정자 : 기능, 부품, 수명주기, 정자 생성 - 해부학 및 생리학 - 2025

정자는 남성의 생식선에서 생산 성숙 성 세포 (생식 세포)입니다. 그들은 매우 전문화 된 세포로, 성 생식 과정에서 근본적인 사건 인 암컷 난자를 수정하는 작업에 전념합니다.

그들은 300 년 전에 호기심에만 동기를 부여한 Antony van Leeuwenhoek에 의해 발견되었으며, 그는 자신의 정액을 관찰하고 그가 관찰 한 편모 구조에 "동물"이라는 용어를 만들었습니다.

인간 정자의 사진 (출처 : Wikimedia Commons를 통한 특정 저자 없음)

그 이후로 이러한 세포는 특히 생식력 및 보조 생식과 관련된 많은 연구의 대상이되었습니다.

정자는 음경 (남성 생식기)에서 질관 (여성 생식기)으로 사정되면 고속으로 이동해야하므로 에너지 요구량이 높은 세포입니다.

그들이 사용하는 에너지는 주로 포도당과 같은 탄수화물의 대사, 즉 해당 과정과 미토콘드리아 산화 적 인산화에서 유래합니다. 이는 McCarthy와 공동 연구자들이 수행 한 실험 덕분에 1928 년에 입증되었습니다.

이러한 세포의 형성과 방출은 많은 내분비 (호르몬) 요인, 특히 고환에서 생성되고 분비되는 테스토스테론에 따라 달라집니다.

여성 성세포 (배아 발달 중에 생성됨)에서 발생하는 것과 달리, 정자는 성인이되는 동안 지속적으로 생성됩니다.

풍모

정자는 여성의 난소에 포함 된 난자와 융합하여 수정하고 수정하는 특별한 임무를 가지고 있기 때문에 매우 중요한 세포입니다. 이는 새로운 개체의 형성으로 끝나는 과정입니다.

정자와 난자는 반수체 세포이므로 암컷과 수컷 핵의 융합은 새로운 세포에서 이배체 전하 (2n)를 회복시킵니다. 이것은 각 세포가이 과정에서 인간의 염색체 부하의 절반에 기여한다는 것을 의미합니다.

인간 정자의 다이어그램. 출처 : Simplified spermatozoon diagram.svg : Mariana Ruizderivative work : Miguelferig

인간의 경우, 난자가 X 염색체를 가지고 있기 때문에 정자는 자손의 성별을 결정하는 세포이지만 각 정자는 X 염색체 또는 Y 염색체를 가질 수 있습니다.

난자를 수정하려는 정자

난자를 성공적으로 수정하고 수정 한 정자가 X 염색체를 가질 때 형성 될 아기는 XX가 될 것입니다. 즉 유 전적으로 여성이 될 것입니다. 반면에 난자와 융합 된 정자가 Y 염색체를 가지면 아기는 XY, 즉 유 전적으로 남성이됩니다.

정자 부분 (구조)

정자는 작은 편모 세포 (길이 70 미크론 미만)입니다. 각 정자는 머리와 꼬리로 알려진 두 개의 잘 정의 된 영역으로 구성되며 둘 다 동일한 원형질막으로 둘러싸여 있습니다.

머리에는 암컷 난자를 수정하는 역할을하는 핵이 있고, 꼬리는 암컷 난자를 움직일 수있게하고 길이의 중요한 부분을 나타내는 운동 기관입니다.

- 머리

정자의 머리는 납작하고 직경이 약 5 미크론입니다. 내부에는 세포 DNA가 매우 압축되어있어 차지하는 부피를 최소화하여 수송, 전사 및 침묵을 촉진합니다.

정자 핵에는 23 개의 반수체 염색체가 있습니다 (단일 사본). 이 염색체는 프로타민과 일부 정자 히스톤으로 알려진 단백질로 가득 차 있다는 점에서 체세포 (성세포가 아닌 신체의 세포)의 염색체와 다릅니다.

