Сперма - Биология

A сперматозоиди или Сперматозоон или Сперматозоид (също в разговорен смисъл Семенна нишка или Сперматозоиди наречен) е форма на гамета (зародишна клетка), а именно мъжка зародишна клетка, способна на независимо движение, която служи за оплождане на женската зародишна клетка, яйцеклетката. Сперматозоидите обикновено се произвеждат в голям брой от индивида и са много по-малки от яйцеклетката, която трябва да бъде оплодена, тъй като за разлика от яйцеклетката те не съдържат по-големи количества плазма или хранителни вещества, съдържащи жълтъци.

Наричат се мъжки полови клетки, които не са в състояние да се движат самостоятелно Сперматозоиди (Единствено число Сперматиум) определена.

Терминът „сперматозоиди“ трябва да се разграничава от термина сперма, който се състои от семенната течност (семенната плазма) със спермата, която съдържа и няколко епителни клетки на тестикуларните каналчета.
(За повече подробности вижте спермата на статията.)

Сперма с флагела

Човешкият сперматозоид е бичкова клетка, която има главна част с ядро на хаплоидни клетки, средна част („врат“ с центрозома и околните митохондриални пакети) и бич (известен също като „опашка“). Отстрани на главата срещу флагела, предната страна при плуване е главата, която е отговорна за проникването в яйцеклетката. В предната част на главата на сперматозоидите е капачката на главата (акрозома), която е пълна с ензими, които улесняват проникването през яйцеклетката.

Специални форми на сперматозоиди

В случай на долни ракообразни и редица паякообразни спермата може да бъде сферична като цяло. Кръглият червей има сперма с форма на нокти с лъскаво тяло, изработено от специфични протеини. Други кръгли червеи и акари имат амебоидни подвижни сперматозоиди. В случая на декаподите (Декапода) има един вид "устройство за експлозия" под формата на пружинен механизъм, който катапултира спермата в яйцеклетката.

Размери

Размерът на спермата варира значително в различните видове. Докато гигантските сперматозоиди от остракоди (мидени раци) са дълги 7 mm и по този начин могат да бъдат до десет пъти по-дълги от самите миди, [1] човешките сперматозоиди са с дължина само около 60 µm: главата е около 5 µm x 3 с размер на µm, докато бичът, включително „шийката“, е дълъг около 50 µm. Размерът на сперматозоидите може дори да варира в рамките на един и същи вид в зависимост от това дали мъжът има множество съперници или не. Установено е при жабите, че размерът на сперматозоидите и по този начин дължината на бичулите се увеличава, когато съответният мъж трябва да се справи с други мъжки, за да оплоди яйцата на женска жаба. Сперматозоидите с най-дълъг флагелум, които могат да плуват най-бързо, имат най-голям шанс да бъдат първите, които достигнат жабешките яйца, пуснати от женската във водата.

Гигантски сперматозоиди се срещат не само в сладководни раци от миди, но и при някои други видове в животинското царство. Някои от тях са в пъти по-дълги от техния производител. Те се срещат в някои видове червеи, пеперуди и водни бъгове. Плодовата муха Drosophila bifurca държи рекорда по размер. Техните сперматозоиди са с дължина до 58 милиметра, повече от десет пъти по-голяма от дължината на тялото им. [2]

Човешки сперматозоиди могат да се наблюдават с нормален светлинен микроскоп при увеличение 100, но по-добре 400 пъти, без оцветяване.

образование

При гръбначните животни се получават сперматозоиди в епитела на семенните каналчета на тестиса. Вижте сперматогенезата.

Човешки сперматозоиди

откритие

Сперматозоидите са открити микроскопски през 1677 г. от студента по медицина Йохан Хам, Антони ван Левенхук извършва по-нататъшни изследвания. [3] [4]

Изразът „сперматозоид“ (на гръцки за семенни животни) е използван за първи път през 1826 г. от ембриолога Карл Ернст фон Баер, който с основание смята, че плодородната функция на тези „живи същества в спермата“ е недоказана. [5]

Фактът, че сперматозоидите проникват в яйцеклетката за първи път е наблюдаван и докладван микроскопски през 1843 г. от Мартин Бари. [6]

Конструкция и функция

Спермата на мъжа се състои от

глава, която съдържа ядрото на хаплоидните клетки и между 2682 и 2886 различни молекули на иРНК,
централно парче с множество митохондрии, които осигуряват енергията под формата на АТФ молекули за движение,
подвижна част на опашката с надлъжна фибрилна система от микротубули за движение.

Човешките сперматозоиди служат - както сперматозоидите на други организми - за оплождане на женска яйцеклетка. След приключването им (сперматогенеза) те първоначално се съхраняват в мъжкия епидидим, откъдето се изхвърлят през семепровода и уретрата по време на еякулация по време на мъжкия оргазъм. Около 300 милиона от тях попадат във женската вагина. От влагалището само малка част от сперматозоидите, които са предназначени за оплождане, достигат до яйцеклетката през фалопиевата тръба, далеч по-голямата част не успява по богатия на препятствия път до този регион или е предназначена за други функции (вж. Конкуренция на сперматозоиди).

