br>h2> Definição: O que são Células de Esperma?
Células de Esperma são gametas (células sexuais) que são produzidas no órgão testicular (gónada) de seres humanos e animais machos.
Como o gameta feminino (oócito), os espermatozóides transportam um total de 23 cromossomas que são o resultado de um processo conhecido como meiose. Tanto em animais como em seres humanos, entre muitos outros organismos, estas células estão envolvidas no modo sexual de reprodução que envolve a interacção de gâmetas masculinos e femininos.
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A morfologia geral das células espermáticas consiste nas seguintes partes
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- Cabeça distinta
- Média peça (corpo)
- Tail
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Estrutura e Função
Antes de analisar a estrutura e função dos espermatogéneos, é importante compreender o processo envolvido na sua produção (espermatogénese).
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Espermatogénese
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Em animais machos, o hipotálamo desempenha um papel crucial na monitorização do nível de testosterona no sangue. O baixo nível da hormona indica baixa actividade testicular, o que desencadeia o hipotálamo a libertar a hormona libertadora conhecida como hormona libertadora de gonadotrofinas (GnRH).
GnRH flui então para a glândula pituitária e estimula a produção da hormona luteinizante (LH) e da hormona folicular estimulante (FSH).
Da glândula pituitária, a hormona luteinizante sobe e estimula as células leydig presentes nos testículos a produzir testosterona. A hormona estimulante folicular, por outro lado, desempenha um papel importante na concentração desta hormona nos túbulos seminíferos para iniciar a formação de espermatozóides.
Nas paredes internas dos túbulos seminíferos, um grupo de células conhecidas como germe espermatogonial passa por uma divisão mitótica para produzir espermatócitos primários (haplóide). Estas células passam então por uma divisão meiótica que resulta na produção de espermatócitos secundários. Os espermatócitos são então submetidos a uma segunda divisão meiótica para formar espermatideos que se desenvolvem para formar espermatogócitos maduros.
br>>>p>>Ver mais em Divisão Celular.
* A espermatogénese leva cerca de 74 dias a completar
>br>>>>p>* Há dois processos principais envolvidos na espermatogénese. O primeiro processo (meiose) reduz os cromossomas a metade enquanto o segundo envolve mudanças de tamanho e forma à medida que os espermatozóides amadurecem à sua forma normal.
Estrutura
Enquanto a sua morfologia geral inclui uma cabeça, corpo, e cauda, todos os espermatozóides não são necessariamente parecidos.
Como resultado de várias anomalias, podem variar em forma e tamanho, enquanto outras diferenças podem ser observadas em qualquer parte da célula (cabeça, corpo, cauda).
>p>Um esperma normal terá as seguintes características:
- Uma cabeça oval lisa – A cabeça de um esperma normalmente formado tem uma superfície lisa e assemelha-se à forma de um óvulo
- A cabeça do esperma mede 2,5 a 3,5 um de diâmetro e 4,0 a 5,5 um de comprimento (um=micrómetros). Isto resulta num 1,50 a 1.70 relação comprimento/largura
- Têm um acrossoma bem desenvolvido que cobre 40 a 70 por cento da cabeça de forma oval
- Uma secção média fina (corpo) que é aproximadamente o mesmo comprimento que a cabeça
- Uma secção da cauda mais fina que é cerca de 45 micrómetros de comprimento
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Uma célula de esperma consiste numa cabeça, corpo (secção média) e cauda. Cada uma destas partes está equipada com várias moléculas e estrutura mais pequena que permitem que o esperma como um todo funcione correctamente.
Cabeça de esperma
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Como já foi mencionado, uma cabeça de esperma normal tem uma forma lisa e oval. A secção da cabeça também se assemelha a um óvulo devido à sua base larga e ápice afunilado.
A cabeça é a parte mais importante da célula dado que contém o núcleo (material genético com 23 cromossomas) necessário para formar um novo organismo.
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Parte do núcleo, a cabeça é também constituída por várias partes que incluem:
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Acrossoma e tampa acrossómica
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Todos juntos, os dois (acrossoma e tampa acrossómica) compõem a região acrossómica. Formado durante a espermiogénese, o acrossoma é o produto do complexo Golgi e contém uma série de conteúdos como a enzima acrosomal na matriz acrossómica. Além das enzimas, o acrossoma também contém polissacarídeos tais como manose, hexosmina e galactose.
