Sperm
Sperm ya da tam bilimsel adı ile spermatozoon (Spermatozoid) (çoğulu: spermatozoa), erkek bireylere ait üreme hücresidir. Hayvanlar, kamçı'lı ve spermatozoa olarak bilinen kuyruğu olan hareketli sperm üretir. Bazı kırmızı algler ve mantarlar spermatia olarak bilinen hareketsiz sperm hücreleri üretirken, bazı kırmızı algler ve mantarlar spermatozoa olarak bilinir. Kapalı tohumlular polen içinde hareketsiz sperm içerirken, eğrelti otları ve bazı açık tohumlular gibi bazı bazal bitkilerde hareketli sperm bulunur. ⓘ
Sperm hücreleri, spermatogenez olarak bilinen süreç sırasında oluşur. Amniyotlarda (sürüngenler ve memeliler) testislerin seminifer tübüllerinde yer alır. Bu süreç, spermatogonyum ile başlayan birkaç ardışık sperm hücresi öncülünün üretimini içerir. Bunlar spermatosit'lere farklılaşır. Spermatositler daha sonra mayoz bölünme geçirerek kromozom sayılarını yarıya indirir. Daha sonra spermatid'ler üretir. Spermiyogenez, spermatogenezin son aşamasıdır. Spermatidlerin olgun spermatozoaya olgunlaşması görülür. ⓘ
Testislerde oluşan bu hücrelerin üretimi ergenlik döneminde başlar. Baş kısmında döllenme sırasında yumurtaya aktaracağı kalıtsal bilgi (DNA) taşır. Kuyruğu vardır ve hareketlidir. İnsanlarda bir çiftleşme sırasında yaklaşık 150-200 milyon sperm salınır. Ancak yumurtayı yalnızca tek bir sperm hücresi dölleyebilir. Bir sperm bir yumurta hücresine (oosit) ulaştığında, yumurtaya girmek için kuyruğunu dışarıda bırakıp, yumurta zarından geçerek kalıtsal bilgileri yumurtaya ulaştırmış olur. Spermler yoğun kıvamda bir sıvının içinde bulunurlar. Bu sıvının ismine meni (ersuyu), ejekülat veya yaygın kullanış biçimi ile sperma denir. Spermatositogenez, kök hücrelerin kendilerini değiştirmek ve olgun sperm haline gelecek bir hücre popülasyonu üretmek için bölünmesini içerir. ⓘ
Spermatozoonun başı fırıncı küreğini andırır ve içerisinde kalıtsal bilgileri bulunur. Baş kısmı kep gibi saran ve içerisinde spermatozoonun, yumurta hücre duvarını geçmesi için gerekli enzimleri içeren akrozom isimli yapı bulunur. Sperm hücresi yumurtaya ulaştığında akrozom membranı içerisindeki enzimler salınarak spermatozoonun yumurta içerisine girmesi sağlanır. İçeri giren n sayıdaki erkek DNA materyali n sayıdaki dişi DNA materyali ile birleşerek 2n sayıda DNA materyali oluşur (oluşan bu hücreye zigot ismi verilir). Daha sonra zigot içerisinde hücreler bölünerek çoğalmaya başlar. Cinsiyetin oluşmasında spermatozoaların taşıdığı X ve Y kromozomları belirleyicidir. Dişi üreme hücresi X kromozom taşırken, erkek üreme hücrelerinin yarısı X diğer yarısı da Y kromozomu taşır. Eğer dişi üreme hücresini X kromozomu taşıyan spermatozoon döllemişse kromozomlar XX şeklinde olur ve bireyin cinsiyeti dişi olur, eğer Y taşıyan spermatozoon döllemişse ise bireyin cinsiyeti erkek olur. Ancak bazı istisnalar da vardır. Mesela XXY, X0 gibi kalıtsal hastalıklı bireyler de oluşabilir. ⓘ
Bir spermatozoon bir yumurta hücresini döllemek üzereyken.
