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25.1:

精子发生

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Spermatogenesis

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在人类精子形成时期 在睾丸中的干细胞 产生有功能的精细胞 这个过程在细精管中发生 细精管是被肌肉包裹着的结构 它们含有一层外层细胞 并包围着中空中心体 重要的是 内层含有干细胞 人们称之为精原细胞 以及睾丸支持细胞 在青春期 各种因素的出现 刺激精原细胞通过有丝分裂 分裂后的两个细胞 一个作为干细胞继续服务人体 另一个则成为前体细胞 它最终会形成精子 这个前体细胞随后 多次进行有丝分裂 最后会变成一个新型的细胞 叫做精母细胞 精母细胞更靠近细精管内部 在此时 睾丸支持细胞调整 额外的因素 导致精母细胞进行减数分裂 使精母细胞分裂两次 这样每个精母细胞生成四个单倍体细胞 每个单倍体细胞含有一组染色体 这些单倍体细胞位于 细胞层原边 以及输精管的中空中心体 随着精子形成的进行 精子细胞失去细胞质 体型变瘦 并长出叫做鞭毛的独特尾巴 结果 分化的精子 被释放进入输精管的中空中心体 最后它们通过男性生殖道 找到了出路 就这样 精子形成的最后结果就是 无数活动的单倍体精子细胞 全副武装准备使卵子受精

25.1:

精子发生

精子发生是雄性睾丸中单倍体精子细胞产生的过程。它始于靠近生精小管外缘的干细胞。这些精原干细胞不对称分裂产生额外的干细胞(意味着这些结构“自我更新”),以及精子祖细胞,称为精母细胞。重要的是,这种不对称有丝分裂的方法在雄性生殖道中维持一系列精原干细胞,确保精子在整个人的一生中继续产生。随着精子发生的进行,精母细胞开始减数分裂,最终分裂形成四个精子 – 每个精子只有23条染色体 – 被排入到男性生殖道。有趣的是,这与女性的卵子发生形成对比,在此期间,每个祖细胞仅产生一个卵子。

精子发生与获能

在精子发生的最后,精子表现出其特有的形状:头部,有极少量的细胞质和高度浓缩的细胞核,以及活动的尾部(鞭毛)。它们是小细胞,没有核糖体、内质网或高尔基体等细胞器,但在鞭毛周围确实有许多线粒体提供能量。头部下方是顶体囊泡,它含有水解酶,能穿透卵外膜,内容物通过胞吐释放。

精子发生后,精子细胞会经历一个称为获能的额外成熟过程。有趣的是,只有当这些细胞被引入女性生殖道时,精子才有获能能力。在这里,雌性环境的组成部分,如粘液,会导致配子发生关键性变化,其中包括从膜中去除胆固醇。这使得不同的分子进入精子,如碳酸氢根离子,可以激活新的蛋白质和增加尾部运动。这种剧烈的运动有助于精子向卵细胞周围的厚蛋白透明带方向移动,并最终渗透。此外,细胞膜的改变导致精子中钙离子浓度的增加,这也是透明带渗透所必需的。因此,成熟的精子,显示出快速的尾部活动和定位、结合和穿透卵子的能力,需要女性生殖器官的独特条件。

影响精子发生的因素

有几个因素可以影响精子的产生。一个被充分证实的影响是暴露在阴囊中的热量:男性长时间坐着(像出租车司机)或金属电焊工显示不育或精子运动能力下降的风险增加。除了温度,某些药物也被确定对精子发生有不良影响。其中包括用于治疗前列腺疾病的激素拮抗剂,癌症治疗,甚至是特定的抗生素。因此,一些专业人士强调,需要提醒男性注意这些药物对其生殖健康的影响,而不是只关注计划怀孕的女性应该避免哪些药物。

Suggested Reading

Bailey, Janice L. “Factors Regulating Sperm Capacitation.” Systems Biology in Reproductive Medicine 56, no. 5 (October 1, 2010): 334–48. [Source]

De Jonge, Christopher. “Biological Basis for Human Capacitation—Revisited.” Human Reproduction Update 23, no. 3 (May 1, 2017): 289–99. [Source]

Ding, Jiayi, Xuejun Shang, Zhanhu Zhang, Hua Jing, Jun Shao, Qianqian Fei, Elizabeth R. Rayburn, and Haibo Li. “FDA-Approved Medications That Impair Human Spermatogenesis.” Oncotarget 8, no. 6 (October 27, 2016): 10714–25. [Source]