Gametogenese-Prozess beim Menschen: Spermatogenese und Oogenese

Lesen Sie diesen Artikel, um mehr über die Spermatogenese und die Oogenese des Gametogenese-Prozesses im Menschen zu erfahren!

Gametogenese ist der Prozess, durch den männliche und weibliche Geschlechtszellen oder Gameten, dh Spermien und Eizellen, in den männlichen und weiblichen Gonaden (Hoden und Eierstöcke) gebildet werden. Die Gameten unterscheiden sich von allen anderen Körperzellen (= Körperzellen) dadurch, dass ihre Kerne nur die Hälfte der Chromosomen enthalten, die in den Kernen von Körperzellen gefunden werden.

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Die Meiose bildet den wichtigsten Teil des Gametogeneseprozesses. Gametogenese für die Spermienbildung wird als Spermatogenese bezeichnet, während die Eizelle als Oogenese bezeichnet wird. Sowohl die Spermatogenese als auch die Oogenese umfassen ähnliche Phasen sequentieller Veränderungen, nämlich

(i) Multiplikationsphase,

(ii) Wachstumsphase und

(iii) Reifungsphase.

Spermatogenese:

Der Prozess der Spermienbildung wird als Spermatogenese bezeichnet. Es kommt in den Samenröhrchen der Hoden vor. Die Samenröhrchen sind mit Keimepithel ausgekleidet. Das Keimepithel besteht größtenteils aus kuboidalen primären oder primordialen Keimzellen (PGCs) und enthält bestimmte somatische Großzellen, die als Sertoli-Zellen (= Pflegerzellen) bezeichnet werden. Die Spermatogenese umfasst die Bildung von Spermatiden und die Bildung von Spermatozoen.

(i) Bildung von Spermatiden:

Es umfasst die folgenden Phasen.

(a) Multiplikationsphase:

Bei der Geschlechtsreife teilen sich die undifferenzierten primären Keimzellen durch Mitose mehrmals und bilden eine große Anzahl von Spermatogonien (Gr. Sperma = Samen, Gonos-Generation). Spermatogonien (2N) sind zwei Arten: Spermatogonie Typ A und Spermatogonie Typ B. Typ A-Spermatogonien dienen als Stammzellen, die sich teilen, um weitere Spermatogonien zu bilden. Typ B Spermatogonien sind die Vorläufer der Spermien.

(b) Wachstumsphase:

Jedes Spermatogonium vom Typ gr wächst aktiv zu einem größeren primären Spermatozyt an, indem es Nahrung aus den stillenden Zellen erhält.

(c) Reifungsphase:

Jeder primäre Spermatozyt durchläuft zwei aufeinanderfolgende Abteilungen, so genannte Reifeabschnitte. Die erste Reifungsteilung ist reduktiv oder meiotisch. Daher teilt sich der primäre Spermatozyt in zwei haploide Tochterzellen auf, die als sekundäre Spermatozyten bezeichnet werden. Beide sekundären Spermatozyten durchlaufen nun eine zweite Reifungsteilung, wobei es sich um eine normale mitotische Teilung handelt, um vier haploide Spermatiden durch jeden primären Spermatozyten zu bilden.

(ii) Bildung von Spermatozoen aus Spermatiden (Spermatogenese):

Die Umwandlung von Spermatiden in Spermatozoen wird als Spermiogenese oder Spermateliose bezeichnet. Die Spermien werden später als Spermien bezeichnet. So werden aus einem Spermatogonium vier Spermien gebildet. Nach der Spermiogenese werden Spermienköpfe in die Sertoli-Zellen eingebettet und schließlich durch den als Spermiation bezeichneten Prozess aus den Tubuli seminiferen freigesetzt.

Hormonelle Kontrolle der Spermatogenese:

Die Spermatogenese wird durch den Anstieg des Gonadotropin-Releasing-Hormons (GnRH) durch den Hypothalamus ausgelöst. GnRH wirkt auf den vorderen Lappen der Hypophyse, um das luteinisierende Hormon (LH) und das follikelstimulierende Hormon (FSH) abzuscheiden. LH wirkt auf die Leydig-Zellen der Hoden, um Testosteron abzusondern.