45 yaşında, erkek ve iyicil prostat hiperplazisi tanısıyla izlenen bir hastanın idrar örneğinde, bol miktarda sperm hücresi.
Soldaki fotoğrafın alındığı idrar örneğinde, bir başka sahanın görünümü. ⓘ
_-_Spermler_(idrar)_-_01.png)
_-_Spermler_(idrar)_-_02.png)
Sperm kelimesi Yunanca "tohum" anlamına gelen σπέρμα, sperma kelimesinden türetilmiştir. ⓘ
Evrim
Genel olarak izogaminin sperm ve yumurtaların atası olduğu kabul edilmektedir. Bununla birlikte, sperm ve yumurtaların izogamiden evrimleştiğine dair fosil kayıtlarının bulunmaması, spermin evrimini anlamak için matematiksel modellere güçlü bir vurgu yapılmasına neden olmuştur. ⓘ
Yaygın bir hipotez, spermin hızlı bir şekilde evrimleştiğini belirtir, ancak spermin hızlı bir şekilde veya diğer erkek özelliklerinden önce evrimleştiğine dair doğrudan bir kanıt yoktur. ⓘ
Hayvanlarda sperm
Fonksiyon
Spermin ana işlevi yumurtaya ulaşmak ve onunla birleşerek iki alt hücresel yapı oluşturmaktır: (i) genetik materyali içeren erkek pronükleusu ve (ii) mikrotübül hücre iskeletinin düzenlenmesine yardımcı olan yapılar olan sentrioller. ⓘ
Anatomi
Memeli sperm hücresi 2 kısma ayrılabilir:
- Baş: yoğun sarmal kromatin liflerine sahip çekirdeği içerir, ön tarafı dişi yumurtaya nüfuz etmek için kullanılan enzimleri içeren akrozom adı verilen ince, düzleştirilmiş bir kese ile çevrilidir. Ayrıca vakuoller de içerir.
- Kuyruk: Kamçı olarak da adlandırılır, en uzun kısımdır ve spermi yüzmeye iten ve yumurtanın penetrasyonuna yardımcı olan dalga benzeri hareket yeteneğine sahiptir. Kuyruğun eskiden sarmal bir şekilde simetrik olarak hareket ettiği düşünülürdü. ⓘ
Boyun veya bağlantı parçası bir tipik sentriyol ve proksimal sentriyol benzeri gibi bir atipik sentriyol içerir. Orta parça, dişi serviksi, uterus ve uterus tüpleri boyunca yolculuk için ATP üretimi için kullanılan, etrafında spirallenmiş birçok mitokondri bulunan merkezi bir filamentöz çekirdeğe sahiptir. ⓘ
Döllenme sırasında, sperm oosite üç temel parça sağlar: (1) metabolik olarak hareketsiz oositin aktive olmasına neden olan bir sinyal veya aktive edici faktör; (2) haploid baba genomu; (3) sentrozom ve mikrotübül sisteminin oluşturulmasından sorumlu olan sentriol. ⓘ
Köken
Hayvanların spermatozoası, mayotik bölünme yoluyla erkek gonadları (testisler) içinde spermatogenez yoluyla üretilir. İlk spermatozoon sürecinin tamamlanması yaklaşık 70 gün sürer. Süreç, germ hücresi öncülerinden spermatogonia üretimi ile başlar. Bunlar bölünerek spermatositlere farklılaşır ve mayoz bölünme geçirerek spermatidleri oluşturur. Spermatid aşamasında, sperm bilinen kuyruğunu geliştirir. Tamamen olgunlaştığı bir sonraki aşama, spermatozoan olarak adlandırıldığında yaklaşık 60 gün sürer. Sperm hücreleri, meni olarak bilinen bir sıvı içinde erkek vücudundan dışarı taşınır. İnsan sperm hücreleri, koitustan sonra 5 günden fazla süreyle kadın üreme sisteminde hayatta kalabilir. Semen, seminal veziküllerde, prostat bezinde ve üretral bezlerde üretilir. ⓘ
