Przeczytaj
Kapacytacja plemników, czyli ich uzdatnianie
Kapacytacja to nabywanie przez plemniki zdolności do zapłodnienia komórki jajowej. Plemniki, które opuszczają organizm męski podczas ejakulacjiejakulacji, nie są jeszcze w pełni dojrzałe i gotowe do połączenia się z komórką jajową. Ich główkę pokrywa bowiem warstwa zbudowana między innymi z sialoglikoprotein, czyli związków organicznych zbudowanych ze składowej białkowej i cukrowej. Warstwa ta zasłania specjalne receptory, umożliwiające połączenie się plemnika z komórką jajową. Podczas kapacytacji specjalne enzymy znajdujące się w drogach rodnych kobiety (należące do hydrolazhydrolaz) rozkładają opisywaną warstwę osłaniającą.
Ponadto podczas kapacytacji dochodzi do zmiany składu i struktury błony komórkowej plemnika, dzięki czemu plemnik staje się dojrzały i gotowy do zapłodnienia. Jedną ze zmian w błonie komórkowej jest spadek zawartości cholesterolucholesterolu. Sprawia to, że błona komórkowa plemników jest bardziej płynna, co ułatwia proces zapłodnienia.
Proces kapacytacji jest swoisty dla danego gatunku. Oznacza to, że plemniki danego osobnika ulegają kapacytacji tylko w drogach rodnych samicy tego samego gatunku. Proces uzdatniania plemników trwa u człowieka około 6‑7 godz., z kolei na przykład u myszy – tylko około godziny. Proces kapacytacji może zostać zaburzony przez komórki zapalne oraz przeciwciałaprzeciwciała skierowane przeciwko plemnikom, znajdujące się w śluzie dróg rodnych kobiety.
Model 3D plemnika. Ukazane są jego poszczególne elementy:
1. Akrosom
Znajduje się na szczycie główki. Jest pęcherzykowatą strukturą powstającą z przekształconego w procesie spermatogenezy aparatu Golgiego. Pomaga on plemnikowi przedostać się przez osłonki komórki jajowej, nadtrawiając ją enzymami hydrolitycznymi.
2. Główka
Zawiera jądro komórkowe z zagęszczonym materiałem genetycznym, co oznacza, że zawarta w nim chromatyna jest mocno skondensowana. Obecne są w niej także niewielkie ilości cytoplazmy.
3. Szyjka
Jest swoistym łącznikiem pomiędzy główką a pozostałymi częściami plemnika. Pęka podczas zapłodnienia, pozwalając samej główce dostać się do wnętrza komórki jajowej.
4. Wstawka
Jest strukturą zawierającą liczne mitochondria dostarczające energii niezbędnej do ruchu witki.
5. Witka
Składa się z szyjki, wstawki i części głównej. Jest elementem napędowym plemnika. Zawiera dziewięć par leżących obwodowo mikrotubul i jedną parę położoną w centrum.
6. Czym jest kapacytacja plemników?
W filmie na pytanie odpowiada dr Dorota Myślińska, Katedra Fizjologii Zwierząt i Człowieka, Uniwersytet Gdański. Kapacytacja to inaczej uzdatnianie, czyli zmiany w plemnikach, w biochemii plemników, które zachodzą w drogach rodnych kobiet, takie zmiany, które w efekcie umożliwią zapłodnienie. Okazuje się, że główka plemnika jest pokryta specjalną substancją. Substancja ta, wydzielina, pochodzi z najądrzy. Określa się ja mianem glikokaliks. Zbudowana jest z wielu różnych glikokoniugantów, czyli różnych substancji takich jak na przykład glikoproteiny. Glikokaliks, który jest na zewnątrz główki plemnika, powoduje, że receptory, które znajdują się w główce plemnika, są niejako przykryte, ale również przykryta jest najbardziej przednia, szczytowa część główki plemnika, czyli akrosom. Kiedy plemnik dostaje się do dróg rodnych kobiety, to jest w pH kwaśnym, czyli w pochwie, następnie musi przemieszczać się przez śluz szyjki macicy i dotrzeć do macicy. Tam pH zbliża się bardziej do obojętnego. Substancje, które są w śluzie szyjkowym czy w macicy, to między innymi hydrolazy, czyli takie enzymy, które spowodują rozkład glikokaliksu, czyli tych glikoprotein, które otaczają główkę plemnika. Odsłoni się akrosom - szczytowa część plemnika, w której są enzymy niezbędne do tego, aby dotrzeć do wnętrza komórki jajowej. Po drugie, odsłaniają się receptory. To takie cząstki białkowe, które odpowiedzialne są za rozpoznanie pewnych substancji chemicznych, substancji, które będą przywabiały plemnik w określone miejsce. W końcu następny etap kapacytacji to zmiany, które zachodzą w błonie komórkowej plemnika, która otacza główkę, a mianowicie spada ilośc cholesterolu w tej błonie, przez co błona staje się bardziej płynna, co oznacza, że plemnik łatwiej będzie wnikał do komórki jajowej, będą łatwiej działały enzymy w ciałku akrosomalnym. Podczas kapacytacji zwiększa się również ruchliwość plemników. Plemniki mają tak naprawdę mało substancji zapasowej. Wystarcza ona na około 5 do 6 godzin ruchu, niektórzy twierdzą, że siedmiu, więc pomimo tego, że plemnik może żyć w drogach rodnych kobiety nawet 72 godziny, niektórzy twierdzą ze dłużej, to ruchliwy jest zdecydowanie krócej. Gdyby plemnik był już ruchliwy w pochwie, prawdopodobnie nie dotarłby do jajowodu, czyli do miejsca, gdzie zachodzi zapłodnienie. Czyli rola kapacytacji polega na tym, aby plemniki nie uległy przedwczesnej mobilizacji.
