spermatozoon
d013094
anatomisk terminologi
en spermatozoon (uttalad /spspփrmætəփzoən/, alternativ stavning spermatozoön; plural spermatozo; från antikens grekiska: σπέρμα (”frö”) och antikens grekiska: ζον (”levande varelse”)) är en rörlig spermiecell, eller rörlig form av haploidcellen som är den manliga gameten., En spermatozon förenar ett ägg för att bilda en zygot. (En zygot är en enda cell, med en komplett uppsättning kromosomer, som normalt utvecklas till ett embryo.)
spermceller bidrar ungefär hälften av den nukleära genetiska informationen till diploida avkomman (exklusive i de flesta fall mitokondriellt DNA). Hos däggdjur bestäms avkommans kön av spermiecellen: en spermatozon som bär en X-kromosom leder till en kvinnlig (XX) avkomma, medan en som bär en Y-kromosom leder till en manlig (XY) avkomma., Spermceller observerades först i Antonie van Leeuwenhoeks laboratorium 1677.
Human sperm under mikroskop
Spermatozoonstruktur, funktion och storlek
människor
den mänskliga spermiecellen är reproduktionscellen hos män och kommer endast att överleva i varma miljöer; när den lämnar den manliga kroppen minskar spermiernas överlevnads sannolikhet och det kan dö, vilket minskar den totala spermie kvalitet. Spermceller finns i två typer, ”kvinnlig” och ”manlig”., Spermceller som ger upphov till kvinnliga (XX) avkommor efter befruktning skiljer sig åt genom att de bär en X-kromosom, medan spermceller som ger upphov till manliga (XY) avkommor bär en Y-kromosom.
en human spermiecell består av ett platt, skivformat huvud 5,1 µm med 3,1 µm och en svans 50 µm lång. Svansen flagellates, som driver spermiecellen (vid ca 1-3 mm/minut hos människor) genom att piska i en elliptisk kon. Spermierna har en olfaktorisk styrmekanism, och efter att ha nått äggledarna måste de genomgå en kapacitationsperiod före penetration av ägget.,
Huvud: den har en kompakt kärna med endast kromatisk substans och är omgiven av endast en tunn kant av cytoplasma. Ovanför kärnan ligger en kapsliknande struktur som kallas akrosomet, bildad genom modifiering av Golgi-kroppen, som utsöndrar enzymet spermlysin (hyaluronidas, Korona-penetrerande enzym, zona lysin eller akrosin), som är nödvändigt för befruktning. När spermatzonen närmar sig ägget genomgår den akrosomreaktionen där membranet som omger akrosomet smälter med plasmamembranet i spermiernas huvud och exponerar innehållet i akrosomet.,
Hals: det är den minsta delen (0,03 ×10-6 m), och har en proximal centriole parallell med basen av kärnan och distal centriole vinkelrätt mot den föregående. Den proximala centriolen är också närvarande i den mogna spermatzonen; den distala centriolen försvinner efter axoneme-montering. Den proximala centriolen går in i ägget under befruktning och börjar den första klyvningsfördelningen av ägget, som inte har någon centriole. Den distala centriolen ger upphov till den axiella filamentet som bildar svansen och har ett (9+2) arrangemang., Ett övergående membran som kallas manchetten ligger i mitten.
mittstycke: det har 10-14 spiraler av mitokondrier som omger axialfilamentet i cytoplasman. Det ger motilitet, och kallas därmed spermiernas krafthus. Den har också en ring centriole (annulus) som bildar en diffusionsbarriär mellan mellanstycket och huvudstycket och tjänar som en stabiliserande struktur för svansstyvhet.
svans: det är den längsta delen (50×10-6 m), som har en axiell filament omgiven av cytoplasma och plasmamembran, men i den bakre änden är axialfilamentet naken., Det är tryckmekanism.
Sperma har en alkalisk natur och spermatozoa når inte full motilitet (hypermotilitet) tills de når slidan, där det alkaliska pH neutraliseras av sura vaginala vätskor. Denna gradvisa process tar 20-30 minuter. Under denna period bildar fibrinogen från de partiella vesiklarna en blodpropp, säkrar och skyddar spermierna. Precis som de blir hypermotil löser fibrinolysin från prostatakörteln blodproppen, vilket gör att spermierna kan utvecklas optimalt.,
spermatzonen kännetecknas av ett minimum av cytoplasma och det mest tätt packade DNA som är känt i eukaryoter. Jämfört med mitotiska kromosomer i somatiska celler, sperma DNA är minst sexfaldigt mer mycket kondenserad.
preparatet bidrar med DNA / kromatin, en centriole, och kanske också en oocytaktiverande faktor (OAF). Det kan också bidra med paternal messenger RNA (mRNA), vilket också bidrar till embryonal utveckling.,
-
Electron micrograph of human spermatozoa magnified 3140 times.