O acrossoma ocupa o espaço entre a membrana plasmática interior e a membrana nuclear. O próprio acrossoma tem uma membrana interna e externa (membrana acrossómica) onde a membrana externa contorna a membrana plasmática enquanto que a membrana acrossómica interna contorna a membrana nuclear.
O acrossoma desempenha uma série de papéis importantes na fertilização. Por exemplo, com várias das suas moléculas associadas, o acrossoma está envolvido no reconhecimento do oócito (óvulo) a ser fertilizado.
Após a célula espermática entrar em contacto com as moléculas difusíveis da geleia do óvulo, isto estimula a célula a nadar em direcção aos óvulos. Este reconhecimento do óvulo baseado na composição da molécula é conhecido como quimiotaxis.
Having identificou uma alta concentração da molécula, a célula nada em direcção ao óvulo (área de alta concentração da molécula) e faz contacto físico. Por sua vez, o contacto físico resulta numa reacção acrossómica.
* A quimiotaxia permite aos espermatozóides navegar em direcção aos óvulos através de sinais químicos. Portanto, este é um processo importante que assegura que o esperma fertiliza um óvulo específico (dentro da mesma espécie).
* Os ligandos primários (proteínas) localizados perto do acrossoma reconhecem o gameta alvo.
Reacção Acrossómica
A reacção acrossómica é um evento importante que ocorre quando o esperma entra em contacto com a membrana do oócito em locais diferentes.
Por exemplo, em alguns animais, o contacto do esperma com a zona pelúcida na membrana plasmática do oócito inicia a reacção acrossómica. Este é um evento dependente do cálcio que resulta na exocitose (acção na qual as moléculas celulares são libertadas da célula) da membrana acrossómica externa expondo assim o conteúdo (enzimas) do acrossoma.
Isto permite que as enzimas acrossómicas (por exemplo, a acrosina) sejam libertadas e suportam a entrada do esperma no óvulo. Acrosin/proacrosina, um dos ligandos secundários, está envolvido na lise da membrana espessa que cobre o óvulo (zona pelúcida)
Essencialmente, a enzima (acrosina) é armazenada no acrossoma numa forma inactiva conhecida como zymogen. O nível de pH dentro do acrossoma é inferior, o que faz com que a enzima permaneça inactiva.
Quando entra em contacto com as glicoproteínas da membrana do óvulo (zona pelúcida), a enzima é convertida em acrosina, uma forma activa capaz de agir sobre a membrana. Isto, por sua vez, permite que o espermatozóide penetre e entre no óvulo para que a fertilização tenha lugar.
>br>>>>p>* As enzimas acrossómicas são também conhecidas como enzimas lisossómicas.
Núcleo – A cabeça do espermatozóide é a parte da célula que contém o núcleo. O núcleo ocupa 65% da cabeça e consiste em 23 cromossomas.
Após a célula espermática entrar no óvulo, os cromossomas combinam-se com a gameta fêmea para formar 46 cromossomas – É o total de 46 cromossomas que determinam as características do novo organismo (feto, etc.).
* A cabeça do esperma constitui cerca de 10% de toda a célula.
Meia peça
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A meia peça é a parte central da célula do esperma entre a cabeça e a cauda. Tal como a cabeça, a peça central constitui cerca de 10% do comprimento total do espermatozóide. Ao contrário da cabeça do espermatozóide que transporta material genético, a peça central contém mitocôndrias bem embaladas que fornecem a energia necessária para nadar.
Além de fornecer a energia necessária para nadar, sugere-se também que as mitocôndrias desempenhem um papel na morte controlada da célula conhecida como apoptose.
Centriol – O centriol faz parte da célula espermática localizada entre a cabeça e a peça central. Num complexo referido como complexo centriol-centrossoma, o centriol está envolvido na formação de aster e aster de zigoto.
Estes são essenciais para o movimento do pronúcleo para a união com o genoma feminino. Além disso, o centríolo está envolvido na produção do aparelho mitótico envolvido na separação dos cromossomas durante a divisão celular, sendo ao mesmo tempo o modelo para todos os centríolos subsequentes.
