تكوين الحيوانات المنوية: المراحل وخصائصها - مادة الاحياء - 2026

إن عملية تكوين الحيوانات المنوية هي عملية تكوين الحيوانات المنوية من الخلايا الجرثومية (الحيوانات المنوية). يحدث في الأفراد الذكور من الكائنات حقيقية النواة مع التكاثر الجنسي.

لكي تتم هذه العملية بكفاءة ، فإنها تحتاج إلى شروط محددة ، بما في ذلك: تقسيم كروموسومي صحيح مع تعبيرات جينية دقيقة ووسط هرموني مناسب ، لإنتاج عدد كبير من الخلايا الوظيفية.

المصدر: Anchor207

يحدث تحول الحيوانات المنوية إلى الأمشاج الناضجة أثناء النضج الجنسي في الكائنات الحية. يتم تشغيل هذه العملية بسبب تراكم هرمونات معينة من نوع الغدد التناسلية النخامية ، مثل HCG (موجهة الغدد التناسلية المشيمية البشرية) التي تتدخل في إنتاج هرمون التستوستيرون.

ما هو تكوين الحيوانات المنوية؟

يتكون تكوين الحيوانات المنوية من تكوين الأمشاج الذكرية: الحيوانات المنوية.

يبدأ إنتاج هذه الخلايا الجنسية في الأنابيب المنوية الموجودة في الخصيتين. تحتل هذه الأنابيب حوالي 85٪ من الحجم الكلي للغدد التناسلية وفيها توجد الخلايا الجرثومية غير الناضجة أو الحيوانات المنوية التي تنقسم باستمرار عن طريق الانقسام.

تتوقف بعض هذه الحيوانات المنوية عن التكاثر وتصبح خلايا منوية أولية ، والتي تبدأ عملية الانقسام الاختزالي لتنتج كل منها زوجًا من الخلايا المنوية الثانوية مع حملها الكروموسومي الكامل.

هذا الأخير يكمل المرحلة الثانية من الانقسام الاختزالي ، مما يؤدي في النهاية إلى ظهور أربعة نطفة بنصف الحمل الكروموسومي (أحادي الصيغة الصبغية).

في وقت لاحق يخضعون لتغييرات شكلية ، مما يؤدي إلى إنتاج الحيوانات المنوية ، والتي تذهب إلى البربخ الموجود في كيس الصفن بجوار الخصيتين. في هذه القناة يحدث نضج الأمشاج التي تكون جاهزة لنقل جينات الفرد.

تعتمد عملية تكوين الحيوانات المنوية على التنظيم الهرموني والجيني. تعتمد هذه العملية على هرمون التستوستيرون ، لذلك توجد خلايا متخصصة (خلايا Leydig) في الأنابيب المنوية في إنتاج هذا الهرمون.

العناصر الجينية المعنية

بعض الجينات المهمة في تكوين الحيوانات المنوية هي جين SF-1 ، الذي يعمل في تمايز خلايا Leydig ، وجين SRY ، الذي يتدخل في تمايز خلايا Sertoli وتشكيل حبال الخصية. تشارك جينات أخرى في تنظيم هذه العملية: RBMY و DBY و USP9Y و DAZ.

هذا الأخير موجود في كروموسوم Y وهو يعمل في ترميز البروتينات الرابطة للحمض النووي الريبي ، وغيابه مرتبط بالعقم عند بعض الأفراد.

المراحل وخصائصها

الأنابيب المنوية ذات الحيوانات المنوية الناضجة. نفرون

تتشكل الخلايا الجرثومية البدائية (الخلايا المخية) في الكيس المحي وتنتقل إلى قمة الأعضاء التناسلية ، وتنقسم بين خلايا سيرتولي ، وبالتالي تشكل الأنابيب المنوية. تم العثور على الخلايا gonocytes في الداخل ، حيث تهاجر نحو الغشاء القاعدي لتكوين الحيوانات المنوية.