-
Sperm cells in the urine sample of a 45-year-old male patient who is being followed with the diagnosis of benign prostate hyperplasia.,
-
r gammalt hälsosamt ämne.den mänskliga spermatzonen innehåller minst 7500 olika proteiner.
Human sperm genetik har associerats med mänsklig utveckling, per en 2020-studie.,
DNA-skada och reparation
DNA-skador som förekommer i spermatozoa under perioden efter meios men före befruktning kan repareras i det befruktade ägget, men om det inte repareras, kan ha allvarliga skadliga effekter på fertiliteten och det utvecklande embryot. Mänskliga spermatozoer är särskilt utsatta för fri radikal attack och generering av oxidativ DNA-skada. (se t. ex. 8-Oxo-2′-deoxyguanosin)
exponering av män för vissa livsstilsrisker, miljörisker eller yrkesrisker kan öka risken för aneuploida spermatozoer., I synnerhet ökar risken för aneuploidi genom tobaksrökning och yrkesmässig exponering för bensen, insekticider och perfluorerade föreningar. Ökad aneuploidi av spermatozoa uppträder ofta i samband med ökad DNA-skada. DNA fragmentering och ökad in situ DNA känslighet för denaturering, de funktioner som liknar dessa ses under apoptos av somatiska celler, karakterisera onormala spermier i fall av manlig infertilitet.,
undvikande av immunsystemsvar
Glykoproteinmolekyler på ytan av ejakulerade spermceller känns igen av alla mänskliga kvinnliga immunsystem och tolkas som en signal om att cellen inte ska avvisas. Det kvinnliga immunsystemet kan annars attackera spermier i reproduktionssystemet. De specifika glykoproteinerna som täcker spermceller används också av vissa cancer-och bakterieceller, vissa parasitära maskar och HIV-infekterade vita blodkroppar, vilket undviker ett immunsvar från värdorganismen.,
blod-testikelbarriären, som upprätthålls av de täta korsningar mellan sertolicellerna i de seminiferösa tubulerna, förhindrar kommunikation mellan de formande spermatozoa i testiklarna och blodkärlen (och immunceller som cirkulerar inom dem) inom det interstitiella utrymmet. Detta hindrar dem från att framkalla ett immunsvar. Blodtestisbarriären är också viktig för att förhindra att giftiga ämnen stör spermatogenesen.,
Spermatozoa i andra organismer
rörliga spermceller av alger och frölösa växter.
se även: spermier och kvinnlig spermielagringdjur
befruktning bygger på spermatozoa för de flesta sexuellt reproduktiva djur.
vissa arter av fruktfluga producerar den största kända spermatzonen som finns i naturen. Drosophila melanogaster producerar spermier som kan vara upp till 1.,8 mm, medan dess relativa Drosophila bifurca producerar den största kända spermatzonen, som mäter över 58 mm i längd. I Drosophila melanogaster ingår hela spermierna, svansen, införlivas i oocytcytoplasman, men för Drosophila bifurca kommer endast en liten del av svansen in i oocyten.
Trämusen Apodemus sylvaticus har spermatozoa med falciform morfologi. En annan egenskap som gör dessa gametocyter unika är närvaron av en apikal krok på spermiehuvudet. Denna krok används för att fästa på krokarna eller till flagellan hos andra spermatozoer., Aggregering orsakas av dessa bilagor och mobila tåg resultat. Dessa tåg ger förbättrad motilitet i det kvinnliga reproduktiva området och är ett sätt på vilket befruktning främjas.
den postmeiotiska fasen av spermatogenes hos möss är mycket känslig för miljö genotoxiska medel, eftersom manliga könsceller bildar mogna spermatozoer förlorar de gradvis förmågan att reparera DNA-skador., Bestrålning av manliga möss under sen spermatogenes kan inducera skador som kvarstår i minst 7 dagar i fertiliserande spermatozoa, och störning av maternellt DNA dubbelsträngsbrottsreparationsvägar ökar spermatozoa-härledda kromosomala avvikelser. Behandling av manliga möss med melfalan, ett bifunktionellt alkylerande medel som ofta används vid kemoterapi, inducerar DNA-lesioner under meios som kan kvarstå i ett oreparerat tillstånd som könsceller utvecklas genom DNA-reparationskompetenta faser av spermatogen utveckling., Sådana oreparerade DNA-skador i spermatozoa, efter befruktning, kan leda till avkommor med olika abnormiteter.