프로타민은 풍부한 양전하를 가진 단백질로 음전하를 띤 DNA와의 상호 작용을 촉진합니다.

인간 정자의 측면 및 전면보기 (출처 : Wikimedia Commons를 통한 LadyofHats)

핵 외에도 정자의 머리에는 첨체 소포 또는 첨체로 알려진 분비 소포가 있으며, 이는 핵의 앞쪽 영역을 부분적으로 둘러싸고 성세포의 원형질막과 접촉합니다.

이 소포에는 수정 과정에서 난자의 외부 덮개가 침투하는 과정을 촉진하는 많은 효소가 들어 있습니다. 이러한 효소에는 뉴 라미니다 제, 히알루로니다 제, 산성 포스파타제, 아릴 설파 타제 및 트립신과 유사한 프로테아제 인 아크로 신이 포함됩니다.

난자와 정자가 서로 접촉 할 때, 첨체는 정자와 난자와의 결합, 침투 및 융합에 필수적인 "첨체 반응"으로 알려진 과정 인 exocytosis에 의해 그 내용물을 방출합니다.

- 꼬리

정자의 머리와 꼬리는 동일한 원형질막으로 덮여 있습니다. 꼬리는 목, 중간 부분, 주 부분 및 끝 부분이라고하는 4 개의 영역이있는 매우 긴 편모입니다.

축 색소, 즉 꼬리에 움직임을 제공하는 세포 골격 구조는 정자의 핵 뒤에 위치한 기저 체에서 나옵니다. 이 기저 체는 목을 구성하며 길이는 약 5μm입니다.

목과 끝 부분 사이에는 중간 부분이 있습니다. 길이는 5 미크론이며 중앙 축 색소 주위에 "시스"형태로 배열 된 여러 미토콘드리아의 존재가 특징입니다. 이 고도로 전문화 된 미토콘드리아는 본질적으로 ATP 형태로 운동에 필요한 에너지를 제공합니다.

주요 조각은 길이가 50 μm 미만이며 꼬리에서 가장 긴 부분입니다. 미토콘드리아의 더 이상의 진행을 막는 "고리"에서 시작하여 끝 부분에서 끝납니다. 끝 부분에 가까워지면 메인 부분이 점점 가늘어집니다 (테이퍼).

마지막으로 말단 부분은 꼬리의 마지막 5 μm로 구성되며 편모의 축 색소를 구성하는 미세 소관에서 특정 "장애"가 관찰되는 구조입니다.

라이프 사이클

평균 성인 남성은 하루에 수백만 개의 정자를 생산하지만이 세포가 완전히 형성되고 성숙하는 데는 2 ~ 3 개월이 걸립니다 (사정 할 때까지).

정자 세포의 수명주기는 배우자 형성 또는 정자 형성, 즉 배아 또는 전구 세포의 분열로 시작하여 나중에 분열하는 세포주를 생성하여 나중에 분화하고 성숙합니다. 그 동안 결함이있는 세포는 프로그래밍 된 세포 사멸 과정을 거칩니다.

정 세관에서 일단 형성되면 성숙하는 정자는 길이가 약 20 피트 인 부고환으로 알려진 고환 영역으로 이동해야합니다. 이 이동은 며칠이 걸리며이 단계에서 세포는 충분한 이동성이 부족하기 때문에 난자를 수정하기에 충분히 성숙하지 않은 것으로 나타났습니다.

부고환에서 18 시간 또는 24 시간이 지나면 정자는 완벽하게 움직일 수 있지만이 이동성은 특정 단백질 요인에 의해 억제됩니다.

부고환에 들어가면 정자는 한 달 넘게 번식력을 유지하지만 이번에는 온도,식이 요법 및 생활 방식에 따라 달라집니다.

