Spermia - biológia

spermia

A spermie alebo Spermatozoon alebo Spermatozoid (tiež hovorovo Semenné vlákno alebo Spermie bunky nazývaná) je forma gaméty (zárodočnej bunky), a to mužská zárodočná bunka schopná samostatného pohybu, ktorá slúži na oplodnenie ženskej zárodočnej bunky, vajíčkovej bunky. Spermie sú zvyčajne produkované vo veľkom množstve jednotlivcom a sú oveľa menšie ako vajíčko, ktoré sa má oplodniť, pretože na rozdiel od vajíčka neobsahuje väčšie množstvo plazmy alebo živín obsahujúcich žĺtky.

Mužské zárodočné bunky, ktoré nie sú schopné samostatného pohybu, sú tzv Spermatozoa (Jednotné číslo Spermatium) určené.

Termín „spermie“ musí byť odlíšený od termínu spermie, ktorý pozostáva zo semennej tekutiny (semenná plazma) so spermou, ktorú obsahuje, a niekoľkých epiteliálnych buniek semenníkových tubulov.
(Viac podrobností nájdete v článku sperma.)

Spermia s bičíkmi

Ľudské spermie sú bičíkovité bunky, ktoré majú hlavovú časť s jadrom haploidnej bunky, strednú časť („krk“ s centrozómom a okolité mitochondriálne balíčky) a bičík (tiež známy ako „chvost“). Na boku hlavy oproti bičíku, prednej strane pri plávaní, je hlava, ktorá je zodpovedná za prienik do vaječnej bunky. V prednej časti hlavy spermií je hlavová čiapočka (akrozóm), ktorá je naplnená enzýmami, ktoré uľahčujú penetráciu cez vaječnú membránu.

Špeciálne formy spermií

V prípade dolných kôrovcov a mnohých pavúkovcov môže byť sperma celkovo sférická. Škrkavka má spermie v tvare nechtu s lesklým telom vyrobeným zo špecifických bielkovín. Ostatné škrkavky a roztoče majú améboidné pohyblivé spermie. V prípade dekapodov (Decapoda) existuje akési „výbušné zariadenie“ vo forme pružinového mechanizmu, ktorý katapultuje spermie do vaječnej bunky.

Veľkosti

Veľkosť spermií sa medzi jednotlivými druhmi veľmi líši. Zatiaľ čo obrovské spermie ostracods (mušľové kraby) sú dlhé 7 mm a môžu byť teda až desaťkrát dlhšie ako samotné mušľové kraby, [1] ľudské spermie majú dĺžku iba asi 60 µm: hlavová časť má veľkosť asi 5 µm x 3 µm, zatiaľ čo bičík vrátane „krku“ je dlhý približne 50 µm. Veľkosť spermií sa môže líšiť dokonca aj u toho istého druhu v závislosti od toho, či má muž viacerých súperov. U žiab sa zistilo, že veľkosť spermií, a tým aj dĺžka bičíkov, sa zvyšuje, keď musí dotknutý muž jednať s inými mužmi, aby oplodnil vajíčka ženskej žaby. Spermie s najdlhšími bičíkmi, ktoré dokážu plávať najrýchlejšie, majú najväčšiu šancu, že sa dostanú ako prvé k žabím vajciam, ktoré samica vypustí do vody.

Obrovské spermie sa nenachádzajú iba v sladkovodných kraboch slávok, ale aj v niektorých ďalších druhoch živočíšnej ríše. Niektoré z nich sú mnohonásobne dlhšie ako ich producent. Nachádzajú sa v niektorých druhoch červov, motýľov a vodných ploštíc. Ovocná muška Drosophila bifurca drží veľkostný rekord. Ich spermatické bunky merajú až 58 milimetrov na dĺžku, čo je viac ako desaťnásobok ich dĺžky tela. [2]

Ľudské spermie možno pozorovať bežným svetelným mikroskopom pri zväčšení 100, ale lepšie 400-krát, bez zafarbenia.

vzdelanie

U stavovcov sa spermie produkujú v epiteli semenných tubulov semenníka. Pozri spermatogenézu.

