Spermatozoidas, lotyniškai „sėkla“ ir „gyva būtybė“, yra fundamentalus vyriškosios lyties reprodukcinės sistemos elementas. Tai haploidinė ląstelė, kurios pagrindinė funkcija yra apvaisinti moteriškąją lytinę ląstelę, kiaušialąstę. Šis procesas lemia zigotos susidarymą, iš kurios vėliau vystosi naujas tos pačios rūšies individas. Nepaisant didžiulio spermatozoidų skaičiaus, kuris siekia milijardus, tik vienas iš jų sėkmingai apvaisina kiaušialąstę. Šis natūralios atrankos procesas skatina spermatozoidų sandaros evoliuciją, siekiant maksimalaus judrumo ir efektyvumo.
Kiekviena spermatozoido ląstelė neša pusę visos genetinės informacijos, reikalingos naujam organizmui, ir, kas itin svarbu, nulemia individo lytį. Žmogaus spermatozoidai gali turėti arba „X“, arba „Y“ tipo lytinę chromosomą. Ši specifinė chromosoma, susijungdama su motinos kiaušialąstės X chromosoma, nulemia būsimo vaiko lytį.
Spermatozoidas yra sudėtingai diferencijuota ląstelė, paprastai susidedanti iš trijų pagrindinių dalių: galvutės, uodegėlės ir jas jungiančio kaklelio. Žmogaus spermatozoidas, kurio dydis siekia apie 60 mikrometrų, turi galvutę, kurios ilgis apie 4,5 mikrometro, plotis - apie 3 mikrometro, o storis - 1 mikrometro.
Galvutė, savo ruožtu, skirstoma į dvi svarbias dalis: akrosomą ir branduolį. Akrosoma - tai tarsi „kepurė“, dengianti maždaug du trečdalius spermatozoido priekinės dalies. Jos svarbiausia funkcija yra išskirti fermentus, kurie padeda prasiskverbti pro kiaušialąstės apsauginius sluoksnius. Branduolys, užimantis didžiąją galvutės dalį, yra ypatingas dėl itin stipriai supakuotos DNR. Ši DNR yra suspausta net iki 6 kartų stipriau nei metafazinėse chromosomose, o tradicinius histonus pakeičia specialūs baltymai - protaminai, turtingi teigiamai įkrautomis aminorūgštimis, tokiomis kaip argininas, histidinas ir lizinas. Žmogaus spermatozoido branduolyje apie 70% baltymų sudaro protaminai, o likusius 20% - histonai.
Chromosomos spermatozoido branduolyje nėra išsidėsčiusios atsitiktinai. Telomeros, chromosomų galuose esančios struktūros, linkusios jungtis į poras arba tetramerus ir prisitvirtinti prie branduolio apvalkalo. Tuo tarpu centromeros, chromosomų susiaurėjimai, dažniausiai sutelkiamos branduolio centre, formuodamos vadinamąją chromocentrą. Tarp branduolio apvalkalo ir išorinės ląstelės membranos, plazminės membranos, išlieka plonas citoplazmos sluoksnis.
Uodegėlė, veikianti kaip ląstelės žiuželis, yra atsakinga už spermatozoido judrumą. Būtent ji leidžia žmogaus spermatozoidui judėti gana sparčiai - nuo 1 iki 3 milimetrų per minutę. Kaklelis, jungiantis galvutę su uodegėle, yra svarbus centras, kuriame išsidėstę dvi centriolės. Viena iš šių centriolių atlieka pamatinio kūnelio funkciją ir inicijuoja aksonemos - centrinio spermatozoido uodegėlės elemento - formavimąsi. Įdomu tai, kad spermatozoide esančios centriolės yra paveldimos būsimo organizmo, kadangi moteriškoji lytinė ląstelė jų neturi. Vidurinę uodegėlės dalį supa mitochondrijų sluoksnis, kuriame gali būti daugiau nei 50 mitochondrijų. Jos aprūpina spermatozoidą energija judėjimui. Po apvaisinimo, spermatozoido mitochondrijos, kaip taisyklė, yra suardomos, todėl organizmas mitochondrijas paveldi tik iš motinos. Pagrindinė uodegėlės dalis yra ilgiausia ir susideda iš aksonemos, apjuostos septynių išorinių tankiųjų skaidulų ir papildomai apsaugotos skaidulinio dangalo.
Spermatozoidų formavimosi procesas, vadinamas spermatogeneze, vyksta vyro lytinių organų sėklidėse, konkrečiau - sėkliniuose vamzdeliuose. Žmogaus spermatozoido formavimasis trunka maždaug 61 dieną.