sjöborrar som Arbacia punctulata är idealiska organismer att använda i spermforskning, de leker stort antal spermier i havet, vilket gör dem väl lämpade som modellorganismer för experiment.
spermatozoa av pungdjur är vanligtvis längre än hos placenta däggdjur.,
växter, alger och svampar
gametofyterna av bryophytes, ormbunkar och vissa gymnospermer producerar rörliga spermceller, i motsats till pollenkorn som används i de flesta gymnospermer och alla angiospermer. Detta gör sexuell reproduktion i avsaknad av vatten omöjligt, eftersom vatten är ett nödvändigt medium för att spermier och ägg ska träffas. Alger och lägre växt spermier celler är ofta Multi-flagellated (se bild) och därmed morfologiskt skiljer sig från djur spermatozoa.
vissa alger och svampar producerar icke-rörliga spermceller, som kallas spermatia., I högre växter och vissa alger och svampar innebär befruktning migreringen av spermkärnan genom ett fertiliseringsrör (t.ex. pollenrör i högre växter) för att nå äggcellen.
Spermatozoa produktion hos däggdjur
Huvudartikel: spermatogenesSpermatozoa produceras i testiklarna i en process som kallas spermatogenes. Runda celler som kallas spermatogoni dela och differentiera så småningom att bli spermatozoa., Under copulation blir cloaca eller vagina inseminerad, och sedan rör spermatozoa genom kemotaxi till ägget inuti ett äggledare eller livmodern.
i ART hänvisas normozoospermi till en total mängd>39 mill ejaculated,>32% Med progressiv motilitet och>4% normal morfologi. En normal utlösning hos människor måste också ha en volym över 1,5 ml, vilket är en överdriven volym 6 ml per utlösning (hyperspermi). En otillräcklig volym kallas hypospermi., Dessa problem är relaterade till flera komplikationer i spermatozoaproduktion, till exempel:
- Hyperspermi: vanligtvis provocerad på grund av prostatainflammation.
- Hypospermi: en ofullständig utlösning, vanligtvis kallad androgenbrist (hypoandrogenism) eller obstruktion i någon del av ejaculatory tract. Under laboratorieförhållanden beror också på en partiell förlust av provet.
- Aspermia: det finns ingen utlösning. Det kan hända på grund av retrograd ejakulation, anatomiska eller neurologiska sjukdomar eller antihypertensiva läkemedel.,
Spermatozoa activation
Main article: Acrosome reaction
Acrosome reaction on a sea urchin cell
Approaching the egg cell is a rather complex, multistep process of chemotaxis guided by different chemical substances/stimuli on individual levels of phylogeny., En av de mest signifikanta, vanliga signaleringskaraktärerna i händelsen är att en prototyp av professionella kemotaxreceptorer, formylpeptidreceptor (60.000 receptor / cell) samt aktivatorns förmåga hos dess ligand formyl Met-Leu-Phe har demonstrerats i ytmembranet även när det gäller mänskliga spermier. Mammalian spermceller blir ännu mer aktiva när de närmar sig en äggcell i en process som kallas spermaaktivering., Spermier aktivering har visat sig orsakas av kalciumjonoforer in vitro, progesteron frigörs av närliggande cumulusceller och bindning till ZP3 av zona pellucida. Cumuluscellerna är inbäddade i en gelliknande substans som huvudsakligen tillverkas av hyaluronsyra och utvecklas i äggstocken med ägget och stöder det när det växer.
den ursprungliga förändringen kallas ”hyperaktivering”, vilket orsakar en förändring av spermatozoa motilitet. De simmar snabbare och deras svansrörelser blir mer kraftfulla och oregelbundna.
en ny upptäckt länkar hyperaktivering till en plötslig tillströmning av kalciumjon i svansarna., Den piskliknande svansen (flagellum) av spermierna är översållad med jonkanaler som bildas av proteiner som kallas CatSper. Dessa kanaler är selektiva, så att endast kalciumjoner passerar. Öppningen av CatSper-kanaler är ansvarig för tillströmningen av kalcium. Den plötsliga ökningen av kalciumnivåer orsakar flagellum att bilda djupare böjningar, Driver spermierna mer kraftfullt genom den viskösa miljön. Sperm hyperaktivitet är nödvändig för att bryta igenom två fysiska hinder som skyddar ägget från befruktning.
den andra processen i spermaaktivering är akrosomreaktionen., Detta innebär att innehållet i akrosomet frigörs, vilket sprider sig och exponeringen av enzymer som är fästa vid spermiernas inre akrosomala membran. Detta inträffar efter att spermierna först möter ägget. Denna låsningsmekanism är artspecifik och förhindrar att spermier och ägg av olika arter smälter. Det finns vissa bevis för att denna bindning är det som utlöser akrosomet för att frigöra enzymerna som tillåter spermierna att smälta med ägget.
