a spermatozoizilor. Pentru a reduce dimensiunea spermatozoizilor în timpul maturării sale , au loc transformări speciale: nucleul devine mai dens datorită mecanismului unic de condensare a cromatinei ( histonele sunt îndepărtate din nucleu , iar ADN-ul se leagă de proteinele protamine ), cea mai mare parte a citoplasmei este ejectată din nucleu. spermatozoizii sub forma așa-numitei „picături citoplasmatice”, rămân doar organele cele mai esențiale .

Spermatozoidul masculin are o structură tipică și constă dintr-un cap, o parte din mijloc și o coadă.

Capul spermatozoidului uman are forma unui elipsoid , comprimat din lateral, există o mică gaură pe una dintre laturi, așa că uneori se vorbește despre forma „în formă de lingură” a capului spermatozoidului uman. Următoarele structuri celulare sunt situate în capul spermatozoidului:

  • Nucleul care poartă un singur set de cromozomi . Un astfel de nucleu se numește haploid . După fuziunea spermatozoizilor cu ovulul (al cărui nucleu este și haploid), se formează un zigot - un nou organism diploid care poartă cromozomi  materni și paterni. În timpul spermatogenezei (dezvoltarea spermatozoizilor) se formează două tipuri de spermatozoizi: cei care poartă cromozomul X și cei care poartă cromozomul Y. Când un ovul este fertilizat de un spermatozoid purtător de X, se formează un embrion feminin. Când un ovul este fertilizat de un spermatozoid purtător de Y, se formează un embrion masculin. Nucleul spermatozoizilor este mult mai mic decât nucleii altor celule, acest lucru se datorează în mare parte organizării unice a structurii cromatinei spermatozoizilor (vezi protamine ). Datorită condensării puternice, cromatina este inactivă - nu este sintetizat ARN în nucleul spermatozoidului .
  • Acrozom  - un aparat Golgi modificat - o veziculă membranară care transportă enzime litice  - substanțe care dizolvă membrana celulelor ovulului. Acrozomul ocupă aproximativ jumătate din volumul capului și este aproximativ egal ca mărime cu nucleul. Se află în fața nucleului și acoperă jumătate din nucleu (prin urmare, acrozomul este adesea comparat cu un capac). La contactul cu ovulul, acrozomul își eliberează enzimele și dizolvă o mică parte a membranei ovulului, ceea ce creează un mic „pasaj” pentru intrarea spermatozoizilor. Acrozomul conține aproximativ 15 enzime litice, principala fiind acrozina .
  • Centrozomul  este centrul organizării microtubulilor, care asigură mișcarea cozii spermatozoizilor și este, de asemenea, probabil implicat în convergența nucleilor zigotului și a primei diviziuni celulare a zigotului .

În spatele capului se află așa-numita „ parte de mijloc ” a spermatozoidului. Partea de mijloc este separată de cap printr-o ușoară îngustare - „gâtul”. În spatele părții de mijloc se află coada. Citoscheletul flagelului, care constă din microtubuli , trece prin toată partea mijlocie a spermatozoidului . În partea de mijloc în jurul citoscheletului flagelului se află mitocondriile formate din 28 de mitocondrii. Mitocondria are o formă spiralată și, parcă, se înfășoară în jurul citoscheletului flagelului. Mitocondria îndeplinește funcția de sinteză a ATP și asigură astfel mișcarea flagelului.

Coada sau flagelul este situată în spatele părții de mijloc. Este mai subțire decât partea de mijloc și mult mai lungă decât aceasta. Coada este organul mișcării spermatozoizilor. Structura sa este tipică flagelilor celulei eucariote .

Mișcarea spermatozoizilor umani

Spermatozoidul uman se mișcă cu ajutorul unui flagel . În timpul mișcării, spermatozoidul se rotește de obicei în jurul axei sale. Viteza de mișcare a unui spermatozoid uman poate ajunge la 0,1 mm pe secundă. sau mai mult de 30 cm pe oră. La o femeie, la aproximativ 1-2 ore după actul sexual cu ejaculare , primii spermatozoizi ajung în partea ampulară a trompei uterine (partea în care are loc fertilizarea ).