성관계 (성교) 중에 정자가 사정되면 정자는 4mm / 분의 빠른 속도로 움직일 수 있으며 완전히 움직일 수 있습니다. 이 세포는 여성 생식 관에서 1 ~ 2 일 동안 생존 할 수 있지만 이것은 주변 환경의 산도에 따라 달라집니다.

정자 형성

정자 생산 (정자 형성)은 사춘기 동안 인간에서 처음 발생합니다. 이 과정은 남성 생식 기관의 두 기관인 고환에서 발생하며 성세포의 염색체 부하 감소 (이배체 (2n)에서 반수체 (n)로 이동)와 관련이 있습니다.

고환에서 정자 형성은 정 세관으로 알려진 관 내에서 발생하며, 상피는 세르 톨리 세포와 정자 세포의 두 가지 주요 유형의 세포로 구성됩니다.

정자 세포는 정자를 생성하는 반면 Sertoli 세포는 정자 세포에 영양을 공급하고 보호합니다. 후자는 성숙의 다른 단계에서 정 세관에 있습니다.

정자 형성 과정의 개략도 (출처 : Wikimedia Commons를 통한 Miguelferig)

정자 세포 중에는 1 차 정자 세포, 2 차 정자 세포 및 성숙한 정자를 분할하고 생산하는 미성숙 생식 세포 인 정자 세포로 알려진 세포가 있습니다.

-Spermatogonia, 일차 정자 세포, 이차 정자 세포 및 정자

Spermatogonia는 동일한 기저층 근처의 정 세관의 바깥 쪽 가장자리쪽에 위치합니다. 그들이 분열함에 따라, 그들이 생성하는 세포는 덕트의 중앙 부분으로 이동하여 마침내 성숙합니다.

정자 세포 형성

Spermatogonia는 유사 분열 (무성 분열)에 의해 분열하며, 분열 할 때 더 많은 정자 및 원발성 정자 세포를 생성하는 2 배체 세포 (2n)이며, 이는 감수 분열 I로 들어가기 위해 유사 분열에 의한 분열을 중단하는 정자 성 세포에 지나지 않습니다.

소그룹의 정자 분열은 일생 동안 유사 분열에 의해 천천히 분열하며, 더 많은 정자 분열 또는 성숙에 투입되는 세포의 유사 분열 생산을위한 "줄기 세포"로 기능합니다.

정자가 성숙되면, 즉 유사 분열로 분열하고 나중에 감수 분열로 분열 할 때 자손이 세포질 분열을 완료하지 못하므로 딸 세포 (클론)는 마치 융합체처럼 세포질 다리에 의해 서로 연결되어 있습니다. .

이 syncytium은 정자가 정 세관의 내강으로 방출되는 정자 세포 (정자)의 성숙 및 이동의 최종 단계까지 유지됩니다. 이로 인해 세포 그룹이 동시에 생성됩니다.

- 감수 분열

1 차 정자 세포는 감수 분열에 의해 분할 될 때 2 차 정자 세포를 형성하며, 이는 다시 감수 분열 (감수 분열 II)로 분할되어 정자 염색체 부하의 절반을 갖는 정자라고하는 다른 유형의 세포로 분화됩니다. 말, 그들은 반수체입니다.

- 정자의 성숙 또는 정자 생성

정자는 성숙함에 따라 세포질의 대부분의 제거, 편모의 형성 및 세포질 세포 기관의 내부 재 배열을 포함하는 일련의 형태 학적 변화 덕분에 성숙한 정자로 분화합니다.

이러한 변화 중 일부는 세포 핵의 응축, 세포의 신장 및 미토콘드리아의 재배 열과 관련이 있습니다.

이 세포는 이후 고환의 꼬인 관인 부고환으로 이동하여 저장되고 성숙 과정을 계속합니다. 그러나 여성 생식기에서 일어나는 capacitation이라는 과정을 통해서만 정자가 성숙을 완료합니다.

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