Układ rozrodczy
Budowa i funkcje męskich narządów rozrodczych
Scharakteryzujesz budowę i funkcje narządów układu rozrodczego męskiego człowieka.
Analizujesz na podstawie schematu proces powstawania gamet męskich u człowieka
Męskie narządy rozrodcze służą przede wszystkim do wytworzenia nasienia zawierającego plemniki i wprowadzenia ich do pochwy. Plemniki to najistotniejszy składnik nasienia, jednak stanowią jedynie jego niewielką frakcję. Ponad 90% objętości nasienia stanowi wydzielina gruczołów dodatkowych. Jest ona płynnym nośnikiem plemników oraz zawiera substancje odżywcze niezbędne do ich przeżycia.
Budowa męskich narządów płciowych
Do pierwszorzędowych cech płciowych mężczyzny zalicza się genotyp XY oraz występowanie jąder, natomiast do drugorzędowych: obecność nasieniowodów, prącia oraz moszny.
W budowie męskiego układu rozrodczego wyróżnia się narządy płciowe zewnętrzne i wewnętrzne.
Do narządów płciowych zewnętrznych należą: prącie i moszna, natomiast do wewnętrznych - jądra z najądrzami, nasieniowody, przewód wytryskowy, cewka moczowa oraz gruczoły dodatkowe.
Są to parzyste gruczoły płciowe męskie, które w życiu płodowym rozwijają się w jamie brzusznej, skąd po osiągnięciu dojrzałości (między 7. a 9. miesiącem życia płodowego) zstępują do moszny.
Wewnątrz jąder znajdują się płaciki przedzielone przegrodami łącznotkankowymi. Każdy płacik wypełniony jest nitkowatymi, poskręcanymi cewkami nasiennymi (kanalikami nasiennymi) oraz tkanką śródmiąższową, której komórki (zwane komórkamikomórkami LeydigaLeydiga) produkują testosteron. Kanaliki nasienne wysłane są nabłonkiem plemnikotwórczym; większa część jego komórek przekształca się w plemniki, a pozostałe – tzw. komórki Sertolegokomórki Sertolego – produkują substancje odżywcze dla komórek plemnikotwórczych.
Cewki nasienne, wychodząc z płacików, łączą się ze sobą i tworzą coraz szersze i krótsze przewody, na wzór sieci zwanej siecią jądra. Sieć każdego z jąder łączy się z przylegającym do niego najądrzem. W najądrzach odbywa się dojrzewanie, a następnie magazynowanie zdolnych do zapłodnienia plemników.
Czasem jądra pozostają w jamie brzusznej – stan taki nazywa się niezstąpieniem jąder (wnętrostwem) i wymaga interwencji chirurgicznej.
Nasienie (sperma) jest końcowym produktem układu rozrodczego u mężczyzn. Jest to zawiesina plemników w wydzielinach: pęcherzyków nasiennych, gruczołu krokowego, gruczołów opuszkowo‑cewkowych i samych jąder. Znajdują się w niej m.in. substancje odżywcze, węglowodany, enzymy, witaminy (np. witamina C) oraz produkty przemiany materii męskich komórek rozrodczych.
Hormonalna kontrola czynności męskiego układu rozrodczego
Aktywność hormonalna jąder podlega kontroli hormonów gonadotropowych, które produkowane są przez przedni płat przysadki – lutropinylutropiny (hormonu luteinizującego, LH) oraz folikulotropinyfolikulotropiny (hormonu folikulotropowego, FSH). Przysadka natomiast jest pod kontrolą podwzgórza, gdzie produkowana jest gonadoliberynagonadoliberyna, określana jako GnRH. Jej działanie polega na pobudzaniu syntezy i wydzielania LH i FSH. Wzajemne zależności między jądrami, przysadką oraz podwzgórzem opierają się o mechanizm ujemnych sprzężeń zwrotnych.
Wydzielanie GnRH i gonadotropin u mężczyzn jest niemal całkowicie zahamowane do 10 roku życia. Rozpoczyna się stopniowo dopiero po 10–12 roku życia, w okresie pokwitania. Skutkiem tego jest pobudzenie czynności jąder, które osiągają pełną dojrzałość dokrewną i gametogenną (wytwarzania gamet) około 12–14 roku życia.
Plusami zaznaczono działanie pobudzające, natomiast minusami hamujące.
Spermatogeneza i spermiogeneza
Spermatogeneza jest to proces powstawania plemników z komórek macierzystych w jądrach. W jej przebiegu wyróżnia się trzy główne etapy:
podziałów mitotycznych komórek macierzystych,
podziału mejotycznego,
różnicowania plemników, czyli spermiogenezy.
Komórki macierzyste plemników to spermatogonia. Na drodze podziałów mitotycznych przekształcają się one w spermatocyty I rzędu. Zarówno spermatogonia, jak i spermatocyty I rzędu są komórkami diploidalnymi (tzn. zawierają podwójną liczbą chromosomów = 46).
Spermatocyty I rzędu dzielą się mejotycznie. Po pierwszym podziale mejotycznym (redukcyjnym) powstają spermatocyty II rzędu, które są już komórkami haploidalnymi (tzn. zawierają pojedynczą liczbę chromosomów). Spermatocyty II rzęduprzechodzą następnie drugi podział mejotyczny, który doprowadza do utworzenia spermatyd.
Spermatydy przekształcają się w plemniki w procesie spermiogenezy. Następuje wówczas utrata większości cytoplazmy i organelli komórkowych oraz wykształcenie struktur umożliwiających dotarcie do komórki jajowej i jej zapłodnienie.
Budowa plemnika
Dojrzały plemnik ma długość ok. 60 mum i składa się z główki, która zawiera jądro komórkowe, szyjki, wstawki zaopatrzonej w liczne mitochondria, które dostarczają energii do poruszania się, oraz witki stanowiącej aparat ruchu gamety. W procesie spermiogenezy na szczycie główki z aparatu Golgiego tworzy się akrosom. Zawiera on enzymy hydrolityczne, które umożliwiają wniknięcie plemnika do wnętrza komórki jajowej.
Przeanalizuj model budowy plemnik i wykonaj polecenia.
Na ekranie znajduje się interaktywna wizualizacja 3D przedstawiająca plemnik na jasnoszarym, gładkim tle. Plemnik jest ustawiony po przekątnej: owalna główka znajduje się w prawej dolnej części, a długi ogon wyciąga się w lewo i ku górze. Model ma jasnoniebieską, częściowo „przekrojoną” główkę, w której widać wewnętrzne elementy w kolorach żółtym, pomarańczowym i zielonym. Za główką jest węższy odcinek - szyjka, a dalej wstawka, która składa się z szeregu ciemnoczerwonych, podłużnych elementów ułożonych wzdłuż osi (wyglądających jak segmenty). Witka jest cienka i stopniowo się zwęża.
W lewym górnym rogu umieszczono pasek sterowania: ikony (m.in. symbol wyciszenia dźwięku oraz przycisk odtwarzania) oraz zestaw okrągłych przycisków z numerami 1, 2, 3, 4, 5, 6. Te same numery są widoczne jako czarne, okrągłe znaczniki na modelu plemnika (w miejscach odpowiadających różnym częściom). Kliknięcie numeru powoduje otwarcie po prawej stronie ciemnego panelu z dużym nagłówkiem i opisem tekstowym; w tym trybie model pozostaje po lewej stronie i jest częściowo zasłonięty przez panel.
Treści paneli po kliknięciu numerów:
„1. Akrosom” – panel informuje, że akrosom znajduje się na szczycie główki; opisuje go jako pęcherzykowatą strukturę powstającą z aparatu Golgiego w procesie spermatogenezy oraz wskazuje, że wytwarza enzymy hydrolityczne umożliwiające plemnikowi wniknięcie do komórki jajowej.
„2. Główka” – panel podaje, że główka zawiera jądro komórkowe z zagęszczonym materiałem genetycznym (chromatyna jest mocno skondensowana) oraz że obecne są w niej także niewielkie ilości cytoplazmy.
