Spermatogeneza

Spermatogeneza este procesul prin care se formează spermatozoizii în tubii seminiferi ai testiculelor. Celulele precursoare se divid, apoi unele intră în meioză. Dintr-o celulă diploidă care parcurge cele două diviziuni meiotice rezultă patru celule haploide, care se diferențiază în spermatozoizi. Acestea capătă un cap cu material genetic, o piesă intermediară bogată în mitocondrii și un flagel pentru deplasare. Celulele Sertoli din tubii seminiferi susțin procesul, iar testosteronul produs de celulele Leydig participă la reglarea lui.

Procesul începe la pubertate și continuă ulterior, deși numărul și calitatea spermatozoizilor pot varia. Spermatozoizii se maturizează în continuare în epididim; așadar, testiculul este locul formării, iar epididimul are alt rol. Nu confunda spermatozoidul cu lichidul seminal: lichidul include secreții ale glandelor anexe. Când citești un desen, urmărește traseul celulei de la spermatogonie la spermatocit, spermatidă și spermatozoid, marcând unde se reduce numărul de seturi cromozomiale. Lecția Ovogeneza permite comparația cu formarea gametului feminin, iar Spermatogeneza și ovogeneza explică rolul comun al meiozei.

Spermatogoniile proliferează mitotic; spermatocitele primare sunt diploide, cele secundare sunt haploide după meioza I, iar spermatidele apar după meioza II. Spermiogeneza schimbă forma spermatidelor fără o nouă diviziune meiotică. Bariera hemato-testiculară și celulele Sertoli susțin microambientul. FSH acționează asupra celulelor Sertoli, LH asupra celulelor Leydig, care produc testosteron.

Spermatogoniile se divid, spermatocitele primare intră în meioză, iar după două diviziuni rezultă spermatide haploide. Spermiogeneza le transformă în spermatozoizi prin formarea acrozomului și flagelului și reducerea citoplasmei. De exemplu, dintr-un spermatocit primar rezultă patru spermatide, fiecare cu 23 de cromozomi, fără o nouă reducere cromozomială în spermiogeneză.

Tubii seminiferi au la periferie spermatogoniile, iar spre lumen celulele mai avansate. Celulele Sertoli formează, prin joncțiuni strânse, bariera hemato-testiculară, hrănesc celulele germinale și secretă proteina de legare a androgenilor și inhibina B (feedback negativ asupra FSH). Celulele Leydig, din țesutul dintre tubi, produc testosteron sub acțiunea LH. Etapele sunt: multiplicarea (spermatogoniile se divid mitotic), creșterea (spermatocitul primar $2n$), maturarea (meioza I dă două spermatocite secundare $n$; meioza II dă patru spermatide $n$) și spermiogeneza (diferențierea): nucleul se condensează, aparatul Golgi formează acrozomul (cu enzime), centriolul formează flagelul, mitocondriile se aranjează spiralat în piesa intermediară, iar excesul de citoplasmă este eliminat. Formarea spermatozoidului durează aproximativ 64–74 de zile, urmate de aproximativ 12 zile de tranzit prin epididim. Temperatura mai mică cu 2–3 °C în scrot este necesară spermatogenezei.

Exemplu rezolvat 1: urmărirea numărului de celule. Cincizeci de spermatogonii intră în meioză după creștere.

1. Cele 50 de spermatocite primare ($2n$, $4c$) dau prin meioza I $50\cdot 2=100$ de spermatocite secundare ($n$, $2c$).
2. Acestea dau prin meioza II $100\cdot 2=200$ de spermatide ($n$, $1c$).
3. Spermiogeneza transformă cele 200 de spermatide în 200 de spermatozoizi, fără altă diviziune.
4. Raport: $50:200=1:4$, adică un spermatocit primar dă patru spermatozoizi.

Exemplu rezolvat 2: câți spermatozoizi pe secundă? Un bărbat adult produce aproximativ 150 de milioane de spermatozoizi pe zi.

1. O zi are $24\cdot 3600=86400$ de secunde.
2. Ritmul: $\frac{150\cdot 10^6}{86400}\approx 1736$, adică aproximativ 1 700 de spermatozoizi pe secundă.
3. Producția mare compensează faptul că doar câteva sute ajung la locul fecundației.

Spermatozoidul matur are cap (nucleu haploid, acrozom), piesă intermediară (mitocondrii, sursa de ATP pentru mișcare) și flagel. El nu poate fecunda imediat după ieșirea din testicul: se maturizează în epididim și capătă capacitatea de a fecunda abia în tractul genital feminin, prin capacitație. Temperatura înaltă, fumatul, alcoolul și unele medicamente pot scădea numărul și calitatea spermatozoizilor.

Spermatozoidul matur are aproximativ 55 µm, din care flagelul reprezintă cea mai mare parte, iar mișcarea lui folosește ATP produs de mitocondriile piesei intermediare.

Ordonează spermatogonie–spermatocit primar–spermatocit secundar–spermatidă–spermatozoid. Indică unde au loc meioza I, meioza II și spermiogeneza. Distinge celulele Sertoli de Leydig și corelează FSH/LH cu țintele lor. Păstrează diferența dintre testicul și epididim.

Reține etapele și locul lor: multiplicare (mitoză), creștere, maturare (meioza I și II), spermiogeneză (fără diviziune). Hormonii: LH — celulele Leydig — testosteron; FSH — celulele Sertoli — spermatogeneză și proteina de legare a androgenilor; inhibina B — feedback negativ asupra FSH.

Pentru un tabel: spermatogonia $2n$, $2c$; spermatocitul primar $2n$, $4c$; spermatocitul secundar $n$, $2c$; spermatida $n$, $1c$; spermatozoidul $n$, $1c$. Diviziunea reducțională este meioza I, iar cea ecvațională este meioza II.

Reține și ordinea tranzitului după spermiogeneză: tub seminifer, rete testis, epididim, canal deferent. Maturarea completă a spermatozoizilor are loc în epididim, în aproximativ 12 zile, iar motilitatea lor se activează după contactul cu secrețiile glandelor anexe și cu tractul genital feminin.

Exemplu în formatul examenului (complement grupat). Despre spermatogeneză sunt corecte afirmațiile:

1. Meioza I produce spermatocite secundare haploide.
2. Spermiogeneza este o diviziune meiotică.
3. Celulele Sertoli formează bariera hemato-testiculară.
4. Celulele Leydig produc spermatozoizi.

• a) „Numai afirmațiile 1, 2 și 3 sunt corecte.”
• b) „Numai afirmațiile 1 și 3 sunt corecte.”
• c) „Numai afirmațiile 2 și 4 sunt corecte.”
• d) „Numai afirmația 4 este corectă.”
• e) „Toate afirmațiile sunt corecte sau toate sunt false.”

Răspuns: b. Afirmația 2 este falsă: spermiogeneza este diferențierea spermatidelor în spermatozoizi, fără diviziune. Afirmația 4 este falsă: celulele Leydig produc testosteron sub acțiunea LH, iar spermatozoizii se formează în tubii seminiferi din celulele germinale.

Greșeli frecvente

• Greșit: Spermiogeneza este o a treia diviziune meiotică.
  Corect: Spermiogeneza este diferențierea spermatidelor în spermatozoizi.
• Greșit: Lichidul seminal conține numai spermatozoizi.
  Corect: Conține și secreții ale glandelor anexe.
• Greșit: Spermatozoidul se formează direct din spermatocitul primar, fără etape intermediare.
  Corect: Spermatocitul primar dă, prin meioză, patru spermatide, care apoi se diferențiază în spermatozoizi.

Înainte și după