Esperma

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El espermatozoide (de otro género griego σπέρμα σπέρματος aquí “ esperma ” + ζωή “ vida ” + εἶδος “apariencia”, lat. espermatozoide, espermio ) es una célula reproductora masculina ( gameto ) de organismos que se reproducen a través de la oogamia . Los espermatozoides suelen tener la capacidad de moverse activamente y servir para fertilizar el gameto femenino, el óvulo . Por lo general, son mucho más pequeños que los huevos, porque no contienen una cantidad tan significativa de citoplasma .  y producido por el cuerpo simultáneamente en cantidades significativas [1] .

La estructura típica del espermatozoide refleja la forma del ancestro común de los animales y los hongos : un organismo nuclear unicelular que se mueve por medio de un flagelo en la espalda, usándolo como una cola . Un extenso grupo de organismos derivados de él incluye animales, la mayoría de los hongos y algunos grupos de protistas y se denomina clan flagelado posterior . La mayoría de los otros eucariotas con flagelos los tienen en la parte anterior.

En el sentido amplio de la palabra, según la tradición, las células germinales masculinas también se denominan a veces espermatozoides en las plantas, y también se les aplican los términos espermatozoides o anterozoides (también se usan para hongos tradicionalmente cercanos a las plantas).

Espermatozoides en animales

Diversidad espermática en animales

En diferentes especies animales, los espermatozoides se organizan de manera diferente, pero aún existen características estructurales comunes. Un espermatozoide vertebrado típico tiene una cabeza, una parte media y una cola ( flagelo ) [2] .

La cabeza contiene el núcleo haploide (que lleva los cromosomas ), el acrosoma (que lleva las enzimas líticas necesarias para disolver la membrana del óvulo) y el centríolo , que forma el citoesqueleto del flagelo. Entre la cabeza y la parte media hay un estrechamiento de la celda, el llamado cuello. En la parte media está la mitocondria , una mitocondria  espiral gigante . El flagelo se utiliza para mover los espermatozoides.

En la mayoría de los animales, el espermatozoide tiene la estructura típica descrita anteriormente. Pero hay excepciones. El número de flagelos puede ser más de uno. Entonces, en los peces de acuario tetradón , los espermatozoides llevan dos flagelos. En algunos crustáceos, los espermatozoides tienen varios flagelos. En los gusanos redondos , los espermatozoides generalmente carecen de flagelos (en el curso de la evolución , todas las células de este tipo de animales han perdido cilios y flagelos), tienen forma ameboidea y se mueven con la ayuda de propatas . En el tritón , la cola lleva una "membrana ondulante" (aleta). Las cabezas de los espermatozoides son muy diversas. En los humanos, la cabeza del espermatozoide es ovoide, aplanada lateralmente. En ratones y ratas  , en forma de gancho. Los crustáceos inferiores tienen espermatozoides esféricos. En algunos marsupiales , los espermatozoides se duplican y se mueven en parejas, al mismo tiempo que baten sus colas. La separación ocurre justo antes de la fertilización del óvulo.

Los espermatozoides son de tamaño microscópico, por regla general, la longitud del espermatozoide es de varias decenas a varios cientos de micrómetros. El tamaño del esperma también varía mucho y no se correlaciona con el tamaño del adulto. Por ejemplo, los espermatozoides de ratón son 1,5 veces más grandes que los espermatozoides humanos. Y los espermatozoides de tritón son varias veces más grandes que los espermatozoides humanos.

Espermatozoides humanos

Descubrimiento de los espermatozoides

Los espermatozoides fueron descritos por primera vez por el microscopista holandés Anthony van Leeuwenhoek en 1677. Según el propio Leeuwenhoek, su amigo, el estudiante de medicina Johann Gam (Johan Ham), le habló de los "animales con semillas" (como los llamaba Leeuwenhoek). Y aunque formalmente el descubrimiento de los espermatozoides pertenece a Gam, Leeuwenhoek examinó, dibujó y describió los espermatozoides en detalle. Los espermatozoides humanos fueron los primeros en ser descubiertos; Leeuwenhoek pronto describió los espermatozoides de muchos animales. Leeuwenhoek sugirió de inmediato que los "animales de semilla" están involucrados en la concepción, lo que informó en una carta especial a la Royal Scientific Society británica. Sin embargo, durante casi un siglo, dominó en la ciencia el punto de vista de que los espermatozoides son organismos parásitos en el semen, y el líquido seminal mismo fertiliza. El papel de los espermatozoides en la fertilización fue demostrado por el naturalista italiano Lazzaro Spallanzani . El término "espermatozoide" apareció solo a principios del siglo XIX. Fue presentado por un académico de la Academia de Ciencias de San Petersburgo, un alemán de nacimiento Karl Ernst von Baer .

