זרע: פונקציות, חלקים, מחזור חיים, SPERMATOGENESIS - אנטומיה ופיזיולוגיה - 2025

הזרע הוא תאי מין בוגרים (תאי תא מין) מיוצרים בלוטות המין הגבריות. הם תאים מיוחדים מאוד, המוקדשים באופן מלא למשימת הדשן הביציות הנשיות, אירוע מהותי במהלך ההתרבות המינית.

הם התגלו לפני יותר מ -300 שנה על ידי אנטוני ואן ליוונהוק, שהונע אך ורק על ידי סקרנותו צפה בזרע משלו וטבע את המונח "בעלי חיים" למבנים המסומלים בהם צפה.

תצלום של זרע אנושי (מקור: אין מחבר ספציפי באמצעות ויקימדיה Commons)

מאז, תאים אלה היו מושא למחקר של חקירות רבות, במיוחד אלה הקשורות לפוריות והתרבות סייעה.

הזרע הם תאים עם דרישות אנרגיה גבוהות, מכיוון שהם חייבים לנוע במהירות גבוהה ברגע שהם פולטים מהפין (איבר רבייה זכר) אל דרכי הנרתיק (איבר רבייה נשי).

האנרגיה שהם משתמשים נובעת בעיקר מטבוליזם של פחמימות כמו גלוקוז, כלומר מגליקוליזה וזרחן חמצוני מיטוכונדריאלי, שהודגם בשנת 1928, הודות לניסויים שערכו מקארתי ומשתפי הפעולה.

היווצרותם ושחרורם של תאים אלה תלויה בגורמים אנדוקריניים רבים (הורמונליים), בעיקר טסטוסטרון, המיוצר ומופרש על ידי האשכים.

בשונה ממה שקורה בתאי המין הנשיים (המיוצרים במהלך התפתחות עוברית), זרע מופק ברציפות לאורך חייו הבוגרים של האדם.

מאפיינים

הזרע הם תאים חשובים מאוד, מכיוון שיש להם את המשימה המיוחדת להתמזג עם הביצית הכלולה בשחלות הנשיות כדי להפרות ולהפריה, תהליך שמסתיים בהיווצרותו של אדם חדש.

הזרע, כמו גם הביציות, הם תאים הפועלים, כך שהאיחוי של הגרעינים הנשיים והזכריים משיב את המטען הדיפלואידי (2n) בתא חדש. זה מרמז שכל תא תורם מחצית מהעומס הכרומוזומלי של בן אדם בתהליך זה.

תרשים של זרע אנושי. מקור: תרשים זרע זרע מפושט .svg: עבודת מריאנה Ruizderivative: Miguelferig

אצל בני אדם, הזרע הוא התאים האחראים לקביעת מין הצאצאים, מכיוון שלביצית יש כרומוזום מין X, אך לכל זרע יכול להיות כרומוזום X או כרומוזום Y.

זרע מנסה להפרות ביצה

כאשר לזרע שמפרה ומפרה בהצלחה את הביצה יש כרומוזום X, התינוק שייווצר יהיה XX, כלומר הוא יהיה נקבה גנטית. לעומת זאת, כאשר לזרע המתמזג עם הביצה יש כרומוזום Y, התינוק יהיה XY, כלומר זכר גנטי.

חלקי זרע (מבנה)

הזרע הם תאי דגלים קטנים (פחות מ -70 מיקרון אורך). כל זרע מורכב משני אזורים מוגדרים היטב המכונים ראש וזנב, שניהם סגורים באותה קרום פלזמה.

בראשו נמצא הגרעין שישמש להפריה של הביצית הנשית ואילו הזנב הוא אורגנל של תנועה המאפשר להם לנוע וזה מייצג חלק חשוב מאורכם.

- ראש

ראש הזרע משוטח בצורתו ומידותיו כ- 5 מיקרון בקוטר. בתוכו נמצא ה- DNA הסלולרי, שהוא דחוס מאוד, אשר ממזער את הנפח שהוא תופס, ומאפשר את הובלתו, שעתוקו והשתקתו.

בגרעין הזרע יש 23 כרומוזומים מפושטים (בעותק יחיד). כרומוזומים אלה נבדלים מכרומוזומי תאים סומטיים (תאים בגוף שאינם תאי מין) בכך שהם גדושים בחלבונים המכונים פרוטמינים וכמה היסטונים זרעיים.

פרוטמינים הם חלבונים עם מטענים חיוביים בשפע, המאפשרים את האינטראקציה שלהם עם DNA טעון שלילי.

מבט צדדי וקדימה של זרע אנושי (מקור: LadyofHats דרך Wikimedia Commons)

בנוסף לגרעין, בראש הזרע יש שלפוחית ​​הפרשה המכונה שלפוחית ​​האקרוזום או האקרוזום, המקיפה חלקית את האזור הקדמי של הגרעין ונמצא במגע עם קרום הפלזמה של תא המין.

שלפוחית ​​זו מכילה מספר רב של אנזימים המאפשרים את תהליך החדירה של הכיסוי החיצוני של הביצית במהלך ההפריה. אנזימים אלה כוללים נוירמינידאז, היאלורונידאז, חומצה פוספטאז, אריסולפטאז ואקרוסין, פרוטאז הדומה לטריפסין.

כאשר הביצה והזרע באים במגע זה עם זה, האקרוזום משחרר את תוכנו על ידי אקסוציטוזיס, תהליך המכונה "התגובה האקרוזומית", החיונית לאיחוד, חדירה ואיחוי של הזרע עם הביצית.

- זנב

הראש והזנב של הזרע מכוסים באותה קרום פלזמה. הזנב הוא סגל ארוך מאוד שיש בו ארבעה אזורים הנקראים הצוואר, החלק האמצעי, החלק העיקרי ופיסת הקצה.

האקסונמה, כלומר מבנה הציטוס-שלד המספק תנועה לזנב, יוצא מגוף בסיסי הממוקם מאחורי גרעין הזרע. גוף הבסיס הזה הוא מה שמרכיב את הצוואר ואורכו כ- 5 מיקרומטר.

בין הצוואר לבין חתיכת הקצה הוא חתיכת הביניים. אורכו 5 מיקרון ומאופיין בנוכחות מיטוכונדריה מרובה המסודרות בצורת "נדן" סביב האקסונמה המרכזית. המיטוכונדריות המתמחות ביותר הללו הם שמספקים, במהותם, את האנרגיה הדרושה לתנועה בצורה של ATP.

אורכו של היצירה העיקרית הוא קצת פחות מ 50 מיקרומטר והוא החלק הארוך ביותר של הזנב. זה מתחיל ב"טבעת "שמונעת התקדמות נוספת של המיטוכונדריה ומסתיימת ביצירה הסופית. ככל שמתקרבים ליצירה הסופית, היצירה העיקרית מתחדדת (מתחדדת).

סוף סוף, החלק הטרמינלי מורכב מחמש המיקרומטר האחרון של הזנב, והוא מבנה בו נצפתה "הפרעה" מסוימת במיקרו-צינורות המרכיבים את אקסונמת המגן.

מעגל החיים

גבר מבוגר ממוצע מייצר מיליוני זרע ליום, אולם תאים אלה לוקחים בין חודשיים לשלושה חודשים כדי להתבגר באופן מלא ולהתבגר (עד שהם מפולטים).

מחזור החיים של תא זרע מתחיל בגמטוגנזה או spermatogenesis, כלומר עם חלוקה של תא נבט או מבשר, שמוליד קווי תאים שמתחלקים מאוחר יותר, כדי להתמיין ולהתבגר בהמשך. בינתיים, תאים פגומים עוברים תהליכי מוות מתוכנתים.

לאחר שנוצר בצינורות הזרעיים, הזרע המתבגר צריך לנדוד לאזור האשכים המכונה אפידדימיס, שאורכו כ- 20 מטרים. נדידה זו אורכת מספר ימים והוכח כי בשלב זה התאים אינם בוגרים מספיק כדי להפרות ביצה, מכיוון שהם חסרים ניידות מספקת.

לאחר שחלפו 18 או 24 שעות באפידדימיס, הזרע הוא נייד לחלוטין, אך ניידות זו מונעת על ידי גורמי חלבון מסוימים.

לאחר האפידדימיס, הזרע שומר על פוריותם למשך קצת יותר מחודש, אך זמן זה יהיה תלוי בתנאי הטמפרטורה, הדיאטה ואורח החיים.

כאשר מפוצעים זרע במהלך קיום יחסי מין (קיום יחסי מין), יש להם יכולת תנועה מלאה ונעים במהירות המהירה של 4 מ"מ / דקה. תאים אלה יכולים לשרוד במשך יום עד יומיים בדרכי הרבייה הנשית, אך הדבר תלוי בחומציות של הסביבה שמסביב.

Spermatogenesis

ייצור זרע (spermatogenesis) מתרחש תחילה אצל בני אדם במהלך גיל ההתבגרות. תהליך זה מתרחש באשכים, שהם שני איברים במערכת הרבייה הגברית, וקשורים להפחתת העומס הכרומוזומלי של תאי המין (שעוברים מלהיות דיפלואיד (2n) לביצוע אובלי (n)).

באשכים מתרחשת spermatogenesis בתוך צינורות המכונים צינורות זרעיים, האפיתל שלהם מורכב משני סוגים עיקריים של תאים: תאי סרטולי ותאי זרע.

