SPERMIOGENESE: PHASEN UND IHRE EIGENSCHAFTEN - BIOLOGIE - 2025

Die Spermatogenese , spermatisch auch Metamorphose genannt, entspricht dem Transformationsprozess Spermatiden (oder Spermatiden) in reifen Spermatozoen. Diese Phase tritt auf, wenn Spermatiden an Sertoli-Zellen gebunden sind.

Im Gegensatz dazu bezieht sich der Begriff Spermatogenese auf die Produktion von haploiden Spermatozoen (23 Chromosomen) aus undifferenzierter und diploider Spermatogonie (46 Chromosomen).

Die Spermatiden eines Säugetiers zeichnen sich durch eine abgerundete Form und ein fehlendes Flagellum aus. Dies ist der peitschenförmige Anhang, der die für Spermien typische Bewegung unterstützt. Die Spermatiden müssen zu einem Sperma reifen, das seine Funktion erfüllen kann: die Eizelle erreichen und sich ihr anschließen.

Daher müssen sie ein Flagellum entwickeln, das sich morphologisch reorganisiert und so Motilität und Interaktionsfähigkeit erlangt. Die Phasen der Spermiogenese wurden 1963 und 1964 von Clermont und Heller beschrieben, dank der Visualisierung jeder der Veränderungen mittels Lichtmikroskopie in menschlichen Geweben.

Der bei Säugetieren auftretende Spermiendifferenzierungsprozess umfasst die folgenden Stadien: Aufbau eines akrosomalen Vesikels, Bildung einer Haube, Rotation und Kondensation des Kerns.

Phasen

Golgi-Phase

Periodisches Säuregranulat, Schiffs Reagenz, abgekürzt PAS, reichert sich im Golgi-Komplex der Spermatiden an.

Akrosomales Vesikel

PAS-Granulate sind reich an Glykoproteinen (an Kohlenhydrate gebundenen Proteinen) und führen zu einer vesikulären Struktur, die als akrosomales Vesikel bezeichnet wird. Während der Golgi-Phase nimmt dieses Vesikel an Größe zu.

Die Polarität des Spermas wird durch die Position des akrosomalen Vesikels definiert und diese Struktur befindet sich im vorderen Pol des Spermas.

Das Akrosom ist eine Struktur, die hydrolytische Enzyme wie Hyaluronidase, Trypsin und Acrosin enthält, deren Funktion darin besteht, die Zellen, die die Eizelle begleiten, zu zersetzen und die Bestandteile der Matrix wie Hyaluronsäure zu hydrolysieren.

Dieser Prozess ist als Akrosomenreaktion bekannt und beginnt mit dem Kontakt zwischen dem Sperma und der äußersten Schicht der Eizelle, der so genannten Zona Pellucida.

Zentriolmigration

Ein weiteres Schlüsselereignis der Golgi-Phase ist die Migration der Zentriolen in die hintere Region der Spermatide, und ihre Ausrichtung mit der Plasmamembran erfolgt.

Das Zentriol geht zum Zusammenbau der neun peripheren Mikrotubuli und der beiden zentralen, aus denen das Spermienflagellum besteht, über.

Dieser Satz von Mikrotubuli ist in der Lage, Energie - ATP (Adenosintriphosphat), das in den Mitochondrien erzeugt wird - in Bewegung umzuwandeln.

Kappenphase

Das akrosomale Vesikel dehnt sich weiter in Richtung der vorderen Hälfte des Zellkerns aus und sieht aus wie ein Helm oder eine Kappe. In diesem Bereich degeneriert die Kernhülle ihre Poren und die Struktur verdickt sich. Zusätzlich tritt Kernkondensation auf.

Wesentliche Änderungen im Kern

Während der Spermiogenese kommt es zu einer Reihe von Transformationen des Kerns der zukünftigen Spermien, beispielsweise zur Verdichtung auf 10% der ursprünglichen Größe und zum Ersatz von Histonen durch Protamine.