Sinónimos, etimología

En las fuentes en ruso, especialmente en las antiguas, puede haber nombres de sinónimos : esperma, goma, hilo de semillas, cuerpos de semillas [3] [4] [5] [1] .

El nombre moderno proviene de los "animales espermáticos" descubiertos por Leeuwenhoek y Gam, y en un principio los consideraba seres vivos separados, portadores del embrión formado (de espermatozoides, semilla (spermatos) + ser vivo (zoon) + especie (eidos )) [6] [5] [7] .

Estructura y función

El espermatozoide humano es una célula especializada, cuya estructura le permite cumplir su función: superar el aparato genital femenino y penetrar en el óvulo para introducir en él el material genético masculino. El espermatozoide se fusiona con el óvulo y lo fertiliza.

En el cuerpo humano, el espermatozoide es la célula más pequeña del cuerpo (si consideramos solo la cabeza sin la cola). La longitud total de un espermatozoide humano es de aproximadamente 55 micras. La cabeza mide aproximadamente 5,0 µm de largo, 3,5 µm de ancho y 2,5 µm de alto, la región media y la cola tienen aproximadamente 4,5 y 45 µm de largo, respectivamente. [ocho]

El pequeño tamaño es probablemente necesario para el rápido movimiento del espermatozoide. Para reducir el tamaño de los espermatozoides durante su maduración , se producen transformaciones especiales: el núcleo se vuelve más denso debido al mecanismo único de condensación de la cromatina ( las histonas se eliminan del núcleo y el ADN se une a las proteínas de protamina ), la mayor parte del citoplasma se expulsa del los espermatozoides en forma de la llamada "gota citoplasmática", siguen siendo solo los orgánulos más esenciales .

El espermatozoide masculino tiene una estructura típica y consta de una cabeza, una parte media y una cola.

La cabeza del espermatozoide humano tiene forma de elipsoide , comprimida por los lados, hay un pequeño orificio en uno de los lados, por lo que a veces se habla de la forma "en forma de cuchara" de la cabeza del espermatozoide humano. Las siguientes estructuras celulares se encuentran en la cabeza del espermatozoide:

  • El núcleo que lleva un solo conjunto de cromosomas . Tal núcleo se llama haploide . Tras la fusión del espermatozoide y el óvulo (cuyo núcleo también es haploide), se forma un cigoto  , un nuevo organismo diploide portador de cromosomas maternos y paternos . Durante la espermatogénesis (desarrollo de los espermatozoides), se forman dos tipos de espermatozoides: los que llevan el cromosoma X y los que llevan el cromosoma Y. Cuando un óvulo es fecundado por un espermatozoide portador de X, se forma un embrión femenino. Cuando un óvulo es fertilizado por un espermatozoide portador de Y, se forma un embrión masculino. El núcleo espermático es mucho más pequeño que los núcleos de otras células, esto se debe en gran parte a la organización única de la estructura de la cromatina espermática (ver protaminas ). Debido a la fuerte condensación, la cromatina está inactiva: no se sintetiza ARN en el núcleo del espermatozoide .
  • Acrosoma  - un aparato de Golgi modificado - una vesícula de membrana que transporta enzimas líticas  - sustancias que disuelven la membrana del óvulo. El acrosoma ocupa aproximadamente la mitad del volumen de la cabeza y tiene aproximadamente el mismo tamaño que el núcleo. Se encuentra frente al núcleo y cubre la mitad del núcleo (por lo tanto, el acrosoma a menudo se compara con una tapa). Al entrar en contacto con el óvulo, el acrosoma libera sus enzimas y disuelve una pequeña porción de la membrana del óvulo, lo que crea un pequeño "pasaje" para que entre el esperma. El acrosoma contiene unas 15 enzimas líticas, siendo la principal la acrosina .
  • El centrosoma  es el centro de organización de los microtúbulos, que proporciona el movimiento de la cola del espermatozoide y también está presumiblemente involucrado en la convergencia de los núcleos del cigoto y la primera división celular del cigoto .