Ilgą laiką manyta, kad spermatozoidas kiaušinėliui perduoda tik haploidinį tėvinį chromosomų rinkinį. Tačiau vėlesni tyrimai parodė, kad į kiaušinėlį patenka ne tik galvutė, bet ir visas spermatozoidas. Tai reiškia, kad kartu su DNR perduodamos ir centriolės bei tam tikri baltymai, būtini kiaušinėlio aktyvavimui. Vienas iš tokių baltymų yra PLCζ, kuris didina kiaušinėlio pralaidumą kalcio jonams, taip jį aktyvuodamas. Baltymų svarba reprodukciniame procese iliustruojama tuo, kad vaisingų ir nevaisingų vyrų spermatozoiduose pastebimi žymūs skirtumai maždaug 20 baltymų kiekyje. Nors spermatozoiduose paprastai neaptinkama transkripcijos ar transliacijos pėdsakų, jų branduolyje rasta apie 3000 iRNR molekulių ir kelios mikro-RNR rūšys. Taip pat aptikta įrodymų, kad į kiaušinėlį gali būti pristatomi RNR kūneliai. Kai kurios iš šių iRNR koduoja baltymus, kurie yra būtini ankstyvam embriono vystymuisi. Gali būti, kad šios iRNR molekulės pristatomos tiesiai į kiaušinėlį arba jos neleidžia inaktyvuoti tam tikrų genų pakuojant genomą.
Skirtingų gyvūnų rūšių spermatozoidai gali smarkiai skirtis savo dydžiu. Pavyzdžiui, stambiausi yra tritono spermatozoidai, siekiantys iki 500 mikrometrų. Šunų, jaučių, arklių ir avinų spermatozoidai yra vidutiniškai nuo 40 iki 75 mikrometrų ilgio.
Spermatozoidų paviršius yra neigiamai įkrautas, o tai neleidžia jiems sulipti tarpusavyje. Gyvūnai gamina itin didelius kiekius spermatozoidų. Per vieną lytinį aktą šuo gali išskirti apie 60 milijonų spermatozoidų, avinas - iki 2 milijardų, arklys - apie 10 milijardų, o žmogus - apie 200 milijonų.
Kai kurių gyvūnų spermatozoidai pasižymi netipine sandara ir itin didele įvairove. Subrendę žmogaus spermatozoidai, kurių ilgis siekia 50-60 mikronų, makštyje gali išlikti apie 2,5 valandos, o gimdos kaklelyje - net iki dviejų parų, kartais ir ilgiau. Jų judėjimo greitis prieš skysčio srovę siekia 3 milimetrus per minutę.
Spermos mirtis gimdoje
Kalbant apie chromosomų skaičių, svarbu suprasti chromosomų sampratą. Chromosoma (lot. chromosoma, nuo gr. χρῶμα 'dažas' + σῶμα 'kūnas') - tai ląstelės branduolio dalis, sudaryta iš DNR ir histonų. Chromatinas, sudarantis chromosomas, nesidalijančiose ląstelėse būna dekondensuotų gijų pavidalo. Pats brandus branduolys sudarytas iš dviejų išilgai einančių gijų - chromatidžių. Kompaktinės chromosomos, susidariusios ląstelei besidalijant, įgauna lazdelės formą. Kiekvienoje chromosomoje skiriamas pirminis persmauga - centromera, ir chromosomos „pečiai“. Chromosomų pečiuose yra storesnės, intensyviau besidažančios sritys - chromomeros, kurios kaitaliojasi su tarpchromosominiais siūlais, todėl chromosoma gali priminti nevienodai suvertus karolius.
Žmogaus somatinėse ląstelėse ir zigotoje yra 46 chromosomos, sudarančios diploidinį (2n) chromosomų rinkinį. Tai reiškia, kad kiekviena chromosoma turi savo identiškos genetinės kompozicijos antrininkę - homologinę chromosomą. Jose išsidėsto aleliai - požymius lemiantys genetiniai variantai. Perpus mažesnis, neporinis chromosomų rinkinys vadinamas haploidiniu (n). Jis parodo skirtingų (nehomologinių) chromosomų skaičių.
Norint vizualizuoti žmogaus chromosomas, atliekama periferinio kraujo limfocitų kultūros preparato analizė, kurioje siekiama rasti ląstelių metafazės stadijoje. Chromosomoms vizualizuoti naudojami įvairūs dažymo metodai. Paprastai analizei naudojamas šviesinis mikroskopas, sujungtas su kompiuterine kariotipo analizavimo sistema. Specialios programos automatiškai suskirsto nufotografuotas chromosomas į poras pagal dydį, formą ir centromeros padėtį, taip pat pagal panašų juostelių raštą, atsirandantį po dažymo.