По пътя към яйцеклетката сперматозоидите вероятно се водят химиотактически от прогестерон или подобни на аромата вещества, стойността на рН и температурните разлики. [7] От една страна, стимулите се улавят от молекулите на голямото семейство рецептори, свързани с G-протеин в мембраната на началната част на опашката на спермата. са идентични с тези в обонятелните клетки на носа ни (обонятелни рецептори), от друга страна чрез йонния канал CatSper, който също може да се активира от много нискомолекулни вещества. [8] Може да се покаже експериментално: ако ароматът буржоал (аромат на момина сълза) се свързва с OR1D2, концентрацията на калций се увеличава в спермата. Според настоящите познания същото важи и за свързването и активирането на канала CatSper. [9] В резултат на това спермата променя посоката си на плуване и в същото време удвоява скоростта си на плуване. [10] Промените в концентрациите на калций, а не абсолютните им нива, са отговорни за посоката на движение. [11] [12] Малко вероятно е обаче естественият свързващ партньор на буржоалния рецептор да е единственият „пътеводител“ към яйцеклетката; по-скоро могат да се приемат няколко фактора. [13]

Поради многото препятствия, при нормални условия само около 300 сперматозоиди достигат точката в края на маточната тръба, където яйцеклетката чака да бъде оплодена. Яйцеклетката обаче може да бъде оплодена само от една сперма. По време на оплождането съдържанието на сперматозоидната глава прониква в яйцеклетката, която става диплоидна и сега се нарича зигота. Според последните открития, мъжките молекули на иРНК, които са проникнали в яйцеклетката заедно с клетъчното ядро на спермата, влияят върху развитието на ембриона, излизащ от зиготата.

Локомоция

Човешките сперматозоиди имат гъвкав бич. Двете точки, маркирани на флагелума, се движат нагоре (лява точка) и надолу (дясна точка). Тази скорост се разделя на частта, която минава успоредно (V [номинална стойност]) на участъка на флагела и частта, която минава перпендикулярно (V [перпендикулярна]) към него. Получената сила F от своя страна е разделена на две части, а именно частта от силата, която действа успоредно на посоката на движение на спермата (F [horiz]) и частта, която действа вертикално спрямо посоката на движение (F [vert]). Сумата от двете сили, които са насочени успоредно на посоката на движение на спермата, образуват движещата сила. [14]

Съхранение на сперматозоиди за изкуствено осеменяване над точката на замръзване

Сперматозоидите, които би трябвало да се използват за изкуствено осеменяване, вече не трябва да се съхраняват замразени в банка сперма, както беше досега; В бъдеще трябва да е лесно да ги съхранявате при ниски температури над точката на замръзване. През 2003 г. изследователи от Саудитска Арабия представиха нов метод за съхранение на сперматозоиди без сложна технология за охлаждане. За да направите това, сперматозоидите първо трябва да бъдат почистени и изсушени на стерилен въздух. За оплождане по-късно сперматозоидите се оживяват в специален разтвор и се инжектират в яйцеклетката, за да бъдат оплодени с помощта на така наречената интрацитоплазмена инжекция на сперматозоиди. Въпреки това, сперматозоидите, съхранявани при тези температури, вече не могат да се движат след ревитализация и следователно трябва да се инжектират директно в яйцеклетката за оплождане.

продължителност на живота

След период на зреене от около 10 седмици от сперматогония до сперматозоиди [15] (зрели сперматозоиди), спермата може да оцелее в депото на сперматозоидите на мъжа до един месец. В зависимост от условията на околната среда (светлина, температура, влажност), сперматозоидите могат да оцелеят във въздуха до 24 часа. Веднага след като еякулатът със спермата изсъхне, те умират. Така че оплождането чрез изсушени сперматозоиди вече не може да се осъществи. [16]

Чрез балансиране на стойностите на рН на влагалището (рН 4-5) и цервикалната слуз и сперматозоидите (рН 6–8) е възможно сперматозоидите да оцелеят в „враждебна” среда. При оптимални условия в заливите на цервикалната лигавица сперматозоидите могат да оцелеят там до седем дни. От средните 250 милиона сперматозоиди за еякулация само около 500–800 достигат до маточните тръби. Една от причините за това е цервикалната слуз, през която се филтрират неефективните сперматозоиди. [17]

Отклонението от оптималната, леко базисна стойност на рН (7.2–7.8) [18] води до смъртта на спермата. Повечето от спермицидите, използвани в механичните и химическите методи за контрацепция, действат на тази основа. Продуктите за неутрална рН грижа, често използвани в областта на гениталиите, не са спермицидни и са неподходящи за последващи грижи за контрацепция.

Използване на термина "семена"

Сперма и сперматозоиди често се наричат Семена определен. Това е подвеждащо за един Семе е (често вграден в пулпата) орган на разпространение на висшите растения, който се състои от спящ растителен ембрион, който е заобиколен от хранителна тъкан и обвивка от семена.

Технически неправилната употреба на името Семе или Семена тъй като спермата е получена от Библията, при което тя не твърди, че е научно правилна, а по-скоро иска да подчертае родството, и то по начин, разбираем за обстоятелствата по това време. Еврейската дума за Семе се използва там безразборно за растения, животни и хора. От една страна жената получава мъжкото семе (Числа 5, 28) или го събужда по време на еротична игра (Бит 19, 32 и 34), от друга страна земята се засява със семената на полските култури (Второзаконие 29, 22; Ез 36, 9).

Заблудата, че мъжът Семе вече човек накратко което трябва да узрее само в утробата, сякаш е в хранителен разтвор. Накрая има терминът Семе също и за самите потомци. Когато Библията говори за семето на Авраам, това означава потомците, които са се появили от Авраам (Исаия 41: 8; Йер. 33, 26). Тук не се имат предвид всички тези значения. Имената Семена или Сперматозоиди и т.н. следователно вече не трябва да се използват за сперматозоиди или сперма. Следователно за по-новите учебници вече не се говори Vas deferens, но изрично от Сперматозоиден проводник.

Всъщност гръцката дума σπερμα вече не означава нищо друго освен „семе“ [19]. Това може да се намери и в ботанически имена като покритосеменни растения за "bedecktsamer". Изглежда, че грешката преминава през цялата номенклатура на всички езици.