Tinh trùng là gì?

Tinh trùng là tế bào sinh sản nam . Trong các loại sinh sản hữu tính được gọi là dị thường và phân loài oogamy , có sự khác biệt rõ rệt về kích thước của giao tử với loại nhỏ hơn được gọi là “tế bào đực” hoặc tế bào tinh trùng. Một tế bào tinh trùng uniflagellar là động lực được gọi là một tinh trùng , trong khi một tế bào tinh trùng không di động được gọi là một tinh trùng . Các tế bào tinh trùng không thể phân chia và có tuổi thọ hạn chế, nhưng sau khi hợp nhất với tế bào trứng trong thụ tinh, một cơ thể mới bắt đầu phát triển, bắt đầu từ một totipotent hợp tử . Cáctế bào tinh trùng của con người là đơn bội , do đó 23 nhiễm sắc thể của nó có thể nối với 23 nhiễm sắc thể của trứng cái để tạo thành một tế bào lưỡng bội . Ở động vật có vú , tinh trùng phát triển trong tinh hoàn , được lưu trữ trong mào tinh hoàn và được giải phóng khỏi dương vật .

Chức năng tinh trùng chính là để đạt được trứng và cầu chì với nó để cung cấp hai cấu trúc phụ di động: (i) nam pronucleus có chứa các vật liệu di truyền và (ii) centrioles đó là những cấu trúc có thể trợ giúp tổ chức microtubule khung tế bào .

Giải phẫu học

Tinh trùng và trứng hợp nhất

Tế bào tinh trùng của động vật có vú có thể được chia thành 2 phần:

Đầu: chứa nhân với các sợi nhiễm sắc dày đặc, được bao quanh trước bởi một túi mỏng, phẳng gọi là acrosome , có chứa các enzyme được sử dụng để thâm nhập vào trứng cái. Nó cũng chứa không bào.

đuôi: còn được gọi là flagellum, là phần dài nhất và có khả năng chuyển động giống như sóng đẩy tinh trùng đi bơi và hỗ trợ sự xâm nhập của trứng. Khả năng di chuyển của tinh trùng phụ thuộc vào 4 phần của đuôi: phần kết nối, phần giữa, phần chính và phần cuối.

Các cổ hoặc kết nối mảnh chứa một điển hình centriole và một centriole không điển hình như centriole gần như .

Vật trung gian có lõi sợi trung tâm với nhiều ti thể xoắn ốc xung quanh nó, được sử dụng để sản xuất ATP cho hành trình qua cổ tử cung nữ , tử cung và ống tử cung .

Đuôi hay ” lá cờ ” thực hiện các động tác roi đẩy tế bào sinh tinh.

Trong quá trình thụ tinh , tinh trùng cung cấp ba phần thiết yếu cho tế bào trứng : (1) một yếu tố báo hiệu hoặc kích hoạt, làm cho tế bào trứng không hoạt động chuyển hóa hoạt động; (2) bộ gen gia đình đơn bội ; (3) centriole , có trách nhiệm cho việc hình thành các trung thể và microtubule hệ thống.

Tinh trùng động vật

Các tinh trùng của động vật được sản xuất thông qua quá trình sinh tinh trùng bên trong tuyến sinh dục nam ( tinh hoàn ) thông qua phân chia meotic . Quá trình sinh tinh ban đầu mất khoảng 70 ngày để hoàn thành. Ở giai đoạn tinh trùng , tinh trùng phát triển đuôi quen thuộc. Giai đoạn tiếp theo nơi nó trở nên trưởng thành hoàn toàn mất khoảng 60 ngày khi nó được gọi là tinh trùng . Tế bào tinh trùng được đưa ra khỏi cơ thể nam giới trong một chất lỏng gọi là tinh dịch . Các tế bào tinh trùng của con người có thể tồn tại trong hệ thống sinh sản nữ trong hơn 5 ngày sau khi giao hợp. Tinh dịch được sản xuất trongtúi tinh , tuyến tiền liệt và tuyến niệu đạo .

Năm 2016, các nhà khoa học tại Đại học Y Nam Kinh tuyên bố họ đã sản xuất các tế bào giống như tinh trùng chuột nhân tạo từ tế bào gốc . Họ đã tiêm những tinh trùng này vào trứng chuột và sinh ra những con chó con.

Chất lượng tinh trùng

Tinh trùng người nhuộm để kiểm tra chất lượng tinh dịch.