ZP3, ett av proteinerna som utgör zona pellucida, binder sedan till en partnermolekyl på spermierna., Enzymer på det inre akrosomala membranet smälter zona pellucida. Efter att spermierna tränger in i zona pellucida, smälter en del av spermiernas cellmembran sedan med äggcellens membran och innehållet i huvudet diffunderar in i ägget.
efter penetration sägs oocyten ha blivit aktiverad. Det genomgår sin sekundära meiotiska uppdelning, och de två haploida kärnorna (paternal och maternal) säkrar för att bilda en zygot., För att förhindra polyspermy och minimera möjligheten att producera en triploid zygot, gör flera förändringar i äggets zona pellucida dem ogenomträngliga kort efter det att den första spermierna kommer in i ägget.
artificiell Lagring
Spermatozoa kan lagras i spädningsmedel som Illini Variable Temperature (IVT) diluent, som har rapporterats kunna bevara hög fertilitet hos spermatozoa i över sju dagar. IVT-utspädningsmedlet består av flera salter, sockerarter och antibakteriella medel och gasas med CO2.,
Semenkryopreservering kan användas under mycket längre lagringstider. För mänskliga spermatozoer är den längsta rapporterade framgångsrika lagringen med denna metod 21 år.
MMP och kapacitans
under kondensation förvärvar spermatozoa förmågan att befrukta oocyten. In vitro händer det när spermatozoa tvättas och renas. Idag kräver 20 procent av befolkningen assisterad reproduktionsteknik, så det är viktigt för vår samhällsutveckling., 15% av infertilitet beror på manlig faktor, så flera strategier har skapats för att återställa de funktionella spermatozoa. MMP (Million Motile Progressive cells per milliliter) åtgärden är synonymt med kondensation, och är mycket användbar parameter för att bestämma, tillsammans med ett spermiogram, vilken typ av behandling som behövs. Den baseras på återhämtningsprocenten., Beroende på procentsatsen bestämmer vi kvaliteten på den rörliga spermatozoa återhämtningen: 15 till 25 miljoner spermier/ml anses vara optimala, mellan 5 och 15 miljoner anses vara tillräckligt och mindre än 5 miljoner anses vara suboptimala eller inte tillräckliga. När det gäller de värden som vi har fått, tillsammans med spermiogramresultaten, kommer olika tekniker att visas.
till exempel, om mer än 1.,0 × 106 progressiva rörliga spermier per milliliter finns, det kommer att rekommenderas att ha samlag, och om det misslyckas kommer nästa steg att vara intrauterin insemination och senare konventionell in vitro-fertilisering.
med mindre än 1,0×106 progressiva rörliga spermier per milliliter, kommer vi att utföra intracytoplasmisk spermieinjektion. Vid azoospermi (ingen spermatozoa i ejakulatet) kommer vi att göra en testikelbiopsi för att kontrollera om det finns spermatozoa i testiklarna eller om inga spermatozoer produceras.,
historia
- i 1677 mikrobiolog upptäckte Antonie van Leeuwenhoek spermatozoa.
- 1841 skrev den schweiziska anatomisten Albert von Kölliker om spermatozoon i sitt arbete Untersuchungen über die Bedeutung der Samenfäden (studier om betydelsen av spermatozoa).
se även
- Aneuploidy
- icke-disjunction
Wikimedia Commons har media relaterade till Spermatozoa.,9dbb”>Microscopic organisms Others 
General topics Related topics Related people - Clifford Dobell (Leeuwenhoek scholar)
- Brian J., Ford (Leeuwenhoek scholar)
- William Davidson
- Henry Oldenburg
- Regnier de Graaf
- Robert Hooke (författare till Micrographia)
- Nicolaas Hartsoeker
- Nicolas Steno
- Jan Swammerdam
- Johannes Vermeer
erkännanden - 1 observerades först, beskrevs och studerades av van Leeuwenhoek.,
-
Category
Category