Tiek vyrai, tiek moterys įprastai turi 23 chromosomų poras. Tačiau vyrų vieną iš šių porų sudaro skirtingos chromosomos: didesnioji X chromosoma ir mažesnioji Y chromosoma. Jos vadinamos lytinėmis chromosomomis, nes jose esančios genetinės sekos lemia lyties determinaciją. Žmogaus Y chromosoma yra kilusi iš X chromosomos, jai labai pakitus ir sumažėjus. Ji tebeturi nedaug X chromosomai giminingų sekų, kuriose dar vyksta rekombinacija (pseudo-autosominė sritis, sudaranti apie 5% visos chromosomos).
Įdomu pastebėti, kad žmogaus 2 chromosoma (antroji pagal dydį) yra dviejų chromosomų susiliejimo rezultatas. Ji tebeturi antrą, nebeveikiančią centromerą, bei chromosomos viduryje, o ne kraštuose, kaip įprasta, esančias telomerines sekas. Kitos chromosomos, išskyrus X ir Y, vadinamos autosomomis.
Ląstelei dalijantis, prie centromerų prisitvirtina dalijimosi verpstės siūlai. Mejozės būdu dalijantis ląstelei, kartais chromosomų poros neišsiskiria tinkamai, ir abi chromosomos patenka į tą patį kiaušinėlį ar spermatozoidą. Dėl tokio netinkamo chromosomų pasiskirstymo gali pradėti vystytis gemalas, turintis tris chromosomas vienos poros vietoje. Toks reiškinys vadinamas trisomija. Paprastai jis sukelia ryškius sutrikimus, dėl kurių gemalas dažniausiai neišgyvena ir žūva. Kartais biologiniai procesai ar išoriniai veiksniai, tokie kaip radiacija, tam tikros cheminės medžiagos ar virusai, gali sukelti chromosomų trūkius. Prasta vyro spermos kokybė, kai spermatozoidų koncentracija yra mažesnė nei 5 milijonai, gali būti susijusi su įvairiomis vaisingumo problemomis.
Grįžtant prie klausimo apie šuns spermatozoidą: kaip ir visi žinduoliai, šunys turi specifinį chromosomų skaičių, kuris nulemia jų rūšies ypatumus. Šuns somatinės ląstelės turi 78 chromosomas, suskirstytas į 39 poras. Tai reiškia, kad šuns spermatzoidas, kaip ir žmogaus, yra haploidinė ląstelė ir turi pusę šio skaičiaus. Taigi, šuns spermatozoidas turi 39 chromosomas. Šios 39 chromosomos apima 38 autosomas ir vieną lytinę chromosomą (X arba Y), kuri nulems būsimo šuniuko lytį.
Svarbu paminėti pažangius metodus, naudojamus tiriant ir atrenkant spermatozoidus, ypač vaisingumo klinikose. Viena tokių technologijų yra sistema, papildanti mikroskopą ir leidžianti atrinkti morfologiškai normalius spermatozoidus mikroinjekcijai. Naudojant didelį optinį padidinimą ir kompiuterines programas, spermatozoidas padidinamas 7200 kartų, leidžiant kruopščiai atrinkti tik taisyklingos formos spermatozoidus, neturinčius branduolio vakuolių. Panašiu principu veikia ir PICSI metodas, kurio pagrindą sudaro lėkštelė, padengta hialurono geliu. Subrendusių spermatozoidų galvutėje esantys receptoriai atpažįsta hialurono molekules ir prisijungia prie jų, taip objektyviai parenkant subrendusius spermatozoidus, turinčius mažiau DNR pažeidimų ir chromosomų aberacijų.
Kiti metodai, tokie kaip TESA (spermos paėmimas iš sėklidės), leidžia gauti spermatozoidus tiesiai iš sėklidės, ypač atvejais, kai natūraliu būdu jų nepavyksta gauti.
Nors spermatozoidai gali atrodyti paprastai, jie yra nepaprastai sudėtingi ir atlieka gyvybiškai svarbią funkciją mūsų rūšies išlikimui. Dauguma spermatozoidų, net iki 90%, yra nekokybiški, todėl natūrali atranka vyksta nuo pat pradžių. Kiekvienas spermatozoidas neša unikalią genetinę informaciją, kuri, susijungusi su kiaušialąste, sukuria naują individą, nešantį tiek motinos, tiek tėvo bruožus, tačiau su savo individualia genetine programa.
tags: #kiek #chromosomu #turi #suns #spermatozoidas