Protamine sind Proteine ​​mit etwa 5000 Da, reich an Arginin, mit weniger Lysin und wasserlöslich. Diese Proteine ​​kommen häufig in Spermien verschiedener Spezies vor und helfen bei der extremen Verurteilung der DNA in einer fast kristallinen Struktur.

Akrosomenphase

Eine Orientierungsänderung der Spermatide tritt auf: Der Kopf ist in Richtung der Sertoli-Zellen angeordnet, und das Flagellum - während des Entwicklungsprozesses - erstreckt sich in das Innere des Samenrohrs.

Der bereits kondensierte Kern ändert seine Form, verlängert sich und nimmt eine abgeflachte Form an. Der Kern bewegt sich zusammen mit dem Akrosom nahe der Plasmamembran am vorderen Ende.

Zusätzlich erfolgt eine Reorganisation der Mikrotubuli in eine zylindrische Struktur, die sich vom Akrosom bis zum hinteren Ende der Spermatide erweitert.

Nachdem die Zentriolen ihre Funktion bei der Entwicklung des Flagellums erfüllt haben, kehren sie in den hinteren Bereich des Kerns zurück und haften daran.

Bildung des Verbindungsstückes

Eine Reihe von Modifikationen tritt auf, um den "Hals" des Spermas zu bilden. Aus den Zentriolen, die jetzt am Kern befestigt sind, treten neun Fasern mit einem signifikanten Durchmesser hervor, die sich im Schwanz außerhalb der Mikrotubuli ausbreiten.

Beachten Sie, dass diese dichten Fasern den Kern mit dem Flagellum verbinden. daher ist es als "Verbindungsstück" bekannt.

Bildung des Zwischenstückes

Die Plasmamembran verschiebt sich, um das sich entwickelnde Flagellum zu umhüllen, und die Mitochondrien verschieben sich, um eine helikale Struktur um den Hals zu bilden, die sich bis zur unmittelbaren hinteren Region erstreckt.

Die neu gebildete Region wird als Mittelstück bezeichnet und befindet sich im Schwanz des Spermas. Ebenso können die faserige Hülle, der Hauptteil und der Hauptteil unterschieden werden.

Die Mitochondrien bilden eine durchgehende Hülle, die das Zwischenstück umgibt. Diese Schicht hat eine Pyramidenform und ist an der Energieerzeugung und an den Spermienbewegungen beteiligt.

Reifephase

Der Überschuss an zellulärem zytoplasmatischem Gehalt wird von Sertoli-Zellen in Form von Restkörpern phagozytiert.

Endgültige Morphologie

Nach der Spermiogenese hat das Sperma seine Form radikal verändert und ist nun eine spezialisierte Zelle, die sich bewegen kann.

In dem erzeugten Sperma kann die Kopfregion (2–3 um breit und 4 bis 5 um lang) unterschieden werden, in der sich der Zellkern mit der haploiden genetischen Belastung und das Akrosom befinden.

Nach dem Kopf befindet sich der Zwischenbereich, in dem sich die Zentriolen, die mitochondriale Helix und der etwa 50 um lange Schwanz befinden.

Der Spermiogeneseprozess variiert je nach Art, dauert jedoch im Durchschnitt ein bis drei Wochen. In Experimenten an Mäusen dauert der Spermienbildungsprozess 34,5 Tage. Im Gegensatz dazu dauert der Prozess beim Menschen fast doppelt so lange.

Die Spermatogenese ist ein vollständiger Prozess, der kontinuierlich ablaufen kann und täglich etwa 100 Millionen Spermien pro menschlichem Hoden erzeugt.

Die Freisetzung von Spermien durch Ejakulation umfasst etwa 200 Millionen. Während seines gesamten Lebens kann ein Mann 10 ¹² bis 10 ¹³ Spermien produzieren.

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