„3. Szyjka” – panel opisuje szyjkę jako łącznik pomiędzy główką a pozostałymi częściami plemnika; wskazuje również, że pęka podczas zapłodnienia, pozwalając samej główce dostać się do wnętrza komórki jajowej.
„4. Wstawka” – panel informuje, że wstawka zawiera liczne mitochondria dostarczające energii niezbędnej do ruchu witki.
„5. Witka” – panel opisuje witkę jako element napędowy plemnika złożony z szyjki, wstawki i części głównej; podaje także, że zawiera dziewięć par mikrotubul ułożonych obwodowo oraz jedną parę położoną w centrum.
„Jak powstają plemniki?” – po kliknięciu numeru 6 w panelu po prawej stronie pojawia się tytuł „Jak powstają plemniki?” oraz osadzony odtwarzacz wideo (ciemny prostokąt z typowymi kontrolkami: przycisk „play”, pasek postępu, głośność, pełny ekran). Pod odtwarzaczem widoczny jest podpis z informacją o autorce/narracji: dr Dorota Myślińska oraz afiliacji: Katedra Fizjologii Zwierząt i Człowieka, Uniwersytet Gdański.
Bohaterka i sceneria: Na ekranie, na jasnym, jednolitym tle, widoczna jest dr Dorota Myślińska w ciemnej bluzce z wzorzystym, różowo‑fioletowym przodem. Kobieta gestykuluje, omawiając temat, a obok niej pojawiają się animowane schematy biologiczne ilustrujące omawiane procesy.
Część 1: Spermatogeneza (0:00 – 0:48)
Treść wizualna: Pojawia się złożony schemat anatomiczny. Po lewej stronie widać przekrój przez jądro i najądrze. Z kanalika nasiennego wyprowadzona jest „lupa” pokazująca przekrój komórkowy, a następnie schemat drzewa podziałów komórkowych (od góry do dołu).
Opis procesu:
Lokalizacja: Proces zachodzi w kanalikach nasiennych jąder.
Spermatogonia (2n): To macierzyste komórki diploidalne. Dzielą się mitotycznie.
Spermatocyty I rzędu (2n): Powstają w wyniku mitozy. Są to komórki, które wchodzą w pierwszy podział mejotyczny (mejoza I).
Spermatocyty II rzędu (1n): Powstają po pierwszym podziale. Są to dwie komórki haploidalne. Wchodzą w drugi podział mejotyczny (mejoza II).
Spermatydy (1n): Efekt końcowy podziałów. Powstają cztery haploidalne komórki.
Uwaga wizualna: Schemat pokazuje, że spermatydy są okrągłe i nie przypominają jeszcze plemników.
Część 2: Spermiogeneza (0:48 – 1:41)
Treść wizualna: Zmienia się schemat. Widzimy pionowy proces przekształcania się dużej, okrągłej komórki (spermatydy) w smukły plemnik z witką. Wewnątrz komórki zaznaczone są organelle: aparat Golgiego, jądro, mitochondria, centriole.
Opis procesu: Proces ten zachodzi w najądrzach (nie w jądrach) i polega na zróżnicowaniu komórki:
Odwodnienie: Komórka traci wodę i zmniejsza objętość.
Jądro komórkowe: Ulega silnej kondensacji (zmniejsza się).
Aparat Golgiego: Przemieszcza się na szczyt główki plemnika, tworząc akrosom niezbędny do zapłodnienia.
Mitochondria: Przemieszczają się do wstawki (część za główką), aby dostarczać energię do ruchu.
Centriole: Tworzą strukturę, z której wyrasta wić plemnika.
Część 3: Skład nasienia i statystyki (1:41 – 2:58)
Treść wizualna: Schematy znikają. Widoczna jest tylko prelegentka, która podsumowuje temat, gestykulując dłońmi.
Kluczowe informacje:
Skład ejakulatu: To nie same plemniki. Ok. 70% to osocze, a tylko 30% to plemniki.
Liczebność (norma): U zdrowego mężczyzny w 1 mm³ (mikrolitrze) znajduje się ok. 60 tysięcy plemników.
Oligospermia: Stan, gdy liczba plemników spada poniżej 30 tysięcy w 1 mm³ (może prowadzić do niepłodności).
Ejakulacja - uwalnianych jest ok. 40 milionów plemników.
Tylko ok. 20 milionów z nich jest aktywnych.
Zaledwie 3 miliony są wystarczająco żywotne, by efektywnie przemieszczać się w drogach rodnych kobiety.
Plemniki wykazują znaczną ruchliwość. Prędkość ich ruchu wynosi ok. 0,1 mm/s. Na żywotność i ruchliwość plemników wpływa odczyn środowiska, w którym się znajdują. Dzięki wydzielinie gruczołu krokowego i gruczołów opuszkowo‑cewkowych prawidłowe pH nasienia ma odczyn zasadowy. Takie pH neutralizuje niekorzystny dla plemników kwaśny odczyn pochwy.
Zdolność do zapłodnienia plemniki uzyskują po przejściu procesu zwanego kapacytacjąkapacytacją. Jest to szereg zmian zachodzących w błonie komórkowej plemnika, które rozpoczynają się w sprzyjającym, neutralnym lub lekko zasadowym środowisku macicy i jajowodów.
Zdolność do zapłodnienia plemniki tracą po około dwóch, trzech dniach przebywania w żeńskich drogach rozrodczych.
W czasie ejakulacjiejakulacji, która jest aktem odruchowym, plemniki przedostają się z cewki moczowej na zewnątrz. W jednym wytrysku znajduje się od 1,5 do 7,5 ml spermy, a liczba plemników w nasieniu wynosi średnio od 200 do 300 mln.
Podsumowanie
Męski układ rozrodczy tworzą zewnętrzne i wewnętrzne narządy płciowe. Do zewnętrznych należą moszna i prącie (penis), do wewnętrznych jądra z najądrzami, nasieniowody, przewody wytryskowe oraz gruczoły: pęcherzyki nasienne, gruczoł krokowy, gruczoły opuszkowo‑cewkowe. Struktury te współpracują, aby wytwarzać, dojrzewać i transportować plemniki oraz wytwarzać płyn nasienny.
Jądra pełnią kluczową funkcję, ponieważ zachodzi w nich spermatogeneza, czyli proces powstawania plemników, oraz produkcja testosteronu – hormonu regulującego rozwój cech płciowych i zdolność rozrodczą.
W najądrzach plemniki dojrzewają i uzyskują pełną ruchliwość, a następnie są transportowane nasieniowodami. Gruczoły dodatkowe dostarczają składników odżywczych, zbuforowanego środowiska i enzymów, tworząc nasienie umożliwiające przeżycie plemników w drogach rodnych kobiety.
Proces powstawania plemników to spermatogeneza. Z pierwotnych komórek płciowych, w wyniku kolejnych podziałów mitotycznych w okresie życia płodowego, powstają diploidalne spermatogonia. W okresie poprzedzającym dojrzałość płciową pozostają one w spoczynku. Od momentu rozpoczęcia dojrzewania płciowego powstają z nich spermatocyty I rzędu. Dzielą się one przez podziały mejotyczne, dając najpierw spermatocyty II rzędu, a następnie spermatydy o haploidalnej liczbie chromosomów. Spermatyda przekształca się ostatecznie w plemnik – ten ostatni proces zwany jest spermiogenezą.
Dojrzały plemnik składa się z główki, która zawiera akrosom i jądro komórkowe, szyjki, wstawki zaopatrzonej w liczne mitochondria, które dostarczają energii do poruszania się, oraz witki stanowiącej aparat ruchu gamety.
Ćwiczenia utrwalające
Spermatogeneza rozpoczyna się w… Możliwe odpowiedzi: 1. nabłonku plemnikotwórczym w kanalikach nasiennych każdego z jąder., 2. nabłonku plemnikotwórczym w kanalikach nasiennych jednego z jąder., 3. nabłonku plemnikotwórczym w nasieniowodzie., 4. nabłonku plemnikotwórczym w ciele jamistym.
Wróć do polecenia na stronie „Na dobry początek” i dopisz brakujące definicje. Pamiętaj, żeby nie kopiować słownika, ale wyjaśnić każde słowo kluczowe w miarę możliwości swoimi słowami.