În corpul unui bărbat, spermatozoizii sunt într-o stare inactivă, mișcările flagelilor lor sunt nesemnificative. Mișcarea spermatozoizilor de-a lungul tractului genital masculin (tubuli seniferi, ductul epididimar, canalul deferent) are loc pasiv datorită contracțiilor peristaltice ale mușchilor canalelor și bătăii cililor celulelor pereților canalelor. Spermatozoizii capătă activitate după ejaculare datorită acțiunii enzimelor sucului prostatic asupra lor.

Mișcarea spermatozoizilor de-a lungul tractului genital feminin este independentă și se efectuează împotriva mișcării fluidului. Pentru fertilizare, spermatozoizii trebuie să depășească o cale de aproximativ 20 cm lungime ( canal cervical - aproximativ 2 cm,  cavitatea uterină  - aproximativ 5 cm, trompe uterine - aproximativ 12 cm).

Mediul vaginal este dăunător spermatozoizilor, lichidul seminal neutralizează acizii vaginali și suprimă parțial acțiunea sistemului imunitar al femeii împotriva spermatozoizilor. Din vagin, spermatozoizii se deplasează spre colul uterin. Direcția de mișcare a spermatozoizilor determină, percepând pH -ul mediului. Se mișcă în direcția scăderii acidității; pH-ul vaginului este de aproximativ 6,0, pH-ul colului uterin este de aproximativ 7,2. De regulă, majoritatea spermatozoizilor nu pot ajunge la colul uterin și mor în vagin (conform criteriilor OMS utilizate în testul postcoital, nu rămân spermatozoizi vii în vagin la 2 ore după coit). Trecerea canalului cervical este dificilă pentru spermatozoizi din cauza prezenței mucusului cervical în acesta . După trecerea prin colul uterin , spermatozoizii ajung în uter, al cărui mediu este favorabil spermatozoizilor; în uter își pot păstra mobilitatea pentru o perioadă lungă de timp (spermatozoizii individuali până la 3-4 zile [8] ). Mediul uterului are un efect activator asupra spermatozoizilor, mobilitatea acestora crește semnificativ. Acest fenomen a fost numit „ capacitare ”. Pentru o fertilizare cu succes, cel puțin 10 milioane de spermatozoizi trebuie să intre în uter. Din uter, spermatozoizii sunt trimiși către trompele uterine, direcția în care și în care spermatozoizii sunt determinate de fluxul de lichid. S-a demonstrat că spermatozoizii au reotaxie , care este capacitatea de a se mișca împotriva curentului. Fluxul de lichid în trompele uterine este creat de cilii epiteliului, precum și de contracțiile peristaltice ale peretelui muscular al tubului. Majoritatea spermatozoizilor nu pot ajunge la capătul trompei uterine - așa-numita „pâlnie” sau „ampula” unde are loc fertilizarea. Din cele câteva milioane de spermatozoizi care intră în uter, doar câteva mii ajung în ampula trompei uterine. Modul în care un spermatozoid uman caută un ovul în infundibulul trompei uterine rămâne neclar. S-a dovedit că spermatozoizii umani au chemotaxie  - mișcare către atracții secretați de ovul .

Observațiile in vitro arată că mișcarea spermatozoizilor este complexă - spermatozoizii sunt capabili să ocolească obstacolele și să caute în mod activ.

Durata de viață a spermatozoizilor umani

După o perioadă de maturare de aproximativ 64 de zile, spermatozoidul poate rămâne în corpul unui bărbat până la o lună. În ejaculat, ele sunt capabile să supraviețuiască, în funcție de condițiile de mediu (lumină, temperatură, umiditate) până la 24 de ore. În vagin, spermatozoizii mor în câteva ore. În colul uterin, uter și trompele uterine, spermatozoizii rămân în viață până la 9 zile.