7. Czym jest taksja plemników?
W filmie na pytanie odpowiada dr Dorota Myślińska, Katedra Fizjologii Zwierząt i Człowieka, Uniwersytet Gdański.
Film. Taksja z definicji to jest ruch całych organizmów, małych organizmów, jednokomórkowych lub ruch komórki, ruch, który jest reakcją na pewien bodziec kierunkowy, czyli ruch w określonym kierunku bądź w innym kierunku od źródła jakiejś np. substancji wabiącej. W przypadku plemników mamy do czynienia z chemotaksją dodatnią, tzn. że plemniki poprzez swoje specyficzne receptory odbierają informacje o pewnych substancjach chemicznych i poruszają się w kierunku jak największego stężenia właśnie tych substancji. Jakie substancje chemiczne działają właśnie tak jak wabik na plemnik, czyli które substancje chemotaktyczne działające na plemnik są takie najbardziej znane. To przede wszystkim progesteron, ale również oksytocyna. Możemy znaleźć w literaturze, że również insulina czy nawet tyroksyna, więc hormony, ale też niektóre interleukiny, czynniki wzrostu czy nawet tlenek azotu. Generalnie chodzi o to, żeby komórka jajowa przywabiła plemniki do siebie.
Kapacytacja a reakcja akrosomalna
Reakcje zachodzące podczas kapacytacji umożliwiają zajście ostatniego etapu aktywacji plemników, czyli reakcji akrosomalnej. Reakcja ta zachodzi w sąsiedztwie komórki jajowej. Reakcja akrosomalna polega na uwolnieniu enzymów, które zdolne są do penetrowania osłonek komórki jajowej (osłonki wieńca promienistego i osłonki przejrzystej oocytu). Enzymy te (między innymi hialuronidaza i kwaśne fosfatazy) znajdują się w akrosomie, który jest specjalnym lizosomemlizosomem, znajdującym się w główce plemnika, tuż pod jego błoną komórkową. Reakcja akrosomalna pozwala na przenikanie plemnika przez osłonki komórki jajowej, a tym samym – umożliwia wniknięcie plemnika do komórki jajowej i zajście procesu zapłodnienia. Mechanizm, zabezpieczający przed wniknięciem wielu plemników to tzw. reakcja korowareakcja korowa.

Wędrówka plemników w drogach rodnych kobiety
W narządach płciowych żeńskich plemniki dostają się podczas ejakulacji do pochwy, następnie przenikają do macicy, a w ostatnim etapie do jajowodu, gdzie typowo zachodzi proces zapłodnienia komórki jajowej. Plemniki zdolne są do własnego ruchu z prędkością wynoszącą średnio 2–3 milimetry na godzinę. Ruch plemników jest wspomagany przez skurcze mięśniówki żeńskich narządów płciowych, a w szczególności przez ruchy perystaltyczne jajowodów.
Plemniki wykazują również ruch o charakterze taksji. Taksja to ruch danego organizmu lub komórki, który wywołany jest bodźcem działającym kierunkowo. W przypadku plemników mamy do czynienia z chemotaksją – ruch plemnika odbywa się w kierunku komórki jajowej, która wydziela specjalne substancje chemotaktyczne. Jest to więc chemotaksja dodatnia – plemniki zmierzają w kierunku działającego bodźca.
Warto mieć świadomość, że w ejakulacie znajduje się około 40 milionów plemników, jednak do miejsca zapłodnienia dociera tylko około 3 mln z nich.
Słownik
związek organiczny, należący do lipidów; wchodzi w skład błon biologicznych i jest związkiem prekursorowym dla niektórych hormonów
wytrysk nasienia (spermy) przez cewkę moczową, na skutek stymulacji seksualnej organizmu
(gr. glykys – słodki; łac. calix – kielich) warstwa na zewnętrznej powierzchni błony komórkowej w komórce zwierzęcej utworzona ze związków cukrów z białkami (glikoproteiny) i tłuszczami (lipoproteiny) oraz proteoglikanów (złożonych węglowodanów połączonych cząsteczkami białek)
enzymy katalizujące reakcje hydrolizy; należą do nich niektóre enzymy trawienne, na przykład amylaza
organella komórkowa charakterystyczna dla komórek eukariotycznych; wewnątrz lizosomu znajdują się enzymy zdolne do rozkładania związków organicznych
ubogoplemnikowość; w nasieniu znajduje się 30 tysięcy plemników w 1 mmIndeks górny 22
białko wytwarzane przez pobudzone limfocyty B; przeciwciała biorą udział w humoralnej odpowiedzi odpornościowej organizmu
blok przeciw polispermii; reakcja wywołana połączeniem plemnika z komórką jajową, w wyniku której dochodzi do uwolnienia ziaren korowych, zawierających liczne enzymy, uniemożliwiające wnikanie kolejnych plemników