Sperm - Sperm
Sperm er den mannlige reproduktive cellen , eller gameten , i anisogame former for seksuell reproduksjon (former der det er en større, kvinnelig reproduktiv celle og en mindre mannlig). Dyr produserer bevegelige sædceller med en hale kjent som en flagellum , som er kjent som spermatozoa , mens noen røde alger og sopp produserer ikke-bevegelige sædceller, kjent som spermatia . Blomstrende planter inneholder ikke-motil sæd i pollen , mens noen flere basale planter som bregner og noen gymnospermer har bevegelig sæd.
Sædceller dannes i løpet av fremgangsmåten kjent som spermatogenese , som i amniotes ( reptiler og pattedyr ) finner sted i sædkanaler av testiklene . Denne prosessen innebærer produksjon av flere påfølgende sædcelleforløpere, som starter med spermatogonia , som differensierer til spermatocytter . Spermatocyttene gjennomgår deretter meiose , og reduserer kromosomtallet med halvparten, noe som produserer spermatider . Spermatidene modnes og konstruerer hos dyr en hale eller flagellum, noe som gir opphav til den modne, bevegelige sædcellen. Hele denne prosessen skjer konstant og tar rundt 3 måneder fra start til slutt.
Sædceller kan ikke dele seg og ha en begrenset levetid, men etter fusjon med eggceller under befruktning begynner en ny organisme å utvikle seg, som starter som en totipotent zygote . Den menneskelige sædcellen er haploid , slik at dens 23 kromosomer kan slutte seg til de 23 kromosomene i hunnegg for å danne en diploid celle med 46 sammenkoblede kromosomer. Hos pattedyr lagres sædceller i epididymis og frigjøres fra penis under utløsning i en væske kjent som sæd .
Ordet sæd er avledet av det greske ordet σπέρμα , sperma , som betyr "frø".
Utvikling
Det er generelt akseptert at isogami er stamfar til sæd og egg. Imidlertid er det ingen fossile registreringer for utviklingen av sæd og egg fra isogami som fører til at det legges stor vekt på matematiske modeller for å forstå utviklingen av sæd.
En utbredt hypotese sier at sæd utviklet seg raskt. Imidlertid er det ingen direkte bevis for at sæd utviklet seg raskt eller før andre mannlige egenskaper.
Sæd hos dyr
Funksjon
Den viktigste sædfunksjonen er å nå egget og smelte sammen med det for å levere to subcellulære strukturer: (i) den mannlige pronucleus som inneholder arvematerialet og (ii) sentriolene som er strukturer som hjelper til med å organisere mikrotubuli- cytoskjelettet .
Anatomi
Sædcellen til pattedyr kan deles i 2 deler:
- Hode: inneholder kjernen med tett kveilet kromatinfibre, omgitt foran av en tynn, flat flat sek som kalles akrosomet , som inneholder enzymer som brukes til å trenge inn i hunnen. Den inneholder også vakuoler.
- Hale: også kalt flagellum , er den lengste delen og i stand til bølgelignende bevegelse som driver sædceller for svømming og hjelper til med å trenge inn i egget. Halen ble tidligere antatt å bevege seg symmetrisk i spiralform .
Nakken eller forbindelsesstykket inneholder en typisk sentriole og en atypisk sentriole som den proksimale sentriole-lignende . Midtstykket har en sentral trådformet kjerne med mange mitokondrier spiralformet rundt det, brukt til ATP -produksjon for reisen gjennom kvinnelig livmorhals , livmor og livmorrør .
Under befruktningen gir sædcellen tre viktige deler til oocytten : (1) en signal- eller aktiveringsfaktor, som får den metabolsk sovende oocytten til å aktiveres; (2) den haploid fars genomet ; (3) sentriolen , som er ansvarlig for dannelsen av sentrosom- og mikrotubulisystemet .
Opprinnelse
Sædceller fra dyr produseres gjennom spermatogenese inne i mannlige gonader ( testikler ) via meiotisk divisjon. Den første sædcelleprosessen tar rundt 70 dager å fullføre. Prosessen starter med produksjon av spermatogoni fra forstadier til kimceller . Disse deler seg og differensierer seg til spermatocytter , som gjennomgår meiose for å danne spermatider . I spermatidstadiet utvikler sædcellen den kjente halen. Det neste stadiet der det blir fullt modent, tar rundt 60 dager når det kalles en spermatozoan . Sædceller bæres ut av mannskroppen i en væske kjent som sæd . Menneskelige sædceller kan overleve i det kvinnelige reproduktive området i mer enn 5 dager etter samleie. Sæd produseres i sædblærene , prostata og urinrøret .
I 2016 hevdet forskere ved Nanjing Medical University at de hadde produsert celler som lignet musespermatider fra musens embryonale stamceller kunstig. De injiserte disse spermatidene i museegg og produserte unger.
Sædkvalitet
Sperm kvantitet og kvalitet er de viktigste parametrene i sæd kvalitet , som er et mål på evnen av sæd til å oppnå befruktning . Dermed er det hos mennesker et mål på fruktbarhet hos en mann . Den genetiske kvaliteten på sædceller, så vel som volum og motilitet, reduseres vanligvis med alderen. (Se faderlig alderseffekt .)
DNA -skader som er tilstede i sædceller i perioden etter meiose, men før befruktning kan repareres i det befruktede egget, men hvis det ikke blir reparert, kan ha alvorlige effekter på fruktbarheten og det utviklende embryoet. Menneskelige sædceller er spesielt sårbare for angrep av frie radikaler og generering av oksidativ DNA -skade. (se f.eks. 8-Oxo-2'-deoxyguanosine )
Den postmeiotiske fasen av musens spermatogenese er veldig følsom for genotoksiske miljøer i miljøet, fordi etter hvert som mannlige kjønnsceller danner modne sædceller, mister de gradvis evnen til å reparere DNA -skader. Bestråling av hannmus under sen spermatogenese kan forårsake skade som vedvarer i minst 7 dager i de befruktende sædcellene, og forstyrrelse av mors DNA dobbeltstrengede reparasjonsveier øker sædcelle-avledede kromosomavvik. Behandling av hannmus med melfalan , et bifunksjonelt alkyleringsmiddel som ofte brukes i kjemoterapi, induserer DNA-lesjoner under meiose som kan vedvare i en ikke-reparert tilstand når kjønnsceller utvikler seg gjennom DNA-reparasjonskompetente faser av spermatogen utvikling. Slike ureparerte DNA -skader i sædceller, etter befruktning, kan føre til avkom med forskjellige abnormiteter.
Sædstørrelse
Relatert til sædkvalitet er sædstørrelse, i hvert fall hos noen dyr. For eksempel er sædcellene til noen fruktflue ( Drosophila ) opptil 5,8 cm lange - omtrent 20 ganger så lange som selve fluen. Lengre sædceller er bedre enn sine kortere kolleger til å fordrive konkurrenter fra hunnens sædbeholder. Fordelen for kvinner er at bare friske hanner har «gode» gener som kan produsere lange sædceller i tilstrekkelige mengder til å konkurrere konkurrentene.
Marked for menneskelig sæd
Noen sædbanker rommer opptil 170 liter sæd.
I tillegg til utløsning er det mulig å trekke ut sæd gjennom TESE .
På det globale markedet har Danmark et velutviklet system for menneskelig sædeksport. Denne suksessen kommer hovedsakelig fra ryktet til danske sæddonorer for å være av høy kvalitet, og gir, i motsetning til loven i de andre nordiske landene, giverne valget mellom å være anonyme eller ikke-anonyme til det mottakende paret. Videre har nordiske sædgivere en tendens til å være høye og høyt utdannede og ha altruistiske motiver for donasjonene sine, delvis på grunn av den relativt lave monetære kompensasjonen i Norden. Mer enn 50 land over hele verden er importører av dansk sæd, inkludert Paraguay , Canada , Kenya og Hong Kong . Imidlertid, Food and Drug Administration er (FDA) i USA utestengt import av en hvilken som helst sæd, motivert av en risiko for overføring av Creutzfeldt-Jakobs sykdom , selv om en slik risiko er ubetydelig, ettersom kunstig inseminasjon er meget forskjellig fra den ruten for overføring av Creutzfeldt -Jakobs sykdom . Forekomsten av Creutzfeldt-Jakobs sykdom for givere er høyst en av en million, og hvis donoren var en bærer, ville de smittsomme proteinene fortsatt måtte krysse blod-testis-barrieren for å gjøre overføring mulig.
Historie
Sperm ble først observert i 1677 av Antonie van Leeuwenhoek ved hjelp av et mikroskop . Han beskrev dem som å være animalcules (små dyr), sannsynligvis på grunn av hans tro på preformasjonisme , som trodde at hver sæd inneholdt et fullt dannet, men lite menneske.
Rettsmedisinsk analyse
Ejakulerte væsker oppdages av ultrafiolett lys , uavhengig av overflatens struktur eller farge. Spermhoder, f.eks. Fra vaginale vattpinner, oppdages fremdeles ved mikroskopi ved bruk av "juletreflekk" -metoden, dvs. Kernechtrot-Picroindigocarmine (KPIC) -farging.
Sperm i planter
Sædceller i alger og mange plante gametofytter produseres i hann gametangia ( antheridia ) via mitotisk deling. I blomstrende planter produseres sædkjerner inne i pollen .
Motile sædceller
Motile sædceller beveger seg vanligvis via flagella og krever et vannmedium for å svømme mot egget for befruktning. Hos dyr er mesteparten av energien for sædmotilitet hentet fra metabolismen av fruktose som transporteres i sædvæsken . Dette foregår i mitokondriene som ligger i sædens midtdel (ved foten av sædhodet). Disse cellene kan ikke svømme bakover på grunn av arten av fremdriften. De uflaggede sædcellene (med ett flagellum) av dyr omtales som sædceller , og er kjent for å variere i størrelse.
Motil sæd produseres også av mange protister og gametofytter av bryofytter , bregner og noen gymnospermer som cycads og ginkgo . Sædcellene er de eneste flaggede cellene i livssyklusen til disse plantene. I mange bregner og lykofytter , cycader og ginkgo er de multi-flagellert (bærer mer enn ett flagellum).
Hos nematoder er sædcellene amøboide og kryper, i stedet for å svømme, mot eggcellen.
Ikke-motile sædceller
Ikke-motile sædceller som kalles spermatia mangler flageller og kan derfor ikke svømme. Spermatia produseres i et spermatangium .
Fordi spermatia ikke kan svømme, er de avhengige av miljøet for å bære dem til eggcellen. Noen rødalger , som Polysiphonia , produserer ikke-bevegelige spermatier som spres av vannstrømmer etter frigjøring. Spermiene til rustsopp er dekket med et klebrig stoff. De produseres i kolbeformede strukturer som inneholder nektar , som tiltrekker fluer som overfører spermatiene til nærliggende hyfer for befruktning i en mekanisme som ligner insektbestøvning i blomstrende planter .
Soppspermatier (også kalt pycniospores, spesielt i Uredinales) kan forveksles med conidia . Conidia er sporer som spirer uavhengig av befruktning, mens spermatia er kjønnsceller som er nødvendige for befruktning. I noen sopp, som Neurospora crassa , er spermatia identiske med mikrokonidier, ettersom de kan utføre både befruktningsfunksjoner og gi opphav til nye organismer uten befruktning.
Spermkjerner
I nesten alle landplanter , inkludert de fleste gymnospermer og alle angiospermer , de mannlige Gametofytt ( pollenkorn ) er den primære modusen for spredning , for eksempel via vind eller insekt bestøvning , eliminerer behovet for vann for å bygge bro over gapet mellom hann og hunn. Hvert pollenkorn inneholder en spermatogen (generativ) celle. Når pollen lander på stigmaet til en mottagelig blomst, spirer det og begynner å vokse et pollenrør gjennom karpelen . Før røret når egget , deler kjernen i den generative cellen i pollenkorn seg og gir opphav til to sædkjerner, som deretter slippes ut gjennom røret inn i egget for befruktning.
I noen protister involverer befruktning også sædkjerner , snarere enn celler, som vandrer mot eggcellen gjennom et befruktningsrør. Oomycetes danne sperm kjerner i en syncytical antheridium omgir eggceller. Sædkjernene når eggene gjennom befruktningsrør, på samme måte som pollenrørmekanismen i planter.
Sperm sentrioler
De fleste sædceller har sentrioler i sædhalsen . Sperm hos mange dyr har 2 typiske sentrioler kjent som den proksimale sentriolen og den distale sentriolen. Noen dyr som mennesker og storfe har en enkelt typisk sentriole, kjent som den proksimale sentriolen, og en andre sentriole med atypisk struktur. Mus og rotter har ingen gjenkjennelige sæd -sentrioler. Bananflue Drosophila melanogaster har et enkelt centriole og en atypisk centriole kalt Proximal Centriole-Like (PCL).
Spermhale dannelse
Spermhalen er en spesialisert type cilium (alias flagella). Hos mange dyr dannes sædhalen på en unik måte, som heter Cytosolic ciliogenesis , siden hele eller deler av aksonem i sædhalen dannes i cytoplasma eller blir utsatt for cytoplasma.
Se også
- Utløsning
- Kvinnelig sæd
- Spermlagring for kvinner
- Mendelsk arv
- Polyspermi
- Sædkonkurranse
- Spermdonasjon
- Spermagranulom
- Spermatogenese
- Spermatozoon
Referanser
Kilder
- Fawcett, DW (1981) Sperm Flagellum. I: Cellen. DW Fawcett. Philadelphia, WB Saunders Company. 14: s. 604–640.
- Lehti, MS og A. Sironen (2017). "Dannelse og funksjon av sædhalestrukturer i forbindelse med sædmotilitetsdefekter." Biol Reprod 97 (4): 522–536.