Spermatozoizi în lumea vegetală

În cele mai multe cazuri, spermatozoizii vegetali sunt foarte mici; Excepție fac spermatozoizii de cicade : la unele specii sunt vizibili cu ochiul liber, atingând un diametru de 0,3 mm. Nucleul spermatozoizilor din plante este de obicei mare, cu o cantitate mică de citoplasmă. Spermatozoizii vegetali sunt numiți și anterozoizi [9] . Organul vegetal în care sunt produși spermatozoizii se numește anteridiu .

Anabioza în medicina veterinară

Datorită anabiozei, consumul de resurse energetice pentru procesele vitale ale spermatozoizilor și acumularea de produse metabolice sunt puternic inhibate, ceea ce le crește viața în afara corpului. Prin urmare, acest fenomen este utilizat pe scară largă în inseminarea artificială . În prezent, există mai multe metode de creare a anabiozei artificiale a spermatozoizilor:

  • Scăderea temperaturii la 2-4 grade Celsius.
  • Răcirea profundă a spermatozoizilor (până la -196 grade Celsius).
  • Reducerea pH-ului spermatozoizilor la 6,3-6,4 cu utilizarea acizilor organici.
  • Utilizarea inhibitorilor chimici ai proceselor metabolice în spermatozoizi. [zece]

Vezi și

Note

  1. ↑ 1 2 Spermatozoid  // Marea Enciclopedie Rusă  : [în 35 de volume]  / cap. ed. Yu. S. Osipov . - M .  : Marea Enciclopedie Rusă, 2004-2017.
  2. ↑ Copie de arhivă Sperm din 16 iunie 2021 la Wayback Machine // Dicționar enciclopedic veterinar  - M .: Enciclopedia sovietică, 1981. - 640 p.
  3. ↑ Spermatozoizi // Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Efron  : în 86 de volume (82 de volume și 4 suplimentare). - Sankt Petersburg. , 1890-1907.
  4. ↑ Fausek V. A. Zhivchiki // Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Efron  : în 86 de volume (82 de volume și 4 suplimentare). - Sankt Petersburg. , 1890-1907.
  5. ↑ 1 2 Spermatozoid // Marea Enciclopedie Sovietică  : [în 30 de volume]  / cap. ed. A. M. Prohorov . - Ed. a 3-a. - M .  : Enciclopedia Sovietică, 1969-1978.
  6. ↑ Shimkevich V. M. Embriologie // Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Efron  : în 86 de volume (82 de volume și 4 suplimentare). - Sankt Petersburg. , 1890-1907.
  7. ↑ Spermatozoizi  / Mazin V.V. // Marea Enciclopedie Medicală  : în 30 de volume  / cap. ed. B.V. Petrovsky . - Ed. a 3-a. - M .  : Enciclopedia Sovietică , 1985. - T. 24: Sutura vasculară - Tenioza. — 544 p. : bolnav.
  8. ↑ 1 2 Date anatomice și fiziologice de bază pentru utilizarea în siguranța radiațiilor: valori de referință. Publicația ICRP 89. - M: Editura Medkniga, 2007. - P. 184.
  9. ↑ Anterozoizi // Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Efron  : în 86 de volume (82 de volume și 4 suplimentare). - Sankt Petersburg. , 1890-1907.
  10. ↑ N.I.Polyantsev, A.I.Afanasiev. Obstetrică, ginecologie și biotehnologia reproducerii animalelor. - Sankt Petersburg. : Lan, 2012. - 400 p.

Literatură

  • Drozdov A. L., Ivankov V. N. Morfologia gameților animalelor. Semnificație pentru sistematică și filogenetică. - M., Ed. casa „Totul Anului”, 2000. - 460 p.: ill.
  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii