Sperma (spermatozoīdi): definīcija, uzbūve un funkcija

Sperma ir vīriešu reproduktīvās šūnas, kas nodrošina ģenētisko materiālu pēcnācēja veidošanai. Daudzu dzīvnieku un arī dažu augu sugu vairošanās procesos iesaistās sperma vai spermatiskās šūnas. Tām ir dažādi veidi, kā tās tiek ražotas un izdalītas, taču galvenais uzdevums visos gadījumos ir satikties ar mātītes olšūnu un dot sākumu jaunam organismam.

Nosaukums sperma ir atvasināts no grieķu vārda sperma, kas nozīmē sēkla.

Uzbūve

Spermatozoīdiem parasti ir trīs galvenās daļas:

• Galviņa — satur kodolu ar haploīdo (vienkāršu) hromosomu komplektu. Galviņas priekšpusē atrodas acrosoma maisiņš, kas satur fermentus, kas palīdz olšūnas apvalka šķelšanā.
• Vidusdaļa — satur daudz mitohondriju, kas ražo enerģiju (ATP), nepieciešamu kustībai.
• Astīte (flagella) — gara kustīga struktūra, kas nodrošina spermatozoīda šūnu pārvietošanos. Dzīvnieku spermatozoīdiem tā bieži tiek dēvēta par bārkstiņu un darbojas kā dzinējs, virzot šūnu cauri šķidrumam.

Šūnas astītes iekšpusē parasti ir mikrotubulu struktūra (t.s. 9+2 aksonēma), kas koordinē vilkmes kustības. Spermas izmēri un forma var būt ļoti atšķirīga starp sugām — no ļoti gara astīte līdz īpaši mazai vai nešķietamai formai.

Funkcija

Spermatozoīda galvenā funkcija ir transportēt paternālo DNK līdz olšūnai un apaugļot to. Procesā svarīgas aktivitātes:

• kustība caur sievietes dzimumceļiem līdz dzemdei un olvadiem;
• acrosomas reakcija — enzīmu atbrīvošana, kas palīdz šķelt olšūnas ārējos slāņus, lai DNK varētu iekļūt;
• fiziskā un molekulārā saplūšana ar olšūnu, kas savieno ģenētisko materiālu.

Dzīvnieku spermatozoīds spēj kustēties, jo tam ir jānokļūst dzemdē, lai satiktos ar olšūnu. Dzīvnieku spermatiskajām šūnām (arī cilvēka) ir maza "galviņa" un gara astīte, ko sauc par bārkstiņu. Karodziņš darbojas kā dzinējs, kas spermatozoīdu virza cauri sievietes reproduktīvajai sistēmai.

Spermas ražošana (spermatogeneze)

Spermatogeneze notiek sēkliniekos, īpaši sēkliniekos caurulītēs (seminiferous tubules). Procesā no primārajām dzimumšūnām, izmantojot meiotisko dalīšanos un pēc tam spermiogēnošanos, veidojas motilās spermatozoīdu šūnas. Cilvēkam šis process parasti ilgst apmēram 60–75 dienas. Hormoni — testosterons, FSH un LH — regulē šo procesu, un Sertoli šūnas sēkliniekos atbalsta un baro attīstošās šūnas.

Atšķirības starp organismiem

Ne visiem organismiem sperma ir flagelēta un motilā. Piemēram, ziedaugiem spermas šūnas parasti nav kustīgas; tās tiek nogādātas pie olšūnas ar ziedputekšņu cauruli (pollen tube). Toties daudziem dzīvniekiem — īpaši bezmugurkaulniekiem, zivīm, abiniekiem un dažiem augu grupām (piem., papardei, sūnām) — spermai ir kustīga astīte. Sugu daudzveidība nozīmē arī dažādas apaugļošanas stratēģijas (iekšēja vs. ārēja apaugļošana).

Veselība, saglabāšana un medicīna

Spermas veselību raksturo koncentrācija (spermas daudzums), motilitāte (kustīgums) un morfoloģija (forma). Šos parametrus ietekmē daudzi faktori: vecums, siltums (pārkaršana sēkliniekos), smēķēšana, alkohols, uzturs, infekcijas, medikamenti un vides toksīni. Dažos gadījumos var būt nepieciešama medicīniska izmeklēšana vai ārstēšana, kā arī asistētas reprodukcijas metodes (piem., apaugļošanās in vitro, ICSI).

Spermatozoīdus var saldēt un glabāt kriogeniski (krioprezervācija) reproduktīvās medicīnas nolūkos vai pirms ārstēšanas, kas var ietekmēt auglību (piem., ķīmijterapija).

Piezīmes par mantojumu

Spermatozoīds sniedz puse no ģenētiskā materiāla jaunajam organismam. Lai gan mitohondriji atrodas spermatozoīda vidusdaļā, paternālā mitohondriālā DNS parasti netiek nodota pēcnācējam — lielākā daļa sugu iznīcina vai neiekļauj spermatozoīda mitohondrijus zigotā, tāpēc mitohondriālā DNS mantojas galvenokārt no mātes.

Ja nepieciešama papildu informācija par spermas uzbūvi, funkciju vai jautājumiem saistībā ar auglību, ieteicams vērsties pie ārsta vai reproduktīvās veselības speciālista.

Augos

Dažiem augiem, piemēram, papardēm un sūnām, ir kustīgi spermatozoīdi. Ziedošu augu spermatozoīdi paši par sevi nevar pārvietoties. Ziedošo augu spermatozoīdi atrodas ziedputekšņu graudiņos. Tāpēc, lai nogādātu spermatozoīdus uz citiem augiem, tie ir atkarīgi no transporta. Piemēram, bite nolaižas uz auga, lai savāktu nektāru. Daži ziedputekšņi pieķeras pie bites. Bite pārceļas uz citu augu, un ziedputekšņi nokrīt uz šī auga. Spermatozoīds pārvietojas pa ziedputekšņu caurulīti, līdz sasniedz olšūnu zieda apakšdaļā.

Zemākajiem augiem un aļģēm ir dažāda veida sperma.

Meklēt pēc burta