Số lượng và chất lượng tinh trùng là các thông số chính trong chất lượng tinh dịch , là thước đo khả năng của tinh dịch để thực hiện thụ tinh . Do đó, ở người, nó là thước đo khả năng sinh sản ở một người đàn ông . Chất lượng di truyền của tinh trùng, cũng như khối lượng và khả năng vận động của nó, tất cả thường giảm theo tuổi.

Thiệt hại DNA hiện diện trong các tế bào tinh trùng trong giai đoạn sau bệnh teo nhưng trước khi thụ tinh có thể được sửa chữa trong trứng được thụ tinh, nhưng nếu không được sửa chữa, có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng sinh sản và phôi đang phát triển. Các tế bào tinh trùng của con người đặc biệt dễ bị tấn công gốc tự do và tạo ra tổn thương DNA oxy hóa.

Giai đoạn sau sinh của chuột sinh tinh rất nhạy cảm với các tác nhân gây độc môi trường, bởi vì các tế bào mầm nam hình thành tinh trùng trưởng thành, chúng dần dần mất khả năng sửa chữa tổn thương DNA. Chiếu xạ chuột đực trong quá trình sinh tinh muộn có thể gây ra tổn thương kéo dài ít nhất 7 ngày trong các tế bào tinh trùng thụ tinh và phá vỡ các con đường sửa chữa đứt gãy sợi DNA của mẹ làm tăng quang sai nhiễm sắc thể từ tế bào tinh trùng. Điều trị chuột đực với melphalan , một tác nhân alkyl hóa nhị chức thường xuyên sử dụng trong hóa trị liệu, gây ra tổn thương DNA trong giảm phân có thể tồn tại trong trạng thái không được sửa chữa như các tế bào mầm tiến bộ mặc dù giai đoạn DNA sửa chữa-có thẩm quyền phát triển sinh tinh. Những tổn thương DNA không được sửa chữa như vậy trong các tế bào tinh trùng, sau khi thụ tinh, có thể dẫn đến con cái có nhiều bất thường khác nhau.

Kích thước tinh trùng

Liên quan đến chất lượng tinh trùng là kích thước tinh trùng, ít nhất là ở một số động vật. Chẳng hạn, tinh trùng của một số loài ruồi giấm ( Drosophila ) dài tới 5,8 cm – dài gấp khoảng 20 lần con ruồi. Các tế bào tinh trùng dài hơn tốt hơn so với các đối tác ngắn hơn của chúng trong việc di chuyển các đối thủ cạnh tranh khỏi cơ quan sinh dục của phụ nữ. Lợi ích cho phái nữ là chỉ những con đực khỏe mạnh mới mang gen ‘tốt’ có thể tạo ra tinh trùng dài với số lượng đủ để vượt qua đối thủ cạnh tranh.

Phân tích pháp y

Chất lỏng xuất tinh được phát hiện bởi ánh sáng cực tím , không phân biệt cấu trúc hoặc màu sắc của bề mặt. [23] Đầu tinh trùng, ví dụ từ tăm âm đạo, vẫn được phát hiện bằng kính hiển vi bằng phương pháp “nhuộm cây Giáng sinh”, tức là nhuộm Kernechtrot-Picroindigocarmine (KPIC).

Tinh trùng trong thực vật

Các tế bào tinh trùng trong nhà máy tảo và nhiều gametophytes được sản xuất ở nam gametangia ( antheridia ) thông qua phân bào phân chia. Ở thực vật có hoa , nhân tinh trùng được sản xuất bên trong phấn hoa .

Tế bào tinh trùng di động

Các tế bào tinh trùng di động của tảo và thực vật không hạt.

Các tế bào tinh trùng di chuyển được thường di chuyển qua roi và đòi hỏi một môi trường nước để bơi về phía trứng để thụ tinh. Ở động vật, phần lớn năng lượng cho sự di chuyển của tinh trùng có nguồn gốc từ sự chuyển hóa của fructose mang trong dịch tinh dịch . Điều này diễn ra trong ty thể nằm trong phần giữa của tinh trùng (ở đáy của đầu tinh trùng). Những tế bào này không thể bơi ngược do bản chất của lực đẩy của chúng. Các tế bào tinh trùng không phân chia (có một lá cờ) của động vật được gọi là tinh trùng , và được biết là có kích thước khác nhau.