يحدث تكاثر الخلايا الجرثومية البدائية وتكوين الحيوانات المنوية أثناء التطور الجنيني للفرد. بعد الولادة بوقت قصير ، يتوقف الانقسام الانقسامي لهذه الخلايا.

تنقسم عملية إنتاج الحيوانات المنوية الناضجة إلى ثلاث مراحل: الحيوانات المنوية ، والخلايا المنوية ، والحيوانات المنوية.

1. مرحلة الحيوانات المنوية

مع اقتراب فترة النضج الجنسي للأفراد ، تؤدي الزيادة في مستويات هرمون التستوستيرون إلى تنشيط تكاثر الحيوانات المنوية. تنقسم هذه الخلايا الجرثومية لتكوين سلسلة من الحيوانات المنوية التي تتمايز إلى خلايا منوية أولية.

في البشر ، يتم تمييز عدة أنواع مورفولوجية من الحيوانات المنوية:

Spermatogonia Ad: يقع بجوار الخلايا الخلالية للنبيبات المنوية. إنهم يعانون من الانقسامات الانقسامية التي تولد زوجًا من نوع Ad يستمر بدوره في الانقسام ، أو زوج من نوع Ap.

Ap spermatogonia: تتبع عملية التمايز لتوليد الحيوانات المنوية ، وتقسيمها على التوالي عن طريق الانقسام.

Spermatogonia B. نتاج الانقسام الانقسامي للحيوانات المنوية من Ap. لها نواة كروية وخصوصية الاتصال ببعضها البعض بواسطة "جسور السيتوبلازم".

إنها تشكل نوعًا من المخلوقات التي تستمر في المراحل اللاحقة ، وتنقسم في تمايز الحيوانات المنوية ، حيث يتم إطلاق الحيوانات المنوية في تجويف النبيبات المنوية.

يسمح الاتحاد السيتوبلازمي بين هذه الخلايا بالتطور المتزامن لكل زوج من الحيوانات المنوية وأن يحصل كل منها على المعلومات الجينية الكاملة اللازمة لعملها ، لأنه حتى بعد الانقسام الاختزالي ، تستمر هذه الخلايا في التطور.

2. مرحلة النطاف

في هذه المرحلة ، انقسمت الحيوانات المنوية من النوع B بشكل انقسامي ، مكونة الخلايا المنوية الأولى (الأولية) التي تكرر كروموسوماتها ، لذلك تحمل كل خلية مجموعتين من الكروموسومات ، تحمل ضعف الكمية المعتادة من المعلومات الجينية.

بعد ذلك ، يتم إجراء الانقسامات الانتصافية لهذه الخلايا المنوية ، لذلك تخضع المادة الوراثية فيها لتخفيضات حتى تصل إلى الطابع أحادي العدد.

الانقسام أنا

في الانقسام الانتصافي الأول ، تتكثف الكروموسومات في الطور الأولي ، مما ينتج عنه ، في حالة البشر ، 44 جسمًا جسميًا واثنين من الكروموسومات (واحد X وواحد Y) ، لكل منهما مجموعة من الكروماتيدات.

تتزاوج الكروموسومات المتجانسة مع بعضها البعض بينما تصطف على الصفيحة الاستوائية في الطور الطوري. تسمى هذه الترتيبات رباعيات لأنها تحتوي على زوجين من الكروماتيدات.

تتبادل تيتراد المواد الجينية (العبور) مع الكروماتيدات التي تعيد ترتيبها في بنية تسمى مجمع synaptonemic.

في هذه العملية ، يحدث التنويع الجيني عن طريق تبادل المعلومات بين الكروموسومات المتجانسة الموروثة من الأب والأم ، مما يضمن اختلاف جميع النطفة المنتجة من الخلايا المنوية.

في نهاية العبور ، تنفصل الكروموسومات ، وتتحرك إلى أقطاب متقابلة من المغزل الانتصافي ، "تحل" بنية الرباعي ، مع بقاء الكروماتيدات المعاد تجميعها لكل كروموسوم معًا.