FSH wirkt auf Sertoli-Zellen der Samenkanälchen der Hoden, um ein Androgen-Bindungsprotein (ABP) und Inhibin zu sekretieren. ABP konzentriert Testosteron in den Samenröhrchen. Inhibin unterdrückt die FSH-Synthese. FSH wirkt auf Spermatogonie, um die Spermienproduktion zu stimulieren.

Bedeutung der Spermatogenese:

(i) Während der Spermatogenese produziert ein Spermatogonium vier Spermien, (ii) die Samenzellen haben die Hälfte der Chromosomenanzahl. Nach der Befruchtung wird die diploide Chromosomenzahl in der Zygote wiederhergestellt. Sie behält die Chromosomenzahl der Spezies bei. (Iii) Während der Meiose I tritt eine Überkreuzung auf, die Variation bewirkt, (iv) die Spermatogenese tritt in verschiedenen Organismen auf. Damit unterstützt es den Nachweis der grundlegenden Verwandtschaft der Organismen.

Spermatozoon (Sperma; Abb. 3.17):

Die Spermien sind mikroskopische und bewegliche Zellen. Spermien bleiben am Leben und behalten ihre Fähigkeit, eine Eizelle (Ei) 24 bis 48 Stunden nach ihrer Freisetzung im weiblichen Genitaltrakt zu befruchten. Ein typisches Säugetiersperma besteht aus Kopf, Hals, Mittelstück und Schwanz.

(i) Leiter:

Es enthält ein anteriores kleines Akrosom und einen hinteren großen Kern. Akrosom wird aus dem Golgi-Körper der Spermatide gebildet. Acrosome enthält proteolytische Hyaluronidase-Enzyme, die allgemein als Spermlysine bezeichnet werden und zum Zeitpunkt der Befruchtung zum Kontakt mit und zum Eindringen in die Eizelle (Eizelle) dienen.

(ii) Hals:

Es ist sehr kurz und befindet sich zwischen Kopf und Mittelstück. Es enthält die proximale Zentriole zum Kern hin, die bei der ersten Spaltung der Zygote und der distalen Zentriole eine Rolle spielt, wodurch der axiale Faden des Spermas entsteht.

(iii) Mittelstück:

Das mittlere Stück des menschlichen Spermas enthält die Mitochondrien, die um den axialen Filament gewickelt sind und als Mitochondrienspirale bezeichnet werden. Sie liefern Energie für die Bewegung der Spermien. Es ist also das „Krafthaus der Spermien“. Am Ende des Mittelstücks befindet sich eine Ringzentriole (Annulus) mit unbekannter Funktion. Die hintere Hälfte des Kerns, der Hals und das mittlere Spermienstück sind von einer Manchette genannten Hülle bedeckt.

(iv) Schwanz:

Der Schwanz ist einige Male länger als der Kopf. In seinem größtenteils als Hauptstück bezeichneten Teil ist das axiale Filament von einer dünnen Schicht aus Zytoplasma umgeben. Der Teil hinter dem Hauptstück wird Endstück genannt, das nur aus nacktem Filament besteht. Das Sperma schwimmt in flüssigem Medium an seinem Schwanz herum.

Oogenese (Abb. 3.18)

Der Prozess der Bildung eines reifen weiblichen Gameten (Ovum) wird Oogenese genannt. Es kommt in den Eierstöcken (weiblichen Gonaden) vor. Es besteht aus drei Phasen: Vermehrung, Wachstum und Reifung.

(a) Multiplikationsphase:

In der Entwicklung des Fötus sind bestimmte Zellen im Keimepithel des Ovars des Fötus größer als andere. Diese Zellen teilen sich durch Mitose und produzieren in jedem Eierstock des Fötus ein paar Millionen Eizellen oder Oogonien. Nach der Geburt werden keine Oogonien mehr gebildet oder hinzugefügt. Die Oogonie vermehrt sich mit mitotischen Spaltungen, die die primären Eizellen bilden.

(b) Wachstumsphase:

Diese Phase der primären Eizelle ist sehr lang. Es kann sich über viele Jahre erstrecken. Das Oogonium wächst zu großen primären Eizellen. Jede primäre Eizelle wird dann von einer Schicht Granulosazellen umgeben, um einen Primärfollikel zu bilden. Eine große Anzahl dieser Follikel degeneriert im Zeitraum von der Geburt bis zur Pubertät. Zur Pubertät sind also in jedem Eierstock nur noch 60.000 bis 80.000 Primärfollikel vorhanden. Der mit Flüssigkeit gefüllte Hohlraum des Follikels wird als Antrum bezeichnet.

