Funktion
Die Hauptfunktion der Spermien besteht darin, die Eizelle zu erreichen und mit ihr zu verschmelzen, um zwei subzelluläre Strukturen zu liefern: (i) den männlichen Vorkern, der das genetische Material enthält, und (ii) die Zentriolen, die Strukturen sind, die bei der Organisation des Mikrotubuluszytoskeletts helfen.
Anatomie
Spermien-und Eierverschmelzung (Befruchtung)
Abmessungen des menschlichen Samenkopfes gemessen an einem 39 Jahre alten gesunden menschlichen Subjekt.,
Die Spermienzelle des Säugetiers kann in zwei Teile geteilt werden:
- Kopf: Enthält den Kern mit dicht gewickelten Chromatinfasern, der äußerlich von einem dünnen, abgeflachten Sack umgeben ist, der Akrosom genannt wird und Enzyme enthält, die zum Eindringen in das weibliche Ei verwendet werden. Es enthält auch Vakuolen.
- Schwanz: Auch Flagellum genannt, ist der längste Teil und kann wellenartige Bewegungen ausführen, die Spermien zum Schwimmen antreiben und das Eindringen der Eizelle unterstützen. Es wurde früher angenommen, dass sich der Schwanz symmetrisch in einer spiralförmigen Form bewegt., Eine Studie der Universität Bristol aus dem Jahr 2020 ergab jedoch, dass sich der Schwanz komplizierter bewegt, indem er asymmetrische stehende und sich bewegende Wellen kombiniert und den gesamten Körper dreht, um eine wahrgenommene Symmetrie zu erreichen.
Das Hals – oder Verbindungsstück enthält eine typische Zentriole und eine atypische Zentriole wie die proximale Zentriole. Das Mittelstück hat einen zentralen filamentösen Kern mit vielen Mitochondrien, die um ihn herum spiralförmig sind und zur ATP-Produktion für die Reise durch den weiblichen Gebärmutterhals, die Gebärmutter und die Gebärmutterschleimhaut verwendet werden.,
Während der Befruchtung stellt das Sperma der Eizelle drei wesentliche Teile zur Verfügung: (1) einen Signal-oder Aktivierungsfaktor, der die metabolisch ruhende Eizelle aktiviert; (2) das haploide väterliche Genom; (3) die Zentriole, die für die Bildung des Zentrosoms und des Mikrotubuli-Systems verantwortlich ist.
Herkunft
Die Spermatozoen von Tieren werden durch Spermatogenese innerhalb der männlichen Gonaden (Hoden) über meiotische Teilung produziert. Das erste Spermium Prozess dauert etwa 70 Tage. Der Prozess beginnt mit der Produktion von Spermatogonie aus Keimzellvorläufern., Diese teilen und differenzieren sich in Spermatozyten, die sich einer Meiose unterziehen, um Spermatiden zu bilden. Im spermatiden Stadium entwickelt das Sperma den vertrauten Schwanz. Das nächste Stadium, in dem es vollständig reif wird, dauert etwa 60 Tage, wenn es Spermatozoen genannt wird. Samenzellen werden aus dem männlichen Körper in einer Flüssigkeit, die als Samen bekannt ist, durchgeführt. Menschliche Samenzellen können im weiblichen Fortpflanzungstrakt länger als 5 Tage nach dem Koitus überleben. Samen wird in den Samenbläschen, der Prostata und den Harnröhrendrüsen produziert.,
Im Jahr 2016 behaupteten Wissenschaftler der Nanjing Medical University, sie hätten Zellen, die Mausspermatiden ähneln, künstlich aus embryonalen Stammzellen von Mäusen produziert. Sie injizierten diese Spermatiden in Mauseier und produzierten Welpen.
Spermienqualität
Menschliche Spermienqualität für Samenqualitätstests
Spermienmenge und-qualität sind die Hauptparameter für die Samenqualität, die ein Maß für die Befruchtungsfähigkeit des Samens darstellt., So ist es beim Menschen ein Maß für die Fruchtbarkeit bei einem Mann. Die genetische Qualität der Spermien sowie ihr Volumen und ihre Motilität nehmen typischerweise mit zunehmendem Alter ab. (Siehe väterlicher Alterseffekt.)