Ľudské spermie

objav

Spermatozoa objavili mikroskopicky v roku 1677 študent medicíny Johan Ham, Antoni van Leeuwenhoek vykonal ďalšie vyšetrovania. [3] [4]

Výraz „spermatozoon“ (grécky pre semenné zvieratá) prvýkrát použil v roku 1826 embryológ Karl Ernst von Baer, ​​ktorý oprávnene považoval plodnú funkciu týchto „živých bytostí v spermiách“ za nedokázanú. [5]

Skutočnosť, že spermie prenikajú do vajíčka, prvýkrát spozoroval a zaznamenal mikroskopicky v roku 1843 Martin Barry. [6]

Konštrukcia a funkcia

Mužova spermia je tvorená

  • hlavová časť, ktorá obsahuje jadro haploidnej bunky a medzi 2682 a 2886 rôznymi molekulami mRNA,
  • stredový diel s množstvom mitochondrií, ktoré dodávajú energiu vo forme molekúl ATP pre pohyb,
  • pohyblivá chvostová časť s pozdĺžnym vláknitým systémom mikrotubulov na pohyb.

Ľudské spermie slúžia - rovnako ako spermie iných organizmov - na oplodnenie ženského vajíčka. Po ich ukončení (spermatogenéza) sa spočiatku ukladajú do mužského nadsemenníka, odkiaľ sa vylučujú prostredníctvom chámovodu a močovej trubice počas ejakulácie počas mužského orgazmu. Asi 300 miliónov z nich končí v ženskej vagíne. Z pošvy sa iba malá časť spermií určených na oplodnenie dostane cez vajíčkovod k vajíčkovej bunke, oveľa väčšia časť neprejde na prekážku bohatú cestu do tejto oblasti alebo je určená pre iné funkcie (pozri konkurenciu spermií).

Na ceste do vaječnej bunky sú spermie pravdepodobne chemotakticky vedené progesterónom alebo vonnými látkami, hodnotou pH a teplotnými rozdielmi. [7] Podnety sú absorbované na jednej strane molekulami veľkej rodiny receptorov spojených s proteínom G v membráne počiatočnej časti chvosta spermií, ktoré sú čiastočne identické s tými v čuchových bunkách nášho nosa (čuchové receptory), na druhej strane iónovým kanálom CatSper. môžu byť tiež aktivované mnohými látkami s nízkou molekulovou hmotnosťou. [8] Dalo by sa experimentálne preukázať: ak sa vôňa buržonálna (vôňa konvalinky) viaže na OR1D2, Koncentrácia vápnika stúpa vo vnútri spermií. Podľa súčasných poznatkov to isté platí pre viazanie a aktiváciu kanála CatSper. [9] Výsledkom je, že spermie mení smer plávania a zároveň zdvojnásobuje rýchlosť plávania. [10] Za smer pohybu sú zodpovedné zmeny koncentrácií vápnika, nie ich absolútne hladiny. [11] [12] Je však veľmi nepravdepodobné, že prirodzený väzobný partner buržonálneho receptora je jediným „sprievodcom“ vaječnej bunky; skôr možno predpokladať niekoľko faktorov. [13]

Kvôli mnohým prekážkam sa za normálnych podmienok dostane len asi 300 spermií do bodu na konci vajíčkovodu, kde čaká na oplodnenie vajíčko. Vajíčko však môže byť oplodnené iba jednou spermiou. Počas oplodnenia preniká obsah hlavy spermií do vaječnej bunky, ktorá sa stáva diploidnou a v súčasnosti sa nazýva zygota. Podľa posledných zistení ovplyvňujú mužské molekuly mRNA, ktoré prenikli do vaječných buniek spolu s bunkovým jadrom spermií, vývoj embrya vychádzajúc zo zygoty.

Lokomotíva

Ľudské spermie majú pružné bičík. Dva body označené na bičíku sa pohybujú hore (ľavý bod) a dole (pravý bod). Táto rýchlosť je rozdelená na časť, ktorá beží rovnobežne (V [par]) s časťou bičíka a časť, ktorá k nej vedie kolmo (V [kolmo]). Výsledná sila F je zase rozdelená na dve časti, a to časť sily, ktorá pôsobí rovnobežne so smerom pohybu spermií (F [Horiz]) a časť, ktorá pôsobí zvisle na smer pohybu (F [vert]). Hnaciu silu tvorí súčet dvoch síl, ktoré sú nasmerované rovnobežne so smerom pohybu spermií. [14]

