TINH TRÙNG: CHỨC NĂNG, BỘ PHẬN, VÒNG ĐỜI, QUÁ TRÌNH SINH TINH - GIẢI PHẨU HỌC VÀ SINH LÝ HỌC - 2025

Các tinh trùng là những tế bào quan hệ tình dục trưởng thành (tế bào giao tử) tạo ra trong tuyến sinh dục nam. Chúng là những tế bào chuyên biệt cao, hoàn toàn dành riêng cho nhiệm vụ thụ tinh cho trứng của phụ nữ, một sự kiện cơ bản trong quá trình sinh sản hữu tính.

Chúng được phát hiện cách đây hơn 300 năm bởi Antony van Leeuwenhoek, người chỉ được thúc đẩy bởi sự tò mò của mình, đã quan sát tinh dịch của chính mình và đặt ra thuật ngữ "động vật" cho các cấu trúc có trùng roi mà ông quan sát được.

Ảnh chụp tinh trùng người (Nguồn: Không có tác giả cụ thể qua Wikimedia Commons)

Kể từ đó, những tế bào này là đối tượng nghiên cứu của nhiều cuộc điều tra, đặc biệt là những nghiên cứu liên quan đến khả năng sinh sản và hỗ trợ sinh sản.

Tinh trùng là những tế bào có nhu cầu năng lượng cao, vì chúng phải di chuyển với tốc độ cao khi chúng được xuất tinh từ dương vật (cơ quan sinh sản nam) đến đường âm đạo (cơ quan sinh sản nữ).

Năng lượng mà chúng sử dụng chủ yếu đến từ quá trình chuyển hóa carbohydrate như glucose, tức là từ quá trình đường phân và quá trình phosphoryl hóa oxy hóa ty thể, được chứng minh vào năm 1928, nhờ vào các thí nghiệm được thực hiện bởi McCarthy và các cộng sự.

Sự hình thành và giải phóng các tế bào này phụ thuộc vào nhiều yếu tố nội tiết (nội tiết tố), đặc biệt là testosterone do tinh hoàn sản xuất và tiết ra.

Không giống như những gì xảy ra với các tế bào sinh dục nữ (được tạo ra trong quá trình phát triển phôi thai), tinh trùng được sản xuất liên tục trong suốt cuộc đời trưởng thành của đàn ông.

Đặc trưng

Tinh trùng là những tế bào rất quan trọng, vì chúng có nhiệm vụ đặc biệt là dung hợp với noãn chứa trong buồng trứng của phụ nữ để thụ tinh và thụ tinh, một quá trình kết thúc bằng việc hình thành một cá thể mới.

Tinh trùng cũng như noãn là những tế bào đơn bội, vì vậy sự hợp nhất giữa nhân đực và cái sẽ khôi phục điện tích lưỡng bội (2n) trong một tế bào mới. Điều này ngụ ý rằng mỗi tế bào đóng góp một nửa tải lượng nhiễm sắc thể của con người trong quá trình này.

Sơ đồ của một tinh trùng người. Nguồn: Sơ đồ tinh trùng đơn giản hóa.svg: Mariana Ruiz Công việc cải tiến: Miguelferig

Ở người, tinh trùng là tế bào chịu trách nhiệm xác định giới tính của thế hệ con cháu, vì noãn có nhiễm sắc thể giới tính X, nhưng mỗi tinh trùng có thể có nhiễm sắc thể X hoặc nhiễm sắc thể Y.

Tinh trùng cố gắng thụ tinh với trứng

Khi tinh trùng thụ tinh thành công và thụ tinh với trứng có nhiễm sắc thể X, đứa trẻ sẽ được hình thành sẽ là XX, tức là nó sẽ là nữ về mặt di truyền. Mặt khác, khi tinh trùng kết hợp với trứng có nhiễm sắc thể Y, đứa trẻ sinh ra sẽ là XY, tức là nam giới về mặt di truyền.

Các bộ phận (cấu trúc) của tinh trùng

Tinh trùng là những tế bào trùng roi nhỏ (chiều dài dưới 70 micron). Mỗi tinh trùng được tạo thành từ hai vùng được xác định rõ là đầu và đuôi, cả hai đều được bao bọc bởi cùng một màng sinh chất.

Trong đầu là nhân sẽ phục vụ cho việc thụ tinh cho noãn của con cái, trong khi đuôi là cơ quan vận động cho phép chúng di chuyển và điều đó thể hiện một phần quan trọng về chiều dài của chúng.

- đầu

Đầu của tinh trùng có hình dạng dẹt và có đường kính khoảng 5 micron. Bên trong nó là DNA của tế bào, rất nhỏ gọn, giúp giảm thiểu thể tích mà nó chiếm giữ, tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển, phiên mã và im lặng.

Nhân tinh trùng có 23 nhiễm sắc thể đơn bội (trong một bản sao đơn). Những nhiễm sắc thể này khác với nhiễm sắc thể của tế bào xôma (tế bào trong cơ thể không phải là tế bào sinh dục) ở chỗ chúng chứa đầy các protein được gọi là protamine và một số histone tinh trùng.

Protamine là những protein có nhiều điện tích dương, tạo điều kiện thuận lợi cho sự tương tác của chúng với DNA tích điện âm.

Hình ảnh bên và phía trước của tinh trùng người (Nguồn: LadyofHats qua Wikimedia Commons)

Ngoài nhân, phần đầu của tinh trùng có một túi tiết gọi là acrosomal vesicle hay acrosome, một phần bao quanh vùng trước của nhân và tiếp xúc với màng sinh chất của tế bào sinh dục.

Túi này chứa một số lượng lớn các enzym tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình xâm nhập của lớp bao bên ngoài của noãn trong quá trình thụ tinh. Các enzym này bao gồm neuraminidase, hyaluronidase, acid phosphatase, arylsulfatase và acrosin, một loại protease tương tự như trypsin.

Khi trứng và tinh trùng tiếp xúc với nhau, acrosome giải phóng chất bên trong của nó bằng cách xuất bào, một quá trình được gọi là “phản ứng acrosome”, cần thiết cho sự kết hợp, thâm nhập và hợp nhất của tinh trùng với noãn.

- Đuôi

Đầu và đuôi của tinh trùng được bao bọc bởi màng sinh chất giống nhau. Đuôi là một loại trùng roi rất dài, có bốn vùng gọi là cổ, mảnh giữa, mảnh chính và mảnh cuối.

Axoneme, nghĩa là, cấu trúc tế bào cung cấp chuyển động cho đuôi, xuất hiện từ một cơ thể cơ bản nằm phía sau nhân của tinh trùng. Phần cơ bản này là phần tạo nên cổ và dài khoảng 5μm.

Giữa cổ và mảnh cuối là mảnh trung gian. Nó dài 5 micron và được đặc trưng bởi sự hiện diện của nhiều ty thể được sắp xếp dưới dạng "vỏ bọc" xung quanh sợi trục trung tâm. Về bản chất, những ty thể chuyên biệt hóa này cung cấp năng lượng cần thiết cho sự vận động dưới dạng ATP.

Mảnh chính chỉ dài dưới 50 μm và là phần dài nhất của đuôi. Nó bắt đầu trong một "vòng" ngăn cản sự tiến bộ hơn nữa của ti thể và kết thúc ở đoạn cuối. Khi bạn đến gần mảnh cuối cùng, mảnh chính sẽ giảm dần.

Cuối cùng, mảnh tận cùng được tạo thành từ 5 μm cuối cùng của đuôi và là một cấu trúc mà ở đó một số “rối loạn” nhất định được quan sát thấy trong các vi ống tạo nên sợi trục của trùng roi.

Vòng đời

Một người đàn ông trưởng thành trung bình sản xuất hàng triệu tinh trùng mỗi ngày, tuy nhiên những tế bào này mất từ ​​2 đến 3 tháng để hình thành và trưởng thành hoàn toàn (cho đến khi chúng được xuất tinh).

Vòng đời của tế bào tinh trùng bắt đầu với quá trình sinh giao tử hay sinh tinh, tức là với sự phân chia của tế bào mầm hoặc tế bào tiền thân, làm phát sinh các dòng tế bào phân chia sau đó, để sau này biệt hóa và trưởng thành. Trong khi đó, các tế bào bị lỗi sẽ trải qua quá trình chết tế bào đã được lập trình sẵn.

Sau khi được hình thành trong các ống bán lá kim, tinh trùng trưởng thành phải di chuyển vào một vùng của tinh hoàn được gọi là mào tinh, dài khoảng 20 feet. Quá trình di chuyển này diễn ra trong vài ngày và người ta đã chỉ ra rằng ở giai đoạn này, các tế bào chưa đủ trưởng thành để thụ tinh cho trứng, vì chúng thiếu khả năng di chuyển.

Sau 18 hoặc 24 giờ trôi qua trong mào tinh, tinh trùng hoàn toàn di động, nhưng khả năng di chuyển này bị ức chế bởi một số yếu tố protein.

Khi đã vào mào tinh, tinh trùng duy trì khả năng sinh sản chỉ hơn 1 tháng, nhưng thời gian này sẽ phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ, chế độ ăn uống và lối sống.

Khi tinh trùng được xuất tinh trong quá trình giao hợp (giao hợp), chúng hoàn toàn có khả năng di chuyển, di chuyển với tốc độ nhanh đến 4 mm / phút. Các tế bào này có thể tồn tại từ 1 đến 2 ngày trong đường sinh sản của phụ nữ, nhưng điều này phụ thuộc vào độ axit của môi trường xung quanh.

Sinh tinh

Sản xuất tinh trùng (sinh tinh) lần đầu tiên xảy ra ở người trong độ tuổi dậy thì. Quá trình này diễn ra trong tinh hoàn, là hai cơ quan của hệ thống sinh sản nam và liên quan đến việc giảm tải lượng nhiễm sắc thể của các tế bào sinh dục (từ lưỡng bội (2n) sang đơn bội (n)).

Trong tinh hoàn, quá trình sinh tinh xảy ra trong các ống dẫn được gọi là ống bán lá kim, biểu mô được tạo thành từ hai loại tế bào chính: tế bào Sertoli và tế bào sinh tinh.

Tế bào sinh tinh làm phát sinh tinh trùng, còn tế bào Sertoli nuôi dưỡng và bảo vệ tế bào sinh tinh. Sau đó là trong các ống bán lá kim trong các giai đoạn trưởng thành khác nhau.

Biểu diễn sơ đồ của quá trình sinh tinh (Nguồn: Miguelferig qua Wikimedia Commons)

Trong số các tế bào sinh tinh có các tế bào được gọi là tế bào sinh tinh , là các tế bào mầm chưa trưởng thành chịu trách nhiệm phân chia và sản xuất các tế bào sinh tinh sơ cấp, tế bào sinh tinh thứ cấp và tinh trùng trưởng thành.

- Spermatogonia, các tế bào sinh tinh sơ cấp, các tế bào sinh tinh thứ cấp và các tế bào sinh tinh

Spermatogonia nằm về phía rìa ngoài của các ống bán lá kim, gần các phiến đáy của cùng; Khi chúng phân chia, các tế bào mà chúng sinh ra sẽ di chuyển đến phần trung tâm của các ống dẫn, nơi cuối cùng chúng trưởng thành.

Spermatocytogenesis

Spermatogonia phân chia bằng nguyên phân (phân chia vô tính) và là các tế bào lưỡng bội (2n), khi phân chia sẽ tạo ra nhiều tế bào sinh tinh và các tế bào sinh tinh sơ cấp, không khác gì các tế bào sinh tinh ngừng phân chia bằng nguyên phân để đi vào giảm phân I.

Một nhóm nhỏ các tế bào sinh tinh phân chia chậm bằng quá trình nguyên phân trong suốt cuộc đời, hoạt động như "tế bào gốc" để phân bào tạo ra nhiều tế bào sinh tinh hoặc các tế bào cam kết trưởng thành.

Khi các tế bào sinh tinh trưởng thành, tức là khi chúng phân chia bằng nguyên phân và sau đó là nguyên phân, thế hệ con cháu của chúng không hoàn thành quá trình phân chia tế bào, vì vậy các tế bào con (dòng vô tính) vẫn kết nối với nhau bằng các cầu nối tế bào, như thể chúng là một hợp bào. .

Hợp bào này được duy trì cho đến giai đoạn cuối của quá trình trưởng thành và di chuyển của các tế bào sinh tinh (tinh trùng), nơi tinh trùng được phóng thích vào lòng của các ống bán lá kim. Điều này dẫn đến các nhóm tế bào được sản xuất đồng bộ.

- Meiosis

Các tế bào sinh tinh sơ cấp, khi chúng phân chia theo quá trình meiosis, tạo thành các tế bào sinh tinh thứ cấp, phân chia một lần nữa theo quá trình meiosis (meiosis II), tự biệt hóa thành một loại tế bào khác gọi là tế bào sinh tinh, có một nửa tải lượng nhiễm sắc thể của tế bào sinh tinh. nói rằng, chúng là đơn bội.

- Sự trưởng thành của tinh trùng hoặc quá trình sinh tinh

Khi tinh trùng trưởng thành, chúng biệt hóa thành tinh trùng trưởng thành nhờ một loạt các thay đổi hình thái liên quan đến việc loại bỏ một phần lớn tế bào của chúng, hình thành các roi và sắp xếp lại bên trong các bào quan tế bào của chúng.

Một số thay đổi này liên quan đến sự cô đặc của nhân tế bào, với sự kéo dài của tế bào và sự sắp xếp lại của ti thể.

Những tế bào này sau đó di chuyển vào mào tinh, một ống gấp khúc trong tinh hoàn, nơi chúng được lưu trữ và tiếp tục quá trình trưởng thành. Tuy nhiên, chỉ thông qua một quá trình được gọi là dung nạp, diễn ra trong đường sinh dục nữ, tinh trùng mới hoàn thành quá trình trưởng thành.

Người giới thiệu

1. Barrett, KE, Barman, SM, Boitano, S., & Brooks, H. (2012). Nhận xét của ganong về sinh lý y tế, (Khoa học cơ bản LANGE).
2. Chen, H., Mruk, D., Xiao, X., & Cheng, CY (2017). Quá trình sinh tinh ở người và sự điều hòa của nó. Khoa Nội tiết Đương đại, 49–72.
3. Clermont, Y. (1970). Dynamics of Human Spermatogenesis. Trong The Human Testis (trang 47–61).
4. Dadoune, JP (1995). Tình trạng nhân của tế bào sinh tinh người. Micron. Elsevier.
5. Gartner, LP & Hiatt, JL (2006). Sách điện tử về mô học màu. Khoa học sức khỏe Elsevier.
6. Griswold, MD (2015). Sinh tinh: Sự cam kết đối với Meiosis. Nhận xét Sinh lý học, 96, 1–17.
7. Solomon, E., Berg, L., & Martin, D. (1999). Sinh học (xuất bản lần thứ 5). Philadelphia, Pennsylvania: Nhà xuất bản Cao đẳng Saunders.