Spermiji (semenčice): struktura, gibanje in vloga pri oploditvi

Spoznajte spermije in semenčice: podrobna analiza strukture, gibanja bička in ključne vloge pri oploditvi ter procesu, kako najdejo in oplodijo jajčece.

Spermiji so moške reproduktivne celice. Večina živali in rastlin za razmnoževanje uporablja spermo, pri čemer se načini nastajanja, sproščanja in transporta spermijev razlikujejo med skupinami organizmov. V vseh primerih mora spermij doseči jajčec samice, da pride do združitve z jedrom in razvoja novega organizma.

Ime 'sperma' izhaja iz grške besede sperma, ki pomeni seme. V slengu in strokovnih besedilih se pogosto uporabljata tako besedi sperma kot spermiji (tudi semenčice).

Struktura spermija

Živalska semenska celica je običajno sposobna aktivnega gibanja. Tipični živalski in človeški spermij je sestavljen iz treh glavnih delov:

• Glava – vsebuje jedro s kondenzirano DNK (genetski material). Na sprednjem delu glave je akrozom, majhna vezikula, ki vsebuje encime, potrebne za preboj v zaščitne plasti jajčeca.
• Srednji del (vrat oziroma midpiece) – bogat z mitohondriji, ki proizvajajo energijo (ATP) za gibanje bička.
• Biček – dolg, fleksibilen rep, ki deluje kot biček in poganja spermij naprej. Biček deluje kot motor, ki omogoča premikanje skozi ženski reproduktivni sistem.

Gibanje in mehanika

Gibanje spermija omogoča kombinacija strukturnih komponent in celične energije. Mitohondriji v srednjem delu proizvajajo ATP, ki poganja premike bička. Premiki so lahko valoviti ali udarni, odvisno od vrste in od razmer v okolju.

Pri človeku je gibanje spermijev ključnega pomena za prehod skozi maternični vrat, maternico in jajcevode do mesta, kjer je jajčec. Spermiji se pogosto usmerjajo tudi s pomočjo kemičnih in fizikalnih signalov (kemotaksija, termotaksija).

Proizvodnja, shranjevanje in življenjska doba

Spermatogeneza je proces tvorbe spermijev v semenčicah (testisih) in traja približno 64 dni pri človeku. Nastali spermiji se nato shranjujejo in dozorijo v epididimisu, kjer pridobijo sposobnost gibanja in oploditve. Ob ejakulaciji so spermiji pomešani s tekočinami iz semenskih mešičkov, prostate in drugih žlez, ki tvorijo seme (spermo).

Število spermijev v ejakulatu se razlikuje; pri človeku pogosto govorimo o milijonih spermijev na mililiter. Le majhen delež teh doseže in oplodi jajčec. Življenjska doba spermijev v ženskem reproduktivnem traktu je lahko nekaj dni (navadno do 3–5 dni), odvisno od pogojev in sredstva okoliščine.

Pot do oploditve

Da bi prišlo do oploditve, mora spermij opraviti več korakov:

• Kapacitacija – biokemične spremembe, ki jih spermij doživi v ženskem reproduktivnem traktu in ki omogočijo akrozomsko reakcijo in združitev z jajčecem.
• Akrozomska reakcija – sproščanje encimov iz akrozoma, ki pomagajo preboleti zaščitne plasti jajčeca (zona pellucida).
• Spolna združitev – fuzija spermijeve in jajčeče membrane ter vnos jedra spermija v jajčece, sledi združitev genetskega materiala in začetek razvoja zigote.

Dejavniki, ki vplivajo na kakovost in gibljivost spermijev

Kakovost semenčic lahko vplivajo številni dejavniki:

• starost, hormonsko stanje in zdravje posameznika
• življenjski slog – prehrana, fizična aktivnost, kajenje, alkohol in uporaba drog
• okoliščine – temperatura (dvig temperature testisov zmanjša spermatogenezo), izpostavljenost toksinom ali kemikalijam
• zdravstvena stanja – vnetja, varikokela, genetske motnje

Pri oceni plodnosti se običajno preučujejo koncentracija spermijev, njihova gibljivost (motilnost) in morfologija (oblika). Patologije ali znatne nepravilnosti lahko zahtevajo medicinsko obravnavo.

Vloga pri oploditvi in medicinski pristopi

Spermiji so esencialni za spolno razmnoževanje pri večini živalskih vrst. V medicini plodnosti se pri težavah s semenom uporabljajo različne tehnike, na primer:

• intrauterina inseminacija (IUI)
• in vitro fertilizacija (IVF)
• intracitoplazmatska injekcija spermija (ICSI), kjer se en spermij neposredno injicira v jajčece

Te metode lahko pomagajo pri parih, kjer naravna oploditev ni možna zaradi težav s spermiji ali drugih reproduktivnih težav.

Zaključek

Spermiji so specializirane celice, namenjene prenosu genetskega materiala in oploditvi jajčeca. Njihova zgradba — glava z jedrom in akrozomom, srednji del z mitohondriji in gibčni biček — je prilagojena za premagovanje ovir na poti do jajčeca. Kakovost in gibljivost spermijev sta ključni za plodnost, zato lahko spremembe v življenjskem slogu, zdravju ali okolju pomembno vplivajo na uspešnost oploditve.

V rastlinah

Pri nekaterih rastlinah, kot so praproti in mahovi, se semenčice premikajo. Semenčice cvetočih rastlin se same ne morejo premikati. Semenčice cvetočih rastlin so v pelodnih zrnih. Zato se zanašajo na transport, da svoje semenske celice prenesejo do drugih rastlin. Čebela na primer pristane na rastlini in nabira nektar. Nekaj cvetnega prahu se prilepi na čebelo. Čebela se premakne na drugo rastlino in cvetni prah pade nanjo. Spermiji se po pelodni cevki premikajo navzdol, dokler ne dosežejo jajčeca na dnu cveta.

Nižje rastline in alge imajo različne vrste spermijev

Išči po črki