Skladovanie spermií na umelé oplodnenie nad bodom mrazu

Spermie, ktoré sa majú používať na umelé oplodnenie, sa už nemusia uchovávať zmrazené v banke spermií, ako tomu bolo doteraz; V budúcnosti by malo byť ľahké skladovať ich pri nízkych teplotách nad bodom mrazu. V roku 2003 predstavili vedci zo Saudskej Arábie novú metódu skladovania spermií bez zložitej technológie chladenia. Za týmto účelom je potrebné spermie najskôr vyčistiť a vysušiť na sterilnom vzduchu. Na oplodnenie sa spermie neskôr uvedú späť do života v špeciálnom roztoku a vstreknú sa do vajíčka, ktoré sa má oplodniť, pomocou takzvanej intracytoplazmatickej injekcie spermií. Spermie uložené pri týchto teplotách však po revitalizácii už nie sú schopné pohybu, a preto sa musia na oplodnenie vstreknúť priamo do vaječnej bunky.

dĺžka života

Po období dozrievania okolo 10 týždňov od spermatogónie po spermatozoa [15] (zrelé spermie) môže sperma prežiť v mužskom sklade spermií až mesiac. V závislosti na podmienkach prostredia (svetlo, teplota, vlhkosť) môžu spermie prežiť vo vzduchu až 24 hodín. Len čo ejakulát so spermiami vyschne, zomrú. Takže k oplodneniu pomocou sušených spermií už nemôže dôjsť. [16]

Vyvážením hodnôt pH pošvy (pH 4–5) a cervikálneho hlienu a spermií (pH 6–8) je možné, že spermie prežijú v „nepriateľskom“ prostredí. Za optimálnych podmienok v pozíciách krčnej sliznice tam môžu spermie prežiť až sedem dní. Z priemerných 250 miliónov spermií na ejakuláciu sa do vajíčkovodov dostane iba asi 500–800. Jedným z dôvodov je hlien krčka maternice, cez ktorý sa filtrujú neplaviace spermie. [17]

Odchýlka od optimálnej, mierne zásaditej hodnoty pH (7,2–7,8) [18] vedie k smrti spermií. Na tomto základe funguje väčšina spermicídov používaných v metódach mechanickej a chemickej antikoncepcie. Výrobky s pH neutrálnou starostlivosťou, ktoré sa často používajú v oblasti genitálií, nie sú spermicídne a nie sú vhodné na následnú antikoncepciu.

Používanie výrazu „semená“

Spermie a spermie sa často volajú Semená určený. Pre jedného je to zavádzajúce Semienko je (často zabudovaný v buničine) distribučný orgán vyšších rastlín, ktorý sa skladá z nevyspatého rastlinného embrya, ktoré je obklopené výživným tkanivom a semenným plášťom.

Technicky nesprávne použitie názvu Semienko alebo Semená lebo spermie sú odvodené z Biblie, pričom sa neprohlasuje, že sú vedecky správne, skôr chcú zdôrazniť príbuzenstvo, a to spôsobom, ktorý bol v danom čase zrozumiteľný. Hebrejské slovo pre Semienko sa tam používa bez rozdielu pre rastliny, zvieratá a ľudí. Na jednej strane žena dostane semeno samca (Num 5, 28) alebo ho prebudí pri erotickej hre (Gen 19, 32 a 34), na druhej strane je zem zasiata semenami poľných plodín (Dt 29, 22; Ez 36, 9).

Mylná predstava, že muž Semienko už človek stručne ktorá potrebuje dozrieť iba v maternici, akoby v živnom roztoku. Nakoniec je tu termín Semienko aj pre samotných potomkov. Keď Biblia hovorí o semene Abraháma, znamená to potomkov, ktorí sa dostali z Abraháma (Iz 41,8; Jer 33,26). Všetky tieto významy tu nie sú myslené. Mená Semená alebo Spermie bunky by sa preto už nemali používať na spermie alebo spermie. Novšie školské knihy preto už nehovoria Semenovod, ale výslovne z Spermový vodič.

Grécke slovo σπερμα v skutočnosti už neznamená nič iné ako „semeno“ [19]. Toto možno nájsť aj v botanických názvoch, ako napríklad krytosemenné rastliny pre „bedecktsamer“. Zdá sa, že chyba prešla celou nomenklatúrou všetkých jazykov.