תאים שפרמטוגניים מולידים זרע, ואילו תאי סרטולי מזינים ומגנים על תאי זרע. האחרונים נמצאים בצינורות הזרעיים בשלבי התבגרות שונים.

ייצוג סכמטי של תהליך הזרע (מקור: Miguelferig באמצעות Wikimedia Commons)

בין התאים הזרעיים הם תאים המכונים spermatogonia , שהם תאי נבט בשלים האחראיים על חלוקת וייצור spermatocytes ראשוניים, spermatocytes משניים, וזרע בוגר.

- Spermatogonia, spermatocytes ראשוני, spermatocytes משניים ו spermatids

ספרמטוגוניה ממוקמת לכיוון הקצה החיצוני של הצינורות הזרעיים, בקרבת הלמינה הבסיסית של אותה; כאשר הם מתחלקים, התאים שהם מולידים נודדים לחלק המרכזי של התעלות, שם הם סוף סוף מתבגרים.

Spermatocytogenesis

Spermatogonia מתחלקים על ידי מיטוזה (חלוקה א-מינית) והם תאים דיפלואידים (2n) שכאשר הם מתחלקים מייצרים יותר זרע spermatogonia ו spermatocytes ראשוניים, שהם לא יותר מאשר spermatogonia שמפסיקים להתחלק על ידי מיטוזה כדי להיכנס למיוזה I.

קבוצה קטנה של זרע spermatogonia מתחלק לאט על ידי מיטוזה לאורך החיים, ומתפקדת כ"תאי גזע "לייצור מיטוטי של יותר spermatogonia או תאים המחויבים להתבגרות.

כאשר spermatogonia בוגרים, כלומר כאשר הם מתחלקים על ידי מיטוזה ובהמשך על ידי מיוזה, הצאצאים שלהם אינם משלימים את החלוקה הציטוזולית, כך שתאי הבת (המשובטים) נשארים מחוברים זה לזה על ידי גשרים ציטוזוליים, כאילו היו סינציום. .

סינסיטיום זה נשמר עד השלבים הסופיים של התבגרות והגירה של תאי זרע (זרע), בהם הזרע משתחרר לומן של הצינורות הזרעיים. זה גורם לקבוצות של תאים המיוצרים באופן סינכרוני.

- מיוזה

Spermatocytes ראשוני, כאשר הם מתחלקים על ידי meiosis, יוצרים spermatocytes משניים, אשר מחלקים שוב על ידי meiosis (meiosis II), ומבדילים את עצמם לסוג אחר של תא הנקרא spermatids, שיש להם מחצית העומס הכרומוזומלי של spermatogonia. נגיד, הם נוכלים.

- התבגרות של זרעונים או זרע spermiogenesis

ככל שהזרעונים מתבגרים, הם מתבדלים לזרע בוגר בזכות סדרה של שינויים מורפולוגיים הכרוכים בחיסול של חלק גדול מהציטוזול שלהם, היווצרות הסמל והארגון מחדש הפנימי של האברונים הציטוזוליים שלהם.

חלק מהשינויים הללו קשורים לעיבוי גרעין התא, להארכת התא ולארגון מחדש של המיטוכונדריה.

תאים אלה נודדים לאחר מכן אל האפידדימיס, צינור קינקי באשכים, שם הם מאוחסנים וממשיכים בתהליך ההתבגרות. עם זאת, רק באמצעות תהליך המכונה קיבול, המתרחש בדרכי המין הנשיות, הזרע משלים את התבגרותם.

הפניות

1. בארט, KE, Barman, SM, Boitano, S., & Brooks, H. (2012). סקירת Ganong של הפיזיולוגיה הרפואית, (LANGE Science Science).
2. Chen, H., Mruk, D., Xiao, X., & Cheng, CY (2017). זרע זרע אנושי וויסותו. אנדוקרינולוגיה עכשווית, 49–72.
3. קלרמונט, י '(1970). דינמיקה של ספראמטוגנזה אנושית. במבחן האנושי (עמ '47–61).
4. דדון, ג'יי.פי (1995). מצבם הגרעיני של תאי זרע אנושיים. מיקרון. אלזביאר.
5. גרטנר, ל.פ, והייט, ג'יי.ל (2006). ספר לימוד צבעוני של ספר אלקטרוני בהיסטולוגיה. מדעי הבריאות Elsevier.
6. גריסוולד, MD (2015). Spermatogenesis: המחויבות למיוזה. ביקורות פיזיולוגיות, 96, 1–17.
7. סולומון, א., ברג, ל., ומרטין, ד. (1999). ביולוגיה (מהדורה חמישית). פילדלפיה, פנסילבניה: הוצאת מכללת סונדרס.