2016 yılında Nanjing Tıp Üniversitesi'ndeki bilim insanları yapay olarak fare embriyonik kök hücrelerinden fare spermatidlerine benzeyen hücreler ürettiklerini iddia etmişlerdir. Bu spermatidleri fare yumurtalarına enjekte ettiler ve yavrular ürettiler. ⓘ
Sperm kalitesi
Sperm miktarı ve kalitesi, semenin döllenmeyi gerçekleştirme yeteneğinin bir ölçüsü olan semen kalitesindeki ana parametrelerdir. Bu nedenle, insanlarda, bir erkeğin doğurganlığının bir ölçüsüdür. Spermin genetik kalitesinin yanı sıra hacmi ve hareketliliği de tipik olarak yaşla birlikte azalır. ⓘ
Mayoz bölünmeden sonra ancak döllenmeden önceki dönemde sperm hücrelerinde bulunan DNA hasarları döllenmiş yumurtada onarılabilir, ancak onarılmazsa doğurganlık ve gelişen embriyo üzerinde ciddi zararlı etkileri olabilir. İnsan sperm hücreleri serbest radikal saldırısına ve 8-Oxo-2'-deoxyguanosine gibi oksidatif DNA hasarı oluşumuna karşı özellikle savunmasızdır. ⓘ
Fare spermatogenezinin postmeiyotik fazı çevresel genotoksik ajanlara karşı çok hassastır, çünkü erkek germ hücreleri olgun sperm oluşturdukça DNA hasarını onarma yeteneklerini giderek kaybederler. Geç spermatogenez sırasında erkek farelerin ışınlanması, döllenen sperm hücrelerinde en az 7 gün boyunca devam eden hasara neden olabilir ve maternal DNA çift sarmal kırılma onarım yollarının bozulması, sperm hücresi kaynaklı kromozomal sapmaları artırır. Erkek farelerin kemoterapide sıklıkla kullanılan iki işlevli bir alkilleyici ajan olan melfalan ile tedavisi, mayoz bölünme sırasında DNA lezyonlarına neden olur ve bu lezyonlar, germ hücreleri spermatogenik gelişimin DNA onarımına yetkin aşamalarında ilerledikçe onarılmamış bir durumda kalabilir. Sperm hücrelerindeki bu tür onarılmamış DNA hasarları, döllenmeden sonra çeşitli anormalliklere sahip yavrulara yol açabilir. ⓘ
Sperm boyutu
En azından bazı hayvanlarda sperm kalitesi sperm boyutuyla ilişkilidir. Örneğin, bazı meyve sineği (Drosophila) türlerinin spermleri 5,8 cm uzunluğundadır - sineğin kendisinin yaklaşık 20 katı kadar. Daha uzun sperm hücreleri, rakiplerini dişinin seminal haznesinden uzaklaştırmada kısa muadillerinden daha iyidir. Bunun dişilere faydası, sadece sağlıklı erkeklerin rakiplerini alt etmek için yeterli miktarda uzun sperm üretebilen "iyi" genler taşımasıdır. ⓘ
İnsan spermi pazarı
Bazı sperm bankaları 170 litreye (37 imp gal; 45 US gal) kadar sperm tutmaktadır. ⓘ
Boşalmanın yanı sıra testiküler sperm ekstraksiyonu yoluyla da sperm elde etmek mümkündür. ⓘ
Küresel pazarda, Danimarka iyi gelişmiş bir insan spermi ihracat sistemine sahiptir. Bu başarı esas olarak Danimarkalı sperm donörlerinin yüksek kaliteye sahip olmasından ve diğer İskandinav ülkelerindeki yasaların aksine, donörlere alıcı çift için anonim olma veya anonim olmama seçeneği sunmasından kaynaklanmaktadır. Ayrıca, İskandinav sperm bağışçıları uzun boylu ve yüksek eğitimli olma eğilimindedir ve kısmen İskandinav ülkelerindeki nispeten düşük parasal tazminat nedeniyle bağışları için özgecil güdülere sahiptir. Paraguay, Kanada, Kenya ve Hong Kong dahil olmak üzere dünya çapında 50'den fazla ülke Danimarka spermi ithalatçısıdır. Ancak ABD Gıda ve İlaç Dairesi (FDA), Creutzfeldt-Jakob hastalığının bulaşma riskini gerekçe göstererek herhangi bir spermin ithal edilmesini yasaklamıştır, ancak yapay döllenme Creutzfeldt-Jakob hastalığının bulaşma yolundan çok farklı olduğu için böyle bir risk önemsizdir. Donörlerde Creutzfeldt-Jakob hastalığının görülme sıklığı en fazla milyonda birdir ve donör taşıyıcı olsaydı, bulaşıcı proteinlerin bulaşmayı mümkün kılmak için kan-testis bariyerini geçmesi gerekirdi. ⓘ
Tarihçe
Spermler ilk kez 1677 yılında Antonie van Leeuwenhoek tarafından mikroskop kullanılarak gözlemlenmiştir. Muhtemelen her bir spermin tam olarak oluşmuş ancak küçük bir insan içerdiğini düşünen preformizm inancından dolayı onları animalcules (küçük hayvanlar) olarak tanımlamıştır. ⓘ
Adli analiz
Ejaküle edilen sıvılar, yüzeyin yapısına veya rengine bakılmaksızın ultraviyole ışıkla tespit edilir. Sperm başları, örneğin vajinal sürüntülerden, hala "Noel Ağacı Boyası" yöntemi, yani Kernechtrot-Picroindigocarmine (KPIC) boyaması kullanılarak mikroskopi ile tespit edilmektedir. ⓘ
Bitkilerde sperm
Alglerde ve birçok bitki gametofitinde sperm hücreleri mitotik bölünme yoluyla erkek gametangia (anteridia) içinde üretilir. Çiçekli bitkilerde sperm çekirdekleri polen içinde üretilir. ⓘ
Hareketli sperm hücreleri
Hareketli sperm hücreleri tipik olarak kamçı aracılığıyla hareket eder ve döllenme için yumurtaya doğru yüzmek amacıyla bir su ortamına ihtiyaç duyar. Hayvanlarda sperm hareketliliği için gerekli enerjinin çoğu seminal sıvıda taşınan fruktoz metabolizmasından elde edilir. Bu, spermin orta kısmında (sperm başının tabanında) bulunan mitokondride gerçekleşir. Bu hücreler itici güçlerinin doğası gereği geriye doğru yüzemezler. Hayvanların tek kamçılı sperm hücreleri (tek kamçılı) spermatozoa olarak adlandırılır ve boyutlarının farklı olduğu bilinmektedir. ⓘ
Hareketli spermler ayrıca birçok protist ve briyofitlerin, eğrelti otlarının ve sikad ve ginkgo gibi bazı açık tohumlu bitkilerin gametofitleri tarafından da üretilir. Sperm hücreleri bu bitkilerin yaşam döngüsündeki tek kamçılı hücrelerdir. Birçok eğrelti otu, likofit, sikad ve ginkgo'da çok kamçılıdırlar (birden fazla kamçı taşırlar). ⓘ
Nematodlarda sperm hücreleri amoeboiddir ve yumurta hücresine doğru yüzmek yerine sürünürler. ⓘ
Hareketli olmayan sperm hücreleri
Spermatia adı verilen hareketli olmayan sperm hücreleri kamçıdan yoksundur ve bu nedenle yüzemezler. Spermatia, spermatangium içinde üretilir. ⓘ
Spermatia yüzemediğinden, onları yumurta hücresine taşımak için çevrelerine bağımlıdırlar. Polysiphonia gibi bazı kırmızı algler, serbest bırakıldıktan sonra su akıntıları ile yayılan hareketli olmayan spermatia üretir. Pas mantarlarının spermleri yapışkan bir madde ile kaplıdır. Nektar içeren şişe şeklindeki yapılarda üretilirler ve çiçekli bitkilerdeki böcek tozlaşmasına benzer bir mekanizmayla döllenme için spermleri yakındaki hiflere aktaran sinekleri çekerler. ⓘ