DNA-Schäden, die in den Samenzellen in der Zeit nach der Meiose, aber vor der Befruchtung vorhanden sind, können in der befruchteten Eizelle repariert werden, können jedoch, wenn sie nicht repariert werden, schwerwiegende schädliche Auswirkungen auf die Fruchtbarkeit und den sich entwickelnden Embryo haben. Menschliche Samenzellen sind besonders anfällig für Angriffe durch freie Radikale und die Erzeugung oxidativer DNA-Schäden. (siehe z.B., 8-Oxo-2′ – Desoxyguanosin)
Die postmeiotische Phase der Spermatogenese der Maus ist sehr empfindlich gegenüber umweltgenotoxischen Wirkstoffen, da männliche Keimzellen, wenn sie reife Spermien bilden, progressiv die Fähigkeit verlieren, DNA-Schäden zu reparieren. Die Bestrahlung männlicher Mäuse während der späten Spermatogenese kann zu Schäden führen, die mindestens 7 Tage in den befruchtenden Samenzellen anhalten, und die Störung der DNA-Doppelstrangperiodenreparaturwege der Mutter erhöht die Chromosomenaberrationen von Samenzellen., Die Behandlung männlicher Mäuse mit Melphalan, einem bifunktionellen Alkylierungsmittel, das häufig in der Chemotherapie eingesetzt wird, induziert DNA-Läsionen während der Meiose, die in einem nicht reparierten Zustand bestehen bleiben können, wenn Keimzellen durch DNA-Reparatur-fähige Phasen der spermatogenen Entwicklung fortschreiten. Solche nicht paarierten DNA-Schäden in Samenzellen können nach der Befruchtung zu Nachkommen mit verschiedenen Anomalien führen.
Spermiengröße
Bezogen auf die Spermienqualität ist die Spermiengröße zumindest bei einigen Tieren. Zum Beispiel sind die Spermien einiger Arten von Fruchtfliegen (Drosophila) bis zu 5.,8 cm lang-etwa 20 mal so lang wie die Fliege selbst. Längere Samenzellen sind besser als ihre kürzeren Gegenstücke, um Konkurrenten aus dem Samengefäß der Frau zu verdrängen. Der Vorteil für Frauen ist, dass nur gesunde Männer „gute“ Gene tragen, die lange Spermien in ausreichenden Mengen produzieren können, um ihre Konkurrenten zu übertreffen.
Markt für menschliches Sperma
Einige Samenbanken fassen bis zu 170 Liter (37 imp gal; 45 US gal) Sperma.
Zusätzlich zur Ejakulation ist es möglich, Spermien durch TESE zu extrahieren.,
Auf dem Weltmarkt verfügt Dänemark über ein gut entwickeltes System des Exports menschlicher Spermien. Dieser Erfolg beruht hauptsächlich auf dem Ruf dänischer Samenspender als qualitativ hochwertig und gibt den Spendern im Gegensatz zum Gesetz in den anderen nordischen Ländern die Wahl, entweder anonym oder nicht anonym für das empfangende Paar zu sein. Darüber hinaus neigen nordische Samenspender dazu, groß und gut ausgebildet zu sein und haben altruistische Motive für ihre Spenden, was teilweise auf die relativ geringe finanzielle Entschädigung in den nordischen Ländern zurückzuführen ist., Mehr als 50 Länder weltweit sind Importeure dänischer Spermien, darunter Paraguay, Kanada, Kenia und Hongkong. Die Food and Drug Administration (FDA) der USA hat jedoch die Einfuhr von Spermien verboten, die durch das Risiko einer Übertragung der Creutzfeldt–Jakob–Krankheit motiviert sind, obwohl ein solches Risiko unbedeutend ist, da sich die künstliche Befruchtung stark vom Übertragungsweg der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit unterscheidet., Die Prävalenz der Creutzfeldt-Jakob-Krankheit für Spender beträgt höchstens eine von einer Million, und wenn der Spender Träger wäre, müssten die infektiösen Proteine immer noch die Blut-Hoden-Schranke überqueren, um eine Übertragung zu ermöglichen.
Geschichte
Spermien wurden erstmals 1677 von Antonie van Leeuwenhoek mit einem Mikroskop beobachtet. Er beschrieb sie als Animalcules (kleine Tiere), wahrscheinlich aufgrund seines Glaubens an den Präformationismus, der dachte, dass jedes Sperma einen voll ausgebildeten, aber kleinen Menschen enthielt.,
Forensische Analyse
Ejakulierte Flüssigkeiten werden unabhängig von Struktur oder Farbe der Oberfläche durch ultraviolettes Licht nachgewiesen. Spermienköpfe, z. B. aus Vaginalabstrichen, werden immer noch mikroskopisch mit der Methode „Weihnachtsbaumfleck“, d. H. Kernechtrot-Picroindigocarmin (KPIC) – Färbung, nachgewiesen.