Cauda
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p> A cauda do esperma é uma estrutura fina e alongada que constitui cerca de 80 por cento de todo o comprimento do esperma.
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Embora a cauda possa parecer uma estrutura longa e contínua, está dividida em várias partes que incluem:
- Parte de ligação – Esta é a parte que liga o flagelo à cabeça do esperma
- Peça média – Em alguns livros, a peça média é descrita como parte da cauda. Contém mitocôndrias e assim fornece a energia necessária para o movimento
- Peça principal (filamento axial)
- Peça final
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* A peça principal e a peça final do flagelo ajudam a gerar a forma de onda que permite o movimento.
Motilidade
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Motilidade é uma das principais características de uma célula de esperma bem desenvolvida. Nos mamíferos, foram identificados dois tipos de motilidade fisiológica.
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Estes incluem:
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Motilidade activada – Este é o tipo observado nas fases iniciais da motilidade (tanto no epidídimo como no esperma recém ejaculado). Neste tipo de motilidade, o flagelo do esperma bate suavemente de um lado para o outro à medida que a célula se move ao longo do que pode parecer ser um caminho recto.
Mobilidade hiperactiva (hiperactivação) – A mobilidade hiperactiva é o segundo tipo de motilidade fisiológica. Em comparação com a motilidade activada, este tipo de motilidade ocorre no tracto reprodutivo feminino (local de fertilização).
Motilidade hiperactiva é também mais errática, com o flagelo a representar uma forma de onda simétrica, de menor amplitude. Devido ao padrão de movimento errático na mobilidade hiperactiva, é utilizada mais energia para o movimento.
* A mobilidade hiperactiva serve para evitar que os espermatozóides fiquem presos, impulsionando através do aparelho reprodutivo (da fêmea), bem como para melhorar a penetração dos espermatozóides no óvulo (oócito).
* A motilidade só é possível se o flagelo estiver bem desenvolvido e totalmente funcional e se a célula tiver uma fonte de energia para suportar o movimento.
* As células de esperma demonstraram nadar a uma taxa média de 3mm por minuto.
Axoneme e Mecanismo Molecular da Motilidade
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O axoneme é o cordão central da cauda (flagelo). É uma das principais estruturas do flagelo e é vulgarmente conhecido como o motor de motilidade. O axoneme é constituído por estruturas referidas como duplas de microtubos (que contêm tintura axonemal interna e externa) e um par central (estrutura 9+2) e estende-se desde a peça de ligação da cauda até à peça final.
Com o flagelo, as microtubulas (nove duplas de microtubos) são ligadas por ligações de nexinas. Além disso, estão ligados ao par central através de raios radiais. Estas projecções (raios radiais) desempenham também um papel importante no alinhamento das microtubulas em torno do par central.
Durante o movimento, a tintura na microtubula faz deslizar a microtubula em relação às microtubulas adjacentes, o que promove a motilidade. Com a energia fornecida pelas mitocôndrias (energia ATP), o axonemal move-se em direcção à base do flagelo, o que faz com que o microtubo deslize para baixo.
Dado que os microtubos estão ligados à peça de ligação localizada atrás da cabeça, existe alguma resistência ao movimento que, por sua vez, faz com que o flagelo se dobre. Através desta acção, o flagelo forma um chicote como uma curva.
>br>>>p>Movimento, no entanto, é promovido por várias outras acções que incluem:
- Desprendimento da tintura de um microtubo adjacente
- Processos têm lugar num lado do axoneme
Adaptações de Células de Esperma
- Corpo aerodinâmico – O esperma tem um corpo aerodinâmico que lhe permite mover-se rapidamente para atingir a célula do óvulo alvo. Por exemplo, a cabeça tem um ápice afilado que ajuda a reduzir o arrastamento à medida que a célula viaja no tracto reprodutivo feminino.
- Mitocôndria bem compactada – O meio de um esperma transporta cerca de 70 mitocôndrias, que é a fonte de energia (ATP). Isto fornece energia suficiente necessária para a propulsão à medida que a célula viaja em direcção à gameta fêmea. As mitocôndrias de espermatozóides são descartadas quando a cabeça do espermatozóide penetra no óvulo.
