Spermatozoidas (gr. spermeion - sėkla, zoon - gyva būtybė) - tai vyriška lytinė ląstelė, gameta. Tai haploidinė ląstelė, turinti pusę genetinės medžiagos, reikalingos ląstelei, ir lemianti individo lytį. Žmogaus spermatozoidas gali turėti „X“ arba „Y“ tipo lytinę chromosomą.
Spermatozoidas - labai diferencijuota ląstelė, sudaryta iš trijų pagrindinių dalių: galvutės, uodegėlės ir jas jungiančio kaklo (jungiančiosios dalies). Žmogaus spermatozoidas yra apie 60 μm ilgio, iš kurių galvutė sudaro apie 4,5 μm.
Spermatozoido galvutė yra ypatinga tuo, kad joje yra branduolys ir akrosoma. Akrosoma sudaro kepurę, dengiančią apie 2/3 spermatozoido priekinės dalies. Didžiąją galvutės dalį užima branduolys, kuriame DNR supakuota net iki 6 kartų stipriau nei metafazinėse chromosomose. Šiuo atveju tradiciniai histonai pakeičiami protaminais - baltymais, turinčiais daug teigiamų aminorūgščių. Žmogaus spermatozoidų branduolyje chromosomos išsidėsto neatsitiktinai: telomeros jungiasi į poras arba tetramerus ir prisitvirtina prie branduolio apvalkalo, o centromeros sudaro chromocentrą branduolio centre.
Tarp branduolio apvalkalo ir plazminės membranos lieka plonas citoplazmos sluoksnis. Spermatozoido uodegėlė, veikianti kaip žiuželis, sąlygoja jo judrumą. Jos dėka žmogaus spermatozoidas gali judėti 1-3 mm/min greičiu. Uodegėlę su galvute jungia kaklas, kuriame yra dvi centriolės. Viena iš jų veikia kaip pamatinis kūnelis ir duoda pradžią aksonemai - centriniam spermatozoido uodegėlės elementui. Spermatozoide esančios centriolės paveldimos visame organizme, nes moteriškosios lytinės ląstelės jų neturi.
Vidurinę uodegėlės dalį supa daugiau nei 50 mitochondrijų, kurios aprūpina spermatozoidą energija judėjimui. Po apvaisinimo spermatozoido mitochondrijos suardomos, todėl paveldimos tik iš motinos.
Spermatozoidų susidarymas ir reikšmė
Spermatozoidai susiformuoja spermatogenezės metu vyro lytinių organų sėklidžių sėkliniuose vamzdeliuose. Žmogaus spermatozoidas susiformuoja per 61 dieną. Ilgą laiką manyta, 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, pavyzdžiui, PLCζ, didinantis kiaušinėlio pralaidumą Ca2+ jonams. Vaisingų ir nevaisingų vyrų spermatozoiduose žymiai skiriasi apie 20 baltymų kiekis.
Nors spermatozoiduose neaptikta transkripcijos ar transliacijos pėdsakų, branduolyje rasta apie 3000 iRNR molekulių bei keletas rūšių mikro-RNR, kurios gali lemti ankstyvą embrionų vystymąsi.
Apvaisinimo procesas ir akrosomos vaidmuo
Visas apvaisinimo procesas apima kelis etapus. Pirmiausia, spermos talpa - spermos paruošimo tręšimui procesas, kurio metu spermos judrumas didėja, ji tampa hiperaktyvi. Toliau seka spermos-Zona Pellucida surišimas - spermatozoidas prisijungia prie kiaušialąstės zona pellucida sluoksnio. Tuomet įvyksta Zona Pellucida skverbtis, kuriai padeda spermatozoido galvutės sandara, ir akrosominė reakcija. Akrosomoje esantys virškinimo fermentai padeda prasiskverbti pro kiaušialąstės sluoksnius.
Po sėkmingo spermatozoidų įsitvirtinimo įvyksta žievės reakcija - kiaušialąstė aktyvuojama. Kai sperma randa kiaušialąstę, ji prilimpa prie zona pellucida - storo glikoproteinų sluoksnio, gaubiančio kiaušinėlį. Akrosominė reakcija suveikia, kai specifinė molekulė spermos paviršiuje prisijungia prie ZP3 glikoproteino zonos pellucida. Kiaušialąstės žievės granulės išsiskiria į zona pellucida, paversdamos paviršių nepralaidžiu. Sėkmingai pasiekus kiaušinėlį, spermatozoido išorinis sluoksnis ir uodega ištirpsta.
Spermatozoido ir kiaušialąstės, kurių kiekviena turi po 23 chromosomas, genetinė medžiaga susilieja, sudarydama diploidinę ląstelę su 46 chromosomomis - zigotą.
Spermatozoidų įvairovė ir kiekis
Gyvūnai gamina labai daug spermatozoidų. Pavyzdžiui, šuo lytinio akto metu išskiria apie 60 mln., avinas - iki 2 mlrd., arklys - apie 10 mlrd., o žmogus - apie 200 mln. Stambiausi yra tritono spermatozoidai, siekiantys iki 500 µm, o šuns, jaučio, arklio, avino spermatozoidai yra nuo 40 iki 75 µm. Subrendę žmogaus spermatozoidai yra 50-60 mikronų ilgio, makštyje išbūna apie 2,5 valandos, gimdos kaklelyje - dvi paras (kartais ir ilgiau), judėdami prieš skysčio srovę 3 mm/min greičiu. Spermatozoidų paviršius įkrautas neigiamai, todėl jie nesulimpa.
Apvaisinimo procesai (3D animacija)
Atliktas tyrimas parodė, kad bičių tranų spermos kokybė gali skirtis priklausomai nuo jų auginimo vietos. Visi bityno tranų spermos rodikliai siekė arba viršijo literatūroje pateikiamus vidurkius. Nustatyta, kad A grupės (iš urbanizuotos teritorijos) rodikliai buvo geresni nei B grupės (surinkti kaimo teritorijoje), tad A grupės sperma kokybiškesnė. Taip pat nustatytas stiprus koreliacinis ryšys tarp spermatozoidų bendro, galvutės ir uodegėlės ilgių.
tags: #kokia #funkcija #atlieka #spermatozoido #akkrosoma