Tinh trùng di động cũng được sản xuất bởi nhiều protist và các giao tử của bryophytes , dương xỉ và một số thực vật hạt trần như cycads và ginkgo . Các tế bào tinh trùng là những tế bào được gắn cờ duy nhất trong vòng đời của những cây này. Trong nhiều dương xỉ và lycophytes , chúng có nhiều lá cờ (mang nhiều hơn một lá cờ).

Trong tuyến trùng , các tế bào tinh trùng là amip và bò, chứ không phải bơi, về phía tế bào trứng.

Tế bào tinh trùng không di động

Các tế bào tinh trùng không di động được gọi là tinh trùng thiếu Flagella và do đó không thể bơi. Tinh trùng được sản xuất trong một tinh trùng

Vì tinh trùng không thể bơi, chúng phụ thuộc vào môi trường của chúng để mang chúng đến tế bào trứng. Một số loài tảo đỏ , chẳng hạn như Polysiphonia , tạo ra tinh trùng không di động được lan truyền bởi dòng nước sau khi phát hành. Tinh trùng của nấm gỉ sắt được phủ một chất dính. Chúng được sản xuất trong các cấu trúc hình bình chứa mật hoa , thu hút ruồi chuyển tinh trùng đến sợi nấm gần đó để thụ tinh trong một cơ chế tương tự như thụ phấn côn trùng ở thực vật có hoa .

Tinh trùng nấm (còn gọi là pycniospores, đặc biệt là ở Uredinales) có thể bị nhầm lẫn với conidia . Conidia là bào tử nảy mầm độc lập với thụ tinh, trong khi tinh trùng là giao tử cần thiết cho thụ tinh. Ở một số loại nấm, như Neurospora crassa , spermatia giống hệt với microconidia vì chúng có thể thực hiện cả hai chức năng thụ tinh cũng như sinh ra các sinh vật mới mà không cần thụ tinh.

Nhân tinh trùng

Trong hầu hết tất cả các tế bào phôi , bao gồm hầu hết các thực vật hạt trần và tất cả các thực vật hạt kín , các giao tử đực ( hạt phấn hoa ) là phương thức phân tán chính , ví dụ như thông qua thụ phấn gió hoặc côn trùng , loại bỏ nhu cầu nước để thu hẹp khoảng cách giữa nam và nữ. Mỗi hạt phấn hoa chứa một tế bào sinh tinh (thế hệ). Một khi phấn hoa rơi vào nhụy của một bông hoa dễ tiếp thu, nó sẽ nảy mầm và bắt đầu phát triển một ống phấn hoa thông qua con cá chép . Trước khi ống đến noãn, nhân của tế bào thế hệ trong hạt phấn sẽ phân chia và tạo ra hai nhân tinh trùng, sau đó được thải qua ống vào noãn để thụ tinh.

Trong một số protist , thụ tinh cũng liên quan đến nhân tinh trùng , chứ không phải tế bào, di chuyển về phía tế bào trứng thông qua một ống thụ tinh. Oomycetes hình thành hạt nhân tinh trùng trong một syncytical antheridium xung quanh các tế bào trứng. Các hạt nhân tinh trùng đến trứng thông qua các ống thụ tinh, tương tự như cơ chế ống phấn hoa trong thực vật.

Tinh trùng ly tâm

Hầu hết các tế bào tinh trùng có centrioles ở cổ tinh trùng. [30] Tinh trùng của nhiều loài động vật có 2 máy ly tâm điển hình được gọi là máy ly tâm gần và máy ly tâm xa. Một số động vật như người và bò có một máy ly tâm điển hình duy nhất, được gọi là máy ly tâm gần và một máy ly tâm thứ hai có cấu trúc không điển hình. [4] Chuột và chuột không có trung tâm tinh trùng có thể nhận ra. Ruồi giấm Drosophila melanogaster có một ly tâm đơn và một ly tâm không điển hình có tên là Proximal Centriole-Like (PCL).

Sự hình thành đuôi tinh trùng

Đuôi tinh trùng là một loại cilium chuyên dụng (hay còn gọi là flagella). Ở nhiều loài động vật, đuôi tinh trùng được hình thành theo một cách duy nhất, được đặt tên là Cytosolic ciliogenesis , vì tất cả hoặc một phần sợi trục của đuôi tinh trùng được hình thành trong tế bào chất hoặc tiếp xúc với tế bào chất.