תהליך יצירת תאי זרע


הסבר מפורט על יצירת תאי זרע (זרעונים) ההסבר מלווה באיורים מאירי עיניים. הבנת שלבי יצירת תא זרע היא תנאי הכרחי להבנת המנגנונים להיווצרות מספר רב של מוטציות.

אריה סעדה 21.06.11

ספרמטוגנזה - תהליך יצירת תאי הזרע

מאת אריה סעדה עדכון: 13/06/2011
 

 

הצעד הראשון ברבייה מינית הוא יצירת תאי רבייה - גמטות. אצל האישה הגמטות הן תאי ביצית ואילו אצל הגבר הגמטות הן תאי זרע. הגמטות אמורות להכיל מחצית מכמות הכרומוזומים שבתא גוף רגיל, משום שהביצית המופרית (התלכדות תא זרע וביצית) אמורה להכיל במדויק את מספר הכרומוזומים בתא גוף רגיל. תאי גוף האדם הרגילים מכילים 46 כרומוזומים, וליתר דיוק שני מערכים, אחד מקורו באב ושנייה מקורה באם, ובסך הכל 23 זוגות כרומוזומים הומולוגיים (לענייננו כרומוזומי המין,  Xו-Y הם גם כרומוזומים הומולוגיים). אבל תאי זרע וביציות מכילים 23 כרומוזומים - מערך אחד בלבד. אך מערך זה איננו אקראי, יש לו נציג אחד מכל זוג הומולוגים או מהאב או מהאם.

 

תהליך ההפחתה מ-23 זוגות כרומוזומים ל-23 כרומוזומים - ממערך כפול למערך יחיד, בעת יצירת תאי הרבייה נקרא חלוקת הפחתה, מיוזה. חלוקת ההפחתה מהווה רק חלק, אם כי עיקרי, מתהליך הרבה יותר מורכב הנקרא ספרמטוגנזה (spermatogenesis). ספרמטוגנזה הוא תהליך יצירת (genesis) תאי זרע בשלים (sperms) מתאי נבט ראשוניים. תהליך זה מתבצע בהשפעת ההורמונים הזכריים.

 

תאי נבט ראשוניים (germ cells), המהווים תאי מוצאי לתאי זרע בשלים, מגיעים אל האשך העוברי משק החלמון של העובר בשלב מוקדם של התפתחותו ומתמקמים בדפנות אבוביות נושאות זרע שלו. תאים אילו, המכונים גם ספרמטוגוניה (ביחיד ספרמטוגוניום, spermatogonium) מתחלקים במספר חלוקות מיטוטיות סמוך לסיומה של התפתחות העובר או ממש לפני הלידה. לאחר הלידה הם נותרים בלתי פעילים, ואינם מתרבים עד ראשית גיל ההתבגרות. בגיל ההתבגרות כל ספרמטוגוניום מהווה תא מוצא ל-128 תאי זרע בשלים. ספרמטוגנזה (מחזור חלוקה) נמשכת אצל האדם כ-74 יום. החל בגיל צעיר מייצר הגבר כ-200 מליון תאי זרע חדשים מדי יום במשך כל ימי חייו. מספר התאים המשתחררים בכל פליטת זרע יכול להגיע ל-350 מליון לסמ"ק.

 

האיור הבא מתאר את תהליך יצירת הזרע. לצורך פישוט ההסבר, איור זה מתייחס לזוג כרומוזומים אחד. במציאות 23 זוגות כרומוזומים מעורבים בתהליך. הכרומוזום הכחול - אם מקורו מהאבא הוא יקרא כרומוזום אבהי. הכרומוזום הורוד - אם מקורו מהאימא הוא יקרא כרומוזום אימהי.

  1. שלב 1 ושלב 2 באיור מציינים את שלב השגשוג (ההתרבות) בתהליך יצירת תאי הזרע. בספרמטוגוניום (תא א') שהוא תא מוצא דיפלואידי (בעל מערך כפול של כרומוזומים) מתרחש תהליך הכפלת הכרומוזומים שהוא שלב מקדים לכל מיטוזה.יצירת תאי זרע תא ב' הוא ספרמטוגוניום בשלב סיום המיטוזה והוא מכיל 4 מערכים של כרומוזומים. בסיום המיטוזה הכרומוזומים המוכפלים מתחלקים באופן שווה בתוך התא וביניהם נרקם קרום והתא נחלק לשניים. התוצר הוא שני תאי בת דיפלואידים זהים (א' ו-ג'), אבל בעלי יעוד שונה.
  2. אחד משני תאי הבת, תא א', הוא בעצם ספרמטוגוניום. תא זה נשאר באבובית נושאת זרע (seminiferous tubules) ועתיד להיות תא מוצא לתאי זרע נוספים וחוזר חלילה. תא הבת השני מצוי קרוב יותר להיקף צינורית הזרע (תא ג') מוסיף להתחלק בחמש חלוקות מיטוטיות, שתוצאתן היא 32 תאים דיפלואידיים המכונים ספרמטוציטים ראשוניים. תא ספרמטוציט ראשוני (primary spermatocyte) אף הוא תא דיפלואידי ולכל כרומוזום יש בן-זוג הזהה לו במבנהו, ומכיל מערך גנים לאותן תכונות.
  3. מיוזה - בתא ספרמטוציטי (ג') כל כרומוזום מבצע הכפלה מדויקת של עצמו, השלב המקדים למיוזה. שני הכרומוזומים בתא זה (ד') נשארים צמודים זה לזה בצנטרומר. הכרומוזום והעתק שלו נקראים כרומטידות אחיות ולהם צנטרומר משותף. לכרומוזום בניגוד לכרומטידה יש צנטרומר עצמאי.
  4. מיוזה ראשונה - תהליך המיוזה ממשיך בחלוקת הפחתה הראשונה, הכרומטידות מתחלקים בין שני תאי בת (תאים ו', ה') המכונים ספרמטוציטים שניוניים.
  5. מיוזה שניה - בחלוקת הפחתה השנייה, זוג הכרומטידות-אחיות נפרדות האחת מעל פני אחותה והן מתחלקות בין שני תאי בת (תא ז') המכונים ספרמטידים (spermatids). כל אחד מארבעת הספרמטידים הוא תא הפלואידי (הגרעין מכיל מערך יחיד של כרומוזומים) והם מצויים קרוב למרכז צינורית הזרע באשך.

 

ראה באנימציה האיטית - מיוזה, המסתיים ביצירת ארבעה ספרמטידים. לאיתחול האנימציה בצע רענון - F5).

 

 

יצירת ספרמטידים היא לא סוף הדרך, הספרמטידים (spermatids) עוברים תהליך הבשלה ושינויי צורה ניכרים שבסיומו הם מקבלים את צורתם האופיינית, עם ראש המכיל גרעין ואקרוזום, צוואר ושוטון ובעל תנועתיות תקינה (ראה בתמונה צילום תאי תאי זרע). תאי זרע בוגרים בעלי שוטונים מצויים סמוך מאוד לחלל המרכזי של צינורית הזרע. תנועתיות מוגברת של השוטונים מופעלת על ידי רמות גבוהות של קטיונים של סידן (++Ca). כניסתם של הקטיונים נעשית דרך חלבון תעלית המכונה CatSper. הפרוגסטרון המופרש בעיקר מהגופיף הצהוב בחלה לאחר הביוץ, משפעל את התעלית המוטבעת בקרומית של תא הזרע עצמו. תאי הזרע הם (כפי הנראה) התאים היחידים המשתמשים בתעלית זו. גברים בעלי מוטציה בגן המקודד יצירת חלבון התעלית סובלים אף הם מעקרות. תעלית ה- CatSper משופעלת ביתר כאשר תאי זרע הנמצאים בסביבה בסיסית, בעלת ערכי pH גבוהים, בדומה לסביבה הטבעית סביב תא הביצית. ואילו שילוב של ערכי pH גבוהים והורמון הפרוגסטרון מפעיל את התאים באופן המשמעותי והמהיר ביותר. להורמון אסטרדיול (אסטרוגן), הנמצא גם הוא בריכוזים גבוהים בסביבת תא הביצית אין כל השפעה על התעלית.

 



ראה בתמונה המוקפצת תהליך של יצירת זרע ובחן את עצמך.

 

מאמרים נוספים בתורשה וגנטיקה

 

תאריך עדכון: ‏יום שלישי, 13 ביוני ‏2011





תגובות

יש להתחבר לאתר על מנת להוסיף תגובה חדשה

אין תגובות לכתבה
למעלה