(c) Reifungsphase:

Wie ein primärer Spermatozyt durchläuft jede primäre Eizelle zwei Reifeabschnitte, den ersten und den zweiten Meiotiker. Die Ergebnisse der Reifungsteilung in der Oogenese unterscheiden sich jedoch stark von denen der Spermatogenese. In der ersten, meiotischen Abteilung teilt sich die primäre Eizelle in zwei sehr ungleiche haploide Tochterzellen auf - eine große sekundäre Eizelle und einen sehr kleinen ersten Polkörper oder Polozyten.

In der zweiten Reifungsteilung kann der erste Polkörper sich teilen, um zwei zweite Polkörper zu bilden. Die sekundäre Eizelle teilt sich wiederum in ungleiche Tochterzellen, eine große Outer und einen sehr kleinen zweiten Polkörper auf. Das ootid wächst zu einem funktionellen haploiden Ei auf. So werden aus einem Oogonium ein Ei und drei Polkörper gebildet. Die Eizelle ist die eigentliche weibliche Gamete. Die Polkörper nehmen nicht an der Reproduktion teil und entarten daher bald.

Beim Menschen wird die Eizelle im sekundären Stadium der Eizelle aus dem Eierstock freigesetzt. Die Reifung der sekundären Eizelle wird in der Eizelle der Mutter (Eileiter) meist abgeschlossen, nachdem das Sperma zur Befruchtung in die sekundäre Eizelle eingetreten ist.

Beim Menschen (und bei den meisten Wirbeltieren) durchläuft der erste Polkörper nicht die Meiose II, während die sekundäre Eizelle bis zum Metaphasenstadium der Meiose II voranschreitet. Dann hört es jedoch auf, weiter vorzurücken; es erwartet die Ankunft von Spermien zur Vollendung der Meiose II.

Durch die Eingabe des Spermas wird der Zellzyklus neu gestartet, wobei der MPF (M-Phase Promoting Factor) abgebaut und der APC (Anaphase Promoting Complex) eingeschaltet wird. Nach Abschluss der Meiose II wird die sekundäre Eizelle in eine befruchtete Eizelle (Ei) oder Zygote (und auch einen zweiten Polkörper) umgewandelt.

Hormonelle Kontrolle der Oogenese:

Durch den Hypothalamus sezerniertes GnRH stimuliert den vorderen Lappen der Hypophyse, LH und FSH zu sekretieren. FSH stimuliert das Wachstum von Graafschen Follikeln und auch die Entwicklung von Eizellen innerhalb des Follikels, um die Meiose I zu sekundären Eizellen zu vervollständigen. FSH stimuliert auch die Bildung von Östrogenen.

LH induziert den Bruch des reifen Graafschen Follikels und damit die Freisetzung sekundärer Eizellen. So verursacht LH den Eisprung. In Kürze kann der Eisprung beim Menschen als Freisetzung der sekundären Eizelle aus dem Graafschen Follikel definiert werden. Der verbleibende Teil des Graafschen Follikels wird durch LH zur Entwicklung des Corpus luteum ("gelber Körper") stimuliert. Der steigende Progesteronspiegel hemmt die Freisetzung von GnRH, was wiederum die Produktion von FSH, LH und Progesteron hemmt.

Bedeutung der Oogenese:

(i) Ein Oogonium produziert ein Ei und drei Polkörper.

(ii) Polkörper haben eine geringe Menge an Zytoplasma. Es hilft, eine ausreichende Menge an Zytoplasma in der Eizelle zu erhalten, was für die Entwicklung des frühen Embryos wesentlich ist. Durch die Bildung von Polkörpern bleibt die Hälfte der Chromosomen im Ei erhalten.

(iii) Während der Meiose findet die erste Überkreuzung statt, die Abwechslung bewirkt.

(iv) Oogenese tritt in verschiedenen Organismen auf. Daher unterstützt es den Nachweis einer grundlegenden Beziehung der Organismen.


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