Fungal spermatia (özellikle Uredinales'de pycniospores olarak da adlandırılır) konidia ile karıştırılabilir. Konidiler döllenmeden bağımsız olarak çimlenen sporlardır, spermatia ise döllenme için gerekli olan gametlerdir. Neurospora crassa gibi bazı mantarlarda spermatia, her iki döllenme işlevini de yerine getirebildiği ve döllenme olmaksızın yeni organizmalara yol açabildiği için mikrokonidia ile aynıdır. ⓘ
Sperm çekirdeği
Çoğu açık tohumlu ve tüm kapalı tohumlu bitkiler de dahil olmak üzere neredeyse tüm embriyofitlerde, erkek gametofitler (polen taneleri), örneğin rüzgar veya böcek tozlaşması yoluyla, erkek ve dişi arasındaki boşluğu kapatmak için su ihtiyacını ortadan kaldıran birincil dağılma şeklidir. Her polen tanesi bir spermatogenöz (üretken) hücre içerir. Polen, alıcı bir çiçeğin stigması üzerine düştüğünde çimlenir ve karpel boyunca bir polen tüpü büyütmeye başlar. Tüp ovüle ulaşmadan önce, polen tanesindeki üretken hücrenin çekirdeği bölünür ve iki sperm çekirdeği oluşturur, bunlar daha sonra döllenme için tüpten ovüle boşaltılır. ⓘ
Bazı protistlerde döllenme, hücreler yerine sperm çekirdeklerinin bir döllenme tüpü aracılığıyla yumurta hücresine doğru göç etmesini de içerir. Oomycetes, yumurta hücrelerini çevreleyen sinsitik bir anteridyum içinde sperm çekirdekleri oluşturur. Sperm çekirdekleri, bitkilerdeki polen tüpü mekanizmasına benzer şekilde döllenme tüpleri aracılığıyla yumurtalara ulaşır. ⓘ
Sperm sentriyolleri
Çoğu sperm hücresinin sperm boynunda sentrioller bulunur. Birçok hayvanın sperminde proksimal sentriyol ve distal sentriyol olarak bilinen iki tipik sentriyol bulunur. Bazı hayvanlarda (insanlar ve sığırlar dahil) tek bir tipik sentriyol olan proksimal sentriyolün yanı sıra atipik yapıya sahip ikinci bir sentriyol bulunur. Fare ve sıçanlarda tanınabilir sperm sentriolü yoktur. Meyve sineği Drosophila melanogaster tek bir sentriole ve proksimal sentriol benzeri olarak adlandırılan atipik bir sentriole sahiptir. ⓘ
Sperm kuyruğu oluşumu
Sperm kuyruğu özelleşmiş bir silyum (diğer adıyla kamçı) türüdür. Birçok hayvanda sperm kuyruğu, sperm kuyruğunun aksoneminin tamamının veya bir kısmının sitoplazmada oluştuğu veya sitoplazmaya maruz kaldığı benzersiz sitozolik siliyogenez süreciyle oluşur. ⓘ
Ayrıca bakınız
- Dişi sperm
- Kadın sperm deposu
- Mendel kalıtımı
- Polispermi
- Sperm rekabeti
- Sperm granülomu
- Sperm hırsızlığı ⓘ
Genel ve atıfta bulunulan kaynaklar
- Fawcett, D. W. (1981). "Sperm Flagellum". İçinde: D. W. Fawcett. The Cell, 2. baskı (kayıt gereklidir). Philadelphia: W. B. Saunders Company. pp. 604-640 (registration required). ISBN 9780721635842. OCLC 993416586.
- Lehti, M. S. ve A. Sironen (Ekim 2017). "Sperm motilite kusurları ile ilişkili olarak sperm kuyruk yapılarının oluşumu ve işlevi". Biol Reprod 97(4): 522–536. doi:10.1093/biolre/iox096. ⓘ