Esperma: funções, partes, ciclo de vida, espermatogênese - Ciência - 2023

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o esperma Eles são as células sexuais maduras (células gaméticas) produzidas nas gônadas masculinas. São células altamente especializadas, totalmente dedicadas à tarefa de fertilizar óvulos femininos, evento fundamental durante a reprodução sexual.

Eles foram descobertos há mais de 300 anos por Antony van Leeuwenhoek, que, motivado apenas por sua curiosidade, observou seu próprio sêmen e cunhou o termo “animalculus” para as estruturas flageladas que observou.

Desde então, essas células têm sido objeto de estudo de diversas investigações, principalmente aquelas relacionadas à fertilidade e reprodução assistida.

Os espermatozoides são células com grande necessidade de energia, pois devem se mover em alta velocidade uma vez que são ejaculados do pênis (órgão reprodutor masculino) para o trato vaginal (órgão reprodutor feminino).

A energia que utilizam deriva principalmente do metabolismo de carboidratos, como a glicose, ou seja, da glicólise e da fosforilação oxidativa mitocondrial, demonstrada em 1928, graças aos experimentos realizados por McCarthy e colaboradores.

A formação e liberação dessas células dependem de muitos fatores endócrinos (hormonais), especialmente a testosterona, que é produzida e secretada pelos testículos.

Ao contrário do que acontece com as células sexuais femininas (que são produzidas durante o desenvolvimento embrionário), os espermatozoides são produzidos continuamente ao longo da vida adulta do homem.

Funções do esperma

Os espermatozoides são células muito importantes, pois têm a tarefa especial de se fundir com o óvulo contido nos ovários femininos para fertilizá-lo e fertilizá-lo, processo que termina com a formação de um novo indivíduo.

Os espermatozoides, assim como os óvulos, são células haplóides, então a fusão dos núcleos feminino e masculino restaura a carga diplóide (2n) em uma nova célula. Isso implica que cada célula contribui nesse processo com metade da carga cromossômica de um ser humano.

Em humanos, os espermatozoides são as células responsáveis por determinar o sexo da progênie, já que o óvulo tem um cromossomo sexual X, mas cada esperma pode ter um cromossomo X ou um cromossomo Y.

Quando o espermatozóide que fertiliza e fertiliza o óvulo com sucesso tiver um cromossomo X, o bebê que se formará será XX, ou seja, será geneticamente feminino. Por outro lado, quando o espermatozóide que se funde com o óvulo possui um cromossomo Y, o bebê será XY, ou seja, geneticamente masculino.

Partes do esperma (estrutura)

Os espermatozoides são pequenas células flageladas (menos de 70 mícrons de comprimento). Cada espermatozóide é formado por duas regiões bem definidas, conhecidas como cabeça e cauda, ambas envolvidas pela mesma membrana plasmática.

Na cabeça está o núcleo que servirá para fertilizar o óvulo feminino, enquanto a cauda é a organela de locomoção que lhes permite mover-se e que representa uma parte importante do seu comprimento.

– Cabeça

A cabeça do esperma é achatada e mede cerca de 5 mícrons de diâmetro. Em seu interior está o DNA celular, muito compactado, o que minimiza o volume que ocupa, facilitando seu transporte, transcrição e silenciamento.

O núcleo do espermatozóide possui 23 cromossomos haplóides (em uma única cópia). Esses cromossomos diferem dos cromossomos das células somáticas (células do corpo que não são células sexuais) por serem embalados com proteínas conhecidas como protaminas e algumas histonas de esperma.

As protaminas são proteínas com cargas positivas abundantes, que facilitam sua interação com o DNA carregado negativamente.

Além do núcleo, a cabeça do espermatozóide possui uma vesícula secretora conhecida como vesícula acrossomal ou acrossoma, que envolve parcialmente a região anterior do núcleo e está em contato com a membrana plasmática da célula sexual.

Essa vesícula abriga um grande número de enzimas que facilitam o processo de penetração da cobertura externa do óvulo durante a fertilização. Essas enzimas incluem neuraminidase, hialuronidase, fosfatase ácida, arilsulfatase e acrosina, uma protease semelhante à tripsina.

Quando o óvulo e o espermatozóide entram em contato, o acrossomo libera seu conteúdo por exocitose, processo conhecido como “reação acrossômica”, essencial para a união, penetração e fusão do espermatozoide com o óvulo.

– Rabo

A cabeça e a cauda do espermatozóide são cobertas pela mesma membrana plasmática. A cauda é um flagelo muito longo que possui quatro regiões chamadas pescoço, peça do meio, peça principal e peça final.

O axonema, ou seja, a estrutura do citoesqueleto que fornece movimento à cauda, emerge de um corpo basal localizado atrás do núcleo do esperma. Este corpo basal é o que constitui o pescoço e tem aproximadamente 5μm de comprimento.

Entre o pescoço e a peça final está a peça intermediária. Tem 5 mícrons de comprimento e é caracterizado pela presença de várias mitocôndrias dispostas em forma de "bainha" em torno do axonema central. Essas mitocôndrias altamente especializadas são o que fornecem, em essência, a energia necessária para o movimento na forma de ATP.

A peça principal tem pouco menos de 50 µm de comprimento e é a parte mais longa da cauda. Ele começa em um "anel" que impede o avanço adicional da mitocôndria e termina na extremidade. Conforme você se aproxima da peça final, a peça principal diminui (afunila).

A peça terminal, por fim, é composta pelos últimos 5 µm da cauda e é uma estrutura onde se observa uma certa “desordem” nos microtúbulos que constituem o axonema do flagelo.

Ciclo de vida do esperma

Um homem adulto médio produz milhões de espermatozóides por dia, no entanto, essas células levam entre 2 e 3 meses para se formarem e amadurecerem completamente (até serem ejaculadas).

O ciclo de vida de uma célula espermática começa com a gametogênese ou espermatogênese, ou seja, com a divisão de uma célula germinativa ou precursora, que dá origem a linhagens que posteriormente se dividem, para posteriormente se diferenciar e amadurecer. Nesse ínterim, as células defeituosas passam por processos de morte celular programados.

Uma vez formado nos túbulos seminíferos, o espermatozóide em maturação deve migrar para uma região do testículo conhecida como epidídimo, que tem aproximadamente 6 metros de comprimento. Essa migração leva alguns dias e foi demonstrado que, nesta fase, as células não estão maduras o suficiente para fertilizar um óvulo, pois não têm mobilidade suficiente.

Depois de 18 ou 24 horas no epidídimo, os espermatozoides estão perfeitamente móveis, mas essa mobilidade é inibida por certos fatores proteicos.

Uma vez no epidídimo, os espermatozoides mantêm sua fertilidade por pouco mais de um mês, mas esse tempo dependerá das condições de temperatura, dieta e estilo de vida.

Quando os espermatozoides são ejaculados durante a relação sexual (relação sexual), eles têm plena capacidade de movimento, movendo-se a velocidades de até 4 mm / min. Essas células podem sobreviver por 1 a 2 dias no trato reprodutivo feminino, mas isso depende da acidez do ambiente circundante.

Espermatogênese

A produção de espermatozoides (espermatogênese) ocorre pela primeira vez em humanos durante a puberdade. Esse processo ocorre nos testículos, que são dois órgãos do aparelho reprodutor masculino, e tem a ver com a redução da carga cromossômica das células sexuais (que passam de diplóides (2n) a haplóides (n)).

Nos testículos, a espermatogênese ocorre dentro de dutos conhecidos como túbulos seminíferos, cujo epitélio é composto por dois tipos principais de células: células de Sertoli e células espermatogênicas.

As células espermatogênicas dão origem aos espermatozóides, enquanto as células de Sertoli nutrem e protegem as células espermatogênicas. Estes últimos estão nos túbulos seminíferos em diferentes estágios de maturação.

Entre as células espermatogênicas estão células conhecidas como espermatogônia, que são células germinativas imaturas responsáveis pela divisão e produção de espermatócitos primários, espermatócitos secundários e espermatozóides maduros.

- Espermatogônias, espermatócitos primários, espermatócitos secundários e espermátides

As espermatogônias estão localizadas em direção à borda externa dos túbulos seminíferos, próximo à lâmina basal; À medida que as células se dividem, as células que dão origem migram para a porção central dos dutos, onde finalmente amadurecem.

Espermatociogênese

As espermatogônias se dividem por mitose (divisão assexuada) e são células diplóides (2n) que, ao se dividirem, geram mais espermatogônias e espermatócitos primários, que nada mais são do que espermatogônias que param de se dividir por mitose para entrar na meiose I.

Um pequeno grupo de espermatogônias se divide lentamente por mitose ao longo da vida, funcionando como "células-tronco" para a produção mitótica de mais espermatogônias ou células que amadurecem.

Quando as espermatogônias amadurecem, ou seja, quando se dividem por mitose e posteriormente por meiose, sua progênie não completa a divisão citosólica, de modo que as células filhas (clones) permanecem conectadas entre si por pontes citosólicas, como se fossem um sincício. .

Este sincício é mantido até os estágios finais de maturação e migração das células espermáticas (espermatozoides), onde o esperma é liberado para o lúmen dos túbulos seminíferos. Isso resulta em grupos de células sendo produzidos de forma síncrona.

– Meiose

Os espermatócitos primários, conforme se dividem por meiose, formam os espermatócitos secundários, que se dividem novamente por meiose (meiose II), diferenciando-se em outro tipo de célula chamada espermátide, que possui metade da carga cromossômica da espermatogônia. digamos, eles são haplóides.

– Maturação de espermátides ou espermiogênese

Conforme as espermátides amadurecem, elas se diferenciam em espermatozóides maduros graças a uma série de mudanças morfológicas que envolvem a eliminação de grande parte de seu citosol, a formação de flagelos e o rearranjo interno de suas organelas citosólicas.

Algumas dessas mudanças têm a ver com a condensação do núcleo da célula, com o alongamento da célula e o rearranjo das mitocôndrias.

Essas células, posteriormente, migram para o epidídimo, um tubo torto nos testículos, onde são armazenadas e continuam o processo de maturação. Porém, somente por meio de um processo conhecido como capacitação, que ocorre no trato genital feminino, os espermatozoides completam sua maturação.

Referências

Barrett, K. E., Barman, S. M., Boitano, S., & Brooks, H. (2012). Revisão de fisiologia médica de Ganong, (LANGE Basic Science).
Chen, H., Mruk, D., Xiao, X., & Cheng, C. Y. (2017). Espermatogênese humana e sua regulação. Endocrinologia Contemporânea, 49–72.
Clermont, Y. (1970). Dynamics of Human Spermatogenesis. No O testículo humano (pp. 47-61).
Dadoune, J. P. (1995). O estado nuclear das células espermáticas humanas. Mícron. Elsevier.
Gartner, L. P., & Hiatt, J. L. (2006). Livro-texto colorido de histologia e-book. Elsevier Health Sciences.
Griswold, M. D. (2015). Espermatogênese: O compromisso com a meiose. Avaliações Fisiológicas, 96, 1–17.
Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Biologia (5ª ed.). Filadélfia, Pensilvânia: Saunders College Publishing.