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25.1: 정자 형성
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Biology

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Spermatogenesis
 
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25.1: Spermatogenesis

25.1: 정자 형성

Spermatogenesis is the process by which haploid sperm cells are produced in the male testes. It starts with stem cells located close to the outer rim of seminiferous tubules. These spermatogonial stem cells divide asymmetrically to give rise to additional stem cells (meaning that these structures “self-renew”), as well as sperm progenitors, called spermatocytes. Importantly, this method of asymmetric mitotic division maintains a population of spermatogonial stem cells in the male reproductive tract, ensuring that sperm will continue to be produced throughout a man’s lifespan. As spermatogenesis proceeds, spermatocytes embark on meiosis, and each ultimately divides to form four sperm—each with only 23 chromosomes— that are expelled into the male reproductive tract. Interestingly, this is in contrast to oogenesis in women, during which only a single egg is generated for every progenitor cell.

Spermatogenesis and Capacitation

At the end of spermatogenesis, sperm demonstrate their characteristic shape: a “head” harboring minimal cytoplasm and a highly condensed nucleus, as well as a motile tail (flagellum). They are small cells, with no organelles such as ribosomes, ER or Golgi, but do have many mitochondria around the flagellum for power. Just below the head is the acrosomal vesicle which contains hydrolytic enzymes to penetrate the egg outer coat—the contents are released by exocytosis.

Sperm cells endure an additional maturation process after spermatogenesis termed capacitation. Interestingly, capacitation only occurs in sperm once these cells have been introduced into the female genital tract. Here, components of the female environment—like mucus—elicit critical changes in these gametes, among them the removal of cholesterol from their membranes. This enables different molecules to enter into sperm, such as bicarbonate ions, which can activate new proteins and increase tail movements. Such rigorous motions help sperm to navigate towards, and ultimately infiltrate, the thick protein-based zona pellucida surrounding an egg cell. In addition, cell membrane alterations lead to an increase in the concentration of calcium ions in sperm, which is also necessary for zona pellucida penetration. Thus mature sperm, demonstrating rapid tail activity and the ability to locate, bind and penetrate an egg, require the unique conditions of the female reproductive organs.

Factors that Affect Spermatogenesis

Several factors can affect sperm production. One well-documented influence is exposure to heat in the scrotum: men shown to sit for long periods of time (like cab drivers) or metal welders demonstrate increased risk of infertility or sperm with decreased motility. In addition to temperature, certain drugs have also been determined to have adverse effects on spermatogenesis. These include hormone antagonists used to address prostate conditions, cancer treatments, and even specific antibiotics. As a result, some professionals are emphasizing the need to warn men of the effects of these drugs on their reproductive health, rather than only focusing on what medications a woman planning a pregnancy should avoid.

정자 발생은 haploid 정자 세포가 남성 고환에서 생성되는 과정입니다. 그것은 반열구의 외부 테두리에 가까운 줄기 세포로 시작합니다. 이 정자 줄기 세포는 추가 줄기 세포를 초래하기 위하여 비대칭으로 분할합니다 (이 구조물이 "자기 갱신"한다는 것을 의미함), 뿐만 아니라 정자 선조, 불린 정액 선조. 중요한 것은, 비대칭 미토Tic 분열의 이 방법은 남성 생식 기관에 있는 정자 줄기 세포의 인구를 유지합니다, 정액이 남자의 수명 내내 계속 생성될 것이라는 점을 보장합니다. 정자 발생이 진행됨에 따라, 정자 세포는 meiosis에 착수하고, 각각은 궁극적으로 4개의 정액을 형성하기 위하여 분할합니다 - 단지 23개의 염색체를 가진 각 - 남성 생식 기관으로 추방됩니다. 흥미롭게도, 이것은 모든 선조 세포에 대해 단 하나 계란만 생성되는 동안 여성의 oogenesis와는 대조적입니다.

정자 발생 및 갑피

정자 발생의 끝에서, 정자는 그들의 특징적인 모양을 보여줍니다: 최소한의 세포질과 높게 응축된 핵을 품고 있는 "머리" 및 운동성 꼬리 (flagellum). 그들은 리보솜, ER 또는 골기와 같은 세포기관이 없는 작은 세포이지만, 전력을 위해 깃대 주변에 많은 미토콘드리아가 있습니다. 머리 바로 아래에는 계란 외투를 관통하는 가수분해 효소가 함유된 곡예 소포가 있으며, 그 내용은 외세포증에 의해 방출됩니다.

정자 세포는 정자 발생 후 추가 성숙 과정을 견딜 수 있습니다. 흥미롭게도, capacitation는 이 세포가 여성 생식기 기관에 소개된 후에 만 정액에서 생깁니다. 여기에서 점액과 같은 여성 환경의 구성 요소는 이러한 게임테의 중요한 변화를 유도하며 그 중에서도 막에서 콜레스테롤을 제거합니다. 이것은 새로운 단백질을 활성화하고 꼬리 운동을 증가할 수 있는 중탄산염 이온과 같은 정액으로 들어가는 다른 분자를 가능하게 합니다. 이러한 엄격한 움직임은 정자가 계란 세포를 둘러싼 두꺼운 단백질 기반 조나 펠루치다에 침투하는 데 도움이됩니다. 또한, 세포막 변경은 정자에서 칼슘 이온의 농도의 증가로 이어질, 이는 또한 조나 펠루시다 침투에 필요한. 따라서 성숙한 정자는 급속한 꼬리 활동과 계란을 찾아 묶고 관통하는 능력을 보여주며 여성 생식 기관의 독특한 조건을 요구합니다.

정자 발생에 영향을 미치는 요인

몇몇 요인은 정액 생산에 영향을 미칠 수 있습니다. 잘 문서화 된 영향은 음낭의 열에 노출입니다 : 남성은 오랜 시간 동안 앉아 있는 것으로 나타났습니다 (택시 운전사와 같은) 또는 금속 용접기는 운동성이 감소 된 불임이나 정자의 위험이 증가합니다. 온도 이외에, 특정 약물은 또한 정자 발생에 불리 한 영향을 미칠 것으로 결정 되었습니다. 이들은 전립선 상태를 해결하기 위해 사용되는 호르몬 길항제포함, 암 치료, 심지어 특정 항생제. 결과적으로, 일부 전문가들은 임신을 계획하는 여성이 피해야 하는 약물에만 초점을 맞추기보다는 이러한 약물이 생식 건강에 미치는 영향을 남성에게 경고할 필요성을 강조하고 있습니다.


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