طريقة أخرى لضمان التنوع الجيني فيما يتعلق بالوالدين هي التوزيع العشوائي للكروموسومات المشتقة من الأب والأم باتجاه أقطاب المغزل. في نهاية هذا الانقسام الانتصافي ، يتم إنتاج الخلايا المنوية الثانية (الثانوية).

الانقسام الاختزالي الثاني

تبدأ الخلايا المنوية الثانوية عملية الانقسام الاختزالي الثانية فور تكوينها ، وتوليف DNA جديد. نتيجة لذلك ، تحتوي كل خلية منوية على نصف حمل الكروموسوم وكل كروموسوم يحتوي على زوج من الكروماتيدات الشقيقة مع DNA مكرر.

في الطور الاستوائي ، يتم توزيع الكروموسومات ومحاذاة الصفيحة الاستوائية ، وتفصل الكروماتيدات عن طريق الهجرة إلى الجوانب المقابلة للمغزل الانتصافي.

بعد إعادة بناء الأغشية النووية ، يتم الحصول على الحيوانات المنوية أحادية الصيغة الصبغية بنصف الكروموسومات (23 في البشر) وكروماتيد ونسخة من المعلومات الوراثية (DNA).

3. مرحلة الحيوانات المنوية

تكون الحيوانات المنوية هي المرحلة الأخيرة من عملية تكوين الحيوانات المنوية ، ولا تحدث فيها الانقسامات الخلوية ، ولكن التغيرات المورفولوجية والأيضية التي تسمح بتمايز الخلايا إلى الحيوانات المنوية الناضجة.

تحدث التغيرات الخلوية عندما تكون المبيدات المنوية مرتبطة بغشاء البلازما لخلايا سيرتولي ، ويمكن وصفها في أربع مراحل:

مرحلة جولجي

إنها العملية التي يؤدي بها جهاز جولجي إلى ظهور الأكروسوم ، عن طريق تراكم الحبيبات الأولية أو PAS (تفاعل حمض شيف الدوري) في مجمعات جولجي.

تؤدي هذه الحبيبات إلى حويصلة جُدية تقع بجوار النواة ويحدد موضعها الجزء الأمامي من الحيوانات المنوية.

تتحرك المريكزات نحو الجزء الخلفي من السائل المنوي ، محاذاة نفسها بشكل عمودي مع غشاء البلازما وتصنع المضاعفات التي ستدمج الأنابيب الدقيقة للمحاور عند قاعدة سوط الحيوانات المنوية.

مرحلة الغطاء

تنمو الحويصلة الأكرومية وتمتد فوق الجزء الأمامي من النواة ، وتشكل الغطاء الجُدي أو الأكرومال. في هذه المرحلة ، يتكثف المحتوى النووي ويتكاثف جزء النواة الذي يبقى تحت الجسيم ، ويفقد مسامه.

مرحلة أكروسوم

تستطيل النواة من الجولة إلى الشكل الإهليلجي ، ويتم توجيه السوط بحيث ترتبط نهايته الأمامية بخلايا سيرتولي مشيرةً نحو الصفيحة القاعدية للأنابيب المنوية ، والتي يمتد خلالها السوط النامي.

ينتقل السيتوبلازم إلى الخلف إلى الخلية وتتراكم الأنابيب الدقيقة السيتوبلازمية في غمد أسطواني (مانشيت) يمتد من الغطاء الأكرزوم إلى الجزء الخلفي من السائل المنوي.

بعد تطوير السوط ، تتحرك المريكزات للخلف نحو النواة ، ملتصقة بأخدود في الجزء الخلفي من النواة ، حيث تظهر تسعة ألياف سميكة تصل إلى الأنابيب الدقيقة في المحور العصبي ؛ وبهذه الطريقة ترتبط النواة والجلد. يُعرف هذا الهيكل بمنطقة العنق.

تتحرك الميتوكوندريا نحو المنطقة الخلفية للرقبة ، وتحيط بالألياف السميكة ويتم ترتيبها في غلاف حلزوني محكم يشكل المنطقة المتوسطة من ذيل الحيوانات المنوية. يتحرك السيتوبلازم ليغطي الجلد المتكون بالفعل ، ويذوب "المانتشيت".

مرحلة النضج

يتم بلعم السيتوبلازم الزائد بواسطة خلايا سيرتولي ، وتشكيل الجسم المتبقي. الجسر السيتوبلازمي الذي تم تشكيله في الحيوانات المنوية B يبقى في الأجسام المتبقية ، لذلك يتم فصل الحيوانات المنوية.

أخيرًا ، يتم إطلاق الحيوانات المنوية من خلايا سيرتولي ، وتنطلق في تجويف النبيبات المنوية حيث يتم نقلها عبر الأنابيب المستقيمة ، والخصية الشبكية والقنوات الصادرة إلى البربخ.

التنظيم الهرموني

تكون عملية تكوين الحيوانات المنوية عملية تنظمها الهرمونات بدقة ، وعلى رأسها التستوستيرون. في البشر ، يتم تشغيل العملية برمتها في مرحلة النضج الجنسي ، عن طريق إطلاق هرمون GnRH في منطقة ما تحت المهاد الذي ينشط إنتاج وتراكم gonodotropins (LH و FSH و HCG).

تقوم خلايا سيرتولي بتجميع بروتينات ناقلة التستوستيرون (ABP) عن طريق تحفيز FSH ، ومع هرمون التستوستيرون الذي تطلقه خلايا Leydig (التي تحفزها LH) ، فإنها تضمن تركيزًا عاليًا لهذا الهرمون في الأنابيب المنوية.

في خلايا سيرتولي ، يتم تصنيع الإستراديول أيضًا ، والذي يشارك في تنظيم نشاط خلية ليدج.

التخصيب

يتصل البربخ بالأسهر التي تتدفق إلى مجرى البول ، مما يسمح أخيرًا بخروج الحيوانات المنوية التي تسعى لاحقًا إلى تخصيب البويضة ، مما يكمل دورة التكاثر الجنسي.

بمجرد إطلاقها ، يمكن أن تموت الحيوانات المنوية في غضون دقائق أو ساعات ، مع الاضطرار إلى العثور على الأمشاج الأنثوي قبل حدوث ذلك.

في البشر ، يتم إطلاق حوالي 300 مليون حيوان منوي في كل عملية قذف أثناء الجماع ، ولكن حوالي 200 منها فقط تبقى على قيد الحياة حتى تصل إلى المنطقة التي يمكن أن تتزاوج فيها.

يجب أن تخضع الحيوانات المنوية لعملية تدريب في الجهاز التناسلي الأنثوي حيث تكتسب قدرًا أكبر من الحركة في السوط وتجهز الخلية للتفاعل الجسيمي. هذه الخصائص ضرورية لتخصيب البيض.

تكثيف الحيوانات المنوية

من بين التغييرات التي تحدثها الحيوانات المنوية ، تبرز التعديلات الكيميائية الحيوية والوظيفية ، مثل فرط الاستقطاب في غشاء البلازما ، وزيادة درجة الحموضة الخلوية ، والتغيرات في الدهون والبروتينات ، وتنشيط مستقبلات الغشاء مما يسمح بالتعرف عليها من قبل المنطقة الشفافة. للانضمام إلى هذا.

تعمل هذه المنطقة كحاجز كيميائي لتجنب العبور بين الأنواع ، لأنه من خلال عدم التعرف على مستقبلات معينة ، لا يحدث الإخصاب.

يحتوي البيض على طبقة من الخلايا الحبيبية وتحيط بها تركيزات عالية من حمض الهيالورونيك الذي يشكل مصفوفة خارج الخلية. لاختراق هذه الطبقة من الخلايا ، تحتوي الحيوانات المنوية على إنزيمات هيالورونيداز.

عندما يتلامس مع المنطقة الشفافة ، يتم تشغيل تفاعل الأكروسوم ، حيث يتم إطلاق محتويات الغطاء الأكروسومي (مثل الإنزيمات المتحللة بالماء) ، والتي تساعد الحيوانات المنوية على عبور المنطقة والانضمام إلى غشاء البلازما للبويضة ، مما يؤدي إلى إطلاق بداخله محتواه السيتوبلازمي والعضيات والنواة.

رد فعل قشري

في بعض الكائنات الحية ، يحدث نزع استقطاب الغشاء البلازمي للبويضة عندما يتلامس مع الحيوانات المنوية ، وبالتالي يمنع أكثر من واحد من تخصيبه.

آلية أخرى لمنع تعدد النطاف هي التفاعل القشري ، حيث يتم إطلاق الإنزيمات التي تغير بنية المنطقة الشفافة ، مما يثبط البروتين السكري ZP3 وينشط ZP2 ، مما يجعل هذه المنطقة منيعة على الحيوانات المنوية الأخرى.

خصائص الحيوانات المنوية

تتميز الأمشاج الذكرية بخصائص تجعلها مختلفة تمامًا عن الأمشاج الأنثوية ومتكيفة بشكل كبير لنشر جينات الفرد إلى الأجيال اللاحقة.

على عكس البويضات ، فإن الحيوانات المنوية هي أصغر الخلايا الموجودة في الجسم وتقدم سوطًا يسمح لها بالحركة للوصول إلى المشيج الأنثوي (الذي لا يتمتع بهذه القدرة على الحركة) لتخصيبه. يتكون هذا السوط من رقبة ومنطقة وسيطة ومنطقة رئيسية ومنطقة نهائية.

في الرقبة توجد المريكزات ، وفي المنطقة الوسطى توجد الميتوكوندريا ، وهي مسؤولة عن توفير الطاقة اللازمة لتنقلها.

بشكل عام ، يكون إنتاج الحيوانات المنوية مرتفعًا جدًا ، وهذه المنافسة كبيرة فيما بينها نظرًا لأن حوالي 25 ٪ فقط ستكون قادرة بالفعل على تخصيب مشيج أنثى.

الاختلافات بين تكوين الحيوانات المنوية وتكوين البويضات

تكوين الحيوانات المنوية له خصائص تميزه عن تكوين البويضات:

- الخلايا تجعل الانقسام الاختزالي مستمرًا منذ النضج الجنسي للفرد ، كل خلية تنتج أربعة أمشاج ناضجة بدلاً من واحدة.

- نضج الحيوانات المنوية بعد عملية معقدة تبدأ بعد الانقسام الاختزالي.

- من أجل إنتاج الحيوانات المنوية ، يحدث ضعف عدد الانقسامات الخلوية في تكوين البويضة.

المراجع

1. ألبرتس ، ب ، جونسون ، أ ، لويس ، جيه ، راف ، إم ، روبرتس ، ك ، والتر ، ب. (2008). البيولوجيا الجزيئية للخلية. جارلاند ساينس ، مجموعة تايلور وفرانسيس.
2. كريتون ، تي إي (1999). موسوعة البيولوجيا الجزيئية. John Wiley and Sons، Inc.
3. Hill، RW، Wyse، GA، & Anderson، M. (2012). فسيولوجيا الحيوان. سيناوير أسوشيتس ، ناشرون شركة.
4. كليمان ، RM (2016). موسوعة علم الأحياء التطوري. الصحافة الأكاديمية.
5. مارينا ، س. (2003) التطورات في معرفة تكوين الحيوانات المنوية ، الآثار السريرية. مجلة الخصوبة الأيبيرية الأمريكية. 20 (4) ، 213-225.
6. روس ، إم إتش ، باولينا ، و. (2006). علم الانسجة. افتتاحية Médica Panamericana.