Detrás de la cabeza se encuentra la llamada " parte media " del espermatozoide. La parte media está separada de la cabeza por un ligero estrechamiento: el "cuello". Detrás de la parte media está la cola. El citoesqueleto del flagelo, que consiste en microtúbulos , atraviesa toda la parte media del espermatozoide . En la parte media, alrededor del citoesqueleto del flagelo, se encuentra la mitocondria , que consta de 28 mitocondrias. La mitocondria tiene forma de espiral y, por así decirlo, envuelve el citoesqueleto del flagelo. La mitocondria realiza la función de síntesis de ATP y, por lo tanto, asegura el movimiento del flagelo.

La cola , o flagelo, se encuentra detrás de la parte media. Es más delgada que la parte media y mucho más larga que ella. La cola es el órgano de movimiento de los espermatozoides. Su estructura es típica de flagelos de células eucariotas .

El movimiento de los espermatozoides humanos

El espermatozoide humano se mueve con la ayuda de un flagelo . Durante el movimiento, el espermatozoide suele girar alrededor de su eje. La velocidad de movimiento de un espermatozoide humano puede alcanzar 0,1 mm por segundo. o más de 30 cm por hora. En una mujer, aproximadamente 1-2 horas después del coito con eyaculación , los primeros espermatozoides llegan a la parte ampular de la trompa de Falopio (la parte donde se produce la fecundación ).

En el cuerpo de un hombre, los espermatozoides se encuentran en un estado inactivo, los movimientos de sus flagelos son insignificantes. El movimiento de los espermatozoides a lo largo del tracto genital masculino (túbulos seníferos, conducto del epidídimo, conducto deferente) se produce de forma pasiva debido a las contracciones peristálticas de los músculos de los conductos y al latido de los cilios de las células de las paredes de los conductos. Los espermatozoides adquieren actividad después de la eyaculación debido a la acción de las enzimas del jugo prostático sobre ellos.

El movimiento de los espermatozoides a lo largo del tracto genital femenino es independiente y se realiza contra el movimiento del fluido. Para la fertilización, los espermatozoides deben superar un camino de unos 20 cm de largo ( canal cervical - unos 2 cm,  cavidad uterina  - unos 5 cm, trompa de Falopio - unos 12 cm).

El ambiente vaginal es perjudicial para los espermatozoides, el líquido seminal neutraliza los ácidos vaginales y suprime parcialmente la acción del sistema inmunológico de la mujer contra los espermatozoides. Desde la vagina, los espermatozoides se mueven hacia el cuello uterino. La dirección del movimiento de los espermatozoides se determina, percibiendo el pH del ambiente. Se mueve en la dirección de la acidez decreciente; El pH de la vagina es de aproximadamente 6,0, el pH del cuello uterino es de aproximadamente 7,2. Por regla general, la mayoría de los espermatozoides no pueden llegar al cuello uterino y mueren en la vagina (según los criterios de la OMS utilizados en la prueba poscoital, no quedan espermatozoides vivos en la vagina 2 horas después del coito). El paso del canal cervical es difícil para los espermatozoides debido a la presencia de moco cervical en el mismo . Después de pasar por el cuello uterino , los espermatozoides terminan en el útero, cuyo entorno es favorable para los espermatozoides; en el útero, pueden conservar su movilidad durante mucho tiempo (espermatozoides individuales hasta 3-4 días [8] ). El entorno del útero tiene un efecto activador sobre los espermatozoides, su movilidad aumenta significativamente. Este fenómeno ha sido llamado " capacitación ". Para una fertilización exitosa, al menos 10 millones de espermatozoides deben ingresar al útero. Desde el útero, los espermatozoides se envían a las trompas de Falopio, cuya dirección y dentro de las cuales los espermatozoides están determinados por el flujo de líquido. Se ha demostrado que los espermatozoides tienen reotaxis , que es la capacidad de moverse contra la corriente. El flujo de líquido en la trompa de Falopio es creado por los cilios del epitelio, así como por las contracciones peristálticas de la pared muscular de la trompa. La mayoría de los espermatozoides no pueden llegar al final de la trompa de Falopio, el llamado "embudo" o "ampolla" donde tiene lugar la fertilización. De los varios millones de espermatozoides que ingresan al útero, solo unos pocos miles llegan a la ampolla de la trompa de Falopio. No está claro cómo un espermatozoide humano busca un óvulo en el infundíbulo de la trompa de Falopio. Se ha comprobado que los espermatozoides humanos tienen quimiotaxis  - movimiento hacia los atrayentes secretados por el óvulo .

Las observaciones in vitro muestran que el movimiento de los espermatozoides es complejo: los espermatozoides pueden sortear obstáculos y buscar activamente.

Vida útil de los espermatozoides humanos

Después de un período de maduración de unos 64 días, el espermatozoide puede permanecer en el cuerpo de un hombre hasta por un mes. En el eyaculado son capaces de sobrevivir, dependiendo de las condiciones ambientales (luz, temperatura, humedad) hasta 24 horas. En la vagina, los espermatozoides mueren en unas pocas horas. En el cuello uterino, el útero y las trompas de Falopio, los espermatozoides permanecen vivos hasta por 9 días.

Espermatozoides en el mundo vegetal

En la mayoría de los casos, los espermatozoides de las plantas son muy pequeños; la excepción son los espermatozoides de las cícadas : en algunas especies son visibles a simple vista, alcanzando un diámetro de 0,3 mm. El núcleo de los espermatozoides de las plantas suele ser grande, con una pequeña cantidad de citoplasma. Los espermatozoides vegetales también se denominan anterozoides [9] . El órgano de la planta en el que se producen los espermatozoides se llama anteridio .

Anabiosis en medicina veterinaria

Gracias a la anabiosis, se inhibe bruscamente el consumo de recursos energéticos para los procesos vitales de los espermatozoides y la acumulación de productos metabólicos, lo que aumenta su vida fuera del cuerpo. Por ello, este fenómeno es muy utilizado en la inseminación artificial . Actualmente, existen varios métodos para crear anabiosis espermática artificial:

  • Bajar la temperatura a 2-4 grados centígrados.
  • Enfriamiento profundo de los espermatozoides (hasta −196 grados Celsius).
  • Reducir el pH de los espermatozoides a 6,3-6,4 con el uso de ácidos orgánicos.
  • El uso de inhibidores químicos de los procesos metabólicos en los espermatozoides. [diez]

Véase también

Notas

  1. ↑ 1 2 Espermatozoide  // Gran Enciclopedia Rusa  : [en 35 volúmenes]  / cap. edición Yu. S. Osipov . - M.  : Gran Enciclopedia Rusa, 2004-2017.
  2. ↑ Copia de archivo de esperma fechada el 16 de junio de 2021 en Wayback Machine // Diccionario enciclopédico veterinario  - M .: Enciclopedia soviética, 1981. - 640 p.
  3. ↑ Spermatozoa // Diccionario enciclopédico de Brockhaus y Efron  : en 86 volúmenes (82 volúmenes y 4 adicionales). - San Petersburgo. , 1890-1907.
  4. ↑ Fausek V. A. Zhivchiki // Diccionario enciclopédico de Brockhaus y Efron  : en 86 volúmenes (82 volúmenes y 4 adicionales). - San Petersburgo. , 1890-1907.
  5. ↑ 1 2 Spermatozoon // Gran enciclopedia soviética  : [en 30 volúmenes]  / cap. edición A. M. Projorov . - 3ra ed. - M.  : Enciclopedia soviética, 1969-1978.
  6. ↑ Shimkevich V. M. Embriología // Diccionario enciclopédico de Brockhaus y Efron  : en 86 volúmenes (82 volúmenes y 4 adicionales). - San Petersburgo. , 1890-1907.
  7. ↑ Spermatozoa  / Mazin V.V. // Gran Enciclopedia Médica  : en 30 volúmenes  / cap. edición B. V. Petrovski . - 3ra ed. - M  .: Enciclopedia soviética , 1985. - T. 24: Sutura vascular - Teniosis. — 544 pág. : enfermo.
  8. ↑ 1 2 Datos anatómicos y fisiológicos básicos para uso en seguridad radiológica: valores de referencia. Publicación ICRP 89. - M: Medkniga Publishing House, 2007. - P. 184.
  9. ↑ Anterozoids // Diccionario enciclopédico de Brockhaus y Efron  : en 86 volúmenes (82 volúmenes y 4 adicionales). - San Petersburgo. , 1890-1907.
  10. ↑ N.I.Polyantsev, A.I.Afanasiev. Obstetricia, ginecología y biotecnología de la reproducción animal. - San Petersburgo. : Lan, 2012. - 400 p.

Literatura

  • Drozdov A. L., Ivankov V. N. Morfología de los gametos animales. Importancia para la sistemática y la filogenética. - M., Ed. casa "Todo el año", 2000. - 460 p.: il.
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