Spermatozoidas (gr. spermeion - sėkla, zoon - gyva būtybė) - tai vyriška lytinė ląstelė, gameta. Tai subrendusi vyriškoji judri lytinė ląstelė, gameta. Tai haploidinė ląstelė. Spermatozoidas - labai diferencijuota ląstelė. Tai haploidinė ląstelė, prisitaikiusi pernešti paveldimąją informaciją - ji turi žiuželius, todėl gali judėti.
Spermatozoidų funkcija yra apvaisinti kiaušialąstę - moteriškąją ląstelę, susidarant zigotai, iš kurios vystosi naujas tos pačios rūšies individas. Kadangi kiaušinėlį apvaisina tik vienas iš milijardų spermatozoidų, juos labai smarkiai veikia natūrali atranka - visa spermatozoido sandara pritaikyta greitai judėti. Apvaisinimo metu nulemiama lytis: jeigu apvaisinant dalyvauja spermatozoidai su lytine X chromosoma, susidaro zigota, turinti XX chromosomų rinkinį. Iš jos išsivystys moteriškosios lyties individas. Jei apvaisinant dalyvauja spermatozoidas su Y chromosoma, susidaro zigota, turinti XY chromosomų rinkinį. Žmogaus spermatozoidas gali turėti „X“ arba „Y“ tipo lytinę chromosomą. Jei su kiaušinėliu susilieja X spermatozoidas, vystosi moteriškasis organizmas, o jei Y - vyriškasis. Žmogaus spermatozoidas gali turėti X arba Y tipo lytinę chromosomą.
Spermatozoidą paprastai sudaro 3 dalys - galvutė, uodegėlė ir jas jungiantis kaklas (jungiančioji dalis). Žmogaus spermatozoidas būna apie 60 µm ilgio, susideda iš 4,5 µm ilgio galvutės (plotis 3 µm, storis 1 µm), 1 µm kaklelio ir 55 µm ilgio uodegėlės. Žmogaus spermatozoidas gali turėti „X“ arba „Y“ tipo lytinę chromosomą. Žmogaus spermatozoidas dydis apie 60 μm, iš jų galvutė sudaro ~ 4,5 μm, (jos plotis apie 3 μm, storis - 1 μm).
Spermatozoido galvutė
Spermatozoido galvutė sudaryta iš dviejų dalių - akrosomos ir branduolio. Galvutę sudaro akrosoma ir branduolys. Akrosoma sudaro kepurę, kuri uždengia apie 2/3 spermatozoido priekinės dalies, o didžiąją galvutės dalį užima branduolys. Akrosoma dengia spermatozoido 2/3 priekinio paviršiaus ir dėl jos spermatozoidas įsiskverbia į kiaušialąstės vidų. Didžiąją galvutės dalį užima branduolys. Branduolys yra ypatingas tuo, jog DNR čia supakuota net iki 6 kartų stipriau nei metafazinėse chromosomose. Šiuo atveju tradiciniai histonai pakeičiami protaminais - baltymais, turinčiais daug teigiamų aminorūgščių (arginino, histidino, lizino). Žmogaus atveju, 70 % branduolio baltymų - protaminai, o 20 % histonai. Branduolyje yra haploidinis chromosomų rinkinys, jis lemia individo lytį, nes spermatozoidas gali turėti X arba Y lytinę chromosomą. Spermatozoidų branduolyje chromosomos išsidėsto neatsitiktinai. Telomeros jungiasi į poras arba tetramerus ir prisitvirtina prie branduolio apvalkalo. Tuo tarpu centromeros išsidėsto branduolio centre, sudarydamos tam tikrą struktūrą - chromocentrą. Tarp branduolio apvalkalo ir plazminės membranos lieka plonas citoplazmos sluoksnis.
Spermatozoido uodegėlė ir judrumas
Spermatozoido uodegėlė - ląstelės žiuželis - sąlygoja jo judrumą. Jos dėka žmogaus spermatozoidas gali judėti 1-3 mm/min greičiu. Gyvybės struktūra prasideda nuo pačių mažiausių formų, t.y. kodavimo, kuris galiausiai nulems didžiąją dalį žmogaus fizinio gyvenimo. Vienintelis būdas šiam gyvybės „kodui“ nusigauti iki ten, kur reikia, yra „plaukti.“ Šis veiksmas reiškia, kad jis gali pats judėti, o kad tai sugebėtų, spermatozoidai turi uodegėles, padengtas mitochondrijomis, kurios sukelia plaukimo efektą. Mitochondrijos yra pavienės ląstelės, kurių funkcija yra paversti įvairias maistingas medžiagas, randamas organizme, į energiją. Vidurinę uodegėlės dalį supa mitochondrijų sluoksnis. Mitochondrijų būna daugiau kaip 50. Po apvaisinimo, spermatozoido mitochondrijos suardomos, todėl paveldimos tik iš motinos. Pagrindinė uodegėlės dalis yra ilgiausia. Ji sudaryta iš aksonemos, apsuptos 7 išorinių tankiųjų skaidulų, kurias dar papildomai dengia skaidulinis dangalas. Uodegėlę su galvute jungia kaklas (jungiančioji dalis). Jame išsidėsčiusios dvi centriolės. Viena iš jų veikia kaip pamatinis kūnelis, duoda pradžią aksonemai - centriniam spermatozoido uodegėlės elementui.
Spermatozoidų kilmė ir vystymasis
Spermatozoidai susiformuoja spermatogenezės metu vyro lytinių organų sėklidžių sėkliniuose vamzdeliuose. Žmogaus spermatozoidas susiformuoja per 61 dieną. Naujoms spermatozoidų ląstelėms pagaminti gali prireikti iki 70 dienų. Jų gamyba yra nuolatinis procesas, kadangi kiekvienos ejakuliacijos metu yra išmetama apie ketvirtadalį milijardo spermatozoidų. Gamyba prasideda dviejose liaukose, kurios yra kapšelio maišelyje. Iš pradžių spermatozoidai pereina per kanalėlius bei išcentrinius latakus bei patenka į sėklidės prielipą, kur ir būna kaupiami. Čia jie tampa judriais bei keičia formą. Prielipe jie bręsta tol, kol galiausiai yra pasiruošę išmetimui, kurio metu yra sumaišomi su sėkla. Brendimo metu priekinės hipofizės (posmegininės) dalies liauka gamina hormonus, dėl kurių vyrams auga plaukai ant krūtinės, suvyriškėja balsas ir atsiranda kiti požymiai, skiriantys juos nuo moterų. Kai spermatozoidai yra pasiruošę išvysti pasaulį, jie juda sėkliniu lataku, o tuomet susijungia su šlaple. Kelyje iki sėklinio skysčio (kuris perneša spermatozoidus) spermatozoidai gauna svarbių ingredientų. Sėklinės pūslelės prideda fruktozės ir prostaglandinų. Kartu jie reguliuoja spermos higieną keliavimo metu. Prostata išskiria nerūgštinį skystį, kuris suteikia sėklai spalvą bei lipnumą, o Kuperio liauka pagamina gleivėtą skystį, kuris atlieka lubrikanto vaidmenį. Vyro kūnas taip pat turi sistemą, kuri neutralizuoja bet kokio galimai šlaplėje užsilikusio šlapimo rūgštingumą. Visi šie skysčiai ir sperma sudaro sėklą, kuri yra išmetama iš kūno per švelnių raumenų judesių seriją, inicijuojamą sužadinimo ir simuliacijos metu. Artėjant orgazmui raumenys, kontroliuojantys prostatą, šlaplę ir sėklides, susitraukia. Jie pakelia kapšelį ir išmeta spermatozoidus per šlaplę, vidutiniu 30 km/h greičiu. Šis procesas užtrunka nuo 3 iki 10 sekundžių. Vyrui senstant laikas dažniausiai trumpėja. Teigiama, kad susitraukimai, susiję su moters orgazmais, perneša spermatozoidus iš vaginos į kaklelį, kur jie turi geresnius šansus pasiekti kiaušinėlį. Spermatozoidai, dėl rūgštinių išskyrų, makštyje gali išgyventi apytiksliai 6 valandas. Gimdos kaklelio gleivės, atsirandančios artėjant ovuliacijai, yra labiau šarminės ir draugiškesnės spermatozoidams. Visų pirma, moters organizmas skleidžia kvapą, kuris yra išskiriamas arba paties kiaušinėlio, arba moters reprodukcinio trakto. Šis procesas yra žinomas kaip „cheminė trauka“ ir leidžia spermatozoidams plaukti agresyviai. Pasiekę kiaušinėlį, spermatozoidai visiškai apgaubia jo lukštą (ekstraląstelinį sluoksnį). Tuo metu kiaušinėlis pereina esminius pokyčius, kurie leidžia vienam spermatozoidui prasibrauti pro apsauginį kiaušinėlio sluoksnį ir su juo susijungti. Kai kurie spermatozoidai, perėję šiuos cheminius pokyčius, gali pademonstruoti padidėjusį mobilumą ar hiperaktyvumą bei įveikę nedideles kliūtis toliau judėti link branduolio. Na ir galiausiai, perėję per išorinę membraną, du branduoliai susijungia ir, galbūt, sukuria naują unikalų organizmą.
Spermatozoidų vaidmuo apvaisinime
Ilgą laiką buvo manoma, jog spermatozoidas kiaušinėliui pristato tik tėvinį haploidinį chromosomų rinkinį. Tačiau paaiškėjo, jog į kiaušinėlį patenka ne tik galvutė, bet visas spermatozoidas. Taip būsimam individui pristatomos centriolės ir kai kurie baltymai, reikalingi kiaušinėlio aktyvavimui (pvz., PLCζ didina kiaušinėlio pralaidumą Ca2+ jonams ir taip jį aktyvuoja). Baltymų svarbą iliustruoja tai, jog vaisingų ir nevaisingų vyrų spermatozoiduose žymiai skiriasi ~ 20 baltymų kiekis. Nors spermatozoiduose neaptikta transkripcijos ar transliacijos pėdsakų, branduolyje rasta apie 3000 iRNR molekulių bei keletas rūšių mikro-RNR. Rasta įrodymų, jog į kiaušinėlį pristatomi RNR kūneliai. Kai kurios iRNR koduoja baltymus, reikalingus ankstyvam embrionų vystymuisi. Gali būti, kad jos pristatomos tiesiai į kiaušinėlį arba pakuojant genomą neleidžia inaktyvuoti tam tikrų genų. Spermatozoidai susideda iš įvairių komponentų, kurių svarbiausieji yra kaupiami spermatozoido galvutėje. Elementas, kuriame yra kaupiama informacija (DNR) yra vadinamas branduoliu ir galiausiai būtent jis susijungia su moters kiaušinėliu.
Apvaisinimo procesai (3D animacija)
Spermatozoidų įvairovė ir kiekis
Stambiausi yra tritono spermatozoidai - iki 500 µm, šuns, jaučio, arklio, avino - nuo 40 iki 75 µm. Gyvūnai gamina labai daug spermatozoidų: šuo lytinio akto metu išskiria apie 60 mln., avinas - iki 2 mlrd., arklys - apie 10 mlrd., žmogus - apie 200 mln. Kai kurių gyvūnų spermatozoidai netipiški, jų sandara labai įvairi. Subrendę žmogaus spermatozoidai yra 50-60 mikronų ilgio, makštyje išbūna apie 2,5 valandos, gimdos kaklelyje - dvi paras (kartais ir ilgiau). Jie juda prieš skysčio srovę 3 mm/min. Dauguma spermatozoidų yra neveiksmingi. Tiesą sakant, net 90 proc. spermos, išsiskyrusius vienos ejakuliacijos metu, yra nekokybiška. Kadangi mes esame monogamiški gyvūnai, mūsų sperma neturi būti tobula, nes vieno vyro spermatozoidai neturi varžytis su kito vyro spermatozoidais. Ejakuliacijos metu išsiskiria apie pusę arbatinio šaukštelio spermos. Nors kiekis ir nedidelis, jame yra 200 milijonų spermatozoidų, kurių kiekvienas siekia apvaisinti kiaušinėlį. Tai apie du trečdalius JAV gyventojų!
Augalų spermatozoidas būna rutulio, kriaušės, siūlo pavidalo. Dažniausiai labai mažas, su 2 arba daugiau žiuželių. Branduolys didelis, citoplazmos nedaug.
| Gyvūnas | Spermatozoidų kiekis (apie) |
|---|---|
| Šuo | 60 mln. |
| Avinas | 2 mlrd. |
| Arklys | 10 mlrd. |
| Žmogus | 200 mln. |
tags: #kaip #spermatozoidas #yra #prisitaikes #atlikti #savo