- Acrossoma – Como já mencionado, o acrossoma desempenha um papel importante na quimiotaxia para identificar a gameta fêmea alvo e contém enzimas lisossómicas que degradam a membrana espessa do óvulo. O acrossoma ajuda portanto a promover a fertilização.
Aminas básicas – O espermatozóide contém uma série de aminas básicas como a cadaverina e o espermatozóide, entre outras. Estas aminas são responsáveis pela natureza alcalina (ligeiramente básica) do sémen que protege os espermatozóides. Dado que o canal vaginal é ácido, as aminas protegem o ADN da desnaturação, promovendo assim uma fertilização bem sucedida. Ver mais sobre aminas.
Nanoestrutura Espiral
>br>>>/p>p>Recentemente, investigadores da Universidade de Gotemburgo descobriram uma nanoestrutura espiral localizada dentro dos microtubos na ponta do flagelo.
Medindo cerca de um décimo da cauda, sugere-se que a estrutura sirva como uma cortiça dentro dos microtubos que os impede de crescer e encolher.
Microscopia
Microscopia é um dos métodos utilizados na análise. Usando um simples procedimento de montagem a húmido, é possível observar a morfologia, população, bem como o movimento de espermatozóides sob o microscópio.
Requisitos
- Microscópio composto (microscópio de contraste de fase ou microscópio de contraste de interferência diferencial)
- Amostra de esperma
- Extensor quente ou solução salina tamponada
- Microscópio de lâmina (préaquecido)
- Cobreslip
Procedimento
- Amostra diluída em solução salina quente tamponada ou extensor
- Utilizar uma pipeta, colocar cerca de 20 ul da mistura na lâmina de vidro do microscópio (um vidro pré-aquecido proporciona condições favoráveis para a amostra)
- Utilizando uma lâmina de cobertura, cubra suavemente a amostra baixando a lâmina de cobertura num ângulo de modo a remover bolhas de ar
- Montar e visualizar a lâmina sob o microscópio começando com baixa potência
* Usando esta técnica, é possível visualizar a morfologia geral das células espermáticas, bem como a motilidade dos espermatozóides.
* Esta técnica particular é recomendada para observar as células espermáticas vivas e a motilidade dos espermatozóides.
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* Os microscópios de contraste de fase ou de interferência diferencial oferecem um bom contraste que permite reconhecer as células espermáticas sob o microscópio.
Coloração
Comparado com uma montagem húmida (que é menos susceptível de causar danos às células) a coloração permite uma melhor diferenciação, tornando assim possível visualizar diferentes regiões da espermatozóide. O problema com isto, contudo, é que mata as células de esperma.
Procedimento
- Utilizando um cotonete, preparar um esfregaço diluído numa lâmina de vidro transparente
- I>I>I>I>I>I>I>I>I>I>I>I>I>I>I>Utilizar uma placa de aquecimento, secar o esfregaço durante cerca de 15 minutos a cerca de 37 graus Celsius
- Lave a lâmina mergulhando em água da torneira e deixe a lâmina secar durante cerca de 12 horas
- Montagem da lâmina e vista sob imersão em óleo sob alta potência
li> Mergulhar a lâmina em água da torneira e depois mergulhar na coloração A (Spermac A) durante cerca de um minutoli> Mergulhar a lâmina em água e depois mergulhar a lâmina na coloração B (Spermac B) durante cerca de um minutoli> Mergulhar a lâmina em água e depois mergulhar na coloração C (Spermac C) durante cerca de um minuto
Observação
A coloração torna possível reconhecer claramente todas as partes da célula espermática. Aqui, também é possível identificar quaisquer defeitos do esperma
* Os espermatozóides aparecem de cor vermelha enquanto o acrónimo, a peça central e a cauda aparecem de cor verde.
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Dê uma vista de olhos às Células de Sertoli bem como às Células de Leydig
Volta à informação das Células de Germes.
Volta para Biologia Celular
Volta para Divisão Celular
Volta das Células de Esperma para o MicroscópioMaster Home
/p>>p>>br>>>/p>>br>>p>Christopher J. De Jonge e Christopher L. R. Barratt. (2017). A célula espermática: Produção, Maturação, Fertilização, Regeneração.
Damayanthi Durairajanayagam et al. (2015). A Biologia do Esperma desde a Produção até à Ejaculação. ResearchGate.