spermatosit - Spermatocyte

Spermatogenezis hücreleri gibi ilerleme spermatogium primer spermatositlerde için, ikincil spermatositlerin için, için, spermatidler ve sperm .

Spermatositler , hayvanlarda bir tür erkek gametosittir . Spermatogonia adı verilen olgunlaşmamış germ hücrelerinden türerler . Testiste , seminifer tübüller olarak bilinen bir yapıda bulunurlar . Primer ve sekonder spermatositler olmak üzere iki tip spermatosit vardır. Birincil ve ikincil spermatositler sürecinde oluşan spermatocytogenesis .

Birincil spermatositler diploid (2N) hücrelerdir. Mayoz I'den sonra iki ikincil spermatosit oluşur. İkincil spermatositler, kromozom sayısının yarısını içeren haploid (N) hücrelerdir.

Tüm hayvanlarda erkekler spermatositler, hatta erkek veya hermafrodit olarak var olan C. elegans gibi hermafroditler üretirler . Hermafrodit C. elegans'ta önce sperm üretimi gerçekleşir ve daha sonra spermatekada depolanır . Yumurtalar oluştuktan sonra kendi kendilerini dölleyebilir ve 350'ye kadar döl üretebilirler .

Gelişim

Spermatogonium geçmekte mitoz bölünme Çekirge primer spermatositlerde oluşturmak üzere testislerin .
spermatositogenez

En ergenlik , spermatogonia duvarları boyunca yer seminiferous tübülleri içinde testis başlatılmış ve bölünmeye başlar olacak mitotik çekirdek zarfına bağlı bir çekirdekçik ile oval şekilli çekirdeği ihtiva eden bir hücre, iki tür oluşturulması; biri karanlık (Ad) ve diğeri soluk (Ap). Ad hücreleri, bazal bölmede (tübülün dış bölgesi) kalacak olan spermatogonia'lardır; bu hücreler genellikle mitoz geçirmeyen yedek spermatogonyal kök hücrelerdir . Tip Ap , nükleer zarfa ve nükleolusun merkezine bağlı yuvarlak çekirdeklere ve heterokromatine sahip B tipi spermatogonia'ya farklılaşmaya başlayan aktif olarak bölünen spermatogonyal kök hücrelerdir . B tipi hücreler adluminal bölmeye (tübülün iç bölgesine doğru) ilerleyecek ve birincil spermatositler haline gelecektir; bu işlemin tamamlanması yaklaşık 16 gün sürer.

Adluminal bölme içinde birinci spermatositler için devam edecek mayoz I ikincil spermatositler, tam 24 gün süren bir süreç olarak bilinen iki kız hücreler içine ve bölmek. Her ikincil spermatosit, Meiosis II'den sonra iki spermatid oluşturacaktır .

Mitotik ve mayotik olarak bölünen spermatositler radyasyona ve kansere duyarlı olmasına rağmen , spermatogonial kök hücreler değildir. Bu nedenle, radyasyon tedavisi veya kemoterapinin sona ermesinden sonra , spermatognia kök hücreleri, spermatogenez oluşumunu yeniden başlatabilir.

Hipofiz bezi tarafından üretilen hormonlar. GnRH, hipotalamus tarafından salgılanır ve ön hipofizin puberte üzerine FSH ve LH üretmesini indükler.

hormonların rolü

Birincil spermatositlerin formasyonu (olarak bilinen bir işlem spermatocytogenesis erkek cinsel olarak olgunlaşmış olduğunda) insanlarda başlar ergenlik üzerine başlatıldığı 14. Oluşumu Aracılığıyla 10 yaş civarında, nabız gibi atan dalgalanmalar ve gonadotropin salgılatıcı hormon ile ilgili (GnRH) , hipotalamus ön hipofiz bezi tarafından üretilen folikül uyarıcı hormon (FSH) ve luteinize edici hormonun (LH) salgılanmasına yol açar . FSH'nin testislere salınması, spermatogenezi artıracak ve Meiosis II'den sonra spermatidlerin olgunlaşacağı hemşirelik hücreleri gibi davranan sertoli hücrelerinin gelişmesine yol açacaktır . LH, spermatogenezi indükleyen ve ikincil cinsiyet özelliklerinin oluşumuna yardımcı olan, testislere ve kana testosteronun leydig hücresi salgılanmasını teşvik eder . Bu noktadan itibaren, FSH ve LH (testosteron üretimini indükleyen) salgılanması , erkek ölene kadar spermatogenezi uyaracaktır . Erkeklerde FSH ve LH hormonlarının artması spermatogenez hızını artırmaz. Ancak yaşla birlikte salgılanan hormon miktarı sabit olsa bile üretim hızı düşecektir; bunun nedeni, mayotik profaz sırasında germ hücrelerinin daha yüksek dejenerasyon oranlarıdır .

Hücre türü özeti

Aşağıdaki tabloda, ploidi, kopya sayısı ve listelenen kromozom/kromatid sayıları, genellikle DNA sentezi ve bölünmesinden önce ( varsa G 1'de ) tek bir hücre içindir . Birincil spermatositler, DNA sentezinden sonra ve bölünmeden önce tutuklanır.

Hücre Tip İnsanda Ploidi/ Kromozomlar İnsanda DNA kopya numarası/ Kromatitler Hücre tarafından girilen işlem Süre
spermatogonium (Ad, Ap ve B türleri) germ hücreleri diploid (2N) / 46 2C / 46 spermatositogenez ( Mitoz ) 16 gün
birincil spermatosit erkek gametosit diploid (2N) / 46 4C / 2x46 spermatositogenez ( Mayoz I ) 24 gün
ikincil spermatosit erkek gametosit haploid (N) / 23 2C / 46 spermatidogenez ( Mayoz II ) Birkaç saat
spermatidler erkek gametid haploid (N) / 23 1C / 23 spermiyogenez 24 gün
spermatozoitler sperm haploid (N) / 23 1C / 23 spermiasyon 64 gün (toplam)

fizyoloji

Hasar, onarım ve arıza

Spermatositler , mayoz bölünmenin profaz evresinde düzenli olarak çift zincir kırıklarının ve diğer DNA hasarlarının üstesinden gelir . Bu hasarlar, mayotik rekombinasyonda kullanılan bir enzim olan Spo11'in programlanmış aktivitesinden ve normal metabolizmanın ürünleri olarak üretilen oksidatif serbest radikallerin neden olduğu gibi DNA'daki programlanmamış kırılmalardan kaynaklanabilir . Bu hasarlar, homolog rekombinasyon yolları ile onarılır ve sırasıyla çift ​​iplik kopmalarını tanıyan ve kromatini değiştiren RAD1 ve γ H2AX kullanır . Sonuç olarak, mayotik hücrelerdeki çift iplik kopmaları, mitotik hücrelerden farklı olarak, tipik olarak apoptoza veya hücre ölümüne yol açmaz . Çift zincir kırıklarının homolog rekombinasyonel onarımı (HRR), farelerde spermatogenezin ardışık aşamalarında meydana gelir, ancak en belirgin olanı spermatositlerdedir. Spermatositlerde, HRR olayları esas olarak mayozun pakiten aşamasında meydana gelir ve HRR'nin gen dönüşüm tipi baskındır, oysa spermatogenezin diğer aşamalarında HRR'nin karşılıklı değişim tipi daha sıktır. Fare spermatogenez sırasında mutasyon pakiten spermatositler de dahil olmak üzere herhangi bir aşamasında hücre frekansları, 5 mutasyon frekanslarından daha fazla 10 kat daha düşük olan somatik hücreler . Yüksek DNA onarım yetenekleri nedeniyle, spermatositler muhtemelen bu düşük mutasyon oranlarının korunmasında ve dolayısıyla erkek germ hattının genetik bütünlüğünün korunmasında merkezi bir rol oynar.

Heterozigot kromozomal yeniden düzenlemelerin spermatojenik bozukluğa veya başarısızlığa yol açtığı bilinmektedir ; ancak buna neden olan moleküler mekanizmalar çok iyi bilinmemektedir. Spermatositlerde asinaptik bölge kümelenmesini içeren pasif bir mekanizmanın olası bir neden olduğu ileri sürülmektedir. Asinaptik bölgeler, pakiten spermatositlerinde BRCA1 , kinaz ATR ve γ H2AX varlığı ile ilişkilidir .

Spesifik mutasyonlar

Repro4 mutasyona uğramış spermatositlere kıyasla vahşi tip spermatosit ilerlemesi .

Retinoik Asit 8 Tarafından Uyarılan gen ( STRA8 ), insanlarda mayozun başlamasına yol açan retinoik asit sinyal yolu için gereklidir . STRA8 ekspresyonu, preleptoten spermatositlerinde ( mayoz bölünmede Profaz I'in en erken evresinde ) spermatogonyumdan daha yüksektir . STRA8 - mutant spermatositlerin mayoz başlatma yeteneğine sahip olduğu gösterilmiştir; ancak işlemi tamamlayamazlar. Leptoten spermatositlerindeki mutasyonlar, erken kromozom yoğunlaşmasına neden olabilir.

Mutasyonlar Mtap2 , bir mikrotübül-ilişkili protein de görüldüğü gibi, repro4 mutant spermatositler, ön fazı esnasında spermatogenez ilerlemesini alıkoymak üzere gösterilmiştir mayoz I . Bu, repro4 mutantlarında spermatid varlığında bir azalma ile gözlenir .

Spo11 , DMC1 , ATM ve MSH5 spermatosit genlerinde rekombinant-kusurlu mutasyonlar meydana gelebilir . Bu mutasyonlar , seminifer epitel döngüsünün IV. evresinde spermatogenezin durmasıyla sonuçlanabilen çift sarmallı kırık onarım bozukluğunu içerir.

Tarih

Çekirge testislerinde mayoz (zigoten, pakiten, profaz I'deki birincil spermatositler).

Spermatogenez süreci bağlı olarak birden fazla aşamada veya safhaya süreci bölünmüş araştırmacılar tarafından yıllar boyunca açıklığa kavuşturulmuştur İçsel (mikrop ve Sertoli hücrelerinin) ve dışsal (FSH ve LH) faktörleri. Hücresel dönüşüm, mitoz ve mayozu içeren bir bütün olarak memelilerdeki spermatogenez süreci, 1950'lerden 1980'lere kadar iyi çalışılmış ve belgelenmiştir. Bununla birlikte, 1990'lar ve 2000'ler boyunca araştırmacılar, spermatogenezin genler, proteinler ve sinyal yolları aracılığıyla düzenlenmesinin ve bu süreçlerde yer alan biyokimyasal ve moleküler mekanizmaların anlaşılmasını artırmaya odaklandılar. Son zamanlarda erkeklerde erkek infertilitesinin daha yaygın hale gelmesiyle birlikte spermatogenez üzerindeki çevresel etkiler odak noktası haline gelmiştir.

Spermatogenez sürecindeki önemli bir keşif, memelilerde seminifer epitel döngüsünün tanımlanmasıydı - 1952'de CP Leblound ve Y. Clermont tarafından sıçan seminifer tübüllerindeki spermatogonia, spermatosit tabakaları ve spermatidleri inceleyen çalışma. Bir diğer kritik keşif, spermatogenez düzenlemesinde rol oynayan hipotalamik-hipofiz-testis hormon zincirinin keşfiydi; bu 1994 yılında RM Sharpe tarafından incelenmiştir.

Diğer hayvanlar

Mesostoma ehrenbergii

Birincil kirpikler , ökaryotik hücrelerde bulunan yaygın organellerdir ; hayvanların gelişiminde önemli bir rol oynarlar. Drosophila , spermatosit birincil kirpiklerinde benzersiz özelliklere sahiptir - G2 fazında bağımsız olarak dört merkezcil tarafından birleştirilirler ve mikrotübül hedefli ilaçlara duyarlıdırlar . Normal olarak, birincil kirpikler G0/G1 fazında bir merkezden gelişir ve mikrotübül hedefleyen ilaçlardan etkilenmez.

Mesostoma ehrenbergii ,spermatosit oluşumu içindekendine özgü bir erkek mayoz evresinesahipbir rabdocoel yassı kurttur . Anafaz öncesi aşamada, dört tek değerli kromozom içeren spermatosit hücrelerinde bölünme olukları oluşur. Anafaz aşamasınınsonunda, her bir kutupta, birbirleriyle fiziksel etkileşime girmeden iş mili kutupları arasında hareket eden bir tane vardır (ayrıca mesafe ayrımı olarak da bilinir). Bu benzersiz özellikler, araştırmacıların, kromozomların hareket etmesine, yarılma karık yönetimine ve mesafe ayrımına izin vermek için mil kutupları tarafından oluşturulan kuvveti